Какими свойствами обладают кости какие особенности
Строение кости
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.
Компактное вещество
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.
Губчатое вещество
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.
Вещества кости
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.
Типы костей
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
Источник
“То не досточки, то косточки
трещат”.
С.Я.Маршак
Цель урока
- Обобщить знания учащихся об основных функциях
системы опоры и движения, раскрыть особенности
строения и свойства костей, обеспечивающие
выполнение опорной и защитной функций.
Оборудование
- Кости скелета, листы бумаги, опоры для
конструкций, груз для опыта, декальцинированная
и прокаленная кость.
Ход урока
Учитель. Мы с вами начали изучение темы
“Система опоры и движения”. Рассмотрели
строение скелета и его функции. Я предлагаю вам
вспомнить части скелета, названия костей.
Проведем зрительный диктант, взаимопроверку,
выставим оценку (Учитель показывает кости, части
скелета, дети записывают их названия в тетрадях,
проверяют друг у друга и выставляют оценки).
Учитель. Занимательные вопросы.
1. Сколько костей входит в состав скелета? (218)
2. Названия каких костей скелета связаны с
предметами хозяйственного обихода? (лопатка,
ключица, таз)
3. Назовите самую длинную кость скелета
человека. (Бедренная)
4. Почему части кисти имеют названия – запястье,
пястье? (основа “пять”)
5. Самая маленькая кость в скелете человека?
(Стремечко)
6. Подвижная кость черепа. (Нижняя челюсть)
Скелет человека в цифрах [2]
– Самая длинная кость составляет 27,5% от роста
человека (при росте 183 см.=50см.)
– Самая маленькая кость – слуховая в ухе –
стремечко – до 3 мм в длину и массой до 4 мг.
– Весь скелет человека весит около 8 кг.
– Большая берцовая кость выдерживает груз
1600-1800кг.
Учитель. Назовите функции скелета
Проблема урока
Учитель. Что обеспечивает выполнение функций
скелета. Обратите внимание на эпиграф урока.
Трещат косточки, но выполняют свои функции.
Запишите тему урока.
Природа миллионы лет экспериментировала,
прежде чем сделать нас такими, какие мы сейчас.
Можем ли мы объективно судить о результатах
этого эксперимента? Вряд ли. Но судить с точки
зрения инженера – конструктора мы можем. В эпоху
возрождения Леонардо да Винчи (Джоконда),
который был не только художником но инженером
интересовавшимся строением человеческого тела,
задумался: “Какой принцип использовала
природа, строя тело?” Ответить в то время он
не смог на этот вопрос. Позже в 1679 году
итальянский физик Боррели также задумался над
этим вопросом, наблюдая за птицами (Фрегат 2 м при
размахе крыльев, скелет 110г) Ему было трудно
ответить на этот вопрос. Сейчас же каждый
школьник может ответить. [1]
Используемый способ – уменьшение массы
при сохранении прочности.
Опыт
Возьмем два одинаковых по размеру листа бумаги.
Один свернем трубкой, другой в виде узкой
пластинки. Поместим оба листа концами на опору и
будем к каждой конструкции подвешивать груз. Мы
видим, что конструкция внутри полая, выдерживает
больший груз. Где мы наблюдаем такие конструкции
в нашем скелете?
Ответ. Большие кости конечностей.
Учитель. Наиболее отчетливо это проявилось, у
какой группы организмов?
Ответ. У птиц, для приспособления к полету.
Учитель. Правильно, у птиц, на это и обратил
внимание Боррели: “…тело птицы
непропорционально легче, чем у человека или у
любого четвероногого…”[1]
Обратим внимание на микроскопическое
строение костной ткани, которая является
разновидностью соединительной ткани. [3]
Рисунок 1. микроскопическое строение
костной ткани
Костная ткань представлена клетками костной
ткани — остеоцитами и межклеточным
веществом. Структурным элементом является остеон
— система костных пластинок, концентрическими
кругами располагающиеся вокруг каналов,
содержащих нервы и сосуды. Между ними — вставочные
пластинки. Что доказывает, что кость – живой
орган?
Ответ. Наличие в кости нервов и кровеносных
сосудов.
Учитель. Различают костное вещество:
Губчатое вещество – совокупность пластинок,
расположенных перпендикулярно нагрузкам. Этот
принцип строения используется в архитектуре,
например, Эйфелева башня в Париже. Что дает такое
расположение пластинок?
Плотное компактное вещество, название которого
говорит само за себя – пластинки располагаются
плотно.
Классификация костей по строению
Учащимся предложено найти в учебнике
информацию по данному вопросу. Группы костей
демонстрируются на скелете.
Различают четыре группы костей:
- трубчатые (длинные — плечевая, короткие —
фаланги пальцев); - губчатые (длинные — ребра, короткие — кости
запястья, предплюсны); - плоские (лопатки);
- смешанные (основание черепа, позвонки).
Учитель. Рассмотрим макроскопическое
строение кости. Поможет нам разобраться в этом
вопросе рисунок, который я буду рисовать на
доске, а вы в тетради. Мы нарисуем строение
трубчатой кости. Вы работаете в тетради
аккуратно и внимательно.
Рисунок 2. Строение трубчатой кости
Надкостница (Н) – плотная соединительная ткань
(функция – защитная, трофическая,
костеобразующая). Был проведен опыт: у молодого
петуха удалили всю бедренную кость, но сохранили
надкостницу. Через некоторое время кость
восстановилась. Какие выводы делаем? Заживление
костей при переломах.
Компактное вещество (КВ) – прочность.
Губчатое вещество (ГВ) – легкость при
прочности. Костные пластинки расположены
соответственно направлению сил сжатия и
растяжения, действующих на кость.
Красный костный мозг (ККМ) заполняет ячейки
губчатого вещества, функция кроветворения.
Желтый костный мозг (ЖКМ) заполняет полость
кости, содержит клетки, разрушающие кости –
остекласты. Они необходимы для правильного
формирования скелета, а также они активизируются
при снижении нагрузок. Где нагрузка на кость, там
она растет. Где нет – там рассасывается. Без
движения – в день теряется около 0,5 г. кальция,
космонавты, находясь в состоянии невесомости – 3
г. В течение всей жизни клетки обновляются. С
помощью меченых атомов установили, что в течение
года у человека дважды совершается замена
вещества кости: снаружи костное вещество
нарастает, изнутри разрушается. Качественный
состав кости зависит от состава пищи: прочные,
крупные, тяжелые – у питающихся молоком, мясом;
мягкие, слаборазвитые – у питающихся
растительной пищей.
Рост кости в длину происходит за счет зон роста,
находящихся недалеко от концевых участков
костей. Это хрящевая ткань (Хр), которая по мере
роста кости, замещается костной тканью.
Завершается рост костей к 20 – 25 годам.
РРР – рост, развитие, регенерация.
Итак: кости легки и прочны, но они также
упруги и эластичны. Почему? Это объясняется их химическим
строением. Кость – композиционный материал и
состоит из двух разных веществ.
Химический состав костей
| 1/3 | 2/3 |
| Органическое вещество | Неорганическое вещество |
| Оссеин | соли кальция |
| Эластичность | прочность |
Искусственные материалы: стекло –
неорганическое вещество – обладает твердостью,
но хрупкое.
Стеклопластик – композиционный материал –
очень прочный. Кость тверже кирпича в 30 раз,
гранита – в 2,5 раза, прочнее дуба и почти также
прочна, как чугун.
Доказать состав опытным путем. Для этого
демонстрируется декальцинированная и
прокаленная кости. Декальцинированная кость
приготовлена детьми заранее в домашних условиях.
Учитель. Содержание в костях оссеина и солей
кальция с возрастом меняется. Вспомните, когда и
как часто ломают кости люди разного возраста?
Ответ. Взрослые люди ломают чаще, чем дети.
Учитель. Почему? Как это связано с составом
костей?
Ответ. Чем моложе, тем оссеина больше и кости
эластичнее.
Учитель. А теперь сделаем вывод, что
обеспечивает функциональность костей?
Кости человека прочны, легки и упруги из-за
полости, строения костной ткани, сочетания
твердости неорганических соединений с
упругостью органических веществ.
Закрепление. Выполнить задания.
Показать плотное вещество, губчатое вещество,
костную полость.
Ответить на вопросы.
- Где находится красный костный мозг?
- Где находится желтый костный мозг?
- В каких участках кости происходит формирование
кровяных клеток? - Какую функцию выполняет надкостница?
- За счет чего растет кость в толщину?
- У детей или стариков кости чаще прогибаются под
тяжестью тела? Объясните. - У кого из них чаще ломаются кости?
Итог урока.
Домашнее задание.
- Прочитать текст учебника и записи в тетрадях.
- В Египте возникло учение о пропорциях тела, что
это за учение? Найти информацию, подготовить
презентацию.
Литература.
- Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М:
Наука, 1986. - Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии,
физиологии и гигиене человека. – М6 Просвещение,
1983. - Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 класс.
– М: Дрофа, 2006.
Источник
Каждая кость человека представляет собой сложный орган: она занимает определенное положение в теле, имеет свою форму и строение, выполняет свойственную ей функцию. В образовании кости принимают участие все виды тканей, но преобладает костная ткань.
Общая характеристика костей человека
Хрящ покрывает только суставные поверхности кости, снаружи кость покрыта надкостницей, внутри расположен костный мозг. Кость содержит жировую ткань, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы.
Костная ткань обладает высокими механическими качествами, ее прочность можно сравнить с прочностью металла. Химический состав живой кости человека содержит: 50% воды, 12,5% органических веществ белковой природы (оссеин), 21,8% неорганических веществ (главным образом фосфат кальция) и 15,7% жира.
Виды костей по форме разделяют на:
- Трубчатые (длинные — плечевая, бедренная и др.; короткие — фаланги пальцев);
- плоские (лобная, теменная, лопатка и др.);
- губчатые (ребра, позвонки);
- смешанные (клиновидная, скуловая, нижняя челюсть).
Строение костей человека
Основной структурой единицей костной ткани является остеон, который виден в микроскоп при малом увеличении. Каждый остеон включает от 5 до 20 концентрически расположенных костных пластинок. Они напоминают собой вставленные друг в друга цилиндры. Каждая пластинка состоит из межклеточного вещества и клеток (остеобластов, остеоцитов, остеокластов). В центре остеона имеется канал — канал остеона; в нем проходят сосуды. Между соседними остеонами расположены вставочные костные пластинки.
Строение кости человека
Костную ткань образуют остеобласты, выделяя межклеточное вещество и замуровываясь в нем, они превращаются в остеоциты — клетки отростчатой формы, неспособные к митозу, со слабо выраженными органеллами. Соответственно в сформировавшейся кости содержатся в основном остеоциты, а остеобласты встречаются только в участках роста и регенерации костной ткани.
Наибольшее количество остеобластов находится в надкостнице — тонкой, но плотной соединительно-тканной пластинке, содержащей много кровеносных сосудов, нервных и лимфатических окончаний. Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и питание кости.
Остеокласты содержат большое количество лизосом и способны выделять ферменты, чем можно объяснить растворение ими костного вещества. Эти клетки принимают участие в разрушении кости. При патологических состояниях в костной ткани количество их резко увеличивается.
Остеокласты имеют значение и в процессе развития кости: в процессе построения окончательной формы кости они разрушают обызвествленный хрящ и даже новообразованную кость, «подправляя» ее первичную форму.
Структура кости: компактное и губчатое вещество
На распиле, шлифах кости различают две ее структуры — компактное вещество (костные пластинки расположены плотно и упорядоченно), расположенное поверхностно, и губчатое вещество (костные элементы расположены рыхло), лежащее внутри кости.
Компактное и губчатое вещество кости
Такое строение костей в полной мере соответствует основному принципу строительной механики — при наименьшей затрате материала и большой легкости обеспечить максимальную прочность сооружения. Это подтверждается и тем, что расположение трубчатых систем и основных костных балок соответствует направлению действия силы сжатия, растяжения и скручивания.
Структура костей представляет собой динамическую реактивную систему, изменяющуюся в течение всей жизни человека. Известно, что у людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, компактный слой кости достигает относительно большого развития. В зависимости от изменения нагрузки на отдельные части тела могут изменяться расположение костных балок и структура кости в целом.
Соединение костей человека
Все соединения костей можно разделить на две группы:
- Непрерывные соединения, более ранние по развитию в филогенезе, неподвижные или малоподвижные по функции;
- прерывные соединения, более поздние по развитию и более подвижные по функции.
Между этими формами существует переходная — от непрерывных к прерывным или наоборот — полусустав.
Строение сустава человека
Непрерывное соединение костей осуществляется посредством соединительной ткани, хрящей и костной ткани (кости собственно черепа). Прерывное соединение костей, или сустав, является более молодым образованием соединения костей. Все суставы имеют общий план строения, включающий суставную полость, суставную сумку и суставные поверхности.
Суставная полость выделяется условно, так как в норме между суставной сумкой и суставными концами костей пустоты не существует, а находится жидкость.
Суставная сумка охватывает суставные поверхности костей, образуя герметическую капсулу. Суставная сумка состоит из двух слоев, наружный слой которой переходит в надкостницу. Внутренний слой выделяет в полость сустава жидкость, играющую роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.
Виды суставов
Суставные поверхности сочленяющихся костей покрыты суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей способствует движению в суставах. Суставные поверхности по форме и величине очень разнообразны, их принято сравнивать с геометрическими фигурами. Отсюда и название суставов по форме: шаровидные (плечевой), эллипсовидные (луче-запястный), цилиндрические (луче-локтевой) и др.
Так как движения сочленяющихся звеньев совершаются вокруг одной, двух или многих осей, суставы принято также делить по количеству осей вращения на многоосные (шаровидный), двуосные (эллипсовидный, седловидный) и одноосные (цилиндрический, блоковидный).
В зависимости от количества сочленяющихся костей суставы делятся на простые, в которых соединяется две кости, и сложные, в которых сочленяется больше двух костей.
Источник