"Биология. Познай себя", Вахрушев А.А., Родионова Е.И., Белицкая Г.Э., Раутиан А.С.
Движение человека возможно благодаря совместной работе скелета, суставов и мышц: мышцы сокращаются и тянут кости, а суставы позволяют костям менять положение. Для сокращения мышцам нужны кислород и питательные вещества. Организм получает их из пищи и воздуха, использует для работы клеток, роста и обновления тканей, а ненужные продукты удаляет. Поэтому движение связано с обменом веществ: чем активнее работают мышцы, тем больше им требуется ресурсов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Опорно-двигательная система — это скелет, суставы и мышцы, которые вместе поддерживают тело и обеспечивают его движение. Скелет служит опорой, суставы соединяют кости, а мышцы приводят их в движение. Благодаря этой системе человек может сохранять положение тела и менять его.
Скелет — совокупность костей, образующих основу тела. В нём выделяют скелет головы, туловища и конечностей; кости также защищают некоторые внутренние органы. Например, череп окружает головной мозг, а рёбра защищают органы грудной клетки. Скелет нужен не только для опоры: к нему прикрепляются мышцы.
Мышца — орган, который способен сокращаться и расслабляться. При сокращении мышца тянет кость, к которой прикреплена, и та меняет положение в суставе. Так работа мышц становится движением руки, ноги или другой части тела. Сокращение мышц требует энергии.
Обмен веществ — совокупность процессов, в ходе которых организм получает вещества, использует их и удаляет продукты обмена. Питательные вещества поступают из пищи, кислород — из воздуха; клетки расходуют их на работу, рост и обновление. Обмен веществ нужен, чтобы органы могли действовать, а организм — поддерживать свою жизнедеятельность.
Кости, суставы и мышцы действуют как единая система. Кости образуют подвижные части скелета, а суставы соединяют некоторые кости так, чтобы они могли менять положение относительно друг друга. Мышца прикрепляется к костям и при сокращении тянет одну из них. Поэтому без мышечного усилия кость сама не переместится, а без подвижного соединения движение было бы ограничено.
Мышцы работают согласованно, потому что для движения части тела часто нужно изменить положение костей в противоположных направлениях. Например, чтобы согнуть руку, одни мышцы сокращаются и тянут кости предплечья, а другие расслабляются и не мешают этому движению. При разгибании соотношение их работы меняется. Такое согласование позволяет точно управлять движениями, а не просто напрягать все мышцы одновременно.
Организм получает питательные вещества из пищи после её переваривания и всасывания, а кислород — при дыхании. Кровь переносит эти вещества к клеткам, где они используются для получения энергии и построения необходимых организму материалов. Энергия нужна органам для работы, а вещества — для роста и замены повреждённых или изношенных частей клеток и тканей. Если поступление необходимых ресурсов прекращается, поддерживать работу организма становится труднее.
При движении мышцы сокращаются чаще и интенсивнее, поэтому им требуется больше энергии. Для её получения клеткам нужны питательные вещества и кислород, а продукты обмена образуются быстрее. Дыхание учащается, чтобы организм мог получать больше кислорода, а сердцебиение — чтобы быстрее переносить его и питательные вещества кровью. Одновременно организму необходимо эффективнее удалять продукты обмена, иначе они будут накапливаться.
Опорно-двигательная система и обмен веществ связаны через работу мышц. Движение возможно только тогда, когда клетки мышц получают ресурсы для сокращений, а обмен веществ обеспечивает их доставку и использование. В свою очередь, движение помогает человеку сохранять активность, необходимую для нормальной работы организма. Значит, мышцы не существуют отдельно от систем, которые снабжают их кислородом и питательными веществами и уносят продукты обмена.
Таблица связывает строение опорно-двигательной системы с обменом веществ. Читайте её слева направо: сначала определите части или этапы процесса, затем проследите их функцию и связь с другими процессами. Это помогает увидеть, почему движение зависит не только от костей и мышц, но и от снабжения клеток нужными веществами.
| Процесс или структура | Основные части или этапы | Функция | Связь с другими процессами |
|---|---|---|---|
| Опорно-двигательная система | Скелет, суставы и мышцы | Поддерживает тело и обеспечивает движение | Работа мышц требует энергии, кислорода и питательных веществ |
| Скелет и суставы | Кости, соединённые подвижными суставами | Кости служат опорой; суставы соединяют их и позволяют менять положение | Мышцы действуют на кости, а суставы обеспечивают их подвижность |
| Мышцы | Сокращение и расслабление | Тянут кости и изменяют положение частей тела | Для сокращения клеткам мышц необходимы ресурсы обмена веществ |
| Получение и использование питательных веществ | Поступление пищи, переваривание, всасывание и использование клетками | Обеспечивает организм материалом для роста и обновления и источниками энергии | Питательные вещества нужны мышцам и другим органам |
| Поступление кислорода и удаление продуктов обмена | Получение кислорода при дыхании, его доставка тканям и выведение продуктов обмена | Снабжает клетки кислородом и помогает избавляться от ненужных веществ | При физической нагрузке потребность в кислороде возрастает, а продуктов обмена образуется больше |
Задача 1. Ученик сгибает руку в локте. Нужно назвать части опорно-двигательной системы, участвующие в движении, и объяснить их роли. Чтобы ответить, проследим движение от сокращения мышцы до изменения положения руки. Затем проверим, какую работу выполняют кости и сустав.
Ответ: в сгибании участвуют мышцы, кости руки и локтевой сустав. Мышцы тянут кости, а сустав позволяет костям поворачиваться относительно друг друга.
Задача 2. Во время бега дыхание и сердцебиение учащаются. Нужно объяснить, почему происходят оба изменения, связав их с работой мышц. Начинаем с того, что при беге мышцы сокращаются интенсивнее, чем в покое. Затем прослеживаем, что требуется мышцам и как организм доставляет им нужные вещества.
Ответ: дыхание и сердцебиение учащаются, чтобы снабжать мышцы кислородом и питательными веществами и помогать удалять продукты обмена.
Задача 3. Человек долго не получает пищу. Нужно объяснить, почему ему становится труднее поддерживать движение и работу органов. Для этого разделим роль пищи на две стороны: она даёт материал для организма и питательные вещества, которые клетки используют как источник энергии. Затем свяжем нехватку пищи с деятельностью мышц и органов.
Ответ: без поступления пищи уменьшается доступность питательных веществ и энергии, а также материалов для обновления тканей. Поэтому поддерживать движение и работу органов становится труднее.
Ошибка: считать, что кости сами приводят тело в движение. Кость не сокращается и не может самостоятельно тянуть соседнюю кость; это делают мышцы. Такое заблуждение возникает потому, что при движении мы видим перемещение костей, но не всегда замечаем работу мышц. Проверь себя: спроси, какой орган создаёт усилие, — ответом будет мышца.
Ошибка: называть сустав самостоятельным источником движения. Сустав соединяет кости и позволяет им двигаться относительно друг друга, но сам не тянет их. Его роль легко переоценить, потому что многие движения происходят именно в области суставов. Проверь себя: отдельно назови, что соединяет кости, и что заставляет их двигаться.
Ошибка: сводить обмен веществ только к пищеварению. Пищеварение помогает получить вещества из пищи, но обмен включает также их использование клетками и удаление продуктов обмена. Путаница возникает из-за того, что пища — заметный источник нужных организму веществ. Проверь себя: проследи путь веществ после пищеварения — они должны попасть в клетки и быть использованы.
Ошибка: считать, что при движении организму нужна только энергия. Для работы мышцам также необходимы кислород и питательные вещества, а образующиеся продукты обмена нужно удалять. Часто внимание сосредоточивают на усталости и расходе энергии, забывая о доставке ресурсов и выведении отходов. Проверь себя: назови, что нужно мышцам для работы и что организму требуется убрать.
Для понимания движения нужно вспомнить строение скелета и суставов, а также роль мышц: кости служат опорой, суставы обеспечивают подвижность, а мышцы действуют на кости. Связь с обменом веществ становится понятнее, если знать, как пищеварительная система обеспечивает организм питательными веществами, а дыхательная — кислородом. Эти знания пригодятся при изучении физической нагрузки, здоровья и работы систем органов. Они помогают объяснить, почему активная работа мышц меняет потребности всего организма.
Какие части тела участвуют в движении?
В движении участвуют кости скелета, суставы и мышцы. Кости служат опорой и перемещаются, когда на них действуют сокращающиеся мышцы, а суставы соединяют кости и позволяют им двигаться относительно друг друга.
Как мышцы заставляют кости двигаться?
При сокращении мышца укорачивается и тянет кость, к которой прикреплена. Кость поворачивается или перемещается в суставе, поэтому меняется положение части тела.
Зачем организму нужен обмен веществ?
Обмен веществ обеспечивает клетки необходимыми веществами и энергией. Благодаря ему организм может работать, расти, обновлять ткани и удалять продукты, которые образуются при жизнедеятельности.
Почему при физической нагрузке учащаются дыхание и сердцебиение?
Работающие мышцы расходуют больше кислорода и питательных веществ и образуют больше продуктов обмена. Дыхание помогает быстрее получить кислород, а сердце — доставить его и питательные вещества к тканям и унести часть продуктов обмена.
Как движение связано с потребностью организма в энергии?
Сокращение мышц требует энергии, которую клетки получают при использовании питательных веществ. При активном движении мышцы работают интенсивнее, поэтому потребность организма в энергии, кислороде и питательных веществах возрастает.
§ 43. Движение и обмен веществ в организме. Повторение
