2.结构与功能的微观分析
19世纪细胞学说的建立，标志着人们开始深入到生物的微观世界。细胞成为构成生物有机体（动物、植物、微生物及人类）的一个基本单位，由此从细胞水平上把生命有机体统一了起来。以后，生物科学借助实验手段的改进，多学科的渗透使人们的认识水平又提高了一大步，生物科学的研究进入到亚细胞的水平。特别是近三十年来，生物大分子核酸和蛋白质的结构与功能的阐明，有力地揭示了生命现象的奥秘，从而使人类对生命有机体的认识深入到分子水平：生命有机体，从非细胞生物到病毒都有着共同的核酸（DNA和RNA），核酸都有着共同的分子结构，具有通用的遗传密码表，遵循着共同的生物学规律。可以说，随着对生物大分子结构和功能认识的不断深化，人们对生命本质的认识将越来越深入。
3.人体的结构——精心安排的折中方案
人体的结构可以说是相当精致的，但也并不是完美无缺的，甚至可以说存在着不少严重的缺憾。美国学者R·M·尼斯和C·C·威廉斯指出：我们的身体，其实是一个精心安排的折中方案，一个矛盾的统一体。
人体的结构的精致是令人叹为观止的：最小的体积、最少的材料、最轻的重量完成最复杂的功能；人体的结构缺憾是令人扼腕叹息的：食管和气管在咽喉交叉，一旦食物堵住了交叉口的事情发生而呛咳机制又不成功，片刻就能致人于死地——十万人中，每年有一个被呛死。美轮美奂的结构是长期进化的结果，粗率低劣的结构也是进化的产物。进化是一个自然选择的历史过程，没有也不可能经过专家设计论证，也不可能重新设计。呼吸消化系统的交通问题，实质上是进化过程中的一个历史问题。当人的古老祖先还是一个小到不需要呼吸系统的虫样动物时，消化系统前端的食物筛安排了一个很大的水流通过的面积，这个食物筛经过漫长的岁月，演化出呼吸的功能。当进一步演化为空气呼吸时，就从通向胃的食道下面演变出一个空气呼吸开口，同时也就就地取材地利用现成的、位于上面的味觉器官鼻孔，形成现在这种“吞下的食物一定要从气管开口的上面通过”的情形。结构的进化是在已有结构的基础上的小修小改，是改良，不是革命，不是重新设计的全新的系统，留有缺憾是“情有可原”的。
二、生命的基础
（一）结构与功能的概念
1.结构的特征
结构是指人体内部诸要素、部分相互联系和联结的方式，反映了人体内部诸要素之间的排列次序和组合关系，是关于人体系统的内部描述。人之生命的生物学基础，就是物质的某种特定结构决定的特定的功能。
人体的结构有以下基本特征：第一，整体性。结构规定人体的整体特征。人体的整体是由它的要素构成的。但整体的性质和功能不能归结为它的各个要素的性质和功能。因为，人体内部要素处于对立统一的关系之中，它们在相互联系和作用中，交换交流着物质、能量和信息，从而使整体获得不同于它的诸要素的崭新的性质和功能。第二，有序性。即人体内部各个要素和部分是按一定规则及其规律组合而成，不是随意拼凑、混乱无序的。
第三，层次性。人体有特定的结构，从而和其他事物区别开来；人体以一个要素的身份同周围的事物相互联系和作用，构成更大的结构；人体内部各个部分、要素同样具有自身的结构。我们对结构的层次认识是不可穷尽的。
2.功能的特征
功能是指具有一定结构的人体的系统整体与特定环境相互作用时，所具有的适应环境、改变环境的反应能力，功能反映了人体与环境相互联系、相互制约的关系，是关于人体系统外部的描述。
人体的功能具有以下特点：第一，整体组合性。整体功能并非是部分和要素功能的简单相加：当人体结构处于有序合理状态时，整体功能大于部分功能之和；当人体结构处于无序不合理状态时，整体功能小于部分和要素功能之和。第二，相对易变性。人体功能是人体系统整体在外界环境相互作用时表现出来的反应能力。这种反应能力不仅随着内部要素及其结构的变化而变化，还直接受到变化多端的外部环境的刺激而发生变化。外部环境对人体结构的影响，是通过功能变化的刺激而逐步发生变化的。所以，事物的功能与它的结构相比，更具有易变性。第三，层次多样性。人体功能的层次大体可分为：单一功能，即组成事物的不同要素都具有的独立功能；复合功能，即组成事物若干要素独立功能之和；整体功能，即在事物整体结构的基础上产生的功能，它是不同于复合功能的崭新的功能，如人的劳动就是一种整体功能。
（二）人体结构和功能的关系
1.区别与联系
人体结构和功能的区别和对立，不仅表现在两者的内涵规定上，还表现在两者在稳定性质方面的差异。相比较而言，人体结构比较保守、相对稳定。人体功能在环境中的多种因素的作用下，呈现出活跃、易变的性质，能够比较灵活地反应诸条件的影响。保守稳定的结构要控制、限定功能的范围，而活跃多变的功能为发挥最佳水平又要突破结构的限制，形成两者的对立和斗争。同时，人体结构和功能又是密不可分的。一方面，结构是功能的基础，功能是结构的外在表现能力，没有结构就没有功能。或者说有什么样的结构，就有什么样的功能，结构的变化，必然引起功能的变化。
2.人体功能的相对独立性
人体功能具有相对独立性，对结构具有反作用。功能具有相对独立性，表现在结构与功能并不仅是一一对应关系，还存在着“多一对应”和“一多对应”现象。
“多一对应”表现为“异构同功”现象。电子计算机和人脑、鸟的翅膀和飞机的机翼，从结构到物质因素都不同，但前者都有对信息加工的逻辑功能，后者都有飞行的功能。“一多对应”表现为“同构异功”现象。这是同一结构的物质在不同环节下所表现出的不同反应能力。如铁处于电场中有导电能力，处于温度场中有传热能力，处于剪刀下有可塑性。又如蛋白质在参与合成代谢或分解代谢时有酶促作用，在参与建造器官时有塑造能力，在与侵入机体的微生物作斗争中有免疫能力。可见，功能并非机械地依赖于结构或仅仅依赖于结构，也有它的独立性。但这种独立性是相对的。“异构同功”只能是部分、有限的。计算机和人脑只是在某些方面和某种程度上是同功的。人脑有思想感情，在这方面是不同功的。计算机处理信息有高速、准确的优点，人脑处理信息则有低速、不够精确的弱点，在这方面只是一定程度的同功。可见，完全的异构不可能完全同功，若想达到完全的同功，只有完全同构。
当外界条件改变、事物不能有效地适应环境时，功能的非正常发挥或低效状态，会刺激生理结构发生改变，以至形成新的器官。
人体功能对结构的制约、反作用有两种情形：一种是促进结构进化，比如钢琴家灵活的十指，体操家健美的身躯，科学家机敏的头脑，都是在一定范围内，某一功能的反复发挥而使其结构的某一方面更加完善和发达了。
另一种是环境的变迁引起事物原有功能的减退、废除，最终导致原结构的退化。原来是肉食类动物的熊猫，由于环境变迁改吃竹叶后，引起犬牙的退化；鲸鱼在水中生活后嗅觉退化、后肢退化。
三、重大的价值
人体结构与功能范畴为生命科学的科研和实践提供了哲学的思维方法，具有重要的方法论价值。
（一）解开生命之谜的钥匙
在生命起源的研究中，人们用不同的方法建立了各种假说。但大多搁浅在对生命产生的必要条件探索的沙滩上。打开生命起源迷宫的钥匙一定是找到生命起源的充分必要条件即从研究生命产生的特定的结构入手。
生命物质具有的新陈代谢、生长、发育、遗传、进化、应激反应等功能，而非生物不具有这些功能，关键在于生命体具有非生命体不具有的结构。碳、氮、氢、氧等物质可以构成生物，也可以构成非生物。它们之间的区别完全是由于结构的差异所致。所以，探索生命的起源，研究生命的本质，关键是要研究生物的那些特定的结构，研究这些结构的形成、存在和任何发生生命的现象。
（二）实现医学创新的阶梯
人体结构和功能范畴提供的思维方式是走向医学创新的思维途径。
结构优化改造法。事物的功能主要取决于它的结构，虽然组成要素相同，但只要结构不同，功能就大不同。因此，人们可以在原有要素的条件下，通过改造事物的结构，来提高事物的功能，或者创造全新的结构形成崭新功能的新事物。这种以优化结构获得最佳功能的方法就是结构优化法。临床上有些患者的重要脏器结构受损，导致严重功能不全。在可能的条件下，采用某种治疗方法改造其结构，可以获得理想的疗效。
冠心病是由冠状动脉粥样硬化后，心脏供血受阻，心肌营养不足造成的。心脏冠状动脉搭桥手术是一种治疗冠心病的有效方法。它取患者自体血管在患者冠状动脉狭窄处远端之间“架桥”，形成一个供血结构，把部分主动脉血流引到缺血的心肌。
结构模拟再造法。根据相同的结构就有相同功能的基本原则，人们创造出和天然物具有相同结构和相同功能的人造物，或直接引进、仿制最佳结构以提高自身功能的方法，就是结构模拟、再造法。人工组织、人工器官应用于临床，其原理也正是据此。
先天性或后天性引起的，或由外伤导致的骨骼缺损需要使用骨骼替代材料进行修复。临床使用的人工骨或人工关节的材料主要是金属合金和高分子材料。氧化铝、铬合金及钛合金等金属材料制作的人工关节，具有较好的机械特性和抗腐蚀性；高密度聚乙烯、硅橡胶等，可塑性强，生物相容性好；生物材料制成的人工骨，能为骨本身容纳和接受，在被吸收消失之前，植入物不仅结构与人骨相似，而且具有支架作用的功能，以后还能逐渐为新骨所代替。
功能模拟仿生法。根据功能具有相对独立性，如异构同功的原理，人们可以进行功能模拟。功能模拟法不要求在要素和结构上与原型相同，仅仅要求模型和原型在外部功能上相类似。
心脏瓣膜有严重狭窄和关闭不全时，心脏负担加重，可导致左心或右心衰竭。人工瓣膜替换术是治疗严重瓣膜疾病的理想方法。目前临床使用的心脏瓣膜种类很多，有合金金属瓣膜、生物组织瓣膜等等。其基本原理都是模拟人体心脏瓣膜的功能。
