Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина ІV. Біологія людини
6. Опорно-рухова система людини, її функції і значення

Опорно-рухова система людини виконує механічні (захист, форма, рух) та біологічні функції (крово- й теплотворення та депонування). Складається система з «пасивного» скелета й «активної» м’язової системи. Форма і розмір м’язів залежать від виконуваних ними функцій в організмі. Розрізняють м’язи довгі, широкі, короткі, колові та ін. Довгі м’язи розміщені на кінцівках, короткі — там, де рухи незначні, наприклад між ребрами, хребцями тощо. Широкі м'язи — на тулубі, а колові — навколо отворів, деякі з них називають сфінктерами.

З’єднання кісток скелета людини дає змогу різним частинам тіла здійснювати рухи, які забезпечуються скороченням скелетних м’язів типу кістка — кістка. Це такі м’язи, початок і кінець яких прикріплені до кісток. За напрямками рухів частин тіла розрізняють м’язи згиначі й розгиначі (здійснюють рухи навколо фронтальної осі, мал. 4.19), відведення і приведення (навколо сагітальної осі) та повертання (навколо вертикальної осі, супінатори — пронатори). Прикладом згинання й розгинання є рухи в ліктьовому суглобі (піднімання й опускання передпліччя); відведення-приведення — рухи в плечовому суглобі при підніманні руки вбік, догори та опусканні її до вихідного положення; повертання — повертання голови ліворуч-праворуч тощо. Супінація — обертання кінцівки або її частини навколо поздовжньої осі з обертанням передньої поверхні в латеральному (назовні) напрямку. Пронація — обертання кінцівки або її частини навколо поздовжньої осі з обертанням передньої поверхні в напрямку серединної (сагітальної) площини (до середини).

Мал. 4.19. Площини тіла людини:

а — стрілова (серединна, сагітальна); б — лобова (фронтальна); в — горизонтальна

М’язи скорочуються лише при надходженні до них нервових імпульсів. Слід ураховувати, що нервовий імпульс, який має викликати скорочення якогось одного м’яза, обов’язково зумовить синхронні скорочення або розслаблення інших м’язів. Тобто м’язи скорочуються узгоджено, завдяки чому й можливі доцільні рухи, необхідні за різних форм діяльності організму (ходіння, плавання тощо).

Зв’язки щільні, розміщені переважно навколо суглобів сполучнотканинні утвори, а також ущільнені ділянки серозних оболонок між органами в людини й вищих хребетних тварин. Мають форму тяжів або пластин. Утворені здебільшого колагеновими волокнами, але є зв’язки, в яких переважають еластичні волокна. Вони пружні, розтяжні, міцні, еластичні. Зв’язки суглобів утримують зчленовані кістки скелета, обмежують їхню рухливість, спрямовують рух. Зв’язки внутрішніх органів (серця, легень, стравоходу, печінки, шлунка, матки, сечового міхура та ін.) підтримують їх у порожнині тіла. З віком зв’язки поступово втрачають пружність та еластичність.

Сухожилки частина посмугованих м’язів. Складаються із щільної сформованої сполучної тканини. Колагенові волокна сухожилків проникають у м’язове черевце й там навколо м’язових волокон утворюють кілька шарів, які міцно сполучають черевце із сухожилком. Сухожилки є сполучнотканинними утворами, якими м’яз прикріплюється до кістки. Форма сухожилків різноманітна: у довгих і вузьких м’язів — циліндрична, в коротких і широких — у вигляді пластин, або апоневрозів. Деякі сухожилки, наприклад довгі згиначі пальців, оточені синовіальною оболонкою.

Будова, склад, властивості кісток та їхній ріст. Кожна кістка людини — це складний орган (мал. 4.20, див. також мал. 4.2). Вона займає певне місце в тілі, має свою форму й будову, виконує властиву їй функцію. В утворенні кістки беруть участь усі тканини, але переважає кісткова тканина. Хрящ вкриває лише суглобові поверхні кістки, зовні вона вкрита окістям, усередині її міститься кістковий мозок. Кістка має жирову тканину, кровоносні й лімфатичні судини, нерви. Кістковій тканині властиві високі механічні якості, її міцність можна порівняти з міцністю металу. Жива кістка людини у віці 25—40 років містить 50 % води, 12,5 % органічних речовин білкової природи (осеїн), 21,8 % неорганічних речовин (переважно кальцію фосфату) і 15,7 % жиру.

Мал. 4.20. Ріст кістки

Кістку утворюють остеобласти. Найбільша кількість їх в окісті — тонкій, але щільній сполучнотканинній пластинці, що містить багато кровоносних судин, нервових і лімфатичних закінчень. Окістя забезпечує живлення й ріст кістки в товщину. У довжину кістка росте за рахунок епіфізарного хряща.

На розпилі, шліфах кістки розрізняють дві її структури — компактну речовину (кісткові пластинки, складені щільно і впорядковано), яка розміщена поверхнево, і губчасту речовину (у вигляді пухких кісткових елементів) всередині кістки. Така будова кісток цілком відповідає принципу будівельної механіки — за найменшої витрати матеріалу і значної легкості забезпечувати максимальну міцність споруди. Це підтверджується тим, що розміщення трубчастих систем і основних кісткових балок відповідає напрямку дії сил стискання, розтягу і скручування.

Типи кісток організму людини. За формою кістки поділяють на трубчасті (довгі — плечова, стегнова та ін.; короткі — фаланги пальців), плоскі (лобова, тім’яна, лопатка та ін.), губчасті (ребра, хребці) і змішані (клиноподібна, нижня щелепа, вилична).

Типи з’єднання кісток (переривчасті та безперервні). В скелеті людини кістки можуть сполучатися рухомо, напіврухомо й нерухомо. Іноді використовують й іншу класифікацію з’єднання кісток: перервне (рухоме) і неперервне (напіврухоме та нерухоме). Перервним є таке з’єднання, за якого між сполученими кістками є простір (порожнина). Воно характерне для суглобів і напівсуглобів. У напівсуглобах між кістками є порожнина, але немає суглобових поверхонь. Таким типом з’єднання сполучені між собою, наприклад лобкові кістки тазового поясу. Суглобами сполучаються багато кісток скелета людини.

Безперервне з’єднання забезпечується хрящами (ребра з грудною кісткою), кістковою тканиною (зростання, шви — між кістками черепа, таза), зв’язками (ліктьова і променева кістки передпліччя, хребці).

Будова і типи суглобів. Усі суглоби (мал. 4.21) мають загальний план будови, який включає суглобову порожнину, суглобову сумку й суглобові поверхні. Суглобову порожнину виділяють умовно, оскільки в нормі між суглобовою сумкою й суглобовими кінцями кісток порожнини немає, а міститься рідина.

Мал. 4.21. Типи і схема будови суглобів:

1 — фіброзний і 2 — синовіальний шари суглобової сумки (капсули); 3 — порожнина суглоба; 4 — суглобові хрящі

Суглобова сумка охоплює суглобові поверхні кісток, утворюючи герметичну капсулу. Складається з двох шарів: зовнішнього, який переходить в окістя, і внутрішнього, що виділяє в порожнину суглоба рідину — своєрідне мастило, яким забезпечується вільне ковзання суглобових поверхонь.

Суглобові поверхні з’єднуваних кісток укриті суглобовим хрящем. Гладенька поверхня суглобових хрящів сприяє рухам у суглобах. Суглоби розрізняють за формою: кулясті (плечовий, кульшовий), еліпсоїдні (променезап’ясткові), циліндричні (променеліктьовий) тощо. Оскільки рух з’єднуваних ланок здійснюється навколо однієї, двох або багатьох осей, суглоби прийнято також поділяти на бага-тоосьові (кулясті), двохосьові (еліпсоїдні, сідлоподібні) й одноосьові (циліндричний, блокоподібний).

За будовою розрізняють прості, складні та комбіновані суглоби. Простим є суглоб, утворений двома кістками (міжфаланговий, про-менеліктьовий, плечовий, кульшовий тощо). Складні суглоби утворюються трьома і більше кістками (ліктьовий, променезап’ястковий тощо). Комбінованим суглобом називають два анатомічно розділених суглоби, які функціонують як одне ціле (ребра до хребців, нижньощелепноскроневий, потилична кістка з атлантом, хрящі гортані тощо).

Будова скелета людини: голови, тулуба, верхніх і нижніх кінцівок та їхніх поясів. У скелеті людини виділяють череп, тулуб і кінцівки. Скелет (мал. 4.22) тулуба — це хребет, ребра й груднина. Хребет, має 33—34 хребці. В ньому є шийний (7 хребців), грудний (12), поперековий (5), крижовий (5 зрослих) і куприковий (4—5 хребців, що зрослися) відділи. Хребці сполучені суглобами й міжхребцеви-ми дисками, а також зв’язками. Завдяки цьому хребет може згинатися. У хребті є вигини, які формуються в людини з віком (мал. 4.23).


Мал. 4.22. Скелет і м’язи людини

Мал. 4.23. Хребетний стовбур:

а — природні вигини хребта: І — шийний і поперековий (III) лордози, грудний (II) та крижовий (ІV) кіфози; б — поява вигинів хребта у дітей у зв’язку з триманням голови (1), під час сидіння (2) та стояння (3); в — види сколіозів: 1 — грудний; 2 — загальний лівобічний; 3 — S-подібний

Грудна клітка сформована 12 парами ребер, з яких 7 пар хрящами безпосередньо прикріплені до груднини (справжні ребра), наступні 3 пари (несправжні) прикріплюються хрящами одне до одного, а потім до груднини. Хрящі цих ребер утворюють праву й ліву реберні дуги. Пари ребер 11 і 12-ту називають вільними, бо вони закінчуються в товщі стінки черевної порожнини і до груднини не прикріплені. Груднина має рукоятку, тіло й мечоподібний відросток, які зрослися.

У черепі (мал. 4.24) розрізняють мозковий і лицевий відділи. Мозковий відділ утворений зрослими тім’яними, скроневими, потиличною, лобовою та клиноподібною кістками. На межі мозкового й лицевого відділу розміщена решітчаста кіста, яка своєю горизонтальною пластинкою входить до складу мозкового відділу, а вертикальною — до лицевого. До складу лицевого відділу входять ще парні кістки: виличні, верхньощелепні, піднебінні, носові, сльозові, нижні носові раковини (верхні й середні носові раковини є частинами решітчастої кістки) та непарні кістки — нижня щелепа й леміш. Під’язикова кістка не сполучена із кістками черепа й оточена м’язами шиї.

Мал. 4.24. Кістки черепа

Кінцівки прийнято поділяти на пояси та вільні кінцівки. Пояс верхніх кінцівок складається із парних ключиць та лопаток. Ключиця одним кінцем сполучена із рукояткою груднини, а іншим — з лопаткою суглобами. Ключиця ніби відсовує лопатку на спинний бік тіла людини, що забезпечує велику рухливість вільної верхньої кінцівки. В ній виділяють плече (плечова кістка), передпліччя (ліктьова та променеві кістки) та кисть із зап’ястком (8 кісток), п’ястком (5 кісток) та фалангами пальців (14 кісток).

Пояс нижніх кінцівок включає дві тазові кістки (утворилися зростанням лобкової, сідничної та клубової кісток), які ззаду сполучені із крижовою кісткою малорухливим суглобом. Спереду тазові кістки сполучені хрящем, всередині якого є порожнина (таке сполучення називають симфізом). У вільній нижній кінцівці розрізняють стегно (стегнова кістка), гомілку (мала й велика гомілкові кістки) і стопу із передплесном (7 кісток), плесно (5 кісток) та фаланги пальців (14 кісток). У колінному з’єднанні є надколінок.

Особливості будови скелета людини, зумовлені прямоходінням і працею. Особливості будови скелета людини пов’язані з прямоходінням.

Ширина грудної клітки людини більша, ніж глибина, порівняно з мавпами. Такою самою є зміна форми тазового поясу. В людини він має мископодібну форму. Хребет людини має S-подібні вигини: шийний і поперековий лордози; грудний і крижовий кіфози. У людини міцніший зв’язок хребта з тазом, масивніші нижні кінцівки. Лицевий відділ черепа в неї значно менший, немає сагітального й потиличного гребенів, менші надбрівні дуги й нижня щелепа. Є виступ підборіддя. Довжина верхніх вільних кінцівок відносно менша, ніж у мавп, і вони не такі масивні. Збільшена рухливість кисті. Лопатки людини більше зсунуті на спину, що забезпечує більшу рухливість вільної кінцівки. Добре виражена здатність до пронації й супінації. Верхні кінцівки дуже рухливі. Кістки черепа легші й гладенькі (немає потреби кріпити велику кількість м’язів). У людини стопа має склепіння. Протиставлення великого пальця редукувалось через перехід стопи лише до виконання опорної функції.

Особливості будови та функції посмугованих скелетних м’язів, з’єднання їх з кістками і шкірою. Скелетні м’язи — це активна частина опорно-рухової системи, завдяки скороченню якої відбувається переміщення частин і всього тіла в просторі.

М’яз, як і всі інші органи, має складну будову (мал. 4.25). Основу скелетного м’яза становить посмугована м’язова тканина. В кожному м’язі розрізняють м’язове черевце, або тіло, і сухожилки. М’яз зазвичай має два сухожилки, якими він прикріплений до кісток.


Мал. 4.25. Форма і структура м'язів:

І — форми м’язів: а — веретеноподібний; б — двоголовий; в — двочеревцевий; г — посмугований; д — двоперистий; е — одноперистий; 1 — черевце м’яза; 2, 3 — сухожилки; 4 — сухожилкова смуга; 5 — проміжний сухожилок; II — фасція та фасціальні (фіброзні) піхви (плеча): 1, 4 — міжм’язові перетинки; 2, 7, 8 — фасціальні (фіброзні) піхви м'язів; 3 — кістка; 5 — судини і нерви; 6 — фасція (плеча)

М’язове черевце складається з багатьох м’язових волокон, які утворюють пучки різних розмірів і забезпечують скорочення. В кожному пучку м’язові волокна зв’язані одне з одним пухкою волокнистою сполучною тканиною. Сполучнотканинні перетинки всередині м’яза з’єднуються між собою і розділяють м’яз на окремі пучки м’язових волокон. Весь м’яз зовні також вкритий сполучною тканиною.

До м’яза, як і до інших органів, підходять нерви й кровоносні судини. Нервові імпульси, що передаються по рухових нервових волокнах від мозку до м’яза (синаптично), зумовлюють його скорочення. По чутливих нервових волокнах у мозок надходить інформацію з м’язових рецепторів про стан м’яза.

Як орган з інтенсивним обміном речовин м’яз має добре кровопостачання, інтенсивність якого регулюється автономною (вегетативною) нервовою системою. В один і той самий м’яз надходить кров, а з нею і поживні речовини з кількох артерій.

Скорочуючись, м’яз виконує певну механічну роботу. Обсяг виконуваної роботи залежить від сили його скорочення й довжини, на яку м’яз коротшає. Сила м’яза пропорційна кількості м’язових волокон, з яких він побудований, а точніше — площі поперечного перерізу всіх м’язових волокон м’яза. Практично чим товщий м’яз, тим він сильніший. Довжина, на яку м’яз може зменшуватись (або висота, на яку м’яз піднімає вантаж), залежить від загальної його довжини.

Скелетні м’язи перекидаються через суглоб, а іноді через два і більше суглобів, прикріплюючись своїми кінцями до різних кісток. Вкорочення м’яза під час скорочення супроводжується зближенням його кінців і кісток, до яких прикріплений м’яз. При цьому кістки й суглоби, в яких здійснюється рух кістки, виконують функцію важелів.

У здійсненні кожного руху бере участь, як правило, кілька груп м’язів, причому м’язи однієї групи, наприклад передні м’язи плеча, скорочуються, а м’язи протилежної групи в цей час розслабляються. Одночасне скорочення і розслаблення протилежних груп м’язів забезпечує плавність рухів. М’язи, що виконують одну й ту саму роботу — один і той самий рух у певному суглобі, називаються синергістами, а м’язи, що діють у протилежних напрямках, — сґнтагоністами. Наприклад, усі м’язи, які викликають згинання плечового суглоба, належать до групи синергістів цього руху, синергістами між собою є також м’язи, що зумовлюють розгинання цього суглоба. Однак ці дві групи м’язів — згиначі й розгиначі — будуть антагоністами одна відносно одної. Антагоністична дія м’язів — важливе пристосування в роботі рухового апарату. Під час кожного руху напружуються не тільки м’язи, що його здійснюють, а і їхні антагоністи, протидіючи тязі й тим самим надаючи рухові точності й плавності.

Узгоджене чергування скорочення й розслаблення різних груп м’язів та координація всіх рухів забезпечуються нервовою системою і мають рефлекторний характер. Часто м’язові рефлекси виникають у відповідь на подразнення рецепторів, що містяться в самих м’язах або сухожилках. Прикладом може бути колінний рефлекс. Складні дії нашого повсякденного життя, наприклад ходіння, здійснюються завдяки узгодженій дії не окремого органа, а групи органів опорно-рухового апарату, що зумовлено регулювальною функцією нервової системи.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити