动物的形态与功能课件

6脊椎动物的结构与功能7营养与消化8血液与循环9气体交换与呼吸10内环境的控制11免疫系统与免疫功能12内分泌系统与体液调节13神经系统与神经调节14感觉器官与感觉15动物如何运动16生殖与胚胎发育第2篇动物的形态与功能上皮组织：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，分布在动物体不同部位的上皮，其功能各不相同。按细胞层数上皮组织可分为单层上皮和复层上皮。按照细胞的形状可分为扁平上皮、立方上皮和柱状上皮等几种。6.1动物的结构层级6.1.1动物的组织6脊椎动物的结构与功能结缔组织：由蛋白纤维、基质及分散其中的细胞构成。细胞间基质由氨基多糖和蛋白多糖组成。结缔组织是动物体中分布广泛、种类最多的一类，具有连接、支持、保护、防御、修复和运输等功能。包括疏松结缔组织、（脂肪组织、血液）致密结缔组织（纤维结缔组织、软骨组织和骨组织）。第一节神经组织：神经组织由神经元和神经胶质细胞构成。结构和功能单位是神经细胞即神经元。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（树突和轴突）。细长的神经轴突和树突又称为神经纤维。神经纤维的末端是神经末梢。感觉神经末梢和运动神经末梢是两种不同生理功能的神经末梢，分别具有感受器和效应器的作用。器官是由多种组织构成的特定形态结构，每一种器官完成与其形态特征相适应的生理功能。器官水平的功能源于组织的相互协调作用，相互协调作用是动物界各体系所有层次水平中的基本特征。在功能上相关联的一些器官联合在一起，分工合作完成某种生命必需的功能，这种比器官更高层次上的结构单元称为系统或器官系统。一般脊椎动物主要器官系统包括骨骼系统、皮肤系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、淋巴及免疫系统、排泄系统、内分泌系统、神经系统、肌肉系统和生殖系统。6.1.2器官6.1.3系统皮肤系统由皮肤及其衍生物如毛发、指甲组成,其主要功能是保护身体内部免受机械损伤、防止感染、保持体温等。骨骼系统的主要作用是支持身体，同时兼有保护作用。头颅容纳并保护大脑，胸廓保护肺和心脏。皮肤系统和骨骼系统

消化系统：由消化管和消化腺两部分组成，完成食物的摄取、消化和吸收。食物由口腔进入，经过食管到达胃，消化作用主要在胃和小肠中进行。肝参与物质代谢、糖原贮存、血糖调节、解毒和防御等。排泄系统：排出废物，对于维持机体的水盐平衡、保持内环境稳定具有重要作用。内分泌系统：分泌的激素进入血液，并运送到全身各处，从而影响特定的生理活动，调节诸如消化、生长、生殖、心率和水盐平衡以及各种新陈代谢活动等。

6.2动物的结构与功能对生存环境的适应普遍现象动物的多样性决定了各种动物的结构与功能千差万别。动物为适应自然的选择，产生了各种各样的形态特征。人类仿造生物特别是动物的形态结构特征设计制造有用的物品和工具，形成了专门的学科——仿生学。动物的营养除了要提供维持生命活动所需要的能量外，还要提供各种氨基酸作为原料，用以合成动物细胞的主要成分——蛋白质。必须从食物中补给必需氨基酸。维生素也是哺乳动物和人体不能自己合成的小分子有机物。矿质元素不仅是构成动物体某些组织器官的重要成分，而且对于完成动物的生理功能也是必需的。消化是食物在消化系统中被分解成动物细胞能够吸收的小分子的过程。食物的营养成分通过消化作用后形成的这些小分子单体为动物体及其生命活动提供了结构原料和能源。二、消化人体的消化系统由消化管和消化腺组成。消化管的主要部分是口、舌、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛门。消化腺包括唾液腺、胰腺和肝。

食物进入口腔时，口腔内的牙齿、舌和唾液腺便开始行使各自的消化功能。

食管和气管的开口都在咽部。食管括约肌收缩关闭食管时，气管便开通进行呼吸；当下咽食物时，小食团进入咽部，引发条件反射，导致食管括约肌舒张，食物便进入食管。与此同时，喉头向上移动，抵住气管上的会厌软骨，阻止食物进入气管。食物进入食管后，喉头又会向下移动，使气管重新开通。小肠的形态结构特点非常适合完成营养吸收功能。在小肠中这些食糜中的大分子又进一步被彻底分解，形成单体小分子，然后在小肠内透过小肠黏膜被吸收进入血液。食物经消化分解形成的葡萄糖、氨基酸等小分子物质穿过绒毛上皮细胞后进入毛细血管，然后再汇集到直接通向肝的血管，血液将食物分子输送到肝。肝可以把多种营养物质转换成机体所需的新物质，而且还具有调节蛋白质代谢、血糖浓度、脂肪的分解和转换等许多重要功能。肝有贮存营养物质、解毒、吞噬衰老的红细胞、产热等重要功能。营养物质经肝作用后通过血液循环输送到心脏，心脏再将含有营养物质的血液送到身体的各个部位。大肠是消化管的最后一段，主要功能是吸收水分，使经过消化和吸收后的剩余废物经大肠固化并形成粪便，再经由大肠蠕动传送至肛门，最终排出体外。动物在适应环境的长期进化过程中出现了两种基本类型的循环系统：开放式与闭管式。8血液循环系统血液主要由血浆、红细胞、白细胞与血小板组成。血液中的红细胞、白细胞与片状的血小板都来源于骨髓中的造血干细胞。一、血液的结构和功能脊椎动物都具有一个由心脏和血管网组成的封闭式循环系统，血液与间隙体液分开，被限制在血管中循环流动。循环系统和心脏的演化。人类、哺乳动物和鸟类的循环系统是完全的双循环，心脏分化达到了最高水平。人体的循环系统由心脏和血管所组成。在心脏的推动下，血液在血管中按一定的方向不断地流动，血液从心脏流入动脉，再经静脉流回心脏，称为血液循环。血液循环就是由肺循环和体循环组成的周而复始的交替过程。二、哺乳动物的心脏血管系统人体的血管分为动脉、小动脉、静脉、小静脉和毛细血管等。静脉是血液流回心脏的血管，动脉是血液从心脏外流的血管。毛细血管是血管中最纤细的部分，它们联结着小动脉和小静脉，血液与周围组织的物质交换就是通过致密细小的毛细血管来进行的。血液对血管壁施加的压力称为血压。随着心脏的搏动，血液的压力造成动脉有节律地拉紧和放松，这就是我们平时感觉到的脉搏。血压的大小部分取决于左心室每次压入动脉的血量，还部分取决于血管对血流的阻力。人体的血压和血液的流速在靠近心脏的主动脉处最高，在血液进入小动脉处急剧下降。血压降低到接近零的静脉血是如何回到心脏的呢？哺乳动物的静脉都被骨骼肌所包围，这些肌肉随着身体的运动可以不断地挤压静脉，同时大静脉中还有许多控制血液单向流到心脏的瓣膜，两者的共同作用，导致了静脉血向心脏回流。

从原生动物到环节动物，低等无脊椎动物大多没有专门的呼吸器官，它们只靠体表与外界环境进行气体交换。而从较高等的无脊椎动物开始，已经出现了专门行使呼吸功能的器官。这些呼吸器官是由表皮演变而来的。9气体交换与呼吸陆生脊椎动物的呼吸包含了3个重要阶段：①吸气时，鼻腔或口腔吸进的O2通过呼吸道进入肺泡；呼气时，CO2从肺泡经呼吸道通过鼻腔或口腔排出体外。②气体通过血液循环系统运输，即O2从肺泡扩散到血管内并由血红蛋白携带，通过血液流动从肺部输送到全身各组织，同时，血液把组织中的CO2运送到肺部。③全身各组织细胞从血液中吸收O2，O2参与细胞氧化食物分子获得能量，这一过程所产生的废物——CO2被释放到血液中，最终排出到体外。一、动物的呼吸系统人的呼吸系统包括：鼻、咽、喉、气管、支气管、肺等。鼻、咽、喉、气管和支气管是气体进出肺的通道，统称为呼吸道。肺是人的气体交换器官，肺泡是实现气体交换功能的基本结构单位。进入肺泡的O2首先溶于上皮细胞表面润湿的水膜中，再通过上皮细胞扩散进入肺泡周围的毛细血管网，CO2则反向扩散。二、人体内的气体交换过程呼吸是气体吸入和呼出的交替运动。吸气时，肋间外肌收缩，胸部肋骨上升，胸腔随之扩张，横膈肌下移，如此便增大了胸腔的体积，造成肺的扩张和肺内气压小于外界气压，使空气吸入肺内；呼气时则相反，肋间外肌放松，胸部肋骨下移，胸腔底部横膈肌上移，胸腔恢复到原来位置，肺体积随之缩小，气体被迫排出到体外。大部分的O2都与血液红细胞中的血红蛋白结合，运输到全身各处。血红蛋白与O2结合很不稳固，当外界O2含量高时，血红蛋白就与氧形成氧合血红蛋白，当外界O2含量低时，氧合血红蛋白就释放氧并恢复到血红蛋白原状。血红蛋白与氧的亲和力还随pH的变化而改变。细胞代谢产生的CO2也具有调节血红蛋白携带或释放O2的作用。在血液中，由CO2产生的HCO3-还是血液缓冲体系的重要组成部分，对于维持血液pH的相对稳定发挥了重要作用。呼吸作用主要受中枢神经系统和血液中化学物质的调节和自动控制。人体的呼吸调节中枢位于脑桥和延髓中。延髓呼吸调节中枢通过神经信号控制保持了呼吸节律的平稳。脑桥和延髓的呼吸调节中枢还可以根据血液中的pH变化对呼吸作用进行调控，大动脉还具有氧传感器。代谢废物排出体外的过程称为排泄，它是一个需要消耗能量的过程。哺乳动物的排泄途径包括呼吸排出CO2、出汗和由肾排出尿液等。通过肾以尿液的形式排出的代谢废物主要是含氮废物。10内环境的控制排泄系统人和哺乳动物的排泄器官包括肾、输尿管、膀胱和尿道。密布毛细血管的外层称为肾皮质，内部称肾髓质。血液由肾动脉进入，过滤后由肾静脉离开肾。肾由肾单位、集合管和少量的结缔组织组成。肾单位包括相互连通的肾小体、弯曲的肾小管以及与之结合的毛细血管网。肾小体位于肾皮质部分，由杯囊状的肾小囊及其所包裹的由毛细血管网构成的肾小球所组成。在肾小管的近曲小管、远曲小管以及与后者连通的集合管中，滤出液经过“重吸收”、“分泌”和“浓缩”3个步骤被加工处理成尿液。肝支持肾的调节功能，可以将NH3转变成尿素，为肾的进一步处理做准备。12内分泌系统与体液调节为了更好地适应体内外环境的变化，动物内分泌系统与神经系统配合，共同调节着机体的各种生理功能。内分泌腺将其产生的分泌物即激素释放到组织间液，然后通过体液运输至作用的器官或组织，发挥其调节的生理功能。内分泌腺无分泌导管，因此又称为无管腺。动物激素是分泌到动物体内环境系统中的一种微量化学调节物质。绝大多数情况下，激素进入循环系统，通过血液的运输到达全身各组织器官，但每种激素只能作用于各自特定的靶细胞、组织或器官。一、内分泌系统

人的内分泌系统及内分泌腺包括：松果体、下丘脑、脑垂体、甲状腺、甲状旁腺、胸腺、肾上腺、胰腺、性腺（男性为睾丸，女性为卵巢）等。下丘脑是身体内分泌系统的总枢纽，同时，它通过垂体将神经系统与内分泌系统有机地联系起来。下丘脑通过神经传导作用，接受到体内或体外的刺激或信息，然后发出适当的神经和内分泌信号作用于垂体，而垂体又会分泌多种激素调节和控制体内其他分泌腺和组织的活动。体内各种激素对下丘脑—腺垂体可产生反馈性调节作用。二、激素及其主要作用返回

当下丘脑接收到身体受到寒冷刺激的信号时，便产生促甲状腺释放素，接着刺激腺垂体产生促甲状腺激素，促甲状腺激素再直接刺激甲状腺分泌甲状腺素。甲状腺素能加速糖与脂肪氧化分解，增加机体的产热量，从而维持了体温的恒定。当分泌到血液中的甲状腺素达到较高浓度水平时，又会反过来抑制腺垂体产生促甲状腺激素。激素在调节血糖浓度平衡方面的作用。脂溶性激素如类固醇类可以透过细胞膜，进入到细胞内部与相应的受体分子相结合；而非脂溶性激素如胺类化合物、多肽类等不能透过质膜进入细胞，它们只能作用于细胞表面的受体分子。肾上腺皮质激素、性激素及一些神经递质分子都属于固醇类化合物，可以穿过细胞膜进入到细胞质中，然后与细胞内的受体蛋白相结合。细胞内的受体蛋白具有高度的专一性，作为基因表达的调控因子，启动了基因的转录和表达。这一类激素的作用时间往往较长，可持续几小时甚至几天。只作用在靶细胞表面的水溶性激素的信号传导可促进机体产生快速的变化。三、激素的作用机制返回

脂溶性激素穿过细胞膜进入到细胞质中与受体蛋白相结合，并作为基因表达的调控因子，启动了基因的转录。

水溶性激素首先与靶细胞表面受体相结合。活化后的腺苷酸环化酶立即催化细胞质中的ATP转变成为cAMP，cAMP再引起细胞内发生一系列的代谢反应，从而最终对激素信号作出应答。返回动物细胞的激素信号传导除了以cAMP为第二信使外，还存在着其他第二信使系统，例如三磷酸肌醇和Ca2+。水溶性激素（如生长因子）还可以与靶细胞表面受体分子结合后，启动细胞核内相关基因并进行表达。13神经系统与神经调节人的神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统由脑和脊髓组成。周围神经系统主要由12对脑神经和31对脊神经组成，包含着许多神经元的轴突。周围神经系统按机能还可分为感觉神经和运动神经。一、神经系统的形态结构神经系统最基本的结构和功能单位是神经元。神经元是专门传递信号的特化细胞，一般由细胞体、树突、轴突等几部分组成。神经胶质细胞没有神经传导功能，但对神经元的代谢活动具有重要的帮助作用。

后脑包括脑桥和延髓，它们包容了所有由脊髓通向前脑的感觉和运动神经。小脑是保持身体平衡、协调肌肉运动的控制中心。中脑具有整合和传送感觉信息的功能。前脑包括大脑、丘脑和下丘脑等部分。

大脑皮层是神经系统中控制和调节人体各项活动的最高级中枢。身体各部分的运动和感觉功能都分别由大脑皮层特定的部位来控制，这就是大脑皮层功能的定位。脊髓位于脊柱背面的椎管中。其上端与脑的下部延髓相连，脊髓的下端终止于脊柱的末端。人的脑神经共有12对，它们主要分布于头面部，包括感觉神经、运动神经和迷走神经等。脊神经连于脊髓，共31对，延伸分布于躯干、四肢的皮肤和肌肉中。人体通过神经系统对各种刺激所发生的反应叫做反射。反射通路的结构基础称为反射弧，包括感受器、传入神经元、神经中枢（中间神经元及突触连接）、传出神经元、效应器5个环节。二、反射与神经冲动的传导自主神经包括交感神经和副交感神经两大类，它们具有对立相反的作用。每一内脏器官都同时接受交感和副交感神经的双重支配。神经冲动的传导实际上是通过神经纤维在神经元之间进行的连续的电化学变化过程，这一过程需要消耗能量。神经细胞膜内外会保持着70mV的静息电位差，表现为膜外的正电性和膜内的负电性。

由于神经冲动造成的膜电位的变化，即由膜的外正内负到外负内正（倒极化），再到外正内负（再极化）的过程称为动作电位。神经冲动的传导过程是在神经纤维上顺序发生的电化学变化过程。当神经细胞受到适当刺激产生兴奋及动作电位后，在局部位置的兴奋和动作电位会以波的形式沿着神经纤维向前传导，即神经冲动的传导。神经冲动只能由神经末梢向另一端单向传导，神经纤维的突触处也只能让神经冲动单向通过；膜上刚刚发生动作电位的部位不能立即接着再发生新的动作电位。动作电位通过神经元与神经元之间的连接处即突触进行传播，神经突触包括电突触和化学突触两种类型。在哺乳动物中，神经冲动的传导主要靠化学突触进行。神经元与神经元之间借助于特殊的化学物质即神经递质的参与神经冲动。乙酰胆碱是最普遍的一种神经递质。乙酰胆碱完成突触神经冲动的传递后很快被分解，从而保证了突触后膜静息电位的恢复。动物神经系统经历了由简单到复杂、由分散到集中的演化。从腔肠动物开始才出现了最简单的神经系统。脊椎动物的神经系统更集中化和头部化。动物界神经系统的进化与脑的增大和复杂化是同步进行的。三、神经系统的演化感受器及其辅助结构共同构成感觉器官，是感觉、了解和认识世界的“窗口”。人体最重要的感觉器官主要包括视觉器官、听觉器官、嗅觉器官和味觉器官等。当感觉器官收到光、声、化学物质等形式的刺激达到一定强度以后，会引起感受器产生神经冲动，冲动沿着神经纤维传导到神经中枢，使身体获得感觉信息并可做出相应的反应。对感受的感知称为感觉。感觉是大脑对各种信息的高度综合。感受的传入过程是将感受器得到的刺激以电脉冲的形式经由传入神经纤维传送到感觉中枢。14感觉器官与感觉

人的视觉器官称为眼，由眼球及其眼睑、结膜、泪腺和眼肌等辅助部分组成。眼球中双凸透镜形式的晶状体具有对外界可视物体的成像能力。人体眼睛的工作原理与普通光学照相机类似。

晶状体是角膜后的聚光装置，晶状体自身可以调节其屈光率，以改变成像的焦距，使不同距离的目标在视网膜上形成清晰的像。光线经角膜、晶状体、玻璃体到达视网膜成像，视网膜将视觉信息转换加工成神经冲动，经由视神经传入视觉中枢。感光细胞分为视杆和视锥细胞两大类，人的视网膜通过5层神经元接收和处理视觉信息。

眼近视是由于眼球前后径拉长及视网膜与晶状体距离变长，可以通过近视眼镜（凹透镜）的矫正作用将影像调整聚焦到视网膜上；远视则是眼球前后径缩短及视网膜与晶状体距离变短，可以通过远视眼镜（凸透镜）的矫正作用恢复眼睛的视力。人的耳朵具有两方面的功能，最主要的是听觉功能，同时还具有保持平衡的功能。人的听觉系统是由外耳、中耳、内耳和听觉中枢等部分组成。外耳和中耳是声波的传导器官，其主要功能是集音，将声音的能量集中于鼓膜上。内耳的耳蜗是听觉感受器所在部位，内耳的前庭和半规管与平衡感觉相关。由外耳和中耳收集和传导的声波经过耳蜗的换能过程转变成为神经冲动，传导到听觉中枢。维持平衡功能的平衡器官包括3个半规管和两个膜性小囊。鼻腔里的嗅觉细胞检测风媒分子，而我们味蕾中的味觉细胞检测食物中的分子。化学分子进入鼻腔，可溶分子便溶入黏液中，然后与纤毛上的与嗅觉有关的化学分子结合，这种结合形成的信号传向大脑，大脑将这些信号处理后得到嗅觉信息。舌是口腔中的重要器官，与味觉、吞咽、语言等功能有直接关系。人主要通过舌头上的味蕾来感知味觉，可感知酸味、甜味、咸味和苦味。感觉细胞检测化学物质，并做出反应，将信号输送至大脑，大脑对输送来的数据合并，得到味觉和嗅觉信息。运动系统是人体完成各种动作的器官系统，由骨、骨连结和肌肉三部分组成。骨通过骨连接形成骨骼，构成人的支架，起着支持身体和保护体内器官的作用，同时为骨骼肌提供附着点，运动时骨骼还可以起到杠杆的作用。关节是两骨连结的一种形式，可以活动。骨骼肌是人体的主要肌肉，一般都跨越关节附着于两块不同的骨面上，在神经系统的支配下，骨骼肌收缩或舒张牵动骨骼产生运动。哺乳动物以及人类的骨骼分软骨和硬骨两类。每一块骨都由骨膜、骨质和骨髓几部分组成。15动物如何运动在人体的骨骼系统中，29块颅骨和51块躯干骨统称为中轴骨骼，64块上肢骨和62块下肢骨统称为附肢骨。在肌肉的牵引下，关节可以做屈伸、内收、外展和旋转等运动。关节的灵活性与牢固性与关节的构造相关。

人全身的骨骼肌包括头颈肌、躯干肌和四肢肌等几大类，共有600余块。每块骨骼肌都是由数量很多的肌纤维组成，肌肉中有血管和神经通入。每一条肌纤维是一个多核细胞，每一条肌纤维都含有上千条排列紧密并相互平行的细丝状的肌原纤维，整个骨骼肌纤维显示出相间整齐排列的明带和暗带。在明带中央为Z线。从一条Z线到相邻的另外一条Z线构成一个肌节。在每一个肌节中，肌原纤维由两种更细的肌丝所组成：肌球蛋白丝和肌动蛋白丝。神经冲动引起肌肉收缩时，较粗的肌球蛋白丝伸出两个“头”黏附并带动较细的肌动蛋白丝向Z线移动，使明带缩短而造成肌节中央肌动蛋白丝重叠，整个肌节缩短，从而实现了整个肌细胞和肌肉的收缩。肌肉的收缩过程需要消耗ATP，这些ATP主要来自于细胞呼吸。另外，肌肉收缩过程还需要Ca2+的参与。16生殖与胚胎发育物种的多样性和遗传的多样性决定了动物的生殖方式也是多种多样的，但其基本形式却只有两种，即无性生殖和有性生殖。无性生殖是一种不经历受精过程的生殖方式，经无性生殖产生的后代都来自同一个亲代个体。有性生殖是一种由两个单倍体性细胞融合（受精）产成一个二倍体合子（受精卵）的生殖方式。雄性配子即精子一般是有鞭毛、可运动的小细胞，雌性配子即卵细胞一般是不能主动移动的大细胞。有性生殖过程涉及减数分裂和受精。受精有体外受精和体内受精两种。一、动物的无性繁殖与有性繁殖返回一些行无性生殖的海洋动物。返回

体外受精即雌雄个体将配子产入水中完成受精过程。体内受精发生时精子进入到雌性生殖器，雌雄配子的融合也发生在雌性的体内。男性生殖系统主要由睾丸、附睾、精囊腺、前列腺、尿道球腺、输精管、射精管和阴茎等几部分组成。睾丸是男性的生殖