Строение и функция костей

Строение костной ткани Для минипроекта Авторы: Как и всякая другая, костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. Клетки, образующие костную ткань, имеют отростки, с помощью которых они крепко–накрепко соединяются друг с другом. Межклеточное вещество образовано органическими и неорганическими соединениями Микроскопическое строение кости У каждой кости выделяют плотное и губчатое вещество. Их количественное соотношение и распределение зависит от места кости в скелете и от ее функции. Кости могут расти в длину и толщину. В длину они растут за счет деления клеток хряща, расположенных на ее концах. Рост костей в толщину обеспечивает надкостница. В надкостнице проходят нервы и сосуды, они принимают участие в питании, дыхании, обмене веществ клеток костной ткани. Поперечный разрез кости Плотное (компактное) вещество особенно хорошо развито в тех костях и их частях, которые выполняют функции опоры и движения. Например, из компактного вещества построено тело длинных трубчатых костей. Костные пластинки имеют цилиндрическую форму и как бы вставлены одна в другую. Такое трубчатое строение компактного вещества придает костям большую прочность и легкость. Губчатое вещество образовано множеством костных пластинок, которые располагаются по направлениям максимальной нагрузки. Им образованы эпифизные утолщения длинных трубчатых костей, а также короткие плоские кости. Между пластинками располагается красный костный мозг, являющийся органом кроветворения – в нем образуются клетки крови. Полости длинных трубчатых костей взрослых людей заполнены желтым костным мозгом, в котором содержатся жировые клетки. Снаружи каждая кость (кроме суставных поверхностей) покрыта надкостницей. Это тонкая соединительная оболочка, которая прочно сращена с костью. Она богата нервами и сосудами, проникающими в глубь кости через особые отверстия. Лабораторная работа «Микроскопическое строение костной ткани» Оборудование: микроскоп, постоянный препарат «Костная ткань». Ход работы: 1. Рассмотрите готовый микропрепарат костной ткани. 2. Найдите канальцы, по которым проходили сосуды и нервы. Они имеют вид прозрачного кружка или овала. 3. Найдите костные клетки, которые находятся между кольцами и имеют вид черных паучков. Они выделяют пластинки костного вещества, которые потом пропитываются минеральными солями. 4.Зарисуйте поперечный разрез кости, можно для примера использовать рисунки учебника на странице 36, 102, 103. Подпишите. В течение жизни человека соотношение плотного и губчатого вещества кости меняется Изменения зависят от образа жизни, который ведет человек, от его питания, состояния здоровья, возраста. Количество плотного вещества у спортсменов значительно выше, чем у людей, ведущих сидячий образ жизни. Для нормального развития кости предпочтительны умеренные регулярные физические нагрузки. Сидячий образ жизни, малые нагрузки способствуют ослаблению и истончению кости. Кость приобретает крупноячеистое строение и даже частично рассасывается. Профессия также оказывает влияние на особенность строения кости.

Скелет человека включает более 200 костей. Он является пассивной частью опорно-двигательной системы. Функции скелета. опорная, защитная, участие в обмене минеральных веществ, кроветворная.

Кости образованы костной тканью, состоящей из клеток и плотного межклеточного вещества, содержащего белок - оссеин и минеральные компоненты - фосфорнокислый и углекислый кальций. Содержание органических и неорганических компонентов составляет 33 % и 67 % соответственно. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеиновых волокон и твердости минерального вещества. При недостатке витамина D в растущем организме нарушается процесс минерализации костей и они становятся гибкими, легко искривляются (рахит). У пожилых людей доля минеральных веществ возрастает, а органических - уменьшается, кости становятся хрупкими, при переломах плохо срастаются.

Межклеточное вещество представлено тонкими костными пластинками, расположенными концентрически вокруг каналов, в которых проходят питающие кость кровеносные сосуды. Пластинки, объединяясь, образуют перекладины или балки. Если перекладины плотно прилегают друг к другу, формируется плотное , или компактное , вещество; рыхло расположенные перекладины образуют губчатое вещество. Оси балок ориентированы в направлении, в котором на кости воздействует нагрузка. Это придает кости устойчивость к напряжению и сжатию при минимальной ее массе. Компактное вещество находится снаружи кости и придает ей прочность, губчатое вещество находится под компактным веществом и уменьшает массу кости.

Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей - плотным соединительнотканым чехлом, пронизанным кровеносными сосудами и нервами. На ее внутренней поверхности расположены костеобразуюшие клетки, которые, размножаясь делением, обусловливают рост кости в толщину и ее восстановление при переломах.

Губчатое вещество кости содержит красный костный мозг . В красном костном мозге находятся клетки, которые обладают способностью к кроветворению, а также кровеносные сосуды, питающие внутренние зоны кости. Полости трубчатых костей заполнены желтым костным мозгом - богатой жиром рыхлой соединительной тканью.

По форме кости подразделяются на трубчатые, губчатые, плоские и смешанные . Трубчатые кости состоят из средней части, или тела, и двух концов - головок (плечевая, бедренная, фаланги, пальцев). В головках преимущественно расположено губчатое вещество; в теле имеется полость, заполненная желтым костным мозгом. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей имеется слой хряща, за счет деления клеток которого происходит рост кости в длину. После замещения хряща костной тканью рост кости в длину прекращается.

Губчатые кости (ребра, грудина, кости запястья, предплюсны) преимущественно состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного.

Плоские кости формируют защитные стенки для внутренних органов (кости черепа, тазовые кости) и служат поверхностью для прикрепления мышц (лопатки).

Смешанные кости (кости основания черепа - височная, клиновидная) состоят из нескольких частей, имеющих различное строение.

Поверхности костей имеют выступы, гребни, шероховатости, служащие для прикрепления мыши.

Механические функции скелета

1. Опорная функция состоит в том, что кости поддерживают
прикрепляющиеся к ним мягкие ткани и внутренние органы (мышцы,
фасции и другие органы), участвуют в образовании стенок полостей, в
которых помещаются внутренние органы. Надо отметить, что только
костный скелет позволил животным выйти из воды на сушу, поднять свое
тело над землей и прочно стать на ноги.

2. Рессорная функция обусловлена наличием в скелете
образований, смягчающих толчки и сотрясения (хрящевые прокладки,
суставной хрящ между соединяющимися костями и т.п.)

Защитная функция состоит в том, что скелет образует вместилища для жизненно важных органов и защищает их от внешних воздействий.

Локомоторная (двигательная) функция возможна благодаря строению костей в виде длинных и коротких рычагов, соединенных подвижными сочленениями и приводимых в движение мышцами, управляемыми нервной системой.

5. Антигравитационная функция проявляется в том, что скелет
создает опору для устойчивости тела, приподнимающегося над землей.
Кроме того, кости определяют направление хода сосудов, нервов и мышц,
а также форму тела и его размеры.

Биологические функции скелета

1. Функции обмена веществ - скелет участвует в обмене веществ
(особенно, в минеральном обмене), являясь депо минеральных солей -
фосфора, кальция, железа и др. Кости регулируют постоянство
минерального состава жидкостей внутренней среды организма. Все это
важно учитывать для понимания болезней обмена веществ (рахит и др.) и
для диагностики с помощью лучистой энергии (рентгеновские лучи,
радиоактивные изотопы).

2. Кроветворная функция связана с тем, что внутри костей
содержится красный костный мозг - центральный кроветворный орган -
органическая часть кости. Функция кроветворения принадлежит всей
кости в целом. Определенное развитие и деятельность костного мозга
отражаются на строении костного вещества, и наоборот, механические
факторы сказываются на функции кроветворения (например, усиленное
движение способствует кроветворению, поэтому при разработке
физических упражнений необходимо учитывать единство всех функций
скелета).

3. Иммунологическая функция также связана с красным костным
мозгом: последний содержит самоподдерживающуюся популяцию
стволовых кроветворных клеток, из которых образуются клетки иммунной
системы (лимфоциты, плазмоциты, макрофаги).

2. Кость как орган. Классификация костей.

Внешнее строение и рост кости удобнее рассматривать на примере трубчатой кости (например, плечевой или бедренной). В процессе роста человеческого организма кости претерпевают перестройку: наряду с образованием новых остеонов (структурная единица костной ткани) за

23 счет деятельности остеобластов идет параллельный процесс

рассасывания костной ткани с помощью остеокластов (клетки-разрушители).

В каждой трубчатой кости различают следующие части:

1. Диафиз (тело кости) представляет собой костную трубку,
содержащую у взрослых желтый костный мозг и выполняющую,
соответственно, функцию опоры и защиты. Стенка трубки состоит из
плотного компактного вещества.

2. Метафизы (концы диафиза), прилегающие к метаэпифизарным
хрящам развиваются вместе с диафизом, но участвуют в росте кости в
длину и состоят из губчатого вещества. Впоследствии размножение
клеток метафизарного хряща прекращается, и он заменяется костной
тканью, т.е. метафизы сливаются с эпифизами и образуется костное
сращение (синостоз).

3. Эпифизы (суставные концы каждой трубчатой кости)
расположены по другую сторону метаэпифизарных хрящей. Они состоят
из губчатого вещества, содержащего красный костный мозг. Каждый
эпифиз имеет суставную поверхность, покрытую гиалиновым хрящом.
Она служит для соединения с соседними костями.

4. Апофизы (костные выступы, расположенные вблизи эпифиза). К
ним прикрепляются мышцы и связки. Апофизами являются бугры,
отростки костей (например, большой вертел бедренной кости, большой и
малый бугорки плечевой кости и др.).

Строение кости

Основу кости составляет костная ткань. Из курса биологии вспомним, что костная ткань включает три вида клеток:

остеобласты (молодые клетки, образующие костную ткань);

остеоциты (зрелые клетки);

остеокласты (клетки-разрушители);

а также межклеточное вещество (оссеин).

24
Структурной единицей костной ткани является остеон, т.е.

система костных пластинок (Гаверсова система), концентрически

расположенных вокруг канала, содержащего сосуды и нервы.

Направление каналов остеонов соответствует направлению сил натяжения

и сил опоры, создающихся в кости при ее функционировании.

Помимо каналов остеонов, в кости выделяют прободающие

питательные каналы, которые пронизывают наружные общие костные

пластинки и служат для прохождения сосудов из надкостницы внутрь

кости. Надо отметить, что остеоны располагаются не беспорядочно, а

соответственно функциональной нагрузке на кость:

В трубчатых костях параллельно длиннику кости.

В губчатых - перпендикулярно вертикальной оси.

В плоских костях черепа - параллельно поверхности кости и радиально.

Костные пластинки делятся на пластинки остеона, концентрически расположенные вокруг костного канала остеона, вставочные, расположенные между остеонами, и общие (наружные и внутренние), которые охватывают кость с наружной поверхности и по поверхности костномозговой полости.

Из остеонов состоят более крупные элементы кости или перекладины костного вещества (балки). Из этих перекладин складывается двоякого рода костное вещество:

1) компактное костное вещество, если перекладины лежат
плотно;

2) губчатое костное вещество, если перекладины лежат рыхло,
образуя между собой костные ячейки наподобие губки.

Распределение компактного и губчатого веществ зависит от функциональных условий кости. Компактное вещество находится в костях и в тех частях их, которые выполняют, преимущественно,

25 функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например, в

диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость

и прочность, образуется губчатое вещество, например, в эпифизах

трубчатых костей.

Перекладины губчатого вещества располагаются не

беспорядочно, а соответственно функциональным условиям, в

которых находится данная кость или ее часть, то есть они

располагаются по линиям сил сжатия и растяжения. Губчатое вещество,

расположенное между двумя пластинками компактного вещества в

костях свода черепа, получило название промежуточного - диплоэ.

Наружная пластинка компактного вещества у костей свода черепа

довольно толстая, прочная, а внутренняя - тонкая, при ударе часто

ломается, поэтому ее называют стеклянной пластинкой.

Ячейки губчатого вещества и костномозговые каналы

трубчатых костей заполнены костным мозгом. Различают три вида

костного мозга: красный, желтый и слизистый.

Красный костный мозг состоит из ретикулярной ткани, в петлях

которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное

отношение к кроветворению и костеобразованию (костеобразователи -

остеобласты и костеразрушители - остеокласты). Он пронизан нервами

и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга,

внутренние слои кости.

Желтый костный мозг обязан своим цветом жировым клеткам,

из которых он главным образом и состоит.

В периоде развития и роста организма, когда требуется большая

кроветворная и костеобразующая функция, преобладает красный

костный мозг (у зародышей и новорожденных имеется только красный

костный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно

замещается мало активным жёлтым, который у взрослых полностью

26
заполняет костномозговое пространство трубчатых костей, а у

лиц в возрасте 90 лет и более -неактивным слизистым костным мозгом.

Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей. Надкостница - это тонкая, крепкая соединительнотканная плёнка бледно-розового цвета, окружающая кость снаружи и прикреплённая к ней с помощью соединительных пучков - прободающих волокон.

Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего (костеобразующего). Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину.

Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ, имеющий обычное строение гиалинового хряща.

Таким образом, в понятие кости как органа входит костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставный хрящ и многочисленные нервы и сосуды.