ТЕМА № 4. Общее представление о строении тела человека, его органах и физиологических системах

Организм человека состоит из огромного (более 100 триллионов) количества клеток и клеточного вещества. Совокупность клеток (и межклеточного вещества), имеющих общее происхождение, одинаковое строение и функции, называется тканью. Существует четыре вида ткани: эпителиальная (выполняет покровную, защитную, всасывающую, выделительную и секреторную функции); соединительная (рыхлая, плотная, хрящевая, костная и кровь); мышеч­ная (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная); нервная (состоит из нервных клеток, или нейронов, важнейшая функция которых – генерирование и проведение нервных импульсов).

Каждый вид ткани связан с выполнением определенных функций, обладает свойствами общего и специфического функционального характера. Так, например, общим свойством для всех видов тканей является возбудимость. Главным свойством, к примеру, мышечной ткани является сократимость, т.е. способность сокращаться в ответ на раздражение; основное свойство нервной ткани – возбудимость и проводимость; кровь, как главная составляющая внутренней среды организма, выполняет целый ряд жизненно важных функций: транспортную, дыхательную, питательную, выделительную, защитную, терморегуляторную и др.

Снаружи тело человека покрыто кожей, которая защищает организм от внешних повреждающих факторов, предохраняет от потери воды, участвует в сохранении постоянной температуры тела, содержит много чувствительных нервных окончаний – рецепторов, воспринимающих механические, температурные и другие раздражения.

Туловище человека имеет три основные полости – грудную, брюшную и тазовую.

Грудная полость отделена от брюшной полости диафрагмой, представляющей собой мышечно-сухожильную эластичную пластину. В грудной полости находятся сердце, крупные кровеносные сосуды, легкие, пищевод. В брюшной полости расположены желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа, селезенка, почки и другие органы. Тазовая полость вмещает мочевой пузырь, часть прямой кишки и половые органы. Каждый отдельно взятый орган может обеспечивать определенные функции только в комплексе с другими, и этот комплекс называется системой органов. Принято выделять следующие функциональные системы организма: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему желез внутренней секреции, анализаторов. Функционально объединенные системы образуют аппараты (например, опорно-двигательный, вестибулярный и др.).

Опорно-двигательный аппарат.

Опорно-двигательный аппарат, как особое морфофункциональное образование, состоит из костей, связок, мышц, мышечных сухожилий, суставов. Большинство сочленяющихся костей соединяется между собой связками и мышечными сухожилиями, образуя суставы конечностей, позвоночника и др.

Костная система образует скелет человека, состоящий из более 200 костей, которые в зависимости от формы и функции делятся на трубчатые (кости конечностей); губчатые (выполняют в основном защитную и опорную функции – ребра, грудина, позвонки и др.); плоские (кости черепа, таза, поясов конечностей); смешанные (основание черепа).

Скелет человека состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки, поясов конечностей и скелета свободных конечностей. Позвоночник, состоящий из 33-34 позвонков, делят на 5 отделов: шейный (7), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчиковый (4-5). Позвоночный столб позволяет совершать сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной оси. В норме он имеет два изгиба вперед (шейный и поясничный – лордозы) и два изгиба назад (грудной и крестцовый – кифозы). Названные изгибы имеют большое функциональное значение при выполнении различных движений (ходьба, бег, прыжки, кувырки и т. д.), они ослабляют толчки, удары и т. п., амортизируя, как эластичная система.

Суставы – в основном это подвижные соединения, область соприкосновения костей в них покрыта специальной оболочкой, образующей суставную сумку из плотной соединительной ткани, срастающейся с надкостницей и сочленяющимися костями. Полость суставов герметически закрыта и имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров сустава. Суставная жидкость в суставной щели уменьшает трение между суставными поверхностями при движении, как и гладкий хрящ, покрывающий эти поверхности. В простейшем случае в суставе осуществляются сгибание и разгибание, наиболее сложными суставами являются шаровидные (например, в тазобедренном суставе можно производить сгибание, разгибание, приведение, отведение ног, вращение). Главная функция суставов – обеспечение возможности для осуществления движений. Вместе с тем они выполняют роль демпферов, своеобразных тормозов, гасящих инерцию движения и позволяющих, например, производить мгновенную остановку после быстрого движения. Суставы при систематических занятиях физическими упражнениями развиваются и укрепляются, при этом повышается эластичность их связок и мышечных сухожилий, что, в свою очередь, способствует развитию такого физического качества, как гибкость. Отсутствие достаточной двигательной активности приводит к разрыхлению суставного хряща и изменению суставных поверхностей, сочленяющихся костей, к появлению болевых ощущений, создавая условия для образования в них воспалительных процессов.

Мышечная система человека делятся на два вида мускулатуры: гладкую (непроизвольную) и поперечно-полосатую (произвольную). У человека насчитывается более 600 различных мышц. Они составляют у мужчин 35-
40% массы тела (у спортсменов – 50% и более), у женщин – несколько меньше. Механическая деятельность мышц осуществляется в результате способности мышечных волокон переходить в состояние 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 может происходить без изменений длины мышцы (статическая работа), сокращение – с уменьшением длины ее (динамическая работа). Чаще всего мышцы работают в смешанном (ауксотоническом) режиме, одновременно напрягаясь и сокращаясь по длине. Сила мышц зависит от количества мышечных волокон и их поперечного сечения (физиологического поперечника), а также от эластичности и исходной длины отдельной мышцы. Систематическая физическая тренировка увеличивает силу мышц, в том числе и за счет возрастания их эластичности.

Гладкие мышцы расположены в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они обеспечивают сужение или расширение сосудов, осуществляют продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря.

Поперечно-полосатые мышцы – это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела и отдельных его частей. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни человека автоматически. Поперечно-полосатыми эти мышцы называются потому, что в поле зрения препарата под микроскопом они имеют поперечную исчерченность. Основой мышц, как и всего живого вообще, являются белки. Они составляют 80-85% мышечной ткани. Главным свойством мышечной ткани, как уже говорилось, является сократимость, которая обеспечивается за счет сократительных мышечных белков – актина и миозина. Строение мышечной ткани весьма сложное. Она имеет волокнистую структуру, совокупность этих волокон образует мышцу в целом.

В свою очередь, мышечное волокно состоит из миофибрилл. Каждая миофибрилла по длине делится на чередующиеся светлые и темные участки. Темные участки – протофибриллы, состоящие из длинных цепочек молекул миозина, светлые – образованы еще более тонкими белковыми нитями актина. Когда мышца находится в несокращенном (расслабленном) состоянии, нити актина и миозина лишь частично продвинуты относительно друг друга, причем каждой нити миозина противостоят, окружая ее, несколько нитей актина. Более глубокое продвижение относительно друг друга обусловливает укорочение всей мышцы в целом.

К мышце подходят и отходят многочисленные нервные волокна. Двигательные (эфферентные) нервные волокна передают импульсы от головного и спинного мозга, приводящие мышцы в рабочее состояние, чувствительные (афферентные) волокна передают импульсы в обратном направлении, информируя центральную нервную систему о деятельности мышц. Через симпатические нервные волокна осуществ­ляется регуляция обменных процессов в мышцах с целью приспособления их деятельности к изменившимся условиям работы и адаптации к различным мышечным нагрузкам. Каждую мышцу пронизывает разветвленная сеть кровеносных капилляров, по которым с кровью поступают необходимые для жизнедеятельности мышц вещества и выводятся конечные продукты обмена.

Как уже говорилось, вся скелетная мускулатура состоит из поперечно-полосатых мышц, которые снаружи покрыты плотной оболочкой из соединительной ткани. В каждой мышце 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, направление действия которых противоположно, называются антагонистами, однонаправленно – синергистами. Одни и те же мышцы могут выступать в различных ситуациях в том и другом качестве.

Силовые качества мышцы принято оценивать весом груза, который она при максимальном возбуждении способна удерживать, не изменяя своей длинны (так называемая общая сила мышцы). Сила мышц зависит от суммы сил мышечных волокон (их сократительной способности); количества мышечных волокон в мышце и числа функциональных единиц, одновременно возбуждающихся при развитии напряжения; исходной длины мышцы (предварительно растянутая мышца развивает большую силу); характера регуляторных влияний; условий взаимодействия с костями скелета.

Сократительная способность мышцы может характеризоваться также удельной силой мышцы (общая сила, приходящаяся на 1 см² 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 физиологический поперечник больше, чем у мышц с параллельным расположением волокон, и поэтому сила их существенно больше. Например, вычисленная таким образом сила различных мышц (в кг на 1 см²) в среднем у человека составила: для икроножной мышцы – 5,9; разгибателей шеи – 9,0; же-вательной – 10,0; сгибателя плеча – 8,1; двуглавой мышцы плеча – 11,4; трехглавой мышцы плеча – 16,8; гладких
мышц – 1,0.

При тетаническом напряжении (сильном и длительном сокращении мышцы, возникающем при поступлении к ней ряда эфферентных (двигательных) импульсов, разделенных малым интервалом времени, и основанном на суммации следующих друг за другом одиночных волн сокращения) мышца осуществляет значительное усилие. Известно, что одиночное мышечное волокно способно развивать усилие приблизительно в 200-300 мг. Мышечное же образование, состоящее из нескольких десятков мышечных волокон, в сумме могут реализовать напряжение в 20-30 т. Рекордная сила, которую может проявить, например, та же икроножная мышца при выполнении специальных упражнений при разгибании стопы, может доходить до 500 кг.

Понятие о двигательных единицах. Центральная нерв-ная система регулирует силу сокращения мышцы путем изменения количества одновременно участвующих в сокращении функциональных единиц, а также частоту поступающих к ним импульсов. Учащение импульсов приводит к возрастанию величины напряжения. Хорошо развитая сила мышцы оказывает положительное влияние на скорость ее сокращения. Иннервация скелетных мышц осуществляется мотонейронами спинного мозга. Один мотонейрон веточками своего аксона может иннервировать несколько мышечных волокон. Эту совокупность называют двигательной единицей, число мышечных волокон в которой может быть различным. В зависимости от качества мотонейронов и мышечных волокон существуют медленные (малоутомляемые) и быстрые (быстроутомляемые) двигательные единицы.

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 преодолением трения в мышцах при их сокращении. 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%, но у физически развитых и тренированных людей этот показатель, как правило, выше).

При статических усилиях (вид мышечной деятельности, связанный с длительным непрерывным сокращением скелетных мышц) можно говорить не о работе, как таковой с точки зрения физики, а о работе, которую с физиологических позиций следует оценивать энергетическими затратами организма и его функциональных систем, расходуемых на поддержание напряжения мышц. В отличие от динамической работы, в данном случае имеет место незначительное увеличение потребления кислорода и минутного объема крови. Однако при этом существенно возрастают частота сердечных сокращений, артериальное давление, общее периферическое сопротивление сосудов, что напрямую связано с так называемым феноменом натуживания. В процессе двигательной деятельности динамические и статические мышечные напряжения взаимодействуют: динамическая работа может быть эффективной в том случае, если статическое напряжение определенных мышц обеспечивает необходимую рабочую позу.

Физиологические реакции организма (увеличение частоты сердечных сокращений, артериального давления, показателей внешнего и внутреннего дыхания, потребления кислорода, температуры тела и др.) при выполнении различных видов динамической работы зависят от частоты и силы мышечных сокращений, размера и количества работающих мышц, т.е. от объема и интенсивности нагрузки, степени тренированности организма, условий выполнения и факторов окружающей среды. Количественные и качественные показатели мышечной деятельности характеризуют двигательную активность, уровень которой всегда связан с особенностями труда, учебы, повседневного быта и качеством отдыха, т.е.
с определенным стилем жизни. Уровень двигательной активности может оцениваться по общей сумме затрат энергии, по реакциям отдельных физиологических и функциональных систем на нагрузку.

Дата добавления: 2014-12-24