Тема «Движение и биофизика» объединяет строение и функции опорно-двигательной системы, работу костей, суставов и мышц, а также физические принципы, лежащие в основе движений организма.
При подготовке к ЕНТ важно видеть взаимосвязь:
строение → функция → мышечное сокращение → движение → работа опорно-двигательной системы.
Что нужно знать по теме «Движение и биофизика»
При подготовке обратите внимание на следующие вопросы:
- функции скелета;
- строение и типы костей;
- соединения костей;
- строение суставов;
- виды движений в суставах;
- типы мышечной ткани;
- работу скелетных мышц;
- мышцы-антагонисты и синергисты;
- механизм мышечного сокращения;
- роль АТФ;
- статическую и динамическую работу;
- основы биомеханики;
- рычаги в организме;
- равновесие и положение тела;
- нервную регуляцию движений;
- движения животных и растений.
Опорно-двигательная система
Движение позволяет организму перемещаться в пространстве, поддерживать положение тела, выполнять различные действия и взаимодействовать с окружающей средой.
Опорно-двигательная система человека включает:
- кости;
- соединения костей;
- суставы;
- мышцы;
- связки;
- сухожилия.
Скелет образует преимущественно пассивную часть опорно-двигательной системы, а мышцы обеспечивают её активную часть.
Скелет и его функции
Основные функции скелета:
- опорная;
- двигательная;
- защитная;
- участие в минеральном обмене;
- участие в кроветворении.
Кости образуют каркас тела, защищают внутренние органы и служат местом прикрепления мышц.
Строение кости
Кость представляет собой живую ткань.
В её составе имеются:
- органические вещества;
- минеральные вещества;
- клетки;
- кровеносные сосуды;
- нервные структуры.
Органические компоненты связаны с упругостью кости, а минеральные — с её прочностью.
Типы костей
По форме в учебной классификации выделяют:
- трубчатые;
- плоские;
- губчатые;
- смешанные кости.
Форма кости связана с её положением и выполняемой функцией.
Соединения костей
Соединения костей могут быть:
- неподвижными;
- полуподвижными;
- подвижными.
Подвижное соединение костей называется суставом.
Строение сустава
К основным элементам сустава относятся:
- суставные поверхности костей;
- суставной хрящ;
- суставная капсула;
- суставная полость;
- синовиальная жидкость;
- связки.
Такое строение обеспечивает подвижность соединения и уменьшает трение между суставными поверхностями.
Виды движений в суставах
В зависимости от строения сустава возможны:
- сгибание;
- разгибание;
- отведение;
- приведение;
- вращение;
- круговое движение.
Объём и направление движения зависят от строения суставных поверхностей.
Мышцы и мышечная ткань
Мышечная ткань способна сокращаться и создавать движение.
К её основным свойствам относятся:
- возбудимость;
- проводимость;
- сократимость;
- растяжимость;
- эластичность.
Типы мышечной ткани
В организме человека различают:
- скелетную поперечнополосатую;
- гладкую;
- сердечную мышечную ткань.
Для движений тела особенно важны скелетные мышцы.
Как работают скелетные мышцы
Скелетные мышцы связаны с костями посредством сухожилий.
При сокращении мышца:
- укорачивается;
- создаёт тягу;
- перемещает кость;
- вызывает движение в суставе.
Удобная последовательность:
нервный импульс → сокращение мышцы → натяжение сухожилия → движение кости → движение в суставе.
Мышцы-антагонисты
Многие движения выполняются согласованной работой мышц, действующих в противоположных направлениях.
Например:
сгибатель → сгибает конечность
разгибатель → разгибает конечность.
При выполнении конкретного движения сокращение одной мышцы обычно сопровождается расслаблением мышцы с противоположным действием.
Мышцы-синергисты
Синергисты — мышцы, совместная работа которых способствует выполнению одного направления движения.
Мышечное сокращение и энергия
Сокращение мышечных волокон связано с взаимодействием сократительных белков.
Для работы мышц необходимы:
- нервный импульс;
- энергия;
- ионы;
- работа клеточных структур.
Роль АТФ
АТФ служит непосредственным источником энергии для мышечного сокращения.
Во время интенсивной работы энергетические ресурсы расходуются и должны восстанавливаться.
Утомление мышц
При длительной или интенсивной работе может развиваться мышечное утомление.
Оно связано с комплексом факторов:
- расходованием энергетических ресурсов;
- изменениями обмена веществ;
- работой нервной системы;
- изменением условий, необходимых для эффективного сокращения.
Статическая и динамическая работа
| Вид работы | Особенность |
|---|---|
| Динамическая | Сопровождается движением частей тела |
| Статическая | Связана с удержанием позы или мышечным напряжением без заметного перемещения |
При продолжительной статической нагрузке утомление также может развиваться достаточно быстро.
Основы биомеханики
Биомеханика рассматривает механические закономерности движения живых организмов.
При анализе движения могут учитываться:
- сила;
- масса;
- скорость;
- рычаги;
- равновесие;
- центр тяжести;
- работа;
- мощность.
Кости как рычаги
В опорно-двигательной системе кости могут выполнять роль рычагов.
При этом:
- сустав выступает как точка опоры;
- мышца создаёт силу;
- часть тела или внешний груз создаёт сопротивление.
Так механические закономерности реализуются в движениях организма.
Как анализировать рычаг
- Определите точку опоры.
- Найдите место приложения силы мышцы.
- Определите направление движения.
- Найдите положение сопротивления.
Равновесие тела
Сохранение равновесия зависит от:
- положения центра тяжести;
- площади опоры;
- работы мышц;
- координации нервной системы;
- информации, поступающей от органов чувств.
Положение центра тяжести относительно площади опоры влияет на устойчивость тела.
Позвоночник, осанка и грудная клетка
Позвоночник
Позвоночник выполняет:
- опорную функцию;
- защиту спинного мозга;
- участие в движении;
- амортизацию.
Его строение сочетает прочность и подвижность.
Осанка
Осанка связана с:
- состоянием позвоночника;
- развитием мышц;
- привычным положением тела;
- физической нагрузкой;
- организацией рабочего места.
Грудная клетка
Грудная клетка выполняет защитную функцию и участвует в дыхательных движениях.
Скелет конечностей
Верхняя конечность
Основные отделы:
- пояс верхних конечностей;
- плечо;
- предплечье;
- кисть.
Нижняя конечность
Основные отделы:
- тазовый пояс;
- бедро;
- голень;
- стопа.
Нижние конечности обеспечивают опору, ходьбу, бег и участвуют в поддержании равновесия.
Координация движений
Даже простое движение требует согласованной работы многих мышц.
Например, при ходьбе одновременно работают мышцы:
- нижних конечностей;
- туловища;
- стопы;
- стабилизирующие суставы.
Их деятельность координируется нервной системой.
Нервная регуляция движения
Нервная система:
- получает информацию;
- формирует двигательный ответ;
- передаёт импульсы к мышцам;
- контролирует положение тела;
- корректирует движение.
Рефлекторные движения
Некоторые двигательные реакции осуществляются рефлекторно.
Общую последовательность можно представить так:
раздражитель → рецептор → нервная система → двигательный нейрон → мышца → ответ.
Произвольные движения
Произвольные движения связаны с деятельностью центральной нервной системы и сознательным контролем.
К ним относятся, например:
- ходьба;
- письмо;
- спортивные движения;
- работа руками;
- сложные координированные действия.
Движение у разных организмов
Движение характерно не только для человека.
У разных организмов оно может осуществляться с помощью:
- жгутиков;
- ресничек;
- ложноножек;
- мышц;
- изменения положения частей тела;
- ростовых реакций.
Движения растений
Растения не перемещаются в пространстве подобно животным, однако их органы способны изменять положение в ответ на условия среды.
В учебном курсе рассматриваются:
- ростовые движения;
- тропизмы;
- настии.
Какие задания могут встретиться на ЕНТ
При подготовке полезно тренировать задания на:
- функции скелета;
- строение и типы костей;
- строение сустава;
- виды соединений костей;
- типы мышечной ткани;
- работу мышц-антагонистов;
- механизм мышечного сокращения;
- роль АТФ;
- основы биомеханики;
- рычаги;
- равновесие и осанку;
- нервную регуляцию;
- движения растений.
Как работать со схемой сустава
- Определите соединяющиеся кости.
- Найдите суставные поверхности.
- Определите суставной хрящ и капсулу.
- Найдите суставную полость.
- Определите возможные направления движения.
- После этого сопоставляйте элементы схемы с вариантами ответа.
Как анализировать работу мышц
Используйте последовательность:
нервный импульс → сокращение мышцы → тяга сухожилия → перемещение кости → движение в суставе.
Если в задании представлены мышцы-антагонисты, определите, какая мышца выполняет данное движение, а какая действует в противоположном направлении.
Типичные ошибки
- путаница между сухожилиями и связками;
- смешение функций костей и мышц;
- неправильное определение мышц-антагонистов;
- ошибки при определении элементов сустава;
- путаница типов мышечной ткани;
- неправильное определение точки опоры при анализе рычага;
- смешение произвольных и рефлекторных движений.
Как подготовиться к теме «Движение и биофизика»
Удобная последовательность повторения:
- Функции скелета.
- Строение и типы костей.
- Соединения костей.
- Строение сустава.
- Типы мышечной ткани.
- Работа скелетных мышц.
- Мышцы-антагонисты и синергисты.
- Механизм мышечного сокращения.
- Роль АТФ.
- Статическая и динамическая работа.
- Биомеханика и рычаги.
- Равновесие.
- Нервная регуляция движения.
- Движения растений.
- Тренировочные задания.
Как анализировать ошибки после теста
- Кости — повторите строение и функции.
- Суставы — изучите схему и назначение основных элементов.
- Мышцы — повторите типы ткани и свойства.
- Антагонисты — проследите направление конкретного движения.
- Биофизика — повторите принцип работы рычага и положение точки опоры.
- Нервная регуляция — восстановите последовательность двигательной реакции.
Часто задаваемые вопросы
Что входит в опорно-двигательную систему?
Кости, их соединения, суставы, связки, мышцы и сухожилия.
Что является активной частью опорно-двигательной системы?
Активную часть образуют мышцы.
Что такое мышцы-антагонисты?
Это мышцы, действие которых приводит к противоположным движениям.
Что служит непосредственным источником энергии для мышечного сокращения?
АТФ.
Какую роль выполняют суставы?
Они обеспечивают подвижное соединение костей.
Почему кости рассматривают как рычаги?
При движении кости перемещаются относительно суставов под действием силы, создаваемой мышцами.
Повторите тему и проверьте себя
После изучения скелета, суставов, мышц, мышечного сокращения, биомеханики и нервной регуляции вернитесь к тесту в начале страницы. Разберите ошибки и повторите именно те разделы, которые вызвали затруднения.