ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
Значение, строение скелета человека. Соединение костей, состав, строение, рост костей. Мышцы, их строение и функции. Регуляция деятельности мышц. Значение физических упражнений для правильного формирования скелета и мышц.
Опорно-двигательная система человека состоит из пассивного (скелет и его соединения) и активного (мышцы) отделов. Он выполняет функции:
–опорную,
–двигательную;
–защитную.
☺ Функция движения осуществляется с помощью сочлененных суставами костей и сокращения прикрепленных к ним мышц.
☺ Опорная функция заключается в прикреплении мягких тканей и органов к различным костям скелета.
☺ Функция защиты выражается в образовании костями полостей, в которых находятся жизненно важные органы. (Так, грудная клетка предохраняет от механических воздействий сердце и легкие, черепная коробка — головной мозг и т. п.).
☺ Кости также являются источником минеральных веществ. В них находится красный костный мозг, участвующий в кроветворении.
Скелет человека состоит из костей (206) и связывающих их образований. Скелет составляет до 18% массы тела у мужчин и около 16% — у женщин.
В процессе филогенеза скелет проходит 3 стадии развития:
Соединительнотканную (перепончатую);
Хрящевую;
Костную.
Эти три стадии проходят почти все кости скелета, за исключением костей свода черепа, некоторых костей лицевого отдела черепа и ключицы.
Кости образованы костной тканью, являющейся разновидностью соединительной ткани.
Костная ткань=Клетки с отростками [остеоциты (костные клетки); остеобласты (образователи кости); остеокласты (разрушители кости)]+Межклеточное вещество [органическая часть (в основном коллагеновые волокна) и минеральный компонент (соли кальция)] + Нервы + Сосуды + Соединительная оболочка
Различают кости:
Трубчатые – несут функцию опоры, защиты и движения., они имеют форму трубки с костномозговым каналом внутри.. В трубчатых костях, они бывают длинные (составляют проксимальные звенья скелета обеих конечностей) и короткие (расположены в пястье, плюсне, фалангах, где одновременно необходимы большая прочность и подвижность скелета).
Различают среднюю часть — диафиз (образованы пластинчатой костной тканью) и 2 конца — эпифизы (из губчатой костной ткани).
эпифиз диафиз
В полости диафизов находится желтый костный мозг, а в эпифизах трубчатых и в губчатых костях — красный костный мозг. Кость покрыта надкостницей — соединительно-тканной оболочкой, богатой нервами, сосудами и молодыми клетками. За счет надкостницы осуществляются иннервация, питание и рост кости. Значение надкостницы заключается в облегчении прикрепления мышц и связок, которые вплетаются в ее наружный слой, а также смягчение толчков. Во внутреннем слое надкостницы содержатся костеобразующие клетки – остеобласты,обеспечивающие рост развивающихся молодых костей в толщину. При переломах костей остеобласты образуют костную мозоль, которая соединяет концы переломленной кости, восстанавливая ее целость.
Схема строения трубчатой кости
губчатое вещество;
компактное вещество;
костно-мозговая полость;
косный мозг;
надкостница;
кровеносный сосуд;
питательное отверстие.
Губчатые кости
Короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны), состоят преимущественно из губчатого вещества, служат в качестве опоры;
Длинные (ребра, грудина), состоят преимущественно из губчатого вещества, покрыты компактным веществом, несут функцию опоры и защиты;
Сесамовидные кости (коленная чашка, гороховидная кость, сесамовидные кости пальцев руки и ноги) состоят из губчатого вещества, развиваются в толще сухожилий, укрепляют их и служат блоком, через который они перекидываются. Это увеличивает плечо приложения силы мышцы и создает более выгодные условия для ее работы. (название получили за сходство с семенами кунжута).
Плоские кости – образуют стенки полостей, содержащих внутренние органы. Такие кости с одной стороны изогнуты, с другой – выпуклы; ширина и длина их значительно преобладают над толщиной. (тазовая кость, лопатка, кости мозгового черепа)
Смешанные кости – лежат в основании черепа, имеют различную форму и развитие, сложность которых соответствует многообразию выполняемых функций.
–– Соединение костей друг с другом может быть:
а б в
а) неподвижное, 1—3 — швы между теменными, лобной и теменной и между
б) полуподвижное, затылочной и теменными костями соответственно;
в) подвижное. 4 — позвонки; 5—хрящевые прослойкимежду позвонками;
6, 7—суставные поверхности; 8—суставная полость;
9—надкостница; 10—суставная сумка.
Последнее соединение костей называется суставом (коленный, локтевой, тазобедренный и др.) На одной из костей обычно имеется суставная впадина (ямка), в нее входит соответствующая по форме головка другой кости. Поверхности впадины и головки покрыты гиалиновым хрящом. Кости, образующие сустав, соединяются связками (из плотной соединительной ткани). Снаружи сустав окружен суставной сумкой. В ее полости находится суставная жидкость, способствующая скольжению головки кости в суставной впадине. Различают следующие типы суставных сочленений: шаровидные, цилиндрические, плоские, эллиптические, шарнирные.
Классификация суставов
Тип сустава |
Число суставных поверхностей |
Число осей |
Форма суставных поверхностей |
Примеры суставов |
Простой |
Две |
одна |
Цилиндрическая |
Лучелоктевой |
|
|
|
Винтообразная |
Плечелоктевой |
|
|
|
Блоковидная |
Межфаланговый |
Продолжение таблицы Классификация суставов
Тип сустава |
Число суставных поверхностей |
Число осей |
Форма суставных поверхностей |
Примеры суставов |
Сложный |
Три и более |
две |
Эллипсовидная |
Лучезапястный |
|
|
|
Седловидная |
Запястно-пястный большого пальца |
|
|
три |
Шаровидная |
Плечевой |
|
|
|
Чашевидная |
Тазобедренный |
|
|
|
Плоская |
Межпозвонковый, межзапястные, предплюсневые |
Комбинированный |
Два и более самостоятельных сустава |
две |
Мыщелковый |
Височно-нижнечелюстной, атланто-затылочный |
Комплексный |
Две суставные камеры |
две |
Мыщелковый, разделенный мениском на две камеры |
Коленный |
Рост костей
|
|
В длину |
Хрящ |
В толщину |
Надкостница |
Рост в толщину– клетки внутренней поверхности надкостницы делятся. При этом на поверхности кости образуются новые слои клеток, а вокруг этих клеток – межклеточное вещество.
Рост в длину– делением клеток хрящевой ткани, покрывающей концы костей.
Скелет человека включает 3 отдела:
скелет головы (череп),
скелет туловища,
скелет конечностей.
Скелет человека играет, в основном, опорную роль (к нему прикрепляются мышцы), образует структурную основу тела, определяя его размер и форму, образует вместилище для жизненно важных органов. Кости являются местом кроветворения, участвуют в минеральном обмене.
Таблица. Скелет головы
-
Отделы черепа
Кости
Тип кости
Характер соединения
Функции
Особенности скелета человека
Мозговой отдел (черепная коробка)
Парные кости: теменные и височные
Непарные кости: лобная, затылочная, решетчатая, клиновидная
Плоские, широкие, воздухоносные
Неподвижное швы или срастание
Защита головного мозга от повреждения
Мозговой отдел черепа развит больше, чем лицевой, и имеет объем 1500 см3
Отделы черепа
Кости
Тип кости
Характер соединения
Функции
Особенности скелета человека
Лицевой отдел
Парные кости: верхняя челюсть, скуловые, носовые, слезные, небные, нижняя носовая раковина.
Непарные кости: нижняя челюсть, сошник, подъязычная кость
Плоские воздухоносные
Неподвижное кроме нижней челюсти (она соединяется сложным суставом)
Защита органов чувств и др. органов, разжевывание
Развитие подбородочного выступа в связи с членораздельной речью
Таблица. Осевой скелет
-
Отделы скелета
Кости скелета
Тип кости
Характер соединения
Функции
Особенности скелета человека
Позвоночник
(4 изгиба: шейный и поясничный обращены выпуклостью вперед, грудной и крестцовый—назад)
7 шейных позвонков, 12 грудных,
5 поясничных,
5 крестцовых,
4-5 копчиковых
Короткие губчатые
Полуподвижное, кроме крестцовых позвонков, соединенных неподвижно
Защита спинного мозга, обеспечивая вертикальное положение тела, смягчают толчки при прыжках, беге, ходьбе
S – образный изгиб позвоночника, увеличение тел позвонков, отсутствие хвоста
Грудная
клетка
12 грудных позвонков, 12 пар ребер, грудная кость
Короткие губчатые, плоская, широкая, длинные губчатые
Полуподвижное
1.Вместилище и защита внутренних органов: сердце, легкие, кровеносные сосуды, трахея, пищевод.
2.Участие в дыхательных движениях (благодаря сокращению мышц, участвующих в дыхании)
Сжата в переднезаднем направлении
Позвоночник человека имеет S – образные изгибы. Два из них обращены выпуклостью вперед: шейный и поясничный лордозы, а два – назад: грудной и крестцово-копчиковый кифозы. Благодаря этим изгибам позвоночник человека выполняет механическую функцию. Передающиеся позвоночнику толчки и удары при ходьбе и беге, прыжках и падениях, ослабевают и затухают в пружинящем аппарате S – образных изгибов и межпозвоночных дисков (последние в области лордозов толще в передней, а в области кифозов – в задней части).
Рис. Скелет человека (спереди и сзади):
1 – череп;
2–позвоночник;
3 – грудина;
4 – грудная клетка;
5.– ключица;
6 – лопатка;
7 – плечевая кость;
8 – локтевая кость;
9 – лучевая кость;
10– кости запястья;
11 – кости пясти;
12 – фаланги пальцев кисти;
13–тазовая кость;
14–бедренная кость;
15–большая берцовая кость;
16–малая берцовая кость;
17–кости предплюсны;
18—кости плюсны;
19 – фаланги пальцев стопы.
Рис. Череп спереди и сбоку
лобная кость
теменная кость
височная кость
скуловая кость
носовая кость
верхняя челюсть
нижняя челюсть
затылочная кость
основная кость
наружное слуховое отверстие
План строения скелета конечностей
Верхняя конечность |
|
Пояс верхних конечностей |
|
Лопатка и ключица | ||
|
|
|
| |||
Свободная конечность (рука) |
|
Плечевая, кости предплечья(лучевая и локтевая), кости кисти: запястья, пясти и фаланги пальцев (соединения – суставы) |
|
Нижняя конечность |
| ||
|
|
| ||
Тазовый пояс: 2 массивные тазовые кости (сзади прочно сращены с крестцом, а спереди образуют между собой лонное сочленение) |
|
Свободная конечность: бедренная кость, кости голени (большая и малая берцовые), кости стопы (предплюсна, плюсна и фаланги пальцев) |
Таблица. Скелет конечностей
Отделы скелета |
Кости скелета |
Тип кости |
Характер соединения |
Особенности скелета человека |
Верхняя конечность |
Плечевой пояс: две лопатки, две ключицы |
Плоские широкие, длинные губчатые |
Подвижное |
Большая подвижность плечевого сустава |
|
Свободная конечность (рука): плечо– плечевая кость,предплечье– локтевая и лучевая кости,кисть – в запястье (8 костей), пясть (5), фаланги пальцев (14 костей). |
Трубчаты длинные, губчатые короткие (запястье), трубчатые короткие |
Подвижное |
Большой палец противопоставлен остальным |
Нижняя конечность |
Тазовый пояс: парные кости – подвздошные, седалищные, лобковые |
Плоские широки |
Неподвижное, лобковой полусустав |
Скелет таза широкий и массивный – для поддержания внутренних органов |
|
Свободная конечность (нога): бедро – бедренная кость, голень – большая и малая берцовые, стопа – предплюсна (7 костей), пяточная кость, плюсна (5 костей), фаланги пальцев (14). |
Трубчаты длинные, губчатые короткие (предплюсна), трубчатые короткие |
Подвижное |
Ограниченное движение тазобедренного сустава. Стопа образует свод. Развита большая пяточная кость, но меньше развиты пальцы. Ноги длиннее рук, кости массивнее |
Типы соединения костей.
Непрерывные (неподвижное, полуподвижное) соединения –синартроз, или сращивание имеет место, когда кости связаны друг с другом сплошной прослойкой, соединяющей их ткани. Движения при этом ограничены или вовсе отсутствуют. По характеру связующе ткани различают непрерывные соединения:
1)синдесмозы – соединения посредством соединительной ткани. Формируются в результате действия между костями механического фактора в виде растяжения. Бывают трех видов:
а) межкостные перепонки– между костями предплечья и голени (растяжение действует на большом протяжении);
б) связки,соединяющие кости (но не связанные с суставами, растяжение действует на небольшом участке) связки между отростками позвонков или их дугами;
в) швы между костями черепа (силы растяжения действуют в одном направлении – гладкий шов: между мелкими костями лицевого черепа; если силы растяжения действуют в одном направлении, но под углом, то формируется чешуйчатый шов: между чешуей височной кости и теменной костью; если силы растяжения действуют в различных направлениях , то формируется зубчаты шов: между теменными костями, между теменными и чешуей лобной кости спереди, между теменными и чешуей затылочной кости сзади).
2) синхондрозы– соединение костей посредством хрящевой ткани, формируются между костями, где действует фактор смещения и небольшого давления. Они бывают:
а) временныесуществуют до периода полового созревания, а затем превращаются в костную ткань: между частями тазовой кости;
б) постоянныесуществуют на протяжении всей жизни: между телами позвонков – межпозвоночный хрящ.
3) синостозы– соединения костей посредством костной ткани. Они формируются там, где между костями действует механический фактор в виде давления. Так соединяются крестцовые позвонки, образуя единую кость – крестец.
Прерывные соединения костей –диартроз, сочленение, илисустав.Формируются там, где между костями действует механический фактор в виде движения. При нем происходит движение костей относительно друг друга, давление одной кости на другую и трение. Движения происходят вокруг трех осей:
– фронтальной (сгибание и разгибание) # сгибание позвоночного столба – наклоны вперед и разгибание;
– сагиттальной (отведение и приведение) # отведение руки в плечевом поясе от туловища до горизонтального уровня и приведение ее к туловищу;
– вертикальной (вращение внутрь и к наружи) # в плечевом и тазобедренном суставах.
Главные элементы суставов
Суставные поверхности, покрытые суставным или гиалиновым хрящом;
Суставная полость, заполненная небольшим количеством синовиальной жидкости;
Суставная капсула, покрывает суставные поверхности и состоит из 2-х листков или слоев: синовиального, прикрепляющегося по краю суставного хряща, и фиброзного, прикрепляющегося дальше от синовиального на 0,5-1 см.
Дополнительные элементы суставов
Хрящевые дискиилимениски.Образуются в суставах, где происходят разнонаправленные движения, т.е. два движения одновременно вокруг разных осей, второе движение происходит уже в нагруженном, работающем суставе;
Связки.По отношению к капсуле сустава они делятся на 3 типа:
а) капсулярные – утолщение фиброзного слоя капсулы (боковая большеберцовая связка коленного сустава);
б) внутрикапсулярные – находятся внутри синовиального слоя капсулы (крестообразные связки коленного сустава);
в)внекапрсулярные – связки не имеющие отношения к капсуле сустава (боковая малоберцовая связка коленного сустава).
Слизистые исиновиальные сумки
Мышечная система
Мышцы — это органы движения, состоящие из мышечной ткани, способной сокращаться под влиянием нервных импульсов. Они являются активным элементом опорно-двигательной системы, так как обеспечивают разнообразные движения при перемещении человека в пространстве, сохранение равновесия, дыхательные движения, сокращения стенок внутренних органов, голосообразование и др.
Мышечные ткани: В организме человека и животных различают 3 вида мышечных тканей (табл. 1) .
Поперечно-полосатая мышечная ткань образует все скелетные мышцы. Ткань состоит из миоцитов (мышечные клетки), представленные мышечными волокнами, длиной от нескольких мм до 10-12 см (в крупных мышцах). Каждое волокно имеет оболочку (сарколемму), саркоплазму и множество ядер. В саркоплазме - сократительные органеллы — поперечно исчерченные миофибриллы. По своей длине миофибриллы содержат разные в физико-химическом отношении диски, что и обеспечивает название волокон и ткани — «Поперечно-полосатая». Главная функция этого вида тканей — произвольное сокращение (т.е. сокращение по воле человека).
Гладкая мышечная тканьобразует мышечные слои стенки внутренних органов (сосудов, бронхов, кишечника, мочеточников и т.д.). Она состоит из веретенообразных клеток, в цитоплазме которых содержится палочковидное ядро и миофибриллы, образованные сократительными белками — актином и миозином. Гладкомышечные клетки сокращаются непроизвольно, скорость и сила их сокращения меньше, чем у скелетных мышц.
Особый вид поперечно-полосатой мышечной ткани представляет сердечная мышца, образующая миокард. Она состоит из мышечных клеток — кардиомиоцитов.
МЫШЦА КАК ОРГАН
У человека насчитывается более 600 мышц. Они составляют от массы тела у мужчин 35 — 45%, у женщин 28 — 32%.
В состав мышц кроме поперечно-полосатой мышечной ткани входят плотная и рыхлая соединительная ткань, сосуды и нервы. Рыхлая соединительная ткань образует мягкий скелет мышцы.
Строение мышц.
Они имеют среднюю, активную часть – брюшко, состоящее из поперечно-полосатой мышечной ткани, исухожильные концы (сухожилия), образованные плотной соединительной тканью и служащие для прикрепления.Сухожилия отличаются характерным блеском и беловато-желтоватым цветом. Они обладают значительной крепостью: некоторые из них выдерживают груз до нескольких сотен килограммов. Обычно мышца своими сухожильными концами прикрепляются к подвижно соединенным звеньям скелета – костям.
Мышца состоит из многих тысяч пучков поперечно-полосатых мышечных волокон, образованных слившимися клетками (симпласт) соединенных рыхлой соединительной тканью в пучки первого порядка. Они, в свою очередь, объединяются в пучки второго порядка и т. д. В итоге мышечные пучки всех порядков объединяются соединительной оболочкой – фасцией, образуя мышечное брюшко. Соединительно-тканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками по концам брюшка, переходят в сухожильную часть мышцы, крепящейся к кости. Во время сокращения происходит укорочение мышечного брюшка и сближение ее концов. При этом сократившаяся мышца с помощью сухожилия тянет за собой кость, которая выполняет роль рычага. Так совершаются разнообразные движения.
Схема строения скелетной мышцы: 1 — поперечно-полосатые мышечные волокна;
2 — соединительно-тканные прослойки с сосудами и нервами;
3 — оболочка мышцы (плотная соединительная ткань);
4 — сухожилия
Каждая мышца является целостным (отдельным) органом, имеющим определенную форму, строение и функцию, развитие и положение в организме. Мышцы обильно снабжены кровеносными сосудами и нервами. В каждом движении принимают участие несколько мышц. Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения – антагонистами. Например, сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем — трехглавая (трицепс). Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Однако при постоянной нагрузке на сустав (например, при удержании гири в горизонтально вытянутой руке) мышцы-сгибатели и разгибатели локтевого сустава действуют уже не как антагонисты, а как синергисты. Таким образом, действия мышц нельзя сводить к выполнению только одной функции, так как они многофункциональны. Поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, наши движения точны и плавны.
Классификация мышц
По расположению:
– поверхностные и глубокие (мышцы спины);
– наружные и внутренние (мышцы живота);
– медиальные и латеральные (мышцы голени и стопы).
По направлению мышечных пучков:
– поперечные (мышцы живота);
– косые (мышцы спины);
По форме:
– ромбовидные (мышцы спины);
– квадратные (мышцы бедра);
– трапециевидные (мышцы спины);
– круглые (мышцы глаза, рта).
По количеству головок:
– двуглавые (мышцы плеча, бедра);
– трехглавые (мышцы плеча, голени);
– четырехглавые (мышцы бедра).
По функции:
– сгибатели и разгибатели (мышцы предплечья, голени),
– приводящие и отводящие (мышцы кисти и стопы);
– вращатели: супинаторы и пронаторы (мышцы предплечья);
– сжиматели и разжиматели (мышца, суживающая зрачок, и расширяющая зрачок).
По отношению к суставам:
– односуставные (мышцы первого пальца кисти и стопы);
– двусуставные (двуглавые мышцы плеча и бедра);
– многосуставные (сгибатели и разгибатели пальцев кисти и стопы).
По выполняемой работе:
– синергисты (выполняют одинаковую функцию);
– антагонисты (выполняют противоположную функцию).
Выделяют также мышцы:
мимические,
жевательные
дыхательные и др.
Мышцы различных отделов тела человека.