Какие свойства у костей

Основной структурно-функциональной единицей скелета явля­ется кость. Каждая кость в организме человека – это живой, плас­тичный, изменяющийся орган. Кость как орган состоит из несколь­ких тканей, имеет свою определенную морфологическую структуру и функционирует как часть целостного организма. Основной тканью в кости является костная ткань, кроме нее имеется плотная соединительная ткань, образующая, например, оболочку кости, покрывающую ее снаружи, рыхлая соединительная ткань, одевающая сосуды, хрящевая, покрывающая концы костей или образующая зоны роста, ретикулярная ткань – основа костного мозга и элементы нервной ткани – нервы и нервные окончания. Каждая кость имеет определенную форму, величину, строение и находится в связи с соседними костями. В состав скелета входит 206 костей – 85 парных и 36 непарных. Кости составляют примерно 18% веса тела.

Химический состав костей. Кость состоит из двух видов хими­ческих веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом соли кальция). Органическое вещество кости называется оссеином. В свежей кости около 50% воды, 22% солей, 12% оссеина и 16% жира. Обез­воженная, обезжиренная и отбеленная кость содержит приблизи­тельно 1/3 оссеина и 2/3 неорганических веществ.

Особое специфическое физико-химическое соединение органи­ческих и неорганических веществ в костях и обусловливает их ос­новные свойства – упругость, эластичность, прочность и твердость. В этом легко убедиться. Если кость положить в соляную кислоту, то соли растворятся, останется оссеин, кость сохранит форму, но ста­нет очень мягкой (ее можно завязать в узел). Если же кость под­вергнуть сжиганию, то органические вещества сгорят, а соли оста­нутся (зола), кость тоже сохранит свою форму, но будет очень хрупкой. Таким образом, эластичность кости связана с органиче­скими веществами, а твердость и крепость – с неорганическими. Кость человека выдерживает давление на 1 мм2 15 кг, а кирпич всего 0,5 кг.

Химический состав костей непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей относительно больше, чем в костях взрослых, оссеина, они более эластичны, меньше подвержены переломам, но под влиянием чрезмерных нагрузок легче деформируются Кости, выдерживающие большую нагрузку, богаче известью, чем кости менее нагруженные. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменения химического состава костей. При недостатке в пище витамина D в костях ребенка плохо откладываются соли извести, сроки окостенения нарушаются, а недоста­ток витамина А может привести к утолще­нию костей, запустению каналов в костной ткани.

В пожилом возрасте количество оссеина снижается, а количество неорганических ве­ществ солей, наоборот, увеличивается, что снижает ее прочностные свойства, создавая предпосылки к более частым переломам кос­тей. К старости в области краев суставных поверхностей костей могут появляться раз­растания костной ткани в виде шипов, выростов, что может ограничивать подвиж­ность в суставах и вызывать болезненные ощущения при движениях. О механических свойствах кости можно судить на основании их крепости на сжатие, растяжение, разрыв, излом и т. п. На сжатие кость в десять раз крепче хряща, в пять раз прочнее железобетона, в два раза больше крепости свинца. На растяжение компактное вещество кости выдерживает нагрузку до 10-12 кг на 1 мм2, а на сжатие – 12-16 кг. По сопротивлению на разрыв кость в продольном на­правлении превышает сопротивление дуба и равна сопротивлению чугуна. Так, напри­мер, для раздробления бедренной кости давлением нужно приблизительно 3 тыс. кг, для раздробления большеберцовой кости не менее 4 тыс. кг. Органическое вещество кости – оссеин выдерживает нагрузку на растяжение 1,5 кг на 1 мм2, на сжатие – 2,5 кг, крепость же сухожилий составляет 7 кг на 1 мм2, Несмотря на значительную крепость и прочность кость весьма пластичный орган и может перестраиваться на протяжении всей жизни че­ловека.

Рис. Строение трубчатой кости.

Кости в организме человека расположены не изолированно друг от друга, а связаны между собой в одно единое целое. Причем характер их соединения определяется функциональными усло­виями: в одних частях скелета движения между костями выражены больше, в других – меньше. Еще П.Ф. Леосгафт писал, что «ни в одном другом отделе анатомии нельзя так «стройно» и последователь­но выявить связь между формой и отправлением» (функцией). По форме соединяющихся костей можно определить характер движе­ния, а по характеру движений – представить форму соеди­нений.

Основным положением при соединении костей является то, что они «соединяются между собой таким образом, что при наимень­шем объеме места соединения здесь существуют наибольшее разно­образие и величина движений при возможно большей крепости в наиболее выгодном противодействии влиянию толчков и сотрясе­ний» (П.Ф. Лесгафт).

Все многообразие соединения костей можно представить в виде трех основных типов. Различают непрерывные соединения – синартрозы, прерывные – диартрозы и полупрерывные – гемиартрозы (полусуставы).

Непрерывными соединениями костей называются та­кие, при которых между костями нет перерыва, они связаны спло­шной прослойкой ткани.

Прерывные соединения – это такие, когда между соеди­няющимися костями имеется перерыв – полость.

Полупрерывные соединения характеризуются тем, что в ткани, которая расположена между соединяющимися костями, имеется небольшая полость – щель (2-3 мм), заполненная жид­костью. Однако эта полость не разделяет полностью костей, и основные элементы прерывного соединения отсутствуют. Примером такого вида соединений может служить соединение между лобковыми костями.

Непрерывные соединения костей филогенетически более древ­ние. У низших животных исключительно непрерывные соединения. У человека большую часть составляют прерывные соединения ко­стей. Это более поздний, наиболее совершенный и наиболее под­вижный вид соединений, хотя и менее прочный. Происходят прерывные соединения из непрерывных путем их постепенного преобра­зования.

Возникновение различного характера соединений костей можно наблюдать и в онтогенезе человека. Аналогично стадиям развития костей происходит и развитие их соединений. На ранних стадиях образования скелета зачатки костей связаны друг с другом лишь зародышевой соединительной тканью. В зависимости от функци­ональной направленности там, где между соединяющимися костя­ми нет необходимости в движениях большого размаха, остается со­единительная ткань, которая может превращаться в хрящ для обеспечения подвижности и амортизации толчков или в кость. Так формируются непрерывные соединения. Там, где необходима боль­шая подвижность между костями, соединительная ткань рас­сасывается, возникает прерывное соединение, с полостью между костями. Полость появляется к концу 2-го месяца эмбриональной жизни.

Состав и свойства костей. Основные свойства ткани скелета — твердость и эластичность. Твердость кости зависит от минеральных веществ — солей кальция (2/3), а эластичность — от органических веществ — оссеина и оссеомукоида (1/з).

Строение костей. С наружной поверхности кость покрыта соединительнотканой оболочкой — надкостницей, более толстой у детей, чем у взрослых. Ею не покрыты только суставные концы костей. Надкостница богата кровеносными сосудами и нервами.

К надкостнице прикрепляются мышцы и связки. Она смягчает толчки, но более чувствительна к боли, чем сама кость, в силу лучшей иннервации, а поэтому все заболевания, связанные с повреждением надкостницы.

Глубже надкостницы лежит плотное вещество кости. Под ним находится губчатое вещество, а еще глубже у длинных костей имеется полость. Такие кости называют трубчатыми.

Плотный слой кости имеет пластинчатое строение, напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров. Такое строение обусловливает крепость и легкость костей. В средней части плотного слоя имеется масса каналов продольного направления.

В них располагаются кровеносные сосуды, питающие кость. У детей количество таких каналов больше, чем у взрослых, и они больше в диаметре.

Губчатое вещество костей, заполненное красным костным мозгом, состоит из множества костных перекладин, располагающихся по направлению тяги прикрепляющих мышц. Костная ткань детей содержит меньше плотных веществ, а больше воды, что при прочности надкостницы придает костям мягкость и эластичность.

У новорожденных костномозговой канал заполнен красным костным мозгом, который в процессе роста замещается желтым костным мозгом, состоящим в основном из жировой ткани. С 15 лет красный костный мозг остается только в эпифизах и некоторых плоских костях (грудинная, тела позвонков, крылья подвздошных костей).

Перестройка костей у детей происходит очень быстро и энергично. К 12 годам кость в основном похожа на кость взрослого, но она еще растет и совершенствуется. При этом элементами роста являются участки хрящевой ткани в концевых отделах костей, называемые зонами роста. Они обеспечивают удлинение костей.

За период роста в костях ребенка количество воды уменьшается, а количество минеральных веществ увеличивается. При этом несколько уменьшается количество органических веществ.

Типы мышечной ткани: поперечнополосатые и гладкие

Поперечнополосатые – это широкие (мышцы спини, груди, живота); длинные конечностей); короткие (около позвоночника) и другие скелетные мышцы.

Их деятельность подчинена воле и сознанию человека. Поэтому их еще называют произвольными.

Гладкие мышцы находятся но внутренних органахэ Они сокращаются медленно, без участия воли и сознания человека поэтому называются непрофильными

Химическое строение мышц.Они состоят из белков, жиров и некоторого количества неорганических веществ — солей. В них содержится глюкоза, гликоген, вода – 70-80%.

Питание мышечных волокон осуществляется кровью, притекающей к ним по мельчайшим кровеносным сосудам, проникающим в межмышечные пространства и пространства между волокнами мышцы. Кровь доставляет мышцам не только необходимые питательные вещества, но и кислород для окислительно-восстановительных процессов в период мышечной деятельности.

В период работы мышц в их волокнах протекают биохимические процессы, в результате которых образуется молочная кислота. Она удаляется из организма во время отдыха и потребления кислорода.

Анатомическое строение мышц. Каждая мышца как орган движения имеет активную и пассивную части. При этом активной частью является мышечное брюшко, а пассивной — сухожилие.

Длинные волокна мышечного брюшка чаще всего бывают параллельными основной оси мышцы. При сокращении они обеспечивают большой размах движений

Короткие мышечные волокна чаще всего располагаются под углом к длинной оси мышцы, благодаря своей многочисленности они развивают большую силу в момент сокращения. У мышечных волокон может быть одно (одноперистая) или два (двуперистая) сухожилия.

Форма и величина мышц зависит не только от строения, но и от местонахождения их и выполняемой работы. Например, длинные мышцы располагаются там, где необходим большой размах движений (например, мышцы конечностей).

Короткие мышцы расположены там, где размах движений незначителен, но преодолевается большое сопротивление, например межпозвонковые мышцы. Широкие и плоские мышцы нужны там, где небольшая подвижность, но требуется укрепление стенки туловища. За счет широких мышц образована стенка грудной клетки.

Имеются мышцы, которые располагаются вокруг отверстий, ведущих в полости; они называются круговыми мышцами (например, круговая мышца рта, глаза). Мышцы, закрывающие выход из прямой кишки, мочевого пузыря и других органов, получили название сфинктеров или сжимателей.

Каждая мышца или группа мышц покрыта соединительнотканной оболочкой разнообразной плотности, носящей название фасции. Особенно мощная фасция у мышц бедра. Она придает им упругость.

Функции мышц. Основное функциональное свойство мышечной ткани — сократимость осуществляется под влиянием нервного возбуждения. При этом волокна, становясь короче и толще, приводят мышцу в движение.

Скелетные мышцы делят на сгибатели и разгибатели, а по отношению к функции сгибания и разгибания они выступают как противодействующие, или антагонисты.

Мышцы детей более короткие по сравнению с мышцами взрослых, имеют меньший диаметр сечения, ярче по окраске.

Особенности функций мышц — в меньшей силе сокращения и небольшом объеме совершаемых движений.