Морфофункциональные особенности опорно-двигательной системы
Выполняет в организме следующие функции:
1. Опора для всех систем и органов организма, перемещение тела в пространстве.
2. Образует полости, тем самым, защищая внутренние органы – например, полость черепа защищает головной мозг от повреждений, грудная клетка – сердце и лёгкие и т.д.
3. Служит «депо» для минеральных веществ, в случае необходимости организм их будет использовать, «забирая» из костей.
4. В полостях костей расположен орган кроветворения – красный костный мозг (ККМ).
Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную (скелет) и активную (мышцы) части.
Скелет человека.
Представляет собой комплекс из 206 костей и их соединений. Различают: скелет головы (череп), скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей. Масса «живого» скелета равна у новорожденного 11% от массы тела, у взрослого – 20%.
Основными тканями, образующими скелет являются – костная, хрящевая и волокнистая ткани. Это разновидности соединительной ткани.
1. Хрящевая ткань. Клетки, строящие её хондроциты (предшественники – хондробласты) не соединятся друг с другом, поэтому хрящ и не срастается. Клетки выделяют основное вещество – полисахарид хондрин. Хрящ – это твердая, но гибкая ткань, хорошо приспособлена для сопротивления любым деформациям. Известны три типа этой ткани – гиалиновый хрящ, желтый эластичный и белый эластичный хрящи. Кроме скелета входит в состав других систем (например, дыхательной)
2. Волокнистая ткань. Образована клетками фиброцитами (предшественники – фибробласты), которые тоже не соединены между собой. Выделяют основное вещество – волокна коллагена и эластина. Выделяют – рыхлую соединительную и плотную волокнистые ткани. Образует надкостницу и сухожилия.
3. Костная ткань. Снабжена нервами и сосудами. Клетки, строящие ткань (остеоциты и их предшественники – остеобласты) имеют отростки, с помощью которых они соединяются друг с другом (за счёт этого кости могут срастаться). Ткань постоянно разрушается специальными клетками (остеокластами) и вновь образуется остеоцитами. Это увеличивает приспособляемость организма. Межклеточное вещество образовано неорганическими солями (прежде всего – фосфат кальция) и органическим веществом (в основном – белок коллаген).
Строение кости.
Кость состоит из следующих компонентов:
1. На поверхности – компактное вещество, которое состоит из плотно сгруппированного слоя костных пластинок.
2. Под компактным веществом – губчатое вещество. Оно состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В ячейках губчатого вещества находится красный костный мозг.
3. Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной пленкой из соединительной ткани – надкостницей. Только головки длинных костей лишены надкостницы, но и они покрыты хрящом.
Состав костей – примерно 60% минеральных веществ (прежде всего фосфат и карбонат кальция – они придают костям прочность), 30% органических веществ (оссеин – он придает костям упругость), 10% воды. Эта пропорция непостоянна и меняется с возрастом. Так, в пожилом возрасте возрастает доля минеральных веществ, кости становятся хрупкими и чаще, чем в молодом возрасте, ломаются.
Классификация костей.
1.Трубчатые (длинные) кости – это кости конечностей. Внутри они полые – полости заполнены жёлтым костным мозгом. Различают среднюю удлиненную часть – диафиз, обычно цилиндрической или почти трехгранной формы, и утолщенные концы – эпифизы. Участки между ними – метафизы, выступы на кости (это места прикрепления мышц – апофизы).
2. Короткие (губчатые) кости. Состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они находятся там, где подвижность сочетается с сопротивлением сдавливанию (кости запястья и предплюсны).
3.Плоские кости. Формируют защитные полости организма (рёбра, грудина, тазовые кости).
4. Смешанные кости, имеют сложную форму. Состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертание и происхождение. Например, позвонки и кости основания черепа.
5.Воздухоносные кости. Имеют в своем теле полость, заполненную воздухом. Например, лобная кость, верхняя челюсть и некоторые другие.
Рост костей.
а) В толщину кости растут за счет деления надкостницы, клетки которой образуют вокруг себя костное межклеточное вещество. За счёт этого кости срастаются при переломе.
б) В длину кости растут путем деления особых хрящевых прослоек (в виде кольца) – зон роста, которые расположены на границе эпифиза с диафизом.
Рост костей регулирует гормон гипофиза (гормон роста – СТГ). За счёт деятельности остеокластов в течение жизни кости человека постоянно перестраиваются. Чем больше нагрузка на скелет, тем прочнее становятся кости. Следовательно, положительное влияние на формирование скелета оказывает физический труд и занятий физкультурой..
Соединение костей
1. Неподвижное соединение – это соединение вследствие сращения костей (кости таза) или образование швов (кости черепа).
2. Полуподвижное соединение – кости соединяются между собой с помощью хрящей, что обеспечивает некоторый уровень подвижности относительно друг друга (например, рёбра с грудиной, позвонки друг с другом).
3. Подвижное соединение – характерно для большинства костей и достигается с помощью особого образования – сустава. Существует много видов суставов, в основном они выглядят следующим образом. Конец одной из костей – выпуклый (головка сустава), а другой кости вогнутый (суставная впадина). Головка сустава конгруэнтна впадине, поверхности обоих покрыты слоем гладкого хряща (для уменьшения трения). Кости сустава покрыты общей прочной оболочкой из соединительной ткани – суставной сумкой. В ней имеется жидкость для смазки и уменьшения трения. Кроме этого в полости суставной сумки низкое давление – 5 – 10 мм ртутного столба (т.е. кости как бы присасываются друг к другу). Снаружи сумка окружена связками и мышцами, прикрепленными к ней, и переходит в надкостницу.
Череп.
Одна из важнейших частей скелета. Он защищает от внешних воздействий головной мозг, органы чувств и служит опорой для начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем, мимических мышц. Череп условно подразделяют на мозговой и лицевой отделы, состоящие из 23 костей – 8 парных и 7 непарных.
1. Мозговой отдел – вместилище для головного мозга. Состоит из парных костей – теменных и височных (здесь проходит слуховой проход); и непарных костей – лобная, затылочная и др. В затылочной кости имеется большое затылочное отверстие, через которое головной мозг соединяется со спинным. Также затылочная кость соединяется с первым позвонком позвоночника с помощью эллипсовидного сустава, что обеспечивает наклон головы вперед и в назад – вверх. Дно черепа образовано основной костью с многочисленными отверстиями для нервов и кровеносных сосудов.
2. Лицевой отдел. Состоит из верхнечелюстных, носовых, скуловых, глазничных, нижнечелюстной подъязычной и других костей. Нижнечелюстная кость соединена подвижно с височными костями. На обоих челюстях имеются ячейки (альвеолы) для зубов.
Кости черепа в основном плоские, соединяются между собой зубчатыми и чешуйчатыми швами, кроме нижнечелюстной (она соединяется суставом).
Особенности черепа человека – соотношение мозгового и лицевого отдела – три к одному (это только у человека, что обеспечивает соответствующий размер головного мозга); форма нижней челюсти – U-образная, что обеспечивает формирование членораздельной речи.
Скелет туловища.
Представлен скелетом позвоночника и грудной клетки.
I. Позвоночник состоит из 33 – 34 позвонков, между которыми находятся хрящевые прокладки – диски, это обеспечивает позвоночнику гибкость. Каждый из позвонков состоит из тела, дуги и нескольких отростков. Между телом и дугой есть отверстие, отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором расположен спинной мозг. Телами позвонки соединяются друг с другом. Отростки выполняют защитную функцию (от механических повреждений), при этом облегчая массу позвонка. Различаю 5 отделов позвоночника, позвонки разных отделов имеют различия в строении.
1. Шейный отдел – 7 позвонков (кстати, как у всех млекопитающихся). Первый позвонок – атлант, не имеет тела, соединен с черепом. Второй позвонок – эпистрофей, имеет на теле зубовидный отросток, который обеспечивает повороты головы.
2. Грудной отдел – 12 позвонков. На боковых поверхностях их тел имеются ямки – для соединения с головками рёбер.
3. Поясничный отдел – 5 позвонков, отличающихся от других крупными размерами. На втором поясничном позвонке заканчивается спинной мозг.
4. Крестцовый отдел – 5 позвонков, которые у взрослого человека срастаются между собой и с костями таза. Это происходит из-за увеличения нагрузки при прямохождении.
5. Копчиковый отдел – 5 (чаще 4) сросшихся между собой позвонка, представляющих собой короткие кости.
Таким образом, кости позвоночника – смешанные, соединены полуподвижно.
Особенности позвоночника человека. Он имеет S-образную форму, т.е. 2 изгиба вперед (лордозы) – шейный и поясничный, и 2 изгиба назад (кифозы) – грудной и крестцовый. Благодаря им центр тяжести тела перемещен немного назад, что обеспечивает прямохождение и, кроме того, амортизацию при ходьбе. Тела позвонков сверху вниз увеличиваются в размерах.
II. Грудная клетка.
Состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар рёбер и грудины. Грудная клетка прикрывает и защищает от механических повреждений сердце, лёгкие, крупные кровеносные сосуды и пищевод.
Грудина представляет собой плоскую кость, расположенную впереди. Рёбра соединены подвижно с позвонками и полуподвижно с помощью хрящей с грудиной и поэтому могут перемещаться. Это имеет большое значение для дыхания. Рёбра представляют собой изогнутые костные пластинки и анатомически делятся на три группы:
а) Истинные рёбра – с 1 по 7 пару, каждое из них соединяется с позвонком и с грудиной напрямую.
б) Ложные рёбра – с 8 по 10 пару, соединяются с позвонками, как и истинные, но другие их концы не крепятся к грудине, а хрящами срастаются между собой и с хрящами нижних рёбер, образуя рёберную дугу. Эта дуга соединена полуподвижно с грудиной.
в) Колеблющиеся рёбра – 11 и 12 пары, их передние концы не доходят до грудины и заканчиваются, остаются свободными в верхних отделах брюшной полости.
Особенности грудной клетки человека: она сжата с боков, и плоская (в отличие от таковой у млекопитающихся), что является приспособлением к прямохождению – центр тяжести.
Верхние конечности.
В них выделяют – пояс конечностей и свободную конечность.
I. Пояс конечностей расположен в туловище и состоит из двух костей:
1. Ключица – парная, S-образно изогнутая кость, анатомически входит в состав грудной клетки (расположены над первым ребром). Функция ключицы – она как бы удерживает плечевой сустав на некотором расстоянии от грудной клетки, обеспечивая приводящие движения руки. Суставами соединяется с лопаткой и грудиной.
2. Лопатка – парная плоская кость треугольной формы, прилегающая к задней поверхности грудной клетки, соединена с ключицей, обеспечивает подвижность плечевого пояса.
II. Верхняя свободная конечность (рука), анатомически состоит из трёх отделов.
1. Плечо – часть руки от плечевого сустава до локтевого. Представлена одной длинной трубчатой костью – плечевой.
2. Предплечье – часть руки от локтевого сустава до лучезапястного сустава. В этой части руки две параллельно расположенные кости – локтевая и лучевая.
3. Кисть, делится в свою очередь на три отдела:
а) Запястье, состоит из 8 коротких костей (2 ряда по 4 кости).
б) Пясть – 5 коротких трубчатых кости.
в) Фаланги пальцев – 14 коротких трубчатых кости.
Особенности руки человека – большая свобода движений в плечевом суставе (чем у животных); руки заметно короче и слабее ног; большой палец руки противопоставлен остальным четырем пальцам – именно эта анатомическая деталь дает возможность руке человека исполнять многочисленные и разнообразные движения при всех формах труда человека.
Скелет нижних конечностей.
Аналогично верхним конечностям тоже состоит из пояса конечностей и свободной конечности (ноги).
I. Пояс нижних конечностей (тазовый пояс). Представлен тазом, в составе, которого выделяют три пары костей:
а) Подвздошная кость – образует как бы чашу – вместилище для органов брюшной полости и полости малого таза.
б) Седалищная кость.
в) Лобковая кость.
С помощью тазобедренного сустава таз соединяется с ногой. Кости таза срастаются окончательно в 12 – 14 лет у девочек и в 13 – 16 лет у мальчиков. У женщин таз шире и ниже, а все его размеры больше, чем у мужчин. Эти половые отличия связанны с тем, что у женщин таз – вместилище развивающегося в матке плода. Из-за прямохождения человека выход из таза уже, чем у животных, что ухудшает условия для деторождения.
II. Свободная нижняя конечность (нога). Как и рука состоит из трёх отделов:
1. Бедро – от тазобедренного сустава до коленного сустава. Здесь одна кость – бедренная, самая длинная трубчатая кость в организме. Коленный сустав впереди прикрыт надколенником (коленная чашечка) – плоской костью.
2. Голень – от коленного до голеностопного сустава. Здесь 2 кости – впереди большая берцовая кость и сзади малая берцовая кость.
3.Стопа. В свою очередь состоит из трёх отделов:
а) Предплюсна – 7 коротких костей, расположенных в 2 ряда.
б) Плюсна – 5 коротких трубчатых костей.
в) Фаланги пальцев – 14 коротких трубчатых костей.
Особенности нижних конечностей человека: соответственно они длиннее и сильнее рук; стопа имеет свод, он обеспечивает амортизацию при ходьбе. Нарушение свода стопы – плоскостопие, имеет негативное влияние для здоровья человека.
Возрастные особенности формирования костной системы человека.
В процессе пренатального и постнатального развития скелет ребёнка подвергается сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине 2-го месяца эмбриогенеза и продолжается до 18 – 25 лет постнатальной жизни. Вначале у эмбриона весь скелет хрящевой, окостенение не завершается к моменту рождения, поэтому в скелете новорожденного много хряща, да и химический состав костей отличается от кости взрослого. В это время в кости много органических веществ, следовательно, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий. Интенсивное утолщение стенок костей и повышение их механической прочности идёт до 6 – 7 лет. Затем до 14 лет нет изменений, а после 14 до 18 лет вновь идёт возрастание.
Окончательное окостенение скелета завершается у женщин в 17 –21 год, у мужчин в 19 – 25 лет, причем кости окостеневают в различное время. Например, позвонки – к 20 – 25 годам, а копчиковые даже к 30 годам; кисти – в 6 –7 лет, а запястья – в 16 – 17 лет; нижние конечности – приблизительно к 20 годам.
Позвоночник новорожденного отличается отсутствием каких-либо изгибов. В 3 месяца формируется – шейный лордоз, в 6 месяцев – грудной кифоз, к 1-му году – поясничный кифоз. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы слабо фиксированными, что легко приводит к искривлениям (сколиозам). Грудная клетка к 12 – 13 годам уже значительно напоминает грудную клетку взрослого
Значительные изменения происходят в черепе. Закрытие родничков происходит в 1 –2 года, а сращивание черепных швов – к 4 годам. Лицевой отдел интенсивно растет до наступления половой зрелости.
Таким образом, в целом скелет детей и подростков характеризуется высокой эластичностью, что всегда является угрозой его деформации при нарушении гигиенических норм.
Мышечная система.
Основной тканью мышечной системы является мышечная ткань. В организме человека она представлена тремя типами – поперечно-полосатая (скелетная) мышечная ткань, гладкая мышечная ткань и сердечная мышечная ткань. Отличия между ними в следующем:
| признаки | скелетная | гладкая | Сердечная |
| 1.местонахождение | Прикреплены к костям, язык, 1/3 пищевода, сфинктер ануса. | Стенки внутренних органов – желудка, кишок | Стенки сердца. |
| 2. форма волокон | Вытянутая, цилиндрическая, с тупыми концами | Вытянутая, веретеновидная, с заостренными концами. | Вытянутая, цилиндрическая, волокна разветвляются и сливаются друг с другом. |
| 3. число и положение ядер. | Много ядер, все на периферии. | Одно, в центре. | Много, в центре. |
| 4. Поперечная полосатость. | Имеется | Отсутствует | Имеется |
| 5. Скорость сокращения | Большая | Малая | Промежуточная |
| 6. Способность оставаться в сокращенном состоянии. | Малая | Большая | Промежуточная |
| 7. Регуляция сокращений | Произвольная, регулируется соматической нервной системой | Непроизвольная, регулируется вегетативной нервной системой | Непроизвольная, имеет автономный центр управления. |
Строение скелетных мышц.
Они состоят из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон. Мышца покрыта соединительно-тканной оболочкой – фасцией. Прикрепляются мышцы к костям с помощью сухожилий (только мимические мышцы одним концом к коже лица). Мышцы способны – сокращаться и расслабляться, сигнал на эти действия подается по нервам от ЦНС. Существуют следующие группы мышц:
1. Синергисты – разные мышцы, участвующие в одном движении, например, жевательная и височная мышцы участвуют в сжимании зубов.
2. Антагонисты – мышцы, участвующие в противоположных движениях. Например, при сокращении бицепса (сгибатель) локтевой сустав сгибается, если трицепс (разгибатель) расслаблен и наоборот.
Источник энергии мышц – распад и окисление органических веществ.
Возрастные особенности развития мышечной системы.
В процессе развития изменяются двигательные качества мышц – быстрота, сила, ловкость и выносливость, причём развитие идёт неравномерно.
1. Быстрота и ловкость с 4 – 5 лет к 13 –14 годам достигают уровня взрослого, причём при занятиях спортом в 2 раза быстрее. Таким образом, до 6 – 7 лет дети не в состоянии совершать точные движения в предельно короткие сроки. Улучшение этого происходит до 17 лет.
2. Сила максимально прирастает с 10 – 12 лет у девочек и до 13 – 15 лет у мальчиков.
3. Выносливость развивается позже всех. Например, если в 7 лет взять этот показатель за 100%, то в 10 лет – 150%, в 14 – 15 лет – 400%. В целом к 17 – 19 годам достигает 85% выносливости взрослого. Максимальный уровень достигается к 25 – 30 годам.
4. Развитие координации движений. Обусловлено не только созреванием опорно-двигательной системы, но и зависит от условий воспитания.
Координация основных естественных движений формируется до 3 –5 лет. Развитие движений и механизмов их координации наиболее интенсивно идет в первые годы жизни до подросткового возраста. В подростковом возрасте координация движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Однако это временное явление, исчезающее после 15 лет. К 18 – 25 годам полностью соответствует уровню взрослого (так называемый «золотой период» моторики движений).
Раздел 7.