Pohybová soustava živočichů a člověka
Pohyb živočichů, pohybová soustava živočichů a člověka
· pohyb je velmi nápadným projevem živých
organismů
· zahrnuje jakoukoli aktivní změnu tvaru jakékoli součásti organismu nebo lokomoci buňky
(pohyb z místa na místo za různými účely)
· aktivní změna tvaru znamená, že pohyb bezprostředně využívá
energie dodávané buňkou buď ve formě energie chemické nebo gradientu iontů (nepočítají se sem tedy pohyby rostlin vyvolané pružností
struktur apod.)
· lokomoce je pohyb za účelem vyhledávání potravy, druhého pohlaví, úniku před nebezpečím
Mechanismy pohybu
· pohyb pomocí bičíků
- lokomoce bakterií, prvoků, larev vodních
živočichů, spermií
- transport látek určitým směrem (přívod vody, potravy, odvod odpadních látek) u nálevníků a řasinkových
epitelů bezobratlých i obratlovců
- může k němu docházet pouze ve vodním prostředí
- bakteriální
bičíky
• bičíky umožňují lokomoci bakterií ve vodném prostředí
• struktury odlišné od bičíků
eukaryotních buněk
• jsou to podlouhlá, šroubovitě stočená vlákna, tvořená jedním proteinem (flagelinem),
uložená v membráně bakteriální buňky v jakémsi ložisku, v němž jsou uváděny do točivého pohybu tokem protonů zvenčí do buňky
• podle signálů zvenčí může bakterie měnit smysl otáčení bičíku a tím i způsob svého pohybu
- eukaryotické
bičíky
• jsou to protáhlé útvary o průměru 250 nm, jejichž základem jsou mikrotubuly (trubicovité
útvary tvořené dimery tubulinu a komplexy dyneinu a kinezinu), které tvoří soustavu o 9 dvojicích
• je vybavena dvěma řadami
dyneinových komplexů a dvěma centrálními mikrotubuly
• bičík je kryt cytoplazmatickou membránou a v cytoplazmě
pod povrchem buňky jsou periferní mikrotubuly zakotveny bazálními tělísky
• pohyb bičíku je podmíněn klouzáním
dyneinových ramének jedné dvojice mikrotubulu po raménkách dvojice jiné
• tento pohyb ale neprobíhá u všech dvojic souběžně,
musí se střídat podle určitých pravidel a tak vzniká poměrně složitý pohyb eukaryotických bičíků
• tento pohyb podmiňuje
spotřeba ATP
· améboidní pohyb
- závisí na funkci mikrofilament, což jsou bílkovinná vlákna
aktinu, velmi často spolupracující s myozinem
- při améboidním pohybu se tvoří tzv.
panožky, kdy vnější vrstva cytoplazmy přechází ze solu v gel
- v solu jsou mikrofilamenta volná a
v gelu se mezi nimi tvoří vazby z dalších proteinů
- sol je hnán kontrakcí mikrofilament na opačné straně buňky
a následně se po okrajích panožky mění v gel, který je tužší
- tvorbou těchto panožek se organismus „odstrkuje“ a dochází
tak k lokomoci
- u měňavek, kořenonožců nebo bílých krvinek
· svalový pohyb
- pohyb pomocí
specializované svalové tkáně, kde dochází k interakci bílkovin aktinu a myozinu
- na pohybu se
podílí i skelet (pojivová tkáň), neboli opěrná soustava
- bezobratlí živočichové
•
podkožní svalový vak se upíná zevnitř na vnější kostru po celém obvodě
• zajišťuje lokomoci i pohyb tělních tekutin
• je tvořen většinou hladkou svalovinou
• najdeme ho u měkkýšů, kroužkovců a dalších bezobratlých
-
obratlovci
• podstatná je vnitřní kostra, jejímž základem je struna hřbetní, později se kostra stává
chrupavčitou nebo kostní
• útrobní svalovina je většinou hladká a funguje na principu peristaltiky
• kosterní svalovina je
příčně pruhovaná, upíná se zvenčí na kostru a má segmentární uspořádání
Pohybová soustava živočichů a
člověka
· její funkce je podmíněna opěrným systémem a svalovým systémem
· svaly se upínají na kostru a společnou
spoluprácí může docházet k pohybu
Svalová soustava
· svalová tkáň
- svalová
tkáň je mezodermálního původu a vyskytuje se v několika typech
- tyto buňky mají u jednotlivých typů svalovin různé tvary, ve
všech případech však obsahují fibrilární proteiny aktin a myozin a blokační látku troponin
(většinou)
· příčně pruhovaná svalová tkáň
- aktin a myozin jsou fibrilární proteiny, které
tvoří vlákna, zvaná filamenty
- tyto aktinové a myozinové filamenty se do sebe navzájem zasouvají a poskládáním za
sebe vytváří vlákna zvaná myofibrily
- myofibrily jsou členěné na sarkomery, které mezi sebou
spojují tzv. Z-disky
- sarkomera je tedy úsek myofibrily, který je ve střední části tvořen molekulou myozinu a po okrajích částmi
molekul aktinu
- celý filament aktinu je tedy uprostřed vždy rozdělen Z-diskem
- zasunutí filament aktinu do filament myozinu
brání troponinové komplexy, které obtáčí aktin a tak brání vazbě mezi aktinem a myozinem
- myofibrily jsou
umístěny v cytoplazmě tzv. rhabdomyocytů, což jsou svalové buňky
- tyto svalové buňky jsou vlastně
syncytia, tedy jsou velkých rozměrů a mnohojaderné
- soubory svalových buněk tvoří svalová vlákna, svalová vlákna
jsou tenkou vrstvou vaziva spojena ve svalové snopečky
- svalové snopečky opět tenkou vrstvou vaziva tvoří
svalové snopce a ty se sdružují do celého svalu
- celý sval je kryt vazivovou vrstvou zvanou povázka,
fascie
- tenké vnitřní vazivo, zvané endomysium obsahuje i nervy a síť vlásečnic, vyživující
sval
- kontrakce
• v klidovém stádiu je vazba mezi aktinem a myozinem blokována troponinovým komplexem, sval
má své klidové napětí (tonus)
• svalové vlákno má také sarkoplazmatické retikulum
(endoplazmatické retikulum), které obsahuje vápenaté kationty
• na svalové vlákno dosedá nervosvalová ploténka na
níž se uvolní při příchodu nervového signálu neurotransmitter acetylcholin, který vede ke vzniku tzv. ploténkového
místního potenciálu
• tento místní potenciál vyvolává vznik akčního potenciálu ve svalovém vlákně
• v tu chvíli sarkoplazmatické retikulum uvolní vápenaté kationty a ty se navážou na troponin
• tím způsobí posunutí
troponinu z vazebných míst jinam, už tedy nekryje vazebná místa aktinu pro myozin
• nastává vytvoření vazeb mezi jednotlivými
bílkovinami a ke stahu svalu
• ve chvíli, kdy akční potenciál ustane, vápníková pumpa velmi rychle vápník odčerpá zpět do
sarkoplazmatického retikula a stah se okamžitě uvolní
• na jeden podnět odpovídá kosterní sval jedním svalovým
záškubem
• přichází-li podněty rychle za sebou, neodpovídá sval záškuby ale jedním dlouhotrvajícím stahem, tzv.
tetanický stah
- příčně pruhované svalstvo slouží k pohybu a je ovládáno vůlí, nachází se
však i v některých vnitřních orgánech (u soustavy trávicí např.)
- z mozku je řízeno mozkomíšními nervy kdy
jedno nervové vlákno inervuje určitý počet svalových vláken, tzv. motorickou jednotku
- její velikost je dána
rozsahem pohybu svalu, ten se totiž nemůže smrštit jen na půl, chceme-li tedy napůl ohnout ruku, dojde ke kontrakci poloviny svalových vláken,
nikoli všech jen na půl
- je však řízeno také na reflexním základě, ať už ve formě jednoduchých nebo složitých
reflexů, podněty k této činnosti vznikají ve smyslových orgánech a někdy i přímo v receptorech pohybové soustavy
(proprioceptory, ovlivněno svalovými vřeténky, které monitorují napětí svalu)
- kosterní svalstvo je schopno
pracovat velmi rychle, ale snadno se unaví
- tréninkem se dá vypracovat, je-li někdo „svalnatý“, má ve svalech více myofibril,
počet svalových vláken se ale nemění
- při namáhavé a dlouhotrvající práci dochází k vyčerpání všech zdrojů ATP ve svalu,
tj. glukózy a tak se začne zpracovávat svalový glykogen (zásobní látka)
- jako druhý posel v těchto dějích
funguje cAMP
- při anaerobní glykolýze (nedostatek vzduchu) glykogenu dochází ke vzniku kyseliny
mléčné a ta se pak musí odbourávat zpětně (kyslíkový dluh)
· hladká svalová tkáň
-
v hladkém svalu není troponinový komplex
- v inaktivním stavu je zde udržován myozin, který je schopen reagovat s aktinem jen ve
fosforylovaném stavu
- základní jednotkou hladkého svalstva je jednojaderná vřetenovitá buňka
myocyt
- aktin a myozin nejsou natolik pravidelně uspořádány jako v příčné žíhaném svalstvu
- vzhledem
k tomu, že myocyty netvoří tak dlouhá vlákna jako rhabdomyocyty, dochází k šíření vzruchu peristalticky od buňky
k buňce a tedy pomaleji než u kosterní svaloviny
- kontrakce
• na myozin je vázáno ATP a ve chvíli, kdy
dojde k fosforylaci, ATP s odpoutává a může dojít k navázání myozinu na aktin
• k aktivaci dochází pomocí
vápenatého komplexu, který do buňky vniká zvenčí nebo z endoplazmatického retikula
- u
bezobratlých hladká svalovina tvoří útrobní i pohybové svalstvo
- u obratlovců hladká svalovina tvoří vnitřní orgány
-
hladké svalstvo je řízeno vegetativním (autonomním) nervstvem, nelze jej vědomě ovlivnit
- pracuje dlouho, pomalu, bez
únavy
· srdeční svalová tkáň
- strukturou odpovídá příčně žíhané svalovině, řízením ale hladké
svalovině
- skládá se z krátkých, příčně pruhovaných vláken, která jsou spojena elektricky vodivými můstky, tzv.
interkalárními disky, které zlepšují elektrické šíření vzruchu v myokardu
- je řízena vegetativním
(autonomním) nervovým systémem a zároveň je schopna se udržet při životě ještě nějakou dobu po odumření mozku
(automacie srdce, speciální elektrické nervové kanály)
- pracuje bez únavy, rytmicky, intenzivně
· svalová
činnost se projevuje trojím způsobem
- zkrácením neboli aktivitou izokinetickou
- zvýšeným napětím (bez
zkrácení) neboli aktivitou izometrickou
- aktivitou brzdící (excentrickou)
- při aktivitě
izometrické dochází k výraznému zbytnění svalových vláken (hypertrofii)
- střídavá aktivita izokinetická je
typická u cyklických pohybů, jako je chůze nebo běh
- nedostatek fyzické aktivity vede k ochablosti svalstva, svalové
hypotonii
· svalová soustava
- pohyb živočicha je zajišťován svalovými
•
synergisty: svaly působící stejným směrem
• antagonisty: svaly s protichůdnou funkcí
-
v nejjednodušších případech se jedná o
• protraktory: retraktory (zatahovače) a
extraktory (vysunovače)
• sfinktery: konstriktory (svěrače) a
dilatátory (natahovače)
- adduktor: přitahuje končetinu k tělu případně uzavírá schránku
- abduktor: odtahuje končetinu od těla případně otevírá schránku
- flexor: ohýbá končetinu
v kloubu
- extenzor: natahuje končetinu
- levátor: zdvihá
- depresor:
sklání dolů
- pronátor: rotuje končetinou ventrální částí k podkladu
- supinátor: rotuje
končetinou ventrální částí navrch
- svaly se upínají na úponová místa na vnitřní či vnější kostře úponovou tkání zvanou
ligament, u obratlovců se používá název šlacha
- s přechodem na souš se u živočichů svalstvo modifikovalo do dvou
skupin, svalstvo somatické a viscerální
- somatické svalstvo lze odlišit na svalstvo trupu (axiální)
a svalstvo končetin (apendikulární)
- viscerální svalstvo je svalstvo hladké a srdeční
Opěrná soustava
· pojivová tkáň
- mezodermálního původu, společným znakem všech
pojivových tkání je přítomnost speciálních buněk a mezibuněčné hmoty
- buňky jsou fixní (produkují
mezibuněčnou hmotu) nebo volné (bloudivé, fagocytóza)
- mezibuněčná hmota je amorfní (ze
sacharidů, které vážou vodu) nebo fibrilární (hlavně z kolagenu)
- kolagen je skupina fibrilárních
proteinů, udržuje tvar pojivové tkáně, zpevňuje ji
- pojivová tkáň je vazivová, chrupavčitá nebo kostní
-
vazivová tkáň
• řídké vazivo: převaha amorfní hmoty, vyplňuje malé prostory mezi svaly a pod
kůží nebo v mediastinu (mezihrudní prostor)
• husté vazivo: mezibuněčná hmota je vláknitá, převažuje nad
specializovanými buňkami (šlachy, vazy, okostice – periost)
• tukové vazivo: velmi měkké, převaha
specializovaných buněk, zásobní a ochranná funkce (téměř pod všemi povrchovými tkáněmi)
- chrupavčitá tkáň
• převaha extracelulární hmoty s vysokým obsahem vody (ochrana proti nárazům), kterou produkují
chondrocyty
• hyalinní (kloubní): průsvitná, kloubní plochy
• elastická:
ušní boltec, nos
• vazivová: přechod mezi hyalinní a elastickou, kloubní menisky, disky apod.
• chrupavka
roste apozicí (přirůstá)
- kostní tkáň
• nejorganizovanější typ pojivové tkáně,
může vznikat z vaziva, z chrupavky i z jiných tkání
• kost obsahuje tři typy buněk, osteoblasty,
osteocyty a osteoklasty
• dále ji tvoří mezibuněčná hmota z osseinu a anorganické
složky (fosforečnan a uhličitan vápenatý)
• kost dermální (krycí): vzniká osifikací (činností osteoblastů)
přímo ze škáry, tedy osifikací vaziva (osifikace endesmální) – povrchové kosti lebky atd.
• kost
chondrální (náhradní): vzniká osifikací chrupavky (osifikace enchondrální), ve finále její vznik zahrnuje
přeměnu vaziva na chrupavku činností chondroblastů a posléze chondrocytů a přeměnu chrupavky na kost
činností osteoblastů
• po přeměně na kostní tkáň se osteoblasty uzavírají do kostní hmoty a mění se na
vlastní kostní buňky, osteocyty, případně na osteoklasty, které kostní hmotu likvidují z důvodu např.
zvětšování dutiny pro kostní dřeň
• kostní tkáň kompaktní: hutná, pevná, tvrdá, souvislá tkáň, chrání
povrch kostí a tvoří střední část dlouhých kostí
• kostní tkáň trámčitá (spongiózní): skládá se ze
sítě uspořádaných trámců, sloupců, tvoří vnitřek kostí krátkých a plochých a hlavice dlouhých kostí
• trámce při
osifikaci přirůstají kolem cév, tak vznikají Haversovy kanálky
• kost plochá je tvořena
spongiózní tkání (lopatka, kost lebeční)
• kost krátká je stavbou podobná ploché kosti (obratle, zápěstní
kůstky)
• kost dlouhá je např. kost stehenní, ramenní, tvoří jí kost spongiózní i kompaktní
•
okostice (periost): vazivová blána prostoupená cévami a nervy obalující kost, podporuje růst kostí do šířky (inervace
způsobuje bolest při úderu do kosti)
• epifýzy: spongiózní hlavicovité zakončení kosti
•
diafýza: pevná střední část kosti, pokryta silnou vrstvou kompaktní kostní tkáně
• chrupavka:
kryje epifýzu, podporuje růst kosti do délky (pomocí růstové chrupavky mezi epifýzou a diafýzou)
• kostní
dřeň: krvetvorná tkáň vyplňující dutinu střední části dlouhých kostí, v mládí červená kostní dřeň žloutne, ztrácí
schopnost krvetvorby a místo ní se tam usazuje tuk
• růst kostí také ovlivňuje hormon zvaný somatotropin
-
kostní spojení
• kloub: dotykový typ spojení, kosti si tvarově odpovídají, dále jsou obaleny
vazivovým pouzdrem a mezi nimi je kapilární dutina obsahující maz (synovie, synoviální tekutina), často jsou
klouby podpořeny šlachami a vazy, existuje mnoho typů kloubů (kladkovité, válcovité, spirálovité)
•
složený kloub: složitější kloub se složitějšími kloubními pouzdry (menisky, disky apod.)
•
synchondróza: spojení kostí chrupavkou, souvislé (žebra)
• syndesmóza: spojení silnou vazivovou
blánou, souvislé (kosti v lýtku, srůst stydké kosti)
• synostóza: spojení kostní, souvislé (lebka v
dospělosti)
- kostra
• u nižších živočichů (bezobratlých) je kostra vnější a svalstvo
se na ní upíná svrchu
• bývá chitinózní nebo vyztužena anorganickými látkami
• obratlovci mají kostru
vnitřní
• vzpřímená lidská kostra má páteř esovitě zakřivenou skládá se z krční a bederní lordózy a
hrudní a křížové kyfózy
• objevuje se tu také uložení lopatek do roviny čelní, soudkovité
klenutí hrudníku a typická konfigurace kostí pánevních, které spolu s kostí křížovou vytvářejí
pánev
• na nohou se pak vzhledem k přenesení váhy vytváří podélné a příčné klenby nožní
- onemocnění související s kostmi a svaly či kostrou obecně
• artróza: opotřebování chrupavek
•
osteoporóza: odvápnění kostí
• atrofie: ochabnutí těla
Zones.sk – Zóny pre každého študenta