Bài giảng Sinh học động vật - Chương 4: Hệ vận động

Nội dung text: Bài giảng Sinh học động vật - Chương 4: Hệ vận động

1. Chương 4 Chương 4. HỆ VẬN ĐỘNG Hệ vận động I. CẤU TRÚC CỦA XƯƠNG VÀ CƠ 1. Hệ xương và cơ của động vật có xương sống 2. Các loại cơ •a. Cơ xương •b. Cơ trơn •c. Cơ tim II. SINH LÝ HỌC CỦA HOẠT ĐỘNG CƠ 1. Cơ sở phân tử của sự co cơ •a. Năng lượng cho sự co cơ •b. Cơ chế co cơ 2. Kiểm soát điện hóa của sự co cơ 23/02/2016 12:36 SA 1 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 2 Nguyễn Hữu Trí Ý nghĩa sinh học của sự vận động • Một trong những đặc điểm đặc trưng của sinh giới là sự vận động. • Sự tiết của các tuyến và sự vận động là hai hình thức đáp ứng phổ biến nhất của cơ thể đối với mọi dạng kích thích từ môi trường, giúp cho cơ thể thích nghi Có những động vật sử dụng chân và tồn tại. để đẩy cơ thể chúng bay đi trong • Ở động vật, sự vận động nhanh và ở mức độ cao, đa không gian. Những cơ chân mạnh dạng và phức tạp. của ếch cho phép nó phóng ra từ vị • Vận động là phương thức tồn tại của động vật di trí lấy đà với thời gian dậm nhảy chuyển trong không gian để tìm thức ăn, làm tổ, tự chỉ khoảng 0,1 giây. vệ 23/02/2016 12:36 SA 3 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 4 Nguyễn Hữu Trí Sự tiến hóa phương thức vận động Sự tiến hóa doa chọn lọc tự nhiên, Charles Robert Darwin • Ban đầu, sự vận động rất đơn giản như chuyển động của bào tương, cử động biến hình, tiêm mao • Về sau, những cơ quan chuyên hóa phát triển mạnh, đặc biệt là hệ cơ đã giúp cho sự vận động phong phú, đa dạng. • Trong cơ thể, hệ cơ trơn giúp vận động các cơ quan như hệ tuần hoàn, hệ tiêu hóa, hô hấp, bài tiết, các tuyến làm lưu chuyển các quá trình trao đổi chất, giúp cho cơ thể sinh trưởng và̀ phát triển. • Hệ cơ vân co duỗi giúp cho cơ thể tạo ra nhiệt, di chuyển trong không gian, thực hiện các quá trình sống để thích nghi và tồn tại. 23/02/2016 12:36 SA 5 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 6 Nguyễn Hữu Trí 1
2. Vận động của cá bơi Di chuyển của rắn chuông là kết quả của sự co các (a) Cá chình đẩy nước với sự vận động của toàn bộ cơ thể, cơ vân khỏe trên khung xương. Không có hệ thống (b) Cá hồi chỉ sử dụng một nữa thân sau của cơ thể. cơ vân và xương, chuyển động phức tạp của rắn 23/02/2016 12:36 SA 7 Nguyễn Hữu Trí chuông23/02/2016không 12:36 SA thể nào thực hiện8 được. Nguyễn Hữu Trí Cấu trúc hệ vận động Hệ xương • Ở động vật bậc cao, hệ vận động gồm • Hệ xương là giá đỡ cho toàn bộ cơ những cấu trúc chính: thể và tham gia vào chức năng bảo – Hệ thần kinh thông qua các xung thần kinh để vệ, nó hoạt động được là nhờ các điều khiển chung. lực cơ học, tạo ra chuyển động cho – Hệ xương vừa có chức năng tạo hình dáng bộ cơ thể. khung của cơ thể vừa cùng với hệ cơ, thực hiện • Hầu như tất cả các sinh vật đều có chức năng vận động. bộ xương, mặc dù ở những động – Hệ cơ bao gồm cơ vân bám xương và cơ trơn vật bậc thấp không có chất bền tham gia tạo hình dáng cơ thể và cùng với hệ vững như sụn hay xương xương thực hiện chức năng vận động. 23/02/2016 12:36 SA 9 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 10 Nguyễn Hữu Trí Phân loại bộ xương Bộ xương thủy tĩnh • Là dạng dịch lỏng, có độ đậm đặc cao, không thể nén lại được, chiếm 40-70% khối lượng cơ thể sống và là chỗ dựa cho tất cả các cơ quan bên trong, các tế bào • Có ba loại: và các bào quan. – Bộ xương thủy tĩnh • Ở những động vật đơn giản, bộ xương – Bộ xương ngoài thủy tĩnh là phương tiện chuyển động – Bộ xương trong duy nhất. Ví dụ: ở trùng Amip, giun đất. 23/02/2016 12:36 SA 11 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 12 Nguyễn Hữu Trí 2
3. Bộ xương ngoài Bộ xương trong • Là lớp vỏ cứng bao ngoài cơ thể sinh vật. Phổ • Có ở động vật có xương sống, giống như mèo, biến ở ngành chân khớp (Arthropoda), trong được gọi là bộ xương trong. đó hai lớp côn trùng (Insecta) và giáp xác (Crustacea). • Có hệ thống khung chống đỡ bên trong cơ thể • Bộ xương ngoài thích hợp với các động vật có bằng sụn hay xương. Các xương được liên kích thước nhỏ vì ở những động vật có kích kết với nhau bằng mô liên kết, tạo bộ khung thước lớn, bộ xương ngoài dày và nặng sẽ làm vững chắc. cho sinh vật kém linh hoạt hơn. 23/02/2016 12:36 SA 13 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 14 Nguyễn Hữu Trí Bộ xương người Khớp xương • Bộ xương dùng để chống đỡ, bảo vệ, di chuyển và làm chổ bám của cơ. Nơi hai xương nối với nhau là khớp. • Có ba loại khớp: – Khớp bất động – Khớp bán động – Khớp động • Xương tham gia vào quá trình trao đổi Calci và phospho. Khớp bất động Khớp bán động 23/02/2016 12:36 SA 15 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 16 Nguyễn Hữu Trí Khớp xương Bộ xương người • Bộ xương người gồm 270 xương khi mới sinh và giảm xuống còn 206 chiếc khi trưởng thành, gồm 3 loại: – Xương dài – Xương ngắn – Xương dẹp • Bộ xương gồm 3 phần: Khớp động – Hệ đầu Ở các khớp động, đầu các xương thường được bọc bằng lớp sụn và giữa hai – Hệ trục khớp có chất nhờn bao khớp, nhờ đó làm giảm ma sát khi cử động. Khớp của – Hệ đai và chi xương được ràng với nhau bởi gân hay dây chằng, nhờ đó mà xương không bị tuột khi cử động 23/02/2016 12:36 SA 17 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 18 Nguyễn Hữu Trí 3
4. Hệ đầu Xương trán (Frontal Bone) • Gồm xương sọ và xương mặt • Xương sọ: sọ là một hộp bầu dục, dài ngắn tùy theo chủng loại. Vòm sọ có 6 Xương trán xương dẹp nối với nhau bằng những khớp bất động, tạo thành hộp sọ, che chở não bộ. Gồm: – Xương trán, xương đỉnh, xương thái dương, xương chẩm, – Đáy sọ có hai xương: xương gốc mũi và xương bướm 23/02/2016 12:36 SA 19 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 20 Nguyễn Hữu Trí Xương đỉnh (Parietal Bone) Xương thái dương (Temporal Bone) Xương đỉnh Xương thái dương 23/02/2016 12:36 SA 21 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 22 Nguyễn Hữu Trí Xương chẩm (Occipital Bone) Xương bướm (Sphenoid Bone) Cánh nhỏ Cánh lớn Mỏm Xương chẩm hình cánh Lá cánh bên Lá cánh giữa 23/02/2016 12:36 SA 23 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 24 Nguyễn Hữu Trí 4
5. Xương mặt (Facial Bones) Xương mặt (Facial Bones) Xương xoắn mũi giữa Xoăn mũi dưới Lá thẳng đứng xương sàn Xương lá mía 23/02/2016 12:36 SA 25 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 26 Nguyễn Hữu Trí Xương ổ mắt (Orbit) Xương hàm trên (Maxilla) Vòm miệng cứng 2 xương mặt trong góp phần tạo nên hố mũi và vòm miệng. Mặt ngoài lồi, khớp với xương gò má. Bờ dưới có các lổ chân răng. Xương rỗng ở giữa tạo nên xoang hàm trên, thông với hô mũi. Gồ23/m02/2016hai 12:36 xươngSA tạo thành ổ27 mắt Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 28 Nguyễn Hữu Trí Xương hàm dưới (Mandible) Xương gò má Zygomatic Bone Mỏm vẹt xương hàm dưới Cung gò má Hàm dưới 1 xương dạng hình móng ngựa, có lỗ chân răng. Xương gò má gồm hai xương tứ giác không đều, tạo Xương hàm dưới khớp với xương thái dương thành khớp thái dương-hàm và là xương duy nhất của hệ đầu di động được. nên phần nhô lên ở hai bên mặt ngay dưới ổ mắt. 23/02/2016 12:36 SA 29 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 30 Nguyễn Hữu Trí 5
6. Hệ trục Cột sống • Gồm cột sống-xương • Là trục của cơ thể, có dạng sườn-xương mỏ ác hình chữ S gồm 33 đốt xương ngắn, giữa hai đốt có đĩa đệm là sụn lưới. Cột sống gồm: • 7 đốt cổ • 12 đốt ngực • 5 đốt thắt lưng • 5 đốt cùng • 4 đốt cụt 23/02/2016 12:36 SA 31 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 32 Nguyễn Hữu Trí Đốt sống cổ Đốt sống cổ C1 & C2 gắn với nhau Cervical Spine • 7 đốt • C1-C7 • Lõm sau Hai đốt sống cổ đầu tiên là Atlas và Axis có hình dạng đặc biệt giúp đầu có thể chuyển động một cách thoải mái (xoay, gật). 23/02/2016 12:36 SA 33 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 34 Nguyễn Hữu Trí Đốt sống ngực Đốt sống thắt lưng Thoracic Spine Lumbar Spine • 12 đốt • 5 đốt • T1-T12 • L1-L5 • Lồi sau • Lõm sau • Gắn với lồng ngực 23/02/2016 12:36 SA 35 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 36 Nguyễn Hữu Trí 6
7. Đốt sống cùng Đốt sống cụt Sacral Spine Coccyx • 5 đốt • 4 đốt • “Xương cùng” 23/02/2016 12:36 SA 37 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 38 Nguyễn Hữu Trí Hệ đai và chi Xương bả vai (Scapula) • Hệ đai: gồm đai vai và đai hông • Đai vai gồm: – Xương đòn – Xương bả vai • Đai vai gắn chi trên với bộ xương trục. • Đai hông : đỡ cho sức nặng phần trên cơ thể và tạo thành khớp với hai chi dưới, gắn chi dưới vào hệ trục. 23/02/2016 12:36 SA 39 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 40 Nguyễn Hữu Trí Xương đòn (Clavicle) Xương chậu (Hipbones) Xương chậu Xương mu Xương ngồi - mu Xương đòn uốn cong hình chữ S, nằm ngang phía trên Đai hông gồm ba xương dính liền nhau tạo thành khung xương chậu gồm xương Ilion, Ischion và Pubis. Ở phụ nữ, khung xương chậu, thấp bề cao so với và trước ngực, xương đòn tạo thành khớp với xương bả nam giới, cấu trúc này thích hợp cho sự phát triển của thai nhi và sự sinh sản. vai ở một đầu và đầu kia tiếp xúc với xương ức. 23/02/2016 12:36 SA 41 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 42 Nguyễn Hữu Trí 7
8. Hệ xương chi Xương cánh tay Humerus • Chi trên và chi dưới 23/02/2016 12:36 SA 43 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 44 Nguyễn Hữu Trí Xương ống tay Xương trụ (Ulna) 23/02/2016 12:36 SA 45 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 46 Nguyễn Hữu Trí Xương quay (Radius) Chuyển động của cẳng tay 23/02/2016 12:36 SA 47 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 48 Nguyễn Hữu Trí 8
9. Xương cổ tay Xương ngón tay • Gồm 8 xương: – Xương thuyền – Xương bán nguyệt • Gồm 14 xương – Xương tháp – 5 xương ngón tay gần – Xương đậu – 4 xương ngón tay giữa – Xương thang – 5 xương ngón tay xa – Xương thê – Xương cả – Xương móc 23/02/2016 12:36 SA 49 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 50 Nguyễn Hữu Trí 3 2 Xương đùi (Femur) Xương đốt bàn tay xa 4 2 1 Distal Phalanges 3 5 3 2 1 Xương đốt bàn tay giữa 4 4 1 Middle Phalanges 5 3 2 Xương ngón tay gần 5 4 1 Proximal Phalanges Xương đốt bàn tay Metatarsals 23/02/2016 12:36 SA 51 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 52 Nguyễn Hữu Trí Xương ống chân Xương cổ chân (Tarsal) • Gồm 7 xương: – Xương mắt cá – Xương gót – Xương ghe – Xương hộp • Gồm hai xương dài: – 3 Xương tháp – Xương chày (Tibia) – Xương mác (Fibula) 23/02/2016 12:36 SA 53 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 54 Nguyễn Hữu Trí 9
10. Xương đốt ngón chân Xương đốt bàn chân Metatarsals • Gồm 14 xương Xương ngón chân gần – 5 xương ngón chân gần Proximal Phalanges 5 – 4 xương ngón chân giữa 4 3 2 – 5 xương ngón chân xa Xương đốt bàn chân giữa 1 Middle Phalanges Xương đốt bàn chân xa 5 4 4 3 5 2 1 Distal Phalanges 3 4 2 1 23/02/2016 12:36 SA 55 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 56 Nguyễ3n Hữu Trí 1 2 Cấu tạo cơ vân 23/02/2016 12:36 SA 57 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 58 Nguyễn Hữu Trí Cơ vân: Skeletal Muscle Cấu tạo cơ vân Nhân Sợi cơ • Sợi cơ có cấu trúc xen kẽ giữa các đĩa tối và sáng. • Các sợi Actin bám vào một vách ngăn gọi là vách Z và tạo ra đĩa sáng I. • Ở chính giữa khoảng cách từ vách Z nọ đến vách Z kia, không có các sợi Actin mà xen vào đó là các sợi Myosin nằm song song, hai đầu lồng vào khoảng cách giữa các sợi Actin, tạo ra đĩa tối A. Chính giữa đĩa tối A là vùng H, sáng hơn. Cơ vân (x 300) • Khoảng cách Z-Z được gọi là đơn vị co cơ (sarcomere) có chiều dài khoảng 2-5mm 23/02/2016 12:36 SA 59 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 60 Nguyễn Hữu Trí 10
11. Cơ trơn (Smooth Muscle) Cơ trơn (Smooth Muscle) • Cơ trơn nhận sự điều khiển của thần kinh tự động. Tế bào cơ trơn • Thần kinh giao cảm và phó giao cảm tác dụng thông qua chất dẫn tryền thần kinh là Adrenalin và Nhân Acetylcholin. Tuy nhiên, chính các receptor của sợi cơ trơn ở từng cơ quan quyết định tính chất hoạt động của chúng trong cơ quan đó. • VD: Adrenalin làm co cơ trơn và mạch máu nhưng lại ức chế co cơ trơn ở ruột còn acetylcholin làm giãn mạch nhưng lại gây co cơ trơn ở ruột. Tấm cơ trơn (x 600) 23/02/2016 12:36 SA 61 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 62 Nguyễn Hữu Trí Sự co cơ trơn Cơ tim (Cardiac Muscle) • Cơ trơn co chậm hơn cơ vân rất rõ rệt (tới hàng • Chỉ có ở tim, co nhịp trăm lần). nhàng, tự động suốt cuộc • Các chất hóa học, một số hormon có tác dụng với cơ sống của cá thể. trơn. • Được cấu tạo từ những – VD: histamin gây co cơ phế quản, cơ ruột và giãn mạch. tế bào riêng biệt, tế bào Oxytoxin gây co cơ tử cung. Vasopressin, Serotonin gây co thường có nhánh để tạo mạch. Pilocarpin gây co đồng tử, Atropin gây giãn đồng cầu nối giữa chúng với tử. nhau. • Cơ trơn có tính tự động biểu hiện khi co cơ tự phát ở các tạng rỗng như dạ dày, ruột, sừng tử cung, niệu • Nhân nằm giữa tế bào quản, túi mật. 23/02/2016 12:36 SA 63 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 64 Nguyễn Hữu Trí Cơ chế co cơ Sự co cơ • Những vận động đòi hỏi nhanh, chính xác, khéo léo thường ít sợi cơ. VD: vận động cử động mắt, các ngón tay chỉ có khoảng 20 sợi cơ. • Những vận động chậm, kéo dài thường có nhiều sợi cơ hơn. VD: đơn vị • Khi cơ co, chiều dài của các sợi cơ (actin và myosin) không thay đổi nhưng vận động các cơ đảm bảo tư thế có đến 2000-3000 sợi cơ. đơn vị co cơ (sarcomere) tức là khoảng cách Z-Z ngắn lại. • Do tốc độ lan truyền xung thần kinh nhanh nên các sợi cơ của một đơn vị • Trong đơn vị co cơ, đĩa sáng I ngắn lại, đĩa tối A giữ nguyên, và vùng sáng vận động thường hưng phấn đồng thời H gần như biến mất. 23/02/2016 12:36 SA 65 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 66 Nguyễn Hữu Trí 11
12. Sự gập (Flexion) Sự vận động Sự duỗi (Extension 23/02/2016 12:36 SA 67 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 68 Nguyễn Hữu Trí Gập/Duỗi/Duỗi quá mức Khép (Adduction)/Dạng (Abduction) 23/02/2016 12:36 SA 69 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 70 Nguyễn Hữu Trí Xoay (Rotation) Ngữa (Supination)/Sấp (Pronation) • Sự xoay của một xương xung quanh trục dọc của nó 23/02/2016 12:36 SA 71 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 72 Nguyễn Hữu Trí 12
13. Lộn ra (Eversion)/Đảo ngược (Inversion) Gấp mu bàn chân (Dorsiflexion) Gấp gan bàn chân (Plantar Flexion 23/02/2016 12:36 SA 73 Nguyễn Hữu Trí 23/02/2016 12:36 SA 74 Nguyễn Hữu Trí 13