Скелет і м'язи - опорні структури та органи руху людини. Вони виконують захисну функцію, обмежуючи порожнини, в яких розташовані внутрішні органи. Так, серце і легені захищені грудною кліткою і м'язами грудей і спини; органи черевної порожнини (шлунок, кишечник, нирки) - нижнім відділом хребта, кістками тазу, м'язами спини і живота; головний мозок розташований в порожнині черепа, а спинний мозок - у хребетному каналі.
Значення опорно-рухової системи. Будова і ріст кісток. Скелет людини
Функції опорно-рухової системи.
Скелет і м'язи - опорні структури та органи руху людини. Вони виконують захисну функцію, обмежуючи порожнини, в яких розташовані внутрішні органи. Так, серце і легені захищені грудною кліткою і м'язами грудей і спини; органи черевної порожнини (шлунок, кишечник, нирки) - нижнім відділом хребта, кістками тазу, м'язами спини і живота; головний мозок розташований в порожнині черепа, а спинний мозок - у хребетному каналі.
Кісткова тканина.
Кістки скелета людини утворені кістковою тканиною - різновидом сполучної тканини. Кісткова тканина забезпечена нервами та кровоносними судинами. Клітини її мають відростки. Міжклітинну речовину становить 2 / 3 кісткової тканини. Воно тверде і щільне, за своїми властивостями нагадує камінь.
Кісткові клітки і їх відростки оточені дрібними "канальцями", заповненими міжклітинної рідиною. Через міжклітинну рідину канальців відбувається живлення і дихання кісткових клітин.
Будова кісток.
Величина і форма кісток скелета людини різні. Кістки можуть бути довгими і коркткімі.
Довгі кістки називають також трубчастими. Вони порожні. Така будова довгих кісток забезпечує одночасно їх міцність і легкість. Відомо, що металева або пластмасова трубка майже так само міцна, як рівний їй за довжиною та діаметром суцільний стрижень з того ж матеріалу. У порожнинах трубчастих кісток перебуває сполучна тканина, багата жиром, - жовтий кістковий мозок.
Головки трубчастих кісток утворені губчастим речовиною. Платівки кісткової тканини перехрещуються в напрямках, по яких кістки зазнають найбільшого розтягнення або стиснення. Така будова губчастої речовини також забезпечує міцність і легкість кісток. Проміжки між кістковими пластинками заповнені червоним кістковим мозком, який є кровотворним органом.
Короткі кістки утворені в основному губчастим речовиною. Таке ж будову мають плоскі кістки, наприклад лопатки, ребра.
Поверхня кісток покрита окістям. Це тонкий, але щільний шар сполучної тканини, зрощений з кісткою. У окістю проходять кровоносні судини і нерви. Кінці кісток, вкриті хрящем, не мають окістя.
Зростання кісток.
У дитинстві і юності кістки людей ростуть у довжину та товщину. Формування скелета закінчується до 22-25 років. Ріст кістки в товщину пов'язаний з тим, що клітини внутрішньої поверхні окістя діляться. При цьому на поверхні кістки утворюються нові шари клітин, а навколо цих клітин - міжклітинну речовину.
У довжину кістки ростуть за рахунок поділу клітин хрящової тканини, що покриває кінці кісток.
Зростання кісток регулюють біологічно активні речовини, наприклад гормон росту, що виділяється гіпофізом. При недостатній кількості цього гормону дитина росте дуже повільно. Такі люди виростають не вище дітей 5-6-річного віку. Це карлики.
Якщо в дитинстві гіпофіз виробляє занадто багато гормону росту, виростає велетень - людина ростом до 2 м і вище.
При посиленні функції гіпофіза у дорослої людини непропорційно розростаються деякі частини тіла, наприклад пальці рук, ніг, ніс.
У дорослих кістки не подовжуються і не товщають, але заміна старого кісткової речовини новим триває все життя. Кісткове речовина здатна перебудовуватися під впливом навантаження, що діє на скелет. Наприклад, кістки великих пальців стопи, на які спирається балерина, потовщені, їх маса полегшено завдяки розширенню внутрішньої порожнини.
Чим більше навантаження на скелет, тим активніше йдуть процеси відновлення і тим міцніше кісткова речовина. Правильно організований фізична праця, заняття фізкультурою у той час, коли скелет ще тільки формується, сприяють його розвитку та зміцнення.
Склад кістки.
Кістки утворені органічними і неорганічними речовинами. Значення мінеральних і органічних речовин легко з'ясувати, виконавши простий досвід. Якщо довго прожарювати кістку, то з неї видаляється вода, а органічні сполуки згоряють. Коли це роблять обережно, кістка не втрачає своєї форми, але стає настільки крихкою, що при дотику розсипається на дрібні, тверді частинки, що складаються з неорганічних речовин. Неорганічні речовини надають кісткам твердість.
Можна видалити з кістки і неорганічні сполуки - карбонат і фосфат кальцію. Для цього кістка витримують протягом доби в 10-процентному розчині НС1. Солі кальцію поступово розчиняються, і кістка стає настільки гнучкою, що її можна зав'язати у вузол. Органічні сполуки надають кістки гнучкість і пружність.
Поєднання твердості неорганічних сполук з пружністю органічних забезпечує міцність кісток. Найбільш міцні кістки дорослого, але не старої людини.
Скелет людини
З'єднання кісток. Скелет дорослої людини складається приблизно з 220 кісток, які з'єднані між собою. Деякі з'єднання кісток абсолютно нерухомі, наприклад з'єднання кісток черепа (шви), інші - рухливі або полуподвіжни.
Рухливі з'єднання кісток називають суглобами, наприклад стегновий, колінний, ліктьовий суглоби. На одній з кісток, що зчленовуються в суглобі, зазвичай знаходиться ямка - суглобова западина. До неї входить відповідна їй за формою головка інший з кісток, що зчленовуються. Улоговина і головка покриті шаром блискучого гладкого хряща. Це полегшує ковзання головки в западині при рухах у суглобі.
Кістки, що утворюють суглоби, з'єднуються дуже міцними зв'язками. Зверху суглоб покритий суглобової сумкою. У ній знаходиться суглобова рідина. Вона зменшує тертя і сприяє ковзанню головки кістки в суглобовій западині. Хрящі, зв'язки, суглобова сумка відносяться до сполучної тканини. Полуподвіжние з'єднання кісток з хрящовими прокладками називають полусуставамі.
Скелет голови.
Череп складається з мозкового і лицевого відділів.
Мозковий відділ черепа утворений міцно і нерухомо з'єднаними між собою кістками. Це парні тім'яні і скроневі, непарні лобова і потилична кістки. У скроневої кістки є отвір зовнішнього слухового проходу. На нижній поверхні потиличної кістки є великий потиличний отвір, через яке порожнина черепа з'єднується з хребетним каналом. Кістки основи черепа пронизані дрібними отворами. Через них проходять черепно-мозкові нерви і кровоносні судини.
В особовому відділі черепа 15 кісток. Найбільші з них щелепні. Нижньощелепний кістка - єдина рухома кістка черепа. На обох щелепах є осередки, в яких розташовані коріння зубів.
Скелет тулуба.
Хребет, або хребетний стовп, складається з 33-34 коротких кісток - хребців. Кожен хребець має тіло і кілька відростків. Хребці розташовані один над одним. Між хребцями знаходяться прошарку пружною хрящової тканини, що забезпечують гнучкість хребта. Всередині хребта в хребетному каналі розташований спинний мозок.
У хребті людини розрізняють шийний, грудний, поперековий, крижовий і куприковий відділи.
Грудна клітка, утворена 12 парами ребер і грудиною. З кожним грудним хребцем зчленований одна з 12 пар ребер.
Зчленування ребер з хребцями дозволяє змінювати їх положення: підніматися під час вдиху і опускатися під час видиху.
Скелет верхніх кінцівок.
Ключиці і лопатки утворюють скелет плечового пояса. До нього рухомо прикріплюється скелет вільної верхньої кінцівки. Він складається з кісток плеча, передпліччя і кисті.
Кістки кінцівок з'єднані рухомо. Кінцівки забезпечують пересування людини в просторі і діють як складні системи важелів.
Скелет нижніх кінцівок.
Дві масивні плоскі тазові кістки ззаду міцно зрощені з крижем, а спереду з'єднані між собою. Вони становлять пояс нижньої кінцівки. У западину кожної з тазових кісток входить куляста голівка стегнової кістки. Скелет вільної нижньої кінцівки складається з масивної стегнової кістки, кісток гомілки і стопи.
Особливості скелета людини, пов'язані з прямоходінням і трудовою діяльністю. Людину характеризує вертикальне положення тіла, що спирається тільки на нижні кінцівки. Хребет дорослої людини має вигини. Під час швидких, різких рухів вигини пружинять і пом'якшують поштовхи. У ссавців тварин, які спираються на чотири кінцівки, хребет таких вигинів не має.
Грудна клітина людини у зв'язку з прямоходінням розширена в сторони. У ссавців тварин вона стиснута з боків.
Одна з найхарактерніших рис скелета людини - це будова руки, що стала органом праці. Кістки пальців рухливі. Найрухоміший, великий палець, добре розвинений у людини, розташовується навпроти всіх інших, що важливо для різних видів роботи - від колки дров, що вимагає сильних розмашистих рухів, до збірки наручних годинників, яка пов'язана з тонкими і точними рухами пальців.
У зв'язку з вертикальним положенням тіла людини пояс його нижніх кінцівок дуже широкий і має вигляд чаші. Він служить опорою для внутрішніх органів черевної порожнини. У ссавців тварин таз значно вужче, ніж у людини.
Масивні кістки нижніх кінцівок людини товщі і міцніше кісток рук, так як ноги несуть на собі всю вагу тіла. Склепінчаста стопа людини при ходьбі, бігу, стрибках пружинить, пом'якшує поштовхи.
У скелеті голови людини мозкової відділ черепа переважає над лицевим. Це пов'язано з великим розвитком головного мозку людини.
М'язи і їх функція. Робота м'язів
М'язи і їх функція
М'язова тканина. Для здійснення різних рухів в організмі людини, як і у всіх хребетних тварин, є 3 види м'язової тканини: скелетна, серцева і гладка. Кожному виду тканини властивий свій тип видозмінених клітин - м'язових волокон.
Скелетні м'язи утворені поперечно-м'язової тканиною, м'язові волокна якої зібрані в пучки. Усередині волокон проходять білкові нитки, завдяки яким м'язи здатні коротшати - скорочуватися.
Серцевий м'яз, як і скелетна, складається з поперечносмугастих м'язових волокон. Ці волокна в певних ділянках як би зливаються (переплітаються). Завдяки цій особливості серцевий м'яз здатна швидко скорочуватися.
Стінки внутрішніх органів (судин, кишечника, сечового міхура) утворені гладкою м'язовою тканиною. Скорочення волокон цієї тканини відбувається повільно.
Будова м'яза.
Скелетні м'язи складаються з пучків по перечнополосатих м'язових волокон. До кожної м'язі підходять кровоносні судини і нерви. М'язи покриті сполучнотканинною оболонкою і прикріплюються до кістки за допомогою сухожиль.
Роль нервової системи в регуляції діяльності м'язів. До скелетних м'язів підходять нерви, що містять чутливі і рухові нейрони. По чутливих нейронах передаються імпульси від рецепторів шкіри, м'язів, сухожиль, суглобів в центральну нервову систему.
За рухових нейронів проводяться імпульси від спинного мозку до м'яза, в результаті чого м'яз скорочується. Таким чином, скорочення м'язів в організмі відбуваються рефлекторно. У той же час на рухові нейрони спинного мозку впливають імпульси з головного мозку, зокрема з кори великих півкуль. Це робить руху довільними. Скорочуючи, м'язи приводять у рух частини тіла, зумовлюють переміщення організму або підтримка певної пози.
Робота м'язів
Узгоджена робота м'язів згиначів і розгиначів. У виконанні людиною будь-якого руху приймають участь дві групи протилежно діючих м'язів: згиначі і розгиначі суглобів.
Згинання в суглобі здійснюється при скороченні м'язів-згиначів і одночасному розслабленні м'язів-розгиначів.
Узгоджена діяльність м'язів-згиначів і м'язів-розгиначів можлива завдяки чергуванню процесів збудження і гальмування в спинному мозку. Наприклад, скорочення м'язів-згиначів руки викликано порушенням рухових нейронів спинного мозку. Одночасно розслабляються м'язи-розгиначі. Це пов'язано з гальмуванням рухових нейронів.
М'язи-згиначі і розгиначі суглоба можуть одночасно перебувати в розслабленому стані. Так, м'язи вільно висить уздовж тіла руки знаходяться в стані розслаблення. При утриманні гирі або гантелі в горизонтально витягнутій руці спостерігається одночасне скорочення м'язів-згиначів і розгиначів суглоба.
Робота м'язів.
Скорочуючи, м'яз діє на кістку як на важіль і проводить механічну роботу. Будь-яке м'язову скорочення пов'язане з витратою енергії. Джерелами цієї енергії служать розпад і окислення органічних речовин (вуглеводів, жирів, нуклеїнових кислот). Органічні речовини в м'язових волокнах піддаються хімічним перетворенням, в яких бере участь кисень. У результаті утворюються продукти розщеплення, головним чином вуглекислий газ і вода, і звільняється енергія.
Протікає через м'язи кров постійно постачає їх поживними речовинами і киснем і забирає з них вуглекислий газ і інші продукти розпаду.
Втома при м'язовій роботі. При тривалій фізичній роботі без відпочинку поступово зменшується працездатність м'язів. Тимчасове зниження працездатності, що настає в міру виконання роботи, називають втомою. Після відпочинку працездатність м'язів відновлюється.
При виконанні ритмічних фізичних вправ стомлення настає пізніше, оскільки в проміжках між скороченнями працездатність м'язів частково відновлюється.
У той же час при великому ритмі скорочень швидше розвивається стомлення. Працездатність м'язів залежить і від величини навантаження: чим більше навантаження, тим швидше розвивається стомлення.
Втома м'язів і вплив на їх працездатність ритму скорочень і величини навантаження вивчав російський фізіолог І.М. Сєченов. Він з'ясував, що при виконанні фізичної роботи дуже важливо підібрати середні величини ритму і навантаження. При цьому продуктивність буде високою, а стомлення настає пізніше.
Поширена думка, що найкращий спосіб відновлення працездатності - це повний спокій. І.М. Сєченов довів хибність такого уявлення. Він порівнював, як відновлюється працездатність в умовах повного пасивного відпочинку і при зміні одного виду діяльності іншим, тобто в умовах активного відпочинку. Виявилося, що стомлення проходить швидше і працездатність відновлюється раніше при активному відпочинку.