Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
опубліковано: 22.08.2025
База для фізичної активності: від будови атома до кісток і суглобів
Біологія людини — значно корисніший предмет, ніж ми могли вважати, навчаючись у школі. Щоби краще розуміти процеси, які відбуваються в тілі, зокрема під час фізичних навантажень, слід почати з основ. Буквально — з того, як і з чого побудоване наше тіло. Адже цілісні знання допоможуть краще розуміти себе, свої реакції та потреби здорового організму. Авторка матеріалу — тренерка з оздоровчого фітнесу Аліса Пивоварчик. Далі — пряма мова.
Тіло — це багаторівнева структура. Найпростіші рівні — це атоми та молекули, які складаються з атомів.
Що таке, власне, атом?
Це частинка, яка складається з позитивно зарядженого ядра (містить протони й нейтрони) та негативно заряджених електронів. Коли кількість протонів дорівнює кількості електронів в атомі, він є нейтральним за зарядом. Якщо ж за певних умов атом втрачає або набуває електрони, баланс зміщується, і атом перетворюється на йон — частинку, що має електричний заряд. Позитивно заряджені йони називають катіонами (мають більше протонів у ядрі, аніж електронів), негативно заряджені — аніонами (мають більше електронів, аніж протонів). У природі існує понад сотню атомів різного виду. За певними властивостями та зарядом ядер їх упорядкували у періодичну таблицю хімічних елементів, знайому нам зі школи. Відповідно, вони мають назви — водень, азот, вуглець, наприклад.
Своєю чергою, молекула — це найменша частинка речовини, яка визначає її властивості. Вона складається з атомів, водночас їх число та розподіл у молекулі є різним. З комбінацій молекул утворюються клітини: одиниці будови живого організму, які нагадують маленьку фабрику. Вони народжуються, розмножуються (діляться), передають генетичну інформацію і помирають. Вони споживають одні речовини, щоб виробити інші або видобути енергію. Клітина вміє утилізувати й навіть повторно використовувати частини непотрібних сполук.
Клітина нагадує валізку, різні відділи якої призначені для певних «речей» (органел) та процесів, в які вони залучені. Всі відділи пов’язує між собою в’язка рідина — цитоплазма. У ядрі зберігається генетична інформація, зокрема у молекулах ДНК, які компактно упаковані у хромосоми. З овальними мітохондріями ми вже стикалися, коли говорили про енергетичні системи організму. Це електростанції клітини, де відбуваються дива завершального етапу перетворення білків, жирів та вуглеводів на енергію. У клітині є також рибосоми, де утворюється головний будівельний матеріал нашого організму — білки, лізосоми та пероксисоми, які утилізують непотрібні клітині речовини й можуть навіть знищувати бактерії. Як вам така злагодженість в межах кількох мікронів?
Є у клітині й інші органели, на яких ми не будемо детальніше зупинятися. Проте будова і життя клітин — це дуже захопливе природне явище, тому раджу вам подивитися щось цікаве на цю тему окремо.
У природі є організми, які, власне, є однією клітиною, але ми з вами складаємося з неймовірної кількості клітин, які разом утворюють тканини.
Тканини — це сукупність клітин та міжклітинної речовини, що поєднані спільним походженням, будовою та функціями. Міжклітинна речовина заповнює простір між та навколо клітин. У ній проходять нерви й судини, саме через неї клітина отримує поживні речовини, кисень, гормони й ферменти, а також сполуки, що передають нервовий сигнал (нейромедіатори). Водночас через неї з клітини виходять ферменти, гормони, кінцеві продукти обміну речовин тощо.
У тілі людини розрізняють всього чотири види тканин. Верхній шар шкіри та поверхні органів і судин вистилає епітеліальна тканина. Сполучна відрізняється тим, що містить багато міжклітинної рідини. Водночас вона буває дуже різною: кістки, хрящі, жировий прошарок, лімфа, кров — це все різні її види. Хрящі, зв’язки, сухожилля складаються головним чином з колагену — міцного білка, отож щоб пошкодити їх, треба постаратися. При цьому у хрящах дорослої людини майже немає кровоносних судин — вони живляться та виводять продукти обміну дифузно, тобто стискаючись і розтискаючись, наче губка. А відбувається це здебільшого під час руху. Тому так важливо постійно рухатися протягом дня при травмі або профілактиці пошкоджень хрящів суглобів чи міжхребцевих дисків. Усі ці тканини стають міцнішими від регулярного механічного розтягу, тобто силових навантажень, а також динамічних ударних навантажень, наприклад, бігу. Тому немає сенсу «берегти коліна» від бігу, стрибків та ходіння сходами без зайвої потреби. Натомість — слід правильно планувати й дозувати входження у навантаження. А також нарощування кількості та інтенсивності тренувальних параметрів.
А от нервова тканина взагалі не має міжклітинної речовини: її клітини (нейрони) поєднуються за допомогою відростків (довгих аксонів і малих дендритів). Вона формує головний і спинний мозок (центральну нервову систему), а також нерви. Нервова система здатна збуджуватися й передавати інформацію через електричні імпульси й хімічні сигнали. Це електромережі нашого тіла.
М’язова ж тканина має властивість скорочуватися під впливом нервового імпульсу. В організмі існує кілька її типів: посмугована (скорочується довільно, за нашим бажанням — скелетні м’язи), гладенька (скорочується автоматично, як-от стінки судин чи кишківника) та посмугована серцева, яка також скорочується автоматично. Тканини об’єднуються в органи: серце, м’язи, головний мозок, печінку та інші. Водночас кожен орган сформований з кількох видів тканин. Наприклад, у кістці поєднуються окістя, нерви й судини, тобто різні види сполучної тканини та нервова. Органи, які мають спільне походження, схожу будову та функцію утворюють системи (кісткову, м’язову, нервову, серцево-судинну, дихальну, травну, сечовидільну, статеву тощо). Деякі ж системи задля виконання спільних функцій можуть об’єднуватися і в апарати. Один з таких — опорно-руховий — ми й будемо досліджувати далі.
Опорно-руховий апарат об’єднує скелетну та м’язову системи. Окрім, власне, опори та руху, він відповідає за запаси кальцію й фосфору, захищає серце, мозок, судини та нерви від пошкоджень. У червоному кістковому мозку утворюється кров. Скелетну систему складають кістки, які, своєю чергою, утворені кістковою тканиною. Вона містить клітини (остеоцити) та міжклітинну речовину, понад 30% якої припадає на білок колаген. Також там накопичуються мінеральні солі кальцію та фосфору, про що ми згадували вище. Така будова забезпечує кісткам пружність і твердість водночас.
Кісткова тканина буває різною. Пластинчаста просочена солями кальцію та формує пластинки міжклітинної речовини, у порожнинах між якими знаходяться остеоцити. Колагенові волокна у пластинках розташовані під різними кутами, що надає кістці міцності. Натомість грубоволокниста кісткова тканина, що в дорослих людей зустрічається тільки в зарослих швах черепа та в місцях кріплення сухожиль до кісток, має хаотично розташовані волокна колагену.
На кінцях кісток міститься прошарок хрящової тканини. Цими кінцями кістки входять у суглоби — особливі захищені структури у місцях з’єднання кісток. Тому ці хрящі ми називаємо суглобовими.
До 80% хряща становить вода, також там присутні колаген, гіалуронова кислота, що перетворює воду на свого роду желе, та інші речовини. За структурою кістки поділяються на трубчасті (кістки кінцівок) — містять порожнину, заповнену жовтим кістковим мозком, пласкі губчасті (ребра, груднина, кістки плесни, надколінок (колінна чашечка), лопатка, тазові кістки) і змішані (кістки основи черепа та хребці).
У контексті фізичної активності важливо знати, що ріст і розвиток кісток залежить від роботи м’язів, які до них кріпляться.
Окремо варто зупинитися на хребті — одній із найважливіших частин скелета й опорно-рухового апарату загалом. Передусім через те, що через хребет проходить спинний мозок, який керує нашими рухами та роботою внутрішніх органів, а також тому, що саме з хребтом пов’язана неймовірна кількість страшилок, через які люди бояться тренуватися.
Хребет — це гнучкий та звивистий стовп, що складається з хребців та простягається від черепа до куприка. Хребці — це невеликі кісточки, які утворюють відділи: шийний (7 хребців), грудний (12), поперековий (5), крижовий (5) та куприк (4-5 хребців). А між ними розташовані міжхребцеві диски, які складаються з пружного фіброзного кільця та желеподібного ядра. Диски слугують амортизаторами та — як хрящові структури — потребують постійного руху. Особливо якщо вони були травмовані (проте це обов’язково потрібно узгоджувати з лікарем).
Розрив кільця міжхребцевого диска, коли якась його частина виходить у хребетний канал, називається грижею. Ідея, що грижу можна заробити на тренуваннях, дуже наївна, бо наші диски не такі крихкі. Хоча, безумовно, генетичні схильності, вік, нестача руху, незбалансоване харчування, неналежне відновлення після надмірних фізичних навантажень та ще деякі чинники можуть зіграти роль. І дозована фізична активність займає серед них далеко не перше місце. Грижі можуть ніяк себе не проявляти, принаймні поки не тиснуть на нервові корінці. Це не такий страшний діагноз, як його часто подають різні шахраї, які хочуть заробити на болю людей. У будь-якому разі з будь-яким болем варто йти до лікаря.
Хребет — прекрасний, він носить на собі весь тягар нашого буття. Вигини хребта дозволяють йому амортизувати й розподіляти навантаження нашого повсякденного життя. Його гнучкість дає нам змогу приймати різні пози й утримувати баланс.
Нейтральне положення хребта — діапазон позицій, у яких всі вигини хребта зберігають положення, близьке до базового анатомічного з властивими саме вашому хребту вигинами. У такому стані тиск на міжхребцеві диски розподіляється більш-менш рівномірно.
У багатьох вправах велика увага приділяється правильному положенню хребта, найчастіше — нейтральному. Насправді це лише одна з позицій, у якій хребет має вчитися бути та взаємодіяти з різними силами, які на нього діють. Наприклад, з вагою різноманітних обтяжень.
Травми хребта стаються не від того, що ви порушуєте його нейтральне положення, а тому, що ви виконуєте вправу у певному положенні з таким навантаженням, до якого ваше тіло не готове. Якщо ви все життя вчилися тягнути тільки з нейтральною спиною, то спроба потягнути таку саму вагу з круглою спиною вперше може стати причиною травми. Тому має сенс включати в програму також вправи з різними положеннями хребта і, відповідно до принципів фітнесу, нарощувати навантаження у таких вправах. Зауважте: більшість травм люди отримують у побуті, коли несподівано стикаються з незвичними для них навантаженнями у незвичних при таких навантаженнях положеннях.
Інша справа, коли ви вчитеся тримати спину у нейтральному положенні, ви вчитеся контролювати спину взагалі. І ось цей контроль — у будь-якому положенні — і є ключовим для безпечної та ефективної роботи. Якщо ви берете вагу, яку не здатні контролювати, це дійсно небезпечно. Навіть якщо у вас при цьому ідеальне з погляду техніки положення спини. А загалом наш хребет дуже міцний. І має надто багато всього адаптованого еволюцією, щоб від якогось «не такого» руху «посипатися в труси». Інакше ми б із вами щодня не виходили від травматолога.
З кісткових структур варто зупинитись ще на лопатці — пласкій трикутній кістці, що розташована на задній частині тулуба й поєднується з плечовою кісткою. Крім того, що до неї кріпиться велика кількість м’язів, цікавим у лопатці є те, що вона рухається, коли рухається плече. Плечова кістка рухається у різні боки, і разом з нею у різних напрямках рухається лопатка. Це називається плечолопатковим ритмом. Деякі тренери наполягають на тому, що потрібно утримувати лопатку нерухомою, коли ви рухаєте руками у різних вправах. Ця порада є просто анатомічно необґрунтованою.
У тілі людини є різні види з’єднання кісток. Усі вони мають різний ступінь рухливості. Хрящові з’єднання сполучають між собою тіла хребців (ті самі міжхребцеві диски), а також — кістки тазу й черепа у дітей. У дорослих хрящові з’єднання тазу твердішають і стають повністю кістковими. Фіброзні, більш м’які структури, — це передусім зв’язки, які називають «м’яким скелетом». При цьому вони неймовірно міцні. Вони укріплюють суглоби, також з’єднуючи кістки, ба більше — до них навіть можуть кріпитися м’язи. До таких фіброзних з’єднань належать перетинки, які поєднують паралельні кістки передпліччя (променеву й ліктьову), а також кістки гомілки. Фіброзну природу має і склепіння черепа у дорослих.
Усі наведені вище види з’єднання кісток називають безперервними. Є також таке з’єднання як симфіз (у людей це, наприклад, лобковий симфіз), коли кістки поєднуються сполучнотканинним прошарком, всередині якого є щілинка.
Проте в контексті фізичної активності найбільше нас із вами цікавлять суглоби — перервні рухомі з’єднання кісток. Вони мають доволі складну будову, водночас складність залежить від функцій, які покладені природою на той чи інший суглоб.
Поверхні суглобів вкриті гладеньким однорідним гіаліновим хрящем — це покращує ковзання й амортизує ударне навантаження. Оточені суглоби герметичною сполучнотканинною сумкою — капсулою, яка їх захищає та стабілізує. Вона вкрита зсередини оболонкою, яка виробляє синовіальну рідину — густу змазку з білків та гіалуронової кислоти. Вона живить хрящі й зменшує тертя суглобових поверхонь.
Про які ще суглобові структури варто знати?
Внутрішньосуглобові хрящі (необов’язкові) — пластинки у порожнині суглоба. Це диски, меніски, як-от у коліні. Вони збільшують площу доторку кісток, амортизують удари, підвищують кількість доступних у суглобі рухів, ускладнюючи його будову.
Внутрішньосуглобові губи (у плечовому та кульшовому суглобах) — хрящові кільця, що йдуть краєм суглобових западин і збільшують їхню глибину.
Суглобові зв’язки — сполучнотканинні утворення, що з’єднують кінці кісток. Вони можуть проходити зовні, всередині капсули та бути вбудованими в неї. Зв’язки укріплюють з’єднання кісток, обмежують амплітуду руху у суглобі, запобігаючи травмам.
Але і це ще не все, що можна зазначити щодо складності та розмаїття будови суглобів. Подивіться, якими різними вони бувають за формою.
Деякі суглоби нагадують різноманітні механічні з’єднання деталей у відомих нам механізмах та пристроях. Кожен має свій ступінь свободи руху. Наприклад, кульшовий і плечовий суглоби можуть здійснювати рухи у різних площинах і мають величезну свободу руху. Чого не скажеш про колінний та ліктьовий суглоби, рухи яких значно обмежені їхньою будовою.
Вивчаючи техніку вправ, ми матимемо справу з такими основними суглобами: плечовий, ліктьовий, зап’ястковий, акроміально-ключичний, груднинно-ключичний, кульшовий, колінний, надп’ятково-гомілковий. Також врахуємо суглоби хребта та реброво-хребцеві суглоби.
Тепер, коли ми ознайомилися з особливостями будови кісткової системи в загальних рисах, час перейти до м’язів. Про це розповімо в одному з наступних матеріалів із серії про фізичну активність. Бережіть себе і будьмо на зв’язку!
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: