人體結構和功能的奧秘

地球上有不同的人種，或者叫種族，根據膚色、體質等特征可分為白色人種（高加索人種）、黃色人種（蒙古人種）、黑色人種（赤道人種）、棕色人種（大洋洲人種）四大類，就是我們通常所說的白種人、黃種人、黑種人、棕種人。這四大種族及其混血后裔和少數其他有色人種共同組成了我們這個星球上的人類世界。但在生物學上，人類各種族卻同屬于一個物種，即智人（Homo sapiens）。這種超級智慧的生物直立行走、辛勤勞作、食五谷雜糧、生生不息，在太陽系這顆淺藍色星球上創造了燦爛的文明。

從宏觀到微觀

盡管地球上有不同的人種，但他們的身體結構都是由八大系統組成，包括運動系統、消化系統、呼吸系統、循環系統、泌尿系統、神經系統、內分泌系統、生殖系統。當然，也有將人體分為九大系統的，除前面提到的八大系統外，還包括免疫系統。還有人分為十大系統，除前面提到的九大系統外，還包括經絡系統。正是由于這些系統的協調與配合，人體內各種復雜的生命活動才得以順利進行。

運動系統的主要功能是支持、保護和運動。

消化系統的主要功能是把從外界攝取的食物進行消化，吸收其中的營養物質，并將殘渣排出體外。

呼吸系統的主要功能是氣體交換。

循環系統的主要功能是物質運輸和防御，物質運輸由心血管系統承擔，防御由淋巴系統承擔。

泌尿系統的主要功能是排泄體內產生的代謝廢物。

神經系統的主要功能是協調體內各系統的活動，使之成為一個有機整體，并與外界環境發生相互作用。

內分泌系統的主要功能是通過產生和釋放各種激素，對人體生長發育、生殖、物質代謝等生理活動進行調節，維持人體內環境相對穩定。

生殖系統分為男性生殖系統和女性生殖系統，主要功能是產生生殖細胞，即精子和卵子，繁衍后代。

免疫系統的主要功能是識別、清除入侵的外來抗原（如細菌、病毒、真菌等）、體內衰老細胞、死亡細胞、發生突變的腫瘤細胞和其他有害成分，以及調控自身免疫功能，保持免疫系統功能穩定，使人體免于感染外來疾病和防止自身生病。

經絡系統的主要功能是能夠反映人體正常生理功能和病理狀態變化，通過這些變化可以幫助診斷疾病。

人體的每一個系統都是由不同器官組成的，或者說，不同器官按照一定順序有機結合在一起完成一種或幾種特定生理功能的結構就是系統。系統由多種器官組成，各器官間既相對獨立又緊密結合，形成一個有機整體。譬如，消化系統由消化道和消化腺組成，其中消化道包括口腔、咽、食管、胃、小腸（十二指腸、空腸、回腸）和大腸（盲腸、闌尾、結腸、直腸、肛門）等，消化腺包括小消化腺（散布于消化管管壁）和大消化腺（唾液腺、肝臟、胰臟）兩種。

每一種器官都是由幾種不同類型的組織發育分化形成的，具有特定的形態和功能。譬如，消化器官有口腔、咽、食管、胃、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、闌尾、結腸、直腸、肛門、唾液腺、肝臟、胰臟等。這些器官由不同的組織有機結合在一起而形成，具有特定的形態和結構。

每一種組織又是由許多形態相似、結構和功能相同的細胞通過細胞間質結合在一起形成的，是具有一定形態結構和功能的細胞群。人體共有四大組織，包括上皮組織、結締組織、肌肉組織、神經組織。人體內所有器官、系統都是由這些組織構成。

組織是人體十分重要的結構層次，它上承器官，下接細胞，在利用干細胞再生器官及其臨床移植中具有重要的醫學意義。近年來，干細胞組織工程已經成為生物醫學研究的熱點和前沿領域，日益受到國內外的重視。

細胞是人體結構和功能的基本單位，構成人體所有組織、器官和系統。人體由200多種細胞組成，不同種類的細胞形態、大小、壽命和生理功能都不同。

生命的種子

在人的受精過程中，精子和卵子結合，形成合子，或稱受精卵。受精卵其實就是一個融合細胞，但這個細胞具有全能性，所謂全能性就是有發育成為完整人類個體的潛在能力。或者說，受精卵是一個干細胞，而且是全能干細胞。受精卵不斷經過細胞分裂（卵裂），逐漸發育分化出組織、器官、系統，形成胚胎、胎兒，最后由母體子宮產出，呱呱落地成為新誕生的嬰兒。

值得一提的是，在受精卵形成胚胎的過程中，一個受精卵細胞經過3次分裂后形成的8個細胞都具有全能性，也就是說，理論上講，這8個細胞都具有形成胎兒的潛在能力。這個理論早已在良種家畜繁育中得到驗證。譬如，奶牛通常一胎產一崽，為了提高良種奶牛的繁殖率，可將受孕奶牛的早期胚胎通過外科手術取出來，切割成幾份，除一份移植到受孕奶牛子宮內，其余分別移植到未懷孕的母牛子宮內，繼續進行胚胎發育，最后誕生出良種小奶牛。這種未懷孕的母牛稱為“代理母親”，可以是耕牛、肉牛等普通家畜，本身與產下的良種小奶牛之間沒有血緣關系。這種技術就是“胚胎分割”，或稱“胚胎工程”。

在現代生物學的基本理論中，細胞是生物體結構和功能的基本單位。單細胞生物本身就是一個細胞，譬如細菌、藍藻、酵母菌、草履蟲、變形蟲等。這些低級生物的繁殖能力非常強，它們通過簡單的細胞分裂，產生的一個個新細胞，就是一個個新個體。這些個體由于是呈指數級繁殖誕生的，數量極其龐大。在生存條件不利的情況下，譬如高溫、干旱、寒冷、放射線等，有些細菌可以形成芽孢。當環境條件適宜時，這些芽孢又可以萌發，長成新的細菌。在正常環境條件下，真菌等生物也通過孢子進行繁殖。從成熟真菌體上產生的孢子，當散落到適宜環境中，就可以萌發長出新個體。這有點兒像田野上成熟的蒲公英，當白色絮狀的種子被風吹散，飄落到溫暖、濕潤、肥沃的土壤時，會萌發長出新的蒲公英植株。

在多細胞生物中，有些昆蟲具有孤雌生殖現象。譬如蜜蜂，受精卵發育成雄蜂，負責與蜂后交配，但交配后就會死去。未受精卵則發育成了蜂后和工蜂，蜂后負責繁殖，工蜂負責采花釀蜜。通常一個蜂群都是這個蜂后的后代，因而蜂后又叫蜂王。蜂后和工蜂都是由未受精卵發育來的，為什么體型差別這么大呢？原因就在于蜂后持續不斷地吃著蜂王漿，而工蜂沒有。但是，它們都是由未受精卵細胞產生的，從單個生殖細胞發育形成的個體。從這個意義講，這單個生殖細胞就是全能干細胞。

人體的結構和功能

就像房子是由磚塊構成的一樣，人體這座生命大廈是由細胞構成的，細胞就是構成人體生命大廈的磚塊。人體都是起源于一個受精卵細胞，這個細胞經過大約38周，在母體子宮內分裂、增殖、分化，逐漸生長發育為胚胎、胎兒，最后娩出。

那么，最初這個神奇的受精卵細胞經過長期分裂、生長、發育，長成的人體有多少細胞呢？據估計，人體細胞的數量有40萬億～60萬億個，這無疑是個天文數字！

人體內大約有200多種細胞，包括神經細胞、神經膠質細胞、骨骼肌細胞、平滑肌細胞、心肌細胞、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞、成骨細胞、紅細胞、白細胞、血小板、B淋巴細胞、T淋巴細胞、巨噬細胞、肥大細胞、成纖維細胞、上皮細胞等。人體內數量最多的細胞是紅細胞（新生兒為6.0萬億～7.0萬億/升；兒童為4.0萬億～5.2萬億/升；成年男性為4.4萬億～5.7萬億/升；成年女性為3.8萬億～5.1萬億/升）。隨著新生兒長大成人，每升血液中的紅細胞數量明顯減少，其中女性比男性少。與數量龐大的紅細胞相比，人體內白細胞的數量則少得多（新生兒為0.015萬億～0.020萬億/升；兒童為0.005萬億～0.012萬億/升；成年人為0.004萬億～0.010萬億/升），大約為紅細胞的千分之一。隨著新生兒長大成人，每升血液中的白細胞數量也是明顯減少。但是，由于成年人體內的血液容量大，紅細胞的數量十分驚人。譬如，一位體重65千克的男人體內約有5升血液，他的紅細胞總數是22.0萬億～28.5萬億個。相比之下，人體的“司令部”——大腦的細胞數則少得多，僅有約幾百億個。

人體細胞的平均直徑為10～20微米，需要借助顯微鏡才能看見。人體內最大的細胞是成熟卵細胞，直徑在200微米左右，但即使這樣，人的肉眼也是看不到的，因為正常人肉眼的分辨率一般在250～300微米，小于300微米很難分辨清楚。人體最小的細胞是血小板，直徑僅有約2微米。所以，人體內的細胞是一個微觀世界。但這并不等于說人的肉眼看不見所有的細胞，我們日常吃的一枚枚雞蛋都是一個個細胞。雞蛋有受精的，也有沒受精的，只有受精的才能孵化出小雞。世界上最大的細胞是鴕鳥蛋，高度可達15～16厘米，寬度可達11～13厘米，質量可達1～1.5千克。

人體細胞是有壽命的，紅細胞壽命為120天，血小板壽命為7～14天，白細胞壽命為4～5天，腸黏膜細胞壽命為3天，味蕾細胞壽命為10天，肝細胞壽命為150天，指甲細胞的壽命為6～10個月，神經細胞的壽命可達幾十年，幾乎同人體壽命相等。當然，不同組織器官以及同一組織器官的同一種細胞，在生理病理狀況不同時，壽命會相差很大。中性粒細胞是白細胞的一種，它在吞噬炎癥細菌時壽命是6～8小時，而在正常情況下壽命為4～5天。

整個人體，每分鐘有大約1億個細胞死亡，其中3 000萬個是血液細胞。死亡的細胞需要得到及時補充，人體生長、創傷愈合等生理病理活動也需要新細胞。產生新細胞最重要的源泉是人體內的各種干細胞。

譬如，造血干細胞通過增殖分化，可以產生各種血細胞；成體干細胞通過增殖分化，可以再生所在組織器官的細胞，進行對死亡細胞的替代或創傷修復。各種干細胞是人體內最富有生命力的細胞族群。

按照再生潛力，干細胞分為全能干細胞、亞全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。全能干細胞能夠再生完整個體；亞全能干細胞除不能再生完整個體外，可以再生人體內各種組織器官；多能干細胞可以再生人體內多種組織細胞類型；專能干細胞只能再生一種組織細胞類型或密切相關的兩種組織細胞類型。專能干細胞，又叫單能干細胞，具有再生修復特定類型組織損傷的功能。同普通細胞一樣，干細胞種類也是非常豐富的。

雖然人體內細胞種類繁多，數量龐大，但絕大多數細胞都有共同結構，那就是細胞膜、細胞質、細胞核，其中細胞核是整個細胞的“指揮部”，里面儲存著調控細胞各種生命活動的遺傳信息。當然，紅細胞是個例外，成熟的紅細胞沒有細胞核，這樣可以裝載更多的氧氣和二氧化碳，發揮運輸功能。