A-level 生物學/哺乳動物生理學和行為/支撐和運動
人體骨骼是為了結構、支撐和保護而設計的。右邊的第一張圖片顯示了人體骨骼的結構，主要由骨骼組成，還有一些軟骨。骨骼提供結構，而軟骨覆蓋在骨骼的末端，是可移動的關節，用於潤滑和便於運動。
人體中的骨骼和軟骨都是活組織，需要營養和氧氣，就像任何其他細胞一樣。體內大多數長骨的骨幹是緻密骨。緻密骨具有許多同心圓排列，彼此緊密相連，每個圓圈被稱為哈佛斯系統。
在哈佛斯系統中是骨細胞（它們最初以成骨細胞的形式開始），它們合成並分泌纖維蛋白原蛋白，並將其分泌到它們的質膜外。原膠原分子首尾相連形成膠原纖維，在這些纖維之間沉積磷酸鈣。細胞完全被膠原和磷酸鈣基質包圍並困在其中。
這意味著骨骼是一種複合材料，膠原纖維賦予它拉伸強度，因為膠原纖維非常堅固，而磷酸鈣賦予它剛度和抗壓強度。
活骨骼被破骨細胞分解，這使得骨骼結構可以根據需要改變，例如修復損傷。
人體中的軟骨被稱為透明軟骨，是一種半透明組織，存在於可移動關節處骨骼的末端。軟骨內的細胞稱為軟骨細胞，負責產生和維持它們所在的基質。分泌物為 75% 的水和 25% 的膠原蛋白，導致關節處的骨骼末端極其光滑和滑溜。
中軸骨骼是骨骼的中間部分 - 顱骨、脊柱、肋骨和胸骨。脊柱由 33 塊椎骨組成；7 塊頸椎（支撐頭部/頸部）、12 塊胸椎（胸部/肋骨關節）、5 塊腰椎（下背部的強大肌肉附著於此）、5 塊融合的骶椎和 4 塊融合的尾椎 - 尾骨。
腰椎（右圖）包括
- 椎體：承重部分
- 椎弓：包含椎管 - 脊柱
- 橫突：向外/側向突出 - 強壯的下背部肌肉附著於此，需要橫突。
- 棘突：向後突出的突起，比胸椎更大。
- 關節突：位於上下表面，與兩側的椎骨相接觸。
胸椎（右圖）與肋骨相連線，與腰椎類似，但不同之處在於：
- 更小
附肢骨骼是肢體骨、肩帶和骨盆帶。許多小骨構成肢體的末端，每個手/腳都有五個手指，一種五指肢系統 - 證明所有陸生脊椎動物都從一個共同的祖先進化而來。
肌肉是專門的組織，其目的是在收縮時施加力。有三種類型 - 平滑肌、心肌和骨骼肌。平滑肌存在於消化道的壁中，能夠緩慢收縮並持續很長時間。心肌在一生中持續有規律地收縮。與骨骼相連的肌肉是骨骼肌，負責在意識控制下的運動。
當兩塊骨骼相遇時，就會形成關節，有時允許運動，有時不允許，例如顱骨。但是，有些關節允許很大程度的自由度。
肢體關節允許很大程度的自由度 - 球窩關節位於股骨和骨盆以及手臂和肩帶之間，鉸鏈關節位於肘部和膝蓋。這兩種型別的關節都稱為滑膜關節，其中骨骼能夠大幅度移動。
滑膜關節由一個膠原蛋白形成的囊（也可能包含由膠原蛋白組成的韌帶）組成，囊壁襯有一層薄薄的滑膜，滑膜細胞分泌少量透明的粘稠液體，以減少骨骼末端之間的摩擦。關節處每塊骨骼的末端都覆蓋著薄薄的、極其光滑的透明軟骨，稱為關節軟骨。關節軟骨與滑液一起提供了幾乎無摩擦的運動。
肘部有拮抗肌，由肌腱（膠原纖維）連線，收縮以移動骨骼。拮抗肌是指它們“互相拮抗”或有兩組肌肉以一種方式排列，使得一組肌肉可以向一個方向拉，另一組肌肉可以向相反方向拉。
力乘數是指透過支點到力的距離來放大力的乘數 - 但我們的肱二頭肌不以這種方式工作。我們的肌肉使用距離乘數，這意味著肱二頭肌舉起重量所需的力遠大於重量本身。原因是肌肉不能在很長的距離內收縮。
橫紋肌之所以被稱為橫紋肌，是因為在顯微鏡下它看起來是條紋狀的。
肌肉由許多平行排列的肌纖維構成，每根肌纖維由多個細胞組成，形成一個由肌膜包裹的多核細胞。每個肌纖維細胞中充滿平行排列的結構，每個結構都有明暗相間的“肌原纖維”。每個細胞還有許多線粒體用於肌肉收縮，內質網比較有序，被稱為肌漿網。它們的池位於稱為橫小管的通道的直角處，橫小管由肌膜的深層摺疊形成。
肌原纖維中條紋的每個部分都有自己的字母。條紋被稱為肌絲，由兩種不同的蛋白質組成 - 肌球蛋白和肌動蛋白。肌球蛋白形成粗肌絲，每個肌絲由許多肌球蛋白分子並排排列而成。每個肌球蛋白分子都有一個頭部，肌絲從“M”線處分叉，那裡是肌球蛋白尾部匯合的地方。
肌動蛋白形成細肌絲，它是一種球狀蛋白，連線起來形成長鏈，相互纏繞形成細肌絲，並牢固地錨定在Z線上。另外兩種蛋白質構成細肌絲結構，分別是肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌球蛋白形成一個長而薄的分子，位於兩條肌動蛋白鏈之間的凹槽中。肌鈣蛋白是一種球狀蛋白，它以規律的間隔結合到肌動蛋白鏈上。
當肌肉收縮時，細肌絲滑入粗肌絲之間，縮短肌節。肌球蛋白分子的頭部充當酶，催化ATP水解成ADP和磷酸，即ATP酶。舒張的肌纖維有ADP和磷酸結合到每個頭部。
到達肌肉的神經衝動會引入鈣離子，鈣離子與肌鈣蛋白結合，從而改變肌鈣蛋白的形狀。這會導致肌鈣蛋白和肌球蛋白從肌球蛋白結合位點移開，使肌球蛋白分子頭部能夠與其相鄰的肌動蛋白絲結合。然後，頭部傾斜45度，將肌動蛋白絲拉向肌節中心。傾斜導致ADP和磷酸釋放，ATP取代它們的位置。然後它被水解，產生的能量使肌球蛋白頭部從肌動蛋白分子上分離並翻回到其原始位置，繼續將其拉動。在收縮過程中，這個迴圈不斷重複。
數百萬個肌球蛋白分子作用於數百萬個肌動蛋白絲，產生相當大的力量 - 大約每平方釐米/橫截面積40-50牛頓。肌球蛋白作用於肌動蛋白越多，產生的力量就越大。
那麼神經衝動如何引起肌肉收縮呢？在運動神經元的末端有一個神經肌肉接頭，一種特殊的突觸。運動神經元軸突分成多個分支，形成一個運動終板。
- 1. 動作電位導致運動終板處攝取鈣離子
- 2. 鈣離子導致含有乙醯膽鹼的囊泡與突觸前膜融合，擴散穿過突觸間隙並與肌膜中的受體結合，開啟鈉通道。
- 3. 鈉離子透過肌膜中開啟的通道湧入，使膜去極化，引發新的動作電位。
- 4. 這種去極化沿著肌膜中的通道（由內摺疊形成的T小管）傳播。
- 5. 鈣通道開啟，鈣從肌漿網中擴散出來。
- 6. 鈣與肌鈣蛋白結合，使其改變形狀，使肌球蛋白移動，暴露出肌動蛋白絲上的肌球蛋白結合位點。
- 7. 肌球蛋白頭部結合，肌絲滑移。（見上一節）。
骨質疏鬆症是一種退行性疾病，它是由骨骼正常修復功能的破壞引起的，直接影響骨骼。骨密度逐漸下降，因為形成骨骼的成骨細胞的速度低於分解骨骼的破骨細胞的速度。這種骨量丟失會導致骨骼更容易骨折 - 這是一種廣泛而常見的疾病，尤其是在女性中。
預防措施通常是 - 良好的飲食 - 維生素D和鈣缺乏會增加風險，運動，戒菸。女性更容易患骨質疏鬆症，僅僅是因為她們一生中的骨量較低，但絕經後女性體內雌激素的缺乏被認為會加重骨質疏鬆症。
骨關節炎是一種關節軟骨變得粗糙的疾病，使關節活動變得困難，有時還會非常疼痛，導致活動能力下降。這是由於幫助軟骨恢復彈性的膠原蛋白和糖蛋白髮生的變化引起的，這些變化會導致它們慢慢分解。