书城童书身体里的那点事:奇妙而有趣的生理常识
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第12章 人体大厦的支柱--骨骼、肌肉与皮肤(1)

人体像一台复杂的机器,虽然每个人的外形有差异,但结构组成却是相同的。人体中的骨骼共有206块,它们有规律地组合在一起,构成了人体坚固的支架,并保护着重要的内脏器官。骨骼大小不同,形状各异,它们互相巧妙地连接在一起,组成了一个完美坚固的人体支撑系统,维持着人的生命与健康。

一、身体的支架--骨骼

在我们的身体里,有一个完整的骨骼系统、人体内共有206块骨,主要功能是可以支撑保持体形,另一方面,骨骼也提供肌肉连接面,透过关节,协助肌肉产生运动,为内部软组织结构提供保护。骨骼几乎分布在身体的每一个部分,仅不起眼的手部骨骼,就约占骨骼总数的1/4。

骨骼起着支撑身体的作用,是人体运动系统的一部分。可不要小看骨骼,它的硬度甚至可以与钢相提并论。但是骨骼却比钢轻得多,这是因为骨骼是空心的,而同时又有许多适应了力学要求的纹理结构,所以轻而坚固。每平方厘米的骨头可以承受2000千克的重压,一点儿也不亚于花岗石。有趣的是,构成这些坚实骨质的材料中却行1/4是水,坚硬的钙质只占重量的一小半,而其余是胶质等软组织。

骨由有机物和无机物组成。有机物主要是蛋白质,使骨具有一定的韧度,而无机物主要是钙质和磷质,使骨具有一定的硬度。人体的骨就是这样由若干比例的有机物以及无机物组成,所以人骨既有韧度又有硬度,只是所占的比例有所不同。人在不同年龄,骨的有机物与无机物的比例也不同,儿童及少年的骨,有机物的含量比无机物为多,因此他们的骨,柔韧度及可塑性比较高,而老年人的骨正好相反,他们的骨硬度比较高,所以容易折断。

骨主要由骨质、骨髓和骨膜三部分构成,里面有丰富的血管和神经组织。儿童的骨髓腔内的骨髓是红色的,有造血功能,随着年龄的增长,造血功能逐渐失去。但长骨两端和扁骨的骨松质内,终生保持着具有造血功能的红骨髓。骨膜是覆盖在骨表面的结缔组织膜,有丰富的血管.淋巴管、神经和成骨细胞,对骨的生长和感觉起主要作用。幼年时期,成骨细胞直接参与骨的生长,使骨不断变粗。当发生骨折时,它就会分裂繁殖,形成骨痂,愈合断端。

成人骨头共有206块,分为头颅骨、躯干骨、上肢骨、下肢骨4个部分,但儿童的骨头却比大人多。因为儿童的骶骨有5块,长大成人后合为1块。儿童的尾骨有4~5块,长大后也合成了1块。儿童有2块髂骨、2块坐骨和2块耻骨,到成人就合并成为2块髋骨了。这样加起来,儿童的骨头要比大人多11~12块,就是说有217~218块。甚至有的初生婴儿的骨头数量更多一些。

男性骨骼比较粗大,表面粗糙、肌肉附着处的突起明显,骨密质较厚,骨质重;而女性骨骼比较细弱,骨面光滑,骨质较轻。当你骨折时,医生会用绷带或石膏为你固定伤处,几个月后就会康复。

二、人体有多少骨骼

人体的骨骼从胎儿阶段开始发育,起初,绝大部分骨骼都是由软骨构成的。在婴儿成长过程中,软骨逐渐被纤维组织所替代,并经过软骨骨化过程,硬化成骨。骨化到20岁左右才结束。骨骼的生长和发育由甲状腺激素、生长素以及性激素激发。应加强锻炼,及时补钙,并定期测试骨密度,以保证骨骼健康发育。

人体内的206块骨通过骨连接,构成骨骼,从而将人的身体支撑起来,并保护着我们的内脏器官。根据骨的形态可以把骨分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨。大腿骨、上臂骨都是长骨;短骨则分布在灵活运动又承受压力的部位,如手腕骨;肋骨则属于扁骨;不规则骨如椎骨。它们都是由骨膜,骨质和骨髓构成的。

一般来说,人的身高取决于长骨的长度。长骨外形呈管状,主要存在于四肢,可分为"一体两端"。体又叫骨干,它的外周部骨质致密,中央为容纳骨髓的骨髓腔。两端是软骨组织,叫骨骺。骨骺不断生成新的软骨组织,然后再钙化,这样长骨的长度也就增加了。脑垂体分泌的生长素并不是直接作用于骨骺,而是借助于血浆中的一种叫生长素介质的物质发生作用,使长骨增长。

决定身高的因素主要是生长素分泌的多少。那究竟是什么影响生长素的多少呢?一般来说,影响生长素生成主要有两个因素:一是睡眠,据研究,生长素在睡眠时分泌增加,醒时分泌减少,睡眠不足,必然影响生长素生成;二是代谢因素,其中以血糖影响最大,血中血糖充足可促进生长素分泌,因此患有幼儿糖尿病的儿童生长发育会受到影响。

事实上,骨头并没有我们想象的那么坚硬,在许多情况下,它可以说是脆弱的。如果将一根骨头浸入盐酸里面,脱去了骨中的无机物,它就变得韧软,甚至可以蜷曲打结。当然,健康的人自然是无法将骨头蜷曲打结的,但是得了佝偻病和骨软化症的人,骨头会因变软而发生畸形,所以人们又称之为"软骨病"。这种病人只要经过治疗,"软骨"就会成为正常"硬骨"了。

钙与磷好像形影不离的亲兄弟,它们主要以无机盐形式存在于体内,是形成骨骼和牙齿的主体部分。成人体内钙的含量约700~1400克,磷约400~800克,但只有极少部分作为离子存在于体液中。钙参与肌肉收缩、细胞分泌及凝血过程,能降低神经肌肉的兴奋性。磷则主要参与对生命活动有重要影响的物质代谢过程。如果钙磷供应不足,就会对人体产生较大危害。

罗圈腿也就是"O形腿",医学上称为"膝内翻",是一种不正常的骨骼发育畸形造成的。形成罗圈腿一般有两种原因:一是幼儿时因维生素D缺乏引起的佝偻病;二是骨骼生长发育阶段受到特殊的生活习惯影响。另外,青少年和幼儿由于一些特殊习惯,也会使骨骼变形,形成罗圈腿。要预防罗圈腿,从幼儿时就应注意预防佝偻病和改变不良生活习惯。

三、骨骼的巨大作用

人体共有206块骨骼,分为颅骨、躯干和四肢3个大部分。它们分布在全身各部位,支撑着身体,保护内部器官,同时由肌肉帮忙,进行各种活动。假如没有了骨骼,人体就成了一堆肉,根本无法直立行走。

1.支持作用:人体不同的骨骼通过关节、肌肉、韧带等组织连成一个整体,对身体起支撑作用。假如人类没有骨骼,那只能是瘫在地上的一堆软组织,不可能站立,更不可能行走。

2.保护作用:人类的骨骼如同一个框架,保护着人体重要的脏器,使其尽可能的避免外力的"干扰"和损伤。例如颅骨保护着大脑组织,脊柱和肋骨保护着心脏、肺,骨盆骨骼保护着膀胱、子宫等。没有骨骼的保护,外来的冲击、打击很容易使内脏器官受损伤。

3.运动功能:骨骼与肌肉、肌腱、韧带等组织协同,共同完成人的运动功能。骨骼提供运动必须的支撑,肌肉、肌腱提供运动的动力,韧带的作用是保持骨骼的稳定性,使运动得以连续的进行下去。所以,我们说骨骼是运动的基础。

4.代谢功能:骨骼与人体的代谢关系十分密切。骨骼中含有大量的钙、磷及其他有机物和无机物,是体内无机盐代谢的参与者和调节者。骨骼还参与人体内分泌的调节,影响体内激素的分泌和代谢。骨骼还与体内电解质平衡有关。

5.造血功能:骨骼的造血功能主要表现在人的幼年时期,骨髓腔内含有大量的造血细胞,这些细胞参与血液的形成。人到成年后,部分松质骨内仍存在具有造血功能的红骨髓。

四、骨骼的重要组成--脊柱及关节

1.脊柱

人体的脊柱是由33节脊椎构成的:7节颈椎,12节胸椎,5节腰椎,5节骶椎,4节尾椎。它们联系着全身的各个系统,因此每一节脊椎的健康都会关系到全身各系统的健康。我们的身体就像一部功能强大的机器,机器由各种部件构成,缺一不可。强壮的骨骼是这部机器的基础,支撑着柔软的肌肉和韧带,肌肉附于骨的表面,与骨骼共同支持人体、保护体内器官和承担运动功能:只有当肌肉富有弹性,才能带动关节活动,才能维持人体稳固的姿势。

人体的脊柱并不像从正面观为电杆一样笔直一根,而是根据人体的特殊情况有着四个弯曲,从侧面看上去呈"S"形,即颈部和腰部的弯曲凸向前,胸部和骶部凸向后。这些弯曲是适应人体直立行走的姿势,在生长发育的过程中逐步形成的。初生儿的脊柱是向后凸成弧形的,随着可以抬头及起坐,颈部前凸即逐步出现,胸部后凸也显得明显,等到学会行走后,颈部和腰部向前的弯曲才显著发展形成。

脊柱起着"承上启下"的作用,它既是头的支持者,又是人体躯干的中轴。脊柱支持体重、传递重力,保护脊髓和神经根,参与形成胸腔、腹腔及骨盆腔,支持和附着四肢与躯干联系的肌肉和筋膜。脊柱由于有独立的椎骨组成,加上韧带、肌肉、椎间盘将各个脊椎骨连接起来成为一个整体,就像自行车的链条一样,环环紧扣,这就保证了人类颈、胸、腰部活动的灵活性,人们能自由自在地根据不同需要前俯后仰、左右弯曲。

2.关节

如果人体全像骨头那样僵硬,人就会像乌龟那样笨拙;而如果人软绵绵的全是肉,那就像一条软弱的青虫。人之所以能奔跑跳跃、活动自如,关键在于人有关节--骨头与骨头之间的相连部分,这些关节使人既能折叠弯曲又能伸展自如。骨头之间有关节相连,使肌肉能带动骨头做出各种各样的动作。

人体的关节使人能做出不同形式、不同程度的动作。肘部和膝部能让四肢屈伸;球窝关节,比如肩部和髋部,可让一根骨头做多方向扭转,同时仍与另一根骨头牢固相连。

健康的骨关节与骨相连既贴合又灵活,相邻的骨头末端各包着柔滑的软骨,彼此之间只有狭窄的缝隙,缝隙中有一层薄薄的润滑液。所以,骨头能够灵活地进行相对运动,不致因摩擦而受损。膝关节的空隙中还有扁平的软骨,叫做关节半月板,发挥减震器的作用。

五、身体的起重设备--肌肉

人体有600多块肌肉,它们能伸能缩、配合默契,为人的每一个动作提供动力。因而,有人把肌肉称为人体的发动机。肌肉大部分同骨骼相连,它们通过拉伸来移动和支撑骨骼。肌肉由神经脉冲控制,分别负责各部位的运动。人体全部的肌肉平均占身体重量的40%,这些肌肉对于支撑人体和生成热量发挥着重要作用。

肌肉的形状决定了肌肉的收缩力量,从而直接影响到肌肉的功能。人体最强壮的肌肉是沿着脊椎分布的肌肉,这些肌肉能够维持人体的姿势和产生动力。人体颈部和背部的肌肉十分有力,它们能够参与复杂的运动。颈部的肌肉支撑头部并保持头部的姿势,而附着于肩胛骨上的肌肉则有助于稳定肩关节。

肌肉的联结可分为肌肉与肌腱的联结、肌腱与骨的联结。其中,肌腱是一种强有力的带状或片状的物质,是骨骼肌连接到骨的结缔组织纤维束。肌腱能促使肌肉不停息地拉伸骨骼。在联结处,肌腱纤维穿过骨膜牢固地附着在骨头的外层,将肌肉与骨骼紧密地联结在一起。

按照形态、功能和位置,人体的肌肉可以分为三大类:骨骼肌、平滑肌和心肌。骨骼肌主要是附着在躯干和四肢的骨骼上的肌肉,是牵拉骨头运动的绳索;平滑肌主要位于人体一些内脏器官和血管壁上,它的运动缓慢而又持久,好像一阵一阵的波涛;心肌仅位于心脏,它使心脏有节奏地跳动,永不停顿,并兼有骨骼肌和平滑肌的一些基本特征。它是人体中最勤劳的肌肉。

颇为有趣的是,人体的肌肉也会发出声响。不光是心肌和肺部的肌肉会发出声音,其他肌肉在收缩时也会发出一种特殊的声响。如果你不相信,你可以把你的大拇指轻轻放在耳边,堵住耳朵眼,你就能听到马车通过鹅卵石地面那样的隆隆声。这就是前耳肌肉收缩时发出的声音。而且,肌肉的工作强度越大,发出的声音就越响。

虽然人体的肌肉众多,但是基本结构却很相似。肌肉是由肌原纤维细胞组成的,与大多数人体细胞不同的是:肌肉细胞呈长形,里面充满了线状的细丝。大脑中神经信号的传输使这些丝产生互动反应,从而使肌肉纤维收缩,肌肉纤维收缩会进一步促使整块肌肉收缩。传输信号越多,肌肉纤维收缩度越大;没有神经信号的刺激,肌肉纤维将变得非常松弛。

骨骼肌就像一股粗电缆一样,里面整齐地排列着数不清的细电缆,这些细电缆就是平时我们所说的肌纤维,而这些肌纤维又由一束束更细的电线--肌原纤维组成,这是骨骼肌在结构上不同于其他肌肉的最突出的特点。此外,骨骼肌肌肉组织里还包括供给肌肉能量的微血管。

平滑肌广泛分布于人体的消化系统、呼吸系统以及泌尿、生殖等系统,平滑肌的联结不同于骨骼肌,骨骼肌的肌肉细胞通过肌腱同骨骼相连,而平滑肌细胞则是互相联结,形成管状结构或中空器官。就功能而言,平滑肌可以通过缩短和产生张力使器官发生运动和变形,也可以产生连续性的收缩,使器官保持原有的形状。

心肌是唯一的一类分布于心脏的肌肉组织,它每天大约收缩100000次,但是它的收缩具有严格的自动节律性,缓慢而持久,也正因为如此,心肌才不容易疲劳。此外,心肌也不受人体意识的控制。然而,心肌的收缩频率是由自主神经系统根据机体所处的状态--是在进行活动还是在休息--来进行调节的。

六、骨骼肌是什么

任何关于肌肉系统的描述中,骨骼肌都处于主导地位。骨骼肌约占体重的40%,它可以进行从眨眼皮到挥动大锤的各种运动。骨骼肌中的每块肌肉都具有一定形态、结构和功能,它们在躯体神经的支配下收缩或舒张,进行随意运动。肌肉具有一定的弹性,因而肌肉可以减缓外力对人体的冲击。另外,肌肉内还有感受人体体位和状态的感受器,这些感受器不断地将冲动传向中枢,反射性地保持肌肉的紧张度,以维持人体的姿态和保障人体运动时的协调性。

骨骼肌的形态各不相同,大致包括羽状肌、半羽状肌、梭形肌、二头梭形肌和扁带形肌等基本类型。其中,梭形肌大多位于人体的四肢,它主要为长肌,长肌肌束的排列与肌肉的长轴相一致,而且收缩的幅度大,可以产生大幅度的运动。扁带形肌大多位于人体的躯干,这些肌肉组成体腔壁,能够对人体的各个器官形成强有力的保护。

国内外不少学者认为,人体的心脏其实不止是胸腔中的那一个,它还有第二个呢。这"第二心脏"说的就是骨骼肌。原来,在每平方毫米的肌肉中,有4000多条毛细血管。肌肉在进行收缩时,肌肉间隙的压力会升高,静脉血管会受到挤压,这样,血液会更快地流回心脏。我们无时无刻不在使用肌肉,而血液又是分分秒秒部在循环流动着。因而,肌肉事实上是在不同的部位、用不同的力挤压血液。它也像心脏那样起着"泵"的作用。