Принципы строения и функции органов и систем человеческого организма

Выделение различных органов в организме в системе условно. Объясняется это тем, что они функционально взаимосвязаны между собой.

Основные системы человеческого организма:

• костно-мышечная система (аппарат движения и опоры);

• система кровообращения, в том числе лимфатическая;

• система дыхания;

• нервная система;

• пищеварительная система;

• эндокринная система;

• иммунная система и др.

Любая двигательная, в том числе и спортивная деятельность, совершается при помощи мышц за счет их сокращения. Поэтому строение и функциональные возможности мускулатуры необходимо знать всем людям, но в особенности тем, кто занимается физической культурой и спортом. На долю мышц приходится значительная часть сухой массы тела человека. У женщин на мышцы приходится от 30 до 35% общей массы тела, а у мужчин 40-50% соответственно. Специальной силовой тренировкой можно значительно увеличить мышечную массу. Физическое бездействие наоборот, приводит к уменьшению мышечной массы и, очень часто, к увеличению жировой массы.

Структура и функция мышечной ткани

Мышцы осуществляют двигательную функцию организма, как в целом, так и отдельных его частей.

Мышечная ткань – это группа тканей организма, обладающих сократительными свойствами. Любое движение человека от моргания глазами до марафонского бега зависит от адекватности функционирования мышц.

Любое усилие, в том числе и спортсмена, осуществляется благодаря мышечному сокращению. При сокращении мышцы укорачиваются и через свои эластичные элементы (сухожилия) осуществляют движение частей тела. Они участвуют в сокращении сердца, в прохождении пищи через кишечно-желудочный тракт, в движении любой части скелета нашего тела. Всего в организме человека около 400 мышц, но только три типа мышц выполняют бесконечное множество функций мышечной системы, деятельность которых регулируется ЦНС.

Различают мышечную ткань не исчерченную (гладкую) и исчерченную (поперечно-полосатую). Последняя, в свою очередь, подразделяется на сердечную и скелетную.

Гладкие мышцы входят в состав внутренних органов человека и относятся к непроизвольно сокращающимся, поскольку изменение их тонуса не контролируется нашим сознанием. Гладкие мышцы располагаются в стенках большинства кровеносных сосудов, обеспечивая их сужение и расширение, и тем самым, регулируя кровоток. Скорость сокращения гладкомышечной клетки (мышечное волокно) в 100 и более раз меньше, чем в скелетных мышцах. Благодаря этому, они хорошо приспособлены для длительного сокращения без утомления и с незначительными энергозатратами.

Сердечная мышца находится только в сердце, составляя большую часть его структуры. Имеет некоторые общие свойства со скелетной мышцей, но не находится под нашим сознательным контролем. Сердечная мышца саморегулируется, но находится под влиянием нервной и эндокринной систем.

Всего в организме человека более 215 пар скелетных мышц. По своей структуре они достаточно сложны, т. к. состоят из множества мышечных волокон длиной 10-12 см, в отдельных случаях до 35 см, диаметр которых колеблется от 10 до 80 микрон. Состав различных мышц человека различается по количеству двигательных единиц (ДЕ). Одна ДЕ может генерировать от нескольких мышечных волокон до 500-2000. Каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл. Мышцы, выполняющие «тонкую» работу (глаз, пальцев рук), обладают большим количеством ДЕ (1500-3000), но состоят они из малого количества миофибрилл (8-50). Мышцы ног или спины, требующие большой силы, имеют меньшее количество ДЕ.

В каждую мышцу входит нерв, распадающийся на тонкие и тончайшие ветви. Нервные окончания доходят до отдельных мышечных волокон, передавая им импульсы (возбуждение), которые заставляют их сокращаться. Мышцы на своих концах переходят в сухожилия, через которые они передают усилия на костные рычаги. Сухожилия также обладают упругими свойствами, и классифицируются как последовательный упругий элемент мышцы. Сухожилия обладают большой прочностью на растяжение (~7000 Н/см²). Наиболее слабыми и поэтому часто травмируемыми участками мышцы, являются переходы мышцы в сухожилия. Поэтому перед каждым тренировочным занятием, необходима хорошая предварительная разминка. Мышцы в живом организме человека, образуя рабочие группы, как правило, работают скоординировано в пространственно-временных и динамико-временных отношениях. Такое взаимодействие называется мышечной координацией. Чем большее количество мышц или групп принимает участие в движении, тем сложнее движение и тем больше энергозатраты, и тем наибольшую роль играет межмышечная координация для повышения эффективности движения. Более совершенная межмышечная координация приводит к увеличению проявляемой силы, быстроты, выносливости, гибкости.

Каждое координированное движение выполняется посредством приложения мышечной силы, которое осуществляют:

· мышцы антагонисты – первичные двигатели;

· мышцы антагонисты, противостоящие первичным двигателям;

· мышцы синергисты, помогающие первичным двигателям.

Мышечное сокращение (активный процесс) носит название импульс двигательного нерва. Существуют три типа мышечных сокращений:

· концентрическое – основной тип (укорочение мышцы);

· статическое (изометрическое) – не изменяется длина мышцы;

· эксцентрическое – процесс удлинения мышцы.

Все мышцы пронизаны сложной системой кровеносных сосудов. Протекающая по ним кровь снабжает их питательными веществами и кислородом. Сила сокращения мышцы зависит от площади поперечного сечения мышцы, от величины площади ее прикрепления к кости, от направления развиваемого мышцей усилия, а также от длины плеча приложения силы.

В процессе сокращения мышцы участвует одновременно лишь часть мышечных волокон, остальные в это время выполняют пассивную функцию. Поэтому мышцы могут совершать длительное время работу, однако, постепенно они теряют свою работоспособность и наступает утомление мышц.

В результате физических тренировок объем и сила мышцы значительно возрастает (в 1,5-3 раза), а скорость сокращения и сопротивляемость к неблагоприятным факторам повышается в 1,5-2 раза, что приводит к возрастанию прочности сухожилий под влиянием мышечных усилий. Это, в свою очередь, способствует повышению вегетативных функций организма, которое проявляется в росте минутного объема сердца в 2-3 раза и объема легочной вентиляции в 1,5-2 раза.

Опорно-двигательный аппарат (система)

Непосредственными исполнителями всех движений человека являются мышцы. Однако только сами по себе они не могут осуществлять функцию движения человека. Механическая работа мышц осуществляется через костные рычаги. Поэтому, рассматривая, как человек осуществляет свои движения, мы говорим об его опорно-двигательном аппарате, который включает три относительно самостоятельные системы: костную (или скелет), связочно-суставную (подвижные соединения костей) и мышечную (скелетная мускулатура).

Кости, хрящи и их соединения в совокупности образуют скелет, выполняющий жизненно важные функции: защитную, рессорную и двигательную. Кости скелета принимают участие в обмене веществ и кроветворении. У новорожденного ребенка насчитывается около 350 хрящевидных костей, состоящих в основном из оссеина. По мере роста кости поглощают фосфат кальция и становятся твердыми. Этот процесс носит название кальцификации.

В организме взрослого человека насчитывается более 200 костей (206-209), в основу классификации которых положены форма, структура и функции костей. По форме кости делят: длинные, короткие, плоские или округлые; по структуре: трубчатые, губчатые и воздухоносные.

В процессе эволюции человека длина и толщина костей изменяется. Сначала происходит увеличение прочности и упругости костей за счет откладывания фосфата кальция в костной ткани. Упругость костной ткани в 20 раз превышает упругость стали. Этот процесс обусловлен химическим составом кости, т. е. содержанием в них органических и минеральных веществ и ее механическим строением. Соли кальция и фосфора придают костям твердость, а органические компоненты упругость и эластичность.

Активный процесс роста костей завершается в возрасте до 15 лет для женщин и 20 лет для мужчин. Тем не менее, процесс роста и регенерации костной ткани продолжается на протяжении всей жизни человека. Для поддержания этого процесса организму требуется постоянно пополнять запасы кальция, фосфора и витамина О. При недостатке содержания кальция в крови, организм заимствует его из костной ткани, что в конечном итоге делает кости пористыми и ломкими. С возрастом содержание минеральных веществ, в основном, карбоната кальция становится больше, это приводит к снижению упругости и эластичности костей, обуславливая их хрупкость (ломкость).

Снаружи кость покрыта тонкой оболочкой – надкостницей, плотно соединяющейся с костной тканью. Надкостница имеет два слоя. Наружный – плотный слой насыщен сосудами и нервами, а внутренний – костеобразующий слой содержит особые клетки, которые способствуют росту кости в толщину. За счет этих клеток происходит и срастание кости при ее переломе. Надкостница покрывает кость почти на всем ее протяжении, за исключением суставных поверхностей. Рост костей в длину происходит за счет хрящевых частей, расположенных на краях. Суставы обеспечивают подвижность сочленяющихся костей скелета. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща, что обеспечивает скольжение суставных поверхностей с малым трением. Каждый сустав полностью заключен в суставную сумку. Стенки этой сумки выделяют суставную жидкость, которая выполняет функцию смазки. Связочно-капсульный аппарат и окружающие сустав мышцы укрепляют и фиксируют его. Основными направлениями движения, которые обеспечивают суставы, являются: сгибание-разгибание, отведение-приведение, вращение и круговые движения.

Скелет взрослого человека весит около 9 кг и делится на скелет головы, туловища и конечностей. Он состоит из 86 парных и 34 непарных костей. Ограничимся кратким ознакомлением с ними. Скелет головы называется черепом, который имеет сложное строение. Кости черепа делятся на две группы: кости черепа и кости лица. В черепе находится мозг и некоторые сенсорные системы: зрительная, слуховая, обонятельная. Кости лица образуют остов, на котором размещаются начальные отделы дыхательной и пищеварительной систем. Все кости черепа соединены между собой неподвижно, за исключением нижней челюсти, которая соединяется с помощью подвижных суставов. Верхняя часть черепа образована лобной, теменной, затылочной и височной костями. Внутренняя поверхность приспособлена для размещения головного мозга и органов чувств. На лице хорошо видны носовые кости, ниже которых расположена верхняя челюсть. Форму лица определяет соотношение между скуловыми костями и длиной лица. От этого соотношения оно может быть длинным, узким, коротким или широким.

При занятиях физическими упражнениями и спортом большое значение имеет наличие опорных мест черепа – контрфорсов, которые смягчают толчки и сотрясения при беге, прыжках, спортивных играх.

Непосредственно, с туловищем череп соединяется с помощью двух первых шейных позвонков. Особо следует сказать о скелете туловища, который состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночный столб состоит из 24 отдельных позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных), крестца (5 сросшихся позвонков) и копчика (сросшихся 4-5 позвонков).

Соединение позвонков осуществляется с помощью хрящевидных, упругих, эластичных межпозвонковых дисков и суставных отростков. Каждый позвонок состоит из массивного тела в виде дуги с отходящими отростками. Межпозвоночные диски увеличивают подвижность позвоночника. Чем больше их толщина, тем выше гибкость. Если изгибы позвоночного столба выражены сильно (при сколиозах) подвижность грудной клетки уменьшается. Плоская или округлая спина свидетельствует о слабости мышц спины. Коррекция осанки проводится силовыми упражнениями, ОРУ, упражнениями на растягивание и плавание.

Наиболее подвижными являются шейные позвонки, менее подвижные грудные. При всей своей прочности позвоночник является относительно слабым звеном скелета. И, наконец, в основной скелет входит грудная клетка, которая выполняет защитную функцию для внутренних органов и состоит из грудины, 12 пар ребер и их соединений. Пространство, ограниченное грудной клеткой и диафрагмой, отделяющее брюшную полость от грудной, называется грудной полостью. Ребра представляют собой плоские дугообразно-изогнутые длинные кости, которые при помощи гибких хрящевидных концов прикрепляются подвижно к грудине. Все соединения ребер очень эластичны, что имеет важное значение для обеспечения дыхания. В полости грудной клетки расположены органы кровообращения и дыхания.

В процессе эволюции человека его скелет подвергался значительным изменениям. Верхние конечности стали органами труда, нижние конечности сохранили функции опоры и движения. Кости верхних и нижних конечностей иногда носят название добавочного скелета.

Скелет верхней конечности состоит из плечевого пояса (2 лопатки, 2 ключицы). Руки в плечевом суставе имеют высокую подвижность. Так как его конгруэнтность незначительна, а капсула сустава тонкая и свободная, связок почти нет, то возможны частые вывихи и повреждения, особенно привычные. Плечевые кости (2) через локтевой сустав соединяется с предплечьем (2), в состав которого входят две кости: локтевая и лучевая. Кисть имеет ладонную и тыльную поверхности. Костная основа кисти состоит из 27 костей. Непосредственно к предплечью примыкает запястье (8 костей), образуя лучезапястный сустав. Середина кисти составляет пястье (5 костей) и фаланги 5 пальцев. Всего верхние конечности имеют 64 кости.

Скелет нижней конечности состоит из двух тазовых костей. Таз образован сращиванием трех костей: подвздошной, седалищной и лобковой. В месте сращивания всех трех тазовых костей образуется суставная впадина, в которую входит головка бедренной кости, образуя тазобедренный сустав. Всего в скелет нижней конечности входит 62 кости.

Дата добавления: 2014-01-11