Aparat ruchu składa się z:
układu kostno-stawowego (układ bierny) - mocne i twarde kości stanowią wewnętrzny szkielet (podpora i ochrona dla pozostałych części ciała). Układ kostny człowieka utworzony jest przez 206 pojedynczych kości połączonych różnymi rodzajami stawów.
Średnia waga szkieletu to 10 kg u kobiet i 12 kg u mężczyzn.
układu nerwowo-mięśniowego (układ czynny) - połączone z elementami szkieletu mięśnie kurczą się i rozkurczają, powodując ruchy poszczególnych elementów szkieletu względem siebie.
Do kości przytwierdzonych jest przeszło 500 mięśni.
Funkcje szkieletu:
rusztowanie całego ciała,
przyczep dla mięśni,
wzrost organizmu,
ochrona dla narządów wewnętrznych,
rola krwiotwórcza,
magazynowanie soli mineralnych.
Oś układu kostnego stanowi kręgosłup, jest osadzony w obręczy miednicy, a na jego szczycie opiera się czaszka stanowiąc ochronę dla mózgu.
Kręgosłup dzieli się na pięć odcinków i jest zbudowany z 34-35 kręgów.
Ze względu na kształt wyróżnia się kości:
długie - głównie kości kończyn - składają się z trzonu, końca bliższego i dalszego
(np. udowa, ramienna),
płaskie - wydłużone w dwóch kierunkach i bardzo znacznie spłaszczone w kierunku trzecim, (np. żebra, łopatka, kość biodrowa),
krótkie - mniej więcej równomiernie rozwinięte (np. kości nadgarstka, kości stępu),
różnokształtne (np. kości części twarzowej czaszki),
kości pneumatyczne zawierają przestrzenie wysłane błoną śluzową i wypełnione powietrzem (kość sitowa, szczękowa)
Budowa kości :
W kościach długich trzon zbudowany jest z tkanki kostnej zbitej o zwartym układzie blaszek, które warunkują jej stabilność i oporność na urazy - występuje w częściach zewnętrznych kości.
Podstawową jednostkę kości stanowi osteon, który w środkowej części posiada przewód Haversa.
Nasady kości zbudowane z tkanki kostnej gąbczastej - mieszczącej się wewnątrz kości. Istota gąbczasta - tworzy grube beleczki, płytki lub różnokształtne bryły.
Ilość kości zbitej i kości gąbczastej jest zmienna zależnie od rodzaju kości.
Znajdujące się wewnątrz trzonów jamy szpikowe i przestrzenie między beleczkami tkanki gąbczastej wypełnia szpik kostny.
Do ok. 6 roku życia we wszystkich kościach jest to szpik czerwony (krwiotwórczy), który stopniowo głównie w trzonach kości długich ulega stłuszczeniu i przekształca się
w szpik żółty.
U osób dorosłych szpik czerwony pozostaje w kościach miednicy, mostku, łopatkach, kręgach.
Każda kość pokryta jest błoną łącznotkankową - okostną - włóknista błona ochraniająca kość. Jest ona ukrwiona i unerwiona.
Znajdują się tu osteoblasty - komórki kościotwórcze.
Okostna odgrywa ważną rolę w procesie wzrostu kości i jej odbudowy po złamaniach.
Głównymi komórkami kości są osteoblasty, osteocyty i osteoklasty.
Rozwój kości odbywa się dzięki komórkom kościotwórczym (osteoblastom), są to komórki mezenchymatyczne odpowiedzialne za rozrost kości i jej przebudowę - wydzielają białkową substancję podstawową (osteoid) zawierającą włókna klejodajne,
Osteocyty - są ostateczną formą komórek dojrzałej kości, powstają z przemiany osteoblastów
w trakcie mineralizacji.
Istota włóknista przekształca się w istotę zbitą na skutek wydzielania soli wapnia tzw. pierwotne jądra kostnienia.
Osteoklasty są komórkami kościogubnymi, mające zdolność rozpuszczania i wchłaniania tkanki kostnej, uczestniczą w prawidłowym procesie przebudowy tkanki kostnej.
Rozwój kości człowieka w trakcie życia:
pojawiają się pierwotne centra kostne - około 8 tygodnia życia płodowego,
w 3 miesiącu życia płodowego pojawia się większość centrów formowania późniejszych kości
i ten proces formowania kości trwa do urodzenia,
po urodzeniu następują dalsze procesy mineralizacji kości :
na obydwu końcach kości długich (nasady) powstają wtórne jądra kostnienia powodując kostnienie tych części kości
pomiędzy nasadą a trzonem kości utrzymuje się chrzęstna płytka wzrostowa,
następuje w niej rozplem tkanki kostnej (zwiększanie liczby komórek) czyli wzrost kości na długość,
zrośnięcie chrząstki nasadowej i spojenie nasady w trzon stanowi zakończenie porogresywnego rozwoju tkanki kostnej (16 - 21 rok życia) - uformowanie kształtu
i wymiarów danej kości,
proces przebudowy kości trwa w okresie (kobiety do 28 roku życia, mężczyźni do 30-32 roku życia):
zmiana przekroju kości i grubości warstwy korowej,
zmiana gęstości kości związana z wymianą soli mineralnych w tkankę kostną,
w rozwoju człowieka następuje okres rzeszotnienia kości, który trwa do śmierci osobnika :
- stopniowy zanik istoty korowej,
- zmniejszanie się masy i gęstości kości,
- zmniejsza się czynność osteoblastów,
Stawy
Kości tworzące określoną część szkieletu połączone są ze sobą stawami.
W obrębie stawu powierzchnie kości (tzw. powierzchnie stawowe) są pokryte idealnie gładką chrząstką stawową.
Umożliwia to ruch w stawie z minimalnym tarciem powierzchni kości, co zapobiega ich ścieraniu się i zużyciu.
Żeby staw nie rozpadł się, kości, które go tworzą, są połączone w stały sposób za pomocą więzadeł.
Dodatkowe zabezpieczenie i ochronę stawu zapewnia otaczająca go torebka stawowa. Zamyka ona szczelnie staw i przechodzi w okostną, czyli mocną, obficie unaczynioną i unerwioną błonę włóknistą, okrywającą ze wszystkich stron kość.
Torebka stawowa jest zbudowana z dwóch warstw:
zewnętrznej - składającej się z łącznotkankowych włókien, z których część tworzy więzadła łączące kości
wewnętrznej - tzw. maziówki, bogato unaczynionej błony produkującej maź stawową, która ułatwia "poślizg" w stawie i zapewnia bezbolesne przesuwanie się powierzchni stawowych względem siebie.
W narządzie ruchu człowieka znajdują się stawy:
jednoosiowe (np. międzypaliczkowe w palcach rąk i stóp),
dwuosiowe (np. staw nadgarstka)
wieloosiowe (np. staw barkowy lub biodrowy).
Odpowiedni kształt główki i panewki stawowej umożliwia wykonywanie ruchów w jednej, dwu lub wielu płaszczyznach.
Specyfiką kręgosłupa jest obecność pomiędzy trzonami kręgów, tzw. dysków.
Jest to "miękki" element kręgosłupa oddzielający od siebie poszczególne kręgi.
Odrębnością stawu kolanowego jest natomiast obecność w nim dwóch łąkotek, będących włóknisto-chrzęstnymi ciałami, chroniącymi mocno obciążony staw przed nadmiernym zużyciem.
Rozwój stawów w trakcie życia człowieka:
stawy rozwijają się między 4 a 8 tygodniem życia płodowego z mezenchymy,
w 9 tygodniu zarysowują się szczeliny stawowe, do kontynuowania rozwoju stawów niezbędne są ruchy płodu,
w pierwszym półroczu po urodzeniu następuje rozwój unaczynienia i intensywna przebudowa powierzchni stawowych,
1 rok życia - przyśpieszenie rozwoju zakończeń nerwowych stanowiących receptory odbierające informacje o ułożeniu stawów,
7-10 lat znaczny stopień rozwoju stawów (zwinność, gibkość),
14-16 rok życia - ukształtowanie pełnej sprawności aparatu więzadłowo-stawowego,
40 rok życia - stopniowe zmiany inwolucyjne wynikające z przebytych chorób, jednostronności wykonywanych ruchów, niedostatku ruchu.
Układ nerwowo-mięśniowy
Układ mięśniowy stanowi czynną część aparatu ruchu. Zbudowany jest on z tkanki mięśniowej, która ma zdolność do kurczenia się i rozkurczania.
Skurcz mięśni następuje w wyniku zadziałania bodźców płynących z układu nerwowego.
Masa mięśniowa dorosłego człowieka stanowi około 40% masy jego ciała. Liczba mięśni jest trudna do określenia, ale wynosi od 300 - 500.
Większość mięsni można podzielić na dwie grupy:
1. Zginacze - powodujące zginanie kończyn
2. Prostowniki - prostujące zgięte części ciała
Wielojądrowa komórka mięśniowa miocyt, zwana również włóknem mięśniowym jest jednostką czynnościową każdego mięśnia szkieletowego.
W cytoplazmie włókna mięśniowego ( sarkoplazmie ) znajdują się wiązki włókien kurczliwych - miofibryli, których składnikiem są:
Miofilamenty - zbudowane z białek:
Filamenty aktyny ( cienkie)
Filamenty miozyny ( grube)
W trakcie skurczu mięśnia filamenty aktyny wsuwają się pomiędzy filamenty miozyny.
U człowieka wyróżniamy dwa typy włókien mięśniowych:
Włókna szybkokurczliwe tzw. białe - słabiej ukrwione mniejsza liczba mitochondrów, kurczą się nagle i silnie, szybko się męczą.
Włókna wolnokurczliwe tzw. czerwone - silniej ukrwione, oraz większa liczba mitochondrów, kurczą się wolniej i mogą dłużej pracować.
Rozwój układu mięśniowego :
powstawanie mięśni :
włókna mięśniowe powstają z zarodkowych komórek mięśniowych mioblastów,
w trakcie rozwoju włókna mięśniowe łącza się ze sobą, w wyniku czego są komórkami wielojądrzastymi,
przyrost ilości włókien odbywa się w okresie płodowymi zaraz po urodzeniu :
między 32 tygodniem rozwoju płodowego, a 4 miesiącem po urodzeniu następuje podwojenie liczby włókien mięśniowych,
w dalszym etapie rozwoju po urodzeniu poglądy na to że wzrasta liczba włókien mięśniowych są podzielone :
jedna grupa mówi, że mnożenie się włókien mięśniowych ustaje przed 4 miesiącem po urodzeniu,
druga grupa twierdzi że w dalszym okresie życia jest możliwe mnożenie się włókien mięśniowych (do 5 dekady).
po urodzeniu zwiększa wielkość mięśni :
w pierwszym roku życia następuje bardzo intensywny rozwój masy mięśniowej i pogrubienie włókien,
2 - 3 roku życia następuje różnicowanie włókien mięśniowych,
około 7 roku życia znaczny stopień zróżnicowania osiągają mięśnie ręki
do 12 roku życia zróżnicowanie osiągają pozostałe mięśnie.
po 12 roku życia mięsnie nadal rozrastają się intensywnie i grubieją,
W wyniku wzrostu masy mięśniowej zmniejsza się liczba jąder na jednostkę powierzchni,
W wyniku wzrostu masy mięśniowej zmniejsza się ilość sarkoplazmy wewnątrzkomórkowej względem masy włókien mięśniowych,
W okresie pokwitania następuje zaburzenie dyspozycji między masą i siłą mięśni, a ich dojrzałości
względna stabilizacja rozwojowa osiągana jest w wieku 18 - 20 lat,
W dalszym okresie życia mogą następować w mięśniach zmiany związane z trybem życia w zakresie :
składu chemicznego, kształtu, przebiegu i miejsca przyczepu, proporcji między częścią kurczliwą mięśnia a wielkością ścięgna,
W okresie starzenia następują zmiany inwolucyjne (wsteczne zmiany w budowie mięśni).
Czynniki wpływające na sprawność układu mięśniowego :
ruch oraz prawidłowy tryb życia:
istniej duża zależność między ilością spożywanego białka, a przyrostem masy mięśniowej,
aktywności ruchowa :
zwiększa się liczba naczyń włosowatych w mięśniach czyli poprawia się ukrwienie mięśni,
wzrasta zawartość DNA w mięśniach, ilość białek kurczliwych, wielkość i grubość włókien mięśniowych, wzrasta siła mięśni.
Układ nerwowy:
utrzymuje łączność z organizmu otoczeniem,
reguluje pracę narządów wewnętrznych,
integruje wszystkie części ciała w jedną całość.
Informacje otrzymywane są z receptorów rejestrujących zmiany środowiska zewnętrznego i we wnętrzu ciała.
Ich analiza umożliwia reagowanie organizmu na bodźce, a więc przystosowanie się do środowiska.
Reakcje organizmu dochodzą do skutku dzięki powiązaniu układu nerwowego z aparatem wykonawczym, czyli efektorami (np. mięśnie).
Na efektywność wykonywanej przez mięśnie pracy mają:
Pobudliwość - to zdolność reagowania skurczem na pobudzenie elektryczne, miarą pobudliwości jest minimalna siła bodźca nerwowego konieczna do wywołania efektu skurczu, im bardziej mięsień jest pobudliwy tym mniejszy jest próg pobudliwości (potrzebna jest mniejsza siła impulsu wywołującego skurcz),
Labilność - określa szybkość skurczu mięśnia, miarą jest ilość cykli skurczu na jednostkę czasu, wskaźnikiem jest liczba skurczów na minutę, chronakcja tkankowa :
najkrótszy czas potrzebny do wywołania reakcji tkanki mięśniowej przy drażnieniu radem elektrycznym.
Czucie mięśniowe (propiocepcja)- istotny element pracy mięśni. Propriocepcja - receptory odbierające sygnały z wewnątrz ciała. Rejestrują ruchy kończyn, położenie ciała jego części w przestrzeni, oraz szybkość, siłę ruchów w stawach wykonywanych przez określony miesień.
Rozwój siły mięśniowej :
przebiega stopniowo,
w wieku 4 - 7 lat wynosi 70 % względem siły mięśniowej w 4 roku życia,
w wieku 7 - 15 lat przyrost wynosi 260 % względem siły mięśniowej w 4 roku życia,
kobiety wykazują słabszy rozrost mięśni i niniejszą siłę mięśniową niż mężczyźni,
po 25 roku życia następuje spadek siły mięśniowej dla mięśni barków i lędźwi,
po 40 roku życia następuje spadek siły mięśniowej dla mięśni rąk.
2