4.3. Строение и функции опорно-двигательной системы
Опорно-двигательная система образована скелетом и мышцами. В скелете человека 206 костей. Скелет выполняет защитную и опорную функции. Мышцы, рефлекторно сокращаясь, приводят в движение кости. Кости также участвуют в минеральном обмене и выполняют кроветворную функцию.
Строение кости
Кости образованы в основном соединительной костной тканью. В состав кости входят органические (оссеин) и неорганические вещества — вода (50%), соединения кальция, фосфора, магния (21,85%). Органические вещества (28,1%) придают кости упругость и эластичность, неорганические — прочность и хрупкость. С возрастом в составе кости преобладают неорганические вещества, так как процессы биосинтеза белка замедляются.
Структурным элементом кости является остеон — система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг канала, снабженного сосудами и нервами. Между остеонами находятся вставочные пластинки, в зависимости от расположения которых вещество кости подразделяют на компактное и губчатое. Типичная трубчатая кость имеет два конца — эпифизы и среднюю часть тела — диафиз. Между эпифизом и диафизом находится метафиз, который до 25 лет состоит из метафизарного хряща и обеспечивает рост кости в длину. Поверхность кости покрыта надкостницей, обеспечивающей рост кости в толщину, чувствительность, питание, срастание костей после переломов. На суставных поверхностях надкостницы нет.
Разновидности костей:
- трубчатые — длинные (плечевая, бедренная и т.д.);
- плоские (лопатки, ребра, тазовые);
- короткие (кости запястья, предплюсны);
- смешанные (позвонки, некоторые кости черепа).
Соединения костей:
- неподвижное, непрерывное — кости срастаются или скреплены соединительной тканью (соединения крыши черепа);
- полуподвижное — соединения позвонков межпозвоночными хрящевыми дисками;
- подвижное, прерывистое — суставы.
Сустав образован суставными поверхностями, покрытыми суставным хрящом, суставной соединительно-тканной сумкой, суставной полостью, содержащей суставную жидкость.
Суставы бывают:
- шаровидными — имеют несколько осей вращения (плечевой, тазобедренный);
- элипсовидными — с двумя осями вращения (лучезапястный сустав);
- блоковидные — одна ось вращения (локтевой сустав).
Скелет обеспечивает поддержание определенной формы тела, защиту внутренних органов, локомоторные функции организма, движение отдельных частей тела.
Скелет головы — череп. Основные отличия черепа человека: объем мозговой части — до 1500 см3, большое затылочное отверстие на основании черепа, большие глазницы на лицевой части, подбородочный бугор на нижней челюсти, дифференцированные зубы молочной и постоянной генераций.
Мозговой отдел включает парные теменные, височные кости и непарные — лобную, затылочную, клиновидную и решетчатую кости.
Лицевой отдел включает парные верхнечелюстные, небные, скуловые, носовые, слезные и непарные — сошник, нижнюю челюсть, подъязычную.
Скелет туловища образован позвоночником, состоящим из пяти отделов:
- шейный отдел — 7 позвонков;
- грудной отдел — 12 позвонков, сочлененных с ребрами; грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку;
- поясничный отдел — 5 позвонков;
- крестцовый отдел — 5 позвонков, срастающихся к 18— 20 годам, образуют крестец;
- копчиковый отдел — 4—5 копчиковых позвонков.
Позвоночник имеет изгибы, два из которых (шейный и поясничный) направлены выпуклостью вперед, а два (грудной и крестцовый) — выпуклостью назад.
Скелет верхней конечности состоит из скелета плечевого пояса и скелета свободной верхней конечности.
В скелет плечевого пояса входят парные лопатки и парные ключицы. Скелет свободной верхней конечности (плечо, предплечье, кисть) образован плечевой костью, костями предплечья — локтевой и лучевой и костями кисти, состоящей из 8 костей запястья, 5 костей пястья и 14 костей фаланг пальцев (2 кости в большом пальце и по 3 кости в остальных пальцах).
Скелет нижней конечности образован костями тазового пояса и костями свободной нижней конечности.
Тазовый пояс состоит из двух тазовых костей, каждая из которых образована сросшимися подвздошной, лобковой и седалищной костями. Таз соединяет свободные конечности с туловищем и образует полость, содержащую некоторые внутренние органы.
Органические вещества придают кости упругость и эластичность, неорганические — прочность и хрупкость. С возрастом в составе кости преобладают неорганические вещества, так как процессы биосинтеза белка замедляются.
Структурным элементом кости является остеон — система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг канала, снабженного сосудами и нервами. Между остеонами находятся вставочные пластинки, в зависимости от расположения которых вещество кости подразделяют на компактное и губчатое. Типичная трубчатая кость имеет два конца — эпифизы и среднюю часть тела — диафиз. Между эпифизом и диафизом находится метафиз, который до 25 лет состоит из метафизарного хряща и обеспечивает рост кости в длину. Поверхность кости покрыта надкостницей, обеспечивающей рост кости в толщину, чувствительность, питание, срастание костей после переломов. На суставных поверхностях надкостницы нет.
Разновидности костей:
- трубчатые — длинные (плечевая, бедренная и т.д.);
- плоские (лопатки, ребра, тазовые);
- короткие (кости запястья, предплюсны);
- смешанные (позвонки, некоторые кости черепа).
Соединения костей:
- неподвижное, непрерывное — кости срастаются или скреплены соединительной тканью (соединения крыши черепа);
- полуподвижное — соединения позвонков межпозвоночными хрящевыми дисками;
- подвижное, прерывистое — суставы.
Сустав образован суставными поверхностями, покрытыми суставным хрящом, суставной соединительно-тканной сумкой, суставной полостью, содержащей суставную жидкость.
Суставы бывают:
- шаровидными — имеют несколько осей вращения (плечевой, тазобедренный);
- элипсовидными — с двумя осями вращения (лучезапястный сустав);
- блоковидные — одна ось вращения (локтевой сустав).
Скелет обеспечивает поддержание определенной формы тела, защиту внутренних органов, локомоторные функции организма, движение отдельных частей тела.
Скелет головы — череп. Основные отличия черепа человека: объем мозговой части — до 1500 см3, большое затылочное отверстие на основании черепа, большие глазницы на лицевой части, подбородочный бугор на нижней челюсти, дифференцированные зубы молочной и постоянной генераций.
Мозговой отдел включает парные теменные, височные кости и непарные — лобную, затылочную, клиновидную и решетчатую кости.
Лицевой отдел включает парные верхнечелюстные, небные, скуловые, носовые, слезные и непарные — сошник, нижнюю челюсть, подъязычную.
Скелет туловища образован позвоночником, состоящим из пяти отделов:
- шейный отдел — 7 позвонков;
- грудной отдел — 12 позвонков, сочлененных с ребрами; грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку;
- поясничный отдел — 5 позвонков;
- крестцовый отдел — 5 позвонков, срастающихся к 18— 20 годам, образуют крестец;
- копчиковый отдел — 4—5 копчиковых позвонков.
Позвоночник имеет изгибы, два из которых (шейный и поясничный) направлены выпуклостью вперед, а два (грудной и крестцовый) — выпуклостью назад.
Скелет верхней конечности состоит из скелета плечевого пояса и скелета свободной верхней конечности.
В скелет плечевого пояса входят парные лопатки и парные ключицы. Скелет свободной верхней конечности (плечо, предплечье, кисть) образован плечевой костью, костями предплечья — локтевой и лучевой и костями кисти, состоящей из 8 костей запястья, 5 костей пястья и 14 костей фаланг пальцев (2 кости в большом пальце и по 3 кости в остальных пальцах).
Скелет нижней конечности образован костями тазового пояса и костями свободной нижней конечности.
Тазовый пояс состоит из двух тазовых костей, каждая из которых образована сросшимися подвздошной, лобковой и седалищной костями. Таз соединяет свободные конечности с туловищем и образует полость, содержащую некоторые внутренние органы.
Скелет свободной нижней конечности (бедро, голень, стопа) представлен бедренной, большой и малой берцовыми костями, костями стопы. Стопу составляют 7 костей предплюсны, 5 костей плюсны и фаланги пальцев.
Мышцы — активная часть опорно-двигательной системы.
Скелетные мышцы состоят из поперечно-полосатых мышечных волокон. Волокна образуют брюшко мышцы, которое на концах переходит в сухожилия, прикрепляющиеся к костям. Отдельные мышцы или их группы покрыты соединительно-тканными футлярами — фасциями.
По форме мышцы бывают длинными, короткими и широкими.
По положению мышцы делят на поверхностные и глубокие.
По характеру действия различают сгибатели, разгибатели, отводящие, приводящие и вращающие мышцы.
По характеру взаимодействия мышцы подразделяют на синергисты (жевательные мышцы) и антагонисты (двуглавая и трехглавая мышцы плеча).
Основные группы мышц (некоторые примеры)
Мышцы туловища — мышцы спины, груди и живота.
Мышцы груди (большая и малая грудные) осуществляют движения верхних конечностей. Межреберные мышцы обеспечивают изменение объема грудной клетки при дыхании. В эту группу мышц входит диафрагма.
Поверхностные мышцы спины обеспечивают движение конечностей и отчасти головы и шеи. Глубокие мышцы спины обеспечивают разгибание и вращение позвоночника, вертикальное положение тела.
Мышцы плечевого пояса: дельтовидная, подлопаточная.
Мышцы свободной верхней конечности: двуглавая мышца плеча, трехглавая мышца плеча, плечевая мышца.
Мышцы тазового пояса: ягодичные, грушевидная, гребенчатая.
Мышцы свободной нижней конечности: портняжная, икроножная, широкая мышца бедра.
Работа мышц. Мышечное волокно возбуждается нервными импульсами, поступающими от мотонейронов. Передача возбуждения происходит в нервно-мышечном синапсе благодаря выделению ацетилена. Медиатором является ацетилхолин. При этом возникает электрический импульс, деполяризующий мембрану мышечного волокна. Ионы Са2+ поступают из эндоплазматической сети в цитоплазму, где активируют сократимый белок — миозин. Миозин, в свою очередь, вызывает отщепление от АТФ одного фосфатного остатка. В результате высвобождается энергия, необходимая для сокращения. Сокращение мышцы складывается из суммы сокращений отдельных мышечных волокон. Длительное сокращение мышцы называется тетанусом.
Утомление — временное понижение работоспособности органа. Утомление мышц связано с накоплением в них молочной кислоты. Кроме того, при утомлении расходуются запасы гликогена, а следовательно, снижается интенсивность синтеза АТФ.
Работоспособность мышц повышается при тренировках.