Miért ülnénk egy helyben?
Hely- és helyzetváltoztató képességünket összetett mozgásszerv-rendszerünknek, azaz csont- és izomrendszerünknek köszönhetjük. Izom- és vázrendszerünk kialakulása csakis együtt történhetett, működésük is nagyfokú egymásra utaltságot mutat. A csontváz és a csontok összeköttetését adó ízületek együttesen mozgásszervünk passzív részét alkotják, míg az aktív részt az izmok adják, melyek inakkal rögzülnek a csontokhoz, és egymáshoz képest elmozdítják azokat. Az ízesülő kapcsolatokat a szalagok rögzítik, az ízületekben lévő csontvégek felszínét pedig a porcok védik meg az elkopástól.
Mit csinál a csont?
Akinek volt alkalma végignézni egy elmozdult kartörés helyrerakását, bizonyára igencsak megdöbbent az orvos kezében rövid ideig szokatlan formájúra hajlott végtag láttán. Testünk formáját alapvetően a csontváz adja, kifeszíti a szöveteket, és biztosítja a csontok elmozdulását egymáshoz képest, megtartja testünket. Alapvető feladata a támasztás, ezen kívül egyes csontok védelmet adnak a belső szerveknek. Gondoljunk csak az agyat védő koponyára vagy a medencére. Fontos ásványianyag- (főként kalcium- és foszfát-) raktár. Ezenkívül a csontok egy részének belsejében - a vörös csontvelőben - zajlik a vérképzés, itt keletkeznek vérsejtek, ezzel immunrendszerünk nélkülözhetetlen részei.
A csontok kemény élete
5 kg víz, 2,2 kg ásványi anyag - ebből 1,5-2 kg mész -, 1,6 kg zsír, 1,2 kg szerves rost. Ebből áll egy átlagos felnőtt férfi 10 kilós csontváza, melynek kétharmada szervetlen, egyharmada szerves anyagból épül föl. A csontok maguk is szervek, javarészt csontszövetből, valamint porc- és kötőszövetből épülnek fel. E csontszövet támasztószövet, rostos alapállományába kalcium-hidroxi-foszfát- (hidroxiapatit-) kristályok épülnek be. A csontsejtek koncentrikus körökben, több rétegben elhelyezkedve képezik a csontszövet alapegységét, az oszteont (csontgerendát), melynek belsejében a sejteket ellátó erek futnak. A csontgerendák belső, vasbetonhoz hasonló szerkezete adja a csontok nagy húzó-, hajlító- és szakítószilárdságát, mely minden mesterséges építőanyag szilárdságát fölülmúlja.
A csontok felszínét kívülről változó vastagságú, kötőszövetes, rostos burok, a csonthártya (periosteum) borítja, ami csak az ízületi porccal borított csontfelszínen hiányzik. Külső részét sűrűn behálózzák az erek és érző idegek. Ha csontunkat erős ütés éri, lényegében a periosteum fájdalmát érezzük. A csonthártya belső rétege fiatalkorban a fák kérgéhez hasonlóan újabb és újabb csontréteget képez, így növeli a csont tömegét és vastagítja azt. A használaton kívüli, terheletlen csonthártya nem épít, hanem bont. Ugyanezt a csonthártyát a csonttörés nagyon szorgos munkára, csontképzésre készteti. Olykor a csonthártya akár az egész hiányzó csontot képes újraépíteni.
A csont belsejében lévő csontbelhártya a csontszövet leépítésében működik inkább közre. Ezt bizonyítja, hogy míg a csont egyre nő, a csont belsejében lévő velőüreg is tágul. Csontjaink ugyanis egyfolytában épülnek és bomlanak, azaz átépülnek. S teszik mindezt úgy, hogy a lehető leggazdaságosabban kihasználják szervezetünk korlátozottan rendelkezésre álló mészsó- és nyomelem-tartalékait. A folyamatos átépülés célja a csontot érő megterheléséhez való szüntelen alkalmazkodás. A kiépülő csontgerendák mindig a nyomási és húzási erővonalak mentén erősítik a szövetet. A megterhelés a csontépítő sejtek osztódása nyomán csontgerendák kiépüléséhez vezet, megterhelés híján a csontfaló sejtek tevékenysége a meghatározó, a csont leépül.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A csonttípusok
A felnőtt ember 206 különálló, de a csontvázban mégis valahogy rögzített csontját alakjuk szerint szokták megkülönböztetni.
A csöves csontok - ilyenek az alkar, felkar- és lábszárcsontok - többnyire a végtagokban találhatók, hosszú, belül üreges hengerek. A hosszú csöves csontok végei megvastagodnak, e végdarabokat hívják epifízisnek, míg a két végdarab közötti részt diafízisnek. A csöves csontok velőüregét sárgás zsírszövet, zsírvelő tölti ki. A fiatal csontok végdarabjaiban lévő vörös csontvelő helyét is idővel a sárga csontvelő veszi át. Maga a csontszövet kívülről nagyon tömör és kemény felépítésű, belül könnyebb, ritkább szövet található, melyet szivacshoz hasonlító szerkezete miatt latinul spongiosának hívnak.
A lapos csontok esetében két szilárd külső réteg egy szivacsos állományú belső csontszöveti réteget fog közre, melyet az egész életen át megmaradó vörös csontvelő tölt ki. Ilyenek a koponyacsontok, a szegycsont a lapockák és a bordák is.
A köbös csontok rövidek, tömzsik. Közéjük tartoznak a kéztőcsontok vagy a gerinccsigolyák testei. Külső kemény csontszövet-rétegük vékonyabb, mint a csöves csontok esetében. E kemény réteg (compacta) kívülről befelé haladva viszonylag gyorsan, éles határvonal nélkül megy át a szivacsos csontállományba. Miután ezek a csontok majdnem teljes egészében spongiosából állnak, megterhelés esetén jellemzően összeroppannak; úgynevezett kompressziós törést szenvednek. A végtagok köbös csontjai zsírvelőt, a csigolyatestek vörös csontvelőt rejtenek, így gerincünk egyben jelentős vérképző szerv is.
Vannak olyan csontok is, amelyek egyedi formájuk miatt egyik típusba sem sorolhatók be. Egyes felosztások szerint közéjük tartozik a gerinccsigolya is. Sok csont formája a bennük futó erek és idegek lefutása miatt olyan különleges. Akárcsak az arckoponya csontjai, melyek ráadásul üregeket, egész üregrendszereket fognak közre. Ezek az üregek könnyítik a csontvázat, valamint a hangadáshoz szükséges rezonáló terekként működnek.
Életre kelő csontváz
A csontvázat felépítő csontok mozgékony vagy kevésbé mozgékony összeköttetésben állnak egymással. Ha az összeköttetésben álló csontok anyaga lényegében folyamatosan megy át egymásba, folytonos összeköttetésről beszélünk (synarthrosis): Az összekötő szöveti elem lehet valamilyen szalag (syndesmosis). Ilyen kapcsolat van a kulcscsont és a lapocka között. A porcos kapcsolatra (synchondrosis) a legjellemzőbb példák a csigolyatestek között elhelyezkedő porckorongok, amelyek rostos porcszövetből épülnek fel. Ez a forma kevés, mégis nélkülözhetetlen elmozdulást biztosít az összeköttetésben álló csontoknak. Ha az összekötő szövet is csontszövet, gyakorlatilag két csont összeforradásáról (synostosis) van szó. A medencecsont a növekedés során csontosodik össze, akárcsak az öt keresztcsonti gerinccsigolya.
A legtöbb elmozdulást lehetővé tévő csontkapcsolatok a valódi ízületek, ahol az összeköttetésben álló csontok között határozott rés található, a csontfelszíneket porc borítja, az ízületi csontvégeket pedig az ízületi tok és szalagok tartják össze. Az ízületet (articulatio) önálló szervnek tekinthetjük. Ahhoz, hogy a mozdítható csontok valóban képesek legyenek aktív mozgásra, izmokra van szükség.
A mozgatórugók
A vázizomzat a testtömeg 45 százalékát adja, és összesen mintegy 600 izomból áll. A mozgásszervrendszerhez tartozó izmok harántcsíkoltak, és a csontvázon tapadnak. Az izomvégek közül az egyiket eredésnek, a másikat tapadásnak hívják. Olykor nehéz lenne megmondani, melyik vég melyik, de megállapodás szerint általában a törzshöz közelebb eső vagy rögzített izomvég az eredés. Az izom két vége mindig két különböző csonton tapad. A legtöbb izom húsosan ered, ez azt jelenti, hogy közvetlenül az izomrostok tapadnak a csonton, a másik jellemző forma, amikor az izomrostokat erős ín rögzíti a csonthoz. Az ínba való átmenet fokozatos. Az inak nem mindig egyenes folytatásai az izmoknak. Végtagjaink mozgatásához az inakat helyenként a bowden-kábel elvén működő leszorítások, ínhüvelyek, leszorító szalagok, nyálkatömlők rögzítik, amelyek egyben biztosítják az inak akadálymentes csúszását is.
Az izom az izomzat - a hús - szerkezeti és működési egysége. Alakja szerint orsóhoz, pánthoz vagy lemezhez hasonlít, s benne az összehúzódásra képes kicsi izomrostok párhuzamosan helyezkednek el, így az összehúzódásukkor kifejtett erő összeadódik. Az izom összehúzódásakor az eredési és tapadási hely közelít egymáshoz.
Kirándulás az izmok belsejébe
Az izmok finomszerkezetét, vagyis azt, hogy több száz apró izomrost fut le egymással párhuzamosan, már Leeuwenhoek megfigyelte a XVII. században. Mikroszkóppal bizonyos izmoknál az izomrostok lefutására merőlegesen, azaz harántirányban megmutatkozó csíkozottság is jól látható volt. Így jól elkülöníthetők voltak a vázizomzatra jellemző harántcsíkolt izmok és a simaizmok.
A harántcsíkolt izom rostjai - valójában izomsejtek - 30-80 mikrométer vastagok, és több cm hosszúak. Bennük sok apró miofibrillumnak nevezett szál fut, amelyek valójában az összehúzódást végzik. Az izomrostok összehúzódásának biokémiája a XX. századig várt megfejtésre. Ekkor derült fény arra is, mitől csíkos a harántcsíkolt izom. A miofibrillumokat két izomfehérje, az aktin és miozin alkotja, melyek az izomrostok hosszában felváltva követik egymást, és vékony "molekulakarjaikkal" izomösszehúzódáskor egymásba csúsznak. A párhuzamosan lefutó, rendezett miofibrillumokban az aktin és miozin fehérjékből annyi kerül egymás mellé, hogy különböző fénytörőképességük alapján már jól elkülönülve látszanak. Az izomrostok kötegét egy vékony, kötőszövetes hüvely, a szarkolemma fogja egybe. A bennük lévő ereken keresztül biztosított az izomsejtek vérellátása.
Szabad szemmel is jól látható az izmok összehúzódása. Ilyenkor az izom hasa megvastagszik, megduzzad. A vázizmok a fizikából ismert egy- vagy kétkarú emelő elvén működnek. Ha az emelőkar hosszabb, kisebb erőkifejtéssel lehet nagyobb tömeget megmozgatni. A csontok és izmok esetén ez pont fordítva van: az emelőkar rövid, így az izmoknak nagy erőt kell kifejteniük. Amikor például gerincünkkel felegyenesedünk, a gerincegyenesítő izom több ezer newton erőt fejt ki, hogy néhányszor 10 kilós felsőtestünket megmozgassa.
Ez is érdekelhet
Idegrendszer nélkül nem megy
A vázizmok idegrendszeri parancsra mozognak, húzódnak össze és ernyednek el. Az idegi szabályozás nagyon összehangolt. Minden izom vagy izomcsoport legalább két-három ponton rögzül a csontokhoz. Amikor alkarunkat akarjuk behajlítani, akkor felkari bicepszünket (kétfejű izom) húzzuk össze. A bicepszet rögzítő inak az egyik oldalon a vállon (a lapockán) erednek, a másik oldalon az alkarcsonton (orsócsont) végződnek. Izom-összehúzódáskor az alkarcsont vége és a váll közeledik egymáshoz, s a köztük lévő könyökízület behajlik. Ez a mozgás azonban nem tudna végbemenni, ha a felkarcsont ellentétes oldalán elhelyezkedő feszítőizom, a háromfejű tricepsz idegrendszeri utasításra nem volna ernyedt állapotban. Testtartásunkat tehát az aktívan működő és elernyedési parancsnak engedelmeskedő izmok összehangolt működésének köszönhetjük. Hasonló idegrendszeri összehangolás teszi lehetővé testünk jobb és bal oldali izmainak koordinálását.
