Физиологические особенности костно-мышечной системы человека.

Введение

Костно-мышечная система (далее - КМС) в организме человека формируется одной из первых. КМС позволяет человеку перемещаться в пространстве и познавать мир, защищает от физических воздействий. Еще в Средние века ученые знали о рычагах и блоках в механике, но при всей видимой простоте устройство костно-мышечной системы продолжает удивлять современных ученых и в настоящее время.

У человека необходимость перемещаться в пространстве существовала всегда, в связи с этим ткани костно-мышечной системы устроены так, что наделяют человека определенной безопасностью. Природа совместила в костно –мышечной системе вещи практически несовместимые: легкость и прочность, силу и быстроту, способность обновляться и стойкость ко времени, но особое внимание вызывают суставы. В течение долгих лет суставы переносят испытания болезнями, нагрузками, весом, временем, безответственным отношением к ним «безответственных хозяев», подвергаются необратимым изменениям и в какой-то момент дают сбой.

Костно-мышечная система это показатель здоровья организма в целом.
При заболеваниях и повреждениях какой-либо части костно-мышечной системы нарушаются работа всего организма, а часто и внутренние органы Из-за нарушений этой системы появляются противопоказания для службы в армии, ограничения в выборе будущей профессии, или эти нарушения приводят к инвалидности. Чтобы не было вышенаписанных нарушений, надо вовремя их выявить и начать профилактику и коррекцию.

Целью исследования данной работы является изучение физиологических особенностей костно-мышечной системы человека, которая представляет собой функциональную совокупность костей скелета, их соединений (суставов и синартрозов), и соматической мускулатуры

Задачи исследования:

1. Изучить физиологические особенности костей и мышц человека.

2. Рассмотреть нарушения функций костно-мышечной системы

3. Определить меры профилактики заболеваний костно-мышечной системы

Мой вопрос актуален для изучения, так как для оказания помощи, предотвращения заболеваний костно-мышечной системы (мер профилактики) человеку нужны знания о физиологических особенностях систем органов (в данном случае физиологические особенности КМС), возможных нарушениях в работе костно-мышечной системы человека на биологическом уровне.

Физиологические особенности костно-мышечной системы человека.

Одно из свойств человеческого организма - изменение положения частей тела, передвижение в пространстве. Движения происходят при участии костей, выполняющих функции рычагов, и скелетных мышц, которые вместе с костями и их соединениями образуют костно- мышечную систему. Кости и соединения костей это пассивную часть КМС, а мышцы, выполняющие функции сокращаться и изменять положение костей, - активную часть.

Костно-мышечную систему человека составляют кости скелета с суставами, связки и мышцы с сухожилиями, которые наряду с движениями обеспечивают опорную функцию организма. Кости и суставы участвуют в движении пассивно, подчиняются воздействию мышц, но при этом играют значимую роль в осуществлении опорной функции. Определённая форма и строение костей придают им большую прочность. При сжатии большеберцовая кость человека выдерживает нагрузку более тонны, а по прочности растяжения почти не уступает чугуну. Большим запасом прочности обладают также связки и хрящи. Костно –мышечная система человека -- это механизм, состоящий из 600 мышц, 200 костей, нескольких сотен сухожилий.

Костная система

Костная система поддерживает человеческое тело и одновременно выполняет защитную функцию по отношению к внутренним органам. Всего имеется чуть более двухсот костей, большинство из которых - парные. Кости - это твердые и прочные части, служащие опорой телу, а соединения костей - это структуры, при помощи которых кости соединяются. Все кости составляют систему костей (скелет), который придает телу каркас, вид и защищает внутренние органы, накапливает минеральные соли и вырабатывает клетки крови.

Кости образованы костной тканью, которая относится к соединительной, состоит из клеток и плотного межклеточного вещества, богатого коллагеном и минеральными компонентами. Они-то и определяют физико-химические свойства костной ткани (твердость и упругость). Когда человек взрослеет, в костной ткани увеличивается процент неорганических веществ и растущие кости обретают все большую твердость.С возрастом становится не только меньше костного вещества, но и количество органических веществ в костной ткани снижается. Одновременно уменьшается содержание воды в костной ткани, она как бы высыхает. Кости становятся ломкими, хрупкими, и даже при небольших физических нагрузках в них могут появиться трещины.

В костях выделяют компактное и губчатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от места в организме и функции костей. Компактное вещество находится в тех костях и в тех их частях, которые выполняют функции опоры и движения, например в диафизах трубчатых костей. Губчатое вещество находится также в коротких (губчатых) и плоских костях. Костные пластинки образуют в них неодинаковой толщины перекладины и пересекаются между собой в разных направлениях. Полости между перекладинами заполнены красным костным мозгом. У взрослого человека различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг заполняет губчатое вещество плоских костей и эпифизов трубчатых костей. Желтый костный мозг (ожиревший) находится в диафизах трубчатых костей. Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей.

Различают кости трубчатые (длинные и короткие), губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные.

Кость находится в постоянном процессе развития и разрушения. Для этого у нее имеются остеобласты (костеобразующие клетки, богатые элементами зернистой цитоплазматической сети, рибосомами и хорошо развитым комплексом Гольджи) и остеоциты (многоотростчатые клетки, которые залегают в костных лакунах, будучи замурованными в основное костное вещество. Отростки их контактируют между собой, а канальцы, в которых проходят отростки, пронизывают вещество кости; остеоциты не делятся, органеллы в них развиты слабо), а также остеокласты, клетки, разрушающие ее, чтобы не давать ей чрезмерно утолщаться. Если случается перелом кости остеокласты разрушают осколки кости, а остеобласты вырабатывают новую костную ткань.

Большое значение для развития костей и их прочности кости имеют витамины группы D (кальциферола), которые регулируют обмен кальция, необходимого для работы мышц. Витамином Д особенно богаты яйца, рыбий жир, молоко. А всасыванию витамина D способствуют ультрафиолетовые лучи солнца

Скелет: череп, скелет туловища. скелет конечностей (рисунок 1 приложения 1).

Скелет состоит из соединённых между собой костей. Он обеспечивает нашему телу опору и сохранение формы и защищает внутренние органы. Каждая кость имеет определённую форму, величину и занимает определённое положение в скелете. Часть костей соединена между собой подвижными суставами. Скелет состоит из двух отделов: осевого и добавочного. К осевому скелетуотносится череп, позвоночный столб, грудная клетка; к добавочному— кости поясов верхних и нижних конечностей, самих верхних и нижних конечностей .

Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами, в результате чего части тела изменяют положение по отношению друг к другу и тело перемещается в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет это вместилище для органов, защищает их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале — спинной, в грудной клетке — сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза — мочеполовые органы. Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д. Живая кость содержит витамины A, D, С и др.

Основные кости скелета:

Скелет головы (череп), образованный парными и непарными костями, защищает от внешних воздействий головной мозг и органы чувств и дает опору начальным отделам пищеварительной и дыхательной систем. Череп условно подразделяют на мозговой и лицевой. Мозговой череп является вместилищем для головного мозга.

Мозговой отдел черепасостоит из восьми плоских костей (лобная кость, затылочная кость, клиновидная кость, решетчатая, 2 теменные, 2 височные), соединенных неподвижно и защищают головной мозг

Лицевой отдел черепа – состоит из десяти костей ( 2 скуловые кости, 2 верхнечелюстные, 2 носовые, 2 слезные, 1 нижнечелюстная, 1 подъязычная) и большая часть костей отдела принимают участие в пережевывании пищи.

Грудная клетка образована грудными позвонками, двенадцатью парами рёбер и плоской грудной костью, или грудиной. Ребра отделены друг от друга межреберными промежутками. Рёбра это плоские изогнутые дугою кости. Задние концы ребер подвижно соединены с грудными позвонками, а передние концы десяти верхних рёбер при помощи гибких хрящей соединяются с грудиной. Это обеспечивает подвижность грудной клетки при дыхании. Две нижние пары рёбер короче остальных и оканчиваются свободно.

Грудная клетка защищает внутренние органы: сердце и лёгкие, а также печень и желудок. Отвердевание грудной клетки происходит позднее других костей. Форма грудной клетки с возрастом изменяется. Развитие грудной клетки зависит от образа жизни человека. Если сравнить грудную клетку спортсмена, пловца, атлета двенадцати-пятнадцати лет с грудной клеткой человека, который не занимается спортом, то можно заметить, что у занимающихся спортом, окружность грудной клетки несколько больше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом. Неправильная посадка учащихся за партой, сдавливание грудной клетки могут привести к её деформации, что приводит к нарушению работы сердца, лёгких. Таким образом, можно отметить, что развитие грудной клетки, её подвижность зависят от развития мышц.

Позвоночник - стержень, или опора тела человека, состоящая из 33 или 34 позвонков, защищает спинной мозг. Если бы он состоял из сплошного костного стержня, то наши движения были бы скованными и лишены гибкости Упругость сотен связок, хрящевых прослоек и изгибов делает позвоночник прочной и гибкой опорой. Благодаря такому строению позвоночника человек может нагибаться, прыгать, кувыркаться, бегать. Очень сильные межпозвонковые связки допускают самые сложные движения и вместе с тем создают надёжную защиту спинному мозгу. Позвоночный столб не занимает строго вертикальное положение. Он имеет изгибы в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Изгибы позвоночного столба, обращенные выпуклостью назад, называются кифозами, выпуклостью вперед -- лордозами, а выпуклостью вправо или влево – сколиозами.S – образный позвоночник соответствуют влиянию нагрузки на ось скелета и обеспечивают его упругость Нижняя массивная часть позвоночника становится опорой при передвижении; верхняя, при свободном движении, помогает сохранять равновесие.

Конечности это кости, которые прикреплены к надёжной опоре, они обладают подвижностью во всех направлениях, способны выдерживать большие физические нагрузки. В процессе эволюции человека скелет конечностей претерпел существенные изменения. Верхние конечности стали органами труда, а нижние, сохранив функции опоры и передвижения, удерживают тело человека в вертикальном положении.

Ключицы и лопатки, лежащие на верхней части грудной клетки, охватывают её, точно пояс. Это пояс верхних конечностей. Неровности на ключице и лопатке являются местом прикрепления мышц. Чем больше сила этих мышц, тем больше развиты костные отростки и неровности.. Ключица - перекидной мост между костями туловища и рук. Наличие у человека ключицы - единственной кости, соединяющей верхнюю конечность с костями туловища, дает возможность осуществлять широкий диапазон движения. Лопатка и ключица создают надёжную рессорную опору руки.

Кости таза толстые, широкие и почти полностью сросшиеся. Это пояс нижних конечностей. У человека таз поддерживает внутренние органы снизу. Это одна из характерных черт человеческого скелета. Мощность таза пропорциональна мощности костей ног, несущих основную нагрузку при передвижении человека, поэтому скелет таза человека выдерживает большую нагрузку.

Верхние и нижние конечности –это, в основном, трубчатые кости.

Скелет верхней конечности состоит из плечевой кости, 2 кости предплечья (локтевая и лучевая, кости кисти (запястье, пясть, фаланги пальцев).

Скелет нижней конечности состоит из бедренной кости, 2 кости голени (большая и малая берцовые), кости стопы (предплюсна, плюсна и фаланги пальцев) Кости рук и ног имеют огромный запас прочности. Бедренная кость - самая длинная кость тела человека. Позволяет делать разнообразные движения ногой благодаря своему соединению с коленной чашечкой. Кости стопы - группа из 26 костей, среди которых выделяется самая большая, пяточная кость, образующая пятку .

Рука человека может совершать большое количество различных двигательных операций. Локтевой сустав обеспечивает многообразные движения руки в жизни человека, ему свойственна способность вращать предплечье вокруг своей оси, с характерным движением раскручивания или закручивания. Кисть начинается группой косточек запястья. Эти кости не испытывают сильного давления, поэтому они мелкие, однообразные, трудноразличимые. Кисть совершает самые тончайшие движения. При любом рабочем положении руки кисть сохраняет полную свободу движения. Развитие большого пальца связано с трудовыми движениями кисти.

Кости ног несут всю тяжесть тела. Это чрезвычайно прочные кости и связки. Они массивны. Если головка плеча не имеет ограничения в широких круговых движениях рук, то головка же бедра глубоко вдаётся в углубление таза, что ограничивает движения. Связки коленного сустава самые прочные и удерживают на бёдрах тяжесть туловища. У спортсменов, занимающихся восточным единоборством, гимнастикой, благодаря упражнениям и тренировкам достигается большая свобода движений ног, несмотря на их массивность. Коленный сустав направляет голень при ходьбе, беге, прыжках. Коленные связки у человека обуславливают прочность опоры при распрямлении конечности.

Суставы. Движение осуществляется с помощью сустава, в котором соединяются две кости. Главная функция суставов - участвовать в осуществлении движений (рисунок 2-5 приложения 1). Сустав образуется концами соединяющихся костей, заключенными в суставную сумку. Концы костей покрыты гладким эластичным хрящом, наличие которого обеспечивает упругость сустава и облегчает движение. Уменьшению трения также способствует и выделяемая внутренней поверхностью суставной сумки специальная суставная жидкость, которая действует как смазка. Снаружи сумка, а иногда и внутри сустав укреплен связками. Движение в суставах осуществляется мышцами. Суставы - это подвижные соединения, область соприкосновения костей покрыта суставной сумкой. Сухожилия соединяют скелетные мышцы с костями. Сухожилия находится на обоих концах мышцы (в местах прикрепления). Суставная капсула прочно соединяется со связками - плотными волокнистыми структурами, соединяющими две кости. Они помогают стабилизировать сустав и предотвращают неестественные движения, позволяя в то же время совершать движения в нормальных условиях. Если систематически заниматься спортом суставы развиваются и укрепляются, повышается эластичность связок и мышечных сухожилий, увеличивается гибкость. При отсутствии движений разрыхляется суставной хрящ, возникают изменения на суставных поверхностях костей, и как результат появляются болевые ощущения, возникают воспалительные процессы [2].

Мышечная система

У человека выделяют три типа мышц:

1. Скелетные мышцы (поперечнополосатая мышечная ткань). Состоят из очень длинных волокон, длина от 1 до 10 см, форма - цилиндрическая. Каждое мышечное волокно состоит из цитоплазмы с многочисленными ядрами и большое число дифференцированных поперечнополосатых миофибрилл. С помощью скелетных мышц сохраняется равновесие тела, производится изменение положения в пространстве, осуществляются дыхательные и глотательные движения. Эти мышцы сокращаются усилием воли под действием импульсов, поступающих к ним по нервам из центральной нервной системы.

2. Гладкие мышцы. Они находятся в стенках внутренних органов и сосудов. Для них характерны длина: 0,02 -0,2 мм, форма: веретеновидная, одно ядро овальное в центре, нет исчерченности. Эти мышцы принимают участие в транспортировке пищи по кишечнику, в регуляции кровяного давления, сужении и расширении зрачка и других непроизвольных движений внутри организма. Работа гладких мышц контролируется вегетативной нервной системы.

3. Сердечная мышца (миокард) сочетает свойства гладкой и поперечно-полосатой мышечной тканей. Волокна сердечной мышцы в определенных участках какбы сливаются (переплетаются). Благодаря этой особенности сердечная мышца способна быстро сокращаться и обладает автономией. Сердечная мышца неутомимо сокращается в течение всей жизни, обеспечивая движение крови по сосудам и доставку жизненно важных веществ к тканям. Сердечная мышца сокращается самопроизвольно, а вегетативная нервная система только регулирует её работу.

Скелетные мышцы являются активной частью костно-мышечной системы, построены они из поперечнополосатых (исчерченных) мышечных волокон. Мышцы прикрепляются к костям скелета и при своем сокращении (укорочении) приводят костную систему в движение. Помимо этого скелетные мышцы удерживают положение тела и его частей в пространстве, перемещают костные рычаги при беге, ходьбе и других движениях, выполняют жевательные, глотательные и дыхательные движения, участвуют в речи и мимике, вырабатывают тепло. В теле человека насчитывается около 600 мышц, большинство из которых парные. Масса скелетных мышц у взрослого человека достигает 35--40% массы тела.

Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Запускают мышцу в работу нервные импульсы. Их поступает в среднем 20 в секунду. В каждом шаге принимает участие до 300 мышц и множество импульсов согласует их работу.

У мышц различают сократительную часть, построенную из поперечнополосатой мышечной ткани, и сухожильные концы - сухожилия, которые прикрепляются к костям скелета. Сухожилия состоят из плотной волокнистой соединительной ткани и обладают большой прочностью У некоторых мышц сухожилия вплетаются в кожу (мимические мышцы), могут прикрепляться к глазному яблоку (глазные мышцы). Многие мышцы имеют широкие сухожилия, а у мышц, расположенных на конечностях, сухожилия узкие и длинные.

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Работа может выражаться в перемещении тела или его частей. Динамическая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Статистическая работа совершается при удерживании частей тела в определенном положении, удерживании груза, стоянии, сохранении позы. Одни и те же мышцы могут совершать и динамическую и статистическую работу. Каждая мышца является целостным (отдельным) органом, имеет определенную строение, форму и выполняет определенную функцию, развитие и положение в организме. Мышечная система густо снабжена кровеносными сосудами и нервами. Каждое движение это работа нескольких мышц. Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения –антагонистами (рисунок 6-7 приложения 2). Сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем -- трехглавая (трицепс). Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, наши движения точны и плавны.

По характеру выполняемых основных движений и по действию на сустав различают следующие виды мышц:

Ø сгибатели и разгибатели,

Ø приводящие и отводящие,

Ø вращающие, приподнимающие и опускающие.

Кроме того, выделяют также мимические, жевательные и дыхательные мышцы.

Заключение

Из ранее сказанного становится ясно, что значение костно-мышечной системы очень велико.Костная система выполняет ряд функций, имеющих механическое и биологическое значение.

Механическая функция включает в себя:

Ø защитную функцию -- скелет служит для защиты важных органов: головного и спинного мозга; сердца, легких, органы выделения, размножения и т.д.; в самих костях находится красный костный мозг;

Ø опорную функцию -- кости скелета составляют опору тела, к которой прикрепляются мягкие ткани и органы;

Ø функцию передвижения (скелет служит для прикрепления скелетных мышц). Отдельные части скелета превратились в рычаги, приводимые в движение мышцами;

Ø рессорную функцию -- за счет суставных хрящей, свода стопы и изгибов позвоночника, смягчающих толчки и сотрясения;

Литература

1. http://ru.wikipedia.org

2. Физиология человека: Учебник/Под ред. В.М. Смирнова.— М.: Медицина, 2002. — 608 с. : ил.

3. Биология. Человек: Учебник для 9 кл. общеобразоват. учебн. заведений/ А.С. Батуев, И.Д. Кузьмина, А.П. Ноздрачева и др.; Под ред. А.С. Батуева – 8-е изд.- М.: Дрофа, 2002.- 240 с.: ил.

Докучаева, Г.Н. Здоровье опорно-двигательной системы. – М.:Энас, 2007. – 141с.
«Биология человека в схемах, терминах, таблицах. / А.Ю. Ионцева. - Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 127с.: ил.

6. Биология . Человек [Электронный ресурс]. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) : зв., цв. – Мультимедийное учебное пособие к учебнику Н.И. Сонина, М.Р. Сапина . – ООО: «Дрофа», 2016.

Приложение 1.

Физиологические особенности костно-мышечной системы человека. - student2.ru

Рис.1. Скелет человека: 1-череп человека; 2 позвоночный столб; 3-ключица; 4-ребро; 5-грудина; 6- плечевая кость; 7-лучевая кость; 8 –локтевая кость; 9 - кости запястья; 10 -кости пясти; 11 - фаланги пальцев руки; 12 - кости таза;13- бедренная кость; 14- надколенник; 15 - большеберцовая кость; 16 - малоберцовая кость; 17 - кости предплюсны;18-кости плюсны.

Приложение 1.

Физиологические особенности костно-мышечной системы человека. - student2.ru