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Preface vi Acknowledgments vii 1 CELL PHYSIOLOGY 1 I. Cell Membranes 1 II. Transport Across Cell Membranes 2 III. Osmosis 5 IV. Diffusion Potential, Resting Membrane Potential, and Action Potential 7 V. Neuromuscular and Synaptic Transmission 12 VI. Skeletal Muscle 16 VII. Smooth Muscle 21 VIII. Comparison of Skeletal Muscle, Smooth Muscle, and Cardiac Muscle 22 Review Test 24 2 NEUROPHYSIOLOGY 33 I. Autonomic Nervous System (ANS) 33 II. Organization of the Nervous System 37 III. Sensory Systems 38 IV. Motor Systems 49 V. Higher Functions of the Cerebral Cortex 55 VI. Blood-Brain Barrier and Cerebrospinal Fluid (CSF) 56 VII. Temperature Regulation 56 Review Test 58 3 CARDIOVASCULAR PHYSIOLOGY 65 I. Circuitry of the Cardiovascular System 65 II. Hemodynamics 65 III. Cardiac Electrophysiology 70 IV. Cardiac Muscle and Cardiac Output 75 V. Cardiac Cycle 84 VI. Regulation of Arterial Pressure 86 VII. Microcirculation and Lymph 90 VIII. Special Circulations 92 IX. Integrative Functions of the Cardiovascular System: Gravity, Exercise, Hemorrhage, and Vasovagal Syncope 95 Review Test 100 Contents4 RESPIRATORY PHYSIOLOGY 113 I. Lung Volumes and Capacities 113 II. Mechanics of Breathing 115 III. Gas Exchange 121 IV. Oxygen Transport 123 V. CO 2 Transport 128 VI. Pulmonary Circulation 130 VII. V/Q Defects 131 VIII. Control of Breathing 133 IX. Integrated Responses of the Respiratory System 135 Review Test 137 5 RENAL AND ACID-BASE PHYSIOLOGY 146 I. Body Fluids 146 II. Renal Clearance, Renal Blood Flow (RBF), and Glomerular Filtration Rate (GFR) 150 III. Reabsorption and Secretion 154 IV. NaCl Regulation 157 V. K + Regulation 161 VI. Renal Regulation of Urea, Phosphate, Calcium, Magnesium, and Uric Acid 165 VII. Concentration and Dilution of Urine 167 VIII. Renal Hormones 172 IX. Acid-Base Balance 172 X. Diuretics 180 XI. Integrative Examples 180 Review Test 183 6 GASTROINTESTINAL PHYSIOLOGY 193 I. Structure and Innervation of the Gastrointestinal Tract 193 II. Regulatory Substances in the Gastrointestinal Tract 194 III. Gastrointestinal Motility 198 IV. Gastrointestinal Secretion 202 V. Digestion and Absorption 212 VI. Liver Physiology 216 Review Test 219 7 ENDOCRINE PHYSIOLOGY 224 I. Overview of Hormones 224 II. Cell Mechanisms and Second Messengers 226 III. Pituitary Gland (Hypophysis) 230 IV. Thyroid Gland 235 V. Adrenal Cortex and Adrenal Medulla 238 VI. Endocrine Pancreas-Glucagon and Insulin 244 VII. Calcium Metabolism (Parathyroid Hormone, Vitamin D, Calcitonin) 247 VIII. Sexual Differentiation 252 IX. Male Reproduction 252 X. Female Reproduction 255 Review Test 260 Comprehensive Examination 269 APPENDIX A. KEY PHYSIOLOGY TOPICS FOR USMLE STEP 1 290 APPENDIX B. KEY PHYSIOLOGY EQUATIONS FOR USMLE STEP 1 292 APPENDIX C. NORMAL BLOOD VALUES 293 Index 295
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