Опорно-двигательная система человека #35

О Опорно-двигательная система человека является одной из важнейших систем организма человека. Опорно-двигательная система включает в себя кости, мышцы, хрящи и связки, которые выполняют множество функций.

Значение опорно-двигательной системы

Состав

Опорпо-двигательная система состоит из скелета и мышц. Скелет является пассивной частью опорно-двигательной системы. Он образован костями, хрящами и связками. В скелете человека более 200 костей (у новорожденных количество костей несколько больше).

Функции скелета

Функции скелета: опорная (место прикрепление мышц), защитная (защищает внутренние органы от повреждения), кроветворная (в красном костном мозге образуются форменные элементы крови) и участие в обмене веществ (является депо солей фосфора и кальция).

Мышцы

Мышцы – это активная часть опорно-двигательной системы, их сокращения обусловливают движение организма и отдельных его частей.

Состав, строение и рост костей

Химический состав кости

Живая кость содержит 50% воды, 12,5% белков (оссеин, коллаген), 21,8% неорганических солей (фосфат и карбонат кальция) и 15,7% жиров и углеводов. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости органических и твердости минеральных веществ. В костях детей больше органических веществ, и они более упругие, чем кости взрослого человека‚ С возрастом в костях увеличивается содержание минеральных солей, замедляется процесс биосинтеза белков, кости становятся более ломкими и хрупкими, что значительно повышает вероятность переломов. Прочность костей уменьшается также при недостатке в пище витаминов А, D и С.

Кость состоит из нескольких видов соединительной ткани, но преобладает костная, состоящая из клеток и межклеточного вещества. В процессе развития большинство костей (за исключением мозгового черепа) проходит 3 стадии: соединительно-тканную‚ хрящевую и костную.

Клеточный состав

Клеточный состав кости: остеоциты (основные клетки, обеспечивающие обменные процессы); остеобласты (делящиеся клетки, из которых образуются остеоциты); остеокласты (клетки, участвующие в рассасывании старых остеоцитов). Межклеточное вещество (костный матрикс) представлено коллагеновыми волокнами и основным веществом, состоящим в основном из гликопротеинов. Межклеточное вещество богато минеральными солями, обеспечивающими прочность костей.

Микроскопическое строение

Микроскопическое строение кости
Микроскопическое строение кости: 1 — надкостница; 2 — костные клетки; 3 — компактное вещество кости; 4 — губчатое вещество кости; 5 — остеон; 6 — кровеносные сосуды и нервы.

Микроскопическое строение кости:

  • остеон – это система костных пластинок (клетки и межклеточное вещество), вставленных друг в друга как цилиндры с разным диаметром, вокруг сосудов;
  • из остеонов образуются балки и перекладины‚ образующие костное вещество;
  • если балки и перекладины плотно прилегают друг к другу, то образуется компактное вещество, а если рыхло – то губчатое.

Макроскопическое строение

По строению и форме кости бывают: трубчатые, губчатые, плоские и смешанные.

Трубчатые кости находятся в органах, совершающих быстрые и разнообразные движения. Они бывают короткие (кости кисти и стопы) и длинные (кости плеча, предплечья, бедра, голени).

Губчатые кости состоят преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они бывают короткие (кости запястья, предплюсны) и длинные (ребра, грудина).

Плоские кости ограничивают полости, в которых помещаются органы, или служат для прикрепления мышц (кости черепа, лопатки). Состоят из двух пластинок компактного вещества и тонкого слоя и губчатого между ними.

Смешанные кости состоят из нескольких частей, имеющих разное строение и выполняющих различные функции (тело позвонка – губчатая кость, отростки позвонка – плоские кости).

Длинная трубчатая кость

Длинная трубчатая кость имеет тело (диафиз) и 2 головки (эпифизы). Между телом и головками кости расположен эпифизарный хрящ (обеспечивает рост кости в длину). Полость тела трубчатых костей содержит желтый костный мозг (жировая ткань). Головки трубчатых костей образованы губчатым костным веществом. Между перекладинами губчатого вещества расположен красный костный мозг (он содержится также и в плоских костях). Снаружи кость покрыта надкостницей, которая содержит много чувствительных нервных окончаний, сосуды и остеобласты, обеспечивающие рост кости в толщину и заживление костных переломов.

Соединения костей

Строение сустава опорно-двигательной системы человека
Строение сустава: 1 — суставная головка; 2 — бедренная кость; 3 — суставная полость; 4 — хрящи, покрывающие суставные поверхности; 5 — суставная сумка; 6 — большая берцовая кость.

В скелете есть 3 типа соединения костей: неподвижное (непрерывное), полуподвижное (полупрерывное) и подвижное (прерывное).

Неподвижное соединение костей осуществляется двумя способами: швами (соединение костей черепа) и срастанием костей (кости таза с крестцом, крестцовые позвонки).

Полуподвижное соединение – соединение при помощи хрящей (грудные позвонки, ребра с грудиной).

Подвижное соединение костей – сустав. Сустав со стоит из суставных поверхностей сочленяющихся костей; суставной сумки; суставной полости; суставной жидкости.

Суставные поверхности костей покрыты гладким хрящом (облегчение движения костей в суставе). Суставная поверхность одной из костей сустава (головка) – выпуклая, суставная поверхность другой (впадина) – вогнутая.

Суставная сумка охватывает суставные поверхности сочленяющихся костей, образуя замкнутую полость, заполненную суставной жидкостью. Суставы укрепляются связками, которые располагаются вне суставной сумки или внутри нее.

Разновидности суставов

По форме суставных поверхностей суставы делят на 4 типа:

  • плоские (между костями запястья и пястья);
  • цилиндрические (между локтевой и лучевой костями);
  • эллипсоидные (между костями предплечья и кисти);
  • шаровидные (плечевой сустав).

По движению вокруг осей выделяют суставы:

  • одноосные (межфаланговые) – движение вокруг одной оси: сгибание и разгибание;
  • двухосные (лучезапястные) – движение вокруг двух осей: сгибание и разгибание, приведение и отведение;
  • трехосные (плечевые) – движения вокруг трех осей: сгибание и разгибание, приведение и отведение, вращение внутрь и наружу, и круговые движения.

По строению суставы бывают: простые – только две суставные поверхности (межфаланговые) и сложные – больше двух суставных поверхностей (локтевой, коленный).

Строение скелета человека и его особенности

Скелет  это совокупность костей тела, соединенных между собой при помощи хрящей и связок.

В скелете человека выделяют 3 отдела: скелет головы, туловища (осевой), конечностей и их поясов.

Скелет головы

Строение черепа человека
Строение черепа: 1 — лобная кость; 2 — теменная кость; 3 — затылочная кость; 4 — височная кость; 5 — носовая кость; 6 — скуловая кость; 7 — верхнечелюстная кость; 8 — нижнечелюстная кость; 9 — клиновидная кость; 10 — слезная кость.

Скелет головы (череп) состоит из мозгового и лицевого отцелов. Многие кости черепа имеют отверстия и каналы для прохождения нервов и кровеносных сосудов; некоторые из них имеют полости, заполненные воздухом (пазухи). В полости черепа располагается головной мозг. Кроме того, есть полости рта, носа и вместилища для органов зрения и слуха. Все кости черепа, за исключением нижней челюсти, соединены неподвижно. Нижняя челюсть соединяется с височными костями посредством сустава.

Верхняя часть мозгового отдела черепа называется крышей, нижняя – основанием. В основании имеется большое затылочное отверстие, через которое соединяются спинной и головной мозг.

В состав мозгового черепа входят 8 костей:

  • 2 парные кости (теменная и височная);
  • 4 непарные кости (лобная, затылочная‚ решетчатая и клиновидная).

Лицевой череп содержит 15 костей:

  • 6 парных костей (верхнечелюстная, скуловая, носовая, слезная, небная, нижняя носовая раковина);
  • 3 непарные кости (нижняя челюсть, сошник и подъязычная кость).

Верхнечелюстные и небные кости срастаются и образуют перегородку между носовой и ротовой полостями – твердое небо. Верхнечелюстные кости и нижняя челюсть содержат ячейки (альвеолы), в которых располагаются корни зубов.

Скелет туловища

Скелет туловища включает позвоночник и грудную клетку.

Позвоночник образован 33 – 34 позвонками и имеет 5 отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12 позвонков), поясничный (5 позвонков), крестцовый (5 позвонков), копчиковый (4 – 5 позвонков). Все позвонки делятся на свободные (истинные) – их 24 и сросшиеся (ложные) – их 9 — 10. Каждый позвонок состоит из тела и дуги, от которой отходят несколько отростков. Между телом позвонка и дугой находится позвоночное отверстие. При наложении позвонков друг на друга эти отверстия образуют позвоночный канал, в котором располагается спинной мозг. Размеры позвонков увеличиваются от шейного отдела к поясничному отделу. Между позвонками находится хрящёвая ткань. Крестцовые и копчиковые позвонки срастаются, образуя крестец и копчик.

Позвоночник человека образует 4 физиологических изгиба: в шейном и поясничном отделах изгибы обращены выпуклостью вперед (лордозы); в грудном и крестцовом отделах изгибы обращены выпуклостью назад (кифозы).

Строение грудного позвонка
Строение грудного позвонка: 1 — дуга позвонка; 2 — поперечные отростки; 3 — позвоночное отверстие; 4 — суставные отростки; 5 — тело позвонка; 6 — остистый отросток.

Грудная клетка образована грудиной, 12 парами ребер и грудными позвонками:

  • 1 – 7-я пары ребер непосредственно соединены передними концами с грудиной при помощи хряща (истинные ребра);
  • 8 – 10-я пары соединяются передними концами с хрящом вышележащего ребра (ложные ребра);
  • 11 – 12-я пары лежат свободно, передние концы оканчиваются в мягких тканях (колеблющиеся ребра).

Вгрудной клетке располагаются сердце, легкие, трахея, пищевод, крупные сосуды и нервы. Грудная клетка принимает участие в дыхании благодаря ритмичным движениям дыхательных мышц.

Скелет конечностей

Скелет конечностей состоит из скелета пояса (прикрепляет конечности к осевому скелету) и скелета свободной конечности.

  • скелет пояса верхней конечности содержит лопатку и ключицу;
  • скелет свободной верхней конечности состоит из плечевой кости, двух костей предплечья (локтевая и лучевая) и костей кисти (8 костей запястья, 5 костей пястья и 14 фаланг пальцев). Кости свободной верхней конечности соединены друг с другом с помощью суставов. Суставы кисти отличаются подвижностью и разнообразием движений;
  • скелет пояса нижней конечности представлен тазовой костью, которая Образована срастанием подвздошной, седалищной и лобковой костей (срастаются в возрасте 17 — 18 лет);
  • скелет свободной нижней конечности состоит из бедренной кости, надколенника, костей голени (большой и малой берцовой) и костей стопы (7 костей предплюсны, 5 костей плюсны и 14 фаланг пальцев). Кости стопы образуют изгибы в продольном и поперечном направлениях (продольный и поперечный своды). Своды выполняют функцию амортизаторов при ходьбе и прыжках;

Особенности скелета человека

Особенности скелета человека, связанные с прямохождением и трудовой деятельностью: вертикальное расположение позвоночника; увеличение массы позвонков от шейного отдела к поясничному; наличие физиологических изгибов позвоночника (смягчают толчки при ходьбе, прыжках и беге, увеличивают размеры грудной клетки и таза); грудная клетка плоская и широкая; широкий и массивный таз, который поддерживает внутренние органы; массивные нижние конечности; стопа сводчатая (выпуклая), что смягчает толчки тела при ходьбе; мозговой отдел черепа преобладает над лицевым отделом; сглаживание надглазничных дуг; подвижная кисть, высокая степень противопоставления 1-го пальца всем остальным; хорошо развиты ключицы, обеспечивающие круговые движения рук; наличие подбородочного выступа на нижней челюсти, что связано с речевой деятельностью.

Строение скелетной мышцы

Строение скелетной мышцы
Строение скелетной мышцы: 1 — упругий внешний слой мышцы; 2 — мышечные пучки, окруженные соединительно-тканной оболочкой; 3 — мышечное волокно, окруженное соединительно-тканной оболочкой; 4 — миофибриллы; 5 — нити, состоящие из сократимых белков.

У человека более 400 скелетных мышц (около 1/3 массы тела взрослого человека).

Скелетная мышца состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани. Поперечно-полосатые мышечные волокна объединяются в пучки, покрытые соединительно-тканными оболочками. Между мышечными пучками проходят кровеносные и лимфатические сосуды, мелкие нервы. В совокупности мышечные пучки образуют скелетную мышцу, покрытую более плотной оболочкой – фасцией.

В каждой мышце различают сокращающуюся часть – мышечное брюшко (тело) и несокращающуюся – сухожилие (плотная волокнистая соединительная ткань), с помощью которого мышцы прикрепляются к костям обоими концами. Мимические мышцы прикреплены одним концом к кости, а вторым – к коже. Сухожилия скелетных мышц перекидываются через суставы, прикрепляясь к разным костям. Сокращаясь, мышца укорачивается, утолщается и движется относительно соседних мышц. Укорочение мышцы сопровождается сближением ее концов и костей, к которым она прикрепляется.

Разновидности мышц по величине

В зависимости от величины различают мышцы длинные и короткие. В зависимости от формы – широкие и веретенообразные.

Длинные мышцы располагаются преимущественно на конечностях‚ широкие – на туловище, короткие – между ребрами и позвонками.

Наиболее простой является веретенообразная форма мышц – утолщенное брюшко и 2 конца, из которых верхний конец обычно является началом (неподвижная точка), а нижний – прикреплением (подвижная точка) мышцы. Подвижный конец может прикрепляться к костям в одной точке (мышцы предплечья), в двух (двуглавая мышца), трех (трехглавая) и более точках.

Разновидности мышц по функциям

По функции скелетные мышцы делятся на: сгибатели – движение вперед; разгибатели – движение назад (кроме коленного и голеностопного суставов); отводящие – движение наружу; приводящие – движение внутрь; вращающие – мышцы, расположенные косо.

В каждом движении участвует обычно несколько групп мышц. По характеру взаимодействия мышцы бывают: синергисты – группы мышц, выполняющие одновременно одну функцию (жевательные мышцы и височная); антагонисты – мышцы, выполняющие противоположные функции (двуглавая мышца плеча – сгибатель, а трехглавая мышца плеча – разгибатель).

Основные группы мышц

Основными группами мышц являются:

  • мышцы головы и шеи (жевательная, височная, круговая мышца глаза и рта, мимические‚ грудино-ключично-сосцевидная, челюстно-подъязычная);
  • мышцы туловища: мышцы спины (трапециевидная, широчайшая); мышцы груди (большая грудная, межреберные, диафрагма); мышцы живота (наружная и внутренняя косые, прямая);
  • мышцы плечевого пояса и верхней конечности (дельтовидная, подлопаточная, двухи трехглавая, плечевая, сгибатели и разгибатели кисти и пальцев);
  • мышцы тазового пояса и нижней конечности (ягодичные, грушевидная, портняжная, икроножная, большеберцовая, малоберцовая, сгибатели и разгибатели пальцев).

Функции мышц

Функциямии мышц являются: двигательная (вместе с костями обеспечивают движение тела и отдельных его частей, определяют положение тела в пространстве и его равновесие); защитная (мышцы живота защищают от повреждений органы брюшной полости); входят в состав стенок некоторых внутренних органов (глотки, гортани); участвуют в дыхательных движениях, в образовании звуков, в движении глаз, обеспечивают жевание, глотание, образование тепла, мимику, речь и т.д.

Работа мышц

Сокращаясь, мышца действует на кость, как на рычаг, и производит механическую работу. Работа мышц является необходимым условием их жизнедеятельности и зависит от протекающих в мышце обменных процессов.

Сила мышц зависит от их физиологического поперечника, т. е. площади сечения всех мышечных волокон. Величина сокращения мышц зависит от длины мышечных волокон.

Любое мышечное сокращение связано с расходом энергии. Источником энергии служат органические вещества, которые приносит в мышцу артериальная кровь. Кровь приносит также кислород, который необходим для кислородного этапа энергетическою обмена. Поступившие в мышцу питательные вещества (глюкоза, жирные кислоты) расщепляются до молочной кислоты, которая затем окисляется до углекислого газа и воды с выделением энергии, которая аккумулируется в АТФ.

АТФ – универсальный источник энергообеспечения мышечного сокращения. Для работающих мышц характерен интенсивный обмен веществ, сопровождающийся сложными химическими превращениями с выделением и затратой большого количества энергии. Одни химические реакции протекают с участием кислорода, другие – без него.

Мышечное сокращение связано со следующими реакциями:

гликоген ⇒ глюкоза ⇒ молочная кислота + энергия (АТФ);

молочная кислота + О2 = СО2 + Н2O + энергия (АТФ);

АТФ ⇒ АДФ + Н3РО4 + энергия (используемая для сокращения).

Механизм мышечного сокращения

  • нервный импульс приводит мышцу в возбужленное состояние и увеличивает проницаемость мембраны мышечного волокна для ионов Са2+
  • ионы Са2+ устремляются внутрь мышечного волокна и активируют миозин миофибрилл;
  • активированный миозин отщепляет от молекулы АТФ остаток фосфорной кислоты – при этом освобождается энергия;
  • энергия способствует соединению миозина с актином и образованию актин-миозинового комплекса (мышца сокращается и выполняет работу).

После сокращения мышцы актин-миозиновый комплекс разрушается, Са2+ выходит из мышечного волокна, мышца расслабляется, кровь уносит углекислый газ и воду.

Утомление мышц

Сокращение скелетных мышц иннервирует (регулирует) соматическая нервная система. Она обеспечивает быструю реакцию мышц на раздражение. Кроме того, работоспособность скелетных мышц (снабжение кислородом и питательными веществами) контролируется вегетативной нервной системой.

Мышцы никогда, даже в покое, не бывают полностью расслаблены, они находятся в состоянии некоторого напряжения – тонуса.

Сокращение скелетной мышцы происходит в ответ на раздражение, передающееся из нервной системы по двигательному нервному волокну, т.е. носит рефлекторный характер. Мышечный рефлекс может начинаться с раздражения зрительных, слуховых, осязательных рецепторов или рецепторов, находящихся в самой мышце или сухожилиях

Роль ЦНС в работе мышц

Роль различных отделов ЦНС в регуляции работы мышц:

  • передняя центральная извилина коры больших полушарий обеспечивает произвольные движения;
  • подкорковые центры больших полушарий обеспечивают автоматические движения (бег, ходьба);
  • средний мозг осуществляет регуляцию тонуса мышц;
  • мозжечок обеспечивает поддержание равновесия и координацию движений, сложнорефлекторные движения;
  • различные отделы головного мозга регулируют действие мышц через проводящие пути и двигательные корешки спинного мозга.

Мышца не может работать беспрерывно, Динамическая работа – это поочередное сокращение скелетных мышц, обеспечивающих движение тела и его частей. Статическое напряжение мышц – это напряжение скелетных мышц, обеспечивающее поддержание тела в пространстве или удержание груза.

При длительном сокращении наступает постепенное снижение ее работоспособности. Такое состояние носит название мышечного утомления, при котором сокращения становятся замедленными (особенно при статическом напряжении мышц).

Причины утомления мышц

Причинами утомления мышц являются: торможение нервных центров (ЦНС), регулирующих работу мышц; нарушение передачи нервных импульсов от нервных центров к мышцам по двигательным (центробежным) нервным волокнам; нарушение питания мышцы и доставки O2, вследствие чего в ней накапливаются недоокисленные продукты обмена (молочная кислота).

При выполнении ритмических физических упражнений (динамическая работа) утомление наступает позднее, так как в промежутках между сокращениями работоспособность мышц частично восстанавливается. Чем больше нагрузка и чем больше ритм сокращений, тем быстрее наступает утомление (мышца не успевает восстановиться).

При очень большом напряжении (бег на 100 м) гликоген (глюкоза) расщепляется до молочной кислоты быстрее, чем может окисляться молочная кислота, и она накапливается в организме. В таких случаях говорят, что мышца имеет кислородную задолженность (мышечное утомление), которая компенсируется усиленным вдыханием O2.

Наибольшая работоспособность сохраняется при среднем ритме и нагрузке (особенно у тренированных людей).

Теория активного отдыха

Теория активного отдыха (И.М. Сеченова) – утомление проходит быстрее при активном отдыхе. В основе этого лежит явление активации «утомленного» нервного центра работавшей мышцы центром работающей мышцы.

Значение двигательной активности для сохранения здоровья

Физические упражнения способствуют формированию опорно-двигательной системы:

  • кость растет усиленно в тех направлениям в которых испытывает большее натяжение или сжатие;
  • сухожилия мышц прикрепляются к гребням и буграм костей;
  • чем сильнее развиты мышцы, тем прочнее кости скелета.

Чем большую работу совершает мышца, тем больше питательных веществ и кислорода приносит к ней кровь, вследствие этого мышцы растут и человек становится сильнее.

Мышечная работа сопровождается изменениями в деятельности сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и ЦНС. Ткани получают больше кислорода и в них активизируются обменные процессы.

Физические упражнения укрепляют здоровье, обоспечивают устойчивость человека к различным факторам окружающей среды, травмам, повышают его работоспособность. Систематические занятия физической культурой и спортом повышают тренированность и выносливость организма за счет повышения работоспособности нервных центров, регулирующих работу мышц.

Организм человека поддерживается в вертикальном положении мышцами разгибателями (мышцы спины), которые противостоят мышцам сгибателям и силе тяжести, действующей вместе с ними. Осанка – это привычное положение тела при различных состояниях (стояние, походка, работа). Формирование осанки происходит в возрасте 6 — 7 лет.

При нарушении функции мышц разгибателей спины возникают нарушения осанки: плечи сведены и опущены, впалая грудь (сутулость). Это приводит к нарушению работы сердца и легких. В детском возрасте, когда хрящевая ткань в позвонках еще не заменилась костной тканью, могут возникать разнообразные искривления позвоночника: боковое (сколиоз); избыточный грудной кифоз (горб); избыточный поясничный лордоз. Искривления позвоночника нарушают нормальную деятельность сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и пищеварения.

Плоскостопие – уплощение свода стопы.

Факторы, способствующие развитию искривления позвоночника и плоскостопию: слабое развитие мышц, ношение тяжести постоянно в одной руке, неправильная посадка детей за партой, рахит, ношение в период роста тесной обуви и обуви на высоком каблуке, несбалансированное питание (недостаток белков, минеральных солей, витаминов).

Физические упражнения и устранение вышеприведенных факторов способствуют правильному формированию скелета, гармоничному развитию человека.

Чрезмерная физическая нагрузка, неосторожные движения, падения могут привести к вывихам и переломам костей. При вывихе происходит смещение костей в суставе, растяжение и разрыв связок при переломах – нарушение целостности костей.

При вывихе необходимо придать конечности положение, при котором боль не ощущается, зафиксировать сустав и приложить холодный компресс (снег, лед). При переломе первая медицинская помощь заключается в наложении повязки с шиной, захватывающей два сустава.

Оставьте комментарий