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図 1 医学の広がり医学の広がり 1

からだのしくみ

心臓は休まずに動き続け、体温はほぼ一定に保たれています。からだの形・はたらき・化学反応・細胞を調べる解剖学・生理学・生化学・組織学は、病気を理解するための土台になる分野です。

骨格の模型と心臓の模型、顕微鏡が並ぶ明るい実習室で、模型を指さしたり、顕微鏡をのぞいたり、友だちの胸に紙の筒を当てたりして学ぶ大学生たち

ひとことで言うと

故障を直すには、まず正常な動きを知る

自転車がきしむ原因を探すとき、チェーンやブレーキの正常な動きを知らなければ、どこがおかしいのか分かりません。医学も同じで、病気を学ぶ前に、健康なからだがどう動いているかを学びます。それが「からだのしくみ」の分野です。

01

解剖学: からだの地図を、自分の目で確かめる

解剖学は、からだのどこにどんな形の器官があり、どうつながっているかを学ぶ分野です。骨や筋肉、心臓や肺、血管や神経の位置と名前を一つひとつ覚えていきます。手術でも画像の診断でも、からだの地図が頭に入っていることが出発点になります。

近代の解剖学を開いたのは、ブリュッセル生まれの医師ヴェサリウスです。1543 年、20 代の若さで、精密な図を多く載せた『人体の構造について』(ファブリカ)をスイスのバーゼルで出しました。当時重んじられていた古代ローマの医師ガレノスの説には、誤りがありました。ヴェサリウスは、ガレノスが人体を解剖していなかったためだと考え、自分の手で解剖して約 200 の誤りを正したといわれます。

いまでは、CT や MRI でからだの断面を画像にして見ることもできます。画像を読むときも、どの断面に何が写るのかという、立体のからだの地図が頭に入っていることが大切です。実際のからだから学ぶ人体解剖実習も、多くの大学で行われています。

どの専門に進んでも、からだの地図は一生使う基本の知識です。

図解からだを見る 5 つの大きさ

  1. からだ全体骨格・筋肉・器官の位置(解剖学)
  2. 器官心臓・肺・胃など、はたらきのまとまり
  3. 組織似た細胞の集まり(組織学)
  4. 細胞からだをつくる基本の単位
  5. 分子たんぱく質や糖の化学反応(生化学)
シャベルにもたれて立つ人の全身の骨格を、細い線で精密に描いた古い版画。背景に山の風景がある
1543 年に出た『ファブリカ』の骨格の図。骨の形だけでなく、立ち姿や背景の風景まで描かれています。写真: 作者不詳(Public domain・Wikimedia Commons)

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生理学: 心臓の「ドッ・クン」は、弁が閉じる音

生理学は、からだがどうはたらいているかを調べる分野です。心臓が血液を送るしくみ、肺で酸素を取り入れるしくみ、腎臓で尿をつくるしくみなどを学びます。暑い日に汗をかくのも、寒い日に体がふるえるのも、体温をほぼ一定に保つためのはたらきです。

胸に耳を当てると聞こえる「ドッ・クン」という音は、心臓の筋肉の音ではありません。「ドッ」は心室の入口の弁が閉じる音、「クン」は出口の弁が閉じる音です。心臓が 1 分間に 70 回打つとすると、1 日でおよそ 10 万回も動いていることになります。

血液がからだをめぐっていることを示したのは、イギリスの医師ハーヴィーです。1628 年に出した本で、動物の解剖や実験に、数を数える方法を組み合わせて、血液が循環していることを明らかにしました。いまでは当たり前のことも、だれかが確かめて初めて知識になります。

健康なからだのはたらきを知ると、病気で何が変わったのかが分かります。

図解心臓が 1 回打つあいだ

  1. 1心室に血液が入る入口の弁が開き、心房から流れこむ
  2. 2心室が縮み始める入口の弁が閉じて「ドッ」と鳴る
  3. 3血液を送り出す出口の弁が開き、大動脈と肺動脈へ
  4. 4心室がゆるむ出口の弁が閉じて「クン」と鳴る

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生化学: ご飯が、からだを動かす力になるまで

生化学は、からだの中の化学反応を調べる分野です。ご飯をよくかむと甘く感じるのは、だ液にふくまれる酵素(アミラーゼ)が、デンプンを分解して糖に変えるからです。高校の化学基礎や生物基礎で学ぶ内容が、そのまま生化学の入口になります。

腸で吸収されたブドウ糖は、血液にのって全身の細胞に届きます。細胞の中では、ブドウ糖を少しずつ分解して、ATP という物質の形でエネルギーを取り出します。筋肉を動かすのも、脳で考えるのも、このエネルギーのおかげです。

血液中のブドウ糖の量(血糖)を下げるのは、すい臓から出るホルモンのインスリンです。インスリンを見つけたのは、カナダのトロント大学の研究チームでした。1922 年 1 月、糖尿病で入院していた 14 歳の少年に、初めてすい臓の抽出液が注射されました。この発見に、1923 年のノーベル生理学・医学賞が贈られています。

健康診断の血液検査で調べる血糖や中性脂肪も、こうした化学反応の結果を数字で表したものです。生化学を学ぶと、検査の数字が何を表しているのかが分かるようになります。

からだのはたらきは、細胞の中の化学反応に支えられています。

図解おにぎりが力になるまで

入力おにぎりを 1 個、よくかんで食べる
  1. 1だ液や腸の酵素で、デンプンがブドウ糖に分かれる
  2. 2ブドウ糖が血液にのって、全身の細胞へ届く
  3. 3細胞の中で分解され、ATP にエネルギーがたくわえられる
結果筋肉が動き、体温が保たれる

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組織学・発生学: 1 個の細胞から、37 兆個へ

組織学は、からだの組織を顕微鏡で調べる分野です。「細胞(cell)」という言葉は、1665 年にイギリスのロバート・フックが付けた名前から始まりました。コルクの薄い切れはしを顕微鏡で見て、小さな部屋のように並んだすき間を、「小室」という意味の cell と呼んだのです。

人のからだの細胞は、推定で約 37 兆個です。似た細胞が集まって組織をつくり、組織が組み合わさって胃や皮膚などの器官ができています。2016 年には、からだのすべての種類の細胞の地図をつくる国際的な計画「ヒト細胞アトラス」も始まりました。102 か国の 3,600 人以上が参加しています。

発生学は、1 個の受精卵からからだができあがるまでを学ぶ分野です。心臓は受精後 3 週ごろには動き始め、その後は一生、拍動を続けます。いつ、どこで、どの細胞が何になるのかを知ることは、生まれつきの病気の理解や、再生医療の研究にもつながっています。

からだは、もとをたどれば 1 個の受精卵から始まっています。

黒い円の中に、蜂の巣のような小さな部屋がびっしり並んだコルクの断面と、その下に植物の枝を描いた古い図
フックが 1665 年の本『ミクログラフィア』に描いたコルクの断面。この小さな部屋が「細胞(cell)」という名前の始まりです。写真: Robert Hooke(Public domain・Wikimedia Commons)

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基礎の研究が、新しい治療を生む

からだのしくみの研究は、新しい治療の出発点です。インスリンの発見も、すい臓のはたらきを調べる研究から生まれました。細胞の地図づくりのように、いまも世界中の研究者が、からだの見えない部分を明らかにしようとしています。

医学部を出た人の多くは病院で診療しますが、大学や研究所で、心臓や脳、ホルモンのはたらきを研究する医師もいます。どの診療科に進んでも、基礎医学の知識は毎日の診療で使います。

クイズからだのしくみクイズ

本文を思い出しながら答えてください。

  1. Q1心臓の「ドッ・クン」という音の正体は?

  2. Q2人のからだをつくる細胞の数は、推定でおよそいくつ?

  3. Q3おなかの中で育つ赤ちゃんの心臓が動き始めるのは、いつごろ?

0 / 3 問に回答

高校生のうちに試せること

  • ご飯をかみ続けて、味の変化を確かめる

    ひと口のご飯を、飲みこまずに 1 分ほどかみ続けてみましょう。だんだん甘く感じてきたら、だ液の酵素がデンプンを分解しているしるしです。生物基礎の教科書の「酵素」のページを読むと、理由が分かります。

  • 食べ物の栄養成分表示を比べる

    おにぎりやパン、お菓子の袋の栄養成分表示を見て、炭水化物・たんぱく質・脂質の量とエネルギー(kcal)を書き出してみましょう。どの栄養素が、からだを動かす燃料になっているのかを考えると、生化学の入口に立てます。

  • 日本生物学オリンピックに挑戦する

    高校生などを主な対象にした、全国規模の生物学のコンテストです。予選はオンラインで行われ、参加費がかかります(2026 年は 2,000 円)。過去の問題が公式サイトで公開されているので、細胞やからだのしくみの問題から解いてみましょう。

    日本生物学オリンピック

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よくある質問

生理学と高校の生物は、何がちがいますか?

高校の生物は、いろいろな生き物に共通するしくみを広く学びます。生理学は人のからだに絞り、血圧や心拍などを数値で測りながら、はたらきが調節されるしくみや、病気になると何が変わるかまで学びます。

からだのしくみは、医学部以外でも学べますか?

学べます。看護学や保健学、栄養学、スポーツ科学などの学部でも、解剖学や生理学を学びます。理学部の生物学科や薬学部などでは、細胞やホルモンのはたらきを研究しています。