Почему скелет и мышцы относят к единому аппарату органов

Подробное решение Параграф § 10 по биологии для учащихся 8 класса, авторов Д.В. Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев 2014

Вопросы в начале параграфа.

Вопрос 1. Какие качества кости обеспечивают ее легкость и прочность?

Кость — основной элемент скелета позвоночных животных и человека. Кость вместе с суставами, связками и мышцами, прикрепленными к кости сухожилиями, образует опорно-двигательный аппарат. В течение жизни кость перестраивается: разрушаются старые клетки, развиваются новые.

Кости — полые. Такое строение длинных костей обеспечивает одновременно их прочность и легкость. Известно, что металлическая или пластмассовая трубка почти так же прочна, как равный ей по длине и диаметру сплошной стержень из того же материала.

Кроме того, там, где при большом объеме кости требуется сохранить её легкость и прочность, находится губчатое вещество, которое еще прочнее трубки, но легкое из-за пористости.

Вопрос 2. Почему костную ткань относят к соединительной?

Соединительная ткань — это ткань живого организма, не отвечающая непосредственно за работу какого-либо органа или системы органов, но играющая вспомогательную роль во всех органах, составляя 60—90 % от их массы. Выполняет опорную, защитную и трофическую функции. Соединительная ткань образует опорный каркас (строму) и наружные покровы (дерму) всех органов. Общими свойствами всех соединительных тканей является происхождение из мезенхимы, а также выполнение опорных функций и структурное сходство.

Большая часть твёрдой соединительной ткани является фиброзной : состоит из волокон коллагена и эластина. К соединительной ткани относят костную, хрящевую, жировую и другие. К соединительной ткани относят также кровь и лимфу. Поэтому соединительная ткань — единственная ткань, которая присутствует в организме в 4-х видах — волокнистом (связки) , твёрдом (кости) , гелеобразном (хрящи) и жидком (кровь, лимфа, а также межклеточная, спинномозговая и синовиальная и прочие жидкости).

Вопросы в конце параграфа.

Вопрос 1. Почему скелет и мышцы относят к единой системе органов?

Скелет и мышцы относят к единой системе органов, поскольку они вместе функционируют, определяя форму тела, обеспечивая опорную, защитную и двигательную функции.

Вопрос 2. В чем заключаются опорная, защитная и двигательная функции скелета и мышц?

Опорная функция заключается в том, что кости скелета и мышцы образуют прочный каркас, который определяет положение внутренних органов, что не дает им возможности смещаться.

Защитная функция состоит в защите внутренних органов. Например, грудная клетка закрывает сердце и легкие, дыхательные пути, пищевод и крупные кровеносные сосуды.

Двигательная функция проявляется при условии четкого взаимодействия мышц и костей скелета, так как мышцы приводят в движение костные рычаги.

Вопрос 3. Каков химический состав костей? Как можно выяснить свойства его компонентов?

В состав костей входят неорганические вещества (в первую очередь минеральные соли — соли кальция и фосфора) и органические вещества (белки, жиры, углеводы). Неорганические вещества придают костям твердость, а органические — упругость и эластичность.

Выяснить свойства неорганических и органических компонентов кости можно опытным путем. Если кость поджечь, она почернеет от углерода, оставшегося от сгорания органических веществ. Если выгорит и углерод, получится белый остаток, чрезвычайно твердый, но хрупкий. Это минеральное вещество кости.

Для определения свойств органических веществ из кости надо удалить минеральные вещества с помощью соляной кислоты. Кость при этом сохранит свою форму. Но свойства кости изменятся. Она станет гибкой, и ее можно будет завязать узлом. Следовательно, гибкость кости зависит от наличия органических веществ, а твердость — от неорганических.

Вопрос 4. Объясните, почему искривления костей чаще бывают у детей, а переломы — у пожилых людей.

Кости детей насыщены органическими веществами, поэтому они редко ломаются, но часто деформируются. На это может влиять неправильная поза или неравномерная статическая нагрузка. С возрастом в костях уменьшается содержание органических веществ и увеличивается доля минеральных, в результате кости становятся более хрупкими.

источник

Вопрос 1. Значение опорно-двигательного аппарата. Скелетно-структурная основа тела.

К опорно-двигательному аппарату относятся скелет и мышцы, объединенные в единую костно-мышечную систему. Основной функцией ее является не только опора, но и перемещение тела и его частей в пространстве. Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную и активную части. К пассивной части относятся кости и соединения костей. Активную часть составляют мышцы, которые благодаря способности к сокращению приводят в движение кости скелета.

С помощью опорно-двигательного аппарата осуществляется одна из важнейших функций организма — движение. При ограничении движений резко замедляется как физическое, так и психическое развитие.

Скелет образует структурную основу тела и в значительной мере определяет его форму и размер. Скелет (от rpeч.sceleton — высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, различных по форме и величине. В скелете человека различают кости туловища, головы, верхних и нижних конечностей. Кости соединены друг с другом при помощи различного вида соединений и выполняют функции опоры, передвижения-, защиты, депо различных солей. Костный скелет называют также твердым, жестким скелетом.

Функции опоры и передвижения скелета сочетаются с рессорной функцией суставных хрящей и других конструкций (сводов стопы), смягчающих толчки и сотрясения. Защитная функция выражается в образовании костных вместилищ для жизненно важных органов: череп защищает головной мозг, позвоночный столб защищает спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие и крупные кровеносные сосуды. Кости скелета претерпевают значительные возрастные изменения. На рост и развитие костей влияние оказывают социальные факторы, в частности питание. Изменения костей происходят под влиянием физических нагрузок. В состав скелета входит 206 костей (85 парных и 36 непарных). Масса «живого» скелета у новорожденных около 11% массы тела, у детей разного возраста — от 9 до 18%. У взрослых людей отношение массы скелета к массе тела до пожилого, старческого возраста сохраняется на уровне до 20%, затем несколько уменьшается.

Вопрос 2. Рост и развитие костей и суставов.Закладка скелета происходит на 3-й неделе эмбрионального развития: первоначально как соединительнотканное образование, а в середине 2-го месяца развития происходит замещение ее хрящевой, после чего начинается постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Окостенение скелета не завершается к моменту рождения, поэтому у новорожденного ребенка в скелете содержится много хрящевой ткани. Сама костная ткань значительно отличается по химическому составу от ткани взрослого человека. В ней содержится много органических веществ, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий.

Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-24 годам. При этом прекращается рост костей в длину, а их хрящевые части заменяются костной тканью. Развитие скелета у женщин заканчивается к 18-21 году. Каждая кость — сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных и лимфатических сосудов и нервов.

Химический состав костей сложный. Кость состоит из органических и неорганических веществ. Неорганические вещества составляют 65—70% сухой массы кости и представлены главным образом солями фосфора и кальция. В малых количествах кость содержит более 30 других различных элементов. Органические вещества, получившие название оссеин, составляют 30—35% сухой массы кости. Это костные клетки и коллагеновые волокна. Эластичность, упругость кости зависит от ее органических веществ, а твердость — от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости придает ей необычайные крепость и упругость. По твердости и упругости кость можно сравнить с медью, бронзой, чугуном. В молодом возрасте, у детей кости более эластичные, упругие, в них больше органических веществ и меньше неорганических. У пожилых, старых людей в костях преобладают неорганические вещества. Кости становятся более ломкими.

У каждой кости выделяют плотное (компактное) и губчатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от места в организме и функции костей. Компактное вещество находится в тех костях и в тех их частях, которые выполняют функции опоры и движения, например в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе в тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей.

Губчатое вещество находится также в коротких (губчатых) и плоских костях. Костные пластинки образуют в них неодинаковой толщины перекладины, пересекающиеся между собой в различных направлених. Полости между перекладинами заполнены красным костным мозгом. В трубчатых костях костный мозг находится в канале кости, называемом костномозговой полостью. У взрослого человека различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг заполняет губчатое вещество плоских костей и эпифизов трубчатых костей. Желтый костный мозг (ожиревший) находится в диафизах трубчатых костей.

Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, или периостом. Суставные поверхности кости покрыты суставным хрящом. Внутренний слой надкостницы состоит из клеток, которые растут и размножаются, обеспечивая рост кости в толщину, а при переломах — образование костной мозоли. Строение и функция суставов. Все соединения костей делятся на три большие группы: непрерывные соединения, полусуставы (симфизы), и прерывные соединения (синовиальные соединения).

Непрерывные соединения костей образованы с помощью различных видов соединительной ткани. Эти соединения прочные, эластичные, но имеют ограниченную подвижность.

Симфизы являются хрящевыми соединениями. В толще образующего их хряща имеется небольшая щелевидная полость, содержащая немного жидкости. К симфизам относится лобковый симфиз.

Суставы, или синовиальные соединения, представляют собой прерывные соединения костей, прочные и отличающиеся большой подвижностью. Все суставы имеют следующие обязательные анатомические элементы: суставные поверхности костей, покрытые суставным хрящом; суставная капсула; суставная полость; синовиальная жидкость. Суставные поверхности покрыты упругим гиалиновым хрящом. Толщина суставного хряща колеблется в пределах от 0,2 до 6,0 мм и находится в прямой зависимости от функциональной нагрузки, испытываемой суставом. Чем больше нагрузка, тем толще суставной хрящ. Суставная капсула имеет плотный наружный слой — фиброзную мембрану, прикрепляющуюся к костям вблизи краев суставных поверхностей, где она переходит в надкостницу. Фиброзный слой суставной капсулы местами утолщен, образует внутрикапсульные связки. Связки могут быть вне капсулы, рядом с нею (внекапсульные связки).

Связки укрепляют сустав и направляют его движения, они также ограничивают движения суставов. Связки чрезвычайно прочные. Так, например, прочность на разрыв подвздошно-бедренной связки достигает 350 кг, а длинной связки подошвы — 200 кг.

Суставная полость в норме у живого человека представляет собой узкую щель, в которой содержится синовиальная жидкость. Даже у таких крупных суставов, как коленный или тазобедренный, ее количество не превышает 2 — 3 см 3 .

Вопрос 3. Мышечная система: строение классификация и основные функциональные свойства мышц.В организме человека по структуре и функции различают три типа мышц:

· гладкие мышцы внутренних органов и сосудов.

Активной частью опорно-двигательного аппарата являются скелетные мышцы.

Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Мышцы способны под влиянием нервных импульсов возбуждаться, приходить в деятельное состояние. По функции различают мышцы-сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу. В процессе развития ребенка отдельные мышечные группы растут неравномерно. Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мышцы взрослого человека. Мышцы, прикрепляющиеся к костям скелета, всегда находятся в состоянии напряжения, которое называют мышечным тонусом. Увеличение мышечной массы и структурные преобразования мышечных волокон, связанные с увеличением основного сократительного субстрата, приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. Дети этого возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упражнения имеют для выработки и сохранения правильной осанки.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. В течение длительного периода онтогенеза формируется и одно из важнейших качеств — выносливость (способность человека к продолжительному выполнению того или иного вида умственной или физической (мышечной) деятельности без снижения эффективности).

Вопрос 4. Работа и сила мышц в различные возрастные периоды. Мышцы действуют на костные рычаги, приводят их в движение или удерживают части тела в определенном положении. В каждом движении обычно участвует несколько мышц. Мышцы, действующие на сустав в одном направлении, называют синергистами, действующие в разных направлениях — антагонистами.

На кости скелета мышцы действуют с определенной силой и выполняют при этом работу — динамическую или статическую. При динамической работе костные рычаги изменяют свое положение, перемещаются в пространстве. Поочередно сокращаются различные группы мыши. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия.

При статической работе мышцы напрягаются, но длина их не изменяется, тело (или его части) удерживается в определенном неподвижном положении. Такое сокращение мышц без изменения их длины называют изометрическим сокращением. При статическом усилии мышца находится в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях (на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги) статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной из-за развивающегося утомления. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т, е. чем она толще. При пересчете на 1 см 2 поперечного сечения мышца способна поднять груз до 10 кг. Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых будет выполнена наибольшая величина работы, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма. .Масса мышц интенсивно нарастает, когда ребенок начинает ходить, и к 2—3 годам составляет примерно 23% массы тела. У подростков 15 лет она составляет 32,6% массы тела. Наиболее быстро масса мышц нарастает в возрасте от 15 до 17—18 лет, и в юношеском возрасте она составляет 44,2% массы тела. Увеличение массы мышц достигается как их удлинением, так и увеличением их толщины, в основном за счет диаметра мышечных волокон. С возрастом резко увеличивается количество миофибрилл. К 7 годам по сравнению с новорожденными оно увеличивается в 15—20 раз. В период от 7 до 14 лет рост мышечной ткани происходит как за счет продолжающихся структурных преобразований мышечного волокна, так и в связи со значительным ростом сухожилий. Рост поперечника мышечных волокон и внутримышечных соединительнотканных волокон продолжается до 20—25 лет и во многом зависит от уровня двигательной активности и тренированности. Увеличение мышечной массы и структурные преобразования мышечных волокон, связанные с увеличением основного сократительного субстрата, приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. Исследования показывают, что школьники 7—11 лет обладают еще сравнительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13— 14 лет, у девочек раньше — с 10—12 лет, что связано с более ранним наступлением у девочек полового созревания. В 13—14 лет четко проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. Поэтому в занятиях с девочками-подростками и девушками следует особенно строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений.

Вопрос 5. Гигиенические требования к оборудованию учебного процесса и организации труда учащихся. Знакомство детей и подростков с оборудованием для занятий по труду следует сопровождать указаниями о правилах их безопасного использования.

Для выполнения картонажных работ следует использовать картон толщиной не более 0,5 мм, легко поддающийся резанию по прямым и закругленным линиям; для лепки лучше использовать пластилин, как более податливый, чем глина. Освоение учащимися навыков пиления, строгания, долбления также лучше начинать на податливой древесине: сухих без сучков досках и брусках из мягких пород дерева (липа, сосна, ель).

Столярная мастерская оборудуется столярными верстаками и станками по обработке дерева (токарный, сверлильный и др.>. Устройство верстаков должно допускать приспособление их по высоте не менее чем для трех групп роста учащихся. Установлено, что для учащихся ростом до 127 см высота верстака должна быть 65,5 см, для учащихся ростом до 128—133 см — 70,5 см, а для учащихся ростом 134—141 см — 77,5 см.

Слесарно-механические мастерские оборудуются многоместными верстаками и станками: токарно-винторезным, настолько-сверлильным, заточным и др. Высота слесарных верстаков до губок тисков в соответствии с тремя группами роста учащихся предусматривается 75, 80,5 и 88 см.

В случаях несоответствия высоты верстаков или станков росту учащихся используют специально сделанные подставки с изменяющейся высотой.

Воспитание правильной осанки не ограничивается только приучением учащихся сидеть правильно за партой. Правильное положение тела должно сохраняться и при выполнении различных работ, в том числе в школьных мастерских.

Правильное положение тела в зависимости от характера выполняемой физической работы достигается: 1) прямым положением корпуса и небольшим наклоном головы; 2) симметричным положением тела, а в случаях необходимости асимметричного положения — частым изменением этой позы; 3) одинаковой нагрузкой на правую и левую половину тела; 4) равномерным упражнением обеих половин тела; 5) устойчивым положением;

6) недопущением сдавливания органов грудной и брюшной полости;

7) отсутствием перенапряжения органов зрения.

Станки и верстаки размещают в мастерских с учетом педагогических требований и правил по технике безопасности. Минимальное расстояние между станками допускается 0,8 м, а между рядами станков 1,2 м. Движущиеся части станков во избежание травматизма учащихся закрывают защитными приспособлениями. Заточный станок должен иметь защитный экран. По задней стенке слесарных верстаков устанавливают металлическую сетку с мелкими ячейками. Высота сетки 0,75 к. Сетка предохраняет от осколков, отлетающих при обработке деталей.

В числе оборудования мастерских предусматривается аптечка с перевязочным материалом и медикаментами, необходимыми для оказания первой помощи при ожогах и ранениях (стерильные бинты, марля или индивидуальные пакеты, вата, йодная настойка, перманганат калия, перекись водорода, раствор бриллиантовой зелени).

Особое внимание должно быть уделено кабинетам, где производится обучение учащихся машинописи. Используются специальные столы (62, 66 и 69 см) соответственно росту учащихся (150— 159, 160—169, 170 см и выше). Длина крышки стола 90 см, ширина 50 см. Ширина пространства для ног 40—45 см. Высота стульев должна соответствовать высоте столов (41, 44 и 47 см).

Контрольные вопросы:

1. Назовите органы, относящиеся к пассивной части опорно-двигательного аппарата и к активной его части. На чем основано такое подразделение?

2. Что вы знаете о химическом составе костей и их механических
свойствах?

3. Какие возрастные особенности строения и функций костей вы знаете?

4. Какие бывают виды соединений костей? Дайте им характеристики.

5. Назовите функции и свойства скелетных мышц.

6. Что вы знаете о классификации мышц, на чем она основана?

7. Какие виды работы мышц вы знаете? Приведите примеры.

8. Что называют силой мышцы, от чего зависит эта сила?

9. В результате чего появляется утомление мышц?

10. Какой вид отдыха лучше всего восстанавливает их работоспособность?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9910 — | 7730 — или читать все.

85.95.179.227 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Текст книги «Биология. Человек. 8 класс»

Представленный фрагмент произведения размещен по согласованию с распространителем легального контента ООО «ЛитРес» (не более 20% исходного текста). Если вы считаете, что размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.

Автор книги: Иван Беляев

Жанр: Биология, Наука и Образование

Текущая страница: 4 (всего у книги 24 страниц) [доступный отрывок для чтения: 16 страниц]

§ 9. Рефлекторная регуляция

1. Что входит в состав центральной нервной системы, а что – в состав периферической?

3. Что такое рефлекторная дуга?

Центральная и периферическая нервная система. Нервную систему человека по расположению в теле подразделяют на центральную и периферическую. К центральной нервной системе относят головной и спинной мозг. Периферическую нервную систему составляют нервы, нервные узлы и нервные окончания. Большая часть всех нейронов локализована в центральной нервной системе. Их тела вместе с короткими отростками – дендритами образуют серое вещество мозга. В зависимости от способа и места расположения нейронов серое вещество может быть представлено или корой на поверхности мозга (нейроны располагаются слоями), или ядрами (скопления внутри белого вещества). Длинные отростки нейронов, покрытые защитными оболочками, образуют нервные волокна. В центральной нервной системе скопления нервных волокон называют трактами или путями. Они образуют белое вещество мозга. На периферии пучки нервных волокон входят в состав нервов. Различают чувствительные, исполнительные и смешанные нервы. По чувствительным нервам информация от органов чувств поступает в центральную нервную систему. По исполнительным нервам управляющие команды от мозга идут к органам, вызывая ответную реакцию организма. Смешанные нервы содержат как исполнительные, так и чувствительные волокна. У человека 12 пар черепных (черепно-мозговых) и 31 пара спинномозговых нервов.

Нервные клетки, расположенные на периферии, образуют особые скопления – нервные узлы, или ганглии. Одни нервные узлы, их называют чувствительными, принимают первичную информацию, обрабатывают её и после этого передают в центральную нервную систему. Другие нервные узлы (вегетативные) обрабатывают сигналы, поступающие из центральной нервной системы, и передают информацию к внутренним органам.

Рефлекс и рефлекторная дуга. Рефлексом называют ответ организма на раздражение, происходящий при участии центральной нервной системы и под её контролем.

У человека, как и у животных, имеется много рефлексов: пищевых, оборонительных, ориентировочных. Непроизвольно мы отдёргиваем руку от горячего предмета, поворачиваем голову в сторону неожиданного звука. Это примеры врождённых – безусловных – рефлексов.

Безусловные рефлексы являются результатом эволюции вида и сохранились благодаря естественному отбору. Они одинаковы у всех людей и у животных одного и того же пола и возраста, принадлежащих к одному виду. Виды животных различаются не только строением и функциями своих органов, но и набором врождённых рефлексов, что является видовым признаком.

Рефлексы, приобретённые в процессе жизни, называют условными. В зависимости от того, достигается полезный для организма результат или нет, они остаются, изменяются или исчезают.

Рефлекс начинается с раздражения рецепторов. Рецепторы – это окончания чувствительных нервных волокон или специальные чувствительные клетки, преобразующие раздражение в нервные импульсы. По отросткам чувствительных нейронов возникшие в рецепторах импульсы достигают центральной нервной системы. Там эта информация обрабатывается вставочными нейронами. Последние находятся в пределах центральной нервной системы. После этого сигналы получают исполнительные нейроны, от которых зависит ответ. Они возбуждаются и посылают сигналы, запуская работу мышц, желёз, внутренних органов, благодаря которым достигается нужный эффект. Скопления нейронов центральной нервной системы, вызывающих то или иное рефлекторное действие, называют рефлекторными центрами этих рефлексов. Они находятся в спинном мозге и в различных отделах головного мозга.

В качестве примера рассмотрим врождённый мигательный рефлекс. Для этого проведём простой опыт. Тем, кто носит очки, предлагаем на время опыта их снять. Опыт можно проводить лишь чистыми руками. Использование карандашей и других предметов для раздражения кожи и век недопустимо.

Ход опыта. Осторожно прикоснитесь рукой к углу глаза со стороны носа, со стороны щеки, а также к ресницам и бровям. Отметьте те области, раздражение которых вызывает непроизвольное мигание, знаком «+».

Рефлексогенной зоной называют участки, где расположены рецепторы, вызывающие при раздражении данный рефлекс, в нашем случае мигание. Опыт показывает, что таких рецепторов много во внутреннем углу глаза, в коже век и ресницах, но почти нет в наружном углу глаза.

Раздражение рецепторов вызывает возбуждение в чувствительных нейронах. Их тела находятся в чувствительном нервном узле, вне центральной нервной системы. Аксоны этих нейронов идут в продолговатый мозг, где находятся вставочные нейроны. Те, в свою очередь, передают информацию в высшие отделы головного мозга и в участки продолговатого мозга, где находятся центры мигательного рефлекса. От исполнительных нейронов сигнал идёт к круговым мышцам глаз, и оба глаза на короткое время закрываются (мигают).

Рис. 21. Схема рефлекторной дуги мигательного рефлекса: 1 – рецептор; 2 – чувствительный нейрон, находящийся в нервном узле; 3 – вставочный нейрон; 4 – двигательный нейрон; 5 – круговая мышца глаза, смыкающая веки

Путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора до рабочего органа, называют рефлекторной дугой (рис. 21). Рефлекторная дуга является простейшей нейронной цепью. Она включает рецептор, чувствительный нейрон, вставочные нейроны и исполнительные нейроны. Чувствительные нейроны несут информацию в мозг. Вставочные нейроны обрабатывают её в пределах мозга, исполнительные нейроны приводят в действие рабочие органы.

Система обратной связи. Наличие рефлекторной дуги – обязательное условие для осуществления любого рефлекса. Однако неправильно было бы считать, что рефлекторная реакция завершается ответом рабочего органа. Организм должен оценить, насколько корректно и правильно был организован этот ответ. Во время ответной реакции рецепторы рабочего органа возбуждаются, и от них обратно в центральную нервную систему поступает информация о достигнутом результате.

Так при проведении опыта вы чувствуете прикосновение к коже, мигание. Таким образом, наличие обратных связей позволяет нервному центру рефлекса контролировать точность выполнения своих команд и при необходимости вносить срочные изменения в работу исполнительного органа.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ И ПЕРИФЕРИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА, РЕФЛЕКС, РЕФЛЕКТОРНАЯ ДУГА, РЕЦЕПТОР, РАБОЧИЙ ОРГАН, РЕФЛЕКСОГЕННАЯ ЗОНА, ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ.

1. Что такое рефлекс и рефлекторная дуга? Приведите пример рефлекторной дуги.

2. Как по-другому называют врождённые рефлексы и рефлексы, приобретённые в процессе жизни? Как вы думаете, почему они получили такие названия?

3. Какими свойствами обладают рецепторы?

4. Где расположены тела чувствительных нейронов?

5. Какую функцию выполняют вставочные и исполнительные нейроны?

6. Объясните необходимость наличия обратных связей в нервной системе.

1. Используя рисунок 21, зарисуйте рефлекторную дугу мигательного рефлекса и укажите её части.

2. Прикоснитесь осторожно к внутреннему углу глаза несколько раз. Определите, после скольких прикосновений мигательный рефлекс затормозится. Проанализируйте это явление и укажите его возможные причины. Предположите, какие процессы в синапсах рефлекторной дуги могут вызвать торможение рефлекторной реакции.

3. Проверьте, существует ли возможность с помощью волевого усилия затормозить мигательный рефлекс. Если вам это удалось, объясните, почему это произошло.

4. Вспомните, как проявляется мигательный рефлекс, когда в глаз попадает соринка. Проанализируйте ваше поведение с точки зрения учения о прямых и обратных связях.

5. Сделайте вывод о значении мигательного рефлекса.

Основные положения главы 3

Человеческий организм состоит из клеток, клетки образуют ткани, ткани – органы, органы – системы органов, а те – организм в целом.

Среду, в которой находится организм, называют внешней, внутренней средой называют среду, в которой функционируют клетки тела. По форме и строению клетки разнообразны, но по структуре сходны. Каждая клетка имеет клеточную мембрану. Ядро клетки содержит хромосомы, в которых заключена вся наследственная информация организма. Участки ДНК, ответственные за синтез определённого белка и контролирующие определённые наследственные признаки, называют генами. В цитоплазме клетки имеются органоиды: рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, центриоли. Они обеспечивают жизнедеятельность клетки. Благодаря процессам обмена веществ и энергии клетка может выполнять свои функции, расти, развиваться и делиться. Существенную роль в обмене веществ играют ферменты. Клетки могут находиться в состоянии возбуждения или в состоянии покоя.

В организме различают четыре вида тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервную. Эпителиальные ткани участвуют в формировании покровов и желёз, соединительные – в формировании костей, хрящей, крови, жировых и других образований. Мышечные ткани способны сокращаться. Они бывают гладкие и поперечнополосатые. Нервная ткань специализируется на приёме, обработке и передаче информации. Главными её элементами являются нейроны. Они состоят из тела и отростков: дендритов и аксона. Дендриты получают информацию и передают её к телу нейрона. По аксону информация передаётся другим клеткам. В местах контакта аксона с этими клетками образуются синапсы.

Работа нервной системы основана на рефлекторном принципе. Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Путь, по которому проходит нервный импульс во время рефлекторной реакции, называют рефлекторной дугой. С точки зрения анатомии рефлекторная дуга – это цепочка нервных клеток. Начинается рефлекторная дуга с чувствительной структуры – рецептора, воспринимающего определённое раздражение (механическое или световое, звуковое или температурное и т. д.). Вторую часть дуги составляют структуры, передающие сигнал в центральную нервную систему. И наконец, управляющий сигнал из центральной нервной системы по отросткам исполнительных нейронов достигает рабочего органа (мышцы или железы). Рефлексы бывают врождённые (безусловные) и приобретённые в процессе жизни (условные).

В рефлекторной регуляции участвуют центральная нервная система – спинной и головной мозг и периферическая нервная система – нервы, нервные окончания и нервные узлы.

Глава 4. Опорно-двигательный аппарат

• о строении и функциях скелета и мышц;

• о приспособлении организма к труду и прямохождению;

• о нервной регуляции работы мышц;

• о тренировочном эффекте и вреде гиподинамии.

• выявлять существенные признаки опорно-двигательного аппарата;

• выявлять нарушение осанки и наличие плоскостопия;

• оказывать первую помощь при травмах опорно-двигательного аппарата.

§ 10. Значение опорно-двигательного аппарата, его состав. Строение костей

1. Какие качества кости обеспечивают её лёгкость и прочность?

2. Почему костную ткань относят к соединительной?

Скелет и мышцы. Опорно-двигательный аппарат нередко называют костно-мышечным, поскольку скелет и мышцы функционируют вместе. Они определяют форму тела, обеспечивают опорную, защитную и двигательную функции.

Опорная функция проявляется в том, что кости скелета и мышцы образуют прочный каркас, определяющий положение внутренних органов и не дающий им возможности смещаться.

Кости скелета защищают органы от травм. Так, спинной и головной мозг находятся в костном «футляре»: головной мозг защищён черепом, спинной – позвоночником. Грудная клетка закрывает сердце и лёгкие, дыхательные пути, пищевод и крупные кровеносные сосуды. Органы брюшной полости сзади защищены позвоночником, снизу – тазовыми костями, спереди – мышцами брюшного пресса.

Двигательная функция возможна только при условии взаимодействия мышц и костей скелета, так как мышцы приводят в движение костные рычаги.

Большинство костей скелета соединено подвижно с помощью суставов. Мышца прикрепляется одним концом к одной кости, образующей сустав, другим концом – к другой кости. При сокращении мышца приводит кости в движение. Благодаря мышцам противоположного действия кости могут не только совершать те или иные движения, но и фиксироваться относительно друг друга.

Кости и мышцы принимают участие в обмене веществ, в частности в обмене фосфора и кальция.

Химический состав костей. Если сжечь кость, она почернеет от углерода, оставшегося от сгорания органических веществ. Если выгорит и углерод, получится белый остаток, чрезвычайно твёрдый, но хрупкий. Это минеральное вещество кости.

Чтобы определить свойства органических веществ кости, надо удалить минеральные вещества с помощью соляной кислоты. Кость при этом сохранит свою форму. Но свойства кости резко изменятся. Она станет настолько гибкой, что её можно будет завязать узлом. Гибкость кости зависит от наличия органических веществ, твёрдость – от неорганических.

Сочетание твёрдого, хотя и хрупкого неорганического вещества и эластичного органического вещества придаёт костям и прочность, и упругость. Наиболее прочны кости человека в его зрелом возрасте (от 20 до 40 лет). У детей в костях относительно велика доля органических веществ. Поэтому детские кости редко ломаются, но легко деформируются под влиянием неправильной позы или неравномерной нагрузки. У пожилых людей в костях увеличивается доля минеральных веществ. Поэтому их кости становятся более ломкими.

Микроскопическое строение кости. Под микроскопом видно, что костная ткань организована в виде пластинок, расположенных определённым образом. Они или перекрещиваются, как металлические балки сложных инженерных конструкций, или образуют плотные костные цилиндры. Такое строение придаёт костям прочность. В зависимости от расположения костных пластинок различают два типа костного вещества: компактное и губчатое (рис. 22). Костные пластинки – это неклеточное вещество кости.

Пластинки компактного вещества образуют сложные системы – остеоны (рис. 23). Остеоны представляют собой несколько слоёв тончайших костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала, в котором проходят кровеносные сосуды и нервы. Между костными пластинками находятся костные клетки.

Рис. 22. Костная ткань: А – компактное вещество; Б – губчатое вещество (микрофотографии)

В губчатом веществе перекрещивающиеся тонкие костные перекладины, состоящие из костных пластинок, образуют множество ячеек. Перекладины формируют сводчатые конструкции, ориентированные по линиям сжатия и растяжения, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки. В ячейках губчатого вещества находится красный костный мозг.

Костный мозг – это ткань, заполняющая у человека полости костей. Различают два вида этой ткани: красный костный мозг (рис. 24), основная функция которого – образование клеток крови, и жёлтый костный мозг, богатый жировыми клетками. Кровеобразующие элементы в жёлтом костном мозге отсутствуют. Однако после больших кровопотерь на месте жёлтого костного мозга может образоваться кроветворная ткань.

Рис. 23. Микроскопическое строение компактного вещества кости: А – в объёмном изображении: 1 – концентрические цилиндры, образованные костными пластинками; 2 – костные клетки; 3 – кровеносные сосуды, проходящие в костных полостях внутри цилиндров; Б – на поперечном срезе

Рис. 24. Красный костный мозг в ячейках губчатого вещества (микрофотография)

Соотношение компактного и губчатого вещества в кости зависит от места кости в скелете и её функции.

Типы костей. По типу строения различают трубчатые, губчатые, плоские кости.

Трубчатые кости имеют вид цилиндров с утолщёнными краевыми концами. Средняя часть трубчатой кости называется тело, расширенные концы – головки (рис. 25). Снаружи тело трубчатых костей покрыто плотной соединительнотканной пластинкой – надкостницей. В ней находится большое число кровеносных сосудов и множество нервных окончаний. Клетки внутреннего слоя надкостницы активно делятся, обеспечивая рост кости в толщину и срастание её при переломе. Под надкостницей расположен слой компактного вещества. В центре кости находится канал (костномозговая полость), заполненный жёлтым костным мозгом. Стенки костномозговой полости содержат клетки, растворяющие кость. Благодаря сложной и согласованной работе клеток костной ткани достигается оптимальная прочность кости при наименьших массе и затрате материала.

Рис. 25. Строение костей конечности: А – большеберцовая кость: 1 – надкостница (наружная поверхность); 2 – компактное вещество кости; 3 – внутренняя поверхность надкостницы; 4 – суставный хрящ; Б – распил головки бедренной кости: 1 – губчатое вещество; 2 – компактное вещество; 3 – костномозговая полость; В – ориентация перекладин губчатого вещества

Головки образованы губчатым веществом и покрыты хрящом. Суженная часть между телом и головками трубчатой кости – это шейка. В детском и юношеском возрасте шейка состоит из хрящевой ткани. Клетки хрящевой ткани активно делятся, обеспечивая рост кости в длину. С возрастом хрящевая ткань постепенно замещается костной. Окончательное окостенение шеек трубчатых костей заканчивается у женщин к 16–18 годам, а у мужчин – к 20–22 годам. После этого рост костей в длину прекращается.

В скелете человека различают два вида трубчатых костей: длинные (кости плеча и предплечья, бедра и голени) и короткие (кости плюсны, пясти и фаланги пальцев).

Губчатые кости имеют на поверхности довольно тонкое компактное вещество, под которым находится губчатое вещество. К губчатым костям относятся кости тел позвонков, грудины, кости запястья и предплюсны. В основном губчатые кости располагаются там, где необходимо совместить прочность и подвижность.

Плоские кости расположены там, где необходима повышенная прочность. Они состоят из двух параллельных пластинок компактного вещества, между которыми располагается губчатое вещество. К плоским костям относятся кости, образующие свод черепа, лопатки, тазовые кости.

СКЕЛЕТ, МЫШЦЫ, НАДКОСТНИЦА, КОМПАКТНОЕ И ГУБЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО КОСТИ, КРАСНЫЙ КОСТНЫЙ МОЗГ, ЖЁЛТЫЙ КОСТНЫЙ МОЗГ; ТИПЫ КОСТЕЙ: ТРУБЧАТЫЕ, ГУБЧАТЫЕ, ПЛОСКИЕ.

1. Почему скелет и мышцы относят к единому аппарату органов?

2. В чём заключаются опорная, защитная и двигательная функции скелета и мышц?

3. Каков химический состав костей? Как можно выяснить свойства его компонентов?

4. Объясните, почему искривления костей чаще бывают у детей, a переломы – у пожилых людей.

1. Рассмотрите рисунок 25, А, Б и В. Сравните его с препаратом распила натуральной кости. Найдите надкостницу, компактное вещество, губчатое вещество, костномозговую полость.

2. Рассмотрите рисунок 25, Б и В. Объясните, почему перекладины губчатого вещества ориентированы по направлению сил сжатия и растяжения кости.

Микроскопическое строение кости

Оборудование: микроскоп, постоянный препарат «Костная ткань».

1. Рассмотрите при малом увеличении микроскопа костную ткань. С помощью рисунка 23, А и Б определите, поперечный или продольный срез вы рассматриваете.

2. Найдите канальцы, по которым проходили сосуды и нервы. На поперечном срезе они имеют вид прозрачного кружка или овала.

3. Найдите костные клетки, которые находятся между кольцами и имеют вид чёрных паучков. Они выделяют межклеточное вещество, которое потом пропитывается минеральными солями.

4. Подумайте, почему компактное вещество состоит из многочисленных трубочек с прочными стенками. Как это способствует прочности кости при наименьшем расходе материала и массы костного вещества? Почему корпус самолёта делают из прочных дюралюминиевых трубчатых конструкций, а не из листового проката?

§ 11. Скелет человека. Осевой скелет

2. На какие части он подразделяется?

3. Почему череп и скелет туловища относят к осевому скелету?

4. Как скелет приспособлен к прямохождению?

5. Почему можно кивать и качать головой?

Скелетом называют совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок. Они определяют форму тела, служат опорой мягким частям, защищают внутренние органы от механических повреждений.

Осевой скелет. 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 (рис. 26).

Череп определяет форму головы, защищает головной мозг, органы слуха, обоняния, вкуса, зрения, служит местом прикрепления мышц, участвующих в мимике. В черепе различают мозговой и лицевой отделы (рис. 27). Верхняя часть мозгового отдела образована непарными лобными и затылочными костями и парными теменными и височными костями. Они образуют свод черепа. В основании мозгового отдела черепа находятся клиновидная кость и пирамидные отростки височных костей. В полостях височных костей расположены рецепторы слуха и органа равновесия. В мозговой части черепа находится головной мозг.

Рис. 26. Скелет человека: 1 – череп; 2 – плечевой пояс; 3 – рёбра, вместе с грудиной и грудным отделом позвоночника образующие грудную клетку; 4 – плечевая кость; 5 – лучевая кость; 6 – локтевая кость; 7 – позвоночник (поясничный отдел); 8 – таз; 9 – крестец; 10 – бедренная кость; 11 – большеберцовая кость; 12 – малоберцовая кость; 13 – кости стопы; 14 – кости кисти

Рис. 27. Череп человека: А – вид в профиль: 1 – лобная кость; 2 – теменная кость; 3 – затылочная кость; 4 – височная кость; 5 – нижняя челюсть; 6 – верхняя челюсть; 7 – скуловая кость; 8 – глазница; Б – дно мозговой части черепа: 1 – чешуя лобной кости; 2 – решётчатая кость; 3 – клиновидная кость; 4 – пирамидный отросток височной кости; 5 – затылочная кость; 6 – затылочное отверстие

Рис. 28. Позвоночник: А – отделы позвоночника: 1 – шейный; 2 – грудной; 3 – поясничный; 4 – крестцовый; 5 – копчиковый. Позвонки: Б – шейного отдела; В – грудного отдела; Г – поясничного отдела; 1 – остистый отросток; 2 – тело позвонка; 3 – дуга; 4 – поперечные отростки; 5 – верхний суставной отросток

Лицевой отдел черепа состоит из 15 костей, самые крупные из которых это верхняя и нижняя челюсти, скуловые и носовые кости. Форму и размер носа определяют носовые кости. Сквозь отверстия непарной решётчатой кости проходят волокна обонятельного нерва.

Кости мозгового и лицевого черепа неподвижно соединены между собой, за исключением нижней челюсти. Она может двигаться не только вверх и вниз, но и влево-вправо, вперёд-назад. Это позволяет пережёвывать пищу и членораздельно говорить. Нижняя челюсть снабжена подбородочным выступом, к которому прикрепляются мышцы, участвующие в речи.

Скелет туловища. Основу скелета туловища составляет позвоночник (рис. 28, А). Он образован отдельными позвонками (рис. 28, Б, В, Г). Каждый позвонок имеет тело, дугу и отростки. Тело и дуга позвонка образуют кольцо. Позвонки расположены один под другим так, что их кольца образуют позвоночный канал. В нём находится спинной мозг (рис. 29).

Между телами позвонков лежат межпозвоночные хрящевые диски. Они придают позвоночному столбу подвижность, упругость и смягчают сотрясения при беге, ходьбе, прыжках.

Позвоночник человека имеет четыре изгиба: шейный, грудной, поясничный, крестцовый (у млекопитающих животных – только шейный и крестцовый). Благодаря S-образной форме позвоночник способен пружинить и выполнять роль рессоры, уменьшая толчки при движении. Это является приспособлением к прямохождению.

В позвоночнике различают отделы: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, копчиковый (см. рис. 28).

Как у всех млекопитающих, в шейном отделе позвоночника человека семь позвонков. С первым шейным позвонком череп сочленяется при помощи двух мыщелков. Благодаря этому сочленению можно поднимать и опускать голову. Любопытно, что первый шейный позвонок не имеет тела: оно приросло к телу второго шейного позвонка и образовало зуб – ось, вокруг которой в горизонтальной плоскости вращается первый шейный позвонок вместе с головой, когда жестом мы показываем отрицание (рис. 30). От спинного мозга зуб отделяет связка из соединительной ткани. Особенно непрочна она у грудных детей, поэтому, удерживая их в вертикальном положении, их головку необходимо поддерживать во избежание травмы.

Рис. 29. Участок позвоночного столба (хрящевые диски не показаны): 1 – остистый отросток; 2 – тело позвонка

Рис. 30. Два первых шейных позвонка: 1 – первый шейный позвонок (без тела); 2 – зуб второго шейного позвонка, образованный путём срастания тел первого и второго шейных позвонков; 3 – связка, разделяющая костный зуб и спинной мозг; 4 – второй шейный позвонок; 5 – суставная ямка для сочленения мыщелков черепа с первым шейным позвонком

Рис. 31. Грудная клетка: 1 – грудной отдел позвоночника; 2 – рёбра; 3 – грудина

Рис. 32. Крестцовый и копчиковый отделы позвоночника: 1 – пятый поясничный позвонок; 2 – крестец; 3 – копчик

Грудной отдел позвоночника состоит из 12 позвонков, к которым прикрепляются рёбра. Из них 7 пар рёбер подвижно крепятся к грудине, 3 пары через хрящи соединены с вышележащими рёбрами. Две нижние пары рёбер оканчиваются свободно. Грудной отдел позвоночника, рёбра и грудина образуют грудную клетку (рис. 31).

Поясничный отдел состоит из 5 позвонков, достаточно массивных, поскольку им приходится выдерживать основную тяжесть тела.

Следующий отдел состоит из 5 сросшихся позвонков, составляющих одну кость – крестец (рис. 32). Если поясничный отдел обладает высокой подвижностью, то крестцовый неподвижен и очень прочен. При вертикальном положении тела на него падает значительная нагрузка.

Наконец, последний отдел позвоночника – копчик. Он состоит из 4–5 сросшихся маленьких позвонков.

ОСЕВОЙ СКЕЛЕТ, ДОБАВОЧНЫЙ СКЕЛЕТ, МОЗГОВОЙ И ЛИЦЕВОЙ ОТДЕЛЫ ЧЕРЕПА, ПОЗВОНОК, МЕЖПОЗВОНОЧНЫЙ ДИСК, ОТДЕЛЫ ПОЗВОНОЧНИКА: ШЕЙНЫЙ, ГРУДНОЙ, ПОЯСНИЧНЫЙ, КРЕСТЦОВЫЙ, КОПЧИКОВЫЙ; ГРУДНАЯ КЛЕТКА, РЁБРА, ГРУДИНА.

1. Какие части скелета относят к осевому скелету, а какие – к добавочному?

2. Каково значение межпозвоночных хрящевых дисков?

3. Какое значение имеет неподвижное соединение костей черепа, за исключением нижней челюсти?

4. Как череп прикрепляется к позвоночнику? Почему головку новорождённого надо придерживать?

1. Объясните значение S-образного изгиба позвоночника человека.

2. Расскажите о строении и функциях грудной клетки.

3. Нагните голову и прощупайте на границе шейного и грудного отделов седьмой шейный позвонок.

4. Используя материал предыдущих курсов биологии, сравните форму грудной клетки человека и других млекопитающих, например собаки. В чём их отличия? Как вы думаете, с чем это связано?

5. Владимирский князь Андрей Боголюбский, живший в XII в., по свидетельству современников, был человеком гордым: ни перед кем главы не клонил и никому чести не оказывал. И только через 800 лет учёные, восстанавливая облик князя по его костным останкам, установили то, о чём не догадывались приближённые князя. Используя дополнительные источники информации, выясните, почему Андрей Боголюбский всегда ходил с высоко поднятой головой.

источник