-
Роль мышечной системы. Скелетная мускулатура. Общее представление об энергообеспечении мышечного сокращения.
Роль мышечной
системы.
Опорно-двигательный аппарат человека
состоит из костной и мышечной
системы. Мышцы, обладая способностью
сокращаться, являются основным активным
элементом. Мышечная система играет колоссальную
роль в строении организма и выполняет
такие функции, как сохранение равновесия
тела, осуществление движения, транспортировку
крови и пищи по организму. В мышечных
тканях происходит преобразование химической
энергии в тепловую и механическую. Система
мышц очень хорошо развита у позвоночных
и зачастую составляет одну треть – половину
массы тела всего организма. Мышечная
система человека состоит из 600 скелетных
мышц, которые подразделяются на группы.
Пучки волокон мышц, окруженные соединительной
оболочкой, часто располагаются
параллельными рядами. От длинны
этих волокон зависит и длина мышцы.
Сама мышца покрыта оболочкой – фасцией. Мышцы прикрепляются к двум разным костям,
таким образом, образуя своего рода рычаг.
Сокращение мышцы сопровождается ее укорочением. Активное
сокращение мышечной ткани наблюдается
под влиянием нервной системы и воздействие
некоторых веществ. Выделяют два типа
ткани, различаемы по строению: гладкую и поперечно – полосатую.
Отличительной особенностью
гладкой мышечной ткани является ее клеточное
строение. Эта ткань образует мышечные
оболочки стенок многих внутренних органов,
кровеносных и лимфатических сосудов.
Поперечно - полосатая мышечная
ткань является главным структурно - функциональным
составляющим скелетной мышцы. Поперечная
- полосатая, различима только под микроскопом,
объясняется своеобразным строением миофибриллы - сократительного элемента волокон мышц. Сокращение мышц делает возможным движение тела, а также
способствует улучшению крово - и лимфаобращению, микроциркуляции, обменным процессам
в органах и тканях.
Для нормального функционирования
и развития мышц необходимо движение.
А его отсутствие приводит к нарушению
обмена веществ, снижению регулирующей
и координирующей способностей нервной
системы, а также ослаблению иммунитета.
Движение также значительно влияет на
общее развитие и форму костей и прикрепленными
к ним мышцами. Сокращение стимулирует
мышечную ткань организма, оказывает серьезнейшее
воздействие на увеличение массы и формирование
структуры мышц.
У взрослого мужчины мышечная масса
составляет около 29-30 кг, а у женщины - не
более 16-18 кг.
Скелетная мускулатура.
Вся скелетная мускулатура состоит из
поперечно – полосатых мышц. Скелетные
мышцы снаружи покрыты плотной соединительно-тканной
оболочкой. В каждой мышцы различают активную
часть(тело мышцы) и пассивную (сухожилие).
По форме мышцы делятся на длинные, короткие
и широкие. Длинные находятся главным
образом на конечностях, широкие – на
туловище. По направлению мышечных волокон
различают мышцы с косым направлением
волокон, с прямым (параллельным) ходом
волокон и перистым, веерообразным. Мышцы, действие которых противоположно, называют
антагонистами, однонаправлено – синергистами.
Одни и те же мышцы могут выступать
в различных ситуациях в том и другом качестве.
Сила мышц оценивается
весом груза, который она при
максимальном возбуждении способна
удерживать, не изменяя своей
длины. Сила мышц зависит от
суммы сил мышечных волокон
(их сократительной способности) ;
количества мышечных волокон
в мышце и количества функциональных
единиц, одновременно возбуждающих
при развитии напряжения; исходной
длины мышцы (предварительно растянутая
мышца развивает большую силу); характера
регуляторных влияний; условий взаимодействия
с костями скелета.
Сократительная способность
мышцы характеризуется ее абсолютной
силой (сила, приходящая на 1 см.кв поперечного
сечения мышечных волокон). Для расчета
этого показателя силу мышцы делят на
площадь ее физиологического поперечника
(т.е на сумму площадей всех мышечных волокон,
составляющих мышцу). У мышц с веерообразным
(перистым) ходом волокон физиологических
поперечник больше, чем у мышц с параллельным
расположением волокон, и поэтому сила
их существенно больше. Для примера, абсолютная
сила мышц (в кг на 1 см. кв) в среднем у
человека: икроножная- 6,24, разгибатели
шеи – 9.0, жевательная – 10.0, трехглавая
плеча – 16.8.
При титаническом (сильном
и длительном) напряжении мышца
развивает значительное усиление.
Одиночное мышечное волокно способно
развивать усилие приблизительно
в 200 – 300 мг. Мышечная же система
человека может реализовать напряжение
в 20- 30 т. Рекордная сила, которую
может проявить икроножная мышца
при выполнении специальных упражнений
при разгибании стопы, может
доходить до 500 кгс.
Работа мышцы. В процессе
мышечного сокращения потенциальная
химическая энергия переходит
в потенциальную механическую
энергию напряжения и кинетическую
энергию движения. Различают внутреннюю
и внешнюю работу. Внутренняя
работа связана с трением в
мышечном волокне при его сокращении,
движением катионов и анионов
как при возбуждении, так и
в процессе восстановления исходного
состояния; превращение энергии
при эндотермических ресинтезах.
Внешняя работа проявляется при
перемещении собственного тела,
груза, отдельных частей организма(динамическая работа) в пространстве.
Она характеризуется коэффициентом
полезного действия (КПД) мышечной
системы, т.е. отношением производимой
работы к общим энергетическим
затратам (для мышц человека КПД составляет
15 – 20% , у физических развитых тренированных
людей этот показатель несколько выше)
.
При статических усилиях
можно говорить не о работе,
как таковой, с точки зрения
физики, а о работе, которую с
физиологической точки зрения
следует оценивать энергетическими
затратами организма, его функциональных
систем, расходуемыми на поддержание
напряжения сокращения мышц. В
процессе двигательной деятельности
динамические и статические
мышечные сокращения взаимодействуют:
динамическая работа может быть
эффективной в том случае, если
статическое напряжение определенных
мышц обеспечивают определенную
рабочую позу.
Общее представление
об энергообеспечении
мышечного сокращения.
Источника энергии для мышечного
сокращения служат особые органические
вещества, богатые потенциальной
энергией и способные, расщепляясь,
отдавать ее. Это – аденозинтрифосфорная
кислота (АТФ) , креатинофосфорная
кислота (КрФ), углеводы, жиры и
белки. Особую роль среди них
играет АТФ, именно при ее
расщеплении мышцы непосредственно
получают энергию, остальные виды
энергетических веществ используются
в процессе биохимических реакций
для восстановления АТФ. Так
как количества АТФ в мышцах
сравнительно невелико, запас энергии,
заключенный в ней, быстро исчерпается.
Тогда вступают в дейсвие КрФ
и кликоген (его называют животным
сахаром или крахмалом), выделяемая
при их расщеплении энергия восстанавливает
молекулу, а с ней и энергию АТФ. Когда
же запасы энергии АТФ, КрФ и кликогена
исчерпываются, используются новые источники
энергии: углеводы, жиры и белки, которые
поступают к мышцам с током крови и окисляются,
выделяя энергию на восстановления АТФ.
Таким образом, становится
очевидно, что многообразные функции
мышечной системы обеспечивают
движения человека, вертикальное
положение его тела, фиксацию
внутренних органов в определенном
положении, дыхательные движения,
усиление кровообращения и лимфообращения
(мышечный насос) , теплорегуляцию
организма вместе с другими
системами. Движения играют существенную
роль во взаимодействии человека
с внешней средой.
У человека насчитывается
более 600 различных мышц. Они составляют
у мужчин 35 - 40 % веса тела (у спортсменов
– 50% и более), у женщин – несколько
меньше. Механическая деятельность мышц
осуществляется в результате способности
мышечных волокон переходить в состоянии
возбуждения, т.е. в деятельное состояние
под влиянием биотоков (импульсов), идущих
к мышцам по нервным волокнам. Возбуждение
мышечных волокон представляет собой
сложную систему энергетических, химических,
структурных и иных изменений в клетках,
обеспечивающих специфическую работу
мышечной ткани. Работа мышц реализуется
за счет их напряжения или сокращения.
Напряжение происходит без изменений
длины мышцы (статическая работа), сокращение
происходит с уменьшением длины ее (динамическая
работа). Чаще всего мышцы работают в смешанном
(ауксотоническом) режиме, одновременно
напрягаясь и сокращаясь по длине.
При работе мышцы развивают
определенную силу, которую можно
определенным образом измерить.
Вспомним, что сила зависит от
количества мышечных волокон и их поперечного
сечения, а также от эластичности и исходной
длины отдельной мышцы. Систематическая
физическая тренировка увеличивает силу
мышц в том числе и за счет увеличения
их эластичности.
Как уже говорилось, все мышцы человека
в целом содержат около 300 млн мышечных
волокон. Если деятельность волокон всех
мышц направить в одну сторону, то при
одновременном сокращении они могли бы
развить силу в 25 – 30 т. Костная и мышечная
системы функционально естественным образом
связаны и вместе выполняют опорно - двигательную
функцию. При различных видах сокращения
скелетной мускулатуры происходит перемещение
тела и его звеньев в пространстве, при
этом огромное значение имеет состояние
связочно – суставных образований, о которых
говорилось выше.
-
Методика составления и проведе ния простейших самостоятельных занятий физиче скими упражнениями
Для того, чтобы лучше понять, как именно стоит построить систему занятий физической культурой для спасения собственного организма, следует сначала четко уяснить себе, что мы хотим восстановить и с чего следует начать. Конечной целью любого оздоровительного процесса является достижения состояние здоровья.
Закаливание
Один из наиболее простых и доступных
способов закаливания - воздушные
ванны. В тёплое время года при
хорошей погоде держите окно в
комнате постоянно открытым (зимой
проветривайте её каждый час и
в последний раз - перед
сном). Проветрив комнату и доведя
температуру воздуха до 20 С, разденьтесь
до трусов или купальника и оставайтесь
так минут пять. Причём полезнее
не стоять без движения, а заняться
гимнастикой. После воздушной ванны
оботритесь влажным полотенцем. По мере привыкания к температуре
раз в 3-5 дней снижайте её на градус, и
постепенно доведите до 8- 12 °С. А время
после третьей процедуры ежедневно увеличивайте
на несколько минут, чтобы в итоге ваша
воздушная ванна длилась чуть более получаса.
Используйте это время для занятий физкультурой,
аэробикой или гимнастикой.
Теперь самое время перейти
к ещё более эффективной форме
закаливания - обливанию. В первую
неделю прохладной (20 °С) водой из душа
или кувшина обливайте плечи,
предплечья и кисти рук. После
обливания лёгкими массирующими
движениями растирайте кожу махровым
полотенцем. Со второй недели обливайте
и ноги, а с третьей - всё
тело, соблюдая очерёдность: сначала
руки и ноги, затем струю воды
направьте на нижнюю часть туловища
сзади и спереди, после этого
обливайте грудь и спину. Затем
пустите в ход полотенце. Отсчитайте
ещё 7 дней от начала полного обливания
и с этих пор через каждые три
процедуры на градус снижайте температуру
воды, доведя её до 12-14 °С. Несомненно,
вы по чувствуете прилив сил и забудете
о простудах.
Физические упражнения.
Физические упражнения окажут положительное
воздействие, если при занятиях будут
соблюдаться определенные правила.
Необходимо следить за состоянием здоровья
– это нужно для того, чтобы
не причинить себе вреда, занимаясь
физическими упражнениями. Если имеются
нарушения со стороны сердечно -сосудистой с истемы, упражнения, требующие существенного
напряжения, могут привести к ухудшению
деятельности сердца.
Занятия физическими упражнениями стимулирует обмен веществ, увеличивается сила, подвижность и уравновешенность нервных процессов. В связи с этим возрастает гигиеническое значение физических упражнений, если они проводятся на открытом воздухе. В этих условиях повышается их общий оздоровительный эффект, они оказывают закаливающее действие, особенно, если занятия проводятся при низких температурах воздуха. При этом улучшаются такие показатели физического развития, как экскурсия грудной клетки, жизненная ёмкость легких. При проведении занятий в условиях холода совершенствуется теплорегуляционная функция, понижается чувствительность к холоду, уменьшается возможность возникновения простудных заболеваний. Помимо благоприятного воздействия холодного воздуха на здоровье отмечается повышение эффективности тренир овок, что объясняется большой интенсивностью и плотностью занятий физическими упражнениями. Говоря о физических упражнений, нельзя не вспомнить об утренней гимнастике и роли физкультурной паузы. Целью утренней гимнастики является ускорение перехода организма от сна к бодрствованию, к предстоящей работе и оказание общего оздоровительного воздействия.
Самый простой вариант тренировки кровообращения во всём организме – бег трусцой ежедневно по 30 – 60 мин. Можно заменить его часовой прогулкой быстрым шагом в парке или сквере. Хороший результат дают также езда на велосипеде, плавание и фитнесс. Не стоит забывать и об утренней зарядке вот некоторые из них, наиболее эффективные:
1. Ноги врозь, руки к плечам. Поднимаем
руки вверх, хорошо потянувшись - вдох,
опускаем к плечам - выдох.
2. Ноги вместе, руки перед грудью, пальцы
рук соединены «в замок». Не разжимая пальцев,
выпрямляем руки влево, поворачиваем их
вправо ладонями кверху. Повторяем упражнение
в другую сторону. Дыхание произвольное.
3. Ноги на ширине плеч, руки в стороны.
Начинаем круговые движения выпрямленными
руками, одн
и т.д.................
Сокращение мышц обеспечивает движение тела и удержание его в вертикальном положении. Вместе со скелетом мышцы придают телу форму. С деятельностью мышц связана функция отдельных органов: дыхания, пищеварения, кровообращения; мышцы гортани и языка участвуют н воспроизведении членораздельной речи.
В организме человека различают три вида мышечной ткани: скелетная, сердечная и стенок внутренних органов. В зависимости от строения мышцы, подразделяются на гладкие (непроизвольные) и поперечнополосатые (произвольные).
Сокращение поперечнополосатой ткани подчинено сознанию. В теле человека насчитывается около 600 скелетных мышц, что составляет 2/5 общей массы тела.
Скелетная мышца покрыта плотной соединительнотканной оболочкой, плотно соединенной с мышечной тканью и препятствующей ее чрезмерному растяжению. Между пучками волокон в мышце расположены кровеносные сосуды и нервы. На концах мышца переходит в сухожилие, обладающее большой прочностью, но в отличие от мышц не обладающее сокращением.
Особый вид мышечной ткани - сердечная мышца, образованная поперечнополосатыми мышечными волокнами, но сокращается она непроизвольно. Следовательно, функциональные особенности, строение отличают мышцу сердца от других мышц.
Различают мышцы короткие и толстые, находящиеся преимущественно в глубоких слоях около позвоночного столба; длинные и тонкие, расположенные на конечностях; широкие и плоские, сосредоточенные в основном на туловище.
По функциям мышцы делятся на сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие, вращатели. При сокращении мышц сгибателей одновременно расслабляются разгибатели, что обеспечивает согласованность движений.
Мышцы, сокращение которых вызывает движение конечности от тела, называются отводящими, а приближающие конечность к телу, - приводящими. Мышцы вращатели при своем сокращении вращают ту или иную часть тела (голову, плечо, предплечье).
В организме человека различают мышцы туловища, головы, верхних и нижних конечностей. Мышцы туловища подразделяются на мышцы груди, спины и живота. К мышцам груди относятся наружные и внутренние межреберные мышцы и диафрагма, или грудобрюшная преграда, с помощью которых осуществляется дыхание. Большая и малая грудные мышцы, передняя зубчатая и подключичная мышцы приводят в движение плечевой пояс и руки.
Мышцы живота вызывают сгибание позвоночника вперед, в сторону и поворот его вокруг продольной оси, Образуют брюшной пресс, сокращение которого способствует глубокому выдоху, выведению кала, мочи, а также родовому акту у женщин.
Поверхностные мышцы спины (трапециевидная и широчайшая) обеспечивают укрепление и движение плечевого пояса и рук. Глубокие мышцы спины фиксируют позвоночник, вызывают его разгибание, сгибшие, наклоны в сторону и вращение, разгибание и вращение головы, участвуют в дыхательных движениях. Самая крупная мышца шеи - грудино-ключично-сосцевидная.
Мышцы головы подразделяются на две группы: жевательные и мимические. Собственно жевательная мышца начинается от нижнего края скуловой кости и прикрепляется к нижней челюсти. Сокращаясь, она поднимает нижнюю челюсть, участвуя в пережевывании пищи.
Мимические мышцы прикрепляются одним концом к костям черепа, другим - к коже лица. Благодаря им лицо человека выражает те или иные эмоции: гнев, горе, радость. Кроме того, они участвуют в акте речи, дыхания.
На лбу расположены лобные мышцы, вокруг глазницы - круговая мышца (способствует закрыванию век). Вокруг ротового отверстия находится круговая мышца рта.
Мускулатура верхних конечностей подразделяется на мышцы плечевого пояса (дельтовидная, большая и малая грудная), которые обеспечивают его подвижность, и мышцы свободной конечности. Важнейшие мышцы свободной конечности - двуглавая мышца (сгибает предплечье) и трехглавая (на задней поверхности плечевой кости), разгибающая плечо и предплечье. На передней поверхности предплечья находятся мышцы - сгибатели предплечья, кисти и пальцев, на задней - мышцы - разгибатели предплечья, кисти и пальцев.
Мышцы нижних конечностей подразделяются на мышцы тазового пояса и свободной конечности. К мышцам таза относятся подвздошно-поясничная мышца и три ягодичные, самая крупная, разгибающая бедро, - большая ягодичная. На задней поверхности бедра выделяются полусухожильная, полуперепончатая и двуглавая мышцы, при сокращении которых происходит сгибание голени в коленном суставе и разгибание бедра. На передней поверхности бедра лежит четырехглавая мышца, при сокращении которой разгибается голень. На передней поверхности голени находятся мышцы - разгибатели стопы и пальцев, на задней - их сгибатели. Важнейшие из них - икроножная и камбалообразная. Обе мышцы заканчиваются ахилловым сухожилием, которое прикрепляется к пяточному бугру. Икроножная мышца поднимает пятку при ходьбе и принимает участие в поддержании тела в вертикальном положении.
Мышцы верхней конечности осуществляют разнообразные и многочисленные движения руки. Так как нижние конечности человека выдерживают всю тяжесть тела и целиком принимают на себя функцию его передвижения, то их мышцы значительно массивнее, и, следовательно, сильнее, чем мышцы рук, но вместе с тем обладают более ограниченным размахом движений.
Работа мышц.
Движения в суставах - сгибание и разгибание конечностей - совершаются благодаря поочередному сокращению и расслаблению мышц сгибателей и разгибателей, действующих согласованно вследствие иннервации их нервных центров, последовательно переходящих из состояния возбуждения в состояние торможения.
Работа мышц связана с расходом энергии, которую дает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), ее запасы в мышцах небольшие и израсходуются за доли секунды. Синтезируется АТФ за счет энергии, освобождающейся при окислении глюкозы, которую приносит к мышцам кровь вместе с питательными веществами и уносит продукты распада и углекислый газ. Таким образом, эффективность работы мышц зависит от кровоснабжения мышц и, следовательно, от работы сердечно-сосудистой системы.
Различают работу статическую и динамическую. При статической работе мышцы находятся в постоянном напряжении, но не сокращаются (поднятие тяжести, удержание груза). Такая работа очень утомительна, особенно для детей и подростков.
Динамическая работа мышц сопровождается поочередными сокращениями и расслаблениями мышц (бег, хождение, плавание, различные игры), она менее утомительна, потребует много энергии.
Показателем эффективности работы мышц является коэффициент полезного действия - КПД, измеряемый по формуле (известной из физики) КПД = A/Q. то есть соотношение выполненной работы к общему количеству затраченной энергии. КПД мышц человека в среднем равно 25-30%, то есть 30% всей энергии затрачивается на сокращение мышц, остальные 70% - преобразуются в тепло.
Утомляемость - это временное понижение работоспособности, наступающее в результате труда и исчезающее после отдыха. Для борьбы с утомлением необходимо чередовать разнообразную деятельность.
1. Какое строение имеют скелетные мышцы?
В мышце различают брюшко, состоящее из поперечно-полосатой мышечной ткани, и сухожилия, образованные плотной соединительной тканью. По поверхности мышца покрыта фасцией, образованной плотной соединительной тканью.
По строению мышцы могут быть простыми и сложны-ми. В сложных мышцах в отличие от простых брюшко об-разуется несколькими головками, которые, начинаясь от разных костных точек, затем сливаются вместе (двуглавая, трехглавая и четырехглавая). Местом прикрепления мышц, помимо костей, могут быть кожа, глазное яблоко и др.
Мышцы пронизаны кровеносными и лимфатическими сосудами. К каждой мышце подходит нерв, обеспечиваю-щий её связь с центральной нервной системой, в мышцах расположены рецепторы, измеряющие степень их сокра-щения и растяжения.
2. Какие функции выполняют скелетные мышцы?
Основные функции скелетных мышц:
а) удержание тела в пространстве;
б) обеспечение подвижности;
в) перемещение частей тела относительно друг друга;
г) участие в артикуляции речи и формировании мимики;
д) дыхательные и глотательные движения.
3. Охарактеризуйте основные группы мышц тела человека.
В зависимости от формы мышцы делят на широкие (мышцы туловища и поясов конечностей), длинные (мыш-цы конечностей), короткие (между позвонками), круговые (вокруг отверстий тела). По функции различают мышцы — сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие конечности внутрь и наружу.
В зависимости от места расположения мышц их делят на мышцы головы, шеи, туловища (груди, живота, спины), мышцы верхних, нижних конечностей.
а) Мышцы головы делят на жевательные и мимические. Жевательные мышцы обеспечивают движения нижней че-люсти, участвуют в акте жевания; мимические мышцы, при-крепляясь к коже лица, смещают её при своем сокращении, что и лежит в основе мимических движений: сморщивание бровей, поднимание и опускание углов рта и т.д.
б) Мышцы шеи осуществляют её сгибание и движение головы, опускают нижнюю челюсть, поднимают ребра, участвуют в дыхании, смещают подъязычную кость и гор-тань, могут фиксировать подъязычную кость и тем самым способствовать возникновению звуков в гортани.
в) Мышцы груди, расположенные поверхностно, приводят в движение плечевой пояс и руку; находящиеся более глубоко, сокращаясь, осуществляют дыхание.
г) Мышцы живота способствуют выдоху, вызывают сги-бание позвоночника вперед, в сторону и поворот его вокруг продольной оси. Они образуют стенку брюшной полости — брюшной пресс. Способствуют выведению мочи, кала и т.д.
д) Мышцы спины, расположенные поверхностно, вы-зывают движение руки, пояса верхних конечностей, разги-бание головы, фиксирование лопатки. Более глубоко рас-положенные мышцы спины участвуют в дыхательных движениях, вызывают разгибание позвоночника, наклон его в сторону и вращение, разгибание и вращение головы, обеспечивают фиксирование позвоночника.
4. Каковы особенности строения скелетной мышечной ткани? Материал с сайта
Скелетная мышечная ткань образует скелетные мыш-цы, мышцы языка, глотки, верхней части пищевода и др. Она состоит из многоядерных мышечных волокон, покрытых мембраной (сарколеммой). В цитоплазме помимо обычных органоидов содержится сократительный аппарат, представленный системой миофибрилл, расположенных параллельно поверхности мышечного волокна. Они имеют темные и светлые полосы. Участок миофибриллы между соседними полосами называют саркомером. Каждая миофибрилла состоит из повторяющихся саркомеров. Мио-фибриллы содержат множество волоконец — миофиламентов (протофибрилл). Более тонкие миофиламенты состоят из белка актина, более толстые из белка миозина. Волокна объединяются в группы — мышечные пучки, которые объ-единяются в мышцу.
ВСПОМНИТЕ
Вопрос 1. Какое строение имеет скелет млекопитающих?
Скелет млекопитающих состоит из тех же отделов, что и у других наземных позвоночных животных: черепа, позвоночника, скелетов туловища, поясов и свободных конечностей.
Вопрос 2. Каковы особенности строения опорно-двигательной системы человека?
Размер и форма тела человека в значительной мере определяется структурной основой – скелетом. Скелет обеспечивает опорой и защитой все тело и отдельные органы. В составе скелета имеется система подвижно сочлененных рычагов, приводимая в движение мышцами, благодаря чему и совершаются разнообразные движения тела и его частей в пространстве. Отдельные части скелета служат не только вместилищем жизненно важных органов, но и обеспечивают их защиту. Например, череп, грудная клетка и таз служат защитой мозга, легких, сердца, кишечника и др.
До недавнего времени господствовало мнение о том, что роль скелета в организме человека ограничена функцией опоры тела и участием в движении (это и послужило причиной появления термина «опорно-двигательный аппарат»). Благодаря современным исследованиям представление о функциях скелета значительно расширилось. Например, скелет активно участвует в обмене веществ, а именно в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Такие входящие в состав скелета вещества, как кальций, фосфор, лимонная кислота и другие, при необходимости легко вступают в обменные реакции. Функция мышц также не ограничивается включением костей в движение и совершением работы, многие мышцы, окружая полости тела, защищают внутренние органы.
ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ
Вопрос 1.Каков состав скелета человека?
Скелет человека состоит из костей и соединяющих их связок - хрящей. В нём различают несколько отделов: скелет головы, скелет туловища и скелет конечностей. По весу скелет среднего человека составляет приблизительно 15% от массы тела. Всего в скелете человека насчитывают около 200 костей, но их точное число указать нельзя, так как у разных людей (в некоторых отделах) оно может различаться.
В скелете человека различают осевой скелет и добавочный скелет. Осевой скелет объединяет череп и скелет туловища. Добавочный скелет состоит из костей поясов конечностей и скелета свободных конечностей.
Вопрос 2. Каково главное значение костей черепа?
Главное значение костей черепа защищать головной мозг от травм.
Вопрос 3. В чём заключается главное отличие нижней челюсти от остальных костей лицевого отдела скелета головы?
Лицевой отдел черепа образован многочисленными парными и непарными костями. Все они соединены между собой неподвижно, исключение составляет нижняя челюсть. Она может двигаться и вверх-вниз, и вправо-влево. Это позволяет пережевывать пищу и членораздельно говорить.
Охарактеризуйте известные вам типы соединения между костями. Приведите соответствующие примеры.
Соединения нужны либо для того, чтобы одни кости могли двигаться относительно других, либо для того, чтобы соединить несколько костей в одно прочное образование. Поэтому-то соединения костей и бывают различными: подвижными (прерывными), полуподвижными и неподвижными (непрерывными).
Подвижными соединениями являются суставы. Они бывают различной формы. Чаще всего сустав состоит из суставных поверхностей костей, покрытых гиалиновым хрящом, причём эти поверхности по форме строго соответствуют друг другу. Место контакта костей прикрыто прочной оболочкой из соединительной ткани - суставной сумкой, образующей герметичную суставную полость. В суставной полости находится особая жидкость, необходимая для уменьшения трения в суставе.
Неподвижные соединения характерны, например, для соединения костей мозговой части черепа. При этом небольшие выступы одной кости заходят в выемки другой кости. Получающийся при этом шов очень прочен, прочнее окружающих его костей.
Промежуточной формой сочленения костей является полуподвижное соединение. В этом случае кости соединены между собой через упругие хрящевые прокладки. К полуподвижным соединениям относят соединения между многими позвонками, соединения рёбер с грудиной и грудными позвонками.
ПОДУМАЙТЕ!
Почему у человека мозговой отдел черепа преобладает над лицевым отделом?
В черепе человека преобладает мозговой отдел как вместилище головного мозга, где происходят процессы обработки информации полученной из различных органов. Нельзя сказать, что он являтся главным, однако неоспоримо, что он является значимым, т.к. контролирует в целом деятельность всего организма. Лицевой отдел черепа выполняет функцию по размещению основных органов восприятия окружающего мира.
Мускулатура имеет большое значение как активная часть системы ор* ганов произвольного движения, как один из существенных показателей экстерьера животного и как наиболее существенная в количественном и качественном отношении составная часть мяса. Так, у коров астраханской породы убойный выход мяса в зависимости от упитанности составляет 42,3-47,6% (М. Ф. Томмэ), а у полуоткормленных двухлетних бычков той же породы достигает даже 58,2% (В. А. Эктов). При этом на мускулатуру в мясе приходится от 68,7 до 72,0%.
Мускулатура состоит из отдельных мышц (греч. mys - мышь, лат. - musculus; некоторое сходство с мышью) и их вспомогательных приспособлений. Основными свойствами мускулатуры, каждой мышцы и ее элементарной составной части - мышечной клетки - являются раздражимость, сократимость, эластичность. В состоянии покоя мышца не расслабляется до образования складок, а находится в несколько напряженном положении, как слегка натянутая резина. Такое состояние мышцы в покое называют тонусом, что обеспечивает ее немедленную реакцию при возбуждении без предварительной затраты энергии на приведение в состояние полной напряженности.
Мышечная система в своей деятельности тесно связана со всеми системами организма. Все необходимые для функции мышечной системы питательные вещества и продукты ее жизнедеятельности доставляются ей и удаляются из нее по сосудистой системе (артерии, вены и лимфатические сосуды). Недостаточность питания той или иной мышцы или целой группы вы-зывает ослабление их работоспособности, уменьшение объема - атрофию, а нарушение связи с центральной нервной системой ведет к прекращению их деятельности - параличу.
Рис. 129. Действие сил на рычаг под прямым, острым и тупым углами:
А-в - рычаг первого рода; а-б - плечо действующей силы; б-в - плечо сопротивления; б - точка опоры.
Работа скелетных мышц происходит в" тесной связи со скелетом. Большинство мышц одним концом прикрепляется к одной кости, вторым - к другой. Сокращаясь, мышцы изменяют взаимоотношения между соответствующими звеньями скелета, обеспечивая перемещение животного. Точка, из которой действует мышца, называется фиксированной, неподвижной- punctura fixum, а прикрепляющаяся к ней часть мышцы считается началом ее.
Точка, на которую мышца действует,- подвижная - punctum mobile, а прикрепляющаяся в этом месте часть мышцы является ее окончанием. Функции подвижной и неподвижной точек у мышц могут меняться в зависимости от состояния животного (различные фазы движения, покой). Например, у плечеголовной мышцы (рис. 146-8) в фазу опирания грудной конечности о почву неподвижная его точка находится на плечевой кости, а подвижная- на голове и шее. Сокращением мышцы голова и шея в таком случае опускаются книзу, а центр тяжести животного перемещается вперед. В фазу висения грудной конечности в воздухе фиксированная точка плечеголовной мышцы оказывается, наоборот, на голове и шее, а подвижная - на плечевой кости. С помощью головы и шеи, приподнятых слегка вверх и закрепленных на определенный момент в этом положении соответствующими мышцами спины, холки и шеи, центр тяжести переносится назад и тем облегчается передняя часть тела животного. Плечеголовная мышца, действуя в этом случае с головы и шеи на плечо, обеспечивает вместе с другими мышцами разгибание плечевого сустава и быстрое вынесение грудной конечности вперед.
Поочередное взмахивание и опускание головы и шеи вызывает перемещение центра тяжести, проявление одной и той же мышцей в разное время различной функции.
Мышцы могут действовать изолированно одна от другой и группой. Совместно и одинаково действующие мышцы называются синергистами, а мышцы, действующие противоположно друг другу, - антагонистами. В результате сокращения или укорочения отдельных мышц их антагонисты растягиваются. С началом расслабления первых вторые (в силу эластичности) приходят к исходному состоянию. Наиболее полно и эффективно мышца функционирует в том случае, если она расположена под прямым углом по отношению к кости, на которой она закрепляется, если действует на хорошо выраженный рычаг - длинное плечо силы (рис. 129). Примерами такого отношения мышцы к рычагу являются локтевой, запястый и заплюсневый суставы.
В результате совместного действия мускулатуры со скелетом производится определенная работа, которая сопровождается накоплением тепла в теле животного.
Усиленная работа животного, особенно в теплое время, может привести к перегреванию его тела, к тепловому удару. Наоборот, чтобы предотвратить переохлаждение животного, необходимо предоставить ему возможность двигаться
ФОРМА И СТРОЕНИЕ МЫШЦ В СВЯЗИ С ФУНКЦИЕЙ
Мышца состоит из четырех основных тканей. Три из них - соединительная, нервная ткань и кровь - входят в состав всех компактных органов, четвертая ткань - мышечная - специфичная для мышцы как органа. Соединительная ткань составляет остов мышцы - перемязий (наружный, внутренний) и эндомизий. Наружный перемизий у одних мышц очень тонкий, нежный, едва заметный, у других он хорошо выражен в виде плотного пласта. Во многих случаях наружный перимизий покрывается с одной или двух противоположных сторон мышцы начальным или концевым пластинчатым сухожилием белого блестящего цвета - сухожильное зеркало. Типы мышц по форме. По форме различают пластинчатые, веретенообразные и кольцеобразные, или круговые, мышцы.
Пластинчатые, или широкие, мышцы проявляют значительную силу, но действие их однообразно. Расположены они преимущественно в отделе туловища, где создают крепкие подвижные стенки, удерживающие тяжелые внутренности или соединяющие туловище с грудной конечностью. Некоторые из этих мышц, оканчиваясь на многих костях, называются многораздельными, другие же, формируя окончания в виде острых выступов, - зубчатыми мускулами. Пластинчатая мышца - диафрагма - отделяет грудную полость от брюшной и имеет куполообразную форму (рис, 151).
В веретенообразных мышцах различают: начальную часть - головку, основную, среднюю часть - брюшко и конечную часть - сухожильную ветвь. У некоторых веретенообразных мышц несколько начальных участков, и потому их называют двуглавыми, трехглавыми и четырехглавыми. Многие мышцы оканчиваются не одной ветвью, а несколькими. Встречаются мышцы с одной головкой и одной ветвью, но с двумя брюшками. Такие мышцы называют двубрюшными. Часто мышцы дополняются длинной сухожильной конечной ветвью, что создает благоприятные условия для действия их на далекое расстояние (через 2-3 сустава). Располагаются веретенообразшяе мышцы большей частью на конечностях, обеспечивая им большой размах.
Кольцеобразные^ или круговые, мышцы составляют основу естественных отверстий тела (ротового, заднепроходного).
Начало мышцы, а особенно окончание ее часто бывает сухожильным. Сухожилия - tendines - лентовидной или пластинчатой формы. Состоящие из плотной соединительной ткани, они обладают огромной сопротивляемостью на растяжение, что делает их прочными и неутомимыми даже при малом поперечнике. Лентовидные сухожилия встречаются чаще на конечностях, выполняя в основном роль передатчиков движения, вызванного сокращением мышечных брюшков, расположенных в верхних отделах конечностей. Пластинчатые сухожилия (апоневрозы) раокшагаюгся ape-имущественно на туловище, обеспечивая крепость брюшных стенок, создавая большую площадь опоры для прикрепления мышц.
Понятие об анатомическом и физиологическом поперечниках мышцы. Для суждения о различии мышц по их внутренней структуре, для сопоставления силы различных мышц одного и того же животного или одних н тех же мышц разных животных сравнивают соотношение физиологическою и анатомического поперечников мышцы,
Анатомическим поперечником мышцы называют площадь его поперечного сечения, физиологическим - площадь сечения, перпендикулярного к мышечным волокнам. Физиологический поперечник или равняется анатомическому, или значительно его превышает. Во многих случаях мышечные пучки располагаются параллельно длине мышечною брюшка. В мышцах
Рис. 130. Анатомический (а-а) и физиологический (б-б) поперечники мускульных брюшков разных типов строения:
А - динамический тип; Б, В, Г - стато-динамический тип;
Б - одноперистый; В - двуперистый; Г - многоперистый
Типы; 1 - мышечные пучки; 2 - сухожильные прослойки;
3 - мышечное зеркало.
Такого строения анатомический и физиологический поперечники оказываются равными, и их отношение можно обозначить как 1:1 (рис. 130). Однако в большинстве мышц копытных животных мышечные пучки располагаются не параллельно, а под углом к его длине. В таком случае анатомический поперечник пройдет поперек мышцы, а физиологический будет представлен ломаной плоскостью, проходящей поперек мышечных пучков, и превышать анатомический поперечник. Он будет тем больше, чем более косо и большим количеством рядов расположены мышечные пучки. Следовательно, чем больше физиологический поперечник мышцы, то есть чем больше в нем мышечных пучков, тем больше его сила.
Типы мышц по их внутренней структуре. По структуре, или внутреннему строению, мышцы делят на динамический, статический и стато-динамический, или перистый (одноперистый, двуперистый, многоперистый) типы. Однако, учитывая морфо-функциональные особенности стато-динамического типа, когда одни из мышц этого типа по ряду признаков приближаются к динамическому типу, другие к статическому, а третьи располагаются между двумя последними, все мышцы млекопитающих и птиц следует делить не на три, а минимум на пять типов: динамический, динамо-статический, полу-стато-динамический, стато-динамический и статический (П. А. Глаголев, А. А. Грандицкая и Н. Г. Карлова).
Для мышц динамического типа (Л), обеспечивающих активную и разностороннюю работу, характерно при одинаковом объеме с мышцами других типов:
1) наличие нежного соединительнотканного остова;
2) отсутствие внутри мышечного брюшка особых сухожильных прослоек;
3) параллельное длине мышечного брюшка направление мышечных пучков;
4) меньшее количество и
5) большая относительная длина их;
6) меньшая площадь их прикрепления;
7) почти равное отношение физиологического поперечника к анатомическому;
8) большее отношение мышечной ткани к соединительной ткани;
9) меньший поперечник мышечных волокон.
Статический тип строения мышц совсем не имеет мышечных пучков, не может проявлять активное участие при движении животного, но выполняет большую статическую работу при стоянии и опоре ноги о почву во время движения, закрепляя соответствующие суставы в определенном положении.
В других типах мышц - динамо-статическом, полустато-динамическом и стато-динамическом по направлению от динамического к статическому в указанном порядке отмечается:
1) постепенное уплотнение соединительнотканного остова;
2) нарастание выраженности мышечного зеркала и сухожильных прослоек внутри мышечного брюшка;
3) косое направление мышечных пучков внутри мышечного брюшка;
4) увеличение угла наклона их к месту прикрепления;
5) увеличение количества и уменьшение относительной длины их;
6) увеличение отношения физиологического поперечника к анатомическому;
7) уменьшение отношения мышечной ткани к соединительной; 8) увеличение поперечника мышечных волокон.
Функциональные особенности различных типов мышц. Различают статическую и динамическую работу мышц. Под статической работой понимают такую, которая обеспечивает удержание на ногах животного в покойном его состоянии. При этом мышцы стато-динамического, а особенно статического типа могут продолжительное время без отдыха удерживать тяжесть тела животного. Динамической работой мышц называют такую, которая сопровождается движением одного звена конечности или отдела туловища около другого или перемещением животного. Эта работа выполняется мышцами динамического и стато-динамического типов. При этом мышца динамического типа быстро утомляется и требует довольно частого и продолжительного отдыха. Мышцы стато-динамического типа очень выносливы и при определенных условиях проявляют большую силу (П. Ф. Лесгафт, А. А. Ухтомский).
Одним из основных свойств мышцы является сократимость. Степень сокращения у разных типов мышц неодинакова. Мышца динамического типа сокращается приблизительно на половину своей длины; следовательно, на такое же расстояние передвигается тот рычаг, на который она действует. Мышцы других типов сокращаются только на половину длины, которую имеет в среднем наибольшее количество мышечных пучков. Следовательно, чем длиннее в мышечном брюшке мышечные пучки, тем на большее расстояние передвигается тот рычаг, на который действует данная мышца.
Сила мышцы определяется количеством входящих в нее мышечных пучков: чем их больше, тем сильнее сама мышца. В мышце динамического типа сила пропорциональна ее поперечному сечению. Сила мышц других типов, у которых анатомический и физиологический поперечники не совпадают (И. М. Сеченов), не пропорциональна поперечному сечению мышцы, но пропорциональна площади сечения всех ее мышечных пучков.
В процессе изучения внутренней структуры мышц некоторых млекопитающих школой А. Ф. Климова (П. А. Глаголев, А. А. Грандицкая) установлено, что стопопальцеходящие хищные животные (семейства медведей, кошек и собак), питающиеся малообъемистой концентрированной пищей, обладают разнообразными движениями конечностей и имеют преимущественно мускулатуру динамического и динамо-статического типов, обеспечивающую им ловкие и гибкие разносторонние движения, необходимые при схватывании, удержании и разрывании добычи, но требующие более частого и продолжительного отдыха (табл.6). Тип строения мускулатуры семейства кошек динамичнее, чем у семейства медведей и собак. Копытные животные, питающиеся объемистым растительным кормом, при собирании и поедании которого они вынуждены долгое время стоять на ногах, а от хищников спасаться бегством, имеют в большей мере, чем у хищных животных, мускулатуру полустато-динамического и стато-динамического и даже статического типов, обеспечивающую им в сумме большую выносливость и значительную силу.
У свиней (всеядных животных) мускулатура ближе к динамическому типу, чем у других копытных животных. У лошадей мускулатура в целом отходит дальше от динамического типа. Это обстоятельство вместе с некоторыми особенностями скелета и связок лошади обеспечивает ей большую силу и выносливость, позволяя продолжительно стоять на ногах без отдыха. Многие лошади оказываются настолько выносливыми, что даже спят стоя. У скакунов по сравнению с другими породами лошадей мускулатура относится к более статическому типу. Мускулатура крупного рогатого скота
По внутренней структуре занимает промежуточное положение между мускулатурой свиньи и лошади, а у мелкого рогатого скота она более динамична.
Наиболее массивные и более близкие к динамическому типу мышцы расположены основной массой на туловище и в верхних звеньях конечностей. Менее массивные, но более близкие к статическому типу мышцы находятся в области средних звеньев конечностей. Еще более статические, но менее массивные мышцы - в нижних звеньях конечностей копытных.У хищных животных с хорошо развитой короткой пальцевой мускулатурой последняя имеет лучшее развитие массы и более динамический тип строения.
Возрастные особенности мышц. Мускулатура в целом в постнаталь-ный период растет неравномерно, но интенсивнее, чем масса животного. По сравнению с новорожденным животным вся мускулатура крупного рогатого скота и лошади увеличивается примерно в 10 раз. У новорожденных телят лишь 14 мышц, расположенных в области туловища и верхних звеньев конечностей, составляют 51,85% от всей их мускулатуры. У бычков 18-месячного возраста уже только 13 лежащих здесь мышц составляют 51,73%. У новорожденного жеребенка 51,21% всей мускулатуры дают 12 мышц, а у взрослых тяжеловозов 50,54% приходится даже на 11 мышц. В число этих мышц в нисходящем по весу порядке входят: средняя ягодичная, длиннейшая спины, двуглавая бедра, четырехглавая бедра, глубокая грудная, трехглавая плеча, зубчатая вентральная, диафрагма, полу перепончатая, полусухожильная и межреберные. У крупного рогатого скота к 11 указанным мышцам прибавляется широчайшая спины, полуостистая головы, остистая и полуостистая спины и шеи, а диафрагма занимает у них по весу лишь 15-е место.
На рост мускулатуры влияют кормление, содержание и эксплуатация животного. Так, В. А. Эктов отмечает, что при пониженном кормлении в стволовом отделе крупного рогатого скота по скорости роста первое место занимают мышцы брюшного пресса, второе - дыхательные, третье - жевательные, а у телят обильного кормления, получавших больше концентратов, жевательные мышцы занимают уже четвертое место; у лошади на первом месте стоят жевательные мышцы, на втором - дыхательные.
Мышцы динамического и динамо-статического типов с возрастом изменяются - в основном идет увеличение мышечной массы, а у мышц полу-стато-динамического и стато-динамического типов перестраивается их внутренняя структура. Возрастные микроскопические изменения в скелетных мышцах выражаются в увеличении размера и диаметра мышечных волокон, в изменении формы и расположении ядер, в степени развития соединительной ткани.
Рис. 131. Мускулатура медведя:
; - широчайшая м. спины; 2 - трапецевидная; 3 - плечеголовная; 4-5 - дельтовидная м. (4 - лопаточная и 5-акромиальная части).
Типы мышц по функции делят на разгибатели - экстензоры, сгибатели - флексоры, отводящие - абдукторы, приводящие - аддукторы, вращатели - ротаторы: супинаторы (вращающие переднюю сторону конечности наружу, в латеральную сторону) и пронаторы (вращающие переднюю сторону конечности внутрь, в медиальную сторону), суживатели - констрикторы, сжиматели - сфинктеры, расширители - дилятаторы, на-прягатели - тензоры и укрепляющие - фиксаторы.
Разгибатели проходят через вершину угла, образуемого соответствующими костями, сгибатели располагаются внутри угла. Разгибатели угол сустава увеличивают, а сгибатели уменьшают.
Отводящие мышцы лежат отвесно на латеральной стороне сустава конечностей, приводящие - на медиальной. При сокращении отводящих мышц конечности или отдельные их звенья (например, плечо или бедро) отходят от средней сагиттальной плоскости тела животного в наружную боковую сторону; сокращением приводящих мышц отведенные конечности или их звенья приближаются к средней сагиттальной плоскости.
Вращатели также находятся на боковых сторонах конечностей или туловища, но расположены большей частью косо по отношению к рычагу, на который они действуют, обеспечивая поворот передней стороны (например, кисти) наружу - супинация или внутрь - пронация.
Сжиматели относятся к типу круговых мышц, не имеющих точек прикрепления на костях. Они при сокращении закрывают образуемые ими естественные отверстия. Суживатели также могут относиться к типу круговых мускулов, но они могут иметь и иную форму, а также отдельные точки прикрепления, например, на хрящах. При их сокращении суживаются просветы глотки, гортани и др. Антагонистами запирателей и суживателей являются расширители, которые одним концом прикрепляются к костям или хрящам, а вторым вплетаются в запиратели или суживатели, подходя к ним по радиусам, обеспечивая частичное или полное открытие соответствующего отверстия. Напрягатели обычно вплетаются окончанием в фасции и держат их натянутыми, не позволяя собираться в складки. Фиксаторы укрепляют суставы на стороне их расположения.
Часто мышца выполняет несколько указанных функций, а иногда меняет их. Это особенно свойственно мышцам конечностей.
Главное и побочное действие мышцы на суставы. Большинство мышц, особенно у животных с разнообразными хватательными движениями, обладает различными функциями. У каждого из них различают главную и побочную функции. При изменяющихся условиях жизни животного иногда побочная функция мышцы становится главной, а главная - побочной или даже совсем ликвидируется. Например, основная функция дельтовидного мускула хищных животных - отведение плеча (рис. 131-4, 5). Однако в некоторых случаях он принимает участие в разгибании или супинации плечевого сустава, а в других случаях - в сгибании его. У копытных животных, утративших разносторонние движения грудных конечностей, основная функция дельтовидной мышцы - сгибание плечевого сустава. Примером одновременного проявления главной и побочной функции у одной и той же мышцы копытных животных является работа подвздошно-пояснич-ной мышцы (рис. 158-25, 26). Основная функция данной мышцы - сгибание тазобедренного сустава, побочная - супинация бедра. В силу одновременности главного и побочного действия дистальный конец бедра вместе с коленной чашкой не ударяют о стенку живота.
