Кость — составная часть скелета, опора организма, его твердый орган. Она имеет довольно сложное строение с преобладанием костной ткани. Верхний слой кости составляет так называемое компактное вещество (или же компактная костная ткань), ниже лежит губчатое вещество (или же губчатая костная ткань). В разных типах костей степень развития этих двух веществ отличается. Снаружи кость обволакивается тонкой прочной пленкой надкостницей. Она пронизана нервными окончаниями и сосудами. Именно благодаря ей идет кровоснабжение компактного вещества, а детские кости растут вширь. Лишены надкостницы только суставные поверхности костных концевых утолщений.
Крепкое, плотное и надежное, его основная задача — обеспечить прочность кости, препятствовать ее деформации. В общей массе скелета этот подвид ткани занимает до 80 процентов. Состоит компактное вещество из множества цилиндров, называемых остеонами, сложенных из костных пластинок, которых бывает от 5 до 20. В состав пластинок входит белок коллаген, гарантирующий плотность и эластичность кости. Диаметр каждого цилиндра-остеона очень мал, не больше 0,4 миллиметра, внутри него идет Гаверсов канал с кровеносными сосудами. По всему костному веществу разбросаны костные клетки, выделяющие костный материал пластинок (межклеточное вещество). Тела костных клеток, имеющие многочисленные отростки, находятся между соседними костными пластинками.
Наполняющая внутреннее пространство кости губчатая ткань намного более рыхлая и легкая, чем наружная компактная ткань. Благодаря этому масса кости уменьшается. Особенно развито губчатое вещество в эпифизах — на концах трубчатых костей. Строение его имеет решетчатый, ячеистый вид. В промежутках между перегородками-трабекулами находится красный костный мозг.
Каковы особенности костной ткани?
Костная ткань — один из типов соединительной. Две трети ее составляет межклеточное вещество, в котором хранится почти весь запас кальция, фосфора, половина запаса магния и натрия! Костная ткань не жадничает, она отдает эти вещества в кровь, поддерживая гомеостаз. Новая ткань образуется у человека всю жизнь, примерно за три десятка лет она полностью обновляется. Наиболее бурный рост костной ткани идет в молодом возрасте, а с течением лет темп снижается, костная ткань обедняется, теряет запас полезных веществ и массу. Хорошее развитие скелетных мышц усиливает прочность костей.
Как идет рост костей?
Изначально закладываются хрящи, которые в процессе развития организма замещаются костной тканью. В ширину кости, как уже сказано выше, растут благодаря надкостнице (а именно ее внутреннему остеогенному слою), а в длину — благодаря хрящевым прослойкам около головок (эпифизов) длинных костей — пластинкам роста.
Органические вещества (главное место здесь занимает белок коллаген) придают кости эластичность и упругость. Неорганические (фосфаты кальция — гидроксилапатиты, магния, и др.) делают ее твердой, но зато хрупкой и ломкой.
Проводя опыты, выдерживая кость в 10-процентном растворе соляной кислоты, мы выводим из нее неорганические вещества, — в результате кость становится мягкой и гибкой. Сжигая кость, мы уничтожает органику, остаются лишь неорганические вещества — в результате кость легко ломается.
У ребенка и молодого человека в костях высокое содержание органических веществ, с возрастом оно уменьшается — именно поэтому пожилые люди так легко ломают кости и так тяжело восстанавливаются. Кости детей эластичны, при их некритических искривлениях ситуацию еще можно исправить: например, выпрямить сколиозный позвоночник. В ЕГЭ по биологии могут быть вопросы о том, почему в детском возрасте легче вылечить сколиоз.
1. Трубчатые. Очень прочны, являются надежной основой скелета конечностей. Длинные трубчатые кости: бедренная, берцовые, плечевая, локтевая с лучевой. Короткие: кости плюсны, пясти, фаланг пальцев и др. Средняя часть кости этого типа — диафиз — построена из компактного вещества и выглядит как трубка с костно-мозговой полостью, заполненной желтым костным мозгом (хранящим запас жиров). Эпифизы (головки) — концевые части трубчатых костей, в них преобладает губчатое вещество с красным костным мозгом.
2. Плоские. Представляют собой две параллельные пластинки компактного вещества, между которыми спрятано губчатое вещество. Кости этого типа — лопатка, грудина, ключица, ребра, тазовая кость, кости крыши черепа — служат для формирования стенок полостей, которые окружают различные органы, и поясов конечностей.
3. Губчатые. Имеют лишь тонкий слой наружного плотного компактного вещества, внутри же — основное губчатое вещество. Кости этого типа находятся там, где большая нагрузка сочетается с высокой подвижностью: кости запястья, мелкие кости стопы, коленная чашечка (надколенник), пяточная кость.
4. Кроме того, выделяют смешанные кости — они состоят из частей, имеющих различия в происхождении и строении. К таким костям относятся, например, позвонки, кости основания черепа.
Типы соединения костей
1. Непрерывные соединения обеспечены соединительной тканью (хрящевой, фиброзной, костной), которая, словно мостик, связывает два костных окончания. Они бывают, в свою очередь, совершенно неподвижными и полуподвижными.
1) Неподвижные — это, например, кости черепа с костными швами, или сросшиеся позвонки копчика.
2) Полуподвижные — имеющие хрящевые прокладки как, например, между позвонками. Такое соединение еще называют симфиз (полусустав): например, лобковый симфиз.
2. Прерывные соединения всегда только подвижные. Вот суставы — это подвижные сочленения: в суставную впадину входит суставная головка. Соединяемые поверхности покрыты суставным хрящом, между костями — внутрисуставные связки. К тому же поверхности костей окружены суставной сумкой (капсулой), в ней находится суставная жидкость, выполняющая роль смазки.
Первая помощь при травмах связок, костей и суставов
Растяжение связок. Место повреждения нужно охладить, приложив к нему медицинский гель, любой замороженный предмет, или погрузив в холодную воду. После этого необходимо туго перебинтовать сустав и не нагружать его.
Переломы костей. При открытом переломе край раны обработать антисептиком и наложить стерильную повязку. Для обездвиживание применяется шина, которая должна заходить за суставы выше и ниже участка кости. При повреждении ключицы нужно подвесить руку на косынку, положив валик в подмышечную впадину. При повреждении ребер — после выдоха туго забинтовать грудную клетку.
Вывихи суставов. При вывихе идет смещение концов костей. Нельзя их вправлять самостоятельно. Необходимо охладить сустав, обеспечить человеку полный покой и доставить его в медучреждение.
Заболевания опорно-двигательного аппарата
1. Рахит — возникает при недостатке витамина «Д» и недостаточном питании, лишенном витаминов, у детей первых лет жизни, может привести к деформации костей.
2. Искривление позвоночника возникает по причине различных заболеваний (рахит, полиомиелит, туберкулез), травм, нарушения осанки при пребывании в одной позе. При искривлении нарушается равномерное натяжение мышц, что еще более усугубляет проблему.
3. Плоскостопие — уплощение свода стопы. Причины его: слабые связки стопы, ожирение, ношение тесной и узкой обуви на каблуке, длительные нагрузки, травмы, следствие рахита. Лечение заключается в упражнениях, массаже, ношении качественной ортопедической обуви и стелек.
Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – курсы ЕГЭ в Москве по биологии
Классификация соединений. Существуют два основных типа соединений костей: непрерывные и прерывные, или суставы.Непрерывные соединения имеются у всех низших позвоночных и на эмбриональных стадиях развития у высших. Когда у последних формируются закладки костей, между ними сохраняется их исходный материал (соединительная ткань, хрящ). При помощи этого материала происходит сращение костей, т.е. образуется непрерывное соединение. Прерывные соединения развиваются на более поздних стадиях онтогенеза у наземных позвоночных и являются более совершенными, так как обеспечивают более дифференцированную подвижность частей скелета. Они развиваются вследствие возникновения щели в исходном материале, сохранившемся между костями. В последнем случае остатки хряща покрывают сочленяющиеся поверхности костей. Существует еще третий, промежуточный тип соединений – полусустав.
Непрерывные соединения. Непрерывное соединение – синартроз, или сращение, имеет место в том случае, когда кости связаны друг с другом соединяющей тканью. Движения при этом крайне ограниченны или вовсе отсутствуют. По характеру связующей ткани различают соединительнотканные сращения, или синдесмозы , хрящевые сращения, или синхондрозы , и сращения при помощи костной ткани –синостозы.
Синдесмозы бывают трех родов: 1) межкостные перепонки, например между костями предплечья или
голени; 2) связки, соединяющие кости (но не связанные с суставами), например связки между отростками позвонков или их дугами; 3)швы между костями черепа.
Типы соединения костей (схема):
А – синдесмоз; Б – синхондроз; В – сустав; 1 – надкостница; 2 – кость; 3 – волокнистая соединительная ткань; 4 – хрящ; 5 – синовиальный и 6 – фиброзный слой суставной сумки; 7 – суставные хрящи; 8 – полость сустава
Межкостные перепонки и связки допускают некоторое смещение костей. В швах прослойка соединительной ткани между костями очень незначительна и движения невозможны.
Синхондрозом является, например, соединение I ребра с грудиной посредством реберного хряща, упругость которого допускает некоторую подвижность этих костей.
Синостозы развиваются из синдесмозов и синхондрозов с возрастом, когда соединительная ткань или хрящ между концами некоторых костей заменяется костной тканью. Примером могут служить сращение крестцовых позвонков и заросшие швы черепа. Движения здесь, естественно, отсутствуют.
Прерывные соединения. Прерывное соединение – диартроз, сочленение, или сустав , характеризуется незначительным пространством (щелью) между концами соединяющихся костей. Различают суставы простые, образованные лишь двумя костями (например, плечевой сустав), сложные – когда в соединение входит большее число костей (например, локтевой сустав), и комбинированные, допускающие движение лишь одновременное с движением в других анатомически обособленных суставах (например, проксимальный и дистальный лучелоктевые суставы). В состав сустава входят: суставные поверхности, суставная сумка, или капсула, и суставная полость.
Суставные поверхности соединяющих костей более или менее соответствуют друг другу (конгруэнтны). На одной кости, образующей сустав, суставная поверхность обычно выпуклая и носит название головки. На другой кости развивается соответствующая головке вогнутость – впадина, или ямка. Как головка, так и ямка могут быть образованы двумя или несколькими костями. Суставные поверхности покрыты гиалиновым хрящом, что снижает трение и облегчает движение в суставе.
Суставная сумка прирастает к краям суставных поверхностей костей и образует герметичную суставную полость. Суставная сумка состоит из двух слоев. Поверхностный, фиброзный слой, образован волокнистой соединительной тканью, сливается с надкостницей сочленяющихся костей и несет защитную функцию. Внутренний, или синовиальный, слой богат кровеносными сосудами. Он образует выросты (ворсинки), выделяющие вязкую жидкость – синовию, которая смазывает сочленяющиеся поверхности и облегчает их скольжение. В нормально функционирующих суставах очень мало синовии, например в самом крупном из них – коленном – не более 3,5 см 3 . В некоторых суставах (в коленном), синовиальная оболочка образует складки, в которых откладывается жир, имеющий здесь защитную функцию. В других суставах, например, в плечевом, синовиальная оболочка образует наружные выпячивания, над которыми почти отсутствует фиброзный слой. Эти выпячивания в виде синовиальных сумок располагаются в области прикрепления сухожилий и уменьшают трение при движениях.
Суставной полостью называется герметически закрытое щелевидное пространство, ограниченное сочленяющими поверхностями костей и суставной сумкой. Оно заполнено синовией. В суставной полости между суставными поверхностями имеется отрицательное давление (ниже атмосферного). Атмосферное давление, испытываемое капсулой, способствует укреплению сустава. Поэтому при некоторых заболеваниях повышается чувствительность суставов к колебаниям атмосферного давления, и такие больные могут "предсказывать" изменения погоды. Плотное прижатие суставных поверхностей друг к другу в ряде суставов обусловлено тонусом, или активным напряжением мускулатуры.
Помимо обязательных, в суставе могут встречаться вспомогательные образования. К ним относятся суставные связки и губы, внутрисуставные диски, мениски и сесамовидные (от араб, sesamo – зерно) кости.
Суставные связки представляют собой пучки плотной волокнистой ткани. Они расположены в толще или поверх суставной сумки. Это местные утолщения ее фиброзного слоя. Перекидываясь через сустав и прикрепляясь к костям, связки укрепляют сочленение. Однако основная их роль заключается в ограничении размаха движения: они не допускают его перехода за известные пределы. Большинство связок не эластичны, но очень прочны. В некоторых суставах, например в коленном, есть внутрисуставные связки.
Суставные губы состоят из волокнистого хряща, кольцевидно охватывающего края суставных впадин, площадь которых они дополняют и увеличивают. Суставные губы придают суставу большую прочность, но уменьшают размах движений (например, плечевой сустав).
Диски и мениски представляют собой хрящевые прокладки – сплошные и с отверстием. Они располагаются внутри сустава между суставными поверхностями, а по краям срастаются с суставной сумкой. Поверхности дисков и менисков повторяют форму суставных поверхностей костей, прилегающих к ним с обеих сторон. Диски и мениски содействуют разнообразию движений в суставе. Они имеются в коленном и нижнечелюстном суставах.
Сесамовидные кости невелики и располагаются вблизи некоторых суставов. Одни из этих костей залегают в толще суставной сумки и увеличивая площадь суставной ямки, сочленяются с суставной головкой (например, в суставе большого пальца стопы); другие включаются в сухожилия мышц, перекидывающихся через сустав (например, надколенник, который заключен в сухожилие четырехглавой мышцы бедра). Сесамовидные кости относятся также к вспомогательным образованиям мышц.
У спортсменов под влиянием тренировки подвижность суставов увеличивается. У детей большинство суставов, как правило, более подвижно, чем у взрослых или пожилых людей.
Классификация суставов основывается на сравнении формы сочленовных поверхностей с отрезками различных геометрических фигур вращения, получающихся от движения прямой или кривой линии (так называемой образующей) вокруг неподвижной условной оси. Разные формы движения образующей линии дают разные тела вращения. Например, прямая образующая, вращаясь параллельно оси, опишет цилиндрическую фигуру, а образующая в виде полуокружности дает шар. Суставная поверхность определенной геометрической формы позволяет совершать движения только по свойственным этой форме осям. Вследствие этого суставы классифицируются на одноосные, двуосные и трехосные (или практически многоосные).
Одноосные суставы могут быть цилиндрическими или блоковидными.
Цилиндрический сустав имеет суставные поверхности в виде цилиндров, причем выпуклая поверхность охватывается вогнутой впадиной . Ось вращения вертикальная, параллельна длинной оси сочленяющих костей. Она обеспечивает движение по одной вертикальной оси. В цилиндрическом суставе возможно вращение по оси внутрь и наружу. Примерами служат сочленения между лучевой и локтевой костями и сустав между зубом эпистрофея и атлантом.
А – цилиндрицеский (проксимальный лучелоктевой); Б – блоковидный (межфланговый); В – седловидный (запястно-пястный I пальца); Г– эллипсоидный (лучезапястный); Д – шаровидный (плечевой); Е – плоский (между суставными отростками позвонков)
Блоковидный сустав представляет собой разновидность цилиндрического, отличается от него тем, что ось вращения проходит перпендикулярно оси вращающейся кости и называется поперечной или фронтальной. В суставе возможны сгибание и разгибание. Примером являются межфланговые суставы.
Двуосные суставы могут быть седловидными (в одном направлении суставная поверхность вогнута, а в другом, перпендикулярном ему, – выпукла) и эллипсоидными (суставные поверхности эллипсоидные). Эллипс как тело вращения имеет только одну ось. Возможность движения в эллипсоидном суставе вокруг второй оси обусловлена неполным совпадением суставных поверхностей. Двуосные суставы допускают движения вокруг двух, расположенных в одной плоскости, но взаимно перпендикулярных осей: сгибание и разгибание вокруг фронтальной оси, приведение (к средней плоскости) и отведение вокруг сагиттальной оси. Примером эллипсоидного сустава может служить лучезапястный, а седловидного – запястно-пястный сустав 1 пальца руки.
Трехосные суставы бывают шаровидными и плоскими.
Шаровидные суставы – самые подвижные сочленения . Движения в них происходят вокруг трех главных взаимно перпендикулярных и пересекающихся в центре головки осей: фронтальной (сгибание и разгибание), вертикальной (вращение внутрь и наружу) и сагиттальной (приведение и отведение). Но через центр суставной головки можно провести бесконечное количество осей, поэтому сустав и оказывается практически многоосным. Таков, например, плечевой сустав.
Одной из разновидностей шаровидного сустава является ореховидный сустав, в котором значительная часть суставной шаровидной головки охватывается шаровидной суставной впадиной и в результате ограничивается размах движения. Примером служит тазобедренный сустав. Движения в нем могут происходить в любых плоскостях, но размах движений ограничен.
Плоский сустав – это отрезок шара с очень большим радиусом, благодаря чему кривизна сочленяющихся поверхностей очень незначительна: выделить головку и ямку нельзя. Сустав малоподвижен и допускает лишь незначительное скольжение сочленяющихся поверхностей в различных направлениях. Примером является сустав между сочленовными отростками грудных позвонков.
Кроме описанных движений, в двуосных и трехосных суставах возможно еще движение, называемое круговым. При этом движении конец кости, противоположный закрепленному в суставе, описывает круг, а кость в целом – поверхность конуса.
Полусустав характеризуется тем, что кости в нем соединяются хрящевой прокладкой, которая имеет внутри щелевидную полость. Суставная капсула отсутствует. Таким образом, этот вид соединения представляет собой переходную форму между синхондрозом и диартрозом (между лонными костями таза).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Вспомните особенности строения костной ткани.
На какие группы подразделяют кости скелета человека в зависимости от их формы и функций? Скелет человека состоит из более чем 200 разных костей. По форме и размерам их подразделяют на трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные и короткие), плоские и смешанные.
Трубчатые кости составляют основу конечностей и выполняют функцию рычагов, которыми двигают мышцы. У них различают удлиненную среднюю часть – тело – и два расширенных конца – головки (рис. 117).
Головки длинных трубчатых костей (бедренной, плечевой и др.) покрыты компактным веществом, под которым расположено губчатое (рис. 117). Тело трубчатых костей имеет полость (отсюда название), заполненную желтым костным мозгом – богатой жиром рыхлой соединительной тканью. При определенных условиях этот жир используется для энергетических потребностей.
Трубчатое строение обеспечивает прочность и легкость костей. Между головками и телом трубчатых костей расположены хрящевые пластинки. Их клетки способны к делению, благодаря чему кости растут в длину. С возрастом в клетках хрящевых пластинок откладываются минеральные соли, и они теряют способность к делению. Так костная ткань замещает хрящевую.
Под воздействием нагрузок костная ткань способна перестраиваться. Чем больше и дольше нагрузка на кости, тем активнее обновляется в них костная ткань и она становится прочнее.
Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта оболочкой – надкостницей. Это тонкий, но очень плотный слой волокнистой соединительной ткани, сросшийся с костной тканью. Надкостница содержит много кровеносных и лимфатических сосудов, нервных окончаний. Клетки внутреннего слоя надкостницы способны делиться и образовывать новые
клетки костной ткани. Благодаря этому кость утолщается. Клетки надкостницы в случае переломов костей начинают активно делиться и обеспечивают их срастание.
Таким образом, надкостница обеспечивает питание костей, их утолщение, а также срастание после переломов. Суставные поверхности костей, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ.
Трубчатые короткие кости находятся в тех частях скелета, где они должны одновременно сохранять высокую подвижность и выдерживать большую нагрузку. Это, например, фаланги пальцев, пясти. Губчатые кости состоят преимущественно из губчатой костной ткани, покрытой слоем компактной костной ткани. Среди них различают длинные (ребра, грудина) и короткие (кости запястья и
предплюсны). Системы губчатых костей пружинят и уменьшают нагрузку на скелет при выполнении движений (ходьбе, поднятии груза). Плоские кости также состоят из губчатого вещества, снаружи покрытого тонкими пластинками компактного (тазовые кости, лопатки (рис. 118, 3), теменная). Эти кости, ограничивая определенные полости, образуют надежную защиту для органов, которые в них находятся и в то же время имеют большие поверхности для прикрепления мышц.
Смешанные кости состоят из частей, разных по форме и строению. К ним относятся позвонки (рис. 118, 4), верхнечелюстные кости и др. Они обладают признаками трубчатых и губчатых костей.
В отдельную группу объединяют воздухоносные кости: лобную, верхнечелюстную, клиновидную, решетчатую. Так их называют потому, что они содержат полости, устланные слизистой оболочкой и заполненные воздухом.
Как кости соединены между собой? Существует два основных типа соединения костей: прерывистое и непрерывное. При прерывистом соединении между костями есть полости в виде щели. Такое соединение позволяет костям перемещаться относительно друг друга.
При непрерывном соединении щель между костями отсутствует, поэтому они не могут двигаться относительно друг друга.
Непрерывно соединенные кости играют защитную или опорную роль. Непрерывное соединение имеет несколько разновидностей. Например, большинство костей черепа соединены извилистыми швами так, что впадина одной кости по форме и размерам отвечает выпуклости другой (как ключ и замок). Часто кости сростаются между собой (кости таза, крестцовые позвонки и др.).
Прерывистое соединение костей обеспечивает сустав (рис. 119). По строению различают простые и сложные суставы.
Простые суставы соединяют две кости, сложные – три и больше. Основные составляющие сустава – это суставные поверхности соединяемых костей; суставная сумка и заполненная жидкостью суставная полость. Сустав укрепляют связки, расположенные снаружи или внутри суставной сумки.
Суставные поверхности костей покрыты гладким хрящом, который уменьшает трение костей между собой во время движения. Выпуклая суставная поверхность одной из костей сустава – это суставная головка. У другой кости суставная поверхность вогнута и имеет название суставной впадины. Такое строение суставных поверхностей обеспечивает плотное прилегание костей друг к другу. Этому также способствует то, что суставная полость герметически изолирована и давление в ней меньше атмосферного. Поэтому в результате действия атмосферного давления суставная головка одной кости прижимается к впадине другой.
Суставная полость окружена соединительнотканной суставной сумкой, охватывающей суставные поверхности костей. Внешний слой сумки переходит в надкостницу, а внутренний – содержит секреторные клетки, которые выделяют жидкость в полость сустава. Жидкость выполняет функцию смазки, а также содержит питательные вещества для клеток суставного хряща.
‘ Ключевые термины и понятия: трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости, надкостница, сустав.
Кости бывают трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные и короткие), плоские и смешанные. Длинные трубчатые кости состоят из головок и тела, внутри которого есть полость, заполненная желтым костным мозгом; губчатые и смешанные кости такой полости не имеют..
Кости покрыты соединительнотканной оболочкой – надкостницей. В длину трубчатые кости растут за счет хрящевых прослоек, расположенных между телом кости и ее головками, а в толщину – за счет надкостницы.
Кости могут быть соединены с помощью хрящей, швов или сростаться непрерывно, поэтому не способны к перемещению относительно друг друга или же эти движения значительно ограничены. Суставы обеспечивают определенные движения соединенных костей.
ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ
Ответьте на вопросы
1. Какие типы костей вы знаете? 2. Как соединены между собой кости в скелете человека? 3. Какие виды непрерывного соединения костей вы знаете? 4. Каково строение суставов?
Выберите один правильный ответ
1. Укажите структуры, участвующие в процессе утолщения костей человека: а) надкостница; б) компактное вещество; в) губчатое вещество; г) желтый костный мозг.
2. Укажите, за счет чего трубчатые кости растут в длину: а) надкостницы; б) надхрящницы; в) губчатого вещества; г) прослоек хрящевой ткани между телом и головками кости.
ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. Обоснуйте взаимосвязь внутреннего и внешнего строения костей с их функциями.
