Скелет мышцы кровеносная система нервная система

Типы мышечных тканей

Скелетные мышцы являются единственной мышечной тканью в организме человека, которая управляется сознательно. Каждое физическое действие, которое человек сознательно выполняет (например: разговор, ходьба или письмо) требует движения скелетных мышц. Скелетные могут сжиматься, чтобы перемещать части тела ближе к кости, к которой мышца прикрепляется. Большинство скелетных мышц прикреплены к двум костям через суставы, так что они служат для перемещения частей этих костей ближе друг к другу.
Каркасные (скелетные) мышечные клетки образуются, когда множество мелких клеток — предшественников скомковываются вместе, чтобы сформировать длинные, прямые, многоядерные волокна. Исчерчены каркасные мышцы так же, как и сердечная, поэтому они очень сильны. Скелетная мышца получает свое название от того, что она всегда подключаются к скелету, по крайней мере, в одном месте.

Анатомия скелетных мышц

Большинство скелетных прикреплены к двум костям через сухожилия. Сухожилия — жесткие полосы плотной регулярной соединительной ткани; сильные коллагеновые волокна прочно прикрепляют мышцы к костям. Сухожилия находятся в крайнем напряжении, когда они тянутся, так что они очень сильно вплетены в покрытия мышц и костей.

Мышцы двигаются за счет сокращения их длины, натягивания сухожилий и перемещения костей ближе друг к другу. Одна из костей втягивается по направлению к другой кости, которая остается неподвижной. Место на движущейся кости, которая соединяется с мышцей через сухожилия называется вставкой. Мышцы живота находятся между сухожилиями, что позволяет делать фактическое сокращение.

Названия скелетных мышц

Их названия происходят на основе множества различных факторов, в том числе местонахождения, происхождения и вставки, количества, формы, размера, направления и функции.

Много мышц получают имена от анатомической области. Брюшная и прямая, поперечная брюшная, например, находятся в брюшной полости. Другие, как и передняя большеберцовая, названы из-за части кости (передняя часть голени), к которой они присоединены. Другие мышцы используют симбиоз двух видов названий, как плечелучевая, которая названа в честь области нахождения.

Некоторые мышцы названы на основе их подключения к стационарной и движущейся кости. Эти мышцы становится очень легко определить, когда вы знаете имена костей, к которым они присоединены.

Некоторые подключаются к более чем 1 кости или более чем в одном месте и имеют более чем один источник. Мышца сразу с двумя происхождения называется бицепсом, а с тремя происхождения — трицепсной. И, наконец, мышца с четырьмя происхождениями называется четырехглавой.

Также важно классифицировать мышцы по форме. Например, дельтовидные имеют дельта — или треугольную форму. Зубчатые имеют зубчатую или пилообразный форму. Ромбовидные — обладают формой ромба.
Размер может быть использован, чтобы различать два типа мышц, найденных в одном и том же регионе. Область ягодичной части содержит три мышцы, дифференцированные по размеру: ягодичная большая, ягодичная средняя и малая. И, наконец, направления мышечных волокон могут быть использованы для их идентификации. В брюшине существует несколько широких и плоских. Мышцы с волокнами, расположенными вверх и вниз — являются прямыми, работающие в поперечном направлении (слева направо) — поперечные, а работающие под углом, являются косыми.

Функции мышечной ткани человека

Мышцы иногда классифицируют по типу функции, которую они выполняют. Большинство мышц предплечья именуются в зависимости от их функций, потому что они расположены в том же регионе и имеют одинаковые формы и размеры. Например, сгибатели предплечья сгибают запястья и пальцы.
Супинатор — это мышца, которая поднимает запястье ладонью вверх. В ноге есть такие, которые называются аддукторами, чья роль заключается в стягивании ног.

Чаще всего они работают в группах, чтобы произвести точные движения. Мышца, которая производит какое — либо конкретное движение тела известна как агонист или тягач. Агонисты всегда парны с антагонистами, которые производят противоположный эффект на одних и тех же костях. Например, двуглавая мышцы плеча сгибает руку в локте. В качестве антагониста для этого движения — трехглавая плеча — расширяет руку в локте. Когда трицепсы расширяют руку, бицепс будет считаться антагонистом.

В дополнение к агонист / антагонист классификации, другие мышцы работают, чтобы поддержать движение агониста.
Синергистами являются мышцы, которые помогают стабилизировать движение и уменьшить лишние движения. Они обычно находятся в областях вблизи агониста и часто подключаются к той же кости. Если вы поднимаете что-то тяжелое, они помогают держать тело в вертикальном положении неподвижно, так что вы поддерживаете свой баланс во время подъема.

Гистология скелетной мускулатуры

Скелетные мышечные волокна значительно отличаются от других тканей организма из — за их узкоспециализированных функций. Многие из органелл, которые составляют мышечные волокна являются уникальными для данного типа клетки.

Сарколемма является клеточной мембраной мышечных волокон. Сарколемма выступает в качестве проводника для электрохимических сигналов, которые стимулируют мышечные клетки. Подключенные к сарколемме поперечные трубочки (Т-трубочки) помогают переносить электрохимические сигналы в середину мышечного волокна. Саркоплазматический ретикулум служит в качестве хранилища для ионов кальция (Са2 +), которые имеют жизненно важное значение для сокращения мышц.
Митохондрии, движущая сила клетки, в изобилии находятся в мышечных клетках, чтобы обеспечивать энергией в виде АТФ активные мышцы. Большая часть структуры мышечного волокна выполнена из миофибрилл, которые являются сократительными структурами клетки. Миофибриллы составлены из многих белковых волокон, расположенных в повторяющихся субъединицах, называемых саркомерами. Саркомера является функциональной единицей мышечных волокон.

Саркомеры изготавливаются из двух типов белковых волокон: толстых нитей и тонких нитей.

Толстые нити состоят из множества соединенных звеньев белка миозина. Миозин является белком, который вызывает мышцы сокращаться.
Тонкие нити состоят из трех белков:

Актин.
Актин образует спиральную структуру, которая составляет большую часть массы тонкой нити.

Тропомиозин.
Тропомиозин — длинный волокнистый белок, который оборачивается вокруг актина и охватывает миозин, связывая с актином.

Тропонин.
Белок, связывающийся очень плотно с тропомиозином во время мышечного сокращения.

Функции мышечной ткани

Основной функцией мышечной системы является движение. Мышцы являются единственной тканью в организме, что имеет возможность перемещать другие части тела.
Связанная с функцией движения является вторая функция мускульной системы: поддержание позы и положения тела. Мышцы зачастую держат тело неподвижно или в определенном положении, а не вызывают движение. Мышцы, отвечающие за положение тела имеют наивысшую выносливость — они выполняют свои функции в течение всего дня, не становясь усталыми.
Еще одна функция, связанная с движением является движение веществ внутри тела. Сердечные и висцеральные мышцы, в первую очередь, ответственны за транспортировку веществ, таких как кровь или питательные вещества из одной части тела в другую.

Последняя функция мышечной ткани является генерация тепла . В результате высокой скорости метаболизма сокращающейся мышцы, наша мышечная система производит большое количество отработанного тепла. Многие небольшие сокращения мышц в организме производят наше естественное тепло тела. Когда мы прилагаем усилия больше, чем обычно, дополнительные сокращения мышц приводят к повышению температуры тела и в конечном итоге к потливости.

Скелетная мускулатура в роли рычага

Мышцы скелетной системы работают вместе с костями и суставами образуя рычажные системы. Они действуют как передатчики усилия, а кость выступает в качестве опоры; при движении мышцы и кости, объект перемещается.

Есть три класса рычагов, но подавляющее большинство рычагов в теле — рычаги третьего класса. Рычаг третьего класса представляет собой систему, в которой точка опоры находится на конце рычага. В организме, рычаги третьего класса, служат для увеличения расстояния для сокращения мышцы.

Двигательные единицы мышц

Нервные клетки, называемые моторными нейронами, управляют скелетными мышцами. Каждый двигательный нейрон контролирует несколько мышечных клеток в группе. Когда двигательный нейрон получает сигнал от мозга, он стимулирует все клетки мышц в то же время.
Размер двигательных единиц изменяется по всему телу, в зависимости от функции. Мышцы, которые выполняют тонкие движения — как мышцы глаз или пальцев, имеют очень много нейронов для повышения точности контроля мозга над этими структурами. Мышцы, которые требуют много сил, чтобы выполнять свои функции, как ноги или руки — имеют много мышечных клеток и меньше нейронов в каждом блоке.

Когда положительные ионы достигают саркоплазматического ретикулума, ионы Са2 + высвобождаются и протекают в миофибриллы. Ионы Са2 + связываются с тропонином, что вызывает молекулу тропонина изменять форму и переместить близлежащие молекулы тропомиозина. Тропомиозин отодвигается от миозина и связывается с молекулой актина, что позволяет актину и миозину связываться друг с другом.

Типы мышечных сокращений

Силой сжатия мышц можно управлять двумя факторами: количеством двигательных единиц (нейронов), участвующих в сокращении и количеством импульсов от нервной системы. Один нервный импульс моторного нейрона вызовет краткое напряжение группы мышц, а затем заставит расслабиться. Если двигательный нейрон обеспечивает несколько сигналов в течение короткого периода времени, то сила и продолжительность сжатия увеличивается. Если двигательный нейрон обеспечивает много нервных импульсов в быстрой последовательности, мышца может войти в состояние полного и прочного сокращения. Мышца останется в сжатом положении, пока скорость сигнала нерва не замедлится или до тех пор, пока мышца станет слишком усталой, чтобы поддерживать напряжение.

Не все сокращения мышц производят движение. Изометрическое сокращение — легкие схватки, которые увеличивают напряжение в мышцах, не оказывая достаточной силы, чтобы переместить часть тела. Когда тело напряжено из-за стресса, мышцы выполняют изометрическое сокращение. Поддержание позы является также результатом изометрических сокращений. Сужения мышц, что действительно производит движение является изотоническими сокращениями. Изотонические сокращения необходимы для наращивания мышечной массы за счет подъема веса.

Мышечный тонус является естественным состоянием, в котором скелетные мышцы остаются во всё время. Мышечный тонус обеспечивает легкое натяжение мышц, чтобы предотвратить повреждение мышц и суставов от резких движений, а также помогает поддерживать осанку тела. Все не повреждённые мышцы поддерживают некоторое количество мышечного тонуса во всё время.

Функциональные типы скелетных мышечных волокон

Cкелетные мышечные волокона, можно разделить на два типа в зависимости от того, как они производят и используют энергию:

I тип — волокна с очень медленным и осторожным сокращением. Они очень устойчивы к усталости, потому что используют аэробное дыхание для производства энергии из сахара. Находятся I типа волокона в мышцах по всему телу для выносливости и осанки, рядом с позвоночником и в регионах шеи.

Волокна типа II разбиты на две подгруппы: II типа А и типа II B.
Тип II волокна А быстрее и сильнее, чем I типа волокона, но не имеют столько же выносливости. Типа II A волокна находятся по всему телу, но особенно в ногах,где они работают, чтобы поддерживать ваше тело на протяжении долгого времени для ходьбы и стояния.

Тип II B — волокна еще быстрее и сильнее, чем II типа А, но еще меньше выносливые. Тип II B волокна немного светлее, чем тип I и тип II А из-за их отсутствия миоглобина — кислородного пигмента. Находятся волокна типа II B по всему телу, но особенно в верхней части, где они дают скорость и силу рукам и груди за счет выносливости.

Мышечный метаболизм и усталость

Мышцы получают энергию из различных источников, в зависимости от ситуации, в которой мышца работает. Мышцы способны использовать аэробное дыхание, когда необходимо произвести от низкого до умеренного уровня силы упражнения. Аэробное дыхание требует кислорода, чтобы произвести около 36-38 молекул АТФ из молекулы глюкозы. Аэробные дыхания является очень эффективным и может продолжаться до тех пор, пока мышца получает достаточное количество кислорода и глюкозы. Когда мы используем мышцы, чтобы произвести высокий уровень силы, они становятся настолько плотными, что находящийся кислород в крови не может войти в мышцу. Это условие приводит к тому, что мышцы используют для выработки энергии брожение молочной кислоты (форма анаэробного дыхания). Анаэробное дыхание менее эффективно аэробного дыхания — только 2 АТФ производится из каждой молекулы глюкозы.
Для того, чтобы мышцы работали в течение более длительного периода времени, мышечные волокна содержат несколько важных энергетических молекул. Миоглобин, красный пигмент содержащийся в мышцах, содержит железо и сохраняет кислород в манере, подобной гемоглобину крови. Кислород из миоглобина позволяет мышцам продолжать аэробное дыхание в отсутствии кислорода. Другой химикат, который помогает мышцам работать — креатинфосфат. Мышцы используют энергию в виде АТФ, происходит превращение АТФ в АДФ, чтобы выпустить свою энергию. Креатинфосфат жертвует свою фосфатную группу АДФ, чтобы включить её в АТФ, с тем, чтобы обеспечить дополнительную энергию для мышц. Наконец, мышечные волокна содержат энергию аккумулирующих гликогенов, больших макромолекул, изготовленных из множества связанной между собой глюкозы. Активные мышцы отщепляют глюкозу от молекул гликогена, чтобы обеспечить внутренний запас топлива.

Мышечная усталость

Когда мышцы исчерпали энергию во время аэробного или анаэробного дыхания, то быстро утомляются и теряют способность сокращаться. Это состояние известно как мышечная усталость. Утомление мышц не говорит о содержании очень малого количества или отсутствия кислорода, глюкозы или АТФ, но вместо этого имеет много продуктов — отходов дыхания, таких как молочная кислота и АДФ. Тело должно принимать дополнительное количество кислорода после физической нагрузки, чтобы заменить кислород, который находился в миоглобине мышечных волокон, а также для питания аэробного дыхания, которое обеспечивает поставки энергии внутри клетки. Восстановление потребления кислорода (кислородное голодание) — это восприятие дополнительного кислорода, который организм должен принять, чтобы восстановить мышечные клетки, их привести в состояние покоя. Это объясняет, почему появляется одышка в течение нескольких минут после напряженной деятельности — ваше тело пытается восстановить себя в нормальное состояние.

К ровь – это одна из базовых жидкостей человеческого организма, благодаря которой органы и ткани получают необходимое питание и кислород, очищаются от токсинов и продуктов распада. Эта жидкость может циркулировать в строго определённом направлении благодаря системе кровообращения. В статье мы поговорим о том, как устроен этот комплекс, благодаря чему поддерживается ток крови, и каким образом система кровообращения взаимодействует с другими органами.

Кровеносная система человека: строение и функции

Нормальная жизнедеятельность невозможна без эффективной циркуляции крови: она поддерживает постоянство внутренней среды, переносит кислород, гормоны, питательные компоненты и другие жизненно необходимые вещества, принимает участие в очищении от токсинов, шлаков, продуктов распада, накопление которых рано или поздно привело бы к гибели отдельно взятого органа или всего организма. Этот процесс регулируется кровеносной системой – группой органов, благодаря совместной работе которых осуществляется последовательное перемещение крови по телу человека.

Давайте рассмотрим, как устроена кровеносная система, и какие функции в организме человека она выполняет.

На первый взгляд, кровеносная система устроена просто и понятно: она включает сердце и многочисленные сосуды, по которым течёт кровь, поочерёдно достигая всех органов и систем. Сердце – это своеобразный насос, который подстёгивает кровь, обеспечивая её планомерный ток, а сосуды играют роль путеводных трубок, которые определяют конкретный путь перемещения крови по организму. Именно поэтому кровеносную систему называют ещё сердечно-сосудистой, или кардиоваскулярной.

Поговорим более подробно о каждом органе, который относится к кровеносной системе человека.

Как и любой организменный комплекс, кровеносная система включает ряд различных органов, которые классифицируются в зависимости от строения, локализации и выполняемых функций:

Сердце считается центральным органом кардиоваскулярного комплекса. Оно представляет собой полый орган, образованный преимущественно мышечной тканью. Сердечная полость разделена перегородками и клапанами на 4 отдела – по 2 желудочка и предсердия (левые и правые). Благодаря ритмичным последовательным сокращениям сердце проталкивает кровь по сосудам, обеспечивая её равномерную и непрерывную циркуляцию.
Артерии несут кровь от сердца к другим внутренним органам. Чем дальше от сердца они локализованы, тем тоньше их диаметр: если в области сердечной сумки средняя ширина просвета составляет толщину большого пальца, то в районе верхних и нижних конечностей его диаметр примерно равен простому карандашу.

Несмотря на визуальную разницу, и крупные и мелкие артерии имеют сходное строение. Они включают три слоя – адвентиций, медиа и интима. Адвентиций – наружный слой – образован рыхлой фиброзной и эластической соединительной тканью и включает множество пор, через которые проходят микроскопические капилляры, питающие сосудистую стенку, и нервные волокна, регулирующие ширину просвета артерии в зависимости от посылаемых организмом импульсов.

Медиа, занимающая срединное положение, включает эластические волокна и гладкие мышцы, благодаря которым поддерживается упругость и эластичность сосудистой стенки. Именно этот слой в большей степени регулирует скорость кровотока и артериальное давление, которое может варьироваться в допустимом диапазоне в зависимости от внешних и внутренних факторов, влияющих на организм. Чем больше диаметр артерии, тем выше процент эластических волокон в срединном слое. По этому принципу сосуды классифицируют на эластические и мышечные.

Интима, или внутренняя выстилка артерий, представлена тонким слоем эндотелия. Гладкая структура этой ткани облегчает циркуляцию крови и служит пропускным каналом для питания медии.

По мере истончения артерий эти три слоя становятся менее выраженными. Если в крупных сосудах адвентиций, медиа и интима хорошо различимы, то в тонких артериолах заметны только мышечные спирали, эластические волокна и тонкая эндотелиальная выстилка.

Капилляры – самые тонкие сосуды кардиоваскулярной системы, которые являются промежуточным звеном между артериями и венами. Они локализованы в самых отдалённых от сердца участках и содержат не более 5% от общего объёма крови в организме. Несмотря на малый размер, капилляры крайне важны: они окутывают тело плотной сетью, снабжая кровью каждую клеточку организма. Именно здесь происходит обмен веществами между кровью и прилегающими тканями. Тончайшие стенки капилляров легко пропускают молекулы кислорода и питательных компонентов, содержащихся в крови, которые под воздействием осмотического давления переходят в ткани других органов. Взамен кровь получает содержащиеся в клетках продукты распада и токсины, которые по венозному руслу отправляются обратно к сердцу, а затем к лёгким.
Вены – разновидность сосудов, которые переносят кровь от внутренних органов к сердцу. Стенки вен, как и артерий, образованы тремя слоями. Единственное отличие заключается в том, что каждый из этих слоёв менее выражен. Эта особенность регулируется физиологией вен: для циркуляции крови здесь не требуется наличия сильного давления сосудистых стенок – направление кровотока поддерживается благодаря наличию внутренних клапанов. Большее их количество содержится в венах нижних и верхних конечностей – здесь при низком венозном давлении без попеременного сокращения мышечных волокон кровоток был бы невозможен. В крупных венах, напротив, клапанов очень мало или нет вовсе.

В процессе циркуляции часть жидкости из крови просачивается через стенки капилляров и сосудов к внутренним органам. Эта жидкость, визуально чем-то напоминающая плазму, является лимфой, которая попадает в лимфатическую систему. Сливаясь воедино, лимфатические пути образуют довольно крупные протоки, которые в области сердца впадают обратно в венозное русло кардиоваскулярной системы.

Кровеносная система человека: кратко и понятно о кровообращении

Замкнутые циклы кровообращения образуют круги, по которым кровь движется от сердца к внутренним органам и обратно. Человеческая кардиоваскулярная система включает 2 круга кровообращения – большой и малый.

Кровь, циркулирующая по большому кругу, начинает путь в левом желудочке, затем переходит в аорту и по прилегающим артериям попадает в капиллярную сеть, распространяясь по всему организму. После этого происходит молекулярный обмен, а затем кровь, лишённая кислорода и наполненная диоксидом углерода (конечным продуктом при клеточном дыхании), попадает в венозную сеть, оттуда – в крупные полые вены и, наконец, в правое предсердие. Весь этот цикл у здорового взрослого человека занимает в среднем 20–24 секунды.

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке. Оттуда кровь, содержащая большое количество углекислого газа и прочих продуктов распада, попадает в лёгочный ствол, а затем в лёгкие. Там кровь насыщается кислородом и отправляется обратно к левому предсердию и желудочку. Этот процесс занимает порядка 4 секунд.

Помимо двух основных кругов кровообращения, в некоторых физиологических состояниях у человека могут появляться иные пути для циркуляции крови:

Венечный круг является анатомической частью большого и отвечает исключительно за питание сердечной мышцы. Он начинается на выходе венечных артерий из аорты и заканчивается венозным сердечным руслом, которое образует венечный синус и впадает в правое предсердие.
Виллизиев круг призван компенсировать недостаточность мозгового кровообращения. Он располагается в основании головного мозга, где сходятся позвоночные и внутренние сонные артерии.
Плацентарный круг появляется у женщины исключительно во время вынашивания ребёнка. Благодаря ему плод и плацента получают от материнского организма питательные вещества и кислород.

Функции кровеносной системы человека

Основная роль, которую играет кардиоваскулярная система в организме человека, заключается в передвижении крови от сердца к другим внутренним органам и тканям и обратно. От этого зависит множество процессов, благодаря которым возможно поддержание нормальной жизнедеятельности:

клеточное дыхание, то есть перенос кислорода от лёгких к тканям с последующей утилизацией отработанного углекислого газа;
питание тканей и клеток поступающими к ним веществами, содержащимися в крови;
поддержание постоянной температуры тела с помощью распределения тепла;
обеспечение иммунного ответа после попадания в организм болезнетворных вирусов, бактерий, грибков и других чужеродных агентов;
выведение продуктов распада к лёгким для последующей экскреции из организма;
регуляция активности внутренних органов, которая достигается за счёт транспортировки гормонов;
поддержание гомеостаза, то есть баланса внутренней среды организма.

Подводя итоги, стоит отметить важность поддержания здоровья кровеносной системы для обеспечения работоспособности всего организма. Малейший сбой в процессах циркуляции крови способен стать причиной недополучения кислорода и питательных веществ другими органами, недостаточного выведения токсических соединений, нарушения гомеостаза, иммунитета и других жизненно важных процессов. Чтобы избежать серьёзных последствий, необходимо исключить факторы, провоцирующие заболевания кардиоваскулярного комплекса – отказаться от жирной, мясной, жареной пищи, которая забивает просвет сосудов холестериновыми бляшками; вести здоровый образ жизни, в которой нет места вредным привычкам, стараться в силу физиологических возможностей заниматься спортом, избегать стрессовых ситуаций и чутко реагировать на малейшие изменения в самочувствии, своевременно принимая адекватные меры по лечению и профилактике сердечно-сосудистых патологий.

Опорно-двигательная система относится к исполнительным системам органов. Она образована двумя составляющими:

костями скелета, обеспечивающими функции опоры для организма (создания каркаса) и защиты внутренних органов от механических повреждений;
и поперечно-полосатой мускулатурой, которая приводит в движении кости скелета и делает возможным перемещение человека в пространстве. Кроме того, мускулатура придаёт организму форму, защищает часть внутренних органов. Мимические мышцы изменяют выражение лица, что играет значительную роль в невербальном общении.

Также к опорно-двигательной системе относят структуры, обеспечивающие сочленение костей скелета и прикрепление к ним мышц.

По внешнему строению выделяют несколько видов костей:

Плоские кости имеют плоскую форму. Это, например, лопатки, кости черепа, тазовые кости, ребра.

Короткие кости обычно имеют неправильную форму и небольшой размер. Они образуют скелет запястья, предплюсны.

Смешанные кости сочетают в себе элементы нескольких костей. Например, тело позвонка представлено короткой костью, а отростки и дуга – плоской.

Снаружи каждая кость покрыта тонкой живой тканью — надкостницей. Она обильно кровоснабжается, здесь находится много нервов и болевых рецепторов, что делает ушиб кости очень болезненным по сравнению с ушибом мышцы.

Ниже надкостницы расположено плотное (компактное) вещество кости, очень плотный твёрдый слой, образующий наружный каркас. Кнутри от него находится рыхлое губчатое вещество. Оно менее прочно, зато и весит гораздо меньше.

В месте соединения двух костей контактирующие поверхности покрыты хрящевыми пластинами. Хрящ упругий (то есть может незначительно сжиматься при увеличении нагрузки) и гладкий, благодаря чему кости не стираются от трения.

Костная ткань относится к соединительным тканям, для них характерно преобладание межклеточного вещества над клеточным элементом. Это хорошо видно на микроскопическом уровне.

Кость состоит из двух типов веществ: органического (около 30%, в основном белки и углеводы) и неорганического (около 60 %, в основном соли кальция и магния, фосфаты); оставшиеся 10% составляет вода. Неорганическая часть придает костям твердость, но при этом повышает их хрупкость. Если кость прокалить, в ней останутся только минеральные соли и она будет легко ломаться. Органическое вещество более эластичное, если кость обработать кислотой, минеральные вещества растворятся и останется только гибкий коллагеновый остов, который может сгибаться, не ломаясь.

У детей преобладает содержание органического вещества, поэтому кости у них более эластичные и упругие. С возрастом повышается доля минеральных веществ и кости становятся менее упругими, но более прочными. При старении происходит гормональная перестройка организма, снижается число костных балок в губчатом веществе, основное вещество теряет воду, а минеральные составляющие вымываются, кости становятся хрупкими и легко ломаются. Эти явления называются остеопорозом.

Строительные клетки, остеобласты, создают вокруг себя каркас из минеральных веществ, преимущественно кальция. Единица строения кости называется остеоном.

Остеобласты активны не только в период роста организма, они работают на протяжении всей жизни человека. Кости постоянно обновляются и перестраиваются. Для этого нужно не только создать новые элементы каркаса, но и уничтожить старые или поврежденные участки. Этим занимаются остеокласты – клетки, разрушающие костную ткань.

Совместная работа остеокластов и остеобластов обеспечивает сращение переломов и реакцию кости на изменение привычной нагрузки. Например, если человек перестает ходить на несколько месяцев, вертикальная нагрузка на кости ног, которую давал вес тела, значительно снижается. Костные балки компактного вещества при этом перестраиваются, приспосабливаясь к отсутствию прежних действующих сил. При попытке снова начать ходить кости могут сломаться, не выдержав вес тела. Подобное происходит с космонавтами после длительных полетов.

Кровеносные сосуды и нервы, проходящие в кости.

На рисунке можно видеть кровеносные сосуды и нервы, проходящие в кости. Цилиндрические структуры вокруг них – остеоны. Они образуются клетками кости (изображены в виде розовых овальных тел с отростками).

Скелет человека состоит из нескольких частей: осевого скелета, поясов конечностей и, собственно, свободных конечностей. Основу осевого скелета составляют позвоночник и череп.

Позвоночник делится на пять отелов:

шейный (7 позвонков);
грудной (12 позвонков, к каждому прикреплена пара ребер);
поясничный (5 позвонков);
крестцовый (5 позвонков, сросшихся в единую кость – крестец);
копчик (3-5 небольших сросшихся позвонков образуют одну кость. Это пример редуцированного хвоста).

Позвонки разных отделов имеют свои отличительные признаки. Общая закономерность такова, что размер тел позвонков увеличивается сверху вниз. Самые крупные свободные позвонки в поясничном отделе. Между телами позвонков находятся эластичные межпозвоночные диски, состоящие из хрящевой ткани. Дуги каждого позвонка образуют отверстие, в котором проходит спинной мозг.

Естественные изгибы позвоночника имеют свои названия – шейный и поясничный лордозы (изгибы вперед), грудной и крестцовый кифозы (изгибы назад). Боковой изгиб называется сколиозом, в норме его не должно быть. Изгибы необходимы для амортизации: позвоночник работает как пружина между ногами и головным мозгом, смягчая тряску и удары при ходьбе, беге. Без лордозов и кифозов прямохождение было бы невозможным.

Рёбра, прикрепленные к позвоночнику, образуют грудную клетку. Сзади она ограничена грудным отделом позвоночника и задними отрезками ребер, спереди – грудиной и реберными хрящами. Грудная клетка придает форму грудной полости и защищает такие важные органы как сердце, лёгкие, трахея, пищевод.

Цифрами обозначены: 1 – ребра; 2 – реберный хрящ истинных ребер; 3 – реберный хрящ ложных ребер; 4 – реберный угол; 5 – реберная дуга;

Череп человека образован парными и непарными костями, срастающимися в процессе взросления организма. Единственная подвижная кость черепа – нижняя челюсть. Различают мозговой и висцеральный (лицевой) отделы черепа.

Кости мозгового отдела достаточно массивные, они образуют черепную коробку, которая защищает головной мозг от повреждений. Сюда относят: лобную, парные теменные и височные, затылочную кость. Височные кости содержат в себе сложную систему каналов, где проходят крупные кровеносные сосуды, находятся органы слуха и равновесия. В затылочной кости находится большое затылочное отверстие, через которое сообщаются полости спинного мозга и головного.

Висцеральный скелет образует рельеф лица, глазницы, носовые ходы. Кости в нем небольшие, могут иметь тонкие стенки и полости внутри, что делает их легкими.

Конечности не крепятся непосредственно к осевому скелету, для этого служат пояса конечностей. Пояс верхних конечностей представлен лопаткой и ключицей. Благодаря наличию ключицы человек может разводить руки в стороны, в то время как некоторые животные (например, лошади, собаки) на такое движение не способны. Пояс нижних конечностей составляют три пары сросшихся костей таза: лобковые, подвздошные и седалищные кости.

Кости рук и ног

Верхняя и нижняя конечности имеют схожее строение: по одной кости в бедре и плече, по две в голени и предплечье. Две кости в дистальных отделах конечностей позволяют совершать вращательные движения кистью и стопой.

Скелет ноги образован бедренной костью с шаровидной головкой, сочленяющейся с тазом, большой и малой берцовыми костями, костями предплюсны, плюсны и пальцев стопы.

Скелет руки схожим образом состоит из плечевой, лучевой и локтевой костей, костей запястья, пясти и пальцев кисти. Локтевая кость больше лучевой, имеет крупную головку, образующую локтевой сустав.

Каждый палец состоит из трех фаланг: дистальной, проксимальной и средней. Большой палец образован всего двумя фалангами, на кисти он расположен отдельно от остальных. Такое противопоставление большого пальца позволяет совершать хватательные движения, держать в руке предметы.

Есть несколько форм соединения костей. Подвижное соединение называется суставом. Чем свободнее сочленение в суставе, тем больше движений могут совершать кости друг относительно дуга и тем больше уязвимость такого соединения. В месте соединения костей их покрывает суставная сумка, которая защищает место соединения и вырабатывает суставную жидкость. Снаружи суставная сумка укреплена связками, которые предотвращают ее от разрывов и растяжений. Поверхности костей внутри суставной сумки покрыты хрящом. Гладкая поверхность хряща и наличие суставной жидкости не дают костям истираться при движении.

Другой вариант соединения –полуподвижное сочленение. Таким образом ребра соединены с грудиной, позвонки примыкают друг к другу. Полуподвижные сочленения более надежны, в них реже происходят растяжения связок или вывихи.

Третий тип соединения – костный шов, неподвижное сочленение. Так соединены кости черепа, таза.

Для того, чтобы привести в движение кости скелета, необходимы мышцы. Это уникальные органы тела, способные быстро изменять свою форму (сокращаться) под действием нервных импульсов двигательных нейронов. К опорно-двигательной системе относят поперечно-полосатые (скелетные) мышцы, их отличает произвольность сокращения (человек способен сознательно контролировать их сокращение и расслабление).

Скелетные мышцы крепятся к костям при помощи нерастяжимых сухожилий. Мышца лежит внутри сумки из соединительной ткани, фасции, и состоит из нескольких мышечных пучков. Каждый пучок также покрыт фасциальной оболочкой. Пучки состоят из мышечных волокон, каждое волокно состоит из клеток.

Каждая мышечная клетка образована слиянием нескольких, она имеет много ядер и огромное число митохондрий, которые необходимы для получения энергии. Внутри вдоль клетки тянутся пучки сократительных белков – миофибриллы.

Механизм сокращения мышц

Основные сократительные белки мышечной клетки – актин и миозин. Используя энергию АТФ, миозиновая головка скользит по цепочке актина, как будто вытягивает канат. Актин смещается и вместе с ним сжимается вся клетка. Чтобы запустить процесс сокращения, необходимы ионы кальция, для расслабления нужны ионы магния. Таким образом, нарушение электролитного состава крови может вызывать судороги.

Возле мембраны в мышечной клетке находятся резервуары с ионами кальция. При поступлении нервного импульса в мембране открываются кальциевые каналы, незначительное число ионов попадают в цитоплазму клетки. Небольшое повышение внутриклеточной концентрации кальция активирует каскады, в результате которых кальций высвобождается из внутриклеточных депо, его количество растет лавинообразно, клетка сокращается.

Ответ любой мышцы зависит от силы пришедшего импульса. Существует порог возбуждения, то есть минимальная сила импульса, начиная с которой мышца начинает сокращаться. При постепенном увеличении мышца достигает своего максимума силы сокращения, при котором задействованы все двигательные единицы.

Чувствительность мышц к возбуждению различна. Самые трудновозбудимые мышцы – бедренные, управляющие движением ноги. Самые чуткие – мышцы глаз, так как движения глазного яблока должны быть максимально точными.

Самую большую силу развивают жевательные мышцы, на коренных зубах человека они способны развить усилие до 72 кг. Икроножная мышца самая сильная на растяжение, она способна удержать вес около 130 кг.

Единственными скелетными мышцами, которые не крепятся к костям, являются мимические мышцы. Они необходимы для передачи эмоций и общения в социуме.

Для нормального движения необходима согласованная работа мышц. Есть несколько основных типов взаимодействия между мышцами: синергизм и антагонизм. Мышцы-синергисты совершают работу в одном направлении, мышцы-антагонисты – в разных, они совершают работу в противофазе (при сокращении одной мышцы вторая расслабляется и наоборот). Пример мышц-антагонистов: двуглавая (бицепс) и трехглавая (трицепс) мышцы плеча, первая сгибает руку в локтевом суставе, вторая разгибает.

Читайте также: