نکات کنکوری فصل سوم زیست یازدهم

فصل سوم زیست شناسی پایه یازدهم، با عنوان «دستگاه حرکتی»، یکی از مباحث بنیادین و در عین حال پرتکرار در آزمون های سراسری و آزمایشی زیست شناسی است که تسلط بر آن برای کسب درصد بالا حیاتی است. این فصل شامل نکات ظریف و دام های تستی فراوانی است که شناخت عمیق آن ها می تواند تفاوت چشمگیری در نتایج شما ایجاد کند. این مقاله به صورت تخصصی و جامع به بررسی این نکات می پردازد تا شما را برای مواجهه با هر نوع سوالی از این مبحث آماده سازد.

دستگاه حرکتی در انسان، پیچیدگی های عملکردی و ساختاری قابل توجهی دارد که از دیدگاه کنکوری، مستلزم بررسی دقیق جزئیات و ارتباطات بین فصلی است. اغلب سوالات این فصل فراتر از بازگویی صرف مطالب کتاب درسی بوده و نیاز به تحلیل عمیق، مقایسه و استخراج نکات پنهان از شکل ها و متن کتاب دارد. این محتوا با هدف ارائه عصاره ی کنکوری فصل، پوشش تمامی ریزنکات، دام های تستی و هر آنچه برای تسلط کامل بر این بخش از زیست شناسی نیاز دارید، تدوین شده است. در ادامه، به تحلیل جامع مباحث استخوان ها، اسکلت، ماهیچه ها و مکانیسم های حرکت خواهیم پرداخت.

گفتار اول: استخوان ها و اسکلت (تحلیل جامع برای کنکور)

بخش استخوان ها و اسکلت، شالوده اصلی دستگاه حرکتی را تشکیل می دهد و در کنکور سراسری، علاوه بر سوالات مستقیم، غالباً به صورت ترکیبی با سایر فصول نظیر هورمون ها (تنظیم کلسیم)، بافت ها و حتی برخی بیماری ها مطرح می شود. دقت به جزئیات ساختاری و عملکردی در این گفتار از اهمیت بالایی برخوردار است.

استخوان ها و بافت استخوانی: ریزنکات تشریحی و تستی

بافت استخوانی، یک بافت پیوندی تخصص یافته است که ویژگی های منحصربه فردی دارد. در کنکور، مقایسه انواع بافت استخوانی و شناخت سلول های دخیل در آن، از نکات کلیدی به شمار می آید.

• مقایسه بافت استخوانی متراکم و اسفنجی:
  • محل: بافت متراکم عمدتاً در تنه (دیافیز) استخوان های بلند و سطح خارجی سایر استخوان ها یافت می شود، در حالی که بافت اسفنجی در سر (اپی فیز) استخوان های بلند و درون استخوان های پهن و نامنظم قرار دارد.
  • ساختار: بافت متراکم از واحدهای ساختاری به نام سیستم هاورس یا استئون تشکیل شده که شامل تیغه های هم مرکز استخوانی، سلول های استخوانی (استئوسیت ها) و مجرای هاورس (حاوی رگ خونی و عصب) است. این سیستم ها به موازات محور طولی استخوان قرار می گیرند. در مقابل، بافت اسفنجی فاقد سیستم هاورس منظم است و از تیغه های نامنظم و شبکه ای به نام ترابکول تشکیل شده که فضاهای بین آن ها با مغز استخوان (اغلب قرمز) پر شده است.
  • رگ زایی و عصب دهی: هر دو بافت رگ دار و عصب دار هستند، اما سازمان یافتگی عروقی در بافت متراکم به شکل مجاری هاورس و فولکمن (مجارای عرضی رابط بین مجاری هاورس) است که شبکه ای منظم را ایجاد می کند. در بافت اسفنجی، رگ ها و اعصاب به صورت نامنظم در فضاهای بین ترابکول ها قرار دارند.
  • عملکرد: بافت متراکم مسئول استحکام و محافظت است، در حالی که بافت اسفنجی علاوه بر استحکام، به دلیل وجود مغز استخوان، در خون سازی (در مغز استخوان قرمز) و کاهش وزن استخوان نقش دارد.
• انواع سلول های استخوانی:
  • استئوبلاست ها (Osteoblasts): این سلول ها مسئول سنتز و ترشح اجزای آلی ماتریس استخوان (عمدتاً کلاژن) هستند. آنها سلول های فعال و جوان بوده و دارای توانایی میتوز محدود هستند. استئوبلاست ها با فعالیت خود، باعث استخوان سازی و رشد استخوان می شوند. تحت تأثیر هورمون کلسی تونین فعال تر می شوند.
  • استئوسیت ها (Osteocytes): استئوبلاست هایی هستند که پس از احاطه شدن توسط ماتریس استخوانی که خودشان تولید کرده اند، به استئوسیت تبدیل می شوند. این سلول ها سلول های اصلی و بالغ بافت استخوان بوده و در حفره هایی به نام لاکونا (Lacuna) قرار دارند. استئوسیت ها دارای زوائد سیتوپلاسمی هستند که از طریق کانالیکولی (Canaliculi) با یکدیگر و با رگ های خونی در ارتباط اند. وظیفه اصلی آن ها حفظ و نگهداری ماتریس استخوان است و توانایی میتوز ندارند.
  • استئوکلاست ها (Osteoclasts): سلول های بزرگ، چند هسته ای و متمایز از سایر سلول های استخوانی هستند (منشأ آنها از مونوسیت ها است). وظیفه اصلی آنها تخریب و جذب ماتریس استخوان (بازجذب استخوان) است. این سلول ها با ترشح اسید و آنزیم های لیزوزومی، مواد معدنی و آلی ماتریس را تجزیه می کنند. استئوکلاست ها تحت تأثیر هورمون پاراتورمون فعال تر می شوند.
• ماتریس استخوان:
  • ماتریس استخوان از دو بخش اصلی آلی و معدنی تشکیل شده است. بخش آلی (حدود ۳۰ درصد وزن خشک) عمدتاً شامل پروتئین کلاژن است که به استخوان خاصیت انعطاف پذیری و کشسانی می دهد. بخش معدنی (حدود ۷۰ درصد وزن خشک) از نمک های کلسیم و فسفات (به شکل هیدروکسی آپاتیت) تشکیل شده است که به استخوان استحکام و سختی می بخشد.

طبقه بندی استخوان ها: شناخت فرم و کارکرد

شناخت انواع استخوان ها و مثال های هر کدام، علاوه بر درک ساختار بدن، در سوالات تشریحی و تستی کنکور نیز کاربرد دارد. این طبقه بندی بر اساس شکل و ابعاد استخوان صورت می گیرد:

• استخوان های بلند: دارای طول بیشتر از عرض هستند و شامل تنه (دیافیز) و دو سر (اپی فیز) می باشند. در اندام های حرکتی یافت می شوند و در ایجاد حرکت های گسترده نقش دارند.
  • مثال ها: استخوان ران (فمور)، استخوان بازو (هومروس)، درشت نی، نازک نی، زند زبرین، زند زیرین، استخوان های انگشتان دست و پا.
• استخوان های کوتاه: ابعاد طول، عرض و ارتفاع آنها تقریباً برابر است. معمولاً در نواحی با حرکت محدود و نیاز به استحکام بالا یافت می شوند.
  • مثال ها: استخوان های مچ دست و مچ پا.
• استخوان های پهن: نازک و معمولاً منحنی شکل هستند و وظیفه اصلی آنها محافظت از اندام های داخلی و ایجاد سطح وسیع برای اتصال ماهیچه هاست.
  • مثال ها: استخوان های جمجمه (پیشانی، آهیانه، گیجگاهی)، استخوان کتف (اسکاپولا)، استخوان جناغ سینه، دنده ها، استخوان لگن.
• استخوان های نامنظم: دارای شکل های پیچیده و نامنظم هستند که در هیچ یک از دسته بندی های قبلی جای نمی گیرند.
  • مثال ها: مهره ها، استخوان های صورت، استخوان های کوچک قاعده جمجمه.

تنظیم کلسیم و بازسازی استخوان: مسیرهای هورمونی حیاتی

تنظیم میزان کلسیم خون و سلامت استخوان، یک تعادل ظریف است که توسط چندین عامل، به ویژه هورمون ها، کنترل می شود. این بخش به دلیل ارتباط با فصل تنظیم هورمونی، از اهمیت بالایی در سوالات ترکیبی برخوردار است.

• عوامل مؤثر بر سلامت و بازسازی استخوان:
  • کلسیم و فسفات: مواد معدنی اصلی سازنده ماتریس استخوان هستند. کمبود آنها به تضعیف استخوان منجر می شود.
  • ویتامین D: نقش حیاتی در جذب کلسیم از روده و بازجذب آن در کلیه دارد. کمبود ویتامین D باعث کاهش جذب کلسیم و نرمی استخوان می شود. این ویتامین در پوست تحت تأثیر نور خورشید ساخته می شود و سپس در کبد و کلیه فعال می گردد.
  • هورمون پاراتورمون (PTH): توسط غدد پاراتیروئید ترشح می شود. این هورمون در پاسخ به کاهش سطح کلسیم خون ترشح شده و با مکانیسم های زیر باعث افزایش کلسیم خون می شود:
    1. افزایش فعالیت استئوکلاست ها و تخریب استخوان (آزادسازی کلسیم از استخوان).
    2. افزایش بازجذب کلسیم از ادرار در کلیه ها.
    3. افزایش ساخت ویتامین D فعال در کلیه ها که منجر به افزایش جذب کلسیم از روده می شود.
  • هورمون کلسی تونین (Calcitonin): توسط سلول های خاصی در غده تیروئید (سلول های پارافولیکولار یا C) ترشح می شود. این هورمون در پاسخ به افزایش سطح کلسیم خون ترشح شده و با مکانیسم های زیر باعث کاهش کلسیم خون می شود:
    1. کاهش فعالیت استئوکلاست ها و مهار تخریب استخوان.
    2. افزایش رسوب کلسیم در استخوان و افزایش فعالیت استئوبلاست ها.
    3. افزایش دفع کلسیم از طریق ادرار (کاهش بازجذب کلیوی کلسیم).
• صفحه رشد (اپی فیز):
  • این صفحه از جنس غضروف هیالین بوده و در محل اتصال دیافیز (تنه) و اپی فیز (سر) استخوان های بلند قرار دارد. فعالیت سلول های غضروفی در این ناحیه مسئول افزایش طول استخوان و رشد قدی در دوران کودکی و نوجوانی است. با رسیدن به بلوغ و تحت تأثیر هورمون های جنسی، فعالیت این صفحه متوقف شده و به استخوان تبدیل می شود (بسته شدن صفحه رشد)، که به معنای پایان رشد قدی است.

مفصل ها: ساختار، انواع و نکات انطباقی

مفاصل، نقاط اتصال بین استخوان ها هستند که نقش حیاتی در حرکت و انعطاف پذیری بدن ایفا می کنند. شناخت دقیق انواع مفاصل و اجزای مفصل متحرک برای کنکور بسیار مهم است.

• انواع مفصل ها:
  • مفاصل ثابت (سینوستوز): این مفاصل حرکت ناچیزی دارند یا اصلاً حرکت نمی کنند. استخوان ها توسط بافت فیبروز متراکم به هم متصل شده اند که با گذشت زمان ممکن است استخوانی شوند.
    • مثال: مفاصل بین استخوان های جمجمه (درزها).
  • مفاصل نیمه متحرک (سیمفیز): این مفاصل حرکت محدود و جزئی دارند. استخوان ها توسط غضروف یا رباط به هم متصل می شوند.
    • مثال: مفاصل بین مهره ها (توسط دیسک های بین مهره ای)، مفصل شرمگاهی.
  • مفاصل متحرک (سینوویال): این مفاصل بیشترین میزان حرکت را دارند و در سراسر بدن یافت می شوند.
    • مثال: مفصل زانو، آرنج، شانه، لگن.
• ساختار مفصل متحرک:

  اجزای کلیدی مفصل متحرک که شناخت آنها برای درک مکانیسم حرکت و آسیب پذیری مفاصل ضروری است:

  • کپسول مفصلی: یک پوشش فیبروزی محکم است که مفصل را احاطه کرده و فضای مفصلی را تشکیل می دهد. از دو لایه خارجی (فیبروز) و داخلی (غشای سینوویال) تشکیل شده است.
  • غضروف مفصلی: سطح استخوان هایی که در مفصل با هم در تماس هستند، با لایه ای از غضروف هیالین پوشیده شده است. این غضروف اصطکاک را کاهش داده و به جذب ضربه کمک می کند. فاقد رگ خونی و عصب است و تغذیه آن از مایع مفصلی صورت می گیرد.
  • مایع مفصلی (سینوویال): مایع لغزنده و چسبناکی است که توسط غشای سینوویال تولید می شود و فضای مفصلی را پر می کند. وظیفه آن روان کردن حرکت مفصل، تغذیه غضروف و جذب ضربه است.
  • رباط ها (Ligaments): نوارهای محکمی از بافت پیوندی فیبروز هستند که استخوان ها را به یکدیگر متصل می کنند و به پایداری مفصل کمک می کنند. رباط ها غالباً در اطراف کپسول مفصلی قرار دارند و حرکت بیش از حد مفصل را محدود می کنند.
  • زردپی ها (Tendons/تاندون ها): نوارهای محکمی از بافت پیوندی فیبروز هستند که ماهیچه ها را به استخوان ها متصل می کنند. زردپی ها در انتقال نیروی انقباض ماهیچه به استخوان و ایجاد حرکت نقش دارند.
    

    نکته کنکوری: تفاوت اصلی رباط و زردپی در محل اتصال آن هاست. رباط ها استخوان را به استخوان متصل می کنند، در حالی که زردپی ها ماهیچه را به استخوان وصل می کنند.

تحلیل اشکال مهم گفتار اول زیست یازدهم

اشکال کتاب درسی منبع اصلی طرح سوالات کنکور هستند. درک عمیق هر قسمت از شکل ها و ارتباط آن ها با متن، ضروری است.

در گفتار اول، شکل برش استخوان بلند، نمای بافت استخوانی متراکم (سیستم هاورس) و اسفنجی (ترابکول ها)، و نمای ساختار یک مفصل متحرک از اهمیت بالایی برخوردارند. هنگام مطالعه، به نکات زیر توجه کنید:

• شکل برش استخوان بلند: محل قرارگیری بافت متراکم و اسفنجی، کانال مرکزی (مجرای مرکزی) در مغز استخوان بلند (که در بزرگسالان مغز زرد است)، پریوست (ضریع) و آندوستئوم (بافت پوشاننده حفره مغز استخوان). تفاوت محل و عملکرد مغز استخوان قرمز و زرد.
• شکل سیستم هاورس: اجزای یک استئون شامل مجرای هاورس، تیغه های هم مرکز، لاکونا (حاوی استئوسیت) و کانالیکولی ها. مسیر ورود و خروج مواد مغذی و دفعی از طریق این سیستم.
• شکل بافت اسفنجی: ساختار شبکه ای ترابکول ها و فضاهای بین آن ها که با مغز استخوان پر شده است. علت سبکی و مقاومت آن در برابر نیروهای وارده از جهات مختلف.
• شکل مفصل متحرک: تمامی اجزای ذکر شده (کپسول، غضروف، مایع سینوویال، رباط) و محل قرارگیری هر کدام. دقت به غیاب رگ خونی و عصب در غضروف مفصلی و نحوه تغذیه آن.

گفتار دوم: ماهیچه و حرکت (مباحث حیاتی برای کسب درصد بالا)

ماهیچه ها، نیرو محرکه اصلی حرکت در بدن هستند. گفتار دوم این فصل، به دلیل جزئیات فراوان در مورد ساختار و مکانیسم انقباض ماهیچه، و همچنین مبحث تأمین انرژی، از پرنکته ترین بخش های زیست شناسی کنکور محسوب می شود. سوالات این بخش غالباً تحلیلی بوده و نیاز به درک کامل فرآیندها دارد.

ساختار ماهیچه اسکلتی: از سازمان یافتگی تا پروتئین های انقباضی

برای درک مکانیسم انقباض، ابتدا باید با سطوح سازمان یافتگی ماهیچه و اجزای میکروسکوپی آن آشنا شد.

• سطوح سازمان یافتگی ماهیچه (از کلی تا جزئی ترین نکات):
  1. ماهیچه: از مجموعه ای از دسته های رشته های عضلانی تشکیل شده است که توسط بافت پیوندی (پرده ای) احاطه شده اند.
  2. دسته رشته های عضلانی: هر دسته از چندین رشته عضلانی (تار ماهیچه ای) تشکیل شده است.
  3. رشته عضلانی (تار ماهیچه ای): یک سلول منفرد و چند هسته ای ماهیچه ای است که شامل سارکولم (غشای سلولی)، سارکوپلاسم (سیتوپلاسم) و تعداد زیادی میتوزندری است. هر رشته عضلانی از صدها تا هزاران تارچه تشکیل شده است.
  4. تارچه (میوفیبریل): واحدهای انقباضی اصلی در سارکوپلاسم رشته عضلانی هستند. هر تارچه از تکرار واحدهای کوچکتر به نام سارکومر تشکیل شده است.
  5. سارکومر: کوچکترین واحد عملکردی انقباضی در ماهیچه اسکلتی است که بین دو خط Z قرار دارد.
• اکتین و میوزین (پروتئین های انقباضی):
  • اکتین (رشته نازک): از واحدهای کروی اکتین تشکیل شده که به صورت دو رشته مارپیچی به هم تابیده شده اند. پروتئین های تروپونین و تروپومیوزین نیز روی رشته اکتین قرار دارند و در حالت استراحت، جایگاه های اتصال سر میوزین به اکتین را پوشانده اند.
  • میوزین (رشته ضخیم): از مولکول های میوزین تشکیل شده که دارای سر و دم هستند. سرهای میوزین دارای جایگاه اتصال به اکتین و جایگاه تجزیه ATP (فعالیت ATP-ازی) هستند.
• خطوط و نوارهای سارکومر: تغییرات طول و عرض در انقباض و استراحت:

  درک این بخش برای سوالات مربوط به تغییرات ابعادی سارکومر حیاتی است. این نوارها در میکروسکوپ نوری به صورت روشن (I) و تیره (A) دیده می شوند.

  نوار/خط	ترکیب	تغییر در انقباض	تغییر در استراحت
  خط Z	مرزهای سارکومر، محل اتصال اکتین ها	نزدیک شدن به یکدیگر (سارکومر کوتاه می شود)	دور شدن از یکدیگر (سارکومر کشیده می شود)
  نوار I (روشن)	فقط رشته های اکتین (نازک)	کوتاه شدن (یا حتی ناپدید شدن در انقباض کامل)	بلندترین حالت
  نوار A (تیره)	رشته های میوزین (ضخیم) و بخش های همپوشان اکتین و میوزین	طول ثابت (طول میوزین ها تغییر نمی کند)	طول ثابت
  نوار H	فقط رشته های میوزین (ضخیم) در مرکز نوار A	کوتاه شدن (یا حتی ناپدید شدن در انقباض کامل)	بلندترین حالت
  خط M	مرکز نوار H، محل اتصال میوزین ها	طول ثابت	طول ثابت

• شبکه سارکوپلاسمی و لوله های T:
  • شبکه سارکوپلاسمی (Sarcoplasmic Reticulum – SR): یک شبکه گسترده از لوله ها و کیسه های غشایی در سارکوپلاسم رشته عضلانی است که معادل شبکه آندوپلاسمی در سایر سلول ها می باشد. وظیفه اصلی آن ذخیره و آزادسازی یون های کلسیم است. غشای آن دارای پمپ های کلسیمی است که کلسیم را فعالانه از سارکوپلاسم به درون SR پمپ می کنند.
  • لوله های T (Transverse Tubules): فرورفتگی های غشای سلول (سارکولم) به درون رشته عضلانی هستند. این لوله ها در تماس نزدیک با شبکه سارکوپلاسمی قرار دارند و پتانسیل عمل را از سطح سلول به عمق آن و در مجاورت SR منتقل می کنند.
  • ارتباط متقابل: ورود پتانسیل عمل از طریق لوله های T، باعث تحریک شبکه سارکوپلاسمی و آزادسازی ناگهانی یون های کلسیم به درون سارکوپلاسم می شود که این کلسیم برای شروع انقباض ضروری است.

مکانیسم انقباض ماهیچه: گام به گام تا تسلط کامل

این بخش، هسته اصلی گفتار دوم و یکی از مهم ترین مباحث زیست شناسی کنکور است. درک دقیق ترتیب رویدادها و نقش هر مولکول، برای پاسخگویی به سوالات پیچیده ضروری است.

• محل اتصال عصبی-عضلانی (صفحه محرکه):
  • نورون حرکتی (موتور نورون) پیام عصبی را به ماهیچه اسکلتی می آورد. این نورون در محل اتصال به رشته عضلانی، ماده پیام رسان عصبی (نوروترانسمیتر) به نام استیل کولین را به فضای سیناپسی آزاد می کند.
  • استیل کولین به گیرنده های اختصاصی خود روی سارکولم (غشای رشته عضلانی) متصل می شود و باعث باز شدن کانال های یونی و ایجاد پتانسیل عمل در سارکولم می گردد.
  • پس از عمل، استیل کولین توسط آنزیم استیل کولین استراز که در شکاف سیناپسی وجود دارد، تجزیه می شود تا انقباض مداوم و ناخواسته ماهیچه جلوگیری شود.
• مراحل انقباض ماهیچه (نظریه رشته های لغزنده – Sliding Filament Theory):

  یک رویداد واحد از اتصال و حرکت سر میوزین روی اکتین را چرخه پل عرضی می نامند.

  1. انتشار پتانسیل عمل: پتانسیل عمل ایجاد شده در سارکولم، به سرعت از طریق لوله های T به عمق رشته عضلانی و در مجاورت شبکه سارکوپلاسمی گسترش می یابد.
  2. آزادسازی کلسیم: ورود پتانسیل عمل به لوله های T، باعث تحریک شبکه سارکوپلاسمی و آزادسازی مقادیر زیادی از یون های کلسیم (Ca2+) ذخیره شده به درون سارکوپلاسم می شود.
  3. اتصال کلسیم به تروپونین: یون های کلسیم آزاد شده، به پروتئین تروپونین (که روی رشته اکتین قرار دارد) متصل می شوند.
  4. کنار رفتن تروپومیوزین: اتصال کلسیم به تروپونین باعث تغییر شکل تروپونین شده و این تغییر شکل، تروپومیوزین را از جایگاه های اتصال سر میوزین به اکتین کنار می زند و این جایگاه ها را آشکار می کند.
  5. اتصال سر میوزین به اکتین: سرهای میوزین (که قبلاً ATP را هیدرولیز کرده و انرژی گرفته اند و در وضعیت پرانرژی قرار دارند) به جایگاه های فعال روی اکتین متصل می شوند و پل های عرضی را تشکیل می دهند.
  6. حرکت سر میوزین (Power Stroke): اتصال سر میوزین به اکتین باعث آزاد شدن فسفات و ADP از سر میوزین شده و سر میوزین خم می شود (حرکت قدرتی). این حرکت باعث کشیده شدن رشته های اکتین به سمت مرکز سارکومر (خط M) می شود.
  7. جدا شدن سر میوزین: پس از حرکت قدرتی، یک مولکول جدید ATP به سر میوزین متصل می شود. این اتصال باعث جدا شدن سر میوزین از اکتین می شود.
  8. بازگشت سر میوزین: مولکول ATP متصل به سر میوزین، توسط آنزیم ATP-ازی سر میوزین هیدرولیز شده و به ADP و فسفات تبدیل می شود. این انرژی آزاد شده باعث بازگشت سر میوزین به حالت پرانرژی و آمادگی برای چرخه بعدی می شود.
• مراحل شل شدن ماهیچه:
  1. توقف تحریک: زمانی که پیام عصبی از نورون حرکتی متوقف شود، استیل کولین بیشتری آزاد نمی شود و استیل کولین موجود در شکاف سیناپسی نیز توسط استیل کولین استراز تجزیه می شود.
  2. پمپ کلسیم: پمپ های فعال کلسیم در غشای شبکه سارکوپلاسمی، یون های کلسیم را فعالانه از سارکوپلاسم به درون شبکه سارکوپلاسمی پمپ می کنند.
  3. جدا شدن کلسیم از تروپونین: با کاهش غلظت کلسیم در سارکوپلاسم، یون های کلسیم از تروپونین جدا می شوند.
  4. بازگشت تروپومیوزین: تروپومیوزین به جایگاه اصلی خود بازگشته و جایگاه های اتصال سر میوزین به اکتین را می پوشاند.
  5. جدا شدن سر میوزین از اکتین: سرهای میوزین که به اکتین متصل نیستند (یا با ورود ATP جدید جدا شده اند)، به حالت استراحت برمی گردند و ماهیچه شل می شود.
• مفهوم آستانه تحریک، تحریک پذیری و انقباض واحد (all or none):
  • آستانه تحریک: حداقل شدت محرکی است که برای ایجاد پتانسیل عمل در یک سلول عصبی یا ماهیچه ای لازم است.
  • تحریک پذیری: توانایی سلول های عصبی و ماهیچه ای برای پاسخ به محرک ها با ایجاد پتانسیل عمل است.
  • انقباض واحد (قانون همه یا هیچ): یک رشته عضلانی منفرد، در صورتی که با محرکی به شدت آستانه یا بالاتر از آن تحریک شود، به طور کامل و با حداکثر توان خود منقبض می شود. در صورتی که شدت محرک کمتر از آستانه باشد، هیچ انقباضی رخ نمی دهد. این قانون برای یک رشته عضلانی (سلول) صادق است، اما برای کل ماهیچه (که از هزاران رشته تشکیل شده) صادق نیست؛ زیرا با افزایش شدت محرک، تعداد رشته های عضلانی درگیر در انقباض بیشتر شده و نیروی کلی انقباض ماهیچه افزایش می یابد.

تأمین انرژی انقباض: مدیریت سوخت ماهیچه برای کنکور

انقباض ماهیچه یک فرآیند پرانرژی است که به مولکول ATP نیاز دارد. بدن برای تأمین این ATP از مسیرهای مختلفی بهره می برد که شناخت آن ها از نظر سرعت، بازده و مواد اولیه، در کنکور بسیار اهمیت دارد.

• مقایسه مسیرهای تولید ATP:
  

  مسیر	ماده اولیه اصلی	محصولات نهایی	نیاز به اکسیژن	سرعت تولید ATP	میزان ATP تولیدی	مدت زمان فعالیت اصلی
  کراتین فسفات	کراتین فسفات، ADP	کراتین، ATP	خیر	بسیار بالا (سریع ترین)	1 مول ATP به ازای هر مول کراتین فسفات	حدود ۵-۱۰ ثانیه
  تنفس بی هوازی	گلوکز	اسید لاکتیک، ATP	خیر	بالا	2 مول ATP به ازای هر مول گلوکز	حدود ۶۰-۹۰ ثانیه
  تنفس هوازی	گلوکز، اسیدهای چرب، اسیدهای آمینه	CO2، H2O، ATP	بله (زیاد)	پایین (کندترین)	30-32 مول ATP به ازای هر مول گلوکز	نامحدود (تا زمانی که سوخت و اکسیژن باشد)

  نکات تکمیلی: کراتین فسفات منبع فوری و ذخیره شده انرژی در ماهیچه است. تنفس بی هوازی در فعالیت های شدید و کوتاه مدت که اکسیژن کافی در دسترس نیست، فعال می شود. تنفس هوازی منبع اصلی و طولانی مدت ATP برای فعالیت های با شدت متوسط و بلندمدت است.

• نقش میوگلوبین و تفاوت آن با هموگلوبین:
  • میوگلوبین: پروتئین رنگدانه داری است که در سارکوپلاسم سلول های ماهیچه ای (به ویژه ماهیچه های قرمز) یافت می شود. این پروتئین دارای یک گروه هم بوده و توانایی اتصال به اکسیژن را دارد. نقش اصلی آن ذخیره اکسیژن در ماهیچه و آزاد کردن آن در مواقع نیاز (مثلاً هنگام فعالیت شدید) است. میوگلوبین میل ترکیبی بالاتری با اکسیژن نسبت به هموگلوبین دارد.
  • هموگلوبین: پروتئین اصلی حمل اکسیژن در گلبول های قرمز خون است که اکسیژن را از شش ها به بافت ها منتقل می کند. تفاوت کلیدی در محل (میوگلوبین در ماهیچه، هموگلوبین در خون) و نقش اصلی (میوگلوبین ذخیره، هموگلوبین انتقال) است.
• خستگی ماهیچه:

  خستگی ماهیچه حالتی است که در آن توانایی ماهیچه برای انقباض کاهش می یابد. دلایل اصلی آن عبارتند از:

  • تجمع اسید لاکتیک: محصول نهایی تنفس بی هوازی است که باعث کاهش pH و اختلال در عملکرد آنزیم های انقباضی می شود.
  • کاهش ذخایر ATP و کراتین فسفات: عدم کفایت تولید ATP برای تأمین نیازهای انقباض و شل شدن.
  • تجمع یون های پتاسیم: تغییر در غلظت یون ها در اطراف غشای سلول ماهیچه ای می تواند تحریک پذیری را کاهش دهد.
  • کاهش ذخایر گلیکوژن: منبع اصلی گلوکز برای تولید ATP.
  • خستگی مرکزی: کاهش پیام های عصبی از سیستم عصبی مرکزی به ماهیچه ها.

انواع بافت ماهیچه ای: مقایسه ای جامع و کاربردی

بدن دارای سه نوع اصلی بافت ماهیچه ای است که هر کدام ویژگی های ساختاری و عملکردی منحصربه فردی دارند. مقایسه جامع این سه نوع از مباحث پرکاربرد در کنکور است.

تأکید بر تفاوت ها: در هنگام مطالعه این جدول، به تفاوت های اصلی در خط دار بودن (وجود سارکومر)، تعداد هسته ها، کنترل ارادی/غیرارادی، و وجود دیسک های بینابینی دقت کنید؛ این موارد اغلب در سوالات تستی مورد توجه قرار می گیرند.

ویژگی	ماهیچه اسکلتی	ماهیچه قلبی	ماهیچه صاف
محل	متصل به استخوان ها (بخش اعظم ماهیچه های بدن)	دیواره قلب	دیواره اندام های داخلی (روده، معده، رگ های خونی، مثانه، رحم)
خط دار بودن	بله (دارای سارکومر)	بله (دارای سارکومر)	خیر (فاقد سارکومر منظم)
تعداد هسته	چند هسته ای (در محیط سلول)	یک یا دو هسته ای (در مرکز سلول)	تک هسته ای (در مرکز سلول)
کنترل	ارادی	غیرارادی	غیرارادی
سرعت انقباض	سریع	متوسط	کند
میزان خستگی	بسیار زیاد (نسبت به دو نوع دیگر)	تقریباً هرگز خسته نمی شود	کم (پایداری بالا)
وجود دیسک بینابینی	خیر	بله (ارتباط سلول به سلول)	خیر (ارتباط از طریق اتصالات شکاف دار)
شکل سلول	استوانه ای و بلند	استوانه ای و منشعب	دوکی شکل

حرکت در جانوران: پیوندهای مفهومی با دستگاه حرکتی انسان

گرچه تمرکز اصلی این فصل بر دستگاه حرکتی انسان است، اما ممکن است سوالاتی با رویکرد مقایسه ای یا ترکیبی از بخش حرکت در جانوران نیز مطرح شود. نکات کلیدی شامل:

• اسکلت هیدروستاتیک: در جانورانی مانند کرم خاکی دیده می شود که با استفاده از فشار مایع در حفره های بدن و انقباض ماهیچه ها، حرکت می کنند.
• اسکلت خارجی (Exoskeleton): در بندپایان (مانند حشرات) دیده می شود که از جنس کیتین بوده و علاوه بر حمایت، محافظت نیز می کند. برای رشد، نیاز به پوست اندازی دارند.
• اسکلت داخلی (Endoskeleton): در مهره داران (از جمله انسان) یافت می شود که از جنس استخوان و غضروف است و در داخل بدن قرار دارد. این اسکلت علاوه بر حمایت و حرکت، در تولید سلول های خونی نیز نقش دارد.

تحلیل اشکال مهم گفتار دوم زیست یازدهم

اشکال گفتار دوم، به ویژه مربوط به ساختار سارکومر و مکانیسم انقباض، بسیار حیاتی هستند. هر پیکان، خط یا فضای خالی در این اشکال می تواند مبنای یک سوال کنکوری باشد.

• شکل سازمان یافتگی ماهیچه اسکلتی: از ماهیچه کامل تا سارکومر، ترتیب اجزا را به خاطر بسپارید و بدانید هر سطح از چه اجزایی تشکیل شده است.
• شکل سارکومر در حالت استراحت و انقباض: مهم ترین نکته، درک تغییرات طول نوارهای I و H و ثابت ماندن طول نوار A است. خطوط Z به یکدیگر نزدیک می شوند.
• شکل پروتئین های اکتین و میوزین: محل قرارگیری تروپونین و تروپومیوزین روی اکتین و جایگاه های اتصال سر میوزین به اکتین.
• شکل محل اتصال عصبی-عضلانی: اجزای پیش سیناپسی (پایانه آکسون نورون حرکتی با وزیکول های استیل کولین)، شکاف سیناپسی و اجزای پس سیناپسی (سارکولم با گیرنده های استیل کولین).
• شکل مکانیسم انقباض: مراحل ورود کلسیم، اتصال به تروپونین، کنار رفتن تروپومیوزین، اتصال سر میوزین، حرکت قدرتی و نقش ATP در جدا شدن سر میوزین را گام به گام دنبال کنید.
• شکل های مقایسه ای انواع ماهیچه: به تفاوت ها در شکل سلول، تعداد و محل هسته، و وجود یا عدم وجود خطوط (سارکومر) توجه ویژه داشته باشید.

دام های تستی و اشتباهات رایج در فصل دستگاه حرکتی

طراحان کنکور برای این فصل، دام های تستی ظریفی را طراحی می کنند که عمدتاً بر سوءبرداشت از جزئیات یا عدم دقت در مقایسه ها استوارند. آشنایی با این دام ها می تواند از اشتباهات شما جلوگیری کند.

• تغییرات طول سارکومر و نوارها:
  • دام: فرض اشتباه اینکه طول رشته های اکتین و میوزین در حین انقباض تغییر می کند.
  • نکته صحیح: طول خود رشته های پروتئینی (اکتین و میوزین) در طول انقباض ثابت می ماند؛ این رشته ها روی هم می لغزند. فقط طول سارکومر، نوار I و نوار H کاهش می یابد، در حالی که طول نوار A و خط M ثابت می ماند.
• نقش کلسیم و ATP در مراحل مختلف:
  • دام: گیج شدن در مورد اینکه کلسیم در کدام مرحله وارد عمل می شود و ATP در چه فرآیندهایی مصرف می گردد.
  • نکته صحیح: کلسیم برای اتصال به تروپونین و کنار رفتن تروپومیوزین ضروری است تا جایگاه های اتصال میوزین به اکتین آشکار شوند. ATP هم برای جدا شدن سر میوزین از اکتین و هم برای پمپ شدن مجدد کلسیم به شبکه سارکوپلاسمی (جهت شل شدن ماهیچه) مصرف می شود. همچنین انرژی حاصل از هیدرولیز ATP توسط سر میوزین، برای کوک شدن سر میوزین به حالت پرانرژی (پیش از اتصال به اکتین) مورد نیاز است.
• تفاوت رباط و زردپی:
  • دام: استفاده اشتباه از واژه ها یا درک نادرست عملکرد.
  • نکته صحیح: رباط (لیگامان) استخوان را به استخوان وصل می کند و نقش در پایداری مفصل دارد. زردپی (تاندون) ماهیچه را به استخوان متصل می کند و در انتقال نیروی انقباض نقش دارد.
• منشأ سلول های استخوانی:
  • دام: اشتباه گرفتن منشأ استئوکلاست ها با سایر سلول های استخوانی.
  • نکته صحیح: استئوبلاست ها و استئوسیت ها از سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق می شوند، در حالی که استئوکلاست ها از سلول های تک هسته ای خونی (مونوسیت ها) منشأ می گیرند.
• سوالات ترکیبی:
  • تنظیم کلسیم با هورمون ها: درک مسیرهای فیدبکی (بازخورد) هورمون های پاراتورمون و کلسی تونین در تنظیم کلسیم خون و اثر آن ها بر فعالیت استئوبلاست ها و استئوکلاست ها. به یاد داشته باشید که ویتامین D به فعال شدن پاراتورمون کمک می کند.
  • تامین انرژی با فصول متابولیسم: ارتباط مسیرهای تولید ATP (هوازی، بی هوازی) با فرآیندهای سلولی و تنفس در فصول دیگر. به نقش میتوکندری در تنفس هوازی و سیتوپلاسم در تنفس بی هوازی توجه کنید.

جمع بندی نهایی و نقشه راه تسلط بر فصل سوم زیست یازدهم

فصل دستگاه حرکتی در زیست شناسی یازدهم، از مباحث پرسوال و بااهمیت در کنکور سراسری محسوب می شود. تسلط بر آن نیازمند مطالعه دقیق، عمیق و تستی-محور است. برای جمع بندی و افزایش آمادگی خود در این فصل، توصیه های زیر را مد نظر قرار دهید:

• مرور شکل ها: تمامی شکل های کتاب درسی مربوط به این فصل را بارها مرور کنید و نکات پنهان آن ها را استخراج کنید. با چشم بسته بتوانید اجزای هر شکل را نام ببرید و عملکردشان را توضیح دهید.
• تأکید بر مقایسه: جدول ها و نکات مقایسه ای (مانند بافت های استخوانی، سلول های استخوانی، انواع مفاصل، انواع ماهیچه ها و مسیرهای تولید ATP) را به خوبی فرا بگیرید. این مقایسه ها منبع اصلی سوالات تحلیلی هستند.
• فهم فرآیندها: مکانیسم انقباض و شل شدن ماهیچه، همچنین تنظیم کلسیم خون، فرآیندهای پیچیده ای هستند. سعی کنید هر مرحله را به صورت گام به گام و منطقی درک کنید، نه صرفاً حفظ کردن. نقش هر یون و مولکول (مانند کلسیم، ATP، تروپونین، تروپومیوزین) را دقیقاً بدانید.
• تست زنی هدفمند: پس از مطالعه هر بخش، بلافاصله به سراغ تست های همان مبحث بروید. تست های آموزشی (تست هایی که پس از حل آن ها، نکته ای را یاد می گیرید) و سپس تست های زمان دار را تمرین کنید. به دام های تستی که در این مقاله به آن ها اشاره شد، دقت ویژه ای داشته باشید.
• **خلاصه نویسی و نمودار: برای سازماندهی اطلاعات و مرور سریع، خودتان خلاصه نویسی کنید یا از نمودارهای درختی و نقشه های ذهنی استفاده کنید.

با رعایت این نکات، می توانید به تسلط کاملی بر فصل سوم زیست شناسی یازدهم دست یابید و این مبحث را به یکی از نقاط قوت خود در آزمون کنکور تبدیل کنید. اکنون، زمان آن است که دانش خود را با تمرین و ممارست محک بزنید و قدم به قدم به سوی موفقیت پیش بروید.