A-level 生物学/哺乳动物生理学和行为/支撑和运动
人体骨骼是为了结构、支撑和保护而设计的。右边的第一张图片显示了人体骨骼的结构，主要由骨骼组成，还有一些软骨。骨骼提供结构，而软骨覆盖在骨骼的末端，是可移动的关节，用于润滑和便于运动。
人体中的骨骼和软骨都是活组织，需要营养和氧气，就像任何其他细胞一样。体内大多数长骨的骨干是致密骨。致密骨具有许多同心圆排列，彼此紧密相连，每个圆圈被称为哈佛斯系统。
在哈佛斯系统中是骨细胞（它们最初以成骨细胞的形式开始），它们合成并分泌纤维蛋白原蛋白，并将其分泌到它们的质膜外。原胶原分子首尾相连形成胶原纤维，在这些纤维之间沉积磷酸钙。细胞完全被胶原和磷酸钙基质包围并困在其中。
这意味着骨骼是一种复合材料，胶原纤维赋予它拉伸强度，因为胶原纤维非常坚固，而磷酸钙赋予它刚度和抗压强度。
活骨骼被破骨细胞分解，这使得骨骼结构可以根据需要改变，例如修复损伤。
人体中的软骨被称为透明软骨，是一种半透明组织，存在于可移动关节处骨骼的末端。软骨内的细胞称为软骨细胞，负责产生和维持它们所在的基质。分泌物为 75% 的水和 25% 的胶原蛋白，导致关节处的骨骼末端极其光滑和滑溜。
中轴骨骼是骨骼的中间部分 - 颅骨、脊柱、肋骨和胸骨。脊柱由 33 块椎骨组成；7 块颈椎（支撑头部/颈部）、12 块胸椎（胸部/肋骨关节）、5 块腰椎（下背部的强大肌肉附着于此）、5 块融合的骶椎和 4 块融合的尾椎 - 尾骨。
腰椎（右图）包括
- 椎体：承重部分
- 椎弓：包含椎管 - 脊柱
- 横突：向外/侧向突出 - 强壮的下背部肌肉附着于此，需要横突。
- 棘突：向后突出的突起，比胸椎更大。
- 关节突：位于上下表面，与两侧的椎骨相接触。
胸椎（右图）与肋骨相连接，与腰椎类似，但不同之处在于：
- 更小
附肢骨骼是肢体骨、肩带和骨盆带。许多小骨构成肢体的末端，每个手/脚都有五个手指，一种五指肢系统 - 证明所有陆生脊椎动物都从一个共同的祖先进化而来。
肌肉是专门的组织，其目的是在收缩时施加力。有三种类型 - 平滑肌、心肌和骨骼肌。平滑肌存在于消化道的壁中，能够缓慢收缩并持续很长时间。心肌在一生中持续有规律地收缩。与骨骼相连的肌肉是骨骼肌，负责在意识控制下的运动。
当两块骨骼相遇时，就会形成关节，有时允许运动，有时不允许，例如颅骨。但是，有些关节允许很大程度的自由度。
肢体关节允许很大程度的自由度 - 球窝关节位于股骨和骨盆以及手臂和肩带之间，铰链关节位于肘部和膝盖。这两种类型的关节都称为滑膜关节，其中骨骼能够大幅度移动。
滑膜关节由一个胶原蛋白形成的囊（也可能包含由胶原蛋白组成的韧带）组成，囊壁衬有一层薄薄的滑膜，滑膜细胞分泌少量透明的粘稠液体，以减少骨骼末端之间的摩擦。关节处每块骨骼的末端都覆盖着薄薄的、极其光滑的透明软骨，称为关节软骨。关节软骨与滑液一起提供了几乎无摩擦的运动。
肘部有拮抗肌，由肌腱（胶原纤维）连接，收缩以移动骨骼。拮抗肌是指它们“互相拮抗”或有两组肌肉以一种方式排列，使得一组肌肉可以向一个方向拉，另一组肌肉可以向相反方向拉。
力乘数是指通过支点到力的距离来放大力的乘数 - 但我们的肱二头肌不以这种方式工作。我们的肌肉使用距离乘数，这意味着肱二头肌举起重量所需的力远大于重量本身。原因是肌肉不能在很长的距离内收缩。
横纹肌之所以被称为横纹肌，是因为在显微镜下它看起来是条纹状的。
肌肉由许多平行排列的肌纤维构成，每根肌纤维由多个细胞组成，形成一个由肌膜包裹的多核细胞。每个肌纤维细胞中充满平行排列的结构，每个结构都有明暗相间的“肌原纤维”。每个细胞还有许多线粒体用于肌肉收缩，内质网比较有序，被称为肌浆网。它们的池位于称为横小管的通道的直角处，横小管由肌膜的深层折叠形成。
肌原纤维中条纹的每个部分都有自己的字母。条纹被称为肌丝，由两种不同的蛋白质组成 - 肌球蛋白和肌动蛋白。肌球蛋白形成粗肌丝，每个肌丝由许多肌球蛋白分子并排排列而成。每个肌球蛋白分子都有一个头部，肌丝从“M”线处分叉，那里是肌球蛋白尾部汇合的地方。
肌动蛋白形成细肌丝，它是一种球状蛋白，连接起来形成长链，相互缠绕形成细肌丝，并牢固地锚定在Z线上。另外两种蛋白质构成细肌丝结构，分别是肌球蛋白和肌钙蛋白。肌球蛋白形成一个长而薄的分子，位于两条肌动蛋白链之间的凹槽中。肌钙蛋白是一种球状蛋白，它以规律的间隔结合到肌动蛋白链上。
当肌肉收缩时，细肌丝滑入粗肌丝之间，缩短肌节。肌球蛋白分子的头部充当酶，催化ATP水解成ADP和磷酸，即ATP酶。舒张的肌纤维有ADP和磷酸结合到每个头部。
到达肌肉的神经冲动会引入钙离子，钙离子与肌钙蛋白结合，从而改变肌钙蛋白的形状。这会导致肌钙蛋白和肌球蛋白从肌球蛋白结合位点移开，使肌球蛋白分子头部能够与其相邻的肌动蛋白丝结合。然后，头部倾斜45度，将肌动蛋白丝拉向肌节中心。倾斜导致ADP和磷酸释放，ATP取代它们的位置。然后它被水解，产生的能量使肌球蛋白头部从肌动蛋白分子上分离并翻回到其原始位置，继续将其拉动。在收缩过程中，这个循环不断重复。
数百万个肌球蛋白分子作用于数百万个肌动蛋白丝，产生相当大的力量 - 大约每平方厘米/横截面积40-50牛顿。肌球蛋白作用于肌动蛋白越多，产生的力量就越大。
那么神经冲动如何引起肌肉收缩呢？在运动神经元的末端有一个神经肌肉接头，一种特殊的突触。运动神经元轴突分成多个分支，形成一个运动终板。
- 1. 动作电位导致运动终板处摄取钙离子
- 2. 钙离子导致含有乙酰胆碱的囊泡与突触前膜融合，扩散穿过突触间隙并与肌膜中的受体结合，打开钠通道。
- 3. 钠离子通过肌膜中打开的通道涌入，使膜去极化，引发新的动作电位。
- 4. 这种去极化沿着肌膜中的通道（由内折叠形成的T小管）传播。
- 5. 钙通道打开，钙从肌浆网中扩散出来。
- 6. 钙与肌钙蛋白结合，使其改变形状，使肌球蛋白移动，暴露出肌动蛋白丝上的肌球蛋白结合位点。
- 7. 肌球蛋白头部结合，肌丝滑移。（见上一节）。
骨质疏松症是一种退行性疾病，它是由骨骼正常修复功能的破坏引起的，直接影响骨骼。骨密度逐渐下降，因为形成骨骼的成骨细胞的速度低于分解骨骼的破骨细胞的速度。这种骨量丢失会导致骨骼更容易骨折 - 这是一种广泛而常见的疾病，尤其是在女性中。
预防措施通常是 - 良好的饮食 - 维生素D和钙缺乏会增加风险，运动，戒烟。女性更容易患骨质疏松症，仅仅是因为她们一生中的骨量较低，但绝经后女性体内雌激素的缺乏被认为会加重骨质疏松症。
骨关节炎是一种关节软骨变得粗糙的疾病，使关节活动变得困难，有时还会非常疼痛，导致活动能力下降。这是由于帮助软骨恢复弹性的胶原蛋白和糖蛋白发生的变化引起的，这些变化会导致它们慢慢分解。