Hệ thống cơ thể con người

Hệ thống cơ thể con người bao gồm toàn bộ cấu trúc của một cá nhân, từ đầu, cổ, thân (chia thành ngực và bụng), đến hai tay và hai chân. Mỗi phần của cơ thể được hình thành từ hàng triệu tế bào. Ở tuổi trưởng thành, số lượng tế bào trong cơ thể ước tính khoảng 3,72 × 10. Con số này là dữ liệu sơ bộ cho các nghiên cứu sâu hơn, tổng hợp từ số lượng tế bào ở tất cả các cơ quan trong cơ thể. Cấu trúc cơ thể con người chứa nhiều nguyên tố với tỷ lệ khác nhau.

Nghiên cứu cơ thể con người bao gồm giải phẫu học và sinh lý học. Cơ thể có thể có những bất thường cấu trúc không mang tính bệnh lý nhưng vẫn cần được nhận diện. Sinh lý học tập trung vào các hệ cơ quan và chức năng của chúng. Các hệ cơ quan và cơ chế tương tác nhau để duy trì sự cân bằng nội môi.

Tổng quan về cơ thể con người

Cấu trúc chính

Cơ thể con người được bảo vệ bởi một lớp da bao phủ. Da có nhiều lông mảnh mọc không đều, và bên trong có chứa mạch máu, đầu mút thần kinh, và tuyến mồ hôi. Lớp da giúp bảo vệ các cơ quan nội tạng khỏi những tác động có hại từ môi trường và điều chỉnh nhiệt độ cơ thể. Dưới da là lớp mỡ, tiếp theo là cơ và xương. Cơ giúp hình thành hình dáng bên ngoài của cơ thể, trong khi xương tạo thành khung bảo vệ các cơ quan nội tạng.

Các bộ phận của cơ thể

Các bộ phận của cơ thể, hay còn gọi là các khoang cơ thể, là các khoảng không gian trong cơ thể nhằm chứa đựng và bảo vệ các cơ quan và hệ cơ quan, bao gồm:

• Khoang sọ và ống xương sống: là các khoang xương chứa bộ não và tủy sống, bảo vệ chặt chẽ các bộ phận quan trọng của hệ thần kinh.
• Khoang ngực: nằm trong lồng ngực và được phân cách với khoang bụng bởi cơ hoành. Khoang này chứa các cơ quan chính của hệ hô hấp và tuần hoàn như tim, hai lá phổi, và thực quản thuộc hệ tiêu hóa.
• Khoang bụng: nằm dưới cơ hoành và là khoang lớn nhất của cơ thể. Khoang này chứa các cơ quan của hệ tiêu hóa, bài tiết và sinh dục như gan, ruột, dạ dày, thận, và tử cung (ở phụ nữ).

Các hệ thống cơ quan

Các cơ quan trong cơ thể hoạt động cùng nhau tạo thành các hệ cơ quan. Trong cơ thể có nhiều hệ cơ quan, nhưng chủ yếu gồm: hệ cơ bắp, hệ tuần hoàn, hệ hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ bài tiết, hệ thần kinh, hệ nội tiết và hệ sinh sản.

• Hệ vỏ bọc: bao gồm da và các phần phụ như tóc, vảy, lông và móng, là hệ thống bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân bên ngoài.
• Hệ vận động: bao gồm xương và cơ bắp. Cơ bám vào xương và khi co lại làm cho xương chuyển động, giúp cơ thể thực hiện các hoạt động và di chuyển trong không gian.
• Hệ tuần hoàn: bao gồm tim và các mạch máu (động mạch, tĩnh mạch và mao mạch), có chức năng vận chuyển dưỡng chất, oxy và hormone đến từng tế bào, đồng thời đưa các chất thải ra ngoài.
• Hệ hô hấp: gồm mũi, họng, thanh quản, khí quản, phế quản và phổi, có nhiệm vụ cung cấp oxy cho cơ thể và thải khí carbonic ra ngoài.
• Hệ tiêu hóa: bao gồm miệng, thực quản, dạ dày, gan, ruột non, ruột già, hậu môn và các tuyến tiêu hóa. Hệ tiêu hóa chuyển hóa thức ăn thành các chất dinh dưỡng cần thiết và loại bỏ chất thải.
• Hệ bài tiết: bao gồm hai quả thận, ống dẫn nước tiểu và bàng quang. Thận lọc máu để loại bỏ chất thừa và độc hại, trong khi các tuyến mồ hôi trên da cũng tham gia vào quá trình bài tiết.
• Hệ thần kinh: bao gồm não bộ, tủy sống và các dây thần kinh, điều khiển hoạt động của tất cả các cơ quan và giúp cơ thể thích ứng với sự thay đổi của môi trường. Não bộ, với sự phát triển phức tạp, là trung tâm của các hoạt động tư duy.
• Hệ nội tiết: gồm các tuyến nội tiết như tuyến yên, tuyến giáp, tuyến tụy, tuyến thượng thận và các tuyến sinh dục, tiết ra hormone vào máu để điều chỉnh các hoạt động sinh lý của cơ thể, tương tự như hệ thần kinh.
• Hệ sinh sản: có chức năng sinh sản và duy trì nòi giống. Ở nam giới, hệ sinh sản bao gồm tinh hoàn, còn ở nữ giới là buồng trứng. Qua hoạt động sinh dục, sản phẩm của tinh hoàn và buồng trứng kết hợp tạo thành hợp tử, bắt đầu quá trình mang thai.

Hợp tác giữa các hệ cơ quan

Cơ thể hoạt động như một thể thống nhất. Mọi hoạt động của các cơ quan trong một hệ cũng như giữa các hệ cơ quan trong cơ thể đều phối hợp nhịp nhàng. Ví dụ: khi chạy, hệ cơ bắp hoạt động với cường độ cao, dẫn đến sự gia tăng hoạt động của các hệ khác như tim đập nhanh hơn (hệ tuần hoàn), hô hấp gấp gáp hơn (hệ hô hấp), mồ hôi tiết nhiều (hệ bài tiết),... Sự phối hợp này cho thấy các hệ cơ quan trong cơ thể hoạt động đồng bộ. Sự thống nhất này được duy trì nhờ hệ thần kinh (cơ chế thần kinh) và sự vận chuyển hormone qua hệ tuần hoàn từ các tuyến nội tiết (cơ chế thể dịch).

Các tế bào trong cơ thể người

Cấu trúc và chức năng của các thành phần tế bào

Mỗi cơ quan trong cơ thể người đều được cấu tạo từ tế bào. Tổng số tế bào trong cơ thể ước tính lên đến khoảng 75 nghìn tỉ (75 × 10¹²). Tế bào có nhiều hình dạng, kích thước và chức năng khác nhau. Chẳng hạn, có tế bào hình cầu như trứng, hình đĩa như hồng cầu, hình khối như tế bào biểu bì, hình nón và hình que như tế bào võng mạc, hình thoi như tế bào cơ, hình sao như tế bào thần kinh (nơ-ron), hình sợi như tóc và lông, hoặc hình dạng giống các sinh vật khác như bạch cầu và tinh trùng. Tế bào cũng khác nhau về kích thước và chức năng, ngay cả trong cùng một cơ quan. Tế bào lớn nhất là trứng, có đường kính khoảng 100 μm (0,1 mm), lớn gấp 175.000 lần tinh trùng - tế bào nhỏ nhất; tế bào dài nhất là tế bào thần kinh (nơ-ron). Dù có nhiều sự khác biệt, tất cả tế bào đều bao gồm ba phần cơ bản: màng sinh chất, chất tế bào và nhân.

Thành phần hóa học của tế bào

Tế bào chứa một hỗn hợp phức tạp của nhiều chất hữu cơ và vô cơ. Các chất hữu cơ chính bao gồm protein, glucid và lipid.

• Protein, hay còn gọi là chất đạm, là một chất phức tạp chứa cacbon (C), hiđrô (H), oxy (O), nitơ (N), lưu huỳnh (S) và một số nguyên tố khác. Phân tử protein rất lớn và chứa hàng nghìn nguyên tử, thuộc loại đại phân tử. Protein là thành phần cơ bản của cơ thể và có mặt trong tất cả các tế bào.
• Glucid, hay còn gọi là đường bột, bao gồm các hợp chất dạng đường và bột, chứa cacbon (C), hiđrô (H) và oxy (O) với tỷ lệ H và O là 2H ÷ 1O. Trong cơ thể, glucid tồn tại dưới dạng đường glucose (trong máu) và glycogen (trong gan và cơ).
• Lipid, hay còn gọi là chất béo, có mặt dưới da và ở nhiều cơ quan. Nó cũng chứa ba nguyên tố chính là cacbon (C), hiđrô (H) và oxy (O) nhưng tỷ lệ giữa các nguyên tố khác với glucid. Tỷ lệ H ÷ O thay đổi tùy loại lipid. Lipid là dạng dự trữ của cơ thể.
• Axit nucleic (DNA và RNA) chủ yếu có trong nhân tế bào. Cả hai loại đều là đại phân tử và đóng vai trò quan trọng trong di truyền.

Ngoài các chất hữu cơ nêu trên, tế bào còn chứa các chất vô cơ như muối khoáng.

Hoạt động sinh lý của tế bào

Hoạt động sống của tế bào được thể hiện qua các quá trình đồng hóa và dị hóa, sinh sản và cảm ứng, cùng với sự sinh trưởng và phát triển của tế bào.

• Mỗi tế bào trong cơ thể luôn được cung cấp chất dinh dưỡng từ máu và liên tục thực hiện quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản. Đồng thời, tế bào cũng phân giải các hợp chất hữu cơ thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng cần thiết cho cơ thể. Quá trình tổng hợp và phân giải các chất hữu cơ trong tế bào gọi là đồng hóa và dị hóa, là hai mặt cơ bản của hoạt động sống tế bào.
• Tế bào có khả năng sinh sản và cảm ứng. Sinh sản tế bào là khả năng phân chia để tạo ra các tế bào mới, còn cảm ứng là khả năng nhận và phản ứng với các kích thích từ môi trường xung quanh tế bào.
• Ở trẻ em và thanh thiếu niên, các tế bào phân chia nhanh chóng để cơ thể phát triển và trưởng thành. Ở người trưởng thành, quá trình này vẫn diễn ra nhưng với tốc độ chậm hơn.

Trong quá trình sống, nhiều tế bào sẽ chết đi và được thay thế bởi các tế bào mới.

Mô của cơ thể người

Trong quá trình phát triển phôi, các phôi bào phân hóa để hình thành các cơ quan với cấu trúc và chức năng khác nhau. Điều này dẫn đến sự hình thành các loại tế bào với cấu trúc và hình dạng đa dạng. Một nhóm tế bào có cấu tạo tương tự và đảm nhiệm một chức năng cụ thể được gọi là mô. Bên cạnh các tế bào, một số mô còn chứa các yếu tố không phải tế bào như huyết tương trong máu, calci, photpho và các cốt giao trong xương. Trong cơ thể thực vật và động vật có nhiều loại mô khác nhau như mô nâng đỡ, mô mềm, mô phân sinh,... Tuy nhiên, ở người chỉ có bốn loại mô chính: mô biểu bì, mô liên kết, mô cơ và mô thần kinh.

Mô biểu bì và mô liên kết

Mô biểu bì và mô liên kết là hai loại mô đặc trưng trong cơ thể người, với hình dạng, cấu trúc, tính chất và chức năng khác biệt rõ rệt.

• Mô biểu bì

  gồm chủ yếu là tế bào với ít hoặc không có chất gian bào. Có hai loại mô biểu bì: biểu bì bao phủ và biểu bì tuyến.

  1. Biểu bì bao phủ thường bao gồm một hoặc nhiều lớp tế bào có hình dạng giống nhau hoặc khác nhau, nằm ở bề mặt ngoài cơ thể (da) hoặc lót bên trong các cơ quan rỗng như ruột, bóng đái, thực quản, khí quản, miệng.
  2. Biểu bì tuyến nằm trong các tuyến đơn bào hoặc đa bào, có chức năng tiết các chất cần thiết cho cơ thể (tuyến nội tiết, tuyến ngoại tiết) hoặc bài tiết các chất thừa (tuyến mồ hôi).

  Mô liên kết

  phân bố rộng rãi trong cơ thể. Thành phần chính của mô liên kết là chất nền phi bào, với các tế bào nằm rải rác. Có hai loại mô liên kết:

  1. Mô liên kết dinh dưỡng: bao gồm máu và bạch huyết, có chức năng vận chuyển các chất dinh dưỡng nuôi cơ thể.
  2. Mô liên kết đệm cơ học: bao gồm mô sợi, mô sụn, và mô xương. Mô sợi có mặt ở hầu hết các cơ quan, làm đệm cơ học và dẫn các chất dinh dưỡng (mô mỡ, dây chằng, gân cũng là các dạng biến đổi của mô sợi). Mô sụn nằm ở các đầu xương, có cấu trúc đặc biệt với chất nền phi bào phát triển mạnh. Mô xương có hai loại: mô xương xốp và mô xương cứng. Xương xốp nằm ở các đầu xương, chứa nhiều tủy đỏ, trong khi xương cứng nằm ở thân xương, được cấu tạo bởi các trụ xương có chứa dây thần kinh, mạch máu và tế bào xương.

Mô cơ và mô thần kinh

Mô cơ được điều khiển hoàn toàn bởi hệ thần kinh, và hệ thần kinh lại được cấu thành từ mô thần kinh. Hai loại mô này có sự liên kết chặt chẽ, với mối quan hệ giữa chúng là sự chỉ huy và thực hiện.

• Mô cơ

  đóng vai trò trong hệ vận động và có chức năng co giãn. Có ba loại mô cơ chính: mô cơ vân, mô cơ trơn và mô cơ tim.

  1. Mô cơ vân chiếm phần lớn cơ thể, có màu hồng, bao gồm nhiều sợi cơ với vân ngang, xếp thành từng bó trong các bắp cơ (bắp cơ thường bám vào hai đầu xương, dưới tác động của hệ thần kinh, các sợi cơ co lại và phình ra giúp cơ thể di chuyển).
  2. Mô cơ trơn bao gồm các tế bào hình sợi, thuôn dài và nhọn ở hai đầu. Tế bào cơ trơn có chất tế bào, một nhân hình que và nhiều tơ cơ chạy dọc theo chiều dài tế bào, có màu nhạt, co rút chậm hơn cơ vân. Cơ trơn tạo thành thành mạch máu, các nội quan và thực hiện các chuyển động không tự ý của cơ thể.
  3. Mô cơ tim chỉ có ở tim, có cấu trúc giống mô cơ vân, nhưng tham gia vào việc cấu tạo và co bóp của tim, nên hoạt động tương tự cơ trơn, không nằm dưới sự điều khiển của ý thức.

  Mô thần kinh

  được tìm thấy trong não và tủy sống, bao gồm các tế bào thần kinh gọi là nơ-ron và các tế bào thần kinh đệm. Phần ngoại biên bao gồm các hạch thần kinh, dây thần kinh và các cơ quan thụ cảm. Nơ-ron có cấu trúc bao gồm thân chứa nhân, từ thân phát ra nhiều sợi nhánh ngắn và một sợi trục dài. Diện tích tiếp xúc giữa đầu mút của sợi trục của nơ-ron này và nơ-ron kế tiếp hoặc cơ quan phản ứng được gọi là cúc xi-náp. Mô thần kinh có chức năng tiếp nhận kích thích, xử lý thông tin và điều hòa hoạt động các cơ quan, đảm bảo sự phối hợp và thích ứng của cơ thể với môi trường.

Phản xạ ở người

Cấu tạo và chức năng của nơ-ron

Nơ-ron thần kinh bao gồm một thân nơ-ron và các sợi thần kinh. Thân thường có dạng sao, có thể hình chóp hoặc bầu dục. Các sợi thần kinh gồm hai loại: sợi ngắn, phân nhánh như cành cây gọi là sợi nhánh, và sợi dài, mảnh, được bao bọc bởi lớp mi-ê-lin gọi là sợi trục. Các khoảng giữa các lớp mi-ê-lin gọi là eo răng-vi-ê. Đầu tận cùng của sợi trục phân nhánh thành nhiều nhánh nhỏ, tiếp xúc với các cơ quan trong cơ thể hoặc với sợi nhánh của các nơ-ron khác; các đầu nhánh nhỏ này gọi là cúc xi-náp. Thân nơ-ron và các sợi nhánh tạo thành chất xám trong não, tủy sống và các hạch thần kinh. Các sợi trục kết nối trung ương thần kinh với các cơ quan, và thường đi chung thành bó, được gọi là dây thần kinh.

Nơ-ron thực hiện hai chức năng chính: cảm ứng và dẫn truyền xung thần kinh.

• Cảm ứng là khả năng tiếp nhận và phản ứng lại các kích thích, tạo ra các xung thần kinh.
• Dẫn truyền là khả năng truyền các xung thần kinh qua dây thần kinh. Xung thần kinh có thể là xung li tâm, từ các nơ-ron ở não và tủy sống đến các cơ quan, hoặc xung hướng tâm, từ các cơ quan về trung ương thần kinh qua các dây hướng tâm của nơ-ron. Vận tốc xung thần kinh khác nhau giữa các loài động vật, với vận tốc cao nhất ở người có thể đạt đến 120 m/s, giúp các phản ứng diễn ra nhanh chóng và chính xác; nhưng có khi chỉ đạt 5 mm/s. Vận tốc này quyết định mức độ nhanh nhẹn hay chậm chạp của một người.

Có ba loại nơ-ron:

• Nơ-ron hướng tâm (nơ-ron cảm giác) có thân nằm ngoài trung ương thần kinh, được tạo thành từ các sợi trục của nơ-ron hướng tâm, dẫn xung thần kinh từ ngoại biên về trung ương thần kinh.
• Nơ-ron trung gian (nơ-ron liên lạc) nằm trong trung ương thần kinh, gồm các sợi hướng tâm và li tâm, đảm nhiệm vai trò liên lạc. Hầu hết các dây thần kinh trong cơ thể là dây pha, dẫn xung thần kinh theo cả hai chiều.
• Nơ-ron li tâm (nơ-ron vận động) có thân nằm trong trung ương thần kinh (hoặc ở hạch thần kinh sinh dưỡng), với các sợi trục hướng ra cơ quan phản ứng (cơ, tuyến), dẫn xung li tâm từ não và tủy sống đến các cơ quan phản ứng, gây ra các hoạt động vận động hoặc bài tiết.

Phản xạ, cung phản xạ và vòng phản xạ

• Phản xạ

  Khi tay chạm vào vật nóng, cơ thể tự động rụt lại, khi ánh sáng chiếu vào mắt, đồng tử co lại, và khi thức ăn vào miệng, tuyến nước bọt tiết ra nước bọt. Những phản ứng này được gọi là phản xạ. Phản xạ là cơ chế mà cơ thể sử dụng để đáp ứng kích thích từ môi trường bên ngoài hoặc bên trong thông qua hệ thần kinh, giúp cơ thể luôn điều chỉnh theo các thay đổi trong môi trường sống.

  Cung phản xạ

  là con đường mà xung thần kinh truyền từ cơ quan cảm thụ (như da) qua trung ương thần kinh đến cơ quan phản ứng (như cơ hoặc tuyến). Một cung phản xạ thường bao gồm ba loại nơ-ron: nơ-ron hướng tâm, trung gian và li tâm. Hiện nay, người ta biết rằng xung thần kinh đi qua nơ-ron hướng tâm về trung ương thần kinh còn có thể chuyển qua nhiều nơ-ron trung gian, và khi các xung thần kinh từ trung ương chuyển qua nơ-ron li tâm, có thể xảy ra liên hệ ngược, chuyển xung thần kinh qua các dây hướng tâm khác để điều chỉnh phản xạ trước khi phát lệnh phản ứng, tạo thành vòng phản xạ.

  Vòng phản xạ

  Cơ quan cảm thụ tiếp nhận kích thích và gửi xung thần kinh qua dây hướng tâm đến trung ương thần kinh, từ đó xung thần kinh được truyền qua dây li tâm đến cơ quan phản ứng. Kết quả của phản ứng được gửi ngược về trung ương qua dây hướng tâm, nếu phản ứng chưa chính xác hoặc chưa đủ, lệnh điều chỉnh sẽ được phát đi qua dây li tâm đến cơ quan phản ứng. Điều này giúp cơ thể phản ứng chính xác với các kích thích.

Tính thống nhất của cơ thể người

Cơ thể người, giống như các động vật khác, là một khối thống nhất với nhiều cơ quan và hệ cơ quan khác nhau. Mỗi cơ quan có nhiệm vụ riêng, nhưng tất cả đều được cấu tạo từ các tế bào, và tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng cơ bản của cơ thể sống. Tế bào tồn tại, phát triển, và phân chia nhờ vào việc cung cấp các chất dinh dưỡng dưới dạng hợp chất đơn giản, cho phép chúng tổng hợp các chất phức tạp cần thiết cho từng cơ quan và cơ thể (quá trình đồng hóa) với sự hỗ trợ của các enzyme. Những hợp chất đơn giản này được tạo ra từ việc biến đổi các hợp chất phức tạp trong thức ăn qua các cơ quan tiêu hóa. Hoạt động của tế bào (như co rút của tế bào cơ, tiết của tế bào tuyến, truyền hưng phấn của tế bào thần kinh,...) yêu cầu năng lượng, mà nguồn năng lượng này được cung cấp bởi quá trình oxy hóa các hợp chất tích năng lượng trong tế bào (quá trình dị hóa). Oxy từ không khí được cơ quan hô hấp tiếp nhận và vận chuyển đến các tế bào qua dòng máu và nước mô. Quá trình dị hóa tạo ra năng lượng và các sản phẩm phân hủy không cần thiết, được thải ra ngoài qua các cơ quan bài tiết. Sự vận chuyển chất dinh dưỡng từ cơ quan tiêu hóa và oxy từ cơ quan hô hấp đến các tế bào, cùng với việc chuyển các sản phẩm phân hủy từ tế bào đến các cơ quan bài tiết, được thực hiện nhờ hệ tuần hoàn.

Do đó, các cơ quan trong cơ thể không hoạt động độc lập mà phối hợp nhịp nhàng để thực hiện quá trình trao đổi chất ở cấp độ tế bào, giữa tế bào với môi trường trong cơ thể (máu, nước mô và bạch huyết). Điều này đảm bảo quá trình đồng hóa và dị hóa (chuyển hóa vật chất và năng lượng) trong tế bào diễn ra liên tục. Các quá trình này được hỗ trợ bởi sự trao đổi chất với môi trường ngoài thông qua các cơ quan tiêu hóa, hô hấp, bài tiết, và nhờ hệ tuần hoàn làm cầu nối. Sự thay đổi trong hoạt động sống của cơ thể liên quan đến nhu cầu vật chất và năng lượng của các tế bào, ảnh hưởng đến hoạt động của toàn bộ cơ quan. Hệ thần kinh điều khiển, điều hòa và phối hợp hoạt động của các cơ quan để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của cơ thể bằng cơ chế phản xạ (không điều kiện và có điều kiện), cùng sự hỗ trợ của các tuyến nội tiết trong việc điều hòa hoạt động của các cơ quan, đảm bảo cơ thể là một khối thống nhất. Các cơ quan sinh sản thực hiện chức năng duy trì nòi giống và đảm bảo sự tồn tại của loài qua các quá trình như thụ tinh, thụ thai, mang thai, sinh con và nuôi dưỡng con bằng sữa.