अध्याय 20 चालन आणि हालचाल

हालचाल हे जिवंत प्राण्यांचे महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे. प्राणी आणि वनस्पती विविध प्रकारच्या हालचाली दाखवतात. अमीबासारख्या एककोशिक प्राण्यांमध्ये प्रोटोप्लाझमचा प्रवाह ही हालचालीची साधी रूप आहे. अनेक प्राणी कोरड्या, झेंड्या आणि शिंकांनी हालचाल करतात. मानव हातपाय, जबडे, डोळे, जीभ इत्यादी हालवू शकतो. काही हालचालींमुळे स्थान बदलते. अशा स्वैच्छिक हालचालींना चालन म्हणतात. चालणे, धावणे, चढणे, उडणे, पोहणे ही चालनाची काही रूपे आहेत. चालनासाठी वापरले जाणारे अवयव इतर हालचालींसाठी वेगळे असण्याची गरज नाही. उदाहरणार्थ, परामीशियममध्ये कोरड्या अन्नाच्या हालचालीत आणि चालनातही मदत करतात. हायड्रा आपल्या शिंकांनी शिकार करतो आणि त्याच वेळी चालनासाठीही वापरतो. आपण हातपाय वापरून शरीराची स्थिती बदलतो आणि चालनाही करतो. वरील निरीक्षणांवरून हालचाल आणि चालन स्वतंत्रपणे अभ्यासता येत नाहीत हे स्पष्ट होते. दोन्हींचा संबंध असा आहे की सर्व चालन हालचाल असतात, पण सर्व हालचाल चालन नसते.

प्राण्यांच्या अधिवासानुसार आणि परिस्थितीच्या गरजेनुसार चालनाच्या पद्धती बदलतात. तथापि, चालन सामान्यतः अन्न, निवारा, जोडीदार, योग्य प्रजनन जागा, अनुकूल हवामान शोधण्यासाठी किंवा शत्रू/शिकाऱ्यांपासून पळ काढण्यासाठी केली जाते.

20.1 हालचालीचे प्रकार [217-218]#

मानवी शरीरातील पेशी तीन प्रमुख प्रकारच्या हालचाली दाखवतात, त्या म्हणजे अमीबॉइड, कोरड्या आणि स्नायूंच्या हालचाली. आपल्या शरीरातील काही विशेष पेशी जसे की रक्तातील मॅक्रोफेजेस आणि ल्यूकोसाइट्स अमीबॉइड हालचाल दाखवतात. ही हालचाल प्रोटोप्लाझमच्या प्रवाहामुळे तयार होणाऱ्या पसुदपोडियाद्वारे होते (अमीबासारखी). सायटोस्केलेटल घटक जसे की मायक्रोफिलामेंट्सही अमीबॉइड हालचालीत सहभागी असतात.

कोरड्या हालचाल आपल्या अंतर्गत नळीसारख्या अवयवांमध्ये होतात जे कोरड्या उपकला असलेले असतात. श्वासनलिकेतील कोरड्यांच्या समन्वयित हालचाली आपल्याला धूळ कण आणि इतर परकीय पदार्थ बाहेर टाकण्यात मदत करतात. स्त्री प्रजनन मार्गात अंड्याचे प्रवास कोरड्या हालचालीने सुलभ होते. आपले हातपाय, जबडे, जीभ इत्यादी हालवण्यासाठी स्नायूंची हालचाल आवश्यक असते.

स्नायूंच्या संकुचन गुणधर्माचा प्रभावी वापर मानवांसह बहुतेक बहुकोशिक प्राण्यांनी चालन आणि इतर हालचालीसाठी केला आहे. चालनासाठी स्नायू, कंकाल आणि नाडी प्रणाली यांचा परिपूर्ण समन्वय आवश्यक असतो. या अध्यायात आपण स्नायूंचे प्रकार, त्यांची रचना, संकुचनाची यंत्रणा आणि कंकाल प्रणालीच्या महत्त्वाच्या पैलूंबद्दल जाणून घ्याल.

20.2 स्नायू [218-220]#

तुम्ही अध्याय 8 मध्ये अभ्यासले आहे की कोरड्या आणि झेंड्या हे पेशी झिल्लीचे उगम आहेत. झेंड्यांच्या हालचाली शुक्राणूंच्या पोहण्यात, स्पंजच्या नाला प्रणालीत पाण्याचा प्रवाह टिकवण्यात आणि युग्लेना सारख्या प्रोटोझोआंच्या चालनात मदत करतात. स्नायू हे मेसोडर्मल उत्पत्तीचे विशेष ऊतक आहे. मानवी प्रौढाच्या शरीराच्या वजनाच्या सुमारे 40-50 टक्के वाटा स्नायूंमुळे असतो. त्यांच्यामध्ये विशेष गुणधर्म जसे की उत्तेजनशीलता, संकुचनशीलता, वाढवण्याची क्षमता आणि लवचिकता असतात. स्नायूंचे वर्गीकरण विविध निकषांनुसार केले जाते, जसे की स्थान, दिसणे आणि त्यांच्या क्रियाकलापांच्या नियमनाचे स्वरूप. स्थानानुसार तीन प्रकारचे स्नायू ओळखले जातात: (i) कंकाल (ii) आंतरडी आणि (iii) हृदय.

कंकाल स्नायू शरीराच्या कंकाल घटकांशी जवळून संबंधित असतात. सूक्ष्मदर्शकाखाली त्यांना रेषीय दिसणारा दिसावा असतो म्हणून त्यांना रेषीय स्नायू असेही म्हणतात. त्यांच्या क्रिया नाडी प्रणालीच्या स्वैच्छिक नियंत्रणाखाली असतात म्हणून त्यांना स्वैच्छिक स्नायूही म्हणतात. ते प्रामुख्याने चालन क्रिया आणि शरीराच्या स्थिती बदलांमध्ये सहभागी होतात.

आंतरडी स्नायू शरीरातील रिकाम्या आंतरडी अवयवांच्या आंतरभागात असतात जसे की अन्ननलिका, प्रजनन मार्ग इत्यादी. त्यांना कोणतीही रेषा दिसत नाही आणि त्यांचा दिसणारा भाग गुळगुळीत असतो. त्यामुळे त्यांना गुळगुळीत स्नायू (नॉन-स्ट्रायटेड) असे म्हणतात. त्यांच्या क्रिया नाडी प्रणालीच्या स्वैच्छिक नियंत्रणाखाली नसतात म्हणून त्यांना अनैच्छिक स्नायू असेही म्हणतात. ते उदाहरणार्थ अन्ननलिकेत अन्नाच्या हालचालीत आणि प्रजनन मार्गात गॅमेट्सच्या हालचालीत मदत करतात.

नावाप्रमाणे, हृदय स्नायू हे हृदयाचे स्नायू असतात. अनेक हृदय स्नायू पेशी शाखीय पद्धतीने एकत्र येऊन हृदय स्नायू तयार करतात. दिसण्याच्या आधारावर, हृदय स्नायू रेषीय असतात. ते अनैच्छिक स्वरूपाचे असतात कारण नाडी प्रणाली त्यांच्या क्रिया थेट नियंत्रित करत नाही.

चला, संकुचनाची रचना आणि यंत्रणा समजून घेण्यासाठी कंकाल स्नायूचे सविस्तर निरीक्षण करू. आपल्या शरीरातील प्रत्येक सुसंघटित कंकाल स्नायू अनेक स्नायू गुच्छांनी (fascicles) बनलेला असतो जे सामान्य कोलेजेनस संयोजी ऊतकाच्या थराने जसे की फॅशिया एकत्र धरले जातात. प्रत्येक स्नायू गुच्छात अनेक स्नायू तंतू असतात (चित्र 20.1).

चित्र 20.1 स्नायूच्या गुच्छांचे आणि स्नायू तंतूंचे आलेखीय अनुप्रस्थ दृश्य

प्रत्येक स्नायू तंतू प्लाझ्मा झिल्लीने झाकलेला असतो ज्याला सार्कोलेमा म्हणतात आणि त्यात सार्कोप्लाझ्म असतो. स्नायू तंतू हे एक सिंसिटियम आहे कारण सार्कोप्लाझ्ममध्ये अनेक केंद्रके असतात. स्नायू तंतूंचे एंडोप्लाझ्मिक रेटिक्युलम, म्हणजेच सार्कोप्लाझ्मिक रेटिक्युलम हे कॅल्शियम आयनांचे साठा स्थान आहे. स्नायू तंतूचे वैशिष्ट्य म्हणजे सार्कोप्लाझ्ममध्ये अनेक समांतर व्यवस्थित ठेवलेले तंतू असतात ज्यांना मायोफिलामेंट्स किंवा मायोफिब्रिल्स म्हणतात. प्रत्येक मायोफिब्रिलवर पर्यायाने गडद आणि हलके बँड असतात. मायोफिब्रिलच्या सविस्तर अभ्यासात असे सिद्ध झाले आहे की रेषीय दिसणारा भाग दोन महत्त्वाच्या प्रोटीन्सच्या वितरण पद्धतीमुळे असतो - अॅक्टिन आणि मायोसिन. हलके बँड अॅक्टिनने बनलेले असतात आणि त्यांना I-बँड किंवा आयसोट्रोपिक बँड म्हणतात, तर गडद बँड ज्याला ‘A’ किंवा अॅनिसोट्रोपिक बँड म्हणतात त्यात मायोसिन असते. दोन्ही प्रोटीन्स रॉडसारख्या रचनांमध्ये एकमेकांसमवेत आणि मायोफिब्रिल्सच्या लांब अक्षासमवेत व्यवस्थित ठेवलेले असतात. अॅक्टिन तंतू मायोसिन तंतूंपेक्षा पातळ असतात, त्यामुळे त्यांना सामान्यतः पातळ आणि जाड तंतू असे म्हणतात. प्रत्येक ‘I’ बँडच्या मध्यभागी एक लवचिक तंतू असते ज्याला ‘Z’ रेषा म्हणतात जी ते दोन भागात विभागते. पातळ तंतू ‘Z’ रेषेशी घट्ट जोडलेले असतात. ‘A’ बँडमधील जाड तंतू मध्यभागी एका पातल्या तंतुमय झिल्लीने जोडलेले असतात ज्याला ‘M’ रेषा म्हणतात. ‘A’ आणि ‘I’ बँड पर्यायाने मायोफिब्रिल्सच्या लांबीभर व्यवस्थित ठेवलेले असतात. दोन सलग ‘Z’ रेषांमधील मायोफिब्रिलचा भाग संकुचनाचे कार्यात्मक एकक मानला जातो आणि त्याला सार्कोमियर म्हणतात (चित्र 20.2). विश्रांतीच्या अवस्थेत, पातळ तंतूंचे काठ जाड तंतूंच्या दोन्ही बाजूंना थोडे ओव्हरलॅप करतात आणि जाड तंतूंच्या मध्यभागाचा भाग मोकळा ठेवतात. जाड तंतूंचा हा मध्यभागीचा भाग जो पातळ तंतूंनी ओव्हरलॅप केलेला नाही त्याला ‘H’ झोन म्हणतात.

चित्र 20.2 (a) स्नायू तंतूची रचना दाखवणारे आलेखीय चित्र ज्यात सार्कोमियर दाखवले आहे (b) सार्कोमियर

20.2.1 संकुचन प्रोटीन्सची रचना [221]#

प्रत्येक अॅक्टिन (पातळ) तंतू दोन ‘F’ (फिलामेंटस) अॅक्टिन्सपासून बनलेले असते जे एकमेकांभोवती हेलिकली गुंडाळलेले असतात. प्रत्येक ‘F’ अॅक्टिन हे मोनोमेरिक ‘G’ (ग्लोब्युलर) अॅक्टिन्सचे बहुपद असते. आणखी एक प्रोटीन, ट्रोपोमायोसिनच्या दोन तंतू ‘F’ अॅक्टिन्सच्या लांबीभर जवळपास धावतात. एक संकुलित प्रोटीन ट्रोपोनिन ट्रोपोमायोसिनवर नियमित अंतरावर वितरित असते. विश्रांतीच्या अवस्थेत ट्रोपोनिनचा एक उपघटक अॅक्टिन तंतूंवरील मायोसिनसाठीचे सक्रिय बंधन स्थान झाकतो (चित्र 20.3a).

प्रत्येक मायोसिन (जाड) तंतूही बहुपदित प्रोटीन असते. अनेक मोनोमेरिक प्रोटीन्स ज्यांना मेरोमायोसिन्स म्हणतात (चित्र 20.3b) एक जाड तंतू तयार करतात. प्रत्येक मेरोमायोसिनमध्ये दोन महत्त्वाचे भाग असतात, एक गोलाकार डोके लहान हातासह आणि शेपूट, पूर्वीला हेवी मेरोमायोसिन (HMM) आणि नंतर लाइट मेरोमायोसिन (LMM) म्हणतात. HMM घटक, म्हणजेच डोके आणि लहान हात पॉलिमराइज्ड मायोसिन तंतूच्या पृष्ठभागावरून नियमित अंतरावर आणि कोनातून बाहेर उभे असतात आणि त्यांना क्रॉस आर्म म्हणतात. गोलाकार डोके हे सक्रिय ATPase एंजाइम असते आणि त्यात ATP साठी बंधन स्थाने आणि अॅक्टिनसाठी सक्रिय स्थाने असतात.

चित्र 20.3 (a) अॅक्टिन (पातळ) तंतू (b) मायोसिन मोनोमर (मेरोमायोसिन)

20.2.2 स्नायू संकुचनाची यंत्रणा [221-223]#

स्नायू संकुचनाची यंत्रणा स्लाइडिंग फिलामेंट थिअरीने सर्वोत्तम स्पष्ट केली जाते जी सांगते की स्नायू तंतूचे संकुचन पातळ तंतूंचे जाड तंतूंवर सरकल्यामुळे होते.

स्नायू संकुचन मध्यवर्ती नाडी प्रणालीकडून (CNS) मोटर न्यूरॉनद्वारे पाठवलेल्या सिग्नलने सुरू होते. एक मोटर न्यूरॉन आणि त्याशी जोडलेले स्नायू तंतू एक मोटर युनिट तयार करतात. मोटर न्यूरॉन आणि स्नायू तंतूच्या सार्कोलेम्मा यांच्यातील जोडणीला न्यूरोमस्क्युलर जंक्शन किंवा मोटर-एंड प्लेट म्हणतात. या जंक्शनवर पोहोचलेला न्यूरल सिग्नल एक न्यूरोट्रान्समीटर (अॅसिटिल कोलीन) सोडतो जो सार्कोलेम्मामध्ये एक्शन पोटेन्शियल निर्माण करतो. हे स्नायू तंतूभर पसरते आणि सार्कोप्लाझ्ममध्ये कॅल्शियम आयनांची सोडण करते. Ca++ पातळी वाढल्यामुळे अॅक्टिन तंतूंवरील ट्रोपोनिनच्या उपघटकाशी कॅल्शियम बंधन होते आणि त्यामुळे मायोसिनसाठीचे सक्रिय स्थान उघडते. ATP हायड्रोलिसिसची ऊर्जा वापरून मायोसिन डोके आता उघडलेल्या सक्रिय स्थानांशी बंधन करून क्रॉस ब्रिज तयार करते (चित्र 20.4).

चित्र 20.4 क्रॉस ब्रिज तयार होण्याच्या टप्प्यात डोके फिरवणे आणि क्रॉस ब्रिज तोडणे

हे जोडलेले अॅक्टिन तंतू ‘A’ बँडच्या मध्यभागाकडे खेचतात. या अॅक्टिनशी जोडलेल्या ‘Z’ रेषाही आत खेचल्या जातात त्यामुळे सार्कोमियर लहान होते, म्हणजेच संकुचन होते. वरील टप्प्यांवरून स्पष्ट होते की स्नायूच्या संकुचनात ‘I’ बँड कमी होतात, तर ‘A’ बँड लांबी टिकवतात (चित्र 20.5). मायोसिन ADP आणि P1 सोडून विश्रांतीच्या अवस्थेत परत जातो. नवीन ATP बंधन करते आणि क्रॉस-ब्रिज तुटते (चित्र 20.4). ATP पुन्हा मायोसिन डोक्याने हायड्रोलाइज केले जाते आणि क्रॉस ब्रिज तयार होणे आणि तुटणे याचे चक्र पुढे चालू राहते जे आणखी सरकण्यास कारणीभूत ठरते. ही प्रक्रिया Ca++ आयन पुन्हा सार्कोप्लाझ्मिक सिस्टर्नेमध्ये पंप केले जात नाही तोपर्यंत चालू राहते ज्यामुळे अॅक्टिन तंतू पुन्हा झाकले जातात. यामुळे ‘Z’ रेषा पुन्हा त्यांच्या मूळ स्थानी परततात, म्हणजेच विश्रांती. वेगवेगळ्या स्नायूंमध्ये तंतूंची प्रतिक्रिया वेळ वेगळी असू शकते. स्नायूंचे वारंवार सक्रिय केल्यामुळे ग्लायकोजेनच्या अनॉक्सिजेनिक विघटनामुळे लॅक्टिक acid साठू शकते, ज्यामुळे थकवा येतो. स्नायूंमध्ये एक लाल रंगाचा ऑक्सिजन साठवणारा रंजक असतो ज्याला मायोग्लोबिन म्हणतात. काही स्नायूंमध्ये मायोग्लोबिनचे प्रमाण जास्त असते ज्यामुळे ते लालसर दिसतात. अशा स्नायूंना रेड फायबर्स म्हणतात. या स्नायूंमध्ये अनेक मायटोकॉंड्रिया असतात जे त्यात साठवलेले मोठे प्रमाणात ऑक्सिजेन ATP निर्मितीसाठी वापरू शकतात. त्यामुळे या स्नायूंना एरोबिक स्नायूही म्हणता येतात. दुसरीकडे, काही स्नायूंमध्ये मायोग्लोबिनचे प्रमाण खूपच कमी असते आणि त्यामुळे ते पांढुरके किंवा पांढरसर दिसतात. यांना व्हाइट फायबर्स म्हणतात. त्यामध्ये मायटोकॉंड्रियाची संख्या कमी असते, पण सार्कोप्लाझ्मिक रेटिक्युलमचे प्रमाण जास्त असते. ते ऊर्जेसाठी अनॉक्सिजेनिक प्रक्रियेवर अवलंबून असतात.

चित्र 20.5 स्नायू संकुचनाची स्लाइडिंग-फिलामेंट थिअरी (पातळ तंतूंची हालचाल आणि I बँड आणि H झोनचे आपेक्षिक आकार)

20.3 कंकाल प्रणाली [224-226]#

कंकाल प्रणाली हाडांच्या चौकटीपासून आणि काही उपास्थीपासून बनलेली असते. या प्रणालीचा शरीरातील हालचालीत महत्त्वाचा वाटा असतो. जबड्याचे हाड नसते तर अन्न चावण्याची कल्पना करा आणि हातपायांचे हाड नसते तर चालण्याची कल्पना करा. हाड आणि उपास्थी हे विशेष संयोजी ऊतक आहेत. पूर्वामध्ये कॅल्शियम लवणांमुळे खूप कठीण मॅट्रिक्स असतो आणि उपास्थीमध्ये कॉन्ड्रोइटिन लवणांमुळे थोडी लवचिक मॅट्रिक्स असते. मानवामध्ये ही प्रणाली 206 हाडांपासून आणि काही उपास्थीपासून बनलेली असते. ती दोन प्रमुख विभागांमध्ये गटात केली जाते - अक्षीय आणि उपांग कंकाल.

अक्षीय कंकालात 80 हाडे मुख्य अक्षावर वितरित असतात. कपाळ, कणात खालील स्तंभ, स्टर्नम आणि पसाऱ्यांचा अक्षीय कंकाल तयार करतात. कपाळ (चित्र 20.6) दोन हाडांच्या संचांपासून बनलेले असते - मेंदूचे आणि चेहऱ्याचे, एकूण 22 हाडे.

चित्र 20.6 मानवी कपाळाचे आलेखीय दृश्य

मेंदूचे हाड 8 असतात. ते मेंदूसाठी कठीण संरक्षणात्मक बाह्य आवरण, मेंदूचे आवरण तयार करतात. चेहऱ्याचा भाग 14 कंकाल घटकांपासून बनलेला असतो जे कपाळाचा पुढील भाग तयार करतात. बुक्कल गुहेच्या तळाशी एक U-आकाराचे हाड असते ज्याला हायॉइड म्हणतात आणि तेही कपाळात समाविष्ट असते. प्रत्येक मध्य कानात तीन लहान हाडे असतात - मॅलेस, इन्कस आणि स्टेप्स, एकत्रितपणे कानाचे ओसिकल्स म्हणतात. कपाळाचा भाग दोन ऑक्सिपिटल कॉन्डाईल्सच्या मदतीने कणात खालील स्तंभाच्या वरच्या भागाशी जोडलेला असतो (डिकॉन्डायलिक कपाळ).

आपला कणात खालील स्तंभ (चित्र 20.7) 26 क्रमाने ठेवलेल्या एककांनी बनलेला असतो ज्यांना वर्टेब्रा म्हणतात आणि तो डोर्सली ठेवलेला असतो. तो कपाळाच्या तळाशीपासून सुरू होतो आणि तो धडाचा मुख्य चौकट तयार करतो. प्रत्येक वर्टेब्राचा मध्यभागी रिकामा भाग असतो (न्यूरल कॅनल) ज्यातून स्पाइनल कॉर्ड जातो. पहिली वर्टेब्रा अ‍ॅटलस असते आणि ती ऑक्सिपिटल कॉन्डाईल्सशी जोडलेली असते. कणात खालील स्तंभ सरव्हिकल (7), थोरॅसिक (12), लम्बार (5), सॅक्रल (1-फ्यूज्ड) आणि कोक्सिजियल (1-फ्यूज्ड) भागात विभागलेला असतो कपाळापासून सुरू होऊन. सरव्हिकल वर्टेब्राची संख्या सात असते अगदी सर्व सस्तन प्राण्यांमध्ये मानवासह. कणात खालील स्तंभ स्पाइनल कॉर्डचे संरक्षण करतो, डोके टिकवतो आणि पसाऱ्यांचे आणि पाठीच्या स्नायूंचे संलग्न बिंदू आहे. स्टर्नम हे थोरॅक्सच्या व्हेंट्रल मिडलाइनवरील समतल असते.

चित्र 20.7 कणात खालील स्तंभ (उजवा बाजूचा दृश्य)

12 जोड्या पसाऱ्या असतात. प्रत्येक पसारा हे एक पातल समतल असते जे डोर्सली वर्टेब्रल स्तंभाशी आणि व्हेंट्रली स्टर्नमशी जोडलेले असते. त्याच्या डोर्सल टोकाला दोन जोडणीचे पृष्ठभाग असतात आणि त्यामुळे त्याला बायसेफॅलिक म्हणतात. पहिल्या सात जोड्या पसाऱ्यांना खऱ्या पसाऱ्या म्हणतात. डोर्सली ते थोरॅसिक वर्टेब्राशी जोडलेले असतात आणि व्हेंट्रली ते स्टर्नमशी हायलीन उपास्थीच्या मदतीने जोडलेले असतात. 8व्या, 9व्या आणि 10व्या जोड्या पसाऱ्या स्टर्नमशी थेट जोडलेल्या नसतात पण सातव्या पसाऱ्याशी हायलीन उपास्थीच्या मदतीने जोडलेल्या असतात. यांना वर्टेब्रोकोन्ड्रल (खोट्या) पसाऱ्या म्हणतात. शेवटच्या 2 जोड्या (11वी आणि 12वी) पसाऱ्या व्हेंट्रली जोडलेल्या नसतात आणि त्यामुळे त्यांना फ्लोटिंग पसाऱ्या म्हणतात. थोरॅसिक वर्टेब्रा, पसाऱ्या आणि स्टर्नम एकत्र मिळून रिब केज तयार करतात (चित्र 20.8).

चित्र 20.8 पसाऱ्या आणि रिब केज

हातपायांचे हाड आणि त्यांचे गर्डल उपांग कंकाल तयार करतात. प्रत्येक हातपायात 30 हाडे असतात. हाताचे (पुढचा हातपाय) हाड ह्यूमरस, रेडिअस आणि अल्ना, कार्पल्स (मनगटाचे हाड - 8 संख्येने), मेटाकार्पल्स (हाताचे हाड - 5 संख्येने) आणि फॅलॅन्जेस (बोटे - 14 संख्येने) असतात (चित्र 20.9). फेमर (मांडीचे हाड - सर्वात लांब हाड), टिबिया आणि फिब्युला, टार्सल्स (पायाचे हाड - 7 संख्येने), मेटाटार्सल्स (5 संख्येने) आणि फॅलॅन्जेस (बोटे - 14 संख्येने) हे पायांचे (मागचा हातपाय) हाड असतात (चित्र 20.10). एक कप आकाराचे हाड ज्याला पॅटेला म्हणतात ते गुडघ्याच्या व्हेंट्रल भागावर झाकतो (गुडघ्याचे झाकण).

चित्र 20.9 उजवा पेक्टोरल गर्डल आणि वरचा हात. (समोरचा दृश्य)

पेक्टोरल आणि पेल्विक गर्डलचे हाड वरच्या आणि खालच्या हातपायांना अक्षीय कंकालाशी जोडण्यात मदत करतात. प्रत्येक गर्डल दोन अर्धांपासून बनलेले असते. पेक्टोरल गर्डलच्या प्रत्येक अर्धात क्लाविकल आणि स्केप्युला असते (चित्र 20.9). स्केप्युला हे एक मोठे त्रिकोणी समतल असते जे थोरॅक्सच्या डोर्सल भागात दुसऱ्या आणि सातव्या पसाऱ्यांमध्ये असते. स्केप्युला समतलाच्या डोर्सल, समतल, त्रिकोणी शरीरावर थोडी उंच रिज असते ज्याला स्पाइन म्हणतात जी समतल, विस्तारित प्रक्रियेसारखी असते ज्याला अ‍ॅक्रोमियन म्हणतात. क्लाविकल याशी जोडलेली असते. अ‍ॅक्रोमियनच्या खाली एक खोच असते ज्याला ग्लेनॉइड कॅव्हिटी म्हणतात जी ह्यूमरसच्या डोक्याशी जोडून खांद्याचा जोड तयार करते. प्रत्येक क्लाविकल हे दोन वक्रता असलेले लांब पातल असते. या हाडाला सामान्यपणे कॉलर बोन म्हणतात.

चित्र 20.10 उजवा पेल्विक गर्डल आणि खालच्या हातपायांचे हाड (समोरचा दृश्य)

पेल्विक गर्डल दोन कॉक्सल हाडांपासून बनलेले असते (चित्र 20.10). प्रत्येक कॉक्सल हाड तीन हाडांच्या विलीनीकरणाने बनलेले असते - इलियम, इशियम आणि प्यूबिस. वरील हाडांच्या विलीनीकरणाच्या बिंदूवर एक खोच असते ज्याला अ‍ॅसिटॅब्युलम म्हणतात ज्याशी मांडीचे हाड जोडलेले असते. पेल्विक गर्डलचे दोन अर्ध व्हेंट्रली भेटतात आणि प्यूबिक सिम्फिसिस तयार करतात ज्यात तंतुमय उपास्थी असते.

20.4 जोड [226-227]#

जोड शरीरातील हाडांच्या सर्व प्रकारच्या हालचालींसाठी आवश्यक असतात. चालन हालचालींना याला अपवाद नाही. जोड हे हाडांमधील किंवा हाड आणि उपास्थीमधील संपर्क बिंदू असतात. स्नायूंनी निर्माण केलेली शक्ती जोडांमार्फत हालचाल करण्यासाठी वापरली जाते, जिथे जोड फुल्क्रम म्हणून कार्य करते. या जोडांमध्ये हालचाल करण्याची क्षमता विविध घटकांवर अवलंबून असते. जोडांना तीन प्रमुख रचनात्मक रूपांमध्ये वर्गीकृत केले आहे, ते म्हणजे तंतुमय, उपास्थी आणि सायनोव्हियल.

तंतुमय जोड कोणतीही हालचाल परवानगी देत नाहीत. या प्रकारची जोड समतल कपाळाच्या हाडांमध्ये दाखवली जाते जी टोकाला टोक जोडून घन तंतुमय संयोजी ऊतकांच्या मदतीने सुचरांमध्ये जोडलेली असते, ज्यामुळे मेंदूचे आवरण तयार होते.

उपास्थी जोडमध्ये, संबंधित हाडे उपास्थीच्या मदतीने जोडलेली असतात. कणात खालील स्तंभातील सलग वर्टेब्रा यांच्यातील जोड या पद्धतीची असते आणि ती मर्यादित हालचाल परवानगी देते.

सायनोव्हियल जोडमध्ये दोन हाडांच्या जोडणीच्या पृष्ठभागांमधील द्रव भरलेली सायनोव्हियल गुहा असते. अशी व्यवस्था मोठ्या प्रमाणात हालचाल परवानगी देते. या जोड चालन आणि अनेक इतर हालचालींमध्ये मदत करतात. बॉल आणि सॉकेट जोड (ह्यूमरस आणि पेक्टोरल गर्डल यांच्यात), हिंग जोड (गुडघा जोड), पिव्हट जोड (अ‍ॅटलस आणि अ‍ॅक्सिस यांच्यात), ग्लाइडिंग जोड (कार्पल्स यांच्यात) आणि सॅडल जोड (थंबचे कार्पल आणि मेटाकार्पल यांच्यात) ही काही उदाहरणे आहेत.

20.5 स्नायू आणि कंकाल प्रणालीचे विकार [227]#

मायस्थेनिया ग्रॅविस: न्यूरोमस्क्युलर जंक्शनला परिणाम करणारा ऑटो इम्यून विकार ज्यामुळे थकवा, कमजोरी आणि कंकाल स्नायूंचा पक्षाघात होतो.

मस्क्युलर डिस्ट्रॉफी: मुख्यतः जेनेटिक विकारामुळे कंकाल स्नायूंची प्रगत अधोगती.

टेटनी: शरीरातील द्रवात कमी Ca++ मुळे स्नायूंमध्ये जलद स्पास्म (जंगी संकुचन).

आर्थ्रायटिस: जोडांचा दाह.

ऑस्टिओपोरोसिस: वयानुषंगाने होणारा विकार ज्यामध्ये हाडांचे वस्तुमान कमी होते आणि फ्रॅक्चरची शक्यता वाढते. एस्ट्रोजेनची पातळी कमी होणे हे सामान्य कारण आहे.

गाउट: युरिक acid स्फटिकांच्या साठ्यामुळे जोडांचा दाह.

सारांश#

हालचाल हे सर्व जिवंत प्राण्यांचे आवश्यक वैशिष्ट्य आहे. प्रोटोप्लाझ्मिक प्रवाह, कोरड्या हालचाली, फिन्स, हातपाय, पंख इत्यादींच्या हालचाली ही प्राण्यांनी दाखवलेली काही रूपे आहेत. स्वैच्छिक हालचाल जी प्राण्याला त्याचे स्थान बदलण्यास कारणीभूत ठरते, तिला चालन म्हणतात. प्राणी सामान्यतः अन्न, निवारा, जोडीदार, प्रजनन जागा, चांगले हवामान किंवा स्वतःचे संरक्षण करण्यासाठी हालचाल करतात.

मानवी शरीरातील पेशी अमीबॉइड, कोरड्या आणि स्नायू हालचाली दाखवतात. चालन आणि अनेक इतर हालचालींसाठी समन्वित स्नायू क्रियाकलाप आवश्यक असतात. आपल्या शरीरात तीन प्रकारचे स्नायू असतात. कंकाल स्नायू कंकाल घटकांशी जोडलेले असतात. ते रेषीय दिसतात आणि स्वैच्छिक स्वरूपाचे असतात. आंतरडी स्नायू, आंतरडी अवयवांच्या आंतरभागात असतात ते नॉन-स्ट्रायटेड आणि अनैच्छिक असतात. हृदय स्नायू हे हृदयाचे स्नायू असतात. ते रेषीय, शाखीय आणि अनैच्छिक असतात. स्नायूंमध्ये उत्तेजनशीलता, संकुचनशीलता, वाढवण्याची क्षमता आणि लवचिकता असते.

स्नायू तंतू हे स्नायूचे शारीरिक एकक असते. प्रत्येक स्नायू तंतूमध्ये अनेक समांतर ठेवलेले मायोफिब्रिल्स असतात. प्रत्येक मायोफिब्रिलमध्ये अनेक क्रमाने ठेवलेले सार्कोमियर असतात जे कार्यात्मक एकक असतात. प्रत्येक सार्कोमियरमध्ये मध्यभागी ‘A’ बँड असते जी जाड मायोसिन तंतूंनी बनलेली असते, आणि दोन अर्ध ‘I’ बँड असतात जी पातळ अॅक्टिन तंतूंनी बनलेली असते आणि त्यांच्या दोन्ही बाजूंनी ‘Z’ रेषा असते. अॅक्टिन आणि मायोसिन हे बहुपदित प्रोटीन्स असतात ज्यामध्ये संकुचनशीलता असते. विश्रांतीच्या अवस्थेत अॅक्टिन तंतूंवरील मायोसिनसाठीचे सक्रिय स्थान एक प्रोटीन-ट्रोपोनिनने झाकलेले असते. मायोसिन डोक्यात ATPase असते आणि त्यात ATP बंधन स्थाने आणि अॅक्टिनसाठी सक्रिय स्थाने असतात. एक मोटर न्यूरॉन स्नायू तंतूला सिग्नल पाठवते ज्यामुळे त्यात एक्शन पोटेन्शियल निर्माण होते. यामुळे सार्कोप्लाझ्मिक रेटिक्युलममधून Ca++ सोडले जातात. Ca++ अॅक्टिनला सक्रिय करते जे मायोसिन डोक्याशी बंधन करून क्रॉस ब्रिज तयार करते. हे क्रॉस ब्रिज अॅक्टिन तंतू खेचतात ज्यामुळे ते मायोसिन तंतूंवर सरकतात आणि संकुचन होते. Ca++ पुन्हा सार्कोप्लाझ्मिक रेटिक्युलममध्ये परत जातात ज्यामुळे अॅक्टिन निष्क्रिय होते. क्रॉस ब्रिज तुटतात आणि स्नायू विश्रांत होतात.

स्नायूंचे वारंवार सक्रिय केल्यामुळे थकवा येतो. स्नायूंना त्यातील लाल रंगाच्या मायोग्लोबिन रंजकाच्या प्रमाणावर आधारित रेड आणि व्हाइट फायबर्समध्ये वर्गीकृत केले जाते.

हाडे आणि उपास्थी आपली कंकाल प्रणाली तयार करतात. कंकाल प्रणाली अक्षीय आणि उपांग यामध्ये विभागली जाते. कपाळ, कणात खालील स्तंभ, पसाऱ्या आणि स्टर्नम अक्षीय कंकाल तयार करतात. हातपायांचे हाड आणि गर्डल उपांग कंकाल तयार करतात. हाडांमध्ये किंवा हाड आणि उपास्थीमध्ये तीन प्रकारचे जोड तयार होतात - तंतुमय, उपास्थी आणि सायनोव्हियल. सायनोव्हियल जोड मोठ्या प्रमाणात हालचाल परवानगी देतात आणि त्यामुळे चालनात महत्त्वाची भूमिका असते.