人体结构和功能的奥秘

地球上有不同的人种，或者叫种族，根据肤色、体质等特征可分为白色人种（高加索人种）、黄色人种（蒙古人种）、黑色人种（赤道人种）、棕色人种（大洋洲人种）四大类，就是我们通常所说的白种人、黄种人、黑种人、棕种人。这四大种族及其混血后裔和少数其他有色人种共同组成了我们这个星球上的人类世界。但在生物学上，人类各种族却同属于一个物种，即智人（Homo sapiens）。这种超级智慧的生物直立行走、辛勤劳作、食五谷杂粮、生生不息，在太阳系这颗浅蓝色星球上创造了灿烂的文明。

从宏观到微观

尽管地球上有不同的人种，但他们的身体结构都是由八大系统组成，包括运动系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统、生殖系统。当然，也有将人体分为九大系统的，除前面提到的八大系统外，还包括免疫系统。还有人分为十大系统，除前面提到的九大系统外，还包括经络系统。正是由于这些系统的协调与配合，人体内各种复杂的生命活动才得以顺利进行。

运动系统的主要功能是支持、保护和运动。

消化系统的主要功能是把从外界摄取的食物进行消化，吸收其中的营养物质，并将残渣排出体外。

呼吸系统的主要功能是气体交换。

循环系统的主要功能是物质运输和防御，物质运输由心血管系统承担，防御由淋巴系统承担。

泌尿系统的主要功能是排泄体内产生的代谢废物。

神经系统的主要功能是协调体内各系统的活动，使之成为一个有机整体，并与外界环境发生相互作用。

内分泌系统的主要功能是通过产生和释放各种激素，对人体生长发育、生殖、物质代谢等生理活动进行调节，维持人体内环境相对稳定。

生殖系统分为男性生殖系统和女性生殖系统，主要功能是产生生殖细胞，即精子和卵子，繁衍后代。

免疫系统的主要功能是识别、清除入侵的外来抗原（如细菌、病毒、真菌等）、体内衰老细胞、死亡细胞、发生突变的肿瘤细胞和其他有害成分，以及调控自身免疫功能，保持免疫系统功能稳定，使人体免于感染外来疾病和防止自身生病。

经络系统的主要功能是能够反映人体正常生理功能和病理状态变化，通过这些变化可以帮助诊断疾病。

人体的每一个系统都是由不同器官组成的，或者说，不同器官按照一定顺序有机结合在一起完成一种或几种特定生理功能的结构就是系统。系统由多种器官组成，各器官间既相对独立又紧密结合，形成一个有机整体。譬如，消化系统由消化道和消化腺组成，其中消化道包括口腔、咽、食管、胃、小肠（十二指肠、空肠、回肠）和大肠（盲肠、阑尾、结肠、直肠、肛门）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、肝脏、胰脏）两种。

每一种器官都是由几种不同类型的组织发育分化形成的，具有特定的形态和功能。譬如，消化器官有口腔、咽、食管、胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾、结肠、直肠、肛门、唾液腺、肝脏、胰脏等。这些器官由不同的组织有机结合在一起而形成，具有特定的形态和结构。

每一种组织又是由许多形态相似、结构和功能相同的细胞通过细胞间质结合在一起形成的，是具有一定形态结构和功能的细胞群。人体共有四大组织，包括上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织。人体内所有器官、系统都是由这些组织构成。

组织是人体十分重要的结构层次，它上承器官，下接细胞，在利用干细胞再生器官及其临床移植中具有重要的医学意义。近年来，干细胞组织工程已经成为生物医学研究的热点和前沿领域，日益受到国内外的重视。

细胞是人体结构和功能的基本单位，构成人体所有组织、器官和系统。人体由200多种细胞组成，不同种类的细胞形态、大小、寿命和生理功能都不同。

生命的种子

在人的受精过程中，精子和卵子结合，形成合子，或称受精卵。受精卵其实就是一个融合细胞，但这个细胞具有全能性，所谓全能性就是有发育成为完整人类个体的潜在能力。或者说，受精卵是一个干细胞，而且是全能干细胞。受精卵不断经过细胞分裂（卵裂），逐渐发育分化出组织、器官、系统，形成胚胎、胎儿，最后由母体子宫产出，呱呱落地成为新诞生的婴儿。

值得一提的是，在受精卵形成胚胎的过程中，一个受精卵细胞经过3次分裂后形成的8个细胞都具有全能性，也就是说，理论上讲，这8个细胞都具有形成胎儿的潜在能力。这个理论早已在良种家畜繁育中得到验证。譬如，奶牛通常一胎产一崽，为了提高良种奶牛的繁殖率，可将受孕奶牛的早期胚胎通过外科手术取出来，切割成几份，除一份移植到受孕奶牛子宫内，其余分别移植到未怀孕的母牛子宫内，继续进行胚胎发育，最后诞生出良种小奶牛。这种未怀孕的母牛称为“代理母亲”，可以是耕牛、肉牛等普通家畜，本身与产下的良种小奶牛之间没有血缘关系。这种技术就是“胚胎分割”，或称“胚胎工程”。

在现代生物学的基本理论中，细胞是生物体结构和功能的基本单位。单细胞生物本身就是一个细胞，譬如细菌、蓝藻、酵母菌、草履虫、变形虫等。这些低级生物的繁殖能力非常强，它们通过简单的细胞分裂，产生的一个个新细胞，就是一个个新个体。这些个体由于是呈指数级繁殖诞生的，数量极其庞大。在生存条件不利的情况下，譬如高温、干旱、寒冷、放射线等，有些细菌可以形成芽孢。当环境条件适宜时，这些芽孢又可以萌发，长成新的细菌。在正常环境条件下，真菌等生物也通过孢子进行繁殖。从成熟真菌体上产生的孢子，当散落到适宜环境中，就可以萌发长出新个体。这有点儿像田野上成熟的蒲公英，当白色絮状的种子被风吹散，飘落到温暖、湿润、肥沃的土壤时，会萌发长出新的蒲公英植株。

在多细胞生物中，有些昆虫具有孤雌生殖现象。譬如蜜蜂，受精卵发育成雄蜂，负责与蜂后交配，但交配后就会死去。未受精卵则发育成了蜂后和工蜂，蜂后负责繁殖，工蜂负责采花酿蜜。通常一个蜂群都是这个蜂后的后代，因而蜂后又叫蜂王。蜂后和工蜂都是由未受精卵发育来的，为什么体型差别这么大呢？原因就在于蜂后持续不断地吃着蜂王浆，而工蜂没有。但是，它们都是由未受精卵细胞产生的，从单个生殖细胞发育形成的个体。从这个意义讲，这单个生殖细胞就是全能干细胞。

人体的结构和功能

就像房子是由砖块构成的一样，人体这座生命大厦是由细胞构成的，细胞就是构成人体生命大厦的砖块。人体都是起源于一个受精卵细胞，这个细胞经过大约38周，在母体子宫内分裂、增殖、分化，逐渐生长发育为胚胎、胎儿，最后娩出。

那么，最初这个神奇的受精卵细胞经过长期分裂、生长、发育，长成的人体有多少细胞呢？据估计，人体细胞的数量有40万亿～60万亿个，这无疑是个天文数字！

人体内大约有200多种细胞，包括神经细胞、神经胶质细胞、骨骼肌细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞、成骨细胞、红细胞、白细胞、血小板、B淋巴细胞、T淋巴细胞、巨噬细胞、肥大细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。人体内数量最多的细胞是红细胞（新生儿为6.0万亿～7.0万亿/升；儿童为4.0万亿～5.2万亿/升；成年男性为4.4万亿～5.7万亿/升；成年女性为3.8万亿～5.1万亿/升）。随着新生儿长大成人，每升血液中的红细胞数量明显减少，其中女性比男性少。与数量庞大的红细胞相比，人体内白细胞的数量则少得多（新生儿为0.015万亿～0.020万亿/升；儿童为0.005万亿～0.012万亿/升；成年人为0.004万亿～0.010万亿/升），大约为红细胞的千分之一。随着新生儿长大成人，每升血液中的白细胞数量也是明显减少。但是，由于成年人体内的血液容量大，红细胞的数量十分惊人。譬如，一位体重65千克的男人体内约有5升血液，他的红细胞总数是22.0万亿～28.5万亿个。相比之下，人体的“司令部”——大脑的细胞数则少得多，仅有约几百亿个。

人体细胞的平均直径为10～20微米，需要借助显微镜才能看见。人体内最大的细胞是成熟卵细胞，直径在200微米左右，但即使这样，人的肉眼也是看不到的，因为正常人肉眼的分辨率一般在250～300微米，小于300微米很难分辨清楚。人体最小的细胞是血小板，直径仅有约2微米。所以，人体内的细胞是一个微观世界。但这并不等于说人的肉眼看不见所有的细胞，我们日常吃的一枚枚鸡蛋都是一个个细胞。鸡蛋有受精的，也有没受精的，只有受精的才能孵化出小鸡。世界上最大的细胞是鸵鸟蛋，高度可达15～16厘米，宽度可达11～13厘米，质量可达1～1.5千克。

人体细胞是有寿命的，红细胞寿命为120天，血小板寿命为7～14天，白细胞寿命为4～5天，肠黏膜细胞寿命为3天，味蕾细胞寿命为10天，肝细胞寿命为150天，指甲细胞的寿命为6～10个月，神经细胞的寿命可达几十年，几乎同人体寿命相等。当然，不同组织器官以及同一组织器官的同一种细胞，在生理病理状况不同时，寿命会相差很大。中性粒细胞是白细胞的一种，它在吞噬炎症细菌时寿命是6～8小时，而在正常情况下寿命为4～5天。

整个人体，每分钟有大约1亿个细胞死亡，其中3 000万个是血液细胞。死亡的细胞需要得到及时补充，人体生长、创伤愈合等生理病理活动也需要新细胞。产生新细胞最重要的源泉是人体内的各种干细胞。

譬如，造血干细胞通过增殖分化，可以产生各种血细胞；成体干细胞通过增殖分化，可以再生所在组织器官的细胞，进行对死亡细胞的替代或创伤修复。各种干细胞是人体内最富有生命力的细胞族群。

按照再生潜力，干细胞分为全能干细胞、亚全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞能够再生完整个体；亚全能干细胞除不能再生完整个体外，可以再生人体内各种组织器官；多能干细胞可以再生人体内多种组织细胞类型；专能干细胞只能再生一种组织细胞类型或密切相关的两种组织细胞类型。专能干细胞，又叫单能干细胞，具有再生修复特定类型组织损伤的功能。同普通细胞一样，干细胞种类也是非常丰富的。

虽然人体内细胞种类繁多，数量庞大，但绝大多数细胞都有共同结构，那就是细胞膜、细胞质、细胞核，其中细胞核是整个细胞的“指挥部”，里面储存着调控细胞各种生命活动的遗传信息。当然，红细胞是个例外，成熟的红细胞没有细胞核，这样可以装载更多的氧气和二氧化碳，发挥运输功能。