การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต

1. การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต นางสาวสุรัฐชา ขาวสะอาด เลขที่ 26 ม.4/15

2. การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตมีการเคลื่อนไหว และ เคลื่อนที่แตกต่างกัน โดยอาศัยโครงสร้างที่ช่วยในการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน เช่น สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอาศัยโครงร่างค้ำจุนของเซลล์ (Cytoskeleton) ช่วยในการเคลื่อนที่ ส่วนคนและสัตว์มีกระดูกสันหลังเคลื่อนที่โดยอาศัยการทำงานร่วมกันของโครงกระดูก กล้ามเนื้อ และข้อต่อ

3. การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว อาศัยโครงร่างค้ำจุนภายในเซลล์เพื่อให้เซลล์คงรูปร่าง เรียก โครงสร้างเหล่านี้ว่า ไซโทสเกเลตอน (Cytoskeleton)ไซโทสเกเลตอน (Cytoskeleton)::  คือโครงสร้างภายในเซลล์ ประกอบด้วยเส้นใยที่ประสานกันเป็นร่างแห แทรกตัวอยู่ภายใน cytoplasm ทำหน้าที่เป็นโครงร่างภายในเพื่อรักษารูปทรงหรือเปลี่ยนรูปทรง และทำให้เกิดการเคลื่อนไหวภายใน cytoplasm และการเคลื่อนที่ของเซลล์บางชนิด

4. โครงสร้างของไซโทสเกเลตอนภายในเซลล์

5. ไซโทสเกเลตอน (Cytoskeleton) ประกอบด้วย       1.ไมโครทูบูล(Microtubule) เป็นท่อตรงและกลวงประกอบด้วย tubulin protein ชนิด alpha-tubulinและ Bata-tubulinขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 25 nm      2.ไมโครฟิลาเมนท์(Microfilament)  เป็นเส้นใยทึบ 2 สายพันกันเป็นเกลียว ประกอบด้วย Actin Protein      3.ประกอบด้วยมัดของหน่วยย่อยโปรตีนที่พันกันเป็นเกลียว ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 6-12  nm ประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิด แล้วแต่ชนิดของเซลล์เช่น keratin

6. ภาพเปรียบเทียบ ไซโทสเกเลตอนทั้ง 4 ชนิด

7. สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เคลื่อนที่โดยอาศัยเท้าเทียม(pseudopodium) ได้แก่ อะมีบา:: เคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของไซโทรพลาสซึม หรือเท้าเทียม (Pseudopodium(ชูโดโพเดียม)โดยการที่ไซโทรพลาสซึมจะไหลได้นั้นเกิดขึ้นจาก 3 ส่วนด้วยกัน คือ         1. เอ็กโทพลาสซึม (Ectoplasm) เป็นไซโทรพลาสซึมที่อยู่ข้างนอก มีลักษณะเป็นสารกึ่งแข็งกึ่งเหลวเรียกว่า เจล (gel)          2. เอ็นโดพลาสซึม(Endoplasm) เป็นไซโทรพลาสซึมทีอยู่ด้านในมีลักษณะค่อนข้างเหลวเรียกว่าโซล (sol)          3.ไมโครฟิลาเมนท์

8. การเกิดเท้าเทียม เกิดจากการแยกตัวและรวมตัวของโปรตีนแอกติน ในไมโครฟิลาเมนท์ มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของไซโทรพลาซึม ดังนี้ทำให้เอนโดพลาสซึมไหลไปในทิศทางที่อะมีบาจะเคลื่อนที่แล้วปรับสภาพเป็นเอ็กโทพลาสซึมส่วนเอ็กโทรพลาสซึมที่อยู่ด้านท้ายจะกลายเป็น เอนโดพลาซึม เป็นของเหลวไหลมาแทนที่เอนโดพลาสซึมที่เคลื่อนไปแล้ว ภาพ การไหลของไซโทรพลาซึมของอะมีบา

9. สิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนที่โดยอาศัยซิเลียและแฟกเจลลัมสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนที่โดยอาศัยซิเลียและแฟกเจลลัม ได้แก่ยูกลีนา เคลื่อนที่โดยอาศัยการโบกพัดของแฟลเจลลัม (Flagellum) และ พารามีเชียม เคลื่อนที่โดยอาศัยการโบกพัดซิเลีย (Cilia) โครงสร้างของซิเลีย และ แฟกเจลลัม พบว่าภายในค้ำจุนด้วยไมโครทูบูล เรียงตัวเป็นวง 9 กลุ่ม กลุ่มละ 2 หลอด ตรงแกนกลางมีอีก 2 หลอดโดยไมโครทูบูลที่เรียงอยู่ตรงกลางจะมีเยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบ ส่วนไมโครทูบูลที่เรียงเป็นวงอยู่โดยรอบจะมีโปรตีน ไดนีน (Dynein) เป็นเสมือนแขนที่เกาะกับไมโครทูบูล เรียกว่า ไดนีนอาร์ม (Dynein arm) ซึ่งโครงร่างค้ำจุ้นเหล่านี้ช่วยให้ซิเลีย และแฟลเจลลัม โค้งงอและสามารถโบกพัดได้

10. ภาพ ภาคตัดขวางของไมโครทิวบูล

11. ภาพ การทำงานของโปรตีนไดนีนทำให้ไมโครทิวบูลมีการเคลื่อนไหว

12. ภาพ การโบกพัดของซิเลีย และ แฟกเจลลัม

13. บริเวณโคนของแฟลเจลลัมและซิเลียจะยึดติดโดยครงสร้างภายในเซลล์ที่เรียกว่า เบซัลบอดี (Basal body) หรือไคนีโทโซม (Kinetosome) ซึ่งถ้าลองตัดส่วนนี้ออกพบว่าซิเลีย และแฟคเจลลัมจะเคลื่อนไหวไม่ได้ โดยโครงสร้างภายในของเบชัลบอดีค้ำจุนด้วยไมโครทูบูล เรียงตัว 9 กลุ่ม กลุ่มละ 3 หลอด ภาพ เปรียบเทียบภาคตัดขวางของแฟกเจลลัม กับ เบซัลบอดี

14. การเคลื่อนที่ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังการเคลื่อนที่ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง แมงกะพรุน แมงกะพรุนเป็นสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีเนื้อเยื่อ 2 ชั้น แมงกระพรุนมีของเหลวที่ชื่อว่ามีโซเกลีย (Mesoglea) ซึ่งแทรกอยู่ระหว่างเนื้อเยื่อชั้นนอก กับ เนื้อเยื่อชั้นใน การเคลื่อนที่ของแมงกะพรุนอาศัย การหดตัวของเนื้อเยื่อบริเวณขอบกระดิ่งและผนังลำตัวสลับกัน ทำให้เกิดแรงดันของน้ำผลักตัวแมงกะพรุนให้พุ่งไปในทิศตรงกันข้ามกับน้ำที่พ่นออกมา ตำแหน่งที่ลูกศรชี้คือ กล้ามเนื้อขอบกระดิ่ง

15. ภาพโครงสร้างภายในของแมงกะพรุนภาพโครงสร้างภายในของแมงกะพรุน

16. ปลาหมึก การเคลื่อนที่ของปลาหมึกเกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อบริเวณลำตัวทำให้น้ำภายในลำตัวพ่นออกทางท่อไซฟอน (siphon) ซึ่งเป็นท่อสำหรับพ่นน้ำออกมาดันให้ลำตัวของปลาหมึกเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศของน้ำที่พ่นออกมา ภาพ การเคลื่อนที่โดยใช้ไซฟอนของหมึก

17. หมายเลข 1 คือตำแหน่งของไชฟอน การเคลื่อนที่โดยอาศัยแรงดันน้ำโดยอาศัยท่อไซฟอน นอกจากจะพบในหมึกแล้ว ยังพบในหอยบางชนิด เช่น หอยงวงช้าง หอยเต้าปูนเป็นต้น

18. ภาพ ตำแหน่งของไซฟอนในหอยเต้าปูน

19. ปลาดาว เป็นสัตว์ที่มีหินปูนฝังอยู่ที่ผิวของร่างกาย จึงถือว่าเป็นสัตว์ที่มีโครงร่างแข็ง แต่โครงร่างแข็งของปลาดาวไม่ได้ยึดเกาะกับกล้ามเนื้อ  (จึงถือว่าโครงร่างแข็งของปลาดาวไม่มีส่วนสัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวหรือเคลื่อนที่) ปลาดาวมีระบบหมุนเวียนน้ำ ซึ่งใช้ในการเคลื่อนที่คือทำให้ส่วนที่ เรียกว่า ทิวบ์ฟีต (Tube feet) ยืดยาวออกหรือหดสั้นเข้าโดยการยืดยาวและหดสั้นของทิวบ์ฟิต เกิดจากการทำงานของระบบหมุนเวียนน้ำของปลาดาวซึ่งประกอบด้วย ช่องรับน้ำเข้าซึ่งอยู่ทางด้านบนของลำตัว เรียกว่า มาดรีโพไรต์ (Madrepodrite)  น้ำจะเข้าสู่วงท่อน้ำ (ring canal) เข้าสู่ท่อน้ำตามแขนของลำตัว (Radail canal) ซึ่งมีหน่วยย่อยที่แตกแขนงออกมาประกอบด้วยกระเปาะกล้ามเนื้อ เรียกว่าแอมพูลา (Ampulla) และ หลอดที่สามารถยืดหดได้ที่เรียก ทิวบ์ฟิต (Tube feet) เมื่อนำไหลเข้ามาสู่แอมพูลากล้ามเนื้อบริเวณแอมพูลาจะหดตัวดันน้ำไปยังทิวบ์ฟิต ทำให้ทิวบ์ฟิตยืดยาวไปแตะพื้นได้ ขญะเดียวกันลิ้นที่บริเวณแอมพูลาจะปิดป้องกันไม่ไห้น้ำไหลกลับออกไปทางท่อด้านข้าง จากนั้นกล้ามเนื้อทิวบ์ฟิตจะหดตัวทำให้ทิวบ์ฟิตสั้นลง ดันน้ำกลับไปที่แอมพูลาตามเดิม การยืดหดของทิวบ์ฟิตหลายๆอันต่อเนื่องกันทำให้ดาวทะเลเคลื่อนที่ได้ นอกจากนี้ปลายสุดของทิวบ์ฟิตจะยังมีลักษณะคล้ายแผ่นดูด (sucker) ทำให้การยึดเกาะกับพื้นผิวขณะเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น

20. ภาพ โครงสร้างที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของปลาดาว

21. พลานาเรีย (Flat worm) พลานาเรียเป็น หนอนตัวแบน (Flat worm) มีเนื้อเยื่อ 3 ชั้นการเคลื่อนที่ของ พลานาเรียอาศัย การทำงานของกล้ามเนื้อ 3 ชนิดได้แก่ กล้ามเนื้อตามยาว (longitudinal muscle) กล้ามเนื้อวง (Circular muscle)กล้ามเนื้อแนวทะแยง (oblique muscle) ที่ยึดอยู่ส่วนบนและส่วนล่างของลำตัว และ ซิเลีย (Cilia ) ที่อยู่ส่วนท้อง ภาพภาคตัดขวางของพลานาเรียแสดงให้เห็นโครงสร้างภายในและตำแหน่งของกล้ามเนื้อที่ใช้ในการเคลื่อนที่ทั้ง3ชนิด

22. พลานาเรียเป็นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ การเคลื่อนที่ จะมี 2 ลักษณะใหญ่ คือ การลอยไปตามน้ำ อาศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อทแยงทำให้ลำตัวแบนลงสามารถพลิ้วไปกับน้ำและอาศัยซิเลียที่ที่ส่วนท้องโบกพัดช่วยในขณะเคลื่อนที่ การคืบคลาน อาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อวงและกล้ามเนื้อตามยาว ที่หดตัวคลายตัวสลับกัน ภาพ การเคลื่อนที่พลานาเรียในรูปแบบต่างๆ

23. ไส้เดือนดิน ส่วนที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของไส้เดือนดิน ได้แก่-   กล้ามเนื้อวง (Circular muscle)-   กล้ามเนื้อตามยาว (longitudinal muscle)-   เดือย (setae)การเคลื่อนบนบกของไส้เดือนดิน โดยอาศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อวงที่หัวหดตัว กล้ามเนื้อตามยาวจะคลายตัว ปล้องจะยืดยาวออก ทำให้ลำตัวเคลื่อนไปข้างหน้าแล้วใช้ปากที่อยู่หน้าสุดของปล้องแรกและใช้เดือย (setae) จิกกับพื้นเอาไว้เพื่อยึดให้แน่น และสามารถดึงส่วนอื่นไปด้วย  แต่เมื่อกล้ามเนื้อตามยาวหดตัว กล้ามเนื้อวงจะคลายตัวทำให้ปล้องนั้นโป่งออกลำตัวหดสั้นเข้าสามารถดึงส่วนท้ายของสัตว์ให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้การหดตัวขอ’ กล้ามเนื้อทั้งสองชุดจะเกิดต่อเนื่องกันคล้ายระรอกคลื่น โดยเริ่มจากปลายด้านหัวมาสู่ปลายส่วนท้ายของลำตัว ดังภาพ

24. ภาพ การเคลื่อนที่ของไส้เดือนดิน

25. ภาพ ตำแหน่งของกล้ามเนื้อตามยาว และกล้ามเนื้อวงของไส้เดือนดิน

26. หนอนตัวกลม เช่น พยาธิปากขอ พยาธิเส้นด้าย สัตว์กลุ่มนี้มีเนื้อเยื่อ 3 ชั้นแต่มีเพียงชั้นเดียวที่มีกล้ามเนื้อ การเคลื่อนที่ของสัตว์กลุ่มนี้จะมีกล้ามเนื้อตามยาว (Longitudinal mascle) เท่านั้นช่วยการเคลื่อนที่โดยอาศัยการหดตัวคลายตัวของกล้ามเนื้อชนิดนี้ การเคลื่อนที่จึงส่ายไปส่วยมา การเคลื่อนที่จะเป็นในลักษณะ side to side คือ เคลื่อนไปด้านข้างโดยจะสามารถโค้งตัวงอจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งโดยจะไม่สามารถคืบคลานหรือยกตัวสูงได้

27. ภาพ Aภาคตัดขวางลำตัวของหนอนตัวกลมภาพ Bแสดงเซลล์กล้ามเนื้อของหนอนตัวกลมที่ปลายด้านหนึ่งเอื้อมไปสัมผัสเส้นประสาท

28. การเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลังการเคลื่อนที่ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง สัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดมีระบบโครงกระดูก ทำหน้าที่เป็นทั้งโครงร่างแข็งช่วยค่ำจุนร่างกายให้คงรูป และยังช่วยในการเคลื่อนที่อีกด้วย สัตว์มีกระดูกสันหลังมีทั้งที่อาศัยอยู่ในน้ำและบนบกซึ่งมีสภาพแวดล้อมแตกต่างกัน การเคลื่อนที่ของปลา ถ้าสังเกตการณ์เคลื่อนที่ของปลาในตู้กระจก จะเห็นขณะที่ปลาเคลื่อนที่ ลำตันของปลาจะโค้งไปมาดังภาพที่ 7-10 ก.

29. จากการที่ 7-10 จะเห็นว่าการทำงานของกล้ามเนื้อของปลาขณะที่มีการเคลื่อนที่ พบว่าเกิดจากหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อที่ยึดติดอยู่กับกระดูกสันหลัง การหดตัวของกล้ามเนื้อในแต่ละส่วนของลำตัวปลาไม่พร้อมกัน จะเริ่มทยอยจากด้านหัวไปด้านหางทำให้ลำตัวปลามีลักษณะโค้งไปมา ประกอบกับส่วนหางโค้งงอสลับไปมาทางด้านซ้ายและขวา เมื่อกระทบกับแรงต้านของน้ำรอบๆ ตัว จะผลักดันให้ปลาเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

30. ถ้าสังเกตการณ์ว่ายน้ำของปลาเห็นว่านอกจากปลาจะสามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้แล้ว ยังสามารถเคลื่อนที่ในแนวดิ่ว โดยการทำงานของครีบหลัง ครีบอกและครีบสะโพกนอกจากนี้แรงลอยตัวของน้ำยังมีส่วนช่วยในการเคลื่อนที่ของปลาในน้ำอย่างมากทำให้ปลาใช้พลังงานในการพยุงตัวต้านต่อแรงโน้นถ่วงของโลกเพียงเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้การว่ายน้ำของปลาจึงใช้พลังงานน้อยกว่าการวิ่งของสัตว์บก รูปร่างของปลาที่แบนเพรียว และมีเมือกขับออกมาจาผิวเนื้อนี้เองจะช่วยลดแรงเสียดทานน้ำขณะเคลื่อนที่ อย่างไรก็ดีรูปร่างที่เพรียวนี้อาจทำให้ตัวของปลามีโอกาสหงายท้องหรือพลิกคว่ำได้ง่าย ปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้โดยอาศัยครีบช่วยในการรักษาสมดุลในการเคลื่อนที่และการทรงตัว

31. การเคลื่อนที่ของนก นกสามารถบินได้โดยอาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อ 2 ชุดที่ยึดระหว่างกระดูกโคนปีก (hummers) และกระดูกอก (sternum) ได้แก่ กล้ามเนื้อยกปีกและกล้ามเนื้อกดปีกทำงานแบบสภาวะตรงกันข้าง ทำให้นกสามารถขยับปีกขึ้นลงได้ มีผลให้นกบินได้ดังภาพที่ 7-11 ภาพที่ 7-11          ก. กล้ามเนื้อและกระดูกที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของนก ข. การขยับปีกของนกขณะบิน

32. เชื่อมโยงกับฟิสิกส์การร่อนหรือลอยตัวในอากาศของนก อากาศด้านบนของปีกนกจะ เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ทำให้บริเวณเหนือปีกมีความดันอากาศน้อยกว่า อากาศที่เคลื่อนที่ใต้ปีก ความดันอากาศใต้ปีกซึ่งมากกว่าจะพยุงให้ปีกและลำตัวลอยอยู่ในอากาศ

33. การเคลื่อนที่ของเสือชีต้าการเคลื่อนที่ของเสือชีต้า เสือชีต้าได้ชื่อว่าเป็นสัตว์ที่วิ่งได้เร็วที่สุดถึง 110กิโลเมตรต่อชั่วโมง นักเรียนจงสังเกตขาหน้า ขาหลัง หัวไหล่ สะโพกและกระดูกสันหลังของเสือชีต้าขณะวิ่งดังในภาพที่ 7-12 ภาพที่ 7-12 การเคลื่อนที่ของเสือชีต้า- เมื่อสังเกตการณ์เคลื่อนที่ของเสือชีต้าแล้ว นักเรียนอธิบายได้หรือไม่ว่าเหตุใดเสือชีต้าจึงวิ่งได้เร็ว

34. โครงสร้างที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของคนโครงสร้างที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของคน เมื่อพิจารณาอากัปกิริยาต่างๆ ของนักเรียน เช่น การกิน การนอน การวิ่ง ล้วนแล้วแต่เป็นการเคลื่อนไหลที่เกิดจากระบบโครงกระดูกและระบบกล้ามเนื้อทั้งสิ้น โครงกระดูกและกล้ามเนื้อทำงานสัมพันธ์กันอย่างไร คนจึงเคลื่อนที่ได้ นักเรียนจะได้ศึกษาต่อไปนี้ ระบบโครงกระดูก สัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดมีระบบโครงกระดูกที่คล้ายคลึงกัน คือ ประกอบด้วยกระดูกแกน (axial skeleton) และกระดูกรยางค์ (appendicular skeleton) แต่ในบทนี้จะเน้นระบบโครงกระดูกของคนดังภาพที่ 7-13

35. ภาพที่ 7-13 กระดูกของคน- การที่โครงกระดูกของคนไม่ต่อกันเป็นชิ้นเดียวและมีจำนวนมาก มีประโยชน์ต่อการเคลื่อนที่อย่างไร

36. เมื่อร่างกายของคนเจริญเติบที่จะประกอบด้วย กระดูก ประมาณ 206 ชิ้น ต่อกัน สามารถแบ่งออกเป็น2 กลุ่ม ตามตำแหน่งที่อยู่ คือ กระดูกแกนและกระดูกรยางค์ นักเรียนคิดว่ากระดูกประมาณ 206 ชิ้น ต่อกัน สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ตามตำแหน่งที่อยู่ คือ กระดูกแกนและกระดูกรยางค์ กระดูกแกนกระดูกแกนมีจำนวน 80 ชิ้น ประกอบด้วยกระดูกกะโหลกศีรษะ กระดูกหน้าอก และกระดูกซี่โครงกระดูกกะโหลกศีรษะเป็นกระดูกที่เป็นแผ่นเชื่อมติดกันภายในมีลักษณะเป็นโพรงสำหรับบรรจุสมอง ทำหน้าที่ป้องกันสมองไม่ให้ได้รับอันตรายกระดูกสันหลังทำหน้าที่ช่วยค้ำจุน และรองรับน้ำหนักของร่างกายประกอบด้วยกระดูกที่มีลักษณะเป็นข้อๆต่อกัน ระหว่างกระดูกสันหลังแต่ละข้อจะมีแผ่นกระดูกอ่อน (cartiage) หรือที่เรียกกันว่าหมอนรองกระดูกทำหน้าที่รองและเชื่อมกระดูกนี้

37. เสื่อมจะไม่สามารถเอี้ยว หรือบิดตัวได้ กระดูกสันหลังแต่ละข้อจะมีช่องให้ไขสันหลังสอดผ่านและมีส่วนของจะงอยยื่นออกมาเป็นที่เกาะของกล้ามเนื้อและเอ็น กระดูกสันหลังช่วงงอกจะมีกระดูกซี่โครงมาเชื่อมต่อ ดังภาพที่ 7-14 ภาพที่ 7-14 ก. กระดูกสันหลังข. กระดูกซี่โครง

38. กระดูกซี่โครงมีทั้งหมด 12 คู่ กระดูกซี่โครงทุกๆ ซี่จะไปต่อกับด้านข้างของกระดูกสันหลังบริเวณทรวงอก โดยปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมกับกระดูกหน้าอก ยกเว้นกระดูกซี่โครงคู่ที่ 11 และ 12 จะเป็นซี่สั้นๆ ไม่เชื่อมต่อกับกระดูกหน้าอก เรียกว่า ซี่โครงลอยดังภาพที่ 7-14               - ถ้าหมอนรองกระดูกเสื่อมจะเกิดผลอย่างไร              - กระดูกซี่โครงสร้างโครงและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงเกี่ยวข้องกับการหายใจอย่างไร กระดูกรยางค์ กระดูกรยางค์ มีทั้งสิ้น 126 ชิ้น ได้แก่กระดูกแขก กระดูกขา รวมไปถึงกระดูกสะบัก และกระดูกเชิงกราน ซึ่งเป็นที่ยึดเกาะของแขนและขา ข้อต่อ และเอ็นยึดกระดูก จากภาพที่ 7-13 จะเห็นว่าโครงกระดูกประกอบด้วยกระดูกหลายชิ้นต่อกัน ตำแหน่งที่กระดูก 2 ชิ้น มาต่อกันเรียกว่า ข้อต่อ (joint)

39. การเชื่อมกันของกระดูกบางแห่ง เป็นไปในลักษณะคล้ายลูกกลมในบ้ากระดูก ทำให้ร่างกายส่วนนั้นเคลื่อนไหวอย่างอิสระหลายทิศทาง เช่น ข้อต่อที่หัวไหล่ ข้อต่อบางแห่งเป็นแบบชนิดประกบส่วนในลักษณะเดือยทำให้สามารถก้ม เงย บิด ไปทางซ้าย ขวา เช่น ข้อต่อ ที่ต้นคอกับฐานของกะโหลกศีรษะ อย่างไรก็ตามแม้ว่าข้อต่อของกระดูกส่วนใหญ่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวได้ ดังภาพ 7-15 ก. แต่มีข้อต่อบางแห่งที่หำหน้ายึดกระดูก และทำให้เกิดการเคลื่อนไหวได้เพียงเล็กน้อยเช่น ข้อต่อของกระดูกซี่โครง หรือข้อต่อที่เคลื่อนไหวไม่ได้เลยเช่น ข้อต่อของกะโหลกศีรษะ ดังภาพที่ 7-15 ข.

40. ภาพที่ 7-15   ก.ลักษณะข้อต่อชนิดเคลื่อนไหวได้แบบต่างๆ     ข. ลักษณะข้อต่อชนิดเคลื่อนไหวไม่ได้

41. ระหว่างกระดูกบริเวณข้อต่อจะมีของเหลว เรียกว่า น้ำไขข้อ (synovial fluid) หล่อลื่นอยู่ ดังภาพที่ 7-16 ทำให้กระดูกไม่เสียดสีกันขณะเคลื่อนไหว และทำให้เคลื่อนไหวได้สะดวกไม่เกิดความเจ็บปวด การที่กระดูกมีลักษณะเป็นข้อต่อ จำเป็นจะต้องมีโครงสร้างที่ยึดกระดูกให้เชื่อมติดต่อกัน เพื่อทำหน้าที่เป็นโครงร่างค้ำจุนร่างกายและทำให้กระดูกทำงานสัมพันธ์กันในการเคลื่อนไหว โครงสร้างดังกล่าวได้แก่ เนื้อเยื่อเกี่ยวที่มีความเหนียวทนทาน เรียกว่า เอ็นยึดข้อ (ligament) ภาพที่ 7-16 ตำแหน่งของน้ำไขข้อ

42. ระบบกล้ามเนื้อ การทำงานของระบบโครงกระดูกเพียงระบบเดียว ไม่สามารถทำให้ร่างกายเคลื่อนไหวได้ ต้องอาศัยการทำงานร่วมกับระบบกล้ามเนื้อซึ่งจัดได้ว่าเป็นแหล่งพลังงานกลเพราะเมื่อกล้ามเนื้อหดตัว ย่อมทำให้เกิดเคลื่อนไหวของสัตว์ กล้ามเนื้อของสัตว์มีกระดูกสันหลังมีหลายประเภท ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาจากภาพที่ 7-17 ภาพที่ 7-17 ก. ภาพถ่ายวาดของกล้ามเนื้อยึดกระดูก ข. ภาพถ่ายและวาดกล้ามเนื้อหัวใจ ค. ภาพถ่ายและภาพวาดของกล้ามเนื้อเรียบ

43. จากภาพที่ 7-17 จะเห็นว่า กล้ามเนื้อของสัตว์มีกระดูกสันหลังแบ่งออเป็น 3 ชนิด คือกล้ามเนื้อยึดกระดูก กล้ามเนื้อหัวใจและกล้ามเนื้อเรียบ ดังนี้กล้ามเนื้อยึดกระดูก(skeletal muscle) เป็นกล้ามเนื้อที่เกาะติดกับโครงกระดูก เช่น กล้ามเนื้อแขน กล้ามเนื้อขา จึงทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวร่างกายโดยตรง เมื่อนำเซลล์กล้ามเนื้อเหล่านี้มาศึกษาด้วยกล้ามจุลทรรศน์จะมองเห็นเป็นแถบลาย สีอ่อนสีเข้มสลับกันเห็นเป็นลาย(striation) เซลล์ของกล้ามเนื้อนี้มีลักษณะเป็นทรงกระบอกยาว แต่ละเซลล์มีหลายนิวเคลียส การทำงานของกล้ามเนื้อยึดกระดูกนั้นถูกควบคุมโดยระบบประสาทโซมาติกดังนั้นการทำงานของกล้ามเนื้อชนิดนี้ ร่างกายสามารถบังคับได้ หรืออาจกล่าวว่าอยู่ในอำนาจจิตใจ

44. กล้ามเนื้อหัวใจ(cardiac muscle) เซลล์มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก แต่สั้นกว่าเซลล์กล้ามเนื้อยึดกระดูกและเห็นเป็นลายเช่นเดียวกัน แต่ตอนปลายของเซลล์มีการแตกแขนงและเชื่อมโยงติดต่อกันกับเซลล์ข้างเคียง การทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจถูกควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนวัติ ดังนั้นร่างกายไม่สามารถบังคับได้ จึงเป็นกล้ามเนื้อที่อยู่นอกอำนาจจิตใจ         กล้ามเนื้อเรียบ(smooth muscle) เป็นกล้ามเนื้อที่พบอยู่ตามอวัยวะภายใน เช่น ผนังกระเพาะอาหาร ผนังลำไล้ ผนังหลอดเลือด และม่านตา เป็นต้น กล้ามเนื้อเหล่านี้ประกอบด้วยเซลล์ที่มีลักษณะยาว หัวท้ายแหลม แต่ละเซลล์มี 1 นิวเคลียสไม่มีลายพาดขวาง

45. กล้ามเนื้อยึดกระดูกจะทำงานเป็นคู่การงอและเหยียดแขนเกิดจากการทำงานของกล้ามเนื้อไบเซพ(bicep) และไตรเซพ(triceps) ขณะที่ไปเซทหดตัว ไตรเซพจะคลายตัวทำให้แขนงอเข้า และขณะที่ไบเซพจะหดตัวทำให้แขนเหยียดออก ดังภาพที่ 7-18 ภาพที่ 7-18 ลักษณะการทำงานของกล้ามเนื้อไบเซพและไตรเซพ

46. เมื่อกล้ามเนื้อหดตัวจะเกิดแรงดึงให้กระดูกทั้งท่อนเคลื่อนไหวได้ เพราะระหว่างกล้ามเนื้อกับกระดูกมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่มีความเหนียวแข็งแรงและทนทานแรงดึงหรือรองรับน้ำหนักเรียกว่าเอ็นยึดกระดูก (tendon) ยึดอยู่ดังภาพที่ 7-18 -เอ็นยึดข้อและเอ็นยึดกระดูกเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร-นักเรียนคิดว่าขณะที่ร่างกายเคลื่อนที่ การทำงานของกระดูก กล้ามเนื้อและข้อต่อมีความสัมพันธ์กันอย่างไร รู้หรือเปล่าเอ็นที่ยึดระหว่างกล้ามเนื้อน่องกับกระดูกสันเท้า เรียกว่าเอ็นร้อยหวาย

47. เชื่อมโยงกับฟิสิกส์การหดตัวของกล้ามเนื้อที่ทำให้กระดูกเคลื่อนที่อาศัยหลักการทำงานโดยการออกแรงด้านน้ำหนักแบบคานงัดคานดีด โดยมีข้อต่อระหว่างกระดูกเป็นจุดหมุน (Fulcrum) ดังภาพ กล้ามเนื้อกับกระดูกทำงานโดยอาศัยหลักการของคาน(lever) คือมีกระดูกเป็นคานและข้อต่อเป็นจุดหมุนเช่นเดียวกับปากคีบ จากที่กล่าวมาแล้ว การเคลื่อนไหวของกระดูกเกิดจากการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อ 2 ชุดที่ทำในสภาวะตรงกันข้าม

48. โครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อยึดกระดูกโครงสร้างและการทำงานของกล้ามเนื้อยึดกระดูก กล้ามเนื้อยึดกระดูกแต่ละมัดประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อ (muscle fiber) หรือเซลล์กล้ามเนื้อ (muscle cell) ภายในเส้นใยกล้ามเนื้อประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อเล็ก (myofibrils) มีลักษณะเป็นท่อนยาวเรียงซ้อนกันเส้นใยกล้ามเนื้อเล็กเหล่านี้จะอยู่รวมกันเป็นมัดเส้นใยกล้ามเนื้อเล็กประกอบด้วย ไมโครฟิลาเมนท์ 2 ชนิดคือ ชนิดบาง ซึ่งเป็นสายโปรตีนแอกทิน (act in) และชนิดหนาซึ่งเป็นสายโปรตีนไมโอซิน(myosin) แอกทินและไมโอซินเรียงตัวขนานกัน ดังภาพที่ 7-19

49. ภาพที่ 7-19 เส้นใยกล้ามเนื้อ เส้นใยกล้ามเนื้อเล็ก และการเรียงตัวของแอกทินกับไมโอซิน

50. นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการทำงานของเส้นใยกล้ามเนื้อมานานแล้ว แต่ยังไม่ทราบแน่ชัด ต่อมาฮักซเลย์และแฮนสัน (H.E.HuxleyและJean Hanson)ได้เสนอสมมติฐานการหดตัวของกล้ามเนื้อเกิดจากการเลื่อนตัวของแอกทินเข้าหากันตรงกลาง (sliding filament hypothesis) การเลื่อนของโปรตีนดังกล่าวทำให้เส้นใยกล้ามเนื้อหดตัว จบการนำเสนอค่ะ