Egységben az erő
Az állatvilágot többek között az különbözteti meg a többi élőlénytől, hogy tagjai önálló helyváltoztató mozgásra képesek, nem csupán helyzetüket tudják megváltoztatni, ahogy a növények teszik. Az emlősök, így az ember is, ezt a képességét összetett mozgásszerv-rendszerének, azaz csont- és izomrendszerének köszönheti. Izom- és vázrendszerünk kialakulása csakis együtt történhetett, ahogy működésük is nagyfokú egymásra utaltságot mutat.
A csontváz és a csontok összeköttetését adó ízületeket együttesen mozgásszervünk passzív részeként tartjuk nyilván, míg az aktív részhez tartozónak tekintjük az izmokat, melyek inak útján rögzülnek a csontokhoz, és egymáshoz képest elmozdítják azokat. Az ízesülő kapcsolatokat a szalagok rögzítik, s az egymáshoz képest elmozduló csontok felszínét a porcok védik meg az elkopástól.
A csontok világa
Azt, akinek már volt alkalma végignézni egy elmozdult kartörés helyrerakását, először bizonyára igencsak megdöbbentette a szilárd, sértetlen csont nélküli végtag látványa, amint az orvos kezében szokatlan formájúra hajlott. Testünk formáját alapvetően a csontváz adja, kifeszíti a szöveteket, 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 ásványanyag - főként kalcium és foszfát - raktár. Ezen kívül a csontok egy részének belsejében - a vörös csontvelőben - zajlik a vérképzés, itt keletkeznek vérsejtek, ezzel immunrendszerünk nélkülözhetetlen részei.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A csontok 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 tehát kétharmada szervetlen, egyharmada szerves anyagból épül föl.
A csontok maguk is szervek, javarészt csontszövetből - valamint porc- és kötőszövetből, stb. - épülnek fel. E csontszövet támasztószövet, rostos alapállományába kalcium-foszfát-(hidroxid-apatit) kristályok épülnek be. A csontsejtek koncentrikus körökben, több rétegben elhelyezkedve képezik a csontszövet alapegységét az oszteont (csontgerendát), melynek belsejében a sejteket ellátó erek futnak. E 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, 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 fiatal korban a növényi kéreghez hasonlóan újabb és újabb csontréteget képez, így növeli a csont tömegét, vastagítja azt. Ha csontot nem használjuk, nem terheljük, a csonthártya sem épít, inkább a csontlebontás folyamata válik jellemzővé. Ez a csonthártya az, amelyet a csonttörés nagyon szorgos munkára, csontképzésre késztet. Olykor a csonthártya akár az egész hiányzó csontot is újraépítheti. A csont belsejében lévő csontbelhártya a csontszövet leépítésében működik inkább közre. Ezt bizonyítja, hogy míg a csont egyre nő, velőürege is tágul valamelyest.
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 egyben a csontot érő megterheléséhez való szüntelen alkalmazkodás. A kiépülő csontgerendák mindig a nyomási és húzási erővonalak irányába húzódva erősítik a csontszövetet. A megterhelés a csontépítő sejtek osztódása nyomán csontgerendák kiépüléséhez vezet, megterhelés híján a csontfaló sejtek tevékenysége a meghatározó, így a csont leépül.
A csonttípusok
A felnőtt ember 206 csontját, melyek különállóak, de valamilyen formában mégis rögzítettek a csontvázban, alak szerint szokták megkülönböztetni.
A csöves csontok - ilyenek az alkar, felkar- és lábszárcsontok -, általában a végtagjainkban találhatók. Ahogy nevük is mutatja, hosszúkásak, belül üregesek. A hosszúkás csöves csontok végei megvastagodnak, e végdarabokat hívják epifízisnek, míg a két végdarab közötti részt diafízisnek. A csöves csontok velőüregét sárgás színű 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 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 gerinc csigolyák testei. Külső kemény csontszövet-rétegük vékonyabb, mint a csöves csontok esetében. E kemény réteg (kompakta) kívülről befelé haladva viszonylag gyorsan, éles határvonal nélkül megy át a szivacsos csontállományba. Miután ezek a csontok majdnem teljesen egészében spongiozából állnak, megterhelés esetén jellemzően összeroppannak; kompressziós törés következik be.
A végtagok köbös csontjai zsírvelőt, a csigolyatestek vörös csontvelőt rejtenek, így gerincünk jelentős vérképző szerv.
Vannak olyan csontok is, amelyek egyedi formájuk miatt egyik típusba sem hagyják magukat besorolni. Egyes felosztások szerint ide tartozik a gerinccsigolya is. Tény, hogy sok csont formája azért olyan különleges, mert erek, idegek futnak a csontot érintve vagy a csont belsejében. Különleges formájúak az arckoponya csontjai is, melyek üregeket, 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. Erről az ízületek kapcsán fogunk szólni.
Ahhoz, hogy a mozdítható csontok valóban képesek legyenek mozgásra, izmokra van szükség.
Vázizomzatunk összesen mintegy 600 izomból áll és testtömegünk 45 százalékát adja.
A mozgásszerv-rendszerhez 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 azonban biztos, hogy a két vég nem egy és ugyanazon 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 egymással párhuzamosan helyezkednek el. Így az összehúzódásukkor kifejtett erő összeadódik. Az izom összehúzódásakor eredési és tapadási helye közelít egymáshoz.
Pillantás az izmokba
Az izmok finomszerkezetét, vagyis azt, hogy többszáz 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 harántcsíkolt, melyek a vázizomzatra jellemzők, és a simaizmok.
A harántcsíkolt izom rostjai - valójában izomsejtek - 30-80 mikrométer vastagok, 3-4 10 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.
Milyen erő, milyen izom!
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 gerincükkel 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 csak idegrendszeri parancsra mozognak, húzódnak össze és ernyednek el. Az idegrendszeri szabályozás összehangoltsága elengedhetetlen. Minden izom vagy izomcsoport legalább kettő-három ponton rögzül az izmokhoz. Amikor alkarunkat akarjuk behajlítani, akkor felkari bicepszünket - kétfejű izmunkat - húzzuk össze. A bicepszet rögzítő inak egyik oldalon a vállon erednek, másik oldalon az alkarcsonton végződnek. Izom-összehúzódáskor az alkarcsont vége és a váll közeledik egymáshoz. A közte lévő könyökízület behajlik. Nem tudna azonban ez a mozgás végbemenni, ha a felkarcsont ellentétes oldalán elhelyezkedő feszítőizom - a háromfejű tricepsz nem volna ernyedt állapotban, - természetesen idegrendszeri utasításra. Testtartásunkat tehát a működő és ernyedt izmok összehangolt működésének köszönhetjük.
