Строение и функции скелета человека

Функции скелета

Скелет - совокупность твердых образований, выполняющих защитную, опорную и двигательную функции. От формы скелета зависит внешний вид человека. Кости и их соединения являются пассивной частью опорно-двигательного аппарата. Мышцы, обладающие способностью сокращаться и изменять положение костей, являются активной частью опорно-двигательного аппарата. Подвижность скелета обеспечивают соединения костей. Некоторые соединения являются эластичными (гибкие хрящевые соединения сочленяют позвонки позвоночника и ребра).

Суставы

Сустав - соединение двух костей, обеспечивающее подвижность. Чем больше суставов, тем эта часть тела подвижнее (напр., кисть). Скелет выполняет имеющую большое значение защитную функцию - предохраняет важные части тела от повреждений, например, череп прикрываетголовной мозг, позвоночник - спинной мозг, грудная клетка - сердце, легкие, печень, селезенку.

Строение скелета:

Череп

Череп - скелет головы, защищающий головной мозг, органы чувств, начальные отделы пищеварительной и дыхательной систем. Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. Мозговой череп образован 7 костями. Верхняя его часть образует крышу, нижняя - основание. Лицевой череп состоит из 22 костей.

Позвоночник

Позвоночник состоит из позвонков: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, сросшихся в одну кость (крестец) и копчика. Эластичность позвоночника обеспечивают межпозвоночные диски (всего их 23).

Плечевой пояс

Его образуют обе лопатки и ключица, а со скелетом туловища соединяют разные мышцы и связки. В верхних углах лопаток треугольной формы находятся суставные впадины.

Верхние конечности и кисти

Плечевая кость соединяется в локтевом суставе с обеими костями предплечья - локтевой и лучевой. Сустав запястья образуют множество маленьких косточек. Затем следуют пястные кости и фаланги пальцев.

Грудная клетка

Ее составляют 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудина. 7 верхних пар ребер соединяются непосредственно с грудиной.

Тазовый пояс

Скелет нижних конечностей включает тазовый пояс, и является составной частью скелета туловища. С обеих сторон имеются сформировавшиеся вертлужные впадины суставов бедра.

Нижние конечности и стопы

В бедре одна большая кость - бедренная, в голени две - большая берцовая и малая берцовая кости. Коленный сустав защищает надколенник. Стопы имеют форму свода, поэтому, несмотря на то, что кости стоп малы и легки, они способны выдерживать вес тела.

Самая большая и прочная кость человека - бедренная. Длина бедренной кости взрослого мужчины достигает 50 см, а наибольшая нагрузка на нее - 750 кг. Если не брать в расчет самые маленькие косточки человека - слуховые, которые не относятся к пассивному опорно-двигательному аппарату, то гороховидная косточка является самой маленькой.

Развитие скелета детей

Позвоночный столб

Основными частями скелета являются скелет туловища, состоящий из позвоночного столба и грудной клетки, скелет верхних и нижних конечностей и скелет головы – череп.

Позвоночный столб человека является осевой частью, стержнем скелета, верхним концом соединяющегося с черепом, нижним – с костями таза. Позвоночный столб занимает 40% длины тела. В нем различают следующие отделы: шейный, состоящий из 7 позвонков, грудной – из 12 позвонков, поясничный – из 5 позвонков, крестцовый – из 5 позвонков и копчиковый – из 4-5 позвонков. У взрослого человека крестцовые позвонки срастаются в одну кость – крестец, а копчиковые – в копчик. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором помещается спинной мозг. К отросткам позвонков прикрепляются мышцы.
Между позвонками расположены межпозвоночные диски из волокнистого хряща; они способствуют подвижности позвоночного столба. С возрастом высота дисков меняется.

Рост позвоночного столба наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. В течение первых полутора лет жизни рост различных отделов позвоночника относительно равномерен. Начиная с 1,5 и до 3 лет, замедляется рост шейных и верхнегрудных позвонков и быстрее начинает увеличиваться рост поясничного отдела, что характерно для всего периода роста позвоночника.

Структура тканей позвоночного столба существенно изменяется с возрастом. Окостенение, начинающееся еще во внутриутробном периоде, продолжается в течение всего детского возраста. До 14 лет окостеневают только средние части позвонков. В период полового созревания появляются новые точки окостенения в виде пластинок, которые сливаются с телом позвонка после 20 лет. Процесс окостенения отдельных позвонков завершается с окончанием ростовых процессов – к 21-23 годам. Позднее окостенение позвоночника обусловливает его подвижность и гибкость в детском возрасте. Кривизна позвоночника, являющаяся его характерной особенностью, формируется в процессе индивидуального развития ребенка. В самом раннем возрасте, когда ребенок начинает держать головку, появляется шейный изгиб, направленный выпуклостью вперед (лордоз). К 6 месяцам, когда ребенок начинает сидеть, образуется грудной изгиб с выпуклостью назад (кифоз). Когда ребенок начинает стоять и ходить, образуется поясничный лордоз. С образованием поясничного лордоза центр тяжести перемещается кзади, препятствуя падению тела при вертикальном положении.

К году имеются уже все изгибы позвоночника. Но образовавшиеся изгибы не фиксированы и исчезают при расслаблении мускулатуры, К 7 годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже – в 12-14 лет.
Изгибы позвоночного столба составляют специфическую особенность человека и возникли в связи с вертикальным положением тела. Благодаря изгибам позвоночный столб пружинит. Удары и толчки при» ходьбе, беге, прыжках ослабляются и затухают, что предохраняет мозг от сотрясений. Нарушения кривизны позвоночного столба, которые могут возникнуть в результате неправильной посадки ребенка за столом и партой, приводят к неблагоприятным последствиям в его здоровье.

Грудная клетка

Грудная клетка образует костную основу грудной полости. Она защищает сердце, легкие, печень и служит местом прикрепления дыхательных мышц и мышц верхних конечностей. Грудная клетка состоит из грудины, 12 пар ребер, соединенных сзади с позвоночным столбом.
Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. В грудном возрасте она как бы сжата с боков, ее переднезадний размер больше поперечного (коническая форма). У взрослого же преобладает поперечный размер.

На протяжении первого года жизни постепенно меняется форма грудной клетки, что связано с изменением положения тела и центра тяжести. Уменьшается угол ребер по отношению к позвоночнику. Соответственно изменению грудной клетки увеличивается объем легких. Изменение положения ребер способствует увеличению движений грудной клетки и позволяет эффективнее осуществлять дыхательные движения.
Дальнейшие изменения строения грудной клетки с возрастом происходят в том же направлении. Коническая форма грудной клетки сохраняется до 3-4 лет. К 6 годам устанавливаются свойственные взрослому относительные величины верхней и нижней части грудной клетки, резко увеличивается наклон ребер. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого.
На форму грудной клетки влияют физические упражнения и посадка. Под влиянием физических упражнений она может стать шире и объемистее. При длительной неправильной посадке, когда ребенок опирается грудью о край стола или крышку парты, может произойти деформация грудной клетки, что нарушает развитие сердца, крупных сосудов и легких.

Скелет конечностей
Скелет верхних конечностей состоит из пояса верхних конечностей и костей свободных конечностей. Пояс верхних конечностей образуют лопатки и ключицы.
Скелет свободной верхней конечности образован плечевой костью, подвижно соединенной с лопаткой, предплечьем, состоящим из лучевой и локтевой костей, и костями кисти. В состав кисти входят мелкие кости запястья, пять длинных костей пясти и кости пальцев кисти.

Ключицы относятся к стабильным костям, мало изменяющимся в онтогенезе. Лопатки окостеневают в постнатальном онтогенезе, процесс этот завершается после 16-18 лет. Окостенение свободных конечностей начинается с раннего детства и заканчивается в 18-20 лет, а иногда и позже.

 

Кости запястья у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми к 7 годам. С 10-12 лет появляются половые отличия процессов окостенения. У мальчиков они опаздывают на 1 год. Окостенение фаланг пальцев завершается к 11 годам, а запястья – в 12 лет. Эти данные следует учитывать в педагогическом процессе.

Окончательно не сформированная кисть быстро утомляется, детям младших классов не удается беглое письмо. Вместе с тем умеренные и доступные движения способствуют развитию кисти. Игра на музыкальных инструментах с раннего возраста задерживает процесс окостенения фаланг пальцев, что приводит к их удлинению («пальцы музыканта»).

Скелет нижних конечностей состоит из тазового пояса и костей свободных нижних конечностей. Тазовый пояс образует крестец и неподвижно соединенные с ним две тазовые кости. У новорожденного каждая тазовая кость состоит из трех костей (подвздошной, лобковой и седалищной), сращение которых начинается с 5-6 лет и завершается к 17-18 годам.

В подростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость – крестец. У девочек при резких прыжках с большой высоты, при ношении обуви на высоких каблуках несросшиеся кости таза могут сместиться, что приведет к неправильному сращению их и, как следствие, сужению выхода из полости малого таза, что может в дальнейшем весьма затруднить прохождение плода при родах.

После 9 лет отмечаются различия в форме таза у мальчиков и девочек: у мальчиков таз более высокий и узкий, чем у девочек.
Тазовые кости имеют круглые впадины, куда входят головки бедренных костей. Скелет свободной нижней конечности состоит из бедренной кости, двух костей голени – большеберцовой и малоберцовой и костей стопы. Стопа образована костями предплюсны, плюсны и фаланг пальцев стопы.
Стопа человека образует свод, который опирается на пяточную кость и на передние концы костей плюсны. Различают продольный и поперечный своды стопы. Продольный, пружинящий свод стопы присущ только человеку, и его формирование связано с прямохождением. По своду стопы равномерно распределяется тяжесть тела, что имеет большое значение при переносе тяжестей. Свод действует как пружина, смягчая толчки тела при ходьбе.
У новорожденного ребенка сводчатость стопы не выражена, она формируется позже, когда ребенок начинает ходить.
Сводчатое расположение костей стопы поддерживается большим количеством крепких суставных связок, При длительном стоянии и сидении, переносе больших тяжестей, при ношении узкой обуви связки растягиваются, что приводит к уплощению стопы.

Череп

Череп – скелет головы. Различают два отдела черепа: мозговой, или черепную коробку, и лицевой, или кости лица. Мозговой отдел черепа является вместилищем головного мозга.
У новорожденного черепные кости соединены друг с другом мягкой соединительнотканной перепонкой. Эта перепонка особенно велика там, где сходятся несколько костей. Это – роднички. Роднички располагаются по углам обеих теменных костей; различают непарные лобный и затылочный и парные передние боковые и задние боковые роднички. Благодаря родничкам кости крыши черепа могут заходить своими краями друг на друга. Это имеет большое значение при прохождении головки плода по родовым путям. Малые роднички зарастают к 2-3 месяцам, а наибольший – лобный – легко прощупывается и зарастает лишь к полутора годам.

У детей в раннем возрасте мозговая часть черепа более развита, чем лицевая. Наиболее сильно кости черепа растут в течение первого года жизни. С возрастом, особенно с 13-14 лет, лицевой отдел растет более энергично и начинает преобладать над мозговым. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше лицевого, а у взрослого в 2-2,5 раза.
Рост головы наблюдается на всех этапах развития ребенка, наиболее интенсивно он происходит в период полового созревания. С возрастом существенно изменяется соотношение между высотой головы и ростом. Это соотношение используется как один из нормативных показателей, характеризующих возраст ребенка.

Гигиена мебели

 

Билет № 20

Строение и функции мышц

Движения тела человека осуществляются благодаря деятельности мышечной системы. Точно указать количество мышц невозможно. Специалисты насчитывают у человека от 400 до 600 мышц. Для сравнения — у кузнечиков около 900 мышц, у некоторых гусениц до 4000

Мышцы покрывают суставы и кости, и от них зависят очертания тела. Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека. У новорожденных масса всех мышц составляет 20-25% массы тела, у пожилых около 25-30%. В 17-18 лет масса всех мышц достигает 30-35 % у девушек и 40-45 % у молодых людей. У спортсменов с хорошо развитой мускулатурой она может составлять до 50% массы тела. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз. Мышцы ребенка более эластичны, чем мышцы взрослого человека. В период полового созревания (12-16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей интенсивно удлиняются и мышцы. Подростки в это время выглядят длинноногими и длиннорукими. К 12-14 годам устанавливаются мышечно-сухожильные отношения, характерные для мышц взрослого человека. Развитие мышц продолжается до 25-30 лет. У взрослого человека 50% всей массы мышц приходится на нижние конечности, 30% — на верхние и всего лишь 20% — на мышцы головы и туловища. При одинаковом объеме мышцы тяжелее, чем жир, и способны удерживать на 60% больше воды.

В мышце различают среднюю часть — брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. Мышечная часть обладает способностью сокращаться и расслабляться. Сухожилие не сокращается, а только передает действие мышцы. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам, например к глазному яблоку, к коже прикрепляются некоторые мышцы лица и шеи. Многие мышцы, окружая полости тела, защищают внутренние органы. Работа мышц, как и состояние покоя, регулируется нервной системой. Кровоснабжение мышц происходит за счет артерий. Артерии, входя в мышцы, ветвятся до капилляров, которые в пучках мышечных волокон образуют густую сеть. Один квадратный сантиметр мышц заполнен 500 капиллярами.

По строению мышцы подразделяются на поперечнополосатые (произвольные) и гладкие (непроизвольные). Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань состоит из многочисленных мышечных волокон, которые представляют собой вытянутые цилиндрические образования с заостренными концами длиной от 1 до 40 миллиметров (а по некоторым данным — до 120 миллиметров) и диаметром ОД миллиметра. Название «поперечнополосатая» мышечная ткань возникло потому, что мышечные волокна этой ткани под микроскопом выглядят как чередование светлых и темных полос.

Группы мышечных волокон объединяются в мышечные пучки, которые образуют мышцу. Мышцу покрывает наружная нерастяжимая оболочка—фасция. Фасция отделяет мышцу от других, не дает ей смещаться в сторону, защищает от ненужного трения между собой. Фасции могут покрывать целую группу мышц, функционально связанных между собой.

Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, которые можно разделить на 2 группы — медленные мышечные волокна (тонические волокна) и быстрые мышечные волокна (фазические волокна). Между пучками мышечных волокон проходят сосуды и нервы. Эти мышцы образуют исполнительный аппарат двигательной системы, а также входят в структуру некоторых внутренних органов (язык, глотка, верхний отдел пищевода и других). Как правило, сокращение скелетной мышечной ткани может осуществляться с участием сознания.

Гладкая мышечная ткань — одна из тканей, входящих в состав стенок различных полых органов и отвечающая за их способность к сокращению. Она необходима для движения крови по сосудам, перистальтики кишечника, удаления мочи из мочевого пузыря. Гладкие мышцы, в отличие от скелетных, лишены поперечных полос, в них отсутствуют сухожилия, и функции их не зависят от нашей воли. В отличие от поперечнополосатых, для гладких мышц характерно медленное сокращение, способность долго находиться в состоянии сокращения, затрачивая сравнительно мало энергии и не подвергаясь утомлению.

В зависимости от величины и формы различают длинные, широкие и короткие мышцы. Длинные мышцы располагаются преимущественно на конечностях. Они имеют веретенообразную форму, причем средняя их часть называется брюшком, один из концов, соответствующий началу мышцы, носит название головки, а другой — хвоста. Сухожилия длинных мышц имеют вид узкой ленты.

Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище и имеют расширенное сухожилие, называемое сухожильным растяжением, или апоневрозом.

Короткие мышцы располагаются между ребрами и позвонками.

По направлению волокон различают продольноволокнистые, перистые, веерообразные и круговые мышцы.

В продольноволокнистых мышцах волокна идут продольно, параллельно продольной оси мышц; они совершают движения большого размаха, но относительно меньшей силы; такие мышцы имеют веретенообразную и лентообразную форму.

В перистых мышцах волокна располагаются под углом к продольной оси по обе стороны сухожилия, проходящего почти через всю мышцу.

Волокон в перистых мышцах много, но они короткие. Сокращаясь, эти мышцы производят движения большой силы. Если мышечные волокна расположены и прикрепляются с одной стороны сухожилия, то такой мускул называется одноперистый, напоминая собой половину пера. Когда волокна примыкают с двух сторон сухожильного стержня, мышца называется двуперистой.

В веерообразных мышцах мышечные волокна идут веерообразно. Начинаясь от широкой площадки, волокна сходятся веерообразно к узкому мосту крепления: эти мышцы отличаются большой силой (например, височная мышца).

Круговые мышцы образованы волокнами, идущими кругом, они окружают естественные наружные отверстия (глаз, рот, анус, влагалище) и замыкают их при своем сокращении.

По функции мышцы делятся на сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие, вращатели кнутри (супинаторы) и кнаружи (пронаторы).

Основным свойством мышечной ткани, на котором основана работа мышц, является сократимость. При сокращении мышцы происходит ее укорочение. Кости, движущиеся в суставах под влиянием мышц, образуют в механическом смысле рычаги. Так как движения совершаются в 2 противоположных направлениях (сгибание-разгибание, приведение-отведение), для плавности и соразмерности движения необходимо не менее 2 мышц, располагающихся на противоположных сторонах. При каждом сгибании действует не только сгибатель, но обязательно и разгибатель, который постепенно уступает сгибателю и удерживает его от чрезмерного сокращения. Такие мышцы, действующие во взаимно противоположных направлениях, называются антагонистами. В отличие от антагонистов, мышцы, действующие в одном направлении, называются синергистами. В зависимости от характера движения и функциональной комбинации мышц одни и те же мышцы могут выступать то как синер-гисты, то как антагонисты.

Для своей работы мышцы используют химическую энергию, выделяемую клетками при расщеплении молекул. Для работы мышц требуется от 20% до 40% всей вырабатываемой химической энергии. Коэффициент полезного действия (КПД) мышц достигает 50%. Для сравнения КПД двигателя автомобиля составляет всего лишь 20-30%.