人体の構造と機能

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  未熟な左手が作った臨床工学技士国家試験の人体の構造と機能に関するよりぬきノートです。
誤りがございましたら、ご連絡下さい。


細胞

  数10兆個から成り立つ我々の体の基本単位であり、核と細胞質に大別される。

役割

 染色体と核小体を含む。
核小体 RNAの合成




細胞膜 細胞内外の物質代謝、膜電位の発生、脂肪二重層(静電容量1μF/cm2のコンデンサ)
ミトコンドリア ATPを合成、供給
ゴルジ体 分泌物質の合成と貯蔵
中心体 細胞分裂に関与
リボソーム タンパク質の合成
リソソーム 加水分解酵素を含み、不要物質を分解処理

大きさ

最も小さい球形細胞小リンパ球
最も大きい球形細胞成熟卵子
人体最大の細胞坐骨神経


骨格

役割と数

≪役割≫

  体を支え、臓器を収めて保護するとともに骨格筋と協同して関節の運動を司る

≪数≫

 約200個


骨の形状

≪長骨≫

  長大な形状を持つ骨。
 例) 上腕骨、尺骨、橈骨、指骨、大腿骨、脛骨、腓骨

≪短骨≫

  短長な形状を持つ骨。
 例) 手根骨、足根骨

≪扁平骨≫

  平べったい形状を持つ骨。
 例) 頭蓋骨(頭頂骨、側頭骨、蝶形骨、後頭骨など)の多く


骨の部位

≪頭蓋≫

  脳頭蓋骨 : 頭頂骨、側頭骨、蝶形骨、後頭骨、涙骨、鼻骨など
  顔面骨  : 上顎骨、頬骨、下顎骨など

≪脊柱≫

脊柱を構成する骨の名称とその数

名称
頸椎7個
胸椎12個
腰椎5個
仙椎5個
尾椎3〜6個

≪胸郭≫

胸郭を構成する骨の名称とその数

名称
胸椎12個
肋骨左右12対
胸骨
(胸骨柄、胸骨体、剣状突起)
1個

≪上肢骨≫

上肢帯を構成する骨の名称

鎖骨
肩甲骨

自由上肢骨を構成する骨の名称

上腕骨
前腕骨( 親指側:橈骨、小指側:尺骨 )
手根骨( 8個 )
中手骨( 5個 )
指骨( 14個 )

≪下肢帯≫

骨盤を形成する骨

寛骨(腸骨、坐骨、恥骨)、仙骨、尾骨が連結
寛骨は、体幹と自由下肢帯を連結し、下肢帯を支える。腸骨、坐骨、恥骨が連結して構成されている。
※語呂 : 寛骨は座長の恥

自由下肢骨を構成する骨の名称

大腿骨
下腿帯( 膝:膝蓋骨、親指側:脛骨、小指側:腓骨 )
足根骨( 7個 )
中足骨( 5個 )
指骨( 14個 )



筋肉

筋組織

骨格筋心筋平滑筋
所在骨格周囲(骨格筋)心臓(心筋)内臓(内臓筋)
多核単核単核
細胞細長いあまり長くない紡錘形で短い
横紋ありありなし
神経支配運動神経自律神経自律神経
随意・不随意随意不随意不随意
収縮度収縮度大、急速収縮度大、急速収縮度小、緩慢
疲労疲労しやすい疲労し難い疲労し難い

骨格筋の構造

骨格筋   : 筋繊維(筋細胞)からなり、筋繊維は多数の筋原繊維がみられる
筋原繊維 : Z膜でしきられた筋節(サルコメア)からなる
筋節    : 太いミオシンフィラメントと細いアクチンフィラメントからなる
暗帯(A帯) : ミオシンフィラメントの部分
明帯( I 帯) : アクチンフィラメントのみからなる部分
H 帯     : アクチンフィラメント同士の隙間

筋原線維の模式図

筋収縮の仕組み

≪滑走説≫

  運動神経の興奮が筋繊維に伝わると、筋小胞体からCa2+が放出される。その結果、ミオシンが活性化され、ATPが分解される。このときに放出されるエネルギーを用いて、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間を滑りこみ、筋肉が収縮する



体液と血液

体液

≪体液の区分≫

  体液は、体重の約60%を占め、そのうちの40%を細胞内液(細胞内)、残り20%を細胞外液(細胞外)に区分される。
血液は、赤血球などの細胞成分も含めて体重の約8%(1/13)を占める。

体液
(60%)
 細胞内液
 (40%)
細胞外液
(20%)
 間質液 (15%)
 血漿 (4%)
 リンパ液・脳脊髄液 (1%)

≪体液の組成≫

  体液中のイオン組成は、細胞外液と細胞内液とは著しく異なる。
細胞内液では、K、HPO42−、蛋白陰イオン濃度が高く、細胞外液では、Na、Ca2+、Clの濃度が高い。
しかし、細胞内液と細胞外液との陽イオンと陰イオンの総和は等しい。

細胞内液細胞外液
陽イオンK、Mg2+Na、Ca2+
陰イオンHPO42−(リン酸)、蛋白陰イオンCl、HCO3(重炭酸)

血液

≪血液の一般性状≫

循環血液量 : 70〜80ml/kg
          体重の8%(1/13)
          ※ 成人男性(体重60kg)の人で約5L、なので成人の心拍出量の5l/minと近い値と覚えるとよい

比重 : 1.055〜1.066

pH : 7.35〜7.45

ヘマトクリット : 全血液に対する赤血球(血球成分)の容積比
          約40〜45%

≪血液成分≫

採血後放置

血餅(血球・凝固因子・フィブリン)と血清に分離される。

採血後抗凝固剤添加

血球(赤血球・白血球・血小板)と血漿(血清・凝固因子・フィブリノーゲン)に分離される。

≪赤血球≫

 なし
正常値 男性 : 約500万/μl(mm3)
 女性 : 約450万/μl(mm3)
寿命 120日
役割 酸素運搬

≪白血球≫

 あり
正常値 4000〜9000/μl(mm3)
寿命 3〜10日
役割 食作用、免疫

≪白血球の種類と機能≫

分類百分比(%)機能
顆粒白血球好中球40〜65 食作用による細菌や異物の分解・処理
好酸球2〜5 寄生虫の破壊
 アレルギー反応の抑制
好塩基球0〜1 急性アレルギー反応(ヒスタミン放出)
無顆粒白血球リンパ球25〜45 T細胞は細胞性免疫を営む
 B細胞は体液性免疫を営む
単球4〜7 Bリンパ球への異物(抗原)提示

≪血小板≫

 なし
正常値 20〜50万/μl(mm3)
寿命 10日前後
役割 血液凝固

≪血漿≫

  タンパク質、糖質、脂質、電解質が含まれる黄色の液体。
血漿中に最も重量濃度が高いのは、血漿タンパク質であるアルブミン

≪血漿タンパク質≫

  血漿タンパク質には、アルブミン、グロブリン、フィブリノーゲンよりなる。
アルブミンが、減少すると浮腫となる。

血漿タンパク役割
アルブミン 膠質浸透圧の維持
γ−グロブリン 免疫(免疫抗体)
フィブリノーゲン 血液凝固


呼吸系

構造

  呼吸器系は、鼻腔、咽頭、喉頭、気管、気管支、肺胞、胸郭からなる。

≪気道≫

  鼻腔→咽頭→喉頭→気管→気管支→肺胞までを気道と呼ぶ。
鼻腔〜喉頭までを上気道、気管〜肺胞までを下気道という。

≪気管・気管支≫

構造 : 気管は、左右に分岐し、右気管支は、左気管支より垂直に近く分岐する。
分岐 : 気管を23分岐して肺胞に至る。

≪肺胞≫

個  数 : 5〜6億個(片肺:約3億個)
表面積 : 50〜100u

≪肺≫

  右肺は3葉、左肺は2葉に分かれる。
肺は、気管支動脈から栄養を供給される。

≪ガス交換≫

  気管支の終末にあたる呼吸細気管支から肺胞管、肺胞までがガス交換に関与

≪死腔≫

  外鼻腔から終末細気管支までの通り道でガス交換が行われない部分
死腔量は約150ml。

≪縦隔≫

  胸腔の中央で左右の肺に挟まれた部分。心臓、大血管、気管、食道などが含まれる


外呼吸と内呼吸

≪外呼吸≫

@ 外気と肺胞の換気
A 肺胞気と肺胞毛細血管とのガス交換
B 血液によるガス運搬

≪内呼吸≫

@ 組織におけるガス交換


呼吸の調節

≪呼吸中枢≫

  延髄と橋

≪ヘーリング・ブロイエル反射≫

  肺の拡張と縮小に伴って吸息中枢に刺激が送られ、呼吸の周期が調節される。

≪ベインブリッジ反射 (心房反射)≫

  動脈圧、心房圧が上がり、心房が大きくなると頻脈となり、それを刺激として頻呼吸となる。

≪化学的調節≫

部   位 : 頚動脈小体、大動脈弓
調節要因 : PO2の低下やPCO2の上昇、pHの低下により呼吸促進


呼吸運動

≪呼吸筋≫

呼吸筋状態

横隔膜収縮(下降)
外肋間筋収縮

内肋間筋収縮(能動的呼息)
腹筋収縮(能動的呼息)
吸息筋弛緩(受動的呼息)

≪肺内圧と胸腔内圧≫

肺内圧胸腔内圧
吸気時陰圧陰圧
呼気時平圧または陽圧陰圧


肺気量分画

肺気量分画


呼吸気量

1回換気量呼吸数肺活量残気量
500 ml12〜16回/分3.5〜4.5 L150 ml

ガス分圧

肺胞気動脈血静脈血
酸素分圧約100mmHg約95mmHg約40mmHg
二酸化炭素分圧約40mmHg約40mmHg約46mmHg

酸素の運搬

≪溶存酸素≫

  血漿中に物理的に溶解している酸素。
血中溶存酸素量=0.003(溶解度)×PaO2

≪結合酸素≫

  Hbは1gで酸素1.34mlと結合し、化学的に溶解している。

≪酸素飽和度≫

  血中のヘモグロビンの何%が酸素と結合しているかという指標

動脈血静脈血
酸素飽和度95%以上約75%

酸・塩基平衡

≪体液 pH 調整≫

@ 呼吸
A 腎臓
B 血液緩衝

≪酸・塩基平衡異常≫

酸塩基異常pH1次変化原因



|

呼吸性PaCO2肺の呼吸障害でCO2が呼出できず、体内にCO2が蓄積した状態など
代謝性HCO3糖尿病などで酸が蓄積し、HCO3が消費されたときなど




|

呼吸性PaCO2過呼吸でCO2が過剰に呼出され、CO2が減少したときなど
代謝性HCO3嘔吐による胃液(HCl)を大量に消失したときなど


心臓

心臓の構造

重    量250mg
弁(弁尖数)三尖弁(3)、肺動脈弁(3)、僧帽弁(2)、大動脈弁(3)
刺激伝導系洞房結節→房室結節→ヒス束→脚→プルキンエ線維
栄 養 血 管冠動脈

体循環と肺循環

≪体循環≫

  左心室から大動脈を通り末梢組織へ酸素や栄養を供給し、末梢血管から炭酸ガスなどの代謝産物を吸収し、静脈、大静脈を経て右房へもどる。

≪肺循環≫

  右心室から肺動脈を通り肺でガス交換を行った後に肺静脈を経て左心房にもどる。


心電図と心音



P波 心房の脱分極
QRS波 心室の脱分極
T波 心室の再分極
PQ時間 房室伝導時間
ST部分 心筋虚血の指標
心拍数 1分間の心拍動数。60〜100/min

T音 房室弁の閉鎖音、半月弁の開放音。主に僧帽弁閉鎖音
 QRS波の後に聞かれる
U音 半月弁閉鎖音
 T波の終わりに聞かれる

心臓のポンプ作用

≪心拍出量≫

1回拍出量 約70ml
心拍出量 1分間の拍出量。1回拍出量に心拍数を掛けることで求められる。
 成人男性で約5L
心 係 数 体表面積1uあたりの心拍出量
駆 出 率 拡張期に心室に溜め込んだ血液を何%駆出されるか
 基準値は60〜70%

≪心拍出量規定4因子≫

@ 心臓にもどってくる血液量をあらわす右心房圧
A 心臓に負荷される体血管抵抗
B 心筋の収縮性
C 心拍数
※ @を前負荷、Aを後負荷と呼ばれる。

≪スターリングの法則≫

  拡張期の心室容積が大きいほど、心筋の収縮力が増し心拍出量が増加する

≪各臓器への血流量≫

肝臓 25〜30%
腎臓 25%(1/4)
 15%
冠動脈(心臓) 5%

≪心臓の調節≫

交 感 神 経 : 心機能を促進。心拍数、心収縮力上昇
副交感神経 : 心機能を抑制。心拍数、心収縮力低下



消化と吸収

三大栄養素

糖質脂質タンパク質
熱量4.1 kcal/g9.3 kcal/g4.1 kcal/g
分解産物ブドウ糖などの単糖類脂肪酸とグリセリンアミノ酸

消化

  消化器系は、消化管と肝臓、膵臓、唾液腺からなる。
消化管は、口腔から始まり、咽頭、食道、胃、小腸、大腸、肛門までをいう。

≪胃≫

主要成分 : HCl、ペプシン
胃液 p H : 1〜2の強酸性

≪小腸≫

構   造 : 十二指腸、空腸、回腸からなる
小腸運動 : 蠕動運動、振子運動、分節運動により大腸へ運ぶ

≪大腸≫

構   造 : 盲腸、上行結腸、横行結腸、下行結腸、S字結腸、直腸からなる
大腸運動 : 蠕動運動、逆蠕動運動で糞便を形成

≪膵臓≫

働     き : 外分泌液(膵液)や内分泌液(インスリンなど)を分泌
膵液開孔部 : 小腸の十二指腸

≪胆嚢≫

働     き : 肝臓から分泌された胆汁の貯蔵。
胆汁開孔部 : 小腸の十二指腸

≪消化酵素≫

糖質タンパク質脂質
唾液αアミラーゼ
(プチアリン)
胃液ペプシン胃リパーゼ
膵液膵アミラーゼトリプシン
キモトリプシン
カルボキシペプチダーゼ
膵リパーゼ
腸液マルターゼ
ラクターゼ
スクラーゼ
エンテロキナーゼ
ジペプチダーゼ
腸リパーゼ

≪消化管分泌ホルモン≫

ホルモン分泌部位作用
ガストリン胃幽門部 胃液分泌促進、胃運動促進
胃抑制ペプチド(GIP)小腸上部 胃液分泌抑制、胃運動抑制
セクレチン小腸上部 HCO2−の多い膵液分泌
ソマトスタチン腸全体 消化液分泌抑制、運動抑制
コレシストキニン小腸上部 膵液分泌促進、胆嚢収縮

肝臓の働き

≪物質代謝≫

  糖質の分解、合成し血糖値を調節。アミノ酸からタンパク質を合成。脂肪、コレステロールの合成

≪胆汁の生成と分泌≫

  肝臓で生成した胆汁を胆嚢で貯蔵、濃縮し総胆管を介して十二指腸に分泌

≪解毒作用≫

  有害物質を分解し無毒化する。
例えば、アンモニアを尿素に無毒化するなど

≪体温調節≫

  物質代謝によって産生された熱を体温調節に役立てる

≪血液の貯蔵≫

  肝血流量は心拍出量の約1/4と多く、循環血液量を調節している



尿の生成と排出

腎臓の位置と構造

≪位置≫

  後腹膜壁の上部に左右一対

≪構造≫

ネフロン : 腎小体と尿細管からなる腎臓の基本単位。片腎に100〜200万個
腎 小 体 : 糸球体とボウマン嚢からなる
尿 細 管 : 近位尿細管、ヘンレ係蹄、遠位尿細管、集合管からなる

糸球体と尿細管の働き

≪糸球体≫

除  去 : 赤血球などの細胞成分や分子量の大きいタンパク質は血液中に留まる
濾  過 : 水、無機イオン、ブドウ糖、尿素、尿酸などは濾過され原尿となる

≪近位尿細管≫

再吸収 : 水(約75%)、Na、Cl、K、ブドウ糖、アミノ酸
分  泌 : クレアチニン、尿酸、NH3など

≪ヘンレ係蹄≫

再吸収 : 水(約5%)、Na、Clなど

≪遠位尿細管≫

再吸収 : 水(約15%)、Na、Clなど
分  泌 : K、H、NH3

≪集合菅≫

ホルモンの影響を受ける

ア ル ド ス テ ロ ン   : 水、NaCl再吸収。K、Hを分泌
ADH(抗利尿ホルモン) : 水再吸収。


腎血流と濾過量

≪糸球体濾過量(GFR)≫

  血液が糸球体の毛細血管を流れることで1分間に濾過される尿量
成人の基準値は、約100ml/min(約150L/day)
→尿量が1.5L程度であるため濾過量の99%以上が尿細管で再吸収さていることとなる

≪腎血流量(RBF)≫

  1分間に腎臓に流れた血液流量
成人の基準値は、心拍出量の約25%(1/4)

≪腎血漿流量(RPF)≫

  1分間に腎臓に流れた血漿量

≪濾過率FF(GFR/RPF)≫

  腎血漿流量のうち実際に濾過された濾過流量の割合
成人の基準値は、0.2(1/5)
→腎血漿流量の20%が濾過尿となる。



内分泌

ホルモン

産生部位ホルモン主要作用疾患


前葉成長ホルモン
(GH)
身体成長促進・血糖上昇巨人症、小人症
プロラクチン乳汁分泌促進
卵胞刺激ホルモン
(FSH)
エストロゲン分泌促進
黄体形成ホルモン
(LH)
プロゲステロンやテストステロンの分泌促進
後葉抗利尿ホルモン
(ADH)
バソプレシン
水分の再吸収尿崩症、乏尿
オキシトシン子宮筋の収縮(分娩時)


濾胞細胞T3、T4代謝亢進バセドウ病
クレチン症、粘液水腫
傍濾胞細胞カルシトニン血漿Ca2+濃度低下テタニー
副甲状腺パラソルモン
(PTH)
血漿Ca2+濃度増加
心  臓心房性Na利尿ペプチドNa再吸収抑制、血管拡張

A (α) 細胞グルカゴン血糖値上昇
B (β) 細胞インスリン血糖値低下糖尿病
副腎皮質アルドステロンNa再吸収増大、血管収縮アルドステロン症
コルチゾール血糖値上昇クッシング症候群
アジソン病
髄質アドレナリン心機能亢進、血糖値上昇褐色細胞腫
ノルアドレナリン末梢血管収縮、血圧上昇
腎  臓レニンアンギオテンシンT産生
エリスロポエチン赤血球生成誘発・成熟腎性貧血

卵胞エストロゲン子宮内膜増殖、排卵促進
黄体プロゲステロン黄体形成、排卵抑制
精  巣テストステロン蛋白合成(筋)


神経系

神経細胞とシナプス

≪ニューロン≫

  樹状突起、神経細胞体、軸索を合わせた神経細胞の基本単位

≪シナプス≫

  1個のニューロンの軸索末端と別のニューロンの細胞体や樹状突起との接合部
神経線維と筋細胞のシナプスは神経筋接合部と呼ばれ、特に骨格筋の神経筋接合部を終板という
シナプスでの信号伝送を伝達と呼び神経伝達物質(アセチルコリンやカテコラミン)を介し伝達する。


神経系の構成

≪中枢神経≫

脳 : 大脳(皮質と基底核)、間脳(視床・視床下部)、脳幹(中脳、橋、延髄)、小脳
脊髄

≪末梢神経≫

体性神経 : 脳神経(12対)、脊髄神経(31対)
自律神経 : 交感神経、副交感神経


中枢神経

≪大脳半球≫

  大脳半球には約140億個の神経細胞が含まれ、ブロードマンは大脳皮質を52の領域に分類した。
大脳皮質は脳の機能局在より感覚野、運動野とこれらを統合する連合野及び辺縁野に区分される。
a) 運動野 (中心前回が中心)
  錐 体 路 : 随意運動を支配。
          脳出血の好発部位でこの部位での障害で反対側の麻痺が生じる
  錐体外路 : 基底核や小脳と連絡して合って不随意運動に関与している。
b) 感覚野 (中心後回)
  反対側の体表感覚や深部感覚の体性感覚
c) 連合野
  感覚情報を統合して認知や行動の判断などの高次機能を営む
d) 辺縁野
  視床下部と密接な連絡を取りながら上位中枢として、食欲、性欲などの本能的な機能を営む

≪大脳基底核≫

  運動調節の中枢。
基底核の障害によりパーキンソン病(筋の固縮、振戦、無動症)や舞踏病(不随意運動)などが現れる

≪脳幹≫

  中脳、橋、延髄(あるいは間脳を含める)を脳幹という。
嗅神経と視神経を除く全ての脳神経の核や運動調節ほか生命徴候に関する中枢である。
死の徴候として脳幹死が用いられる

≪間脳≫

  視床と視床下部を間脳という。
体温調節、食欲、飲水、性欲などの自律神経の総合中枢が存在する。

≪小脳≫

  身体の平衡保持、姿勢反射と筋緊張の調節、随意運動の円滑化の機能が遂行される。

≪脊髄≫

脊髄中心部 : 灰白質

灰白質から出た前根と後根は合体して1本の脊髄神経となり椎間孔から出て行く。
運動神経(遠心性) : 前角の灰白質に存在
感覚神経(求心性) : 後根(脊髄外の)脊髄神経節に存在

脊髄外側 : 白質

上行路 : 温度感覚、痛覚及び触覚の伝導路
下行路 : 大脳皮質運動やから起こり脊髄の前角細胞に至る伝導路
       随意運動を支配し錐体路として有名


末梢神経

≪脳神経≫

  12対 : いで つのは、

神経名称作用
第T神経嗅神経 臭感
第U神経視神経 視覚
第V神経動眼神経 眼球運動
第W神経滑車神経 眼球運動
第X神経三叉神経 顔面知覚
第Y神経外転神経 眼球運動
第Z神経顔面神経 顔面の筋肉運動(表情)、舌前2/3の味覚
第[神経聴(内耳)神経 聴覚。平衡感覚。抗生物質の副作用が見られる
第\神経舌咽神経 舌後1/3の味覚。副交感神経に一部
第]神経迷走神経 副交感神経に一部(内臓機能に関与)
第]T神経副神経 胸鎖乳突筋支配。僧帽筋支配
第]U神経舌神経 舌運動

≪自律神経≫

  交感神経と副交感神経は互いに拮抗的に作用する。

伝達物質
  交感神経末端  : ノルアドレナリン
  副交感神経末端 : アセチルコリン

働き

交感神経副交感神経
瞳孔散大縮小
心機能増大減少
冠動脈拡張収縮
気管拡張収縮
消化運動抑制促進
唾液腺分泌促進(少量、粘調性)分泌促進(大量、漿液性)
副腎髄質分泌亢進
汗腺分泌亢進





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