Строение и функции опорно-двигательной системы

Строение и функции опорно-двигательной системы

Опорно-двигательная система

синонимы: опорно-двигательный аппарат, костно-мышечная система, локомоторная система, скелетно-мышечная система

комплекс структур, образующих каркас, придающий форму организму, дающий ему опору, обеспечивающий защиту внутренних органов и возможность передвижения в пространстве.

Активная

Пассивная

Опорно-двигательная система человека

функциональная совокупность костей скелета, сухожилий, суставов, осуществляющих посредством нервной регуляции локомоции, поддержание позы и другие двигательные действия, наряду с другими системами органов образует человеческое тело

Функции двигательного аппарата

• опорная — фиксация мышц и внутренних органов;
• защитная — защита жизненно важных органов (головной мозг и спинной мозг, сердце и др.);
• двигательная — обеспечение простых движений, двигательных действий (осанка, локомоции, манипуляции) и двигательной деятельности (возможна только при условии взаимодействия костей и мышц скелета, потому что мышцы приводят в движение костные рычаги);
• рессорная — смягчение толчков и сотрясений;
• биологическая — участие в обеспечении жизненно важных процессов, такие как минеральный обмен, кровообращение, кроветворение и другие.
• кроветворная — система органов организма, отвечающих за постоянство состава крови.

Химический состав кости

Живая кость содержит:

• 50% воды,
• 12,5% белков (оссеин, коллаген),
• 21,8% неорганических солей (фосфат и карбонат кальция)
• 15,7% жиров и углеводов

Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости органических и твердости минеральных веществ.

В костях детей больше органических веществ, и они более упругие, чем кости взрослого человека. С возрастом в костях увеличивается содержание минеральных солей, замедляется процесс биосинтеза белков, кости становятся более ломкими и хрупкими, что значительно повышает вероятность переломов. Прочность костей уменьшается также при недостатке в пище витаминов A, D и C.

Костная ткань

• разновидность соединительной ткани, из которой построены кости - органы, составляющие костный скелет тела человека. Костная ткань состоит из взаимодействующих структур: клеток кости, межклеточного органического матрикса кости (органического скелета кости) и основного минерализованного межклеточного вещества. Клетки занимают всего лишь ≈1-5% общего объёма костной ткани скелета взрослого человека. Различают четыре типа клеток костной ткани.

Остеобласты - ростковые клетки, выполняющие функцию создания кости. Они расположены в зонах костеобразования на внешних и внутренних поверхностях кости.

Остеокласты - клетки, выполняющие функцию рассасывания, разрушения кости. Совместная функция остеобластов и остеокластов лежит в основе непрерывного управляемого процесса разрушения и воссоздания кости. Этот процесс перестройки костной ткани лежит в основе адаптации организма к многообразным физическим нагрузкам за счет выбора наилучших сочетаний жесткости, упругости и эластичности костей и скелета.

Остеоциты - клетки, происходящие из остеобластов. Они полностью замурованы в межклеточном веществе и контактируют отростками друг с другом. Остеоциты обеспечивают метаболизм (белков, углеводов, жиров, воды, минеральных веществ) костной ткани. Недифференцированные мезенхимальные клетки кости (остеогенные клетки, контурные клетки). Они находятся главным образом на наружной поверхности кости (у надкостницы) и на поверхностях внутренних пространств кости. Из них образуются новые остеобласты и остеокласты.

Межклеточное вещество представлено органическим межклеточным матриксом, построенным из коллагеновых (оссеиновых) волокон (≈90-95%) и основным минерализованным веществом (≈5-10%).

Коллаген внеклеточного матрикса костной ткани отличается от коллагена других тканей большим содержанием специфических поли полипептидов. Коллагеновые волокна в основном расположены параллельно направлению уровня наиболее вероятных механических нагрузок на кость и обеспечивают упругость и эластичность кости.

Основное вещество (the ground substance) состоит главным образом из экстрацеллюлярной жидкости, гликопротеидов и протеогликанов (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота). Функция этих веществ пока не вполне ясна, но несомненно то, что они участвуют в управлении минерализацией основного вещества - перемещением минеральных компонентов кости.

Минеральные вещества , размещенные в составе основного вещества в органическом матриксе кости представлены кристаллами, построенными главным образом из кальция и фосфора

По строению и форме кости бывают: трубчатые, губчатые, плоские и смешанные

Трубчатые кости находятся в органах, совершающих быстрые и разнообразные движения. Они бывают короткие (кости кисти и стопы) и длинные (кости плеча, предплечья, бедра, голени).

Плоские кости ограничивают полости, в которых помещаются органы, или служат для прикрепления мышц (кости черепа, лопатки). Состоят из двух пластинок компактного вещества и тонкого слоя и губчатого между ними.

Губчатые кости состоят преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они бывают короткие (кости запястья, предплюсны) и длинные (ребра, грудина).

Смешанные кости состоят из нескольких частей, имеющих разное строение и выполняющих различные функции (тело позвонка — губчатая кость, отростки позвонка — плоские кости)

Макроскопическое строение кости

Длинная трубчатая кость имеет тело (диафиз) и 2 головки (эпифизы). Между телом и головками кости расположен эпифизарный хрящ (обеспечивает рост кости в длину). Полость тела трубчатых костей содержит желтый костный мозг (жировая ткань). Головки трубчатых костей образованы губчатым костным веществом. Между перекладинами губчатого вещества расположен красный костный мозг (он содержится также и в плоских костях). Снаружи кость покрыта надкостницей, которая содержит много чувствительных нервных окончаний, сосуды и остеобласты, обеспечивающие рост кости в толщину и заживление костных переломов. Рост клеток регулируется гормоном роста, выделяемым в организме человека гипофизом.

Строение скелета человека и его особенности

Соединения костей

• В скелете есть 3 типа соединения костей:

неподвижное (непрерывное), полуподвижное (полупрерывное) и подвижное (прерывное)

• Неподвижное соединение костей осуществляется двумя способами: швами (соединение костей черепа) и срастанием костей (кости таза с крестцом, крестцовые позвонки).
• Полуподвижное соединение — соединение при помощи хрящей (грудные позвонки, ребра с грудиной).
• Подвижное соединение костей — сустав.

Сустав состоит из

• суставных поверхностей сочленяющихся костей;
• суставной сумки;
• суставной полости;
• суставной жидкости

Суставные поверхности костей покрыты гладким хрящом (облегчение движения костей в суставе). Суставная поверхность одной из костей сустава (головка) — выпуклая, суставная поверхность другой (впадина) — вогнутая. Каждый сустав окружен суставной сумкой. Из ее стенки в полость сустава выделяется суставная жидкость, которая действует как смазка

Суставная сумка охватывает суставные поверхности сочленяющихся костей, образуя замкнутую полость, заполненную суставной жидкостью. Суставы укрепляются связками, которые располагаются вне суставной сумки или внутри нее.

В зависимости от количества направлений движения суставы делят на одноосные, двухосные и трехосные.

одноосные (межфаланговые) — движение вокруг одной оси: сгибание и разгибание;

двухосные (лучезапястные) — движение вокруг двух осей: сгибание и разгибание, приведение и отведение;

трехосные (плечевые) — движения вокруг трех осей: сгибание и разгибание, приведение и отведение, вращение внутрь и наружу и круговые движения.

одноосный

трехосный

двухосный

Скелет человека

• Скелет — это совокупность костей тела, соединенных между собой при помощи хрящей и связок.
• В скелете человека выделяют 3 отдела: скелет головы, туловища (осевой), конечностей и их поясов.

Череп состоит из двух отделов: мозгового и лицевого. Он прежде всего служит вместилищем головного мозга и связанных с последним органов чувств; кроме того, он окружает начальную часть пищеварительного и дыхательного трактов, открывающихся наружу. В состав мозгового черепа у человека входят: непарные затылочная, клиновидная, лобная и решетчатая кости и парные височная и теменная кости.

В состав лицевого черепа входят парные - верхняя челюсть, нижняя носовая раковина, небная, скуловая, носовая, слезная кости и непарные - сошник, нижняя челюсть и подъязычная кости.

Скелет туловища

Состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник образует 33-34 позвонка. Каждый позвонок имеет тело, дугу и отростки. Между телом позвонка и его дугой имеется отверстие в котором содержится спинной мозг. Размеры позвонков изменяются в зависимости от отделов. Первый позвонок – атлант, не имеет тела. Второй шейный позвонок – эпистрофей, имеет зубовидный отросток, с помощью которого соединяется с атлантом. Зубовидный отросток позволяет поворачивать и наклонять голову. Это место позвоночника очень уязвимо.

Грудная клетка образована грудиной и ребрами (12 пар).

Скелет конечностей

Пояс верхних конечностей + скелет свободной конечности

Пояс нижних конечностей и скелет свободной нижней конечности

В скелете верхней и нижней конечностей человека выделяют пояс и свободную часть.

Пояс верхней конечности (грудной пояс) состоит из двух костей ключицы и лопатки.

Свободная часть верхней конечности делится на три отдела: 1) проксимальный-плечевая кость; средний - кости предплечья, состоит из двух костей: лучевой и локтевой; 3) скелет дистальной части конечности - кости кисти, в свою очередь делится на кости запястья, пястные кости (I-V) и кости пальцев (фаланги).

Пояс нижней конечности (тазовый пояс), образован парной тазовой костью. Тазовые кости сзади сочленяются с крестцом, спереди друг с другом и с проксимальной костью (бедренной) свободной части нижней конечности. Скелет свободной части нижней конечности сходен по плану строения со скелетом верхней конечности и также состоит из трех частей: 1) проксимальной бедренная кость (бедро); 2) средней кости голени: большеберцовая и малоберцовая. В области коленного сустава находится большая сесамовидная кость - надколенник; 3) дистальная часть нижней конечности - стопа - также делится на три части: кости предплюсны, плюсневые кости (I-V) и кости пальцев (фаланги)

Основные отличия скелета человека от скелета животных

• Объем полости черепа у человека намного больше, чем у любого животного, которое имеет тело такого же размера;
• Размер лицевого отдела черепа человека меньше, чем мозгового, а у животных, наоборот, он значительно больше. Это связано с тем, что у животных челюсти являются органом защиты и добывания пищи и поэтому хорошо развиты, а объем головного мозга меньше, чем у человека.
• Изгибы позвоночника, связанные с перемещением центра тяжести вследствие вертикального положения тела, способствуют сохранению человеком, равновесия и смягчают толчки. У животных таких изгибов нет.
• Грудная клетка человека сжата спереди назад и приближена к позвоночнику. У животных она сжата с боков и вытянута книзу.
• Широкий и массивный тазовый пояс человека имеет вид чаши, поддерживает органы брюшной полости и переносит массу тела на нижние конечности. У животных масса тела равномерно распределена между четырьмя конечностями и тазовый пояс длинный и узкий.
• Кости нижних конечностей человека заметно толще и массивнее, чем верхних, У животных нет значительной разницы в строении костей передних и задних конечностей. Различия в строении кисти и стопы человека рассмотрены выше. Большая подвижность передних конечностей, особенно пальцев рук, дает возможность человеку выполнять руками разнообразные движения и виды работ