Опорно-двигательная система

Опорно-двигательный аппарат

Химический состав костей

Неорганические (минеральные) вещества (70 % от сухой массы).

• Соли кальция, фосфора, магния;

• Придают твердость;

Органические вещества (30 % от сухой массы).

• Белки (оссеин, коллаген), жиры;

• Придают упругость.

Вода

Твёрдость + упругость = прочность.

Опыты, доказывающие наличие неорганических и органических соединений в костях:

1) Прокаливание кости

• Органические вещества сгорают;

• Минеральные вещества остаются;

• Вода: испаряется;

• Результат: кость теряет упругость (следовательно, и прочность), обугливается, становится хрупкой и ломкой.

2) Декальцинирование кости (помещение в раствор соляной кислоты)

• Органические вещества: остаются;

• Минеральные вещества: растворяются и вымываются;

• Вода: остается;

• Результат: кость теряет твёрдость (следовательно, и прочность), становится мягкой и гибкой (такую кость можно завязать в узел).

Строение остеона

Остеон (гаверсова система) – структурно-функциональная единица кости.

Представляет собой систему пластинок костной ткани, расположенных кругами:

• Внутри имеет полость – гаверсов канал, заполненный рыхлой волокнистой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервами;

• Между остеонами находятся вставочные пластинки;

• Из остеонов образуются перекладины:

• Если перекладины расположены плотно — компактное вещество (расположено поверхностно, в местах наибольших нагрузок);

• Если перекладины расположены рыхло — губчатое вещество (расположено в местах, где нагрузки наименее выражены, но требуется больший объем).

Виды костей

1) Трубчатые

Полые трубки из губчатого и компактного вещества.

• Состоят из тела и двух головок;

• Обеспечивают опору и защиту, отвечают за движение (являются прочными рычагами - выдерживают большие нагрузки).

Примеры: Длинные: бедренная, большая и малая берцовые, плечевая, локтевая и лучевая Короткие: кости пясти и плюсны, фаланги пальцев.

2) Губчатые

• Состоят преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества

• Обеспечивают одновременно большую прочность и подвижность.

Примеры: Длинные: рёбра и грудина Короткие: кости запястья, предплюсны, тело позвонков

3) Плоские

• Состоят из двух тонких слоёв компактного костного вещества, между ними - слой губчатого;

• Обеспечивают механическую защиту внутренних органов.

Примеры: кости мозгового отдела черепа, лопатки, кости таза и отростки позвонков.

4) Смешанные

• Состоят из нескольких частей, имеющих различное строение и форму;

• Выполняют функции опоры и защиты.

Примеры: Кости основания черепа и позвонки (тело позвонка – губчатая кость, отростки – плоские).

Строение трубчатой кости

Снаружи покрыта надкостницей (кроме зон суставного хряща) – слоем соединительной ткани, содержащей много сосудов и нервов.

Функции надкостницы:

• Защитная;

• Трофическая;

• Костеобразующая (обеспечивает рост кости в толщину);

• Восстановление (сращение/регенерация) кости после перелома.

Состоит из нескольких частей:

• Тело/средняя часть кости (диафиз);

Состоит из компактного вещества:

• Внутри желтый костный мозг (состоит преимущественно из жировой ткани);

Функция – запас энергии (жира)).

• Головка кости (эпифиз);

• Состоит из губчатого вещества;

• Внутри (в полостях губчатого вещества) расположен красный костный мозг (функция кроветворная – образование форменных элементов крови);

• Суставные поверхности покрыты гиалиновым хрящом;

Апофиз — место прикрепления сухожилий.

Метафиз - участок между эпифизом и диафизом:

• В детском возрасте состоит из хряща, позже заменяется костью (происходит его окостенение);

• Включает прослойку клеток (хрящевая пластинка роста), за счет деления которых происходит рост кости в длину (у мужчин — до 23-25 лет; у женщин — 18-20 лет).

Типы соединения костей

1) Неподвижное (непрерывное)

• Срастание или скрепление костей, костный шов;

• Обеспечивает надежную защиту и опору для внутренний органов и мозга.

Примеры: кости черепа, кости таза с крестцом, крестцовые и копчиковые позвонки.

2) Полуподвижное

• С помощью хрящей.

Примеры: позвонки между собой (кроме копчика и крестца), ребра с грудиной, лобковый симфиз.

3) Подвижное/прерывное (сустав)

• В теле человека около 230 суставов, которые обеспечивают большую подвижность человеческого тела (в разных плоскостях).

Примеры: ребра с позвонками (реберно-позвоночный сустав), грудино-ключичный сустав, коленный сустав, тазобедренный сустав, локтевой сустав, лучезапястный сустав, плечевой сустав и т.д.

Строение сустава

Поверхности костей, образующих сустав – суставная головка и впадина (ямка) покрыты гладким суставным (гиалиновым) хрящом.

Суставная полость, заполненная суставной (синовиальной) жидкостью (снижает трение).

Суставная сумка (капсула) – соединительнотканная оболочка, защищающая сустав.

Синовиальная оболочка (мембрана) — выстилает суставную сумку изнутри, образует суставную (синовиальную) жидкость.

Связки суставов – прочные образования, укрепляющие соединение (фиксацию) между костей и ограничивающие амплитуду движения в суставе (расположены внутри или снаружи суставной сумки / капсулы).

В связках много эластических волокон, которые не образуют пучки (в сравнении с сухожилиями мышц), поэтому связки более гибкие, но менее прочные.

Прочность суставу придают:

• Суставные связки (удерживающие кости);

• Суставная сумка;

• Отрицательное давление внутри сустава (более низкое, по сравнению с давлением окружающего воздуха).

Подвижность сустава обеспечивают:

• Соответствие суставной головки суставной впадине (ямке) – обеспечивает их скольжение;

• Гладкий суставной (гиалиновый) хрящ, покрывающий поверхности костей и суставная (синовиальная) жидкость – уменьшают трение (скольжение (хрящевая поверхность) и смазка (суставная жидкость) костей).

Скелет

Состоит из 205-207 костей (при рождении в среднем состоит из 270 костей, некоторые из которых позже срастаются).

Функции скелета:

• Опорная — к костям крепятся мышцы;

• Защитная — кости защищают внутренние органы;

• Двигательная (локомоторная) - кости представляют собой систему рычагов, приводящихся в движение мышцами;

• Метаболическая — кости участвуют в минеральном обмене;

• Кроветворная (гемопоэтическая) — в красном костном мозге образуются форменные элементы крови;

• Амортизирующая (рессорная) — смягчение толчков и столкновений.

Строение скелета

Выделяют две основные части: осевой скелет (скелет головы (череп) + скелет туловища — позвоночник и грудная клетка) и добавочный скелет (скелет конечностей и их поясов).

Скелет головы (череп)

У детей в период внутриутробного развития и в первый год жизни свод черепа имеет неокостеневшие участки на стыках костей – роднички, в более позднем возрасте они полностью срастаются (закрываются).

Значение родничков в эти периоды онтогенеза:

• Позволяют изменять форму черепа при родах;

• Создают условия для роста мозга;

• Участвуют в терморегуляции мозга;

• Регулируют внутричерепное давление;

• Способны амортизировать удары.

Процесс срастания родничков

Скелет туловища – позвоночный столб (позвоночник)

Размеры позвонков увеличиваются сверху вниз (важно для амортизации, т.к. на нижележащие отделы оказывается наибольшее давление).

Состоит из 33-35 позвонков. Каждый позвонок (кроме первого) имеет утолщённое тело и дугу, от которой отходят отростки.

Между позвонками расположены межпозвоночные диски (из волокнистого хряща), обеспечивающие гибкость. Отверстия позвонков образуют позвоночный канал, в котором расположен спинной мозг (вместе с покрывающими его оболочками).

Имеет 4 физиологических изгиба:

• 2 лордоза (вперед): шейный и поясничный;

• 2 кифоза (назад): грудной и крестцовый.

Отделы позвоночника:

Шейный 7 позвонков: 1-ый шейный позвонок – атлант;

Атлант (тело отсутствует) 2-ой шейный позвонок – эпистрофей;

Грудной 12 позвонков Крестцовый 5 сросшихся позвонков (крестец) Копчиковый 3-5 сросшихся позвонков (копчик).

Скелет туловища – грудная клетка

• Состоит из: 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудины.

У человека 12 пар ребер:

• 1-7 пара — истинные ребра: соединены с грудиной с помощью хряща;

• 8-10 пара — ложные ребра: соединяются с вышележащим ребром;

• 11-12 пара — колеблющиеся ребра: свободно оканчиваются в тканях.

Скелет конечностей и их поясов

Скелет свободной верхней конечности:

• Плечо — плечевая кость;
• Предплечье — лучевая и локтевая кость;
• Кисть — 8 костей запястья, 5 костей пясти, 14 костей фаланг пальцев (у большого пальца — 2 фаланги (нет средней), у остальных – по 3).

Пояс верхней конечностей (плечевой)

Парные лопатки и ключицы - функции:

• Опора для свободной верхней конечности, соединение её с туловищем;

• Прикрепление мышц;

• Обеспечение подвижности свободной верхней конечности.

Скелет свободной нижней конечности:

Бедро — бедренная кость (самая крупная).

Голень — большая и малая берцовые кости.

Стопа - 7 костей предплюсны, 5 костей плюсны, 14 костей фаланг пальцев (у большого пальца — 2 фаланги (нет средней), у остальных – по 3).

Пояс нижних конечностей (тазовый)

Таз (сросшиеся подвздошная, седалищная и лобковая кости).

Функции:

• Опора для свободной нижней конечности, соединение ее с туловищем;

• Прикрепление мышц;

• Обеспечение подвижности свободной нижней конечности;

• Образование полости (вместилище) для внутренних органов и их защита.

Особенности скелета человека:

• S-образный позвоночник позволяет человеку сохранять равновесие при вертикальном положении тела, служит пружинящим механизмом и устраняет толчки головы при ходьбе, прыжках и других резких движениях (амортизация);

• Масса позвонков увеличивается от шейного отдела к поясничному (из-за большого давления на последние позвонки);

• Широкий и массивный таз — защита внутренних органов;

• Массивные нижние конечности несут на себе всю тяжесть тела;

• Сводчатая стопа — амортизация при ходьбе;

• Подвижная кисть и сильно противопоставленный большой палец — трудовая деятельность;

• Плоская и широкая грудная клетка - защита органов;

• Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым — большой развитый мозг;

• Сглаживание надбровных дуг — облегчение коммуникации;

• Наличие подбородочного выступа — речеобразование.

Различия в скелете мужчины и женщины

Обусловлены генетически и влиянием половых гормонов:

• У мужчин череп более крупный, надбровные дуги ярче выражены, более массивная нижняя челюсть, затылочный бугор сильнее выражен, чем у женщин;

• Кости скелета большинства взрослых мужчин длиннее и массивнее, чем у женщин;

• Мужчины имеют развитый плечевой пояс, узкий таз и массивную грудную клетку;

• Женщины имеют широкий округлый таз в связи с деторождением, менее развитый плечевой пояс и узкую грудную клетку.

Активная часть опорно-двигательного аппарата (мышцы)

Активная часть опорно-двигательной системы представлена скелетными мышцами У взрослого человека около 600 скелетных мышц.

Функции скелетных мышц человека:

• Двигательная (прикрепляются к костям скелета, действуют на костные рычаги, приводят их в движение);

• Защитная;

• Фиксация суставов;

• Участвуют в формировании звуков, движении глаз;

• Обеспечивают жевание, глотание, образование тепла, мимику* (выражение эмоций), речь, активное нагнетание венозной крови • Запасают гликоген (резервный полисахарид;

*Мимические мышцы лица не имеют двойного прикрепления к костям — они начинаются от костей лицевого черепа и прикрепляются двумя или одним концом к коже или слизистым оболочкам, благодаря чему при их сокращении меняется мимика (рельеф кожи).

• Скелетная мышца состоит из сокращающейся части — брюшка и несокращающейся части — сухожилия;

• Сухожилия образованы плотной волокнистой тканью, с помощью них мышцы крепятся к костям • Мышцы покрыты соединительнотканной оболочкой — фасцией;

• Мышцы образованы мышечными волокнами, которые имеют поперечнополосатую исчерченость и собраны в пучки;

• Каждое мышечное волокно имеет специализированные органоиды – миофибриллы, занимающие практически всю часть волокон (поэтому ядра смещены на периферию волокон) и образованные упорядоченно расположенными, чередующимися белковыми нитями – актином и миозином (чередование нитей придает поперечнополосатую исчерченонсть);

• За счет скольжения белковых нитей актина и миозина относительно друг друга происходит мышечное сокращение.

Типы скелетных мышечных волокон

Красные волокна

• Много миоглобина* и митохондрий (преобладает аэробный метаболизм);

• Сокращаются медленнее и равномернее;

• Отвечают за выносливость, медленно утомляются;

• Высокое содержание в мышцах спины и конечностей;

• Преобладают у марафонцев на длинные дистанции (длительные нагрузки низкой интенсивности).

Белые волокна

• Меньше миоглобина и митохондрий (преобладает анаэробный метаболизм);

• Сокращаются быстрее и мощнее;

• Отвечают за силу, быстро утомляются;

• Не могут поддерживать длительную работу;

• Преобладают у спринтеров на короткие дистанции (быстрые и интенсивные усилия).

Промежуточные (розовые) волокна

• Занимают среднее положение между красными и белыми волокнами, распределены среди них в мышцах;

• Умеренное (среднее) количество миоглобина и митохондрий (осуществляют как аэробный, так и анаэробный метаболизм);

• Сочетают силу и выносливость • Преобладают у бегунов на средние дистанции, пловцов и хоккеистов;

*Миоглобин — кислородосвязывающий гемосодержащий белок третичной структуры скелетных мышц и мышцы сердца.

• Обладает бОльшим сродством к кислороду, чем гемоглобин.

Функция: Создание в мышцах кислородного резерва, который расходуется по мере необходимости, восполняя временную нехватку кислорода.

Гем (содержит железо)

Механизм мышечного сокращения

Саркомер – структурная единица миофибрилл.

1. Нервный импульс стимулирует деполяризацию (возбуждение) мембраны мышечных клеток, что приводит к высвобождению ионов кальция из ЭПС (саркоплазматического ретикулума);

2. Кальций активирует миозин;

3. За счет расщепления АТФ включается актин-миозиновый комплекс, нити (филаменты) актина «скользят» между филаментами миозина - мышца сокращается;

4. Кальций возвращается в ЭПС, мышца расслабляется.

Мышцы синергисты и антагонисты

Мышцы-синергисты – работают вместе при выполнении движений. Мышцы-антагонисты – работают неодновременно.

Пример: При сгибании руки в локте бицепс (двуглавая мышца) плеча сокращается, а трицепс (трехглавая мышца) плеча в это время расслабляется (и наоборот).

Приведение и отведение:

Отведение — движение в сторону от средней линии тела;

Приведение — движение в сторону к средней линии тела.

Работа мышц

Динамическая

Сокращения чередуются с расслаблением.

• Мышцы устают медленнее (т.к. работают попеременно, сменяют друг друга).

Статическая

Мышцы постоянно сокращены, чтобы поддерживать положение тела в пространстве или удерживать предметы.

• Мышцы устают быстрее.

Утомление и его причины

Утомление — временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы.

Причины утомления:

• Торможение нервных центров, регулирующих работу мышц;

• Нарушение передачи нервных импульсов от нервных центров к мышцам по двигательным нейронам;

• Нарушение питания мышц и доставки к ним кислорода, из-за чего накапливается молочная кислота (лактат) и возникают болевые ощущения;

• Отсутствие периодов длительного расслабления мышцы между сокращениями;

• Уменьшение количества ионов кальция (истощение депо кальция).

Основные группы мышц

1. Мышцы лица:

• Жевательные;

• Мимические;

• Круговая мышца рта.

2. Мышцы туловища

• Трапециевидная;

• Широчайшая мышца спины;

• Большая грудная.

3. Верхние конечности

• Дельтовидная;

• Двуглавая;

• Трехглавая.

4. Нижние конечности

• Ягодичная;

• Четырехглавая;

• Икроножная.

Нарушения опорно-двигательного аппарата

Гиподинамия – снижение двигательной активности.

Возможные последствия:

• Ожирение;

• Сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз и т.д.);

• Сахарный диабет;

• Варикозное расширение вен.

Нарушение осанки

Возможные последствия:

• Сдавливание и смещение внутренних органов, нарушение их работы;

• Защемление спинномозговых нервов и нарушение работы внутренних органов.

Плоскостопие — уплощение сводов стопы

Причины развития:

• Длительное стояние и сидение;

• Перенос больших тяжестей;

• Ношение узкой обуви, туфель на высоких каблуках;

• Избыточная масса тела.

Возможные последствия:

• Нарушение амортизационной функции стопы;

• Боли в позвоночнике, артриты и артрозы коленных и тазобедренных суставов.

Рахит

Кости теряют прочность и могут изгибаться под тяжестью тела.

Вызван нехваткой витамина D (т.к. данный витамин участвует в обмене кальция и фосфора в костной ткани (в кальцификации костей).

Теория — это только половина успеха. Закрепите знания на практике, решив задания по опорно-двигательной системе в Банке заданий для ЕГЭ

Популярные статьи

Теория

Сердечно-сосудистая система

Теория

Покровы тела (кожа и ее производные)

Теория

Ткани человека