Опорно-двигательная система (ОДС) выполняет опорную, двигательную и защитную функции, участвует в обмене веществ и кроветворении. Состоит из двух частей: пассивной – скелета и активной – скелетной мускулатуры.
Скелет является пассивной частью ОДС. Он состоит из костей, хрящей и связок, к нему прикрепляются мягкие ткани и органы. Некоторые кости образуют вместилища для внутренних органов, защищая их от повреждений. Скелет – это депо кальция, фосфора и других элементов, он играет важную роль в минеральном обмене. В губчатых костях содержится красный костный мозг, в котором происходит кроветворение. Скелет составляет 15–20 % массы тела человека и насчитывает более 200 костей. Кость на 50 % состоит из воды, её сухая масса примерно на 70 % состоит из неорганических веществ и на 30 % – из органических. С возрастом химический состав костей меняется, уменьшается количество органических компонентов (придающих костной ткани упругость), а неорганических (обеспечивают жёсткость) увеличивается, что делает кости более хрупкими. Кость состоит из костной ткани (структурная единица – остеон), сверху она покрыта соединительно-тканной оболочкой (надкостницей), богатой сосудами, нервами и молодыми клетками. За счёт надкостницы происходит питание, иннервация кости и рост костей в толщину. Головки кости покрыты хрящом.
По форме и строению различают четыре типа костей: трубчатые, губчатые, плоские и смешанные. Трубчатые кости (бедренная, берцовые, и др.) внутри имеют полость. В них различают среднюю трубчатую часть, образованную плотной костной тканью и заполненную жёлтым костным мозгом (диафиз), и два конца из губчатой костной ткани (эпифизы, головки; эпифизы образованы губчатой костной тканью и содержат красный костный мозг). Диафиз и эпифиз соединяются шейкой (метафизом), обеспечивающим рост костей в длину. Различают длинные и короткие трубчатые кости. Губчатые кости не образуют полостей и составлены из наружного плотного и внутреннего губчатого вещества. Плоские кости (лопатки, рёбра, грудина) образованы двумя слоями плотного вещества, между которыми расположен слой губчатого. Смешанные кости (лобная кость, позвонки) состоят из нескольких частей, имеющих разное строение и форму.
Отдельные кости соединяются в единый скелет. Различают непрерывное и прерывистое соединения. Кости могут срастаться (тазовые кости), образовывать неподвижное соединение за счёт сложного рельефа (швы черепа) или малоподвижное с прослойкой хрящевой ткани (позвонки). Подвижное соединение также называется суставом. Сустав состоит из двух или более суставных поверхностей, суставной полости и суставной сумки. Суставные поверхности соответствуют друг другу по форме (например, ямка одной кости и головка другой) и покрыты гиалиновым хрящом. Суставная сумка представляет собой капсулу из плотной соединительной ткани, ограничивающую полость сустава. Она срастается с надкостницей. Суставная полость содержит синовиальную жидкость. Суставы классифицируют по количеству костей, принимающих участие в их образовании, по количеству осей вращения и форме поверхностей (цилиндрический, шарнирный, блоковидный, седловидный, шаровидный и др.). Иногда выделяют также промежуточное полуподвижное соединение (полусустав); оно малоподвижно и образовано хрящом, в котором имеется щелевидная полость, заполненная жидкостью (лобковое соединение).
Рис. 1. Соединение костей |
Скелет человека можно разделить на скелет головы, скелет туловища и скелет конечностей. Скелет головы, или череп, представлен мозговым и лицевым отделами. Выполняет функции защиты головного мозга и органов чувств, принимает участие в питании. Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночник состоит из 33–34 позвонков и S-образно изогнут. Имеет шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5) и копчиковый (4–5 сросшихся) отделы. Обеспечивает защиту спинного мозга, позволяет поддерживать вертикальное положение, амортизирует движения при ходьбе. Грудная клетка состоит из грудины, 12 ребер и 12 грудных позвонков. Участвует в осуществлении дыхательных движений и защите внутренних органов. Скелет верхних конечностей состоит из верхнего (плечевого) пояса и скелета свободной конечности (руки). В плечевой пояс входят ключицы и лопатки. Рука состоит из плеча (плечевая кость), предплечья (локтевая и лучевая кости), кисти (кости запястья, пясти и фаланг пальцев). Скелет нижней конечности состоит из тазового пояса и скелета свободной конечности (ноги). Тазовый пояс включает две тазовые кости, каждая из которых образована сросшимися подвздошной, седалищной и лобковой костями. Спереди тазовые кости соединены лобковым симфизом, сзади сочленяются с крестцом. Нога состоит из бедра (бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (кости предплюсны, плюсны и фаланг пальцев). Пояса конечностей обеспечивают прикрепление свободных конечностей к скелету туловища.
Рис. 2. Череп |
Рис. 3. Скелет человека |
Мышцы являются активной частью опорно-двигательной системы человека. Они составляют примерно 40–50 % массы тела. Выделяют около 400 скелетных мышц. Мышцы прикреплены к костям (большинство – по «правилу двух костей»). За счет сокращения и мышц происходит перемещение костей, а следовательно, и частей организма. Скелетная мышца состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани и покрыта оболочкой из соединительной ткани – фасцией.
Рис. 4. Строение скелетной мышцы |
Выделяют брюшко мышцы (основная масса мышечной ткани) и сухожильные концы из соединительной ткани, которые служат для прикрепления мышцы к кости (также мышца может крепиться к органу или коже). Движение в суставе определяется работой группы мышц. Мышцы, обеспечивающие движение сустава в одном направлении, называются синергистами, в противоположных – антагонистами. По характеру движения в суставе выделяют следующие типы мышц: сгибатели – разгибатели, аддукторы – абдукторы (приведение-отведение конечности), супинаторы и пронаторы (повороты). По форме выделяют длинные, короткие, широкие, плоские и круглые мышцы. В зависимости о расположения мышц в теле разделяют мышцы головы и шеи, туловища, верхних и нижних конечностей.
Рис. 5. Мышцы человека |
Сокращение мышц происходит с затратой энергии АТФ. Работа мышц зависит от интенсивности их кровоснабжения, длительности работы и величины нагрузки. Накопление в мышцах молочной кислоты и других продуктов распада глюкозы приводит к их утомлению. Всё время мышцы находятся в некотором напряжении – тонусе. Работа скелетных мышц контролируется ЦНС.
Покровы человека образованы кожей. Площадь её поверхности составляет 1,5–2 м2. Кожа состоит из трёх слоёв.
Рис. 6. Строение кожи |
Наружный слой (эпидермис) образован многослойным ороговевающим эпителием, непроницаемым для большинства жидкостей, газов и болезнетворных агентов. Его производными являются ногти и волосы, а также потовые и сальные железы. В нижнем слое эпидермиса клетки постоянно делятся, в них синтезируется пигмент меланин, защищающий организм от ультрафиолетового излучения; в нём под действием ультрафиолета синтезируется витамин D. Смещаясь к поверхности, клетки стареют, ороговевают, отмирают и слущиваются с поверхности. Второй слой кожи – дерма, состоит из волокнистой соединительной ткани и выполняет чувствительную, выделительную и защитную функции. В дерме расположены многочисленные механические, температурные и болевые рецепторы, волосяные сумки, сальные и потовые железы, лимфатические и кровеносные сосуды. Дерма принимает участие в терморегуляции и выделении, выделяя до 3 литров пота за сутки. Волосы находятся в волосяных сумках, к основанию которых прикреплены рудиментарные мышцы, поднимающие волосы при сокращении и образующие «гусиную кожу». Самый глубокий слой кожи – подкожная жировая клетчатка, образованная жировой тканью (рыхлая соединительная ткань). Она защищает органы и ткани от переохлаждения, от сильных механических воздействий и служит своеобразным «депо» веществ, в т. ч. жирорастворимых витаминов. Особый вид жировой ткани образует бурый жир, сильно развитый у младенцев (и некоторых млекопитающих) и способный выделять тепло при окислении жиров.
