试论生物体结构与功能的关系

试论生物体结构与功能的关系

【摘要】生物界没有无功能的结构和无结构的功能。生物体的结构

对其功能起着决定作用，同时生物体的功能又对其结构具有反作用。从

表现形式来看，生物体的功能是一种外在表现形式，而生物体结构则是

隐藏在内的。生物体结构是功能发挥的基础，如果结构最优，在功能上

会发挥出更好的效果，反之亦然。本文将以生物体的五个结构来论述结

构与功能的关系。

【关键词】结构、功能、肾、中动脉、小肠绒毛、肺泡、耳

一、

1. 肾的结构与功能的关系 肾的结构

肾外层区域是皮质，内层为髓质，肾由许多肾单位组成。肾单位是肾的基本功能单位，与集合管共同完成泌尿功能。每个肾单位包括一个肾小体和一个与之相连的肾小管。

（1） 肾小体：肾小体分布在皮质和肾柱中，其核心是被称为肾小球的毛细血管球，入球小动脉进入肾小体，先分成5~8个分支，后者又进一步分成许多毛细血管襻，然后再汇合成为出球小动脉。肾小球外面的包囊为肾小囊，有两层上皮细胞。肾小囊脏层与壁层之间有肾囊腔，它与肾小管的管腔相通。肾小球的滤过膜包括三层结构：毛细血管内皮细胞，厚度为30~50nm，具有大小不等的微细小孔，孔径为50~100nm。；基膜，厚240nm~360nm，主要由水合凝胶构成，其中含有致密的微细纤维网；肾小囊内层足细胞，伸出许多大突起，每个大突起又伸出许多小突起，小突起的终末即为足，足固着在基膜上，各小突起之间也有裂隙。这样，滤过膜就像多层筛，第一层筛孔是血管内皮细胞上的小孔，第二层是基膜的纤维网孔隙，第三层是足细胞小突起之间的孔隙。

（2） 肾小管：全长可以分为三段：近端小管，包括近端小管，包括近曲小管和髓襻降支粗段；髓襻细段，可以分为髓襻降支细段和髓襻升支细段；远端小管，包括髓襻升支粗段和远曲小管。

（3）

体。

（4） 从皮质向内髓逐渐升高的渗透压梯度：肾皮质的组织间液的渗透压与血浆相比为1.0, 随着向髓质的深入, 二者之比逐步升高, 从2.0、 3.0 直至 4.0, 形成一个渗透压梯度。髓袢是形成渗透压梯度的重要结构。髓袢越长，尿浓缩的能力越强。

集合管：虽然不包括在肾单位内，但在功能上和远端小管紧密相关，在尿液浓缩过程中起重要作用。每一集合管接受来自多条远端小管运来的液

2. 肾的功能及其与结构的关系

（1） 肾小球的滤过作用：水和电解质以及小分子的其他溶质可以通过毛细血管内皮细胞、基膜及肾小囊内层足细胞；血细胞和相对分子质量很大的蛋白质，体积比内皮细胞层的小孔大，故不能滤出；有一些略小的蛋白质分子，虽然可以从内皮层小孔透出，却不能通过基膜，因为基膜纤维网孔隙更小，通透性也较小；足细胞小突起之间的孔隙比较大，但有些有些较小的物质能透出基膜，却被阻于细胞孔隙，其原因可能是：一是由于足细胞突起表面该有细毛状外衣，而是由于足细胞孔隙的化学组成及表面电荷也会阻碍某些物质的滤出。肾小球毛细血管网内血浆成分向肾小囊腔滤过是尿生成过程的一部分。

（2） 尿的浓缩和稀释及其与结构的关系：在外髓部，髓袢升支粗段对水不通透，但对Na+和C1-具有很强的主动重吸收能力。因此，小管液在经髓袢升支粗段向皮质方向流动时，小管液内NaCl 含量逐步降低，使小管液渗透压逐步下降；而使外髓部组织间液成为高渗。髓袢升支粗段位于外髓部，故外髓部渗透梯度的形成是由于髓袢升支粗段主动重吸收NaCl 而造成的。愈靠近皮质部，渗透浓度越低；愈靠近内髓部，渗透浓度越高。在内髓部，远曲小管对尿素不透，抗利尿剂作用下，水重吸收，尿素浓度上升，内髓尿素透性增加，尿素进入组织液中，增大组织液渗透压，降支细段对水有良好的通透性，但对NaCl 则不易通透，升支细段对尿素通透，尿素可以再循环。外髓浓度梯度产生，是由于升支粗短对NaCl 的主动重吸收。内髓浓度梯度产生，是由于升支细段扩散的NaCl 和内髓集合管扩散出的尿素。NaCl 的主动重吸收是髓质渗透压梯度建立的主要动力，尿素和NaCl 是建立渗透压梯度的主要溶质。

二、 中动脉的结构与功能的关系

（1）内膜：内膜可分为三层：内皮，是衬于腔面的单层扁平上皮，相邻内1. 中动脉的结构：

皮细胞间有紧密连接和缝隙连接，胞质中有成束的微丝和外包围一层单位膜的杆状细管，管内含有凝血因子。内皮细胞含有多种酶；内皮下层，是位于内皮下面的一层疏松结缔组织，含有胶原纤维、弹性纤维和少许平滑肌；内弹性膜，是位于皮层下的外侧，为一层由弹性蛋白构成的有孔薄膜。

（2）中膜：中膜主要由10~40层环形排列的平滑肌组成。平滑肌之间有中

间连接和缝隙连接。现在认为血管的平滑肌产生胶原纤维、弹性纤维和基质。

（3）外膜：外膜由疏松结缔组织组成。内含螺旋状或纵向排列的弹性纤维

和胶原纤维，含有成纤维细胞。此外，外膜与营养性血管和神经分布。

2. 中动脉的功能及其与结构的关系：内皮细胞细胞质内的微丝收缩时，可改变细胞间隙的宽度和细胞连接的紧密程度，从而影响和调节血管的通透性；内皮下层由于含有胶原纤维、弹性纤维和少许平滑肌，可以起缓冲和联系的作用；内

弹性膜具有弹性，有利于血管的收缩。中膜弹性纤维有扩张血管和回缩的作用，胶原纤维有维持血管张力的作用。外膜的成纤维细胞对局部受损的血管外膜有修复作用，外膜的营养性血管可以为组成血管的细胞提供营养，维持其正常的新陈代谢，血管外的神经网络主要为自主神经，可以调节血管的扩张和收缩。

三、

1. 小肠绒毛的结构与功能的关系 小肠绒毛的结构:小肠绒毛是小肠特有的结构和功能的单位，由上皮和固

有层组成。上皮构成绒毛的外表面，固有层组成绒毛的轴心。位于小肠绒毛轴心的毛细淋巴管称中央乳糜管，呈盲管状，起于绒毛顶；另一端穿过粘膜肌层，汇入粘膜下层的淋巴管。中央乳糜管的壁由一层内皮细胞构成，它的通透性较大。在中央乳糜管周围有丰富的毛细血管网和纵行排列的平滑肌纤维。毛细血管的内皮有孔。

2. 小肠绒毛的功能及其与结构的关系：一些较大的分子可以进入中央乳糜

管。毛细血管的内皮有孔，有利于营养物质的吸收。经细胞吸收的氨基酸、葡萄糖、水和无机盐等进入毛细血管；吸收的脂肪物质主要进入中央乳糜管。平滑肌的收缩可使小肠绒毛变短，有利于淋巴和血的运行。

四、

1. 耳的结构与功能的关系 耳的结构：人耳分为外耳、中耳和内耳三部分。外耳包括耳廓、外耳道

和骨膜。中耳内为鼓室，内含三块听小骨：锤骨，砧骨和镫骨，并由肌肉相连组成听骨链：锤骨柄附着于骨膜上，锤骨头附着在砧骨上，砧骨又附着在镫骨上。内耳包括耳蜗和前庭器官。

2. 声音在耳内的传递及其与耳的结构的关系：声音经外耳、中耳到内耳。

外耳的耳廓呈喇叭形，有利于集声和声反射，外耳道是声波传导的通路。当空气中的声波经外耳道到达外耳道末端时，撞击骨膜，引起震动，鼓膜的震动再推动附着在鼓膜上的锤骨柄和整个听骨链。由鼓膜、三块听小骨组成的杠杆系统和镫骨底板与前庭窗膜所构成的声能量传递系统发挥了很好的减震作用，声波从鼓膜到卵圆窗总增压效应为22倍，其中，长臂与短臂之比为1.3：1，鼓膜振动面积与卵圆窗振动面积之为17：1咽鼓管使鼓室内气体与大气压平衡，具有引流作用。

五、 肺泡的结构与功能的关系

1. 肺泡的结构：肺泡是半球状囊泡，肺泡壁由单层上皮细胞所构成。肺泡上皮细胞可分为：Ⅰ型肺泡上皮细胞，为扁平上皮细胞，相互连接成薄膜状，覆盖97%的肺泡表面，；Ⅱ型上皮细胞近似于球形，仅占肺表面积很小的区域，大多位于相邻旗袍之间，具有分泌作用，所分泌的肺泡表面活性物质可以改变液层表面张力；Ⅲ型肺泡上皮细胞数量很少，立方形，功能不清楚。相邻的肺泡之前为肺泡隔，肺泡上皮外层为丰富的毛细血管网。肺泡气体与肺毛细血管血液之间至少存在肺泡表面活性物质、极薄的液体层、肺泡上皮层、由胶原纤维和弹性纤

维交织成网的间质、基膜层和毛细血管内皮层，这六层共同构成呼吸膜，肺泡与毛细血管之间的气体交换，就是通过呼吸膜来实现的。

2. 肺泡的功能及其与结构的关系：肺泡是肺部气体交换的主要部位，也是肺的功能单位。相互连接成薄膜状的Ⅰ型肺泡上皮细胞，是实现肺和血液间气体交换的部位，Ⅱ型上皮细胞分泌的肺泡表面活性物质可以改变液层表面张力，当吸气时，肺泡表面活性物质分布变稀，只有单分子层减弱表面张力的功效降低，导致肺泡易回缩；当呼气时，肺泡缩小，表面活性物质分布变浓，单分子层减弱表面张力的功效提高，使肺泡不致太缩小，防止了肺不张。

综上所述，生物体的结构与其功能是相适应，相统一的。生物体结构是由很多的要素构成的，生物体功能的发挥与结构构成要素有密切的联系。生物体在发挥功能时，构成结构的各个要素之间必须具有协调性，才能保证发挥出较好的功能，如果没有较好的协调性，就不能发挥出好的功能。

【参考文献】

王 芬 佐明雪 人体及动物生理学（第3版） 高等教育出版社 2009年 段相林 郭炳冉 辜 清 人体组织学与解剖学（第4版）高等教育出版社 2006年