ЕГЭ. Биология. Анатомия и физиология человека

Егор Николаевич Советников, 2023

Анатомия и физиология человека – большой раздел биологии, один из трех базовых разделов наравне с общей биологией и многообразием живых организмов. Треть всех заданий в КИМ ЕГЭ может быть посвящена анатомии и физиологии человека. Это крайне важный и ценный раздел не только для сдачи ЕГЭ, но и для будущих студентов медицинских, психологических, спортивных ВУЗов. Данная книга содержит полный теоретический материал, необходимый для решения любых заданий из ЕГЭ по биологии по теме "Анатомия и физиология человека"

Опорно-двигательная система

Включает в себя несколько составляющих элементов: кости, мышцы, связки, сухожилия.

Кости — цельные структуры из костной ткани, выполняют функции опоры, защиты, кроветворения (в некоторых костях содержится красный костный мозг), служат местом крепления мышц.

Мышцы — волокна скелетной мускулатуры, выполняют функции движения и защиты.

Связки — тяжи из плотной волокнистой ткани, выполняют функцию соединения костей и образования суставов.

Сухожилия — тяжи из плотной волокнистой ткани, которые являются продолжением фасции мышцы (соединительно-тканной оболочки мышцы, выполняют функцию прикрепления мышц к костям.

Кости

Кости состоят из органических и неорганических веществ. Органические вещества (коллаген и другие белки) придают кости эластичность и упругость. Неорганические вещества (фосфат кальция и другие соли) придают кости твердость. Только в комплексе обоих компонентов получается прочная кость. Если исключить органические вещества (например, поместив кость в раствор с ферментами), то в кости останутся только неорганические вещества — она будет твердой, но хрупкой, как стекло. Наоборот, если исключить неорганические вещества (например, поместив кость в кислоту, то в кости останутся только органические вещества — она перестанет быть твердой, по консистенции будет похожа на хрящ.

Общее строение трубчатой кости

На макроскопическом уровне кость состоит из тела (диафиза) и головки (эпифиза), иногда между ними выделяют шейку (метафиз). В месте сустава кость покрыта хрящом, в остальных местах — надкостницей.

На микроскопическом уровне кость внутри образована губчатым веществом (заполнено красным костным мозгом), компактным веществом, желтым костным мозгом (жировая ткань), в котором располагаются сосуды и нервы.

Остеон — структурно-функциональная единица компактного вещества. В центре него находится Гаверсов канал (внутри него — сосуды и нервы), а по периферии остеобласты. Остальная часть остеона заполнена пластинками с остоецитами. Также встречаются остеокласты.

Остеобласты — молодые клетки костной ткани, продуцирующие межклеточное вещество.

Остеоциты — зрелые клетки костной ткани, замурованные в межклеточном веществе.

Остеокласты — клетки для разрушения и перестройки костной ткани.

Классификация костей

Трубчатые

.1.

Длинные (плечевая, локтевая, лучевая, бедренная, большеберцовая, малоберцовая, ключица)

.2.

Короткие (фаланги пальцев, кости пястья и плюсны)

Губчатые

1.1.

Длинные (ребра, грудина)

1.2.

Короткие (кости запястья и предплюсны)

1.3.

Сесамовидные (надколенник)

Плоские

2.1.

Широкие (тазовые: подвздошная, седалищная, лобковая; кости черепа: лобная, затылочная, теменная)

2.2.

Воздухоносные (верхнечелюстная, клиновидная, решетчатая)

Смешанные (позвонки)

Скелет — совокупность костей организма. В среднем в организме человека 208 костей.

Скелет состоит из трех основных звеньев: осевого скелета, верхней конечности, нижней конечности. Разберем подробнее состав скелета.

Осевой скелет

.1.

Череп (лицевой отдел: верхняя и нижняя челюсти, скуловая, носовая; мозговой отдел: теменная, височная, лобная, затылочная, клиновидная, решетчатая)

.2.

Позвоночник (шейный отдел — 7 позвонков, грудной отдел — 12 позвонков, поясничный отдел — 5 позвонков, крестец — 5 сросшихся позвонков, копчик — 3 сросшихся позвонка)

.3.

Грудная клетка (грудина, истинные ребра — 7 пар, ложные ребра — 3 пары, плавающие ребра — 2 пары)

Верхняя конечность

1.1.

Пояс верхней конечности (лопатка, ключица)

1.2.

Свободная верхняя конечность (плечевая, локтевая, лучевая, кости запястья, кости пястья, фаланги пальцев)

Нижняя конечность

2.1.

Пояс нижней конечности (тазовые кости: седалищная, лобковая, подвздошная)

2.2.

Свободная нижняя конечность (бедренная, большеберцовая, малоберцовая, надколенник, кости предплюсны, кости плюсны, фаланги пальцев)

Осевой скелет

Состоит из черепа, позвоночника и грудной клетки

Кости черепа

Строение позвонка

Отделы позвоночника

Обратите внимание, что чем ниже расположен позвонок, тем толще тело позвонка и больше отростки. Это связано с возрастающей нагрузкой.

Грудная клетка

Грудина состоит из рукоятки, тела и мечевидного отростка. Сзади ребра крепятся к грудным позвонкам. Выделяют 7 пар истинных ребер — каждое ребро с помощью хряща крепится к грудине. 3 пары ложных ребер — все ложные ребра хрящом прикреплены к хрящу 7-ого истинного ребра. 2 пары плавающих ребер — не имеют прикрепления к грудине.

Верхняя конечность

С верхней конечностью часто возникает путаница. Во-первых, запомните, что плечом в анатомии называют не место над ключицей (на котором в России и других странах носят погоны), а место, где располагается бицепс. Во-вторых, запястьем называют место в основании кисти, часы же носят на дистальной (то есть, удаленной от тела) части предплечья. В-третьих, локтевая кость расположена медиально (ближе к телу), а лучевая латеральнее (дальше от тела). На рисунке они отличаются толщиной кости в локтевом суставе: локтевая кость толще в локтевом суставе. В-четвертых, обратите внимание на пястье — это трубчатые кости, образующие часть кисти, которую называют ладонью.

Нижняя конечность

В нижней конечности тоже есть запутанные места. Во-первых, не путайте понятия таза и тазовых костей. Таз — это совокупность объектов опорно-двигательной системы: крестца, копчика, тазовых костей, лобкового симфиза и нескольких связок. Тазовые кости — это подвздошная (ее можно легко нащупать под талией), лобковая (ее можно нащупать над наружными половыми органами), седалищная (ее можно нащупать в глубине ягодичной мышцы). Во-вторых, большеберцовая кость — это крупная кость, на нее и приходится вся нагрузка. В принципе, человек может ходить и без наличия малоберцовой кости.

Соединения костей

Выделяют три способа соединения костей:

Неподвижные — полное сращение костей без возможности смещения относительно друг друга. Примеры: швы костей черепа, сращения тазовых костей, позвонки крестца, позвонки копчика.

Полуподвижные — соединение костей с помощью соединительной ткани, обеспечивающее небольшое смещение костей относительно друг друга. Примеры: позвоночник (соединения позвонков межпозвоночными дисками), истинные и ложные ребра с грудиной (соединения с помощью хряща), лобковый симфиз (соединение между лобковыми костями посредством плотной волокнистой ткани).

Подвижные (суставы) — соединение костей с помощью хряща и связок, обеспечивающее полное смещение костей в пространстве относительно друг друга. Примеры: нижнечелюстной, атланто-осевой, плечевой, локтевой, лучезапястный, тазобедренный, коленный, голеностопный.

Мышцы

Мышцы опорно-двигательной системы образованы скелетной мышечной тканью и покрыты снаружи фасцией — плотной волокнистой тканью, переходящей в сухожилие, с помощью которого мышца крепится к кости. Обратите внимание, что есть термин эпимизий — это наружная соединительно-тканная оболочка, по сути своей, фасция. А есть термин перимизий — это соединительно-тканная оболочка между мышечными волокнами. Внутри мышечного волокна выделяют также эндомизий. Знать это необязательно, но желательно.

Группы мышц по расположению в организме:

Мышцы головы (жевательные и мимические)

Мышцы шеи

Мышцы туловища (мышцы спины, грудные мышцы, мышцы брюшного пресса)

Мышцы верхних конечностей

Мышцы нижних конечностей

Помимо этого, существуют глазодвигательные мышцы, тоже состоящие из скелетной мускулатуры, но относимые не к опорно-двигательной системе, а к строению глаза. Стоит отметить диафрагму — совокупность пучков гладких и скелетных мышц. Диафрагма относится к дыхательной системе и разделяет грудную и брюшную полости.

Также выделяют другие классификации мышц в зависимости от физиологической работы.

Сгибатели и разгибатели — в зависимости от изменения частей конечности в пространстве. Например, бицепс является сгибателем для предплечья, а трицепс разгибателем для предплечья.

Приводящие и отводящие — в зависимости от изменения конечности в пространстве относительно тела. Например, широчайшая мышца спины приводит руку к телу, а грудная мышца отводит руку от тела.

Синергисты и антагонисты — в зависимости от участия в одном движении или в противоположных. Например, широчайшая мышца спины и бицепс задействованы вместе при подтягиваниях, а трицепс и бицепс выполняют противоположные движения.

Мышечные волокна (внутри одной мышцы) можно разделить на красные и белые. Их цвет зависит от количества миоглобина. Миоглобин — белок, схожий с гемоглобином. Он содержится только в скелетных и сердечной мышцах, тоже включает в свой состав гем и железо, но отличается от гемоглобина тем, что сильнее «притягивает» кислород. Это необходимо для того, чтобы даже при высокой концентрации кислорода в мышцах и низкой концентрации в крови (эритроцитах), все равно «примагничивать» кислород в клетки мышц. Также миоглобин служит кратковременным местом депонирования кислорода в мышцах.

Красные волокна — медленные (тонические), имеют такой цвет за счет высокой концентрации миоглобина. Они слабые, медленные, но очень выносливые за счет большого количества митохондрий в клетках и преимущественно аэробному дыханию. Такие мышечные волокна преобладают в мышцах, обеспечивающих позу и поддержание тела в пространстве (например, мышцы шеи).

Белые волокна — быстрые (физические), имеют такой цвет за счет низкой концентрации миоглобина. Они сильные, быстрые, но совсем не выносливые за счет малого количества митохондрий в клетках и преимущественно анаэробному окислению (гликолизу). Такие мышечные волокна преобладают в мышцах, обеспечивающих активные быстрые движения (локомоция).

Механизм мышечного сокращения крайне сложен и включает множество систем. Мы разберем основные аспекты. Представьте, что есть поезд, рельсы, шлагбаум и электричество. Поезд — это белок миозин, рельсы — белок актин, шлагбаум — тропонины, а электричество — это различные ионы. Для того, чтобы произошло движение, сначала нужно подать электричество (ионы кальция) на шлагбаум, он поднимается, разрешая поезду двигаться. Теперь электричество нужно подать поезду, он начнет двигаться по рельсам, будет происходить движение. Более научная последовательность действий:

Двигательный нейрон выделяет нейромедиатор — ацетилхолин.

На клетках мышц есть холинергические рецепторы (рецепторы к ацетилхолину).

Рецепторы возбуждаются и начинают внутрь клетки впускать Na⁺

Конец ознакомительного фрагмента.