เรียนชีววิทยา: การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

วันจันทร์ที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2555

การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

2. การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

ผลการเรียนรู้

"สืบค้นข้อมูล รวบรวมข้อมูล อธิบายและรายงาน เกี่ยวกับความหมาย การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง"

จุดประสงค์การเรียนรู้

            1. อธิบายการเคลื่อนที่ของปลา
            2. อธิบายการเคลื่อนที่ของนก
            3. อธิบายการเคลื่อนที่ของเสือชีต้า
            4. อธิบายโครงสร้างที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของคน

ทดสอบก่อนเรียน

คำสั่ง ให้เลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุด

ข้อที่ 1)
ในการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของปลาอาศัยครีบต่อไปนี้ ยกเว้น
   ครีบอก
   ครีบสะโพก
   ครีบหลัง
   ครีบหาง

ข้อที่ 2)
การที่ปลามีรูปร่างเพรียวเพื่อลดแรงเสียดทานของน้ำขณะเคลื่อนที่ แต่ปลามีโอกาสหงายท้องได้ง่าย ดังนั้นปลาจะอาสัยโครงสร้างชนิดใดใน    กล้ามเนื้อ
   กระดูกสันหลัง
   ครีบ
   เมือกที่ลำตัว

ข้อที่ 3)
ความสัมพันธ์มากที่สุด ในข้อใดที่ช่วยให้เสือชีต้าวิ่งได้เร็วถึง 110 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ?
   กล้ามเนื้อ กับกระดูกสันหลัง
   ขาหน้า กับขาหลัง
   ขาข้าหน้า กับสะโพก
   หัวไหล่ กับสะโพก

ข้อที่ 4)
axial skeleton หมายถึงกระดูกต่อไปนี้ ยกเว้น
   กะโหลกศีรษะ
   กระดูกสะบัก
   กระดูกสันหลัง
   กระดูกซี่โครง

ข้อที่ 5)
ปกติกระดุกซี่โครงทุกซี่จะไปต่อกับกระดูกสันหลังบริเวณทรวงอก โดยอีกปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับกระดุกหน้าอก กระดูกซี่โครงคู่ใด ไม่    คู่ที่ 8 กับ 9
   คู่ที่ 10 กับ 11
   คู่ที่ 11 กับ 12
   คู่ที่ 13 กับ 14

ข้อที่ 6)
ข้อใดถูกต้อง เกี่ยวกับลักษณะของข้อต่อ ?
   ข้อต่อแบบบานพับทำให้สามารถเคลื่อนไหวได้สองทิศทาง
   ข้อต่อแบบบอลล์ในเบ้าทำให้เคลื่อนไหวอย่างอิสระ
   ข้อต่อแบบลักษณะเดือยทำให้เคลื่อนไหวแบบงอพับไปมาได้
   ข้อต่อแบบสไลด์ทำให้เคลื่อนได้อย่างอิสระ

ข้อที่ 7)
ลักษณะกล้ามเนื้อที่มีเซลล์เป็นทรงกระบอกยาว แต่ละเซลล์มีหลายนิวเคลียส ได้แก่กล้ามเนื้อชนิดใด ?
   cardiac muscle
   smooth muscle
   circular muscle
   skeletal muscle

ข้อที่ 8)
ลักษณะกล้ามเนื้อที่มีเซลล์เป็นลักษณะยาว หัวท้ายแหลม แต่ละเซลล์มีนิวเคลียสเดียว ได้แก่กล้ามเนื้อชนิดใด ?
   cardiac muscle
   smooth muscle
   circular muscle
   skeletal muscle

ข้อที่ 9)
เมื่อกล้ามเนื้อหดตัวจะเกิดแรงดึงให้กระดูกเคลื่อนไหว โดยอาศัยโครงสร้างชนิดใดช่วยทำงาน ?
   หมอนรองกระดูก
   ไขกระดูกแดง
   ไขกระดูกขาว
   เอ็นยึดกระดูก

ข้อที่ 10)
กำหนดให้ 1. actin and myosin 2. muscle fiber 3. myofibril ถ้านักเรียนเรียงลำดับหน่วยย่อยของกล้ามเนื้อยึดกระดูก จากหน่วยย่อยไ    1 , 2 , 3
   3 , 2 , 1
   1 , 3 , 2
   3 , 1 , 2

การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

สัตว์มีกระดูกสันหลังแต่ละชนิด จะมีลักษณะการเคลื่อนที่แตกต่างกันบ้างเนื่องจากอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน ในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังที่ไม่มีขา หรือ มีขาแต่ไม่ได้ใช้งานทำให้พัฒนาการของขาหายไปเช่น งู จะมีการเคลื่อนไหวโดยการหดตัวของกล้ามเนื้อด้านข้างตัวสลับข้างซ้ายทีขวาทีเรื่อยไป ทำให้การเคลื่อนไหวมีลักษณะเป็นแบบลูกคลื่น ซึ่งเรียกว่า เป็นการเคลื่อนไหวแบบเลื้อย หรือแบบตัว S ในการเคลื่อนไหวของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่บนบกจะมีกล้ามเนื้อเฟลกเซอร์และโปรแทรกเตอร์ (protractor) ทำให้ขางอยกขึ้นและก้าวไปข้างหน้า ส่วนกล้ามเนื้อเอกเทนเซอร์และรีแทรกเตอร์ (retractor) ทำให้ขาเหยียดตรงถีบพื้นเพื่อดันตัวไปข้างหน้าและกล้ามเนื้อทั้งหมด จะยึดติดกับโครงกระดูกช่วยในการเคลื่อนที่ของสัตว์การเคลื่อนไหวของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังแต่ละครั้ง กระดูกรยางค์ทำหน้าที่แบกน้ำหนักตัวของมันเองและยังทำงานสัมพันธ์กับกระดูกสันหลังด้วยเพราะกระดูกสันหลังที่สามารถโค้งงอได้ช่วยทำให้ช่วงก้าวขาได้ยาวขึ้น

2.1 การเคลื่อนที่ของปลา

การเคลื่อนของปลา หรือสัตว์น้ำ นอกจากอาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อแบบแอนตาโกนิซึมแล้ว จะมีรยางค์ที่มีลักษณะคล้ายใบพายเพื่อช่วยในการโบกพัดดันตัวให้เคลื่อนไหวไปได้อย่างรวดเร็วขึ้น ปลาจะมีครีบอก (pectoral fin) กับครีบตะโพก (pelvic fin) ซึ่งเป็นครีบคู่ทำให้เคลื่อนไหวในแนวดิ่ง ส่วนครีบหาง (caudal fin) และครีบหลัง (dorsal fin) ช่วยโบกพัดให้ตัวเคลื่อนไปข้างหน้า

ลักษณะการเคลื่อนที่ของปลาจะเป็นรูปตัว S ดังภาพที่ 16 - 25 ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของกล้ามเนื้อสองข้างของกระดูกสันหลัง การหดตัวของกล้ามเนื้อในแต่ละส่วนของลำตัวปลาไม่พร้อมกัน จะเริ่มหดตัวจากด้านหัวไปด้านหางทำให้ลำตัวปลามีลักษณะโค้งไปมา ส่วนหางก็จะสลับไปมาทางด้านซ้ายและขวา เมื่อกระทบกับแนวแรงต้านของน้ำรอบ ๆ ตัว จะผลักดันให้ปลาเคลื่อนที่าไปข้างหน้า

นอกจากนี้สภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัยของปลาคือ น้ำ มีแรงเสียดทานมากปลาจึงมีการปรับตัวโดยมีเมือกช่วยลดแรงเสียดทาน ประกอบกับการปรับตัวให้มีรูปร่างเพรียวเพื่อลดแรงเสียดทานของน้ำและปลาส่วนใหญ่ที่แบนทางด้านข้างจะว่ายน้ำได้เร็วกว่าปลาที่มีรูปร่างเพรียวแบบยาวกลมยกเว้นปลาไหลที่มีรูปร่างกลม เพราะต้องอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นดินโคลนซึ่งมีแรงเสียดทานมาก จึงจำเป็นต้องมีกล้ามเนื้อที่ใหญ่ และแข็งแรงจึงจะสามารถอาศัยอยู่ในดินหรือโคลนได้

ภาพการเคลื่อนที่ของปลา (Link ครีบของปลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ หรือ ดูรายละเอียด)

ลักษณะการเคลื่อนไหวของปลาจะเป็นแบบ 3 มิติ คือ

เคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือถอยหลัง เลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยงขวา และขึ้นลงในแนวดิ่งได้ ซึ่งต่างจากคนที่สามารถเคลื่อนไหวได้ 2 มิติ คือ ไปข้างหน้าหรือถอยหลัง และเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวา

  ในการเคลื่อนที่ของปลาเป็นแบบ 3 มิติ เดินหน้า ถอยหลัง เลี้ยวซ้าน เลี้ยวขวา และลอยตัวขึ้นลง โดยอาศัยครีบต่อไปนี้
  1. ครีบหลัง ช่วยในการรักษาสมดุลในการทรงตัวของปลาขณะว่ายน้ำ
  2. ครีบก้น ช่วยในการรักษาสมดุลในการทรงตัวของปลาขณะว่ายน้ำ
  3. ครีบอก ใช้ในการทรงตัวให้นิ่งช่วยในการลอยตัวขึ้นลงของปลาและบังคับทิศทางในการเลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวา
  4. ครีบหาง สร้างแรงขับเคลื่อนให้ปลาสามารถพุ่งตัวไปข้างหน้า

สัตว์น้ำบางชนิด เช่น โลมา และวาฬ ซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ขาหน้าจะเปลี่ยนไปเป็นแผ่นคล้ายใบพาย ไม่มีครีบเหมือนปลาจะมีการเคลื่อนไหวโดยการตวัดหางและหัวเป็นจังหวะขึ้นลงสลับกันช่วยให้เคลื่อนไหวไปข้างหน้าได้ สัตว์มีกระดูกสันหลังบางชนิด เช่น เป็ด กบ ขณะเคลื่อนไหวในน้ำจะใช้โครงสร้างที่มีลักษณะเป็นแผ่นหนังบาง ๆ (web) ที่เชื่อมติดอยู่ระหว่างนิ้วเท้าช่วยในการโบกพัดน้ำทำให้สามารถเคลื่อนตัวไปข้างหน้าได้ และมีสัตว์หลายชนิด เช่น เต่าทะเล แมวน้ำ สิงโตทะเล พะยูน ซึ่งอาศัยอยู่ในน้ำมีรยางค์ลักษณะคล้ายใบพายเรียกว่า ฟลิปเปอร์ (flipper) ช่วยในการเคลื่อนไหว

ภาพการเคลื่อนที่ของสัตว์น้ำที่อาศัยฟลิปเปอร์

2.2 การเคลื่อนที่ของนก

ในพวกนกมีการปรับตัวให้เหมาะสมกับการบินเพื่อให้น้ำหนักตัวเบา โดยมีกระดูกพรุนเนื่องจากมีถุงลม (air sac) ออกมาจากปอดแทรกเข้าไปอยู่ตามโพรงกระดูก ถุงลมนี้จะเก็บอากาศไว้เมื่อเวลาหายใจเข้า หลังจากใช้อากาศในปอดหมดมีการแลกเปลี่ยนก๊าซแล้วหายใจออก อากาศจากถุงลมจะเข้ามาแทนที่จึงมีการแลกเปลี่ยนก๊าซอีกครั้งหนึ่ง ทำให้นกมีออกซิเจนตลอดเวลาและมีเมตาโบลิซึมสูงนำไปใช้ในการสร้างพลังงานมากขึ้น เพราะขณะที่นกบินต้องใช้พลังงานมาก นอกจากนี้นกยังมีลักษณะขนเป็นแบบขนนก (feather) ช่วยต้านอากาศได้ดีขณะที่บินและในการบินของนกขณะที่ขยับปีกบินในอากาศขึ้นลงอาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อที่ยึดติดที่โคนปีก หรือกล้ามเนื้ออกซึ่งมี 2 มัด คือ กล้ามเนื้อที่ทำหน้าที่ยกปีกและกล้ามเนื้อกดปีกลง

ภาพการเคลื่อนที่ของนก ก. กล้ามเนื้อที่ยกปีกและกล้ามเนื้อกดปีกของนก ข. การขยับปีกของนกขณะบิน

การบินของนกในอากาศนอกจากปัญหาเรื่องน้ำหนักตัวแล้ว ยังเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของปีกและกระแสลมอีกด้วย การบินของนกเริ่มจากหุบปีกและยกขึ้นทั้งสองข้าง จากนั้นตีปีกลงข้างล่างพร้อมกับทำปลายปีกงุ้ม ต่อไปจึงวาดปีกไปข้างหน้าจนขอบของปลายปีกจรดหัว ครั้นแล้วจึงโบกปีกกลับไปข้างหลังแล้วสะบัดขึ้นข้างบนอย่างรวดเร็ว ทำให้ตัวพุ่งไปข้างหน้า การใช้พลังงานขณะเริ่มบินจะต้องใช้พลังงานงานมาก แต่เมื่อลอยตัวอยู่ในอากาศแล้วไม่ต้องออกแรงมากนัก

ภาพที่ 7-15 การบินของนก

2.3 การเคลื่อนที่ของเสือชีต้า

ภาพที่ 7-16 เสือชีต้า

เพราะเหตุใดเสือชีต้า สามารถวิ่งได้เร็วที่สุด 70 - 75 ไมล์/ชั่วโมง

เนื่องจากการมีระบบกล้ามเนื้อที่แข็งแรง กระดูกสันหลังยาวโค้งงอได้ช่วยให้ช่วงก้าวได้ไกล และความถี่ของจังหวะการก้าวขา จะเห็นได้ว่าขณะที่ก้าวขากระดูกสันหลังจะเหยียดตรงสัมพันธ์กันและเมื่อเสือชีต้ากระโจนกระดูกสันหลังจะโค้งงอทำให้สามารถกระโจนไปได้ไกล

ภาพที่ 7-17 การเคลื่อนที่ของชีต้า
(http://www.youtube.com/watch?v=KIeXEiJuJUY)

2.4 การเคลื่อนที่ของคน

โครงสร้างที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของคน

การเคลื่อนทีคน ต้องอาศัยการทำงานร่วมกันของกล้ามเนื้อ ระบบประสาทและโครงกระดูก

ระบบโครงกระดูก สัตว์ที่มีกระดูกสันหลังแต่ละชนิดมีระบบโครงกระดูกที่คล้ายกัน คือ มีกระดูกแกน (axial skeleton) ได้แก่กระดูกศีรษะและกระดูกสันหลังกับกระดูกรยางค์ (appendicular skeleton) ได้แก่กระดูกแขน ขา ซึ่งกระดูกเหล่านี้จะไม่เชื่อมต่อเป็นอันเดียวกัน แต่จะมีลักษณะเป็นข้อ ๆ ต่อกัน (Joints)

โดยมีเอนยึดเชื่อมติดกันระหว่างกล้ามเนื้อกับกระดูกทำให้เกิดการเคลื่อนไหวได้สะดวก สามารถเคลื่อนไหวได้หลายทิศทาง

สำหรับคนระบบโครงกระดูกในร่างกายมีทั้งหมด 206 ชิ้น เป็นกระดูกแกน 80 ชิ้น ประกอบด้วยกระดูกกะโหลกศีรษะ กับกระดูกย่อยหลายชิ้นเชื่อมติดกัน นอกจากระดูกกะโหลกศีรษะแล้วยังรวมถึงกระดูกที่ประกอบเป็นกระดูกที่เป็นใบหน้า และกระดูกขากรรไกรซึ่งมีฟันด้วย การเคลื่อนไหวส่วนนี้ทำให้เราสามารถเคี้ยวอาหารได้ กระดูกสันหลังก็เป็นกระดูกแกนส่วนหนึ่งที่ช่วยในการค้ำจุนและรองรับน้ำหนักของร่างกาย กระดูกสันหลังประกอบด้วยกระดูกชิ้นเล็ก ๆ มีลักษณะเป็นข้อ ๆ ติดกัน กระดูกแต่ละข้อเชื่อมต่อกันด้วยกล้ามเนื้อและเอ็น ระหว่างกระดูกสันหลังแต่ละข้อจะมีแผ่นกระดูกอ่อน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าหมอนรองกระดูกทำหน้าที่รอง และเชื่อมกระดูกสันหลัง เพื่อป้องกันการเสียดสีทำให้เราสามารถบิดหรือเอี้ยวตัวได้สะดวก ถ้ากระดูกส่วนนี้เสื่อมจะทำให้เราไม่สามารถบิดหรือเอี้ยวตัวได้ กระดูกสันหลังเริ่มจากกระดูกคอต่อจากกะโหลกศีรษะจนถึงกระดูกก้นกบ กระดูกสันหลังแต่ละชิ้นจะมีช่องให้ไขสันหลังสอดผ่าน แต่ละด้านจะมีจะงอยยื่นออกมาเป็นที่เกาะของกล้ามเนื้อและเอ็น กระดูกสันหลังช่วงอกจะมีกระดูกซี่โครงมาเชื่อมต่อ

กระดูกซี่โครงมีทั้งหมด 12 คู่ คู่ที่ 1 ถึง 10 ด้านหน้าจะเชื่อมต่อกับกระดูกหน้าอก (sternum) ส่วนคู่ที่ 11 และ 12 จะเป็นซี่สั้น ๆ และไม่เชื่อมกับกระดูกหน้าอก ระหว่างกระดูกซี่โครงจะมีกล้ามเนื้อยึดซี่โครงทั้งแถบนอกและแถบใน โดยทำงานตรงข้ามกันทำให้มีการยกกระดูกซี่โครงเคลื่อนขึ้นและลง ทำให้เกิดการหายใจเข้าและออก การเปลี่ยนแปลงปริมาตรภายในช่องอกเกิดจากการเคลื่อนที่เข้าออกของอากาศภายนอกและภายในช่องอก

กระดูกแขนเริ่มตั้งแต่กระดูกสะบัก และกระดูกไหปลาร้าทำหน้าที่เป็นฐานของแขนเชื่อมโยงระหว่างกระดูกสันหลังส่วนบนของลำตัวกับกระดูกต้นแขน กระดูกต้นแขนเป็นกระดูกชิ้นเดียว ต่างกับกระดูกปลายแขนเป็นกระดูก 2 ชิ้น คือ กระดูกปลายแขนท่อนในและกระดูกปลายแขนท่อนนอก ต่อจากกระดูกปลายแขนเป็นกระดูกข้อมือและกระดูกฝ่ามือ ระหว่างกระดูกแต่ละท่อน มีข้อต่อเชื่อมโยงช่วยให้แขนข้อมือบิดและหมุนกลับไปมาได้

กระดูกขามีโครงสร้างคล้ายกระดูกแขน แต่มีขนาดใหญ่และมีความแข็งแรงมากกว่า กระดูกขามีกระดูกโคนขาเชื่อมโยงกับกระดูกเชิงกราน และกระดุกเชิงกรานเชื่อมโยงกับกระดูกสันหลังส่วนล่าง ขาช่วงล่างมีกระดูก 2 ชิ้น ได้แก่กระดูกหน้าแข้งและกระดูกน่อง กระดูกช่วงนี้มีความเหนียวและแข็งแรงมากช่วยรับน้ำหนักของร่างกาย กระดูกโคนขาและกระดูกขาช่วงล่างมีข้อต่อเชื่อมโยงเหมือนกับกระดูกแขน ทำให้สามารถงอขาเดินและวิ่งได้ จะเห็นว่ากระดูกแต่ละชิ้นทำหน้าที่แตกต่างกัน มีชื่อเรียกต่างกัน กระดูกแขน กระดูกขามีกล้ามเนื้อห่อหุ้มกระดูก (periosteum) อยู่ด้านนอก เยื่อนี้บางทีเรียกว่าเยื่อกระดูกซึ่งประกอบด้วยเซลล์กระดูกและเส้นเลือดที่จะนำเลือดมาเลี้ยงเซลล์กระดูกบริเวณรอบนอก

บริเวณปลายของกระดูกแต่ละท่อนตรงข้อต่อจะมีกระดูกอ่อน (cartilage) เคลือบอยู่และระหว่างกระดูกอ่อนมีของเหลวเรียกว่า น้ำไขข้อ (synovial fluid) กระดูกอ่อนมีลักษณะเหนียวสั้นและยืดหยุ่นได้ น้ำไขข้อจะทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารกระดูกอ่อน และทำงานร่วมกันกับกระดูกอ่อน คือ ช่วยลดการเสียดสีของกระดูกระหว่างที่มีการเคลื่อนไหว กระดูกแต่ละท่อนมีเอ็น (ligament) เชื่อมติดกันและทำหน้าที่บังคับการเคลื่อนไหวของกระดูกให้อยู่ในวงจำกัด ถ้าหากกระดูกอ่อนสึกกร่อน หรือ ปริมาณน้ำ ไขข้อลดน้อยลงจะทำให้กระดูกแต่ละท่อนเบียดเข้ามาชิดและเสียดสีกันเกิดการอักเสบ และถ้าอักเสบนานกระดูกบริเวณที่มีการเสียดสีกันนั้นจะมีกระดูกงอกออกมาและมีเอ็นพังผืดหนาขึ้นรอบ ๆ ทำให้ข้อบวมโต บริเวณที่พบการอักเสบมากได้แก่ ข้อสะโพก ข้อเข่า ข้อเท้า ในปัจจุบันเมื่อกระดูกบางส่วนในร่างกายเสื่อมหรือถูกทำลายโดยอุบัติเหตุ แพทย์จะปลูกหรือเปลี่ยนกระดูกเพื่อรักษาการทำงานของส่วนนั้นให้ได้ดี กระดูกที่เอามาเปลี่ยนหรือปลูกได้มาจากส่วนอื่นของร่างกายคนคนเดียวกัน หรือเอามาจากร่างกายคนอื่น บางครั้งอาจใช้กระดูกสัตว์แทน เซลล์ของกระดูกใหม่ที่นำมาปลูก หรือ เปลี่ยนจะกระตุ้นให้เซลล์กระดูกเดิมสร้างกระดูกเสริมแทนขึ้นใหม่ เมื่อกระดูกสร้างเซลล์ประสานเข้าหากันแล้ว กระดูกที่เอามาปลูกจะตายและถูกนำเอาออก และปัจจุบันมีการตั้ง "ธนาคารกระดูกและเนื้อเยื่อ" เพื่อเก็บกระดูกจากคนหรือสัตว์ที่เสียชีวิตใหม่ๆ โดยเก็บไว้ภายใต้อุณหภูมิต่ำถึง -70 องศาเซลเซียส บางกรณีอาจเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำถึง -196 องศาเซลเซียส เพื่อลดปฏิกิริยาของกระดูกที่จะกระตุ้นให้ร่างกายต่อต้าน บางครั้งการเก็บกระดูกอาจเก็บไว้ในรูปกระดูกแห้ง โดยผ่านกรรมวิธีฆ่าเชื้อจากการฉายรังสี สำหรับประเทศไทยมีธนาคารกระดูกและเนื้อเยื่อ ตั้งอยู่ที่ศูนย์เนื้อเยื่อชีวภาพกรุงเทพฯ โรงพยาบาลศิริราช

ระบบโครงกระดูกของคน (skeletal system)

ระบบกระดูกของคน มีลักษณะเป็นข้อต่อกันช่วยให้ร่างกายสามารถเคลื่อนไหวได้สะดวก มีจำนวน 206 ชิ้น แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ

1. กระดูกแกน (Axial skeletal) ประกอบด้วยกระดูก 80 ชิ้น ได้แก่

1.1 กระดูกศีรษะ และกระดูกหน้า จำนวน 28 ชิ้น ประกอบด้วย

- กระดูกกะโหลกศีรษะ จำนวน 8 ชิ้น

- กระดูกหน้า จำนวน 14 ชิ้น

- กระดูกหู จำนวน 6 ชิ้น

1.2 กระดูกโคนลิ้น จำนวน 1 ชิ้น

1.3 กระดูกสันหลัง จำนวน 26 ชิ้น

1.4 กระดูกทรวงอก (ซี่โครงและหน้าอก) จำนวน 25 ชิ้น

2. กระดูกระยางค์ (Appendicular skeletal) ประกอบด้วยกระดูก 126 ชิ้น ได้แก่

2.1 กระดูกแขนและมือ จำนวน 64 ชิ้น

2.2 กระดูกเชิงกราน จำนวน 2 ชิ้น

2.3 กระดูกขา และเท้า จำนวน 60 ชิ้น

ภาพที่ 6 ระบบโครงกระดูกของคน

           กระดูกกะโหลกศีรษะ (skull) ประกอบด้วย

           1. กระดูกหน้าผาก (frontal bone) เป็นกระดูกที่ประกอบเป็นเพดานของเบ้าตา และโพรงจมูก ในเด็กเกิดใหม่เป็นกระดูก 2 ชิ้น แต่เมื่ออายุ 2-3 ปี ก็จะกลายเป็นกระดูกชิ้นเดียวเหนือเบ้าตาเล็กน้อย มีโพรงอากาศอยู่และมีทางเปิดสู่จมูก เรียกโพรงนี้ว่า frontal sinus
           2. กระดูกด้านข้างศีรษะ (parietal bone) เป็นกระดูกส่วนบนของศีรษะ มี 2 ชิ้น ข้างซ้ายและขวา ต่อกันตรงกลางกะโหลกศีรษะ เรียกรอยต่อนี้ว่า sagittal suture
           3. กระดูกขมับ (temporal bone) มี 2 ชิ้น ข้างซ้ายและขวา
           4. กระดูกท้ายทอย (occipital bone) เป็นกระดูกที่ประกอบเป็นด้านหลัง และฐานของกะโหลกศีรษะ มีช่องเปิดเปิดด้านล่างเชื่อต่อกับกระดูกสันหลังส่วนคอ
           5. กระดูกเอธมอยด์ (ethmoid) อยู่ระหว่างเบ้าตา ซึ่งเป็นส่วนที่ปิดฐานอยู่ด้านหน้าของกะโหลกศีรษะ
           6. กระดูกสะฟีนอยด์ (sphenoid bone) อยู่ด้านหน้าของกะโหลกศีรษะเชื่อมกระดูกกะโหลกศีรษะอันอื่นเข้าด้วยกัน

ภาพที่ 7 กระดูกกะโหลกศีรษะด้านหน้า (A) และด้านหลัง (B)

การแบ่งกระดูกออกตามลักษณะรูปร่างจะแบ่งได้ 4 ชนิด คือ

           1. กระดูกยาว (long bones) เป็นกระดูกรยางค์ที่ทำหน้าที่รองรับน้ำหนักของร่างกาย มีลักษณะเป็นรูปยาว ส่วนตรงกลางเรียวคอด ตอนปลายทั้งสองข้างโตออกเล็กน้อยเรียกว่า เอปิไฟซิส (epiphysis) ซึ่งเป็นที่ยึดเกาะของเอ็น (tendon) และเอ็นยึด (ligament) ตอนหัวท้ายนี้เป็นกระดูกพรุนส่วนตอนกลางของกระดูกยาว เรียกว่า ไดอะไฟซิส (diaphysis) ประกอบด้วยกระทึบ กระดูกยาวมีทั้งหมด 90 ชิ้น คือ
                1.1 กระดูกไหปลาร้า (clavicle) 2 ชิ้น
                1.2 กระดูกต้นแขน (humorous) 2 ชิ้น
                1.3 กระดูกปลายแขนอันนอกด้านนิ้วหัวแม่มือ (radius) 2 ชิ้น
                1.4 กระดูกปลายแขนอันในด้านนิ้วก้อย (ulna) 2 ชิ้น
                1.5 กระดูกหน้าแข้ง (tibia) 2 ชิ้น
                1.6 กระดูกน่อง (fibula) 2 ชิ้น
                1.7 กระดูกฝ่ามือ (metacarpal) 10 ชิ้น
                1.8 กระดูกฝ่าเท้า (metatarsal) 10 ชิ้น
                1.9 กระดูกนิ้วมือและนิ้วเท้า (phalanges) 56 ชิ้น
                1.10 กระดูกต้นขา (femur) 2 ชิ้น
           2. กระดูกสั้น (short bones) มีขนาดต่าง ๆ กันเป็น spongy bone มีกระดูกทึบอยู่ด้านนอกบาง ๆ และหุ้มด้วยเยื่อบาง ๆ เรียกว่า compact tissue เป็นกระดูกที่ไม่ต้องออกแรงเคลื่อนไหวมาก มีอยู่ 30 ชิ้น คือ
                2.1 กระดูกข้อมือ (carpal) 16 ชิ้น
                2.2 กระดูกข้อท้า (tarsal) 14 ชิ้น
           3. กระดูกแบน (flat bone) เป็นกระดูกที่ช่วยป้องกันอวัยวะภายใน มีลักษณะแบนและบาง ตอนกลางเป็นกระดูกพรุน รอบนอกเป็นกระดูกทึบ แต่ละชิ้นด้านนอกหุ้มด้วยเยื่อ compact tissue บาง ๆ ตรงกลางประกอบด้วย cancellous tissue มี 40 ชิ้น คือ
                3.1 กระดูกหน้าผาก (frontal bone) 1 ชิ้น
                3.2 กระดูกข้างศีรษะ (parietal bone) 2 ชิ้น
                3.3 กระดูกท้ายทอย (occipital bone) 1 ชิ้น
                3.4 กระดูกสันจมูก (nasal bone) 2 ชิ้น
                3.5 กระดูกกั้นช่องจมูก (vomer) 1 ชิ้น
                3.6 กระดูกข้างถุงน้ำตา (lachrymal bone) 2 ชิ้น
                3.7 กระดูกสะบัก (scapula) 2 ชิ้น
                3.8 กระดูกหน้าอก (sternum) 1 ชิ้น
                3.9 กระดูกซี่โครง (ribs) 24 ชิ้น
                3.10 กระดูกสะโพก (pelvic bone) 2 ชิ้น
                3.11 กระดูกสะบ้า (patella) 2 ชิ้น
           4. กระดูกรูปร่างไม่แน่นอน (irregular bones) เป็นกระดูกที่มีแง่ ปุ่ม เพื่อความเหมาะสมกับหน้าที่การทำงาน มีรูปร่างแตกต่างกัน โครงส้รางของกระดูกมีกระดูกพรุนอยู่กลาง มีกระดูกทึบหุ้มอยู่โดยรอบ มีทั้งหมด 46 ชิ้น คือ
                4.1 กระดูกขมับ (temporal bone)   2 ชิ้น
                4.2 กระดูกผีเสื้อ (sphenoid bone) 1 ชิ้น
                4.3 กระดูกขื่อจมูก (ethmoid bone) 1 ชิ้น
                4.4 กระดูกแก้ม (zygomatic bone)   2 ชิ้น
                4.5 กระดูกขากรรไกรบน (maxillae)   2 ชิ้น
                4.6 กระดูกขากรรไกรล่าง (mandible)  1 ชิ้น
                4.7 กระดูกเพดาน (palatine bone) 2 ชิ้น
                4.8 กระดูกข้างในจมูก (inferior conchae) 1 ชิ้น
                4.9 กระดูกโคนลิ้น (hyoid bone) 1 ชิ้น
                4.10 กระดูกหู (ear ossicles) 6 ชิ้น
                4.11 กระดูกสันหลัง (vertebral column) 26 ชิ้น

ข้อต่อ (joint articulation)

http://www.youtube.com/watch?v=viTRQyxOhsY&feature=related

ข้อต่อเป็นตำแหน่งที่ชิ้นกระดูกมาบรรจบหรือต่อกัน อาจจะเป็นกระดูกกับกระดูก หรือกระดูกอ่อนกับกระดูก หรือระหว่างกระดูกอ่อนด้วยกัน เพื่อประกอบเป็นโครงร่าง และช่วยให้เกิดการเคลื่อนไหวของอวัยวะนั้น ๆ

ข้อต่อแบ่งตามลักษณะการเคลื่อนไหวได้ 3 ชนิด คือ

1. ข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหวได้มาก (freely movable joints or diarthroses) เป็นข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหวได้สะดวก ซึ่งจะพบได้ทั่วไปในร่างกาย ในการทำงานหรือการเล่นกีฬาข้อต่อชนิดนี้มักจะได้รับการบาดเจ็บได้ง่ายกว่าชนิดอื่น ๆ ข้อต่อชนิดนี้จะมีโพรง (articular cavity) มีเอ็นหรือกระดูกอ่อนกั้นกลาง (articular disc) มีถุงหุ้มข้อต่อ (joint capsule) มีเยื่อบาง ๆ (synovial membrane) บุอยู่ตอนบนของถุงหุ้มข้อต่อ เยื่อบาง ๆ นี้จะช่วยขับน้ำไขข้อ (synovial fluid) ทำให้ข้อต่อเคลื่อนไหวได้ง่ายขึ้น ส่วนปลายข้อต่อนี้จะเรียบเกลี้ยง เพราะมีกระดูกอ่อนหุ้มอยู่ และแบ่งเป็นข้อต่อหลายชนิด คือ

1.1 ข้อต่อลื่นไหล (gliding joints) หรือข้อต่อที่มีผิวหน้าของข้อต่อมีลักษณะแบน (plane joint) เป็นข้อต่อที่เคลื่อนไหวในลักษณะลื่นไถลไปมา เช่นข้อต่อของกระดูกข้อมือและข้อเท้า

1.2 ข้อต่อแบบบานพับ (hinge joints) เป็นข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหวคล้ายบานพับ เคลื่อนไหวได้เพียงแกนเดียว เช่น ข้อศอก ข้อเท้า และข้อของนิ้วต่าง ๆ

1.3 ข้อต่อรูปไขควง (pivot joints) เป็นข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหวแบบหมุนรอบตัวกลับไปกลับมาได้ โดยมีกระดูกชิ้นหนึ่งสอดเข้าไปในกระดูกอีกชิ้นหนึ่ง เช่น ข้อต่อของกระดูกคอชิ้นที่หนึ่ง (atlas) กับกระดูกคอชิ้นที่ 2 (axis) และข้อต่อที่ปลายบนของปลายแขนอันใน (ulna) กับกระดูกปลายแขนอันนอก (radius) เวลาที่ทำน้าที่หงายมือและคว่ำมือ

1.4 ข้อต่อคอนไดออยด์ (condyloid joints) เป็นข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหวได้ 2 ระนาบ คือ ไปข้างหน้า ข้างหลัง และข้าง ๆ ลักษณะของกระดูกที่มาสัมพันธ์ด้านหนึ่งจะนูนกลม อีกด้านหนึ่งจะเว้ากลม ถ้าเป็นรูปรีจะเรียกว่า ข้อต่อเอลลิปซอยด์ (ellipsoid joints) เช่นข้อต่อของข้อมือ

1.5 ข้อต่อรูปอานม้า (saddle joints) เป็นข้อต่อที่พื้นหน้าของกระดูกชิ้นหนึ่งเว้า และอีกชิ้นหนึ่งนูนสวมกันคล้ายอานม้า เคลื่อนไหวได้ทั้งงอ เหยียด กางออก และหุบเข้า เช่น ข้อต่อของฝ่ามือกับโคนนิ้วหัวแม่มือ และฝ่าเท้ากับโคนนิ้วหัวแม่เท้า

1.6 ข้อต่อแบบบอลในเบ้าหรือข้อต่อตลับลูกปืน (ball and socket joints) เป็นข้อต่อที่ปลายของกระดูกข้างหนึ่งมีหัวกลม สวมลงไปในเบ้าของกระดูกอีกชิ้นหนึ่งทำให้เคลื่อนไหวไปมาได้รอบทิศทาง เช่น ข้อต่อหัวไหล่ และข้อต่อสะโพก

2. ข้อต่อเคลื่อนไหวได้เล็กน้อย (slightly movable joint หรือ amphiarthroses) เป็นข้อต่อที่ตรงกระดูกบรรจบกันมีกระดูกอ่อน (cartilage) หรือเอ็นยึด (ligament) ยึดไว้ถ้ามีกระดูกอ่อนรองรับแทรกอยู่ระหว่างกระดูก 2 ชิ้น เช่น กระดูกสันหลัง กระดูกหัวเหน่า ถ้ามีเอ็นยึดระหว่างกระดูก 2 ชิ้น เช่น กระดูกสะบักหลัง

3. ข้อต่อที่เคลื่อนไหวไม่ได้เลย (immovable joints or synarthroses) จะพบได้ที่ระหว่างกะโหลกศีรษะแต่ละชิ้น ข้อต่อชนิดนี้จะเชื่อมประสานกันด้วยเส้นใย (fibrous) จึงอาจเรียกได้ว่าเป็นข้อต่อเส้นใย (fibrous joints)

http://www.youtube.com/watch?v=QWRV4WZrzDs&feature=related

การเคลื่อนที่ของข้อต่อ

การทำงานของร่างกายมีกล้ามเนื้อเป็นตัวแรง กระดูกเป็นคาน โดยมีข้อต่อเป็นจุดหมุนทำให้เกิดการเคลื่อนไหวได้ตามต้องการ การเคลื่อนไหวของข้อต่อมีหลายแบบ คือ

1. การงอ (flexion) เช่น งอข้อศอก ข้อเข่า เมื่อส่วนดังกล่าวเหยียดอยู่แล้ว

2. การเหยียด (extension) เช่น เหยียดปลายแขน ปลายขา เมื่อส่วนดังกล่าวงออยู่ก่อนแล้ว

3. การกางออก (abduction) เช่น กางแขน กางขาออกจากลำตัว

4. การหุบเข้า (adduction) เช่น การหุบแขน หุบขาเข้าหาลำตัว

5. การหมุน (rotation) เป็นการหมุนรอบแกนโดยหมุนอยู่กับที่ หมุนไปหมุนมาไปรอบรอบ ๆ เช่น การหันหน้าไปว้ายหรือขวา

6. การหมุนเป็นวง (circumduction) เป็นการหมุนแกว่งเป็นวง หรือหมุนเป็นรูปกรวย เช่น การหมุนแขน หมุนขา

หน้าที่ของกระดูก

           1. ประกอบเป็นโครงร่างให้ร่างกายคงรูปอยู่ได้
           2. รองรับอวัยวะต่าง ๆ ให้อยู่ในตำแหน่ง
           3. เป็นที่ยึดเกาะของกล้ามเนื้อและเอ็น
           4. เป็นส่วนประกอบในการเคลื่อนไหว โดยเป็นที่ยึดเกาะของกล้ามเนื้อลาย
           5. ป้องกันอวัยวะภายใน เช่น สมอง ไขสันหลัง ปอด หัวใจ เป็นต้น
           6. ผลิตเม็ดโลหิตแดง โดยไขกระดูกแดงภายในกระดูกแท่งยาว
           7. เก็บสำรองธาตุแคลเซียม และฟอสเฟต ของร่างกาย

การกำเนิดของกระดูก

กระดูกเกิดจากกระดูกอ่อนมีเลือดไปเลี้ยง และนำแคลเซียมไปสะสมในในศูนย์กลาง (ossification center) ศูนย์กลางที่เกิดขึ้นครั้งแรก (diaphysis) ได้แก่ ตรงส่วนกลางของกระดูกกับศูนย์กลางที่เกิดขึ้นทีหลัง (epiphysis) ได้แก่ส่วนปลายของกระดูกแล้วส่วนทั้งสองนี้จะเจริญขึ้นบรรจบกัน

การเจริญเติบโตของกระดูก

กระดูกจะเจริญขึ้นทางด้านยาวและด้านกว้าง กระดูกจะยาวขึ้นได้เฉพาะวัยยังเยาว์โดยกระดูกจะยังไม่แข็งไปทั้งหมดแต่จะมีบริเวณหนึ่ง คือ ตรงกลางระหว่าง diaphysis กับ epiphysis มาบรรจบกันจะมีกระดูกอ่อนแผ่นหนึ่งชื่อ epiphyseal cartilage กระดูกจะยาวขึ้นเรื่อย ๆ จนอายุครบ 18 ปี ในหญิง และอายุ 20 ปี ในชาย แล้วจะหยุดเจริญกลายเป็นกระดูกแข็ง ส่วนการขยายใหญ่ออกนั้นโดยเซลล์กระดูกที่เกิดใหม่งอกขึ้นได้ เซลล์ที่สร้างกระดูกนี้เรียกว่า osteoblast การทำงานโดยการดึงแคลเซียมไปจากเลือด โดยการทำงานอยู่ภายใต้อิทธิพลของวิตามินดี ทำให้กระดูกแข็งแรงขึ้นด้วยเรื่อย ๆ นอกจากเซลล์สร้างกระดูกแล้ว ยังมีเซลล์ทำงานตรงข้าม คือ เซลล์ละลายกระดูก (osteoclast) ทำให้แคลเซียมที่ไม่จำเป็นถูกดึงออกจากระดูกสู่เลือด การทำงานของเซลล์ทำงานภายใต้อิทธิพลของฮอร์โมน parathormone จากต่อมไร้ท่อ คือพาราไทรอยด์

           โครงสร้างของกระดูก
           กระดูกแบ่งออกตามลักษณะโครงสร้างได้เป็น 2 ลักษณะ คือ
           1. กระดูกพรุน (spongy bone) ลักษณะกระดูกชนิดเป็นรู ๆ คล้ายฟองน้ำ ซึ่งในรูพรุนนี้จะเต็มไปด้วยไขกระดูก (bone marrow) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไขกระดูกสีแดง มีหน้าที่ผลิตเม็ดเลือด กระดูกพรุนจะอยู่ตอนหัวท้ายของกระดูกยาว และอยู่ตอนในของกระดูกสั้น กระดูกแบน และกระดูกรูปแปลก ทำให้กระดูกเบา
           2. กระดูกทึบ (compact bone) เป็นส่วนที่แน่นทึบอยู่ส่วนลำตัว (shaft) ของกระดูกยาวและอยู่ชั้นนอกสุดของกระดูกสั้น กระดูกแบน และกระดูกรูปแปลก เนื้อกระดูกที่แน่นทึบประกอบด้วย harversion system ภายในมีหลอดเลือดและหลอดน้ำเหลืองทอดขนานไปในโพรงของกระดูกยาวจะมีไขกระดูกสีเหลือง

           เยื่อหุ้มกระดูก
           เยื่อหุ้มกระดูก มี 2 ชั้น คือ
           1. เยื่อหุ้มกระดูกชั้นนอก (periosteum) เป็นเนื้อเยื่อบาง ๆ แต่ไม่ได้ห่อหุ้มส่วนหัวท้ายของกระดูกยาว ซึ่งเป็นกระดูกอ่อน (hyaline cartilage) จากเยี่อหุ้มกระดูกนี้จะมีเลือด น้ำเหลืองเส้นเลือด ประสาท ผ่านไปยังโพรงกระดูก และเป็นที่ยึดให้กล้ามเนื้อติดกับกระดูก
           2. เยื่อหุ้มกระดูกชั้นใน (endosteum) ป็นเยื่อบาง ๆ (membrane) ซึ่งบุอยู่ในโพรงจมูก (medullary cavity)
           หน้าที่ของเยื่อหุ้มกระดูก คือ นำเลือดไปเลี้ยงยังส่วนต่าง ๆ ของกระดูกและทำให้เกิดกระดูกใหม่หรือกระดูก ขณะเดียวกันก็ป้องกันมิให้กระดูกงอกขึ้นผิดปกติอีกด้วย

ไขกระดูก

           ไขกระดูก (bone marrow) มีอยู่ในโพรงกระดูกยาว (medulla cavity) และอยู่ในโพรงเล็ก ๆ ของกระดูกพรุน ไขกระดูกมีหน้าที่ผลิดเม็ดเลือดแดง และเม็ดเลือดขาวบางชนิด และช่วยให้อาหารแก่กระดูก ไขกระดูกแบ่งออกเป็น
           1. ไขกระดูกแดง (red bone marrow) พบในโพรงเล็ก ๆ ของกระดูกพรุน เช่น ที่หัวท้ายของกระดูกยาว กระดูกกะโหลกศีรษะ กระดูกหน้าอก กระดูกซี่โครง และกระดูกสันหลัง ไขกระดูกแดงมีหน้าที่ผลิตเม็ดเลือดแดง ในเด็กแรกเกิดมักจะมีไขกระดูกแดงเป็นส่วนมาก
           2. ไขกระดูกเหลือง (yellow bone marrow) จะพบในโพรงกระดูกของกระดูกยาว ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ไขมันเป็นจำนวนมากผู้ออกกำลังอยู่เสมอ หรือนักกีฬาที่ฝึกซ้อมไขกระดูกเหลืองจะเปลี่ยนไปเป็นไขกระดูกแดงผลิตเม็ดเลือดให้แก่ร่างกายมากขึ้น

กระดูกอ่อน

กระดูกอ่อน (cartilage) คือ กระดูกที่มีลักษณะอ่อนไม่มีเลือดมาเลี้ยง เมื่อแตกหักแล้วไม่สามารถซ่อมแซมได้เอง กระดูกอ่อนที่หุ้มอยู่ที่ปลายกระดูกจะมีลักษณะเรียบเกลี้ยงใส (hyaline cartilage) ช่วยให้มีการเคลื่อนไหวของข้อต่อได้ดี ลดการเสียดสีของกระดูก นอกจากนั้นยังมีกระดูกอ่อนอยู่ที่รอยต่อของกระดูกอีก เช่น ที่กระดูกสันหลัง หัวเหน่า ใบหูและปลายจมูก ซึ่งให้ประโยชน์ในการเคลื่อนไหว

ระบบกล้ามเนื้อ

ระบบกล้ามเนื้อ (Muscular system)

ระบบกล้ามเนื้อเป็นระบบโครงร่างอย่างหนึ่ง ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของคนและสัตว์ชนิดต่าง ๆ ซึ่งเป็นผลมาจากการหดตัวของใยกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นคุณสมบัติทั่วไปของโปรตีนในไซโตพลาสซึม แม้แต่สัตว์ชั้นต่ำพวกซีเลนเตอเรต หนอนต่าง ๆ ก็อาศัยระบบกล้ามเนื้อช่วยในการเคลื่อนไหว แต่ไม่มีกระดูกหรือโครงสำหรับยึดช่วยในการเคลื่อนไหวเท่านั้น ในร่างกายของคนประกอบด้วยกล้ามเนื้อประมาณครึ่งส่วนของร่างกายทั้งหมด ระบบกล้ามเนื้อแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

กล้ามเนื้อลาย (skeletal or striated muscle)

เป็นกล้ามเนื้อชนิดเดียวที่ยึดเกาะกับกระดูกหากนำมาดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาจะมองเห็นเป็นแถบลายยาวขาว ๆ ดำ ๆ สลับกัน เซลล์ของกล้ามเนื้อลายจะประกอบเป็นมัดยาว ๆ เซลล์หนึ่งมีหลายนิวเคลียส การทำงานของกล้ามเนื้อลายควบคุมโดยระบบประสาทส่วนกลาง ร่างกายสามารถควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อลายได้ จึงเรียกกล้ามเนื้อพวกนี้อีกชื่อหนึ่งว่า กล้ามเนื้อโวลันตารี (voluntary muscle) เช่น กล้ามเนื้อแขน กล้ามเนื้อขา
การทำงานของกล้ามเนื้อลาย
กล้ามเนื้อลายประกอบด้วยเซลล์ที่มีลักษณะยาวเหมือนเส้นใยเรียกเซลล์นี้ว่า เส้นใยกล้ามเนื้อ (muscle fiber) ภายในเซลล์กล้ามเนื้อหรือเส้นใยกล้ามเนื้อประกอบด้วยเส้นใยฝอย (myofibril) มีลักษณะเรียงซ้อนกันตามยาว เส้นใยเหล่านี้จะรวมอยู่กันเป็นมัด แต่ละมัดที่อยู่รวมกันเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อโดยมีเยื่อหุ้มเซลล์หุ้มเอาไว้ ภายในเส้นใยกล้ามเนื้อจะมีปลายแอกซอนแทรกปนอยู่ด้วย ภายในเส้นใยฝอยประกอบด้วยเส้นใยเล็ก ๆ เรียกว่า ไมโอฟิลาเมนต์ (myofilament) ไมโอฟิลาเมนต์ประกอบด้วยโปรตีน 2 ชนิด คือ ไมโอซิน (myosin) และแอกทิน (actin) ไมโอซิน เป็นเส้นใยหนา ส่วนแอกทินเป็นเส้นใยที่บางการเรียงตัวของไมโอซิน และแอกทินอยู่ในแนวที่ขนานกัน เส้นใยไมโอซินหนึ่งเส้นจะล้อมรอบด้วยเส้นใยแอกทินหกเส้น

ภาพที่ 8 เส้นใยกล้ามเนื้อ เส้นใยฝอย และการเรียงตัวของแอกทินและไมโอซิน

ฮักเลย์ และแฮนสัน (H.E. Huxley และ Jean Hanson) ได้เสนอสมมติฐานการหดตัวของกล้ามเนื้อไว้ว่า เกิดจากการเลื่อนผ่านของแอกทินเข้าหากัน ทำให้กล้ามเนื้อหดตัวเมื่อแอกซอนที่แทรกอยู่ในมัดกล้ามเนื้อได้รับการกระตุ้น ก็จะทำให้กล้ามเนื้อหดตัว การหดตัวของกล้ามเนื้อช่วยให้โครงกระดูกเกิดการเคลื่อนที่ได้ ลักษณะการทำงานของกล้ามเนื้อในร่างกายจะทำงานเป็นคู่ ๆ ในสภาวะตรงข้าม คือ เมื่อกล้ามเนื้อด้านหนึ่งหดตัว กล้ามเนื้อด้านตรงข้ามคลายตัวทำให้เกิดการเคลื่อนไหว

การทำงานของกล้ามเนื้อที่เห็นได้ชัดเจน คือ กล้ามเนื้อแขนแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กล้ามเนื้อเฟลกเซอร์ (flexor muscle หรือ biceps) เมื่อหดตัวทำให้แขนงอ และกล้ามเนื้อเอกเทนเซอร์ (extensor muscle หรือ triceps) เมื่อหดตัวทำให้แขนเหยียดออกและกล้ามเนื้อทั้งสองชุดนี้ทำงานตรงข้ามกันเสมอ คือ ชุดหนึ่งหดตัวอีกชุดหนึ่งคลายตัว ปรากฏการณ์ที่กล้ามเนื้อ 2 ชุดทำงานตรงข้ามกัน เรียกว่า แอนตาโกนิซึม (antagonism) การคลายตัวของกล้ามเนื้อนี้จะต้องอาศัยพลังงานจาก ATP (adenosine triphosphate) และอาศัย Ca²⁺

http://www.youtube.com/watch?v=XoP1diaXVCI

ภาพกล้ามเนื้อที่ควบคุมการเคลื่อนไหว

การควบคุมการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อลาย

           จากภาพที่ 9 เมื่อกล้ามเนื้อถูกกระตุ้นจะเกิดเหตุการณ์ต่าง ๆ คือ
           1. Ca²⁺ จะถูกปลดปล่อยออกไปจับกับโปรตีนแอกทิน
           2. ส่วนหัวของไมโอซินเคลื่อนเข้าเกาะกับไมโอซินและปลดปล่อยพลังงานออกมาจาก ATP โดยการเร่งปฏิกิริยาของเอ็นไซม์ ATPase เกิดเป็นประกอบโทโมซิน (actomyosin)
           3. ขณะเดียวกันแอกทินเคลื่อนเข้าสู่ใจกลางของไมโอซิน (เป็นการสอดแทรกของแอกทินเข้าไปในไมโอซิน เป็นผลทำให้เซลล์หรือใยกล้ามเนื้อหดสั้นเข้าและมัดกล้ามเนื้อสั้นเข้าด้วย
           4. ต่อมามีการลำเลียง Ca²⁺ ออกจากเซลล์กล้ามเนื้อโดยกระบวนการแอกทีฟทรานสปอร์ต
           5. ATP จากไมโทคอนเดรียของเซลล์กล้ามเนื้อเข้าเกาะกับส่วนหัวไมโอซินอีกทำให้ไมโอซินปล่อยออกจากแอกทิน ทำให้สารประกอบแอกโทไมโอซินแตกออกเป็นแอกทิน และไมโอซิน
           การทำงานของกล้ามเนื้อจึงเป็นการหดตัว โดยขณะที่หดตัวจะเกิดแรงดึงที่ปลายมัดกล้ามเนื้อทำให้อวัยวะที่อยู่ที่ปลายมัดกล้ามเนื้อเคลื่อนไหวตามด้วย จึงทำให้ให้เกิดการเคลื่อนไหวและเคลื่อนที่

ตารางที่ 1 เปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นตามลำดับเมื่อกล้ามเนื้อหดตัวและคลายตัว


	กล้ามเนื้อหดตัว		กล้ามเนื้อคลายตัว

	1. เกิดการกระตุ้นที่เยื้อหุ้มเซลล์ของกล้ามเนื้อ		1. Ca²⁺ ถูกขับออกจากเซลล์กล้ามเนื้อ

	2. Ca²⁺ ถูกปลดปล่อยออกจากทีทิวบ์		2. ไมโอซินและ ATPase หมดฤทธิ์

	3. เกิดการกระตุ้นไมโอซินและเอนไซม์ ATPase		3. ใหม่เข้าเกาะที่หัวครอสบริดจ์

	4. สร้างครอสบริดจ์เชื่อมระหว่างแอกทินและไมโอซินมีการสลาย ATP เป็น ADP+Pi		4. ครอสบริดจ์สลายตัวออกแอกทินถูกปลดปล่อยออกจากไมโอซิน

	5. ดึงแอกทินเข้าสู่ศูนย์กลางของไมโอซิน มัดกล้ามเนื้อหดสั้นเข้า		5. ความตึงของกล้ามเนื้อหมดไปกล้ามเนื้อคลายตัว

แหล่งพลังงานของกล้ามเนื้อ

พลังงานที่ใช้ในการหดตัวของกล้ามเนื้อมาจาก ATP ที่ได้จากการหายใจแบบใช้แก๊สออกซิเจนในเวลาฉุกเฉินกล้ามเนื้อลายเก็บแก๊สออกซิเจนไว้ใช้ในรูปออกซิไมโอโกลบิน การเก็บสะสมพลังงานไว้ใช้เมื่อยามฉุกเฉินในรูปของครีเอทีนฟอสเฟต (creatine phosphate)

กล้ามเนื้อเรียบ (smooth muscle)

กล้ามเนื้อชนิดนี้เซลล์จะมีลักษณะแบนยาวแหลมหัวแหลมท้ายไม่มีลาย ภายในเซลล์มีนิวเคลียสอันเดียวตรงกลาง การทำงานของกล้ามเนื้อเรียบควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนวัติ ร่างกายไม่สามารถควบคุมการทำงานได้ เรียกกล้ามเนื้อพวกนี้ว่า กล้ามเนื้ออินโวลันตารี (involuntary muscle) เช่น กล้ามเนื้อผนังกระเพาะ ผนังลำไส้ กล้ามเนื้อหูรูดและกล้ามเนื้อที่ม่านตา

กล้ามเนื้อหัวใจ (cardiac muscle)

เป็นเซลล์กล้ามเนื้อของหัวใจโดยเฉพาะ รูปร่างจะมีลายพาดขวางและมีนิวเคลียสหลายอันเหมือนกล้ามเนื้อลาย การทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนวัติ เช่นเดียวกับกล้ามเนื้อเรียบ
กล้ามเนื้อลายและกล้ามเนื้อเรียบสามารถหดตัวได้ เมื่อมีสิ่งเร้ามากระตุ้นกล้ามเนื้อลายจะทำให้ร่างกายเกิดการเคลื่อนไหว โดยทำงานประสานกับโครงกระดูก และระบบประสาท

http://www.youtube.com/watch?v=mejCXr7p37U&feature=relmfu

ภาพที่ 10 ระบบกล้ามเนื้อลาย (ก) กล้ามเนื้อหัวใจ (ข) และกล้ามเนื้อเรียบ (ค) ของคน

ตารางที่ 2 เปรียบเทียบลักษณะสำคัญของกล้ามเนื้อ

ลักษณะ	กล้ามเนื้อเรียบ	กล้ามเนื้อลาย	กล้ามเนื้อหัวใจ
1. รูปร่าง	ยาวเรียวแหลมหัวแหลมท้าย	รูปทรงกระบอก	รูปยาวแตกแขนงได้
2. ลาย	ไม่มี	มี	มี
3. การทำงาน	อยู่นอกอำนาจจิตใจ	อยู่ในอำนาจจิตใจ	อยู่นอกอำนาจจิตใจ
4. เส้นประสาทที่มาเลี้ยง	เส้นประสาทจากระบบประสาทอัตโนวัติ	เส้นประสาทจากระบบประสาท ส่วนกลาง	เส้นประสาทจากระบบประสาทอัตโนวัติ
5. สถานที่พบ	รอบผนังเส้นเลือดและทางเดินอาหาร	ยึดติดกับกระดูกตาม แขน ขา ลำตัว หน้า	หัวใจ
6. จำนวนนิวเคลียสต่อ 1 เส้นใย	1 นิวเคลียส	หลายนิวเคลียส	หลายนิวเคลียส
7.ตำแหน่งของนิวเคลียส	กลางเซลล์	รอบ ๆ เซลล์	กลางเซลล์
8. ความเร็วของการหดตัว	ช้าที่สุด	เร็วมาก	ปานกลาง
9. ความสามารถในการคงการหดตัวเอาไว้	มากที่สุด	น้อยที่สุด	ปานกลาง

คุณสมบัติสำคัญของกล้ามเนื้อในร่างกาย คือ

           1. สามารถตอบสนองต่อสิ่งเร้า (excitability or irritability) กล้ามเนื้อเมื่อถูกกระตุ้นเส้นใยของกล้ามเนื้อจะหดสั้นเข้า สิ่งเร้าที่มากระตุ้นกล้ามเนื้อ อาจเป็นสิ่งเร้าภายนอกหรือสิ่งเร้าภายนอก
           2. สามารถยืดออกได้เมื่อถูกแรงดึง (extensibility) เมื่อใช้แรงดึงกล้ามเนื้อจะยืดออก
           3. สามารถหดตัวกลับได้เมื่อไม่ได้รับแรงดึงจากายนอก (elasticity) และเมื่อคลายแรงดึงเส้นใยของกล้ามเนื้อก็จะหดตัวกลับ ซึ่งคุณสมบัตินี้ช่วยป้องกันการฉีดขาดของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ
           4. สามารถหดตัวกลับได้ (contractility) เมื่อกล้ามเนื้อได้รับการกระตุ้นจะหดตัวสั้นเข้า รูปร่างของเซลล์จะสั้นและหนาขึ้น โดยจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีขึ้นกับเซลล์กล้ามเนื้อ โดยได้พลังงานและความร้อนเกิดขึ้น การทำงานของกล้ามเนื้อนี้จะต้องอาศัยออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิง และขับของเสียออกมา สารเคมีที่มีความเกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อประกอบด้วย ไกลโคเจน (glycogen) ฟอสโฟครีเอทิน (phosphocreatine) และ ATP (adenosine triphosphate) ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นขณะกล้ามเนื้อหดตัว คือ เซลล์กล้ามเนื้อจะเปลี่ยนไกลโคเจนเป็นกรดไพรูวิค โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน จากนั้นจะเลี่ยนกรดไพรูวิคโดยอาศัยกระบวนการ tricarboxylic acid cycle หรือ Kreb’s cycle โดยอาศัยออกซิเจน
           5. สามารถดำรงคงที่อยู่ได้ (tonus) มีการหดตัวได้บ้างเล็กน้อย

แบบฝึกกิจกรรม ชุดที่ 3 เรื่อง การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
ชื่อ - สกุล ....................................................................ชั้น ม.6/.......เลขที่..........

คำสั่ง ให้นักเรียนช่วยกันวิเคราะห์ประเด็นคำถามต่อไปนี้ แล้วเลือกส่งกิจกรรมนี้ 1 วิธี คือ