Фізіологічні функції - це прояви життєдіяльності, мають приспособительное значення. Здійснюючи різні функції, організм пристосовується до зовнішнього середовища або ж приспособляет середовище до своїх потреб.
Всяка фізіологічна функція клітини, тканини, органа чи організму в цілому є результатом всієї історії видового та індивідуального розвитку живих істот - їх філо - та онтогенезу. В процесі цього розвитку виникають певні функції живих структур і відбувається якісне та кількісне їх зміна. Тому важливим завданням фізіології є вивчення функциогенеза, тобто виникнення та розвитку кожної окремої функції.
Основною функцією живого організму є обмін речовин і енергії. Цей процес полягає в сукупності хімічних і фізичних змін, у перетвореннях речовин і енергії, постійно і безперервно відбуваються в організмі і в усіх її структурах.
Обмін речовин, або метаболізм, є необхідною умовою життя. Він відрізняє живе від неживого, світ живих істот від неорганічного світу. Зміни речовини і перетворення енергії відбуваються і в неорганічному світі; проте є принципова відмінність цих процесів в живому організмі і в неживій природі. Сутність цієї відмінності чудово сформульована Ф. Енгельсом у «Діалектиці природи»: «І у неорганічних тіл може відбуватися подібний обмін речовин, який відбувається фактично всюди, бо всюди відбуваються, хоча б і дуже повільним чином, хімічні дії. Але різниця полягає в тому, що у випадку неорганічних тіл обмін речовин руйнує їх, у разі ж органічних тіл він є необхідною умовою їх існування». Життя можлива лише до тих пір, поки відбувається обмін речовин, який підтримує існування живої протоплазми і тягне за собою її самовідновлення. Припинення процесів обміну речовин має наслідком смерть, руйнування протоплазми і необоротне розщеплення характерних для неї хімічних, в першу чергу білкових, з'єднань.
З обміном речовин пов'язані всі інші фізіологічні функції, будь то ріст, розвиток, розмноження, харчування і травлення, дихання, секреція і виділення продуктів життєдіяльності, рух і реакції на зміни зовнішнього середовища і т. п. Основу будь-якої фізіологічної функції становить певна сукупність перетворень речовин і енергії. Це рівним чином відноситься до функцій окремої клітини, тканини, органа чи організму в цілому.
При виконанні будь-якої функції в результаті фізико-хімічних процесів і хімічних перетворень у клітинах організму відбуваються структурні зміни. В одних випадках вони можуть бути виявлені при мікроскопічному дослідженні. Цінні дані отримують за допомогою цито - і гістохімічних методів, суть яких полягає в тому, що за допомогою спеціальних реактивів визначають локалізацію в клітинах і тканинах деяких речовин та їх зміни при здійсненні різних функцій. В інших випадках зміни клітинних структур не можна виявити за допомогою оптичного мікроскопа, так як часто вони є субмикроскопическими, тобто знаходяться за межами мікроскопічного бачення. Встановити такі зміни можна електронним мікроскопом, що володіє більшою роздільною здатністю і великим збільшенням, ніж оптичний мікроскоп (електронний мікроскоп збільшує зображення в 100 000-200 000 разів). Завдяки електронній мікроскопії вдалося встановити субмікроскопічні зміни, що відбуваються в м'язовій клітці при її скороченні, в нервовому закінченні при передачі нервового імпульсу иннервируемому органу. В результаті гістохімічних та электронномикроскопических досліджень підтвердилося уявлення, що будь-яка фізіологічна функція невіддільно пов'язана зі зміною структури клітин. Ці зміни структури, як правило, є оборотними, швидко відновлюються. Лише в окремих випадках вони можуть бути незворотними. Для прикладу зазначимо, що існують два види секреції, тобто виділення клітиною різних речовин: при одному з них, незважаючи на виділення з клітини певних продуктів, її цілісність зберігається, при іншому відбувається руйнування частини клітини або всієї клітини.
Для розуміння природи тих процесів, які лежать в основі різних функцій організму, його органів і клітин, важливо вивчення мізерно малих змін обміну речовин і енергії, які відбуваються до того ж у досить короткі відрізки часу (мілісекунди і навіть в мікросекунди). Це обумовлено тим, що з такими кількісно незначними процесами пов'язані багато найважливіші функції клітин. Тому для фізіології надзвичайно важлива розробка всі чутливіших і точних способів дослідження, які дозволяють визначати та вимірювати дуже невеликі і швидко відбуваються фізичні і хімічні процеси. В цьому відношенні дуже багато нового для фізіології дало використання сучасних досягнень фізики, хімії і техніки, які озброїли вчених новими методами дослідження. Так, підвищення чутливості електричних способів вимірювання температури дозволило визначити теплоутворення в нервовому волокні при проходженні одного нервового імпульсу; температура при цьому підвищується всього на 2·10-6° (на дві мільйонні частки градуса!). Це показало, що проведення нервового імпульсу пов'язано з посиленням, правда, незначною, обміну речовин. Застосування електронних підсилювачів і осцилографів зробило можливим вимірювання різниці електричних потенціалів, що дорівнює микровольтам, в нервових волокнах і їх закінченнях, а це розкриває механізм впливу деяких нервів на тканини організму. Нові хімічні методики дозволили визначити структуру багатьох хімічних сполук, що утворюються в організмі в невеликих кількостях і діючих на нього в концентрації 1·10-8, що дозволило глибше зрозуміти хімічну взаємодію клітин і тканин в організмі.
Проявляючись в хімічних і фізичних, у тому числі і механічних зміни, функції організму не можуть бути зведені до якогось одного з них, так як життєві функції являють собою складну взаємопов'язану сукупність, єдність усіх цих процесів. Вивчаючи будь-який живий об'єкт: окрему клітку або складний високоорганізований організм, фізіолог зобов'язаний синтезувати дані фізичних, хімічних і морфологічних досліджень, так як організм являє собою «вища єдність, що пов'язує в собі в одне ціле механіку, фізику і хімію» (Ф. Енгельс).
