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第7章 人体的奥秘(3)

肺循环自右心室开始。静脉血被右心室搏出,经肺动脉到达肺泡周围的毛细血管网,在此排出二氧化碳,吸收新鲜氧气,变静脉血为动脉血,然后再经肺静脉流回左心房。左心房的血再入左心室,又经大循环遍布全身。这样血液通过体循环和肺循环不断地运转,完成血液循环的重要任务。

血液流经毛细血管网时,血液中的二氧化碳进入肺泡,肺泡中的氧进入血液,与红细胞中的血红蛋白结合。这样,血液就由含氧量较少、颜色暗红的静脉血,变成了含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。

血液的成分

血液由血浆和悬浮其中的血细胞组成。血浆相当于结缔组织的细胞间质,为浅黄色半透明液体,其中除含有大量水分以外,还有无机盐、纤维蛋白原、白蛋白、球蛋白、酶、激素、各种营养物质、代谢产物等。这些物质无一定的形态,但具有重要的生理功能。

血细胞在机体的生命过程中,负责不断地新陈代谢功能。红细胞的平均寿命约120天,颗粒白细胞和血小板的生存期限一般不超过10天。淋巴细胞的生存期长短不等,从几个小时直到几年。

血细胞及血小板的产生来自造血器官,红血细胞、有粒白血细胞及血小板由红骨髓产生,无粒白血细胞则由淋巴结和脾脏产生。血细胞分为三类:红细胞、白细胞、血小板。

血液的功能

运输是血液的基本功能,自肺吸入的氧气以及由消化道吸收的营养物质,都依靠血液运输才能到达全身各组织。同时组织代谢产生的二氧化碳与其他废物也依赖血液运输到肺、肾等处排泄,从而保证身体正常代谢的进行。血液的运输功能主要是靠红细胞来完成的。

激素分泌直接进入血液,依靠血液输送到相应的器官,使其发挥一定的生理作用。可见,血液是体液性调节的联系媒介。此外,如酶、维生素等物质也是依靠血液传递才能发挥对代谢的调节作用。

由于血液不断循环并与身体的各部分体液之间广泛沟通,故对体内水和电解质的平衡、酸碱度平衡以及体温的恒定等都起决定性的作用。

机体具有防御或消除伤害性刺激的能力,涉及多方面,血液主要体现其中免疫和止血等功能。例如,血液中的白细胞能吞噬并分解外来的微生物和体内衰老、死亡的组织细胞,有的则为免疫细胞,血浆中的抗体如抗毒素、溶菌素等均能防御或消灭入侵机体的细菌和毒素。上述防御功能即指血液的免疫防御功能,主要靠白细胞实现。此外,血液凝固对血管损伤起防御作用。

血液表现出的日常现象

如果腿和臀部、胳膊受到长时间压迫,身体局部的血液循环受到影响,无论是动脉还是静脉血都不能顺利通过,各器官所需要的氧气送不过去,组织就会缺氧;同时器官排泄的废料,也送不出去,越积越多,堆积在一起。无论是组织缺氧还是废料堆积都会刺激神经末梢,使它们有麻的感觉。

我们都有过这种体会:当蹲的时间长了,突然站起来时,就会觉得一阵头昏眼花,眼前冒金星。其中的罪魁祸首之一源于血液循环。这是因为突然站起来时,头部发生暂时性贫血的结果,眼睛视网膜的血液供应减少,视细胞受到刺激。

原来,人在蹲着的时候,腿上血液大大减少,而头部的血液特别多。而当人突然站起来时,大部血液都要流向双腿,头部的血液供应量少而且慢。同时,由于重力的作用,原来在头部的血液也大量地下移,这就造成了暂时性的脑部贫血现象,因而就出现了头昏、眼前冒金星的症状。

但是这仅仅是短暂瞬间的事。由于神经系统的调节作用,腹部血管马上收缩,很快地又有充沛的血液流向头部,脑贫血的现象立刻解除,头昏和眼前冒金星的现象也就很快地消失了。

这种脑贫血的现象因人而异,这和各人的神经系统活动情况以及是否经常锻炼有关系,经常锻炼的人,这种现象就会减轻一些。所以,人们应该加强日常的体育锻炼,争取炼就好的体格。

肌肉——人体的起重机

人体的肌肉

人体全身的肌肉共有639块。约由60亿条肌纤维组成,其中最长的肌纤维达60厘米,最短的仅有1毫米左右。大块肌肉有2000克重,小块的肌肉仅有几克。一般人的肌肉占体重的40%左右。肌肉内毛细血管的总长度可达10万公里,可绕地球两圈半。人类全身上下,最强韧有力的肌肉,就是我们平时经常会用到的舌头!

人体的肌肉可分为三种类型:一种是受人意识支配的肌肉,叫随意肌。随意肌附在骨架上,所以又称为“骨骼肌”,主要分布于躯干和四肢,受人的意识支配而产生随意活动。如走、跑、跳、投、推、拉等动作。像胸大肌、背阔肌、腹直肌、股四头肌等等都属于骨骼肌。另一种是不受人的意识支配的肌肉,叫不随意肌,如胃肠、血管、膀胱等内脏器官的肌肉,又称内脏肌。还有一种叫心肌,为心脏所特有。

肌肉的作用

每块肌肉大多都是由肌腱和肌腹两部分组成。肌腹是肌肉的中间部分,柔软而富有弹性,有收缩性。肌腱在肌腹的两端,由结缔组织构成,色白而坚韧,没有收缩性。肌肉可分为长肌、短肌、阔肌、轮匝肌四种。长肌多分布在四肢,收缩时引起大幅度运动。短肌多分布在躯干深部,收缩时运动幅度较小。阔肌分布在胸、腹壁及背部深层,除收缩时能完成躯干的运动外,还对内脏起支持保护作用。轮匝肌位于孔裂的周围,收缩时关闭孔裂。

肌肉一般附着在邻近的二块以上骨面上,跨过一个或多个关节,收缩时牵动骨骼引起关节运动。人体的任何运动,即使是最简单的运动,都要有肌肉的配合才能完成。在完成某一动作时,起相同作用的肌肉叫协同肌,起相反作用的肌肉叫拮抗肌。

肌肉的内部构造

如果我们像一个细胞那么小,能够随意进入人的身体,那么当我们来到肌肉群中时,就会发现肌肉是由一道道钢缆一样的肌纤维捆扎起来的。这些“钢缆”组合成较粗较长的缆绳群组,当肌肉用力时,它们就像弹簧一样一张一缩。在那些最粗的缆索之内,有肌纤维、神经、血管,以及结缔组织。每根肌纤维是由较小的肌原纤维组成的。每根肌原纤维,则由缠在一起的两种丝状蛋白质(肌凝蛋白和肌动蛋白)组成。这就是肌肉的最基本单位,那些大力士们的大块大块的肌肉,全是由这两种小得根本无法想像的蛋白组合而成,当它们联合起来以后,就能做出惊天动地的动作来。

随着人的年龄不断增长,控制骨头活动的横纹肌的弹性纤维会逐渐由结缔组织所代替。结缔组织虽然很结实,但没有弹性,因此肌肉变得较弱,不能强力收缩。所以老年时,肌肉的力量衰退,反应也迟钝了。人老了,肌肉的力量也就衰老了。

肌肉的血液供应

肌肉的血液供应丰富,这与肌肉的代谢旺盛相适应。每块肌肉均有自身的血液供应,主要血管多与神经伴行,沿肌肉间隔、筋膜间隙走行,分支从肌肉门入肌肉,在肌肉内反复分支,最后在肌肉内膜形成包绕肌肉纤维的毛细血管网,由毛细血管网汇入微静脉、小静脉,然后出肌肉门。根据肌肉的血供来源、位置、粗细、支数和主次等,可将肌肉的血供分为4种类型:

1.单支营养动脉型:由1支管径较粗的动脉供应整块肌肉,动脉从肌肉的近端入肌肉,如阔筋膜张肌肉、腓肠肌肉内、外侧头等。

2.双支营养动脉型:该肌肉有两支管径相近的营养动脉供应,如臀大肌肉、腹直肌肉、股直肌肉等。

3.主要营养动脉加次要营养动脉型:该肌肉由1支粗大营养动脉和一些较小的次要动脉供应,如斜方肌肉、背阔肌肉等。

4.节段营养动脉型:肌肉由数支较细的动脉供应,由肢体的动脉干从肌肉的起点到止点之间不同平面分支入肌肉,呈节段性分布,如缝匠肌肉、胫骨前肌肉、趾长伸肌肉等。肌肉腱的血供较少。

血液供应的来源有三个途径。一是经肌肉、肌腱连接处延续至肌肉腱的束间结缔组织内的纵行血管;二是来自间隙血管发出的众多细小分支;三是肌肉腱止点处来自骨和骨膜的血管。

肌肉训练

皮肤下的肌肉是部神奇的引擎。它让我们能走路、蹦跳,甚至爬上陡峭的岩石。人体的600多条肌肉之间的互相合作,它能协助我们顺利度过每一天。

肌肉会帮助我们对抗地心引力。肌肉纤维会控制我们的每个动作,从轻轻的眨眼到灿烂的微笑,成千上万细微的纤维集结成肌肉束,进而形成完整的肌肉系统。以攀岩爱好者为例,每向上爬一步,都需要肌肉的松紧缩放。

肌肉只能完成拉扯,而不是推挤,大部分属于骨骼肌。它们由肌腱与骨骼相连,紧密结合的肌腱纤维有橡皮筋的功用。

肌肉可以牵动眼球,使我们看清东西、使眼色、眨眼;手部与指尖的肌肉让我们能捏得住极小的物体。以攀岩者为例,他们要上升需要握住东西以固定自己,连续不断的肌肉收缩可以使他们不断往上爬。

肌肉的力量

我们可以决定什么时候以及怎样牵动骨骼肌,但我们并不能够时刻察觉这种变化。有的时候你可能会微微调整姿势以保持平衡,但也许这种姿势的改变你自己并没有发现,其实这种动态的平衡一直在发生着。但也有些肌肉是我们无法随意控制的——消化系统。那里有许多非随意肌。我们的胃部有三种非随意肌(内斜、中环和外纵三层平滑肌)负责碾碎食物。小肠里有两种,负责像蛇一样挤压食物,然后再拉长往前推。非随意肌还帮助我们的心脏持续跳动。心肌在我们的一生中只进行着一件事,那就是“输送血液”。

通过一定时间的锻炼,肌肉可以变得发达。但大块的肌肉却不一定是最好的。毛细血管负责携带红血球流经肌肉。肌肉剧烈收缩的时候,毛细血管遭到挤压,肌肉会开始缺氧,废物开始堆积。但在压力极大的情形下,肌肉无法作出快速的反应,疲劳感于是不断袭来。而肌肉较小的人施力较小,对毛细血管的挤压也比较轻,所以肌肉更具有耐力。

细胞——生命的基本单位

细胞

人们对细胞并没有一个统一的定义,近年来比较普遍的提法是:细胞是生命活动的基本单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成,但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说,细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成,即单细胞生物。高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为两类:原核细胞和真核细胞。但也有人提出应分为三类,即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。

细胞的发现与细胞的研究历史

细胞是由英国科学家胡克于1665年发现的。当时他用自制的光学显微镜观察软木塞的薄切片,放大后发现一格一格的小空间。而这样观察到的细胞早已死亡,仅能看到残存的植物细胞壁,虽然他并非真的看见一个生命的单位(因为无生命迹象),后世的科学家仍认为其功不可没,一般而言还是将他当作发现细胞的第一人。而事实上真正首先发现活细胞的,是荷兰生物学家列文虎克。

1674年,列文虎克以自制的镜片,在雨水和他自己的口中发现了微生物,他也是历史上可找到的第一个发现细菌的业余科学家。

1809年,法国博物学家(博物学即20世纪后期所称的生物学、生命科学等的总称)拉马克提出:“所有生物体都由细胞所组成,细胞里面都含有些会流动的‘液体’。”但却没有具体的观察证据支持这个说法。

1824年,法国植物学家杜托息在论文中提出“细胞确实是生物体的基本构造”。由于植物细胞比动物细胞多了细胞壁,因此在观察技术还不成熟的时候,植物细胞比动物细胞更容易观察,这个说法先被植物学者接受。

19世纪中期,德国动物学家施旺进一步发现动物细胞里有细胞核,核的周围有液状物质,在外圈还有一层膜,却没有细胞壁,他认为细胞的主要部分是细胞核而非外圈的细胞壁。同一时期,德国植物学家施莱登以植物为材料进行研究,其研究结果获得与施旺相同的结论,他们都认为“动植物皆由细胞及细胞的衍生物所构成”,这就是细胞学说的基础。

在德国施旺和施莱登之后的十年,科学家陆续发现新的证据,证明细胞都是从原来就存在的细胞分裂而来。

发展到21世纪初期的细胞学说大致上可以简述为以下三点:细胞为一切生物的构造单位、细胞为一切生物的生理单位、细胞由原已生存的细胞分裂而来。

“细胞”一词最早出现在日本植物学家宇田川榕庵1834年的著作《植学启原》。中国自然科学家李善兰1858年在其著作《植物学》中使用“细胞”作为cell的中文译名。有学者认为李善兰此时并未接触过《植学启原》,因而是独自发明。

细胞膜

细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜,叫做细胞膜。这层由蛋白质分子和磷脂双层分子组成的薄膜,水和氧气等小分子物质能够自由通过,而某些离子和大分子物质则不能自由通过,因此,它除了起着保护细胞内部的作用以外,还具有控制物质进出细胞的作用,既不让有用物质任意地渗出细胞,也不让有害物质轻易地进入细胞。

细胞质

细胞膜包着的黏稠透明的物质,叫做细胞质。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒,这些颗粒多数具有一定的结构和功能,类似生物体的各种器官,因此叫做细胞器。在细胞质中,往往还能看到一个或几个液泡,其中充满着液体,叫做细胞液。在成熟的植物细胞中,液泡合并为一个中央大液泡,其体积占去整个细胞的大半。细胞质被挤压为一层。细胞膜以及液泡膜和两层膜之间的细胞质称为原生质层。

细胞质不是凝固静止的,而是缓缓运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内,细胞质往往围绕液泡循环流动,这样便促进了细胞内物质的运转,也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞死亡后,其细胞质的流动也就停止了。

氧气运输队——红细胞

红细胞是血液中携带氧气的红色细胞,又称“红血球”或“红血细胞”。红细胞的功能是运输氧、二氧化碳、电解质、葡萄糖以及氨基酸,这些都是人体新陈代谢所必须的物质。此外还在酸碱平衡中起一定的缓冲作用。

这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的。如果红细胞破裂,血红蛋白释放出来,溶解于血浆中,即丧失上述功能。

红细胞就是这样忠诚地把氧气运输给人身体组织的各部位,再从各部位运送出代谢产物二氧化碳,所以红细胞是我们人体内不可缺少的“运输队”。

防御勇士——白细胞

白细胞又称白血球。是血液中的一类细胞。白细胞也通常被称为免疫细胞。白细胞是机体防御系统的一个重要组成部分,它通过吞噬和产生抗体等方式来抵御和消灭入侵的病原微生物。