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1、第一节动物体结构对功能的适应性2879异养、具捕食和消化功能、具神经系统等是大多数动物区别于植物的共同特征。人作为动物界成员，自然对自身及其他各类动物感兴趣。动物的结构与功能第一节动物体结构对功能的适应性一、结构适应于功能是动物界普遍现象二、动物的组织三、器官与系统四、结构与功能的统一第二节消化系统与排泄系统一、哺乳动物的营养需求二、摄食、消化与吸收三、水盐平衡的调节四、排泄系统及排泄过程第三节呼吸系统与循环系统一、动物的呼吸系统二、人体内的气体交换过程三、动物的血液循环系统四、人体的血液循环五、血液第四节内分泌系统与动物激素的作用一、内分泌系统二、激素及其主要作用三、激素的作用机理第五节神经
2、系统、感觉与运动一、神经系统的形态结构二、反射与神经冲动的传导三、神经系统的演化四、人体的感觉器官五、人体的运动第六节生殖系统、繁殖与胚胎发育一、动物的无性繁殖与有性繁殖二、男性生殖系统三、女性生殖系统四、受精与合子形成胚胎发育的开端五、人的胚胎发育六、辅助生殖技术第九章288第九章动物的结构与功能地球上23的生物种类属于动物界，人类作为动物界的成员，自然对自身和其他各类动物非常感兴趣。我们许多人都去过动物园，并常常对各种动物独特的习性、奇异或美丽的外形以及它们的神态产生兴趣。多细胞、异养、有性生殖和具胚胎发育过程、具有捕食和消化功能、具有神经系统等是大多数动物的共同特征。动物的多样性还决定了
3、各种动物的结构与功能千差万别。限于篇幅，本章不可能对各类动物的结构与功能一一进行详细地介绍和比较，以下重点以脊椎动物特别是人体为例，来讨论动物的基本结构与功能等问题。第一节动物体结构对功能的适应性一、结构适应于功能是动物界普遍现象不同的动物，其形态结构特征可以有相当大的差别。鱼类大多数呈细长纺锤形，以便于快速游动时减少水的阻力，体表具有保护性鳞片，以鳃呼吸，以鳍划水运动等，这些都是鱼类适应于水生环境的形态结构特征。这些特征保证了鱼类具有在水中生活所需要的各项基本功能，如呼吸、运动、捕食、防护等等。人类制造的潜水艇就是仿照鱼的细长纺锤形和流线型体形设计的。人类仿造生物特别是动物的形态结构特征设计
4、制造有用的物品和工具（图9-1），由此所积累的经验和知识形成了专门的学科仿生学仿生学仿生学仿生学仿生学（bionics）。鸟类是适应于空中飞翔生活的高等脊椎动物，与在空中飞翔所具备的各种功能相适应，鸟类的形态结构很特殊。鸟类体被羽毛，前肢特化为翼；翼羽中有中空的角蛋白羽干，并以其最小的重量使羽毛有了特殊的形状和强度，以支持飞翔；另外，与飞行有关的肌肉着生于胸和翼的基部，使身体大部分重量远离翅膀，从而有利于鸟在飞行中保持平衡。哺乳动物是脊椎动物中结构、功能和行为最复杂、最高级的类群，它们具有发达的神经系统和感觉器官、恒定的体温、胎生哺乳等等特征，特别是人类还具有高度发达的大脑和灵巧的四肢，使得人
5、类具备了从事各种体力劳动和脑力劳动的能力和适应于在各种复杂环境中生存的能力，这些能力正是人的形态结构特征适应于各种功能的集中体现，也使人类文明和社会文化的产生成为可能。二、动物的组织动物是高度组织化的复杂生命形式，我们可以在不同的层次和水平上来认识它们。从组成动物体的原子、分子、细胞、组织、器官、系统最终到个体，代表了从微观层次与水平向宏观层次与水平的过渡。除了植物细胞与动物细胞有少部分差异外，在微观方面各界生物（包括植物和动物）之间的差别并不明显。但是，在一群有着相同结构和功能的细胞构成的合作单元（即组织）的层次与水平上，动物与植物的差别则非常显著，即动物具有其特殊的组织。组织是构成器官的基
6、本结构。动物组织根据其起源、形态结构和功能上的不同，分为上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织4大类。1.上皮组织上皮组织上皮组织上皮组织上皮组织上皮组织（epithelialtissue）是指覆盖身体表面和体内器官内表面的一层层呈膜状的紧密排列的细胞。上皮组织具有保护、分泌、排泄和吸收等功能，分布在动图9-1动物的结构适应于功能以及仿生学的应用蜻蜓的形态与结构有利于其在空中的飞翔与停留，直升飞机的外形设计应用了这方面的原理。第一节动物体结构对功能的适应性289物体不同部位的上皮，其功能各不相同。例如，皮肤是以保护功能为主的体表上皮。其他的上皮组织位于肺、肾小管和消化道，其中肾小管是肾形成尿的
7、部位，消化道包括食管、胃和肠。上皮组织的游离面朝向表面或管腔，相对的另一面为基底面，被一层薄的细胞间质形成的基膜（basementmembrane）附着在下层组织上。这种紧密排列的细胞和基膜共同构成了一道屏障，在通道或中空的器官中成为下层组织与空气或液体之间的交换表面。按细胞层数，上皮组织可分为单层上皮（simpleepi-thelium）和复层上皮（stratifiedepithelium），单层上皮只有一层细胞，而复层上皮有多层细胞。而按照细胞的形状，上皮组织又有扁平上皮、立方上皮和柱状上皮等之分（图9-2）。单层扁平上皮较薄，具有可渗性，有利于通过扩散进行物质交换。血管和肺泡处的上皮都是
8、单层扁平上皮。立方形和柱状上皮细胞有相对大量的细胞质和大的表面积，细胞质是分泌物合成的场所，细胞表面则是物质分泌和获取的必经之道。这种细胞覆盖消化道或呼吸道内壁，并构成光滑潮湿的上皮，即分泌膜（mucousmembrane）。呼吸器官的分泌膜吸附灰尘、花粉和其他小物体，从而保持肺部清洁。分泌膜上纤毛的摆动又使这些被吸附物质向上运动，从而离开呼吸道。复层扁平上皮的基底层细胞不断分裂，新的细胞向游离面推进而衰老的细胞脱落，因此，复层扁平上皮适于覆盖并连接容易受损的表面。例如，食道很容易被粗糙的食物磨损，人体的皮肤也会有磨损，食道和人体表皮都是复层扁平上皮，其游离面还都有一层厚厚的死细胞。不同部位上
9、皮的结构都体现了与其功能的适应。2.结缔组织结缔组织结缔组织结缔组织结缔组织结缔组织（connectivetissue）由基质及分散其中的细胞构成。细胞间基质通常由氨基多糖和蛋白多糖及嵌在其中的网状纤维组成。结缔组织是动物体中分布广泛、种类最多的一类组织，具有连接、支持、保护、防御、修复和运输等功能。人体中最常见的结缔组织是疏松结缔组织疏松结缔组织疏松结缔组织疏松结缔组织疏松结缔组织(looseconnectivetissue)，其基质是疏松的纤维网，牢固的胶原蛋白构成了疏松结缔组织中的纤维。疏松结缔组织主要起连接、支持组织器官的作用，如连接皮肤和下面的肌肉（图9-3a）。疏松结缔组织中还有少
10、量细胞埋于基质中，主要有成纤维细胞成纤维细胞成纤维细胞成纤维细胞成纤维细胞（fibroblast）、巨噬细胞巨噬细胞巨噬细胞巨噬细胞巨噬细胞（macrophage）等。扁平多突起的成纤维细胞具有产生纤维和基质的能力。巨噬细胞形状不规则，能吞噬衰老死亡的细胞和侵入机体的细菌及异物。脂肪组织和血液是另外两种疏松结缔组织。脂肪组织脂肪组织脂肪组织脂肪组织脂肪组织（adiposetissue）（图9-3b）含有脂肪，能贮存能量、充实身体并使其隔热。每个脂肪细胞含有一个大的脂肪滴，脂肪被贮存时脂肪滴膨胀，脂肪被用作能源物质而消耗时，它就萎缩。血液血液血液血液血液（blood）（图9-3c）是一种流体结缔
11、组织，其基质血浆为液态，血浆由水、盐和可溶性蛋白质组成，红细胞和白细胞悬浮在血浆中。血液在身体各部位之间起着传输物质和免疫的作用。以下3种结缔组织有着稠密的基质，被称为致密结致密结致密结致密结致密结缔组织缔组织缔组织缔组织缔组织（denseconnectivetissue）。纤维结缔组织纤维结缔组织纤维结缔组织纤维结缔组织纤维结缔组织（fibrousconnectivetissue）（图9-3d）的基质是由紧密结合在一起的平行的胶原纤维组成的。连接肌肉和骨骼的肌腱(tendon)以及连接骨骼的韧带（ligament）就是由纤维结缔组织构成。软骨组织软骨组织软骨组织软骨组织软骨组织（cartil
12、age）（图9-3e）含有丰富的胶原纤维，这些纤维嵌在一种有弹图9-2几种上皮组织上皮组织由扁平、立方或柱状的细胞组成，细胞间排列紧密。上皮组织通常覆盖在身体的表面或体内各种管、腔和囊状器官的内层，具有保护、分泌、排泄和吸收等功能。由于所处部位的特殊性和功能的繁重性，它们常会受到机械或病理损伤，因此，许多上皮细胞具有增殖产生新细胞的能力，以不断补充新细胞。290第九章动物的结构与功能性的基质中，从而构成坚硬而有伸缩性的骨骼。软骨组织通常围绕在骨的末端，形成光滑而富有弹性的表面。同时，它们还支持鼻梁、耳朵，形成椎间盘等。骨骨骨骨骨（bone）（图9-3f）是一种坚固的结缔组织，它的基质由嵌在钙盐
13、中的纤维组成，这种结合使得骨坚固又不易脆裂。骨有很多圆形基质单元，每一个基质单元中央有一个空管，称为中央管，血管和神经从这些通道进入，使骨细胞保持生命力。由于骨包含活细胞，所以它可以随动物体的生长而生长。3.肌肉组织肌肉组织肌肉组织肌肉组织肌肉组织肌肉组织（muscletissue）由成束的具收缩能力的长形肌纤维（musclefiber）构成，是脊椎动物体内最丰富的组织。肌纤维的收缩是由其胞质中的纵向排列的肌原纤维实现的，肌肉组织的功能是维持机体和器官的运动。肌肉组织包括骨骼肌、心肌和平滑肌3种类型（图9-4）。骨骼肌骨骼肌骨骼肌骨骼肌骨骼肌（skeletalmuscle）又称横纹肌，它们通过
14、肌图9-36种结缔组织结缔组织在动物体中分布广泛，是种类最多的一种组织，具有连接、支持、保护、防御、修复和运输等功能。疏松结缔组织、脂肪组织、血液、纤维结缔组织、软骨组织和骨组织是6种常见的结缔组织。图9-43种肌肉组织（a）骨骼肌：有长的肌纤维组成，附着于骨骼上，能直接受意志的支配而收缩运动。（b）平滑肌：长梭形，分布于内脏器官的内壁，活动不受意志控制，不能随意运动。（c）心肌：肌纤维短而分支，互相连接成网状，为心脏特有的肌肉组织，正常情况下，心肌自动有节律地收缩，不受意志控制。第一节动物体结构对功能的适应性291腱与骨骼相连，负责身体由意识支配的运动。我们可以决定让骨骼肌运动，例如，在意识
15、的支配下举手或迈腿。骨骼肌纤维结合成束，在光学显微镜下，纤维束有明暗相间的带纹，带纹以重复单元出现，每个单元都是肌肉收缩的一个结构和功能单位，称为肌节（图9-4a）。成年人有固定数目的骨骼肌细胞。体育锻炼并不增加肌细胞的数量，但能使已有的肌细胞生长。平滑肌平滑肌平滑肌平滑肌平滑肌（smoothmuscle）（图9-4b）不具有横纹或带纹，它们分布于消化道、膀胱、血管壁和其他内脏器官中。平滑肌纤维细胞呈梭形，收缩非常缓慢，可以较长时间地保持收缩状态。平滑肌的收缩不受意识支配，如胃的蠕动。心肌心肌心肌心肌心肌（cardiacmuscle）（图9-4c）由心肌纤维构成，是心脏的可收缩部分。与骨骼肌一
16、样，它也是有横纹的。心肌纤维相接处，肌膜特殊分化，相互嵌合，形成传递结构，实现心搏时收缩信号在细胞之间的快速传递。心肌的生理特点是：能够自动、有节律地收缩，不受意识支配。动物具有对环境刺激的应变能力，动物进化的程度越高，对环境刺激应变的能力越强。在多数情况下，应激性的实现要求动物体在身体各部位之间传递信息，这一任务主要是由神经组织（nervoustissue）来完成的。神经组织构成通讯系统，以神经信号的方式实现信息的传递。神经系统感受刺激作出反应，从而使得身体各部分成为一个协调的整体。4.神经组织神经组织神经组织神经组织神经组织神经组织是动物体内分化程度最高的一种组织。神经组织的结构和功能单位是神经细胞，即神经元神经元神经元神经元神经元（neuron）。每个神经元都含有细胞体（含细胞核）和数条长短不等的突起（图9-5）。一种突起叫树突树突树突树突树突（dendrite），主要向细胞体传递信号；另一种叫轴突轴突轴突轴突轴突（axon），通常把信号由细胞体向另一个神经元传递。有些轴突，例如迷走神经的轴突由人的大脑延伸至下腹部，可以长达0.5m甚至更长。神经信号在身体不同部位之间
