Лекция 3
Закономерности онтогенетического развития
Опорно-двигательного аппарата.
К опорно-двигательному аппарату относят кости (скелет), связки, суставы и мышцы. Кости, связки и суставы являются пассивными элементами органов движения. Скелет выполняет опорную и защитную функции (череп, грудная клетка), участвуют в кроветворении (красный костный мозг), в минеральном обмене веществ (кости являются депо солей фосфора, кальция, магния, железа и т. д.).
Активной частью аппарата движения являются мышечная система. Мышцы, прикрепляясь к костям, при сокращении перемещают их относительно друг друга, что обеспечивает движение. Мышцы выполняют опорную функцию, поддерживают определенное положение тела. Защитная функция мышц заключается в том, что они входят в состав стенок, которые ограничивают полости тела и защищают внутренние органы от механического повреждения. Мышцы принимают участие в дыхательных движениях, в процессах голосообразование, в актах речи, жевания, глотания, формируют мимику.
В процессе индивидуального развития мышцы способствуют созреванию центральной нервной системы (ЦНС). В период эмбриогенеза развивающийся организм получает ограниченное количество раздражений. При движении плода раздражаются рецепторы мышц, и импульсы идут в ЦНС, что дает возможность нервным клеткам развиваться. То есть центральная нервная система направляет и стимулирует рост и развитие мышц, а мышцы влияют на формирование структуры и функции ЦНС.
Костная система
Кость имеет определенную форму, строение, функцию, положение в организме и построена из нескольких тканей (преимущественно костной), поэтому является органом.
Сверху кость покрыта надкостницей. Это соединительнотканная оболочка, которая состоит из двух слоев: наружного и внутреннего. Внутренний слой представлен остеобластами, которые формируют кость во время роста организма, обеспечивают срастание костей при переломах. Через надкостницу осуществляется питание и иннервация кости. Надкостница покрывает почти все кости, кроме плоских костей черепа.
Химический состав кости взрослого человека: неорганические вещества составляют 60-70%, органические веществам – 30-40% (оссеин, углеводы, нуклеиновые кислоты). Эластичность кости зависит от органических веществ, а твердость ее – от минеральных. Сочетание этих компонентов в кости придает ей значительную прочность и упругость. Кость новорожденного характеризуется большим количеством воды и имеют больше оссеина, который придает кости упругость и эластичность. Кости людей старшего поколения имеют большее количество неорганических веществ, что придает кости хрупкость и ломкость.
По форме различают длинные, короткие, плоские и смешанные кости. Длинные и короткие кости в зависимости от внутреннего строения, а также от особенностей развития можно подразделить на трубчатые (длинные - плечевая, бедренная, короткие – фаланги пальцев) и губчатые (кости запястья и предплюсны). К плоским костям относят лопатки, ребра, кости мозгового черепа. Смешанными костями считаются позвонки.
Кость в своем развитии проходит три стадии: 1) соединительнотканную, или перепончатую (3–4 недели внутриутробного развития); 2) хрящевую (5–7 недель внутриутробного развития); 3) костную (точки окостенения появляются с 8-ой недели внутриутробного развития). Кости, которые проходят все три стадии, называются вторичными. Если кости проходят только первую и третью стадии, то они являются первичными костями (кости свода черепа, большинство костей лицевого черепа, средняя часть ключицы). Развитие скелета заканчивается к 20–24 годам у мужчин, к 18–21 году – у женщин.
Кости растут в длину за счет хрящевой пластинки – метафиза, расположенной между концами и телом кости и осуществляется в результате замены хрящевой ткани костной. Этот процесс называется процессом окостенения. Рост длинных костей начинается с появления в средней части диафиза очагов окостенения (костная манжетка), которые образуются за счет деления остеобластов. Костная манжетка растет по направлению к эпифизам. Одновременно внутри кости остеокласты создают костную полость путем разрушения хрящевой середины.
Для нормального роста костей и их формирования необходимо полноценное питание. Пища ребенка должна содержать в достаточном количестве соли фосфора (Р) и кальция (Са), витамина А (недостаток сужает сосуды надкостницы), С (при его недостатке не формируются костные пластинки), Д (при недостатке нарушается обмен Р и Са).
Совокупность костей человека образует скелет (от греческого слова «скелетос» – высушенный. В древности скелет изготовляли путем высушивания его на солнце или на горячем песке). Костный скелет взрослого человека насчитывает 203 – 206 костей, а ребенка – 356.
Строение отделов скелета представлено в таблице 1.
Таблица 1
Строение скелета
Мышечная система
Мышца состоит из пучков поперечнополосатых мышечных волокон, соединенных рыхлой соединительной тканью в пучки первого порядка. Они, в свою очередь, объединяются в пучки второго порядка и т. д. В итоге мышечные пучки всех порядков объединяются соединительной оболочкой, образуя мышечное брюшко. Соединительнотканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками по концам брюшка, переходят в сухожильную часть мышцы, крепящейся к кости (рис. 1).
Во время сокращения происходит укорочение мышечного брюшка и сближение ее концов. При этом сократившаяся мышца с помощью сухожилия тянет за собой кость, которая выполняет роль рычага.
Каждая мышца является целостным (отдельным) органом, имеющим определенную форму, строение и функцию, развитие и положение в организме. Мышцы обильно снабжены кровеносными сосудами и нервами.
Рис. 1 Строение скелетной мышцы.
Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие одно движение, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения – антагонистами. Например, сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем – трехглавая (трицепс). Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Однако при постоянной нагрузке на сустав (например, при удержании гири в горизонтально вытянутой руке) мышцы- сгибатели и разгибатели локтевого сустава действуют уже не как антагонисты, а как синергисты.
Таким образом, мышцы многофункциональны, их действия нельзя сводить к выполнению только одной функции. А поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, то наши движения становятся точными и плавными.
Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии для клетки является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.).
Русский физиолог И. М. Сеченов показал, что работоспособности мышц зависит от величины нагрузки и ритма работы. При длительной работе наступает утомление и снижение работоспособности мышцы, возникающее из- за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Кроме того, утомление мышц сначала возникает вследствие процессов, происходящих в нервных центрах, а затем в самой работающей мышце. Мышечное утомление проходит, и работоспособность восстанавливается гораздо быстрее в результате смены видов деятельности, а не полного бездействия.
Систематическая мышечная работа усиливает кровоснабжение мышцы и костей, к которым они прикрепляются. Это приводит к увеличению мышечной массы и усиленному росту костей. Сильные мышцы легко справляются с поддержанием туловища в нужном положении, противостоят развитию сутулости, искривлению позвоночника.
Анатомо-физиологические особенности