Движение. Биофизика

Учебниковая опора

• Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т., Алина Ж.А. «Биология. 7 класс», 7 класс, Атамура, 2025, с. 139–151
• Соловьева А., Ибраимова Б. «Биология. 8 класс», 8 класс, Атамура, 2018, с. 124–140, 147–149
• Очкур Е.А., Курмангалиева Ж., Нуртаева М. «Биология. 10 класс ЕМН», 10 класс, Мектеп, 2019, с. 238–249, 291–295
• Соловьева А., Ибраимова Б. «Биология. 8 класс», 8 класс, Атамура, 2018, с. 277 (электрокардиография)
• Асанов Н., Соловьева А., Ибраимова Б. «Биология. 9 класс», 9 класс, Атамура, 2019, с. 105, 112–114 (электрическая активность, нейрокомпьютерный интерфейс)

Главное

• Опорно-двигательная система: кости (кроветворная, опорная, защитная функции) и скелетные мышцы (движение, защита органов).
• Саркомер — участок миофибриллы между двумя Z-дисками; основная сократительная единица.
• Теория скользящих нитей (Х. Хаксли): актин скользит вдоль миозина к центру саркомера, длина нитей не меняется.
• Тропизмы — ростовые изгибы органов растения к раздражителю или от него; таксисы — перемещение всего организма.
• Кости работают как рычаги, суставы — как шарниры.

Теория

Кость. Наружное компактное и внутреннее губчатое вещество (перекладины по линиям нагрузки); снаружи — надкостница (рост в толщину, срастание). Минеральные вещества дают твёрдость, органические (оссеин) — упругость. Соединения костей:

Тип	Как	Пример
Неподвижное	костный шов	череп, таз
Полуподвижное	хрящ	позвонки, рёбра с грудиной
Подвижное	сустав	конечности, нижняя челюсть

Мышечные ткани (у человека более 600 мышц): гладкая (стенки внутренних органов, непроизвольная), поперечнополосатая скелетная (произвольная), поперечнополосатая сердечная.

Ультраструктура скелетного волокна: многоядерный симпласт; сарколемма с Т-трубочками; саркоплазматический ретикулум — депо Ca²⁺; саркоплазма богата гликогеном, миоглобином, митохондриями. Саркомер: I-диск (светлый, только актин), A-диск (тёмный, миозин + концы актина), H-зона (только миозин), M-линия (центр). Механизм сокращения:

1. Импульс деполяризует сарколемму и Т-трубочки → Ca²⁺ выходит из СПР.
2. Ca²⁺ связывается с тропонином C → тропомиозин сдвигается, открывая центры на актине.
3. Головки миозина образуют мостики; выход $P_i$ — «гребковый удар» (наклон на 45°).
4. Новая АТФ отсоединяет головку; гидролиз АТФ «взводит» её снова. Итог: A-диск не меняется, I-диск и H-зона укорачиваются, Z-диски сближаются.

Типы волокон:

	Тип I (красные, медленные)	Тип IIb/IIx (белые, быстрые)
Миоглобин, митохондрии, капилляры	много	мало
Метаболизм	аэробный	гликолиз, запасы гликогена
Утомляемость	низкая	высокая
Пример	мышцы позы, марафон	спринт
Промежуточный тип IIa — быстрые окислительно-гликолитические, тренируемые волокна.

Прямохождение: S-образный позвоночник с 4 изгибами (амортизация), мощные нижние конечности, чашеобразный таз, сводчатая стопа, противопоставленный большой палец.

Движение животных: одноклеточные — жгутики (у бактерий и эукариот), реснички, ложноножки; далее — мышцы и конечности у многоклеточных. Движение растений: клетки с твёрдой стенкой не сокращаются, поэтому растения двигаются за счёт роста. Тропизмы: положительный фототропизм (листья к свету), положительный геотропизм (главный корень вниз), отрицательный геотропизм (стебель вверх); отрицательный тропизм — рост прочь от вредного вещества.

Биомеханика. Рычаг I рода — атланто-затылочный сустав (равновесие); II рода — подъём на носки (сила); III рода — сгибание локтя двуглавой мышцей (скорость). Применение: шагающие роботы, биоэлектрические протезы, искусственные суставы, экзоскелеты.

Электрические процессы в организме

• Электрокардиография — регистрация биоэлектрических потенциалов работающего сердца; записанная кривая — электрокардиограмма (ЭКГ). Активность клеток мозга записывает электроэнцефалограф. Токи сердца и мозга малы, поэтому приборы очень чувствительны; мозг — электрически активный орган, но не «электрический орган» (такие органы, вырабатывающие сильный ток, есть у водных позвоночных).
• Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) — система обмена информацией между мозгом и электронным устройством. Типы: от мозга к устройству; от устройства к мозгу; двунаправленные. Проблемы: вживление без повреждения мозга (разрабатываются и неинвазивные устройства) и индивидуальность реакций мозга на одинаковые импульсы.

Примеры

1. Вопрос. Какая зона саркомера исчезает при максимальном сокращении? — H-зона (укорачивается вместе с I-диском).
2. Вопрос. Что произойдёт с мышцей без АТФ (трупное окоченение)? — Головки миозина не отсоединяются от актина, мышца не расслабляется.
3. Вопрос. Какой тип рычага при сгибании руки в локте? — III рода (выигрыш в скорости).
4. Вопрос. Корень проростка растёт вниз даже в темноте. Причина? — Положительный геотропизм.

Типичные ошибки на ЕНТ

• Говорить, что при сокращении укорачиваются нити актина и миозина — они скользят.
• Считать, что Ca²⁺ связывается с миозином — он связывается с тропонином.
• Путать тропизм (изгиб органа за счёт роста) и таксис (перемещение организма).
• Относить позвонки к подвижным соединениям — это полуподвижные (хрящ).
• Приписывать белым волокнам выносливость — они быстро утомляются.

Самопроверка

1. Что служит депо Ca²⁺ в мышечном волокне? — Саркоплазматический ретикулум.
2. Какой диск саркомера содержит только актин? — I-диск.
3. Какие волокна преобладают у марафонца? — Красные (тип I).
4. Как соединены кости черепа? — Неподвижно, швами.
5. Рост стебля вверх — какой тропизм? — Отрицательный геотропизм.