زیست یازدهم – فصل ۳: دستگاه حرکتی

دستگاه حرکتی

فصل سوم زیست‌شناسی یازدهم (استخوان، مفصل و ماهیچه)

نمای کلی فصل

  • حرکت
    • اسکلت
      • محوری/جانبی
      • بافت استخوانی
    • ماهیچه
      • تند/کند
      • سارکومر
    • جانوران
      • آب‌ایستایی
      • اسکلت بیرونی
💀

اسکلت و استخوان‌ها

اسکلت بدن انسان به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: محوری (جمجمه، ستون مهره، قفسه سینه) و جانبی (دست، پا، کتف، لگن). استخوان‌ها علاوه بر حرکت، وظایف دیگری هم دارند.

وظایف استخوان

  • پشتیبانی و شکل‌دهی به بدن.
  • حفاظت از اندام‌های درونی (مغز، قلب، شش).
  • تولید یاخته‌های خونی (مغز قرمز).
  • ذخیره مواد معدنی (کلسیم، فسفات).
  • کمک به شنیدن (استخوان‌های گوش) و تکلم.

انواع استخوان

  • دراز: ران، بازو، ساق، ساعد.
  • کوتاه: مچ دست و پا.
  • پهن: جمجمه، کتف، دنده، جناغ.
  • نامنظم: مهره‌ها.

ساختار بافت استخوانی

  • بافت فشرده: در تنه استخوان‌های دراز و سطح خارجی سایر استخوان‌ها. دارای واحدهایی به نام سامانه هاورس (استوانه‌های هم‌مرکز با مجرای مرکزی رگ و اعصاب).
  • بافت اسفنجی: در دو سر استخوان‌های دراز و بخش داخلی استخوان‌های پهن/کوتاه. دارای حفراتی که با مغز قرمز (خونساز) یا زرد (چربی) پر شده است.
نکته سلامتی: تراکم استخوان با افزایش سن کاهش می‌یابد (پوکی استخوان). عواملی مثل کلسیم، ویتامین D، ورزش و هورمون‌ها (کلسی‌تونین) به حفظ تراکم کمک می‌کنند. نوشابه گازدار و الکل مخرب هستند.
🦵

مفاصل (Joints)

محل اتصال استخوان‌ها به یکدیگر. شامل مفاصل ثابت (جمجمه) و متحرک است.

ساختار مفصل متحرک

اجزای کمکی

  • غضروف: پوشاندن سر استخوان‌ها (سطح صیقلی).
  • کپسول مفصلی: پر از مایع مفصلی (لغزندگی و کاهش اصطکاک).
  • رباط: اتصال استخوان به استخوان.
  • زردپی (تاندون): اتصال ماهیچه به استخوان.

انواع مفصل متحرک

  • گوی و کاسه: حرکت در جهات مختلف (ران و شانه).
  • لولایی: حرکت فقط در یک جهت (زانو و آرنج).
  • لغزنده: لغزیدن روی هم (مچ دست).
💪

ماهیچه‌های اسکلتی

بیش از ۶۰۰ ماهیچه در بدن وجود دارد. معمولاً به صورت جفت (مخالف) کار می‌کنند (یکی منقبض، دیگری استراحت).

ساختار میکروسکوپی

  • ماهیچه: مجموعه‌ای از دسته‌تارها.
  • دسته‌تار: مجموعه‌ای از تارها (سلول‌های ماهیچه‌ای).
  • تار (سلول): استوانه‌ای و چند هسته‌ای (حاصل ادغام در جنین). دارای تارچه‌هاست.
  • تارچه: از واحدهای تکراری به نام سارکومر تشکیل شده است.
  • سارکومر: فاصله بین دو خط Z. شامل پروتئین‌های اکتین (نازک) و میوزین (ضخیم) است.

انواع تار ماهیچه‌ای

ویژگی تار کند (قرمز) تار تند (سفید)
رنگ قرمز (میوگلوبین زیاد) سفید (میوگلوبین کم)
انرژی هوازی (میتوکندری زیاد) بی‌هوازی (تخمیر)
عملکرد استقامتی (شنا، ماراتن) سرعتی/قدرتی (وزنه‌برداری)
خستگی دیر خسته می‌شود زود خسته می‌شود
⚙️

مکانیسم انقباض

انقباض بر اساس نظریه لغزش رشته‌ها (لغزیدن اکتین روی میوزین) توصیف می‌شود.

مراحل انقباض:

  1. پیام عصبی به سلول ماهیچه‌ای می‌رسد (ناقل عصبی).
  2. تحریک سلول باعث آزاد شدن یون کلسیم ($Ca^{2+}$) از شبکه آندوپلاسمی می‌شود.
  3. کلسیم باعث اتصال سرهای میوزین به رشته‌های اکتین می‌شود.
  4. با مصرف انرژی (ATP)، میوزین سر خود را خم کرده و اکتین را به سمت مرکز سارکومر می‌کشد.
  5. دو خط Z به هم نزدیک شده و سارکومر کوتاه می‌شود (انقباض).

تأمین انرژی

کراتین فسفات

منبع سریع برای بازتولید ATP (انرژی فوری).

گلوکز و اسید چرب

گلوکز (هوازی و بی‌هوازی) و اسید چرب (در انقباضات طولانی) مصرف می‌شوند.

نکته: در انقباض، طول نوارهای روشن و سارکومر کم می‌شود، اما طول رشته‌های اکتین و میوزین و نوار تیره ثابت می‌ماند.

🐾

حرکت در جانوران

اسکلت آب‌ایستایی

تجمع مایع درون بدن فشار ایجاد کرده و باعث استحکام و حرکت می‌شود (مانند بادکنک پر از آب).

مثال: عروس دریایی، کرم خاکی.

اسکلت بیرونی

پوشش سخت در خارج بدن. هم نقش حفاظتی دارد و هم تکیه‌گاه ماهیچه است.

مثال: حشرات و سخت‌پوستان. (محدودیت: با بزرگ شدن جانور، وزن اسکلت خیلی زیاد می‌شود، پس اندازه این جانوران محدود است).

اسکلت درونی

درون بدن قرار دارد. جنس آن می‌تواند غضروف (کوسه) یا استخوان و غضروف (انسان) باشد.

مثال: مهره‌داران و خارپوستان.