فرادرسدستگاه حرکتی در جانداران — انواع و ویژگی ها
حرکت یکی از فرایندهای مهم و بنیادی در زندگی جانداران است. این فرایند برای تامین غذا، فرار از موقعیت‌های خطرناک و برقراری ارتباط با سایر افراد گونه بسیار ضروری است. سیستم حرکتی جانداران براساس اندازه و ساختار بدن متفاوت است. این مطلب در مورد انواع دستگاه حرکتی در جانداران بی‌مهره و مهره‌دار و ویژگی‌های هرکدام از آن‌ها توضیح می‌دهد.
انواع حرکت
حرکت تک‌سلولی‌ها و پرسلولی‌ها بسیار متفاوت است. تک‌سلولی‌ها، به‌وسیله تاژک یا مژک شنا می‌کنند، با پای کاذب می‌خزند یا به‌وسیله تغییر شکل سُر می‌خورند. حیوانات چندسلولی، ماهیچه‌هایی دارند که با انقباض آن‌ها حرکت می‌کنند. حرکات جانداران بر اساس نوع اندام حرکتی به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند.
- پروتئوپلاستی یا سیتوپلاسمی
- تاژکی یا مژکی
- انقباض ماهیچه‌ها
دستگاه حرکتی در جانداران
دستگاه حرکتی را می‌توان در سه بخش جانداران تک سلولی، بی‌مهرگان و مهره‌داران بررسی کرد. هر چه بدن یک جانداران ساده‌تر باشد، سیستم‌های موجود در آن ازجمله سیستم حرکتی نیز ساده‌تر است. دستگاه حرکتی تک‌سلولی‌ها بسیار ساده است و از زوائد غشای سیتوپلاسمی تشکیل می‌شود. سیستم حرکتی بی‌مهرگان کمی پیچیده‌تر می‌شود و موجود از ماهیچه‌ها نیز کمک می‌گیرد. در نهایت، مهره‌داران پیچیده‌ترین سیستم حرکتی را دارند که با همکاری سه سیستم ماهیچه‌ای، استخوانی و عصبی عمل می‌کند. سیستم حرکتی جانداران زیر را در ادامه بررسی می‌کنیم.
- آغازیان
- آمیب
- پارامسی
- بی‌مهرگان
- کرم خاکی
- حلزون
- سوسک
- مهره‌داران
- پرندگان
- ماهی
- مار
- انسان
سیستم حرکتی آغازیان
آغازیان موجوداتی تک‌سلولی هستند که سه نوع مکانسیم حرکتی دارند.
- حرکت تاژکی
- حرکت مژکی
- حرکت با پای کاذب
حرکت تاژکی
بسیاری از آغازیان یک یا دو «تاژک» (Flagellum) دارند که از بخش جلویی بدن خارج می‌شود. تاژک ساختاری شبیه به شلاق است و به سه شکل صفحات موجی، ضربات پارویی یا موج‌های سه بعدی حرکت می‌کند. تمام این حرکات، از انقباضاتی تشکیل شده است که در طول تاژک جریان دارد. حرکت اسپرم در دستگاه تولید مثل مهره‌داران نیز از این نوع است.
حرکت مژکی
«مژک‌ها» (Cilia) مثل پاروی منعطف حرکت می‌کنند. در حرکت رو به عقب، مژک محکم و غیرمنعطف و در حرکت روبه جلو منعطف است. این زوائد، مثل پارو با کنار زدن آب جاندار را به جلو هدایت می‌کنند. برای حرکت تک‌سلولی، تک تک مژه‌ها باید کاملا هماهنگ حرکت کنند. سلول‌های مخاطی در مهره‌داران از این حرکت برای خارج کردن ذرات غیرخودی بهره می‌برند.
ساختار تاژک و مژک
ساختار تاژک و مژک در تک‌سلولی‌های یوکاریوتی شبیه به هم است و از کنار هم قرار گرفتن پروتئین‌های توبولین تشکیل می‌شود. مولکول‌های توبولین در این ساختارها به شکل ۹ جفت محیطی و ۲ عدد مرکزی (آرایش آکسونم) سازمان‌دهی می‌شوند.
حرکت پای کاذب
«پای کاذب» (Pseudopodium) کشیدگی و بیرون‌زدگی بخشی از بدن جاندار است که به سطح قلاب می‌شود و بقیه بدن را به دنبال خود جلو می‌کشد. بهترین مثال برای توضیح این حرکت، حرکت آمیب تک‌سلولی است. سیتوپلاسم آمیب به دو بخش تقسیم می‌شود.
- لایه محیطی یا «اکتوپلاسم» (Ectoplasm) که نیمه‌جامد است.
- لایه مرکزی یا «اندوپلاسم» ( Endoplasm) که مایعی حاوی ذرات معلق است.
برای تشکیل پای کاذب بخشی از اکتوپلاسمِ ژلی، حالت مایع می‌گیرد، اندوپلاسم به سمت این ناحیه جریان می‌یابد و پس از گسترش غشای پلاسمایی، پای کاذب به جلو حرکت می‌کند.
سلول‌های بیگانه‌خوار در مهره‌داران ازجمله ماکروفاژها، با کمک پای کاذب میکروب‌ها و ذرات خارجی را می‌بلعند.
حرکت در بی‌مهرگان
ازآنجا که بی‌مهرگان اسکلت ندارند، به‌وسیله شنا یا برهم‌کنش با سطح، حرکت می‌کنند. در شنا، نیروی لازم برای حرکت رو به جلو به‌وسیله برهم‌کنش حیوان با آب فراهم می‌شود. حرکات بخشی از بدن که با سطوح در ارتباط است، بین جانوران آبزی و ساکن خشکی تفاوت‌هایی دارد. برای مثال، ویژگی شناور شدن یکی از ویژگی‌های مهم در جانوران آبزی برای کاهش وزن است. کرم خاکی، حلزون و سوسک ازجمله بی‌مهرگانی هستند که دستگاه حرکتی آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
دستگاه حرکتی در کرم خاکی
«کرم خاکی» (Earthworm) یکی از جانوران بی‌مهره است که سیستم حرکتی پیچیده‌ای ندارد و حرکت آن با انقباض و انبساط پیوسته ماهیچه‌های بدن انجام می‌شود. زائده‌های «ستا» (Setae) در سطح تماس بدن این حیوان با زمین قرار دارند. جاندار برای حرکت، این زوائد را به زمین قلاب می‌کند و با منقبض کردن ماهیچه‌های طولی، بدن کوتاه می‌شود. سپس زائده‌های بخش عقبی بدن را به زمین قلاب و همزمان ماهیچه‌های حلقوی را منقبض می‌کند. در نتیجه چند میلی‌متر جلو می‌رود.
دستگاه حرکتی در حلزون
دستگاه حرکتی حلزون ساکن خشکی از دو بخش مهم تشکیل می‌شود.
- پای ماهیچه‌ای: انقباض این ماهیچه‌ها به حیوان کمک می‌کند روی زمین بخزد.
- غدد موکوزی: این غدد در سطحی از بدن قرار دارند که با سطوح در ارتباط است. غدد موکوزی، ماده‌ای لزج و چسبنده ترشح می‌کنند که اصطکاک بین بدن و سطح را کم و خزیدن را تسهیل می‌کنند.
این سیستم در گونه‌های آبزی کمی متفاوت است و حلزون می‌تواند روی سطح آب بخزد. در حلزون‌هایی که تنفس ششی دارند، «حفره تنفسی» (Pallial Cavity) از هوا پر می‌شود و به آن‌ها خاصیت شناوری می‌دهد. این ویژگی همراه با لایه موکوزی ترشحی، مقاومت کافی برای تحمل وزن حیوان و حرکت روی آب را فراهم می‌کند.
بسیاری از حلزون‌های آبزی به جای خزیدن، در آب شنا می‌کنند. «خرگوش دریایی» (Sea Hare) یکی از شکم‌پایان است که صدف سبک و زوائد شبیه به باله، امکان شنا در آب را برای آن فراهم می‌کند.
دستگاه حرکتی سوسک
سوسک‌ها گروهی از حشرات هستند که ساختار بدن آن‌ها برای راه رفتن، بالا رفتن از ارتفاع و پرواز سازگار شده است. بدن این جانوران اسکلت خارج سلولی محکمی دارد. ماهیچه‌های متصل به ۳ جفت پا شبیه به «سه‌پایه» (Tripods) و دو جفت بال در این حیوان، حرکت را تسهیل می‌کند. سه جفت پا، در راه رفتن و ۲ جفت بال در پرواز این حشره نقش دارند.
حشرات برای راه‌رفتن سه جفت پا را همزمان و هماهنگ حرکت می‌دهند و در هر لحظه سه پا در تماس با سطح قرار دارد. به این صورت که دو پای عقب و جلو در یک طرف بدن و پای وسط در طرف دیگر بدن حرکت می‌کنند. این هماهنگی به‌وسیله سیستم عصبی تنظیم می‌شود.
حشرات پروازی با دو مکانسیم مستقیم و غیرمستقیم پرواز می‌کنند.
- مکانسیم مستقیم: بعضی حشرات ماهیچه‌های پروازی دارند که یک دسته از آن‌ها دقیقا در انتهای بال و داخل بدن حشره و دسته دیگر، کمی بالاتر از انتهای بال قرار دارند. با انقباض ماهیچه‌های داخلی، بال به سمت بالا و با انقباض دسته دیگر ماهیچه‌ها، بال به سمت پایین حرکت می‌کند. ماهیچه‌ها به تناوب و به‌صورت جفت منقبض می‌شوند. این مکانسیم در حشرات ابتدایی ازجمله سوسک وجود دارد.
- مکانسیم غیرمستقیم: در بسیاری از حشرات، مکانیسم پرواز پیچیده‌تر است. در این مکانسیم ماهیچه‌ها با تغییر شکل استخوان قفسه سینه، بال‌ها را حرکت می‌دهند. این مکانسیم انرژی زیادی مصرف می‌کند و کنترل آن بر عهده دو دسته ماهیچه است.
- ماهیچه‌های متصل به سطح بالایی قفسه سینه: انقباض این ماهیچه‌ها به بند پشتی حشره فشار وارد می‌کند. حرکت بند پشتی، انتهای بال را پایین می‌کشد و بال به سمت بالا می‌رود.
- ماهیچه‌های افقی جلو تا پشت قفسه سینه: با انقباض این ماهیچه‌ها، شکل قفسه سینه تغییر می‌کند، بند پشتی بالا می‌رود و بال‌ها در جهت پایین حرکت می‌کنند.
در بیشتر حشرات، بال‌های جلو و عقب در هم قفل می‌شوند و همزمان بالا و پایین می‌روند. به‌علاوه، حرکت بال‌ها فقط در جهت بالا و پایین نیست، و با تا شدن لبه‌ها به جلو و عقب حرکت می‌کنند یا می‌چرخند. این حرکات به حشرات کمک می‌کند بلند شوند، بر اصطکاک غلبه کنند و نمایش‌های هوایی داشته باشند.
دستگاه حرکتی مهره‌داران
حرکت در مهره‌داران وابسته به سه سیستم عصبی، ماهیچه‌ای و استخوانی در بدن است که ارتباط آن‌ها با افزایش اندازه بدن حیوان پیچیده‌تر می‌شود. از بین مهره‌داران دستگاه حرکتی در گروه‌های زیر را بررسی می‌کنیم.
- پرندگان
- ماهیان
- خزندگان
- مار
- دوزیستان
- قورباغه
- پستانداران
- انسان
دستگاه حرکتی پرندگان
دستگاه حرکتی پرندگان از استخوان‌های سبک و ماهیچه‌های قوی تشکیل شده است که در پرواز حیوان نقش مهمی دارند. نوع حرکت این حیوانات محدود به پرواز نیست و آن‌ها همچنین، توانایی راه رفتن، شنا و نشستن را دارند.
دو مسئله مهم در پرواز، غلبه بر نیروی گرانش زمین و تامین انرژی لازم برای این حرکت است. بدن حیواناتی که از این حرکت بهره می‌برند، برای فراهم کردن این دو مسئله با تغییرات زیر برای پرواز سازگاری می‌شود.
- استخوان‌های پرندگان حفره‌دار است، دندان و مثانه ندارند و این ویژگی‌ها وزن حیوان را کاهش می‌دهد.
- بال در این حیوانات جای بازوها را گرفته است و ساختار آن کمک می‌کند با کمترین مصرف انرژی بر نیروی گرانش غلبه کنند.
- این موجودات بدنی شبیه به دوک دارند تا در زمان پرواز کمترین اصطکاک با هوا به‌وجود بیاید.
- بدن پرندگان به جای پشم با پر پوشیده می‌شود که سبک‌تر است.
- تخم‌گذاری به پرندگان کمک می‌کند وزن کمتری را با خود حمل کنند.
- سیستم تنفسی در پرندگان شامل کیسه‌های هوایی می‌شود که با ذخیره هوا، اکسیژن لازم در زمان پرواز را تامین می‌کنند.
- این جانوران قلبی بزرگ با ماهیچه‌هایی قوی دارند. در زمان پرواز ضربان قلب گنجشک کوچک به ۱۰۰۰ ضربه در دقیقه می‌رسد.
- استخوان قفسه سینه پرندگان بسیار بزرگ است و ماهیچه‌های قوی موردنیاز برای پرواز به آن‌ها متصل می‌شود.
حرکت پروازی در پرندگان
بال پرندگان بسیار بزرگ‌تر از بازوهای انسان است اما استخوان‌های توخالی و پرها وزن آن را بسیار کم و برای پرواز مناسب می‌کند. پرواز در پرندگان شامل سه فرایند اصلی می‌شود.
- بلند شدن: بال پرندگان در بخش زیری صاف و در بخش بالایی خمیده است. این ساختار سبب می‌شود هوا در بخش بالایی سریع‌تر از بخش پایینی حرکت کند. اختلاف سرعت هوا در این بخش فشاری ایجاد می‌کند که بخش پایینی بال را به سمت بالا هل می‌دهد. مجموعه این فرایندها به پرندگان کمک می‌کند از زمین بلند شوند.
- پر زدن: پر زدن به پرندگان کمک می‌کند هوا را کنار بزنند و به جلو حرکت کنند. این فرایند انرژی زیادی از حیوان می‌گیرد و هرچه بال‌ها کوچکتر باشد راحت‌تر انجام می‌شود. پرنده‌های بزرگ آهسته‌تر بال می‌زنند و بیشتر سُر می‌خورند.
- تغییر مسیر: پرندگان با تغییر در شکل یا زاویه بال مسیر خود را تغییر می‌دهند.
دستگاه حرکتی ماهیان
شنا نسبت به پرواز انرژی بسیار کمتری از حیوان می‌گیرد و اقتصادی‌ترین نوع حرکت برای مهره‌داران است. بسیاری از ماهیان، بدن لغزنده‌ای دارند که به آن‌ها کمک می‌کند راحت در آب شنا کنند. ماهیان برای شناکردن، بدن و دم خود را در دو جهت مخالف حرکت می‌دهند و هر چه این حرکت در جهت مخالف سریع‌تر انجام شود، سرعت ماهی بیشتر خواهد بود. باله‌ها در دو طرف بدن به حفظ تعادل حیوان کمک می‌کنند. ماهی برای شنا، به بخش‌های زیر نیاز دارد.
- ماهیچه‌های «میومر» (Myomers): ماهیچه‌های دو طرف بدن که انقباض متناوب آن‌ها سبب حرکت ماهیان در آب می‌شود.
- باله‌ها: ۵ دسته باله در ماهیان به کنار زدن آب و شنا کمک می‌کنند.
- فوقانی
- سینه‌ای
- لگنی
- چربی
- معقدی
- دم: دم در ماهیان سه شکل اصلی دارد.
- «هلالی» ( Crescent Shaped)
- «چنگالی» (Fork Shaped)
- «گرد» (Rounded)
انواع شنا در ماهیان
بر اساس میزان مصرف انرژی، شنا به سه نوع تقسیم می‌شود.
- «شنای پیوسته» (Sustained Swimming): سرعت این نوع شنا پایین است. انرژی لازم برای انقباض ماهیچه‌ها از تنفس هوازی تامین می‌شود. این حرکت برای مهاجرت‌های طولانی مناسب است.
- «شنای انفجاری» (Burst Swimming): این حرکتِ سریع برای فرار از شکارچی مناسب است اما فقط در بازه زمانی کوتاهی انجام می‌شود. انرژی موردنیاز با تنفس بی‌هوازی و با کمک چرخه کراتینین فسفات و گلیکوژن ذخیره شده در ماهیچه‌ها تامین می‌شود.
- «شنای طولانی» (Prolonged Swimming): سرعت و میزان مصرف انرژی این حرکت بین شنای پیوسته و شنای انفجاری قرار دارد. انرژی این حرکت از تنفس هوازی و بی‌هوازی تامین می‌شود و به مدت سه ساعت ادامه پیدا دارد.
نیروهای مزاحم شنای ماهی
ماهیان برای حرکت در آب باید بر دو نیروی وارد به بدن خود غلبه کنند. ساختار بدن این حیوانات به شکلی برای این کار سازگار شده است که با ایجاد کمترین بی‌نظمی و موج در آب، به مسیر خود ادامه می‌دهند. دو نیروی مخالف حرکت در آب، «مقاومت چسبندگی» (Viscous Drag) و «مقاومت فشاری یا مقاومت لَختی» (Pressure Drag or Inertial Drag) داخلی هستند.
- مقاومت چسبندگی: همزمان با حرکت ماهی به سمت جلو، مقاومت چسبندگی به دلیل اصطکاک بین بدن ماهی و آب به‌وجود می‌آید. حرکت ماهیانیی که بدن کوچک و لاغری دارند به دلیل مساحت سطح بیشتر مقاومت بیشتری در آب ایجاد می‌کند. لایه موکوزیِ پوشاننده بدن ماهی، این مقاومت را کاهش می‌دهد.
- مقاومت فشاری یا مقاومت لَختی: کنار زدن آب به‌وسیله حرکت ماهی، در آب فشار مقاومتی ایجاد می‌کند. هر چه اندازه بدن ماهی بزرگ‌تر باشد فشار بیشتری در آب ایجاد می‌کند. این فشار با افزایش سرعت و عمق افزایش می‌یابد. حرکت خطی و یک‌نواخت ماهیان این مقاومت را کاهش می‌دهد.
دستگاه حرکتی مار
مار از خزندگانِ مهره‌دار است که ۱۳۰ میلیون سال از حیات آن روی زمین می‌گذرد. این حیوانات علاوه بر خزیدن، توانایی بالا رفتن از بعضی سطوح، جهش در آب و در بعضی گونه‌ها پروازکردن را دارند! «پولک‌های شکمی» (Ventral Scales) نقش کلیدی در حرکات مار دارند. لبه‌های پایینی این پولک‌ها مثل آج‌های لاستیک به زمین قلاب می‌شوند و حرکت رو به جلو را تسهیل می‌کنند. مارها ۴ روش اساسی برای حرکت دارند.
- «حرکت مارپیچ» (Serpentine): این حرکت شبیه به حرف S است و در بیشتر مارهای آبزی و ساکن خشکی وجود دارد. انقباض ماهیچه‌ها با گردن شروع می‌شود و مار بدن خود را با این انقباض‌ها از یک نقطه به نقطه دیگر پرت می‌کند. در گونه آبزی این حرکات به‌راحتی آب را کنار می‌زند و حیوان را به سمت جلو هدایت می‌کند. گونه ساکن خشکی برای پشت سر گذاشتن موانعی مثل سنگ‌ها از پولک‌های شکمی خود استفاده و با قلاب کردن آن‌ها در سطح، خود را به جلو پرتاب می‌کند.
- «لغزش جانبی» (Sidewinding): در محیطی که مقاومت سطح کم است، مار با انقباض ماهیچه‌های جانبی خود و حرکت S شکل بدن به مسیر ادامه می‌دهد. در این حرکت ماهیچه‌ها در جهتی منقبض می‌شوند که بدن فقط در دو نقطه با زمین در ارتباط است.
- «حرکت کرمی» (Caterpillar): این حرکت از دو حرکت قبلی آهسته‌تر انجام می‌شود. بدن مار در این حرکت خمیدگی‌های کوچک رو به بالا و پایین دارد. در این حرکت پولک‌های شکمی به سطح زمین نیرویی وارد می‌کنند که سبب بلند شدن بدن می‌شود و حیوان بدن خود را شبیه به کرم حرکت می‌دهد.
- «حرکت هماهنگ» (Concertina): مارها از این حرکت برای بالا رفتن از سطوح بهره می‌برند. در این حرکت، حیوان سر و بخش جلویی بدن خود را روی سطح عمودی باز و نقطه‌ای برای قلاب کردن پولک‌های شکمی پیدا می‌کند. برای اتصال محکم‌تر، حیوان بخش میانی بدن خود را محکم منقبض و سپس با فشار به سمت زمین باز می‌کند تا پولک محکم متصل شود و این روش را برای حرکت به بالا ادامه می‌دهد.
دستگاه حرکتی قورباغه
قورباغه یکی از دوزیستان است که در آب شنا می‌کند و در خشکی می‌پرد. ماهیچه‌های پا، در حیوان بالغ بسیار قوی است و برای شنا و پرش سازگاری پیدا کرده است. انقباض ماهیچه پاهای عقبی، پای حیوان را محکم به زمین یا سطح آب می‌کوبد و از سطح بلند می‌کند. دست‌ها که کوچکتر هستند، در شنا به دور زدن و در پرش روی زمین به کاهش خطر فرود، کمک می‌کند.
دستگاه حرکتی انسان
دستگاه حرکتی انسان از دو بخش اصلی تشکیل می‌شود که به‌طور مستقیم در حرکت نقش دارند.
- اسکلت استخوانی
- ماهیچه‌ها
اسکلت انسان
انسان، اسکلتی داخلی دارد که در بزرگسالی شامل ۲۰۶ استخوان می‌شود. در انسان، ۵ وظیفه اصلی بر عهده این اسکلت است.
- محافظت از بخش‌های مختلف بدن
- ذخیره مواد معدنی و چربی‌ها
- تولید سلول‌های خونی
- محافظت از اندام‌های داخلی
- شرکت در فرایند حرکت بدن
اسکلت مهره‌داران ازجمله انسان، به دو بخش محوری و اندامی تقسیم می‌شود.
- «اسکلت محوری» (Axial Skeleton): این بخش اسکلت مرکزی بدن را می‌سازد و استخوان‌های سر و تنه شامل می‌شود.
- جمجمه
- مهره‌های نخاع
- استخوان‌های دنده‌ها
- «اسکلت اندامی» (Appendicular Skeleton): استخوان‌های این بخش اسکلت اندام‌های حرکتی را می‌سازند.
- استخوان‌های دست و پا
- شانه و ترقوه
- بخش لگنی
نقطه اتصال استخوان‌ها بهم «مفصل» (Joints) را تشکیل می‌دهد. مفصل عملکردی شبیه به لولا دارد و حرکت استخوان را تسهیل می‌کند. مفصل‌ها بر اساس ساختار، نوع ترکیبات و داشتن تخلخل در سه دسته قرار می‌گیرند.
- «رشته‌ای» (Fibrous): استخوان‌ها در این مفصل به‌وسیله بافت پیوندی رشته‌ای کنار هم قرار می‌گیرند. چون در این مفصل‌ها هیچ فضا یا حفره‌ای بین استخوان‌ها وجود ندارد، استخوان‌های متصل به آن‌ها یا ثابت هستند یا حرکت بسیار کمی دارند. مفصل موجود در جمجمه و دندان‌ها از این نوع است.
- «غضروفی» (Cartilaginous): در این مفصل، استخوان‌ها به‌وسیله غضروف بهم متصل می‌شوند. حرکت استخوان‌ها در این مفاصل بسیار کم است. از مفصل‌های غضروفی مهره‌دارن می‌توان دیسک‌های نخاعی را نام برد.
- «غشایی» (Synovial): در این مفصل‌ها بین دو استخوان فضایی وجود دارد که امکان حرکت را فراهم می‌کند. حفره بین دو استخوان در این مفصل به‌وسیله مایعی شامل پلاسما و هیالورونیک‌اسید، پر می‌شود. «مایع بین‌مفصلی» (Synovial Fluid) با کاهش اصطکاک بین دو استخوان حرکت آن‌ها را روان می‌کند. غضروف، سرِ دو استخوان در این مفاصل را می‌پوشاند و کل مفصل در پوششی کپسولی قرار دارد. مفصل زانو، آرنج و شانه‌ها از این نوع هستند.
انواع حرکات استخوان‌ها با تغییر زاویه بین آن‌ها در محل مفصل انجام می‌شود.
- خم شدن: کاهش زاویه بین دو استخوان مثل حرکات دست و پا
- باز شدن: افزایش زاویه بین دو استخوان مثل حرکات دست و پا
- چرخش: چرخیدن استخوان حول محور خود مثل حرکت سر در جواب بله و خیر
ماهیچه‌های سیستم حرکتی انسان
ماهیچه‌های سیستم حرکتی انسان، ماهیچه‌های اسکلتی هستند که به‌شکل ارادی کنترل می‌شوند. فیبرهای ماهیچه اسکلتی به صورت دسته‌ای کنار هم قرار می‌گیرند و با انقباض و انبساط خود، استخوان‌ها را حرکت می‌دهند. تحریک انقباض یا انبساط این ماهیچه‌ها بر عهده دستگاه عصبی است.
فعالیت ماهیچه‌های اسکلتی به صورت جفت است. برای مثال در خم‌کردن بازو، ماهیچه جلویی متصل به استخوان منقبض و ماهیچه پشتی استخوان منبسط می‌شود. برای حرکت چرخان، تعداد زیادی ماهیچه به استخوان متصل می‌شوند که انبساط و انقباض آن‌ها حرکت آزادتر استخوان در جهات مختلف را فراهم می‌کند.
انقباش ماهیچه‌های اسکلتی
کل این فرایند را می‌توان در سه مرحله خلاصه کرد.
- پیام از سیستم عصبی به ماهیچه‌ها می‌رسد و شروع واکنش‌های شیمیایی را تحریک می‌کند.
- واکنش‌های شیمیایی سبب بازآرایی اسکلت سلولی در فیبرهای ماهیچه‌ای می‌شود. در نتیجه ماهیچه منقبض خواهد شد.
- با قطع شدن پیام سیستم عصبی، اسکلت سلولی به آرایش قبلی برمی‌گردد و ماهیچه در حالت استراحت قرار می‌گیرد.
مرحله اول انقباض، با رسیدن پیام «نورون‌های حرکتی» (Motor Neuron) به فیبرهای ماهیچه و ایجاد پتانسیل عمل در ماهیچه شروع می‌شود. ناقل عصبی این نورون‌ها، استیل کولین است و نورون حرکتی آن را ترشح می‌کند. اتصال استیل کولین به رسپتور خود در غشای سلول‌های ماهیچه‌ای، واکنش‌های شیمیایی داخل سلول را شروع می‌کند.
در مرحله دوم، اتصال استیل کولین به گیرنده خود در غشای سیتوپلاسمی ماهیچه اسکلتی، با تغییر کنفورماسیون، کانال‌های دریچه‌دار را باز می‌کند.
- باز شدن کانال، سبب ورود یون سدیم به سیتوپلاسم فیبر ماهیچه‌ای می‌شود.
- جریان سدیم (Influx $$Na^{+}$$) پیام رهایش یون کلسیم ذخیره‌شده را به شبکه اندوپلاسمی منتقل می‌کند.
- یون کلسیم به سیتوپلاسم منتشر می‌شود.
- اتصال یون کلسیم به پروتئینِ تروپونین، جایگاه فعال رشته‌های اکتین را در دسترس قرار می‌دهد.
- اتصال و جداشدن مولکول‌های میوزین از رشته‌های اکتین آن‌ها را به طرف مرکز می‌کشند.
- ماهیچه منقبض می‌شود.
در مرحله آخر، با توقف تحریک فیبر ماهیچه‌ای، واکنش‌های شیمیایی تغییر آرایش اسکلت سلولی متوقف می‌شود و فیبر ماهیچه در حالت استراحت قرار می‌گیرد.
زردپی و رباط
«زردپی» (Tendon) و «رباط» (Ligament) دو جزء دیگر دستگاه حرکتی انسان هستند. زردپی، بافت پیوندی محکم و انعطاف‌پذیری است که ماهیچه و استخوان را به هم متصل می‌کند. رباط، بافت پیوندی با خاصیت کشسان است که انتهای استخوان‌ها را برای تشکیل مفصل بهم متصل می‌کند. رباط‌ها چرخش مفصل، افزایش فشار بر مفصل و انعطاف‌پذیری غیرمعمول در مفصل را کنترل می‌کنند. این دو ساختار از سلول‌های فیبروبلاست تشکیل شده‌اند.
بیماری های دستگاه حرکتی انسان
از آنجا که دستگاه حرکتی انسان از بخش‌های متنوعی تشکیل شده است، اختلال‌های این دستگاه مشکلات متفاوتی برای فرد به‌وجود می‌آورد. بعضی از مشکلات رایج این سیستم به شرح زیر هستند.
- «آرتروز» (Arthritis)
- «پوکی استخوان» (Osteoporosis)
- «شکستگی استخوان» (Bone Fractures)
- کمردرد و گردن‌درد
- بیماری‌های التهابی
- خسته شدن اندام با کار زیاد یا آسیب‌های مکانیکی مثل تورم زردپی و کشیدگی ماهیچه یا رباط
آرتروز
آرتروز یکی از بیماری‌های رایج مفاصل و همراه با التهاب و درد است. این بیماری محدودیت سنی ندارد و حتی کودکان را هم درگیر می‌کند و به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود.
- «آرتروز استخوانی» (Osteoarthritis): این بیماری بیشتر افراد بالای ۴۰ سال، بانوان و افرادی با سابقه ابتلا در خانواده را درگیر می‌کند. این بیماری در شروع، بر غضروف‌های نرم مفاصل اثر می‌گذارد و با از بین بردن تدریجی آن‌ها منجر به سخت شدن حرکت و ایجاد درد در مفصل می‌شود. در موارد حاد این بیماری، کشیده شدن استخوان‌ها روی هم شکل آن‌ها را تغییر می‌دهد. آرتروز استخوانی بیشتر بر مفاصل زیر اثر می‌گذارد.
- دست‌ها
- ستون فقرات
- زانوها
- پهلوها
- «آرتروز روماتیسمی» (Rheumatoid Arthritis): در این بیماری خودایمنی، سیستم ایمنی بدن مفصل‌های سالم را مورد هدف قرار می‌دهد. اولین بخشی که مورد حمله قرار می‌گیرد، غشای مفصل است. پیشروی روماتیسم، التهاب و تورم در مفصل را افزایش می‌دهد و ممکن است شکل مفصل تغییر کند.
پوکی استخوان
بیماری پوکی استخوان، استخوان‌ها را بسیار ضعیف و شکننده می‌کند تا حدی که استخوان ممکن است بر اثر تا کردن اندام یا سرفه بشکند. بیشتر شکستگی‌های ناشی از پوکی استخوان در پهلو، ستون فقرات و مچ دست به‌وجود می‌آید. این بیماری به دلیل جایگزنی مناسب سلول‌های مرده با سلول‌های جدید ایجاد می‌شود. پوکی استخوان زنان و مردان از هر نژادی را درگیر می‌کند اما زنان آسیایی که در سن یائسگی هستند بیشتر به این اختلال دچار می‌شوند.
علائم پوکی استخوان
در مراحل اولیه بیماری معمولا علائم واضحی وجود ندارد اما با پیشرفت آن ممکن است علائم زیر بروز کند.
- کمردرد ناشی از مهره کمر شکسته یا فرسوده شده
- کوتاه شدن قد در طولانی مدت
- غوز کردن
- شکستن راحت استخوان با فشارهای بسیار کم
پیشگیری از پوکی استخوان
رژیم غذایی مناسب و تمرینات ورزشی منظم، به حفظ سلامت استخوان‌ها و پیشگیری از ابتلا به پوکی استخوان کمک می‌کند.
- رژیم غذایی: یکی از راه‌های پیشگیری از پوکی استخوان مصرف میزان مناسب کلسیم و ویتامین D است.
- کلسیم: زنان و مردان ۱۸ تا ۵۰ ساله ۱۰۰۰ میلی‌گرم کلسیم در روز نیاز دارند.این میزان در زنان ۵۰ تا ۷۰ ساله به ۱۲۰۰ میلی‌گرم در روز افزایش می‌یابد. منابع غنی از کلسیم شامل موارد زیر می‌شود.
- محصولات لبنی کم‌چرب
- سبزیجات با برگ سبز
- ماهی سالمون یا ساردینه
- محصولات سویا
- ترکیبات غنی شده با کلسیم
- ویتامین D: این ویتامین جذب کلسیم در بدن را افزایش می‌دهد. یکی از بهترین منابع دریافت ویتامین D، نور خورشید است اما اگر مدت زیادی در خانه هستید یا مرتب از کرم ضدآفتاب استفاده می‌کنید حتما محصولات غنی شده با ویتامین D یا روغن ماهی را در رژیم غذایی خود قرار دهید.
- کلسیم: زنان و مردان ۱۸ تا ۵۰ ساله ۱۰۰۰ میلی‌گرم کلسیم در روز نیاز دارند.این میزان در زنان ۵۰ تا ۷۰ ساله به ۱۲۰۰ میلی‌گرم در روز افزایش می‌یابد. منابع غنی از کلسیم شامل موارد زیر می‌شود.
- تمرینات ورزشی: ترکیب تمرینات قدرتی، تمرینات کاهش وزن و تمرینات تعادلی به قوی شدن استخوان‌ها و پیشگیری از ابتلا به پوکی استخوان کمک می‌کند.
