Из чего состоят кости человека химический состав витамины

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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

Со школьных уроков по химии каждому известно, что человеческий организм содержит в себе практически все элементы из периодической таблицы Д. И. Менделеева. Процентное содержание некоторых весьма значительно, а другие присутствуют лишь в следовых количествах. Но каждый из химических элементов, находящихся в организме, выполняет свою важную роль. В человеческом теле минеральные вещества содержатся в виде солей, органические представлены как углеводы, белки и прочие. Дефицит или избыток какого-либо из них приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности.

В химический состав костей входит ряд элементов и их веществ, в больше степени это соли кальция и коллаген, а также другие, процентное содержание которых значительно меньше, но роль их не менее значима. Прочность и здоровье скелета зависит от сбалансированности состава, который, в свою очередь, определяется множеством факторов, начиная от здорового питания и заканчивая экологической обстановкой окружающей среды.

В химический состав костей входят вещества органического и неорганического происхождения. Ровно половина массы – это вода, остальные 50% делят оссеин, жир и известковые, фосфорные соли кальция и магния, а также хлористый натрий. На минеральную часть приходится порядка 22%, а органическая, представленная белками, полисахаридами, лимонной кислотой и ферментами, заполняет примерно 28%. В костях содержится 99% кальция, который есть в человеческом теле. Схожий компонентный состав имеют зубы, ногти и волосы.

В анатомической лаборатории можно провести следующий анализ, чтобы подтвердить химический состав костей. Для определения органической части ткань подвергают действию раствора кислоты средней силы, например, соляной, концентрации порядка 15%. В образовавшейся среде происходит растворение солей кальция, а оссеиновый «скелет» остаётся нетронутым. Такая кость приобретает максимальное свойство эластичности, её в прямом смысле можно завязать в узел.

Неорганическую компоненту, входящую в химический состав костей человека, можно выделить путём выжигания органической части, она легко окисляется до углекислого газа и воды. Минеральный остов характеризуется прежней формой, но крайней хрупкостью. Малейшее механическое воздействие — и он просто рассыплется.

При попадании костей в почву бактерии перерабатывают органическое вещество, а минеральная часть полностью пропитывается кальцием и превращается в камень. В местах, где нет доступа влаги и микроорганизмов, ткани со временем подвергаются естественной мумификации.

Любой учебник по анатомии расскажет про химический состав и строение костей. На клеточном уровне ткань определяется как особый тип соединительной. В основе лежат коллагеновые волокна, окруженные пластинками, составленными из кристаллического вещества – минерала кальция – гидроксилаппатита (основного фосфата). Параллельно располагаются звёздоподобные пустоты, содержащие костные клетки и кровеносные сосуды. Благодаря своему уникальному микроскопическому строению такая ткань отличается удивительной легкостью.

Нормальная работа опорно-двигательной системы зависит от того, каков химический состав костей, в достаточном ли количестве содержатся органические и минеральные вещества. Известковые и фосфорные соли кальция, которые составляют 95% неорганической части скелета, и некоторые другие минеральные соединения определяют свойство твёрдости и прочности кости. Благодаря им ткань устойчива к серьёзным нагрузкам.

Коллагеновая компонента и её нормальное содержание отвечают за такую функцию, как упругость, устойчивость к сжатию, растяжению, перегибу и прочим механическим воздействиям. Но только в согласованном «союзе» органика и минеральная составляющая обеспечивают костной ткани те уникальные свойства, которыми она обладает.

Процентное соотношение веществ, говорящее о том, каков химический состав костей человека, может варьироваться у одного и того же представителя. В зависимости от возраста, образа жизни и других факторов влияния, количество тех или иных соединений может меняться. В частности, у детей костная ткань только формируется и состоит в большей степени из органической компоненты — коллагена. Поэтому скелет ребёнка более гибкий и эластичный.

Для правильного формирования тканей ребёнка крайне важно потребление витаминов. В частности, такого, как Д₃. Только в его присутствии химический состав костей в полной мере пополняется кальцием. Дефицит этого витамина может привести к развитию хронических заболеваний и излишней хрупкости скелета из-за того, что ткань вовремя не наполнилась солями Са 2+ .

Химический состав костей человека, прошедшего подростковый возраст, значительно отличается от детского. Теперь соотношение минеральной и оссеиновой частей примерно сравниваются. Исчезает особая гибкость костной ткани, зато прочность скелета за счёт неорганической составляющей увеличивается в разы. Физические свойства её сравнимы с железобетонной конструкцией или чугуном, а упругость даже больше, чем у древесины дуба.

В полном объёме обеспечить сбалансированный химический состав костей человека (таблица, приведённая ниже, содержит данные о нормальном процентном содержании всех веществ, составляющих скелет) можно благодаря правильному образу жизни, рациональному питанию и заботе о здоровье.

Название или тип соединения	Процентное содержание	Название минерального соединения	Процентное содержание
Вода	50%	Фосфорнокислый кальций	85%
Жир	16%	Фосфористый кальций	9%
Органические 3вещества (оссеин)	12%	Углекислый кальций	3%
Неорганичекие вещества	22%	Фосфорнокислый магний	1,5%
Хлористый натрий	0,25%
Хлористый калий	0,25%
Другие неорганические вещества	1%
Всего	100%	100%

Химический состав костей человека нарушается к старости, что приводит к серьёзным последствиям. Люди преклонного возраста жалуются на проблемы с опорно-двигательной системой, у них чаще случаются переломы, которые заживают дольше, чем у ребенка или взрослого. Это следствие увеличения содержания неорганических солей в составе скелета, их количество доходит до 80%. Нехватка коллагена, следовательно, уменьшение такого свойства, как упругость, приводит к тому, что кости становятся крайне хрупкими. Восстановление баланса возможно с помощью специальных медицинских препаратов, но всё равно этот процесс невозможно остановить или повернуть вспять. Такова физиологическая особенность организма.

Для здоровья и нормальной работы скелета необходимо с детства следить за правильным наполнением костной ткани всеми химическими элементами и соединениями, только в этом случае представляется возможность вести полноценный и активный образ жизни.

источник

Костное вещество состоит из органических (оссеин) – 1/3 и неорганических (2/3) веществ. 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 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 мм 2 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.

Строение костей

Каждая кость снаружи покрыта надкостницей, которая состоит из двух слоев – внутреннего и наружного (соединительнотканного). Внутренний слой содержит костеобразующие клетки – остеобласты. При переломах остеобласты активизируются и участвуют в формировании новой костной ткани. Надкостница богата нервами и сосудами, участвует в питании кости. За счет надкостницы кость растет в толщину. Надкостница плотно сращена с костью. Основу кости составляет компактное и губчатое вещество. Компактное веществосостоит из костных пластинок, которые образуют остеоны, или гаверсовы системы – в виде вставленных друг в друга цилиндров, между которыми лежат остеоциты. В центре остеона располагается гаверсов канал, содержащий кровеносные сосуды, он обеспечивает обмен веществ. Между остеонами расположены вставочные пластинки. Губчатое вещество имеет вид очень тонких перекладин, расположенных в соответствии с распределением функциональных нагрузок на кость. Перекладины также состоят из остеонов. Костные ячейки губчатого вещества заполнены красным костным мозгом, выполняющим кроветворную функцию. Желтый костный мозг находится в каналах трубчатых костей. У детей преобладает красный костный мозг, с возрастом он постепенно замещается желтым.

Классификация костей

Форма костей зависит от выполняемой ими функции. Различают: длинные, короткие, плоские и смешанные кости. Длинные кости (кости конечностей) являются рычагами движения, в них различают среднюю часть – диафиз, состоящий в основном из компактного вещества, и два конца – эпифизы, основу которых составляет губчатое вещество. Диафиз длинных костей имеет внутри полость, поэтому они называются трубчатыми. Эпифизы служат местом сочленения костей, а также к ним прикрепляются мышцы. Имеются длинные губчатые кости – например, ребра и грудина. Короткие кости также являются рычагами движения, составляя фаланги пальцев, скелет плюсны, пясть, имеют кубическую форму. К коротким губчатым костям относятся позвонки. Плоские состоят из тонкого слоя губчатого вещества, к ним относят лопатки, тазовые кости, кости мозгового черепа. Смешанные – кости, слившиеся из нескольких частей – кости основания черепа.

Хрящевая ткань. Классификация хрящей

Хрящевая ткань выполняет опорную функцию, состоит из хрящевых клеток (хондроцитов) и плотного межклеточного вещества. В зависимости от особенностей межклеточного вещества различают: 1)гиалиновый хрящ (в межклеточном веществе содержатся коллагеновые волокна), образует суставные и реберные хрящи, хрящи дыхательных путей; 2)эластический хрящ (содержатся эластические волокна), образует хрящи ушной раковины, часть хрящей гортани и др.; 3)волокнистый хрящ (в межклеточном веществе содержится большое количество пучков коллагеновых волокон), входит в состав межпозвоночных дисков.

Соединения костей

Существуют два основных типа соединений – непрерывные (синартрозы) и прерывные (диартрозы или суставы). Существует еще третий, промежуточный тип соединений – полусустав.

Синартрозы – соединения костей с помощью сплошного слоя ткани. Эти соединения малоподвижны, либо неподвижны; по характеру связующей ткани различают синдесмозы, синхондрозы и синостозы.

Синдесмозы (соединительнотканные соединения) это межкостные перепонки, например, между костями голени, связки, соединяющие кости, швымежду костями черепа. Синхондрозы(хрящевые соединения) – упругие сращения, которые с одной стороны допускают подвижность, а с другой – амортизируют при движениях толчки. Синостозы (костные соединения) – неподвижные, крестец, заросшие швы черепа. Некоторые синхондрозы и синдесмозы с возрастом подвергаются окостенению и превращаются в синостозы (швы черепа, крестец).

Гемиартроз (полусустав) – переходная форма между синхондрозом и диартрозом, в центре хряща, соединяющего кости, имеется узкая щель (лонный симфиз).

Диартрозы, или суставы.

Суставы – это прерывные подвижные соединения, для которых характерно наличие суставной сумки, суставной полости и суставных поверхностей. Суставные поверхности покрыты хрящом, что облегчает движение в суставе. Они соответствуют друг другу (конгруэнтны). Суставная сумка соединяет по периферии сочленяющиеся друг с другом концы костей. Она состоит из двух слоев: поверхностного фиброзного, который срастается с надкостницей, и внутреннего синовиального, который выделяет синовиальную жидкость, смазывающую сочленяющиеся поверхности и облегчающую скольжение. Суставная полость – это щель, ограниченная суставными поверхностями и суставной сумкой. Она заполнена синовиальной жидкостью. Давление в полости сустава отрицательное, что способствует сближению суставных поверхностей.

В суставе могут встречаться вспомогательные элементы: суставные связки, губы, диски и мениски. Суставные связки – это утолщения фиброзного слоя суставной сумки. Они укрепляют суставы и ограничивают размах движений. Суставные губы состоят из волокнистого хряща, располагаются в виде ободка вокруг суставных впадин, чем увеличивают их размеры. Это придает суставу большую прочность, но уменьшает размах. Диски и мениски – хрящевые прокладки, сплошные и с отверстием. Располагаются между суставными поверхностями, по краям срастаются с суставной сумкой. Они содействуют разнообразию движений в суставе.

источник

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Кости занимают строго определенное место в организме человека. Как и любой орган, кость представлена разными видами тканей, основное место среди которых занимает костная ткань, являющаяся разновидностью соединительной ткани.

Кость (os) имеет сложное строение и химический состав. В живом организме в составе кости взрослого человека присутствует до 50 % воды, 28,15 % органических и 21,85 % неорганических веществ. Неорганические вещества представлены соединениями кальция, фосфора, магния и других элементов. Мацерированная кость на 1/3 состоит из органических веществ, получивших название «оссеин», на 2/3 — из неорганических веществ.

Прочность кости обеспечивается физико-химическим единством неорганических и органических веществ и особенностями ее конструкции. Преобладание органических веществ обеспечивает значительную упругость, эластичность кости. При увеличении доли неорганических соединений (в старческом возрасте, при некоторых заболеваниях) кость становится ломкой, хрупкой. Соотношение неорганических веществ в составе кости у разных людей неодинаково. Даже у одного и того же человека оно изменяется на протяжении жизни, зависит от особенностей питания, профессиональной деятельности, наследственности, экологических условий и др.

Большинство костей взрослого человека состоит из пластинчатой костной ткани. Из нее образовано компактное и губчатое вещество, распределение которых зависит от функциональных нагрузок на кость.

Компактное вещество (substantia compacta) кости образует диафизы трубчатых костей, в виде тонкой пластины покрывает снаружи их эпифизы, а также губчатые и плоские кости, построенные из губчатого вещества. Компактное вещество кости пронизано тонкими каналами, в которых проходят кровеносные сосуды, нервные волокна. Одни каналы располагаются преимущественно параллельно поверхности кости (центральные, или гаверсовы, каналы), другие открываются на поверхности кости питательными отверстиями (foramina nutricia), через которые в толщу кости проникают артерии и нервы, а выходят вены.

Стенки центральных (гаверсовых) каналов (canales centrales) образованы концентрическими пластинками толщиной 4-15 мкм, как бы вставленными друг в друга. Вокруг одного канала от 4 до 20 таких костных пластинок. Центральный канал вместе с окружающими его пластинками называют остеоном (гаверсова система). Остеон является структурно-функциональной единицей компактного вещества кости. Пространства между остеонами заполнены вставочными пластинками. Наружный слой компактного вещества сформирован наружными окружающими пластинками, являющимися продуктом костеобразующей функции надкостницы. Внутренний слой, ограничивающий костно-мозговую полость, представлен внутренними окружающими пластинками, образующимися из остеогенных клеток эндоста.

Губчатое (трабекулярное) вещество кости (substantia spongiosa) напоминает губку, построенную из костных пластинок (балок) с ячейками между ними. Расположение и размеры костных балок определяются нагрузками, которые испытывает кость в виде растяжения и сжатия. Линии, соответствующие ориентации костных балок, называют кривыми сжатия и растяжения. Расположение костных балок под углом друг к другу способствует равномерной передаче на кость давления (мышечной тяги). Такая конструкция придает кости прочность при наименьшей затрате костного вещества.

Вся кость, кроме ее суставных поверхностей, покрыта соединительнотканной оболочкой — надкостницей. Надкостница (periosteum) прочно срастается с костью за счет соединительнотканных прободающих (шарпеевых) волокон, проникающих в глубь кости. У надкостницы выделяют два слоя. Наружный фиброзный слой образован коллагеновыми волокнами, придающими особую прочность надкостнице. В нем проходят кровеносные сосуды и нервы. Внутренний слой — ростковый, камбиальный. Он прилежит непосредственно к наружной поверхности кости, содержит остеогенные клетки, за счет которых кость растет в толщину и регенерирует после повреждения. Таким образом, надкостница выполняет не только защитную и трофическую, но и костеобразующую функции.

Изнутри, со стороны костно-мозговых полостей, кость покрыта эндостом. Эндост (endost) в виде тонкой пластинки плотно прилежит к внутренней поверхности кости и также выполняет остеогенную функцию.

Кости отличаются значительной пластичностью. Они легко перестраиваются под действием тренировок, физических нагрузок, что проявляется в увеличении или уменьшении количества остеонов, изменении толщины костных пластинок компактного и губчатого веществ. Для оптимального 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 (резорбция кости, остеопороз). Профессия также оказывает влияние на особенность строения кости. Существенную роль, помимо внешнесредовых, играют также наследственно-половые факторы.

Пластичность костной ткани, ее активная перестройка обусловлены образованием новых костных клеток, межклеточного вещества на фоне разрушения (резорбции) имеющейся костной ткани. Резорбция обеспечивается деятельностью остеокластов. На месте разрушающейся кости формируются новые костные балки, новые остеоны.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]

источник

Классификация костей

Общая остеология

II. Остеология, osteologia

Остеология – учение о костях. Точное количество костей указать нельзя, так как их количество меняется с возрастом. Большая часть отдельных костных элементов срастается между собой и в связи с этим скелет у взрослого человека содержит от 200 до 230 костей, из которых 33-34 непарные, остальные – парные (рис. 2.1).

Кости вместе с их соединениями в организме человека составляют скелет. Следовательно, скелет – это комплекс отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной тканей, вместе с которыми и составляет пассивную часть аппарата движения.

Кости образуют твердый скелет, в который входят позвоночный столб (позвоночник), грудина и ребра (кости туловища), череп, кости верхних и нижних конечностей. Прежде всего, скелет выполняет механические функции – опорную, функции движения и защитную:

– опорная функция заключается в формировании жесткого костно-хрящевого остова тела для мягких тканей (мышц, связок, фасций, внутренних органов);

– функция движения осуществляется благодаря наличию подвижных соединений между костями, приводимых в движение мышцами, обеспечивающие локомоторную функцию (перемещение тела в пространстве);

– защитная функция обусловлена участием костей в формировании костных вместилищ для головного мозга и органов чувств (полость черепа), для спинного мозга (позвоночный канал), грудная клетка защищает сердце, легкие, крупные сосуды и нервные стволы, тазовые кости предохраняют от повреждений такие органы, как прямая кишка, мочевой пузырь и внутренние половые органы.

Кости скелета выполняют также биологические функции:

– большинство костей содержат внутри красный костный мозг, который является органом кроветворения, а также органом иммунной системы организма;

– кости принимают участие в минеральном обмене. В них депонируются многочисленные химические элементы, преимущественно соли кальция, фосфора, железа и др.

Кость, os – структурно-функциональная единица скелета человека, орган, состоящий из нескольких тканей (костной, хрящевой и соединительной), являющийся компонентом системы органов опоры и движения, имеющий типичную форму и строение, покрытый снаружи надкостницей, periosteum, и содержащий внутри костный мозг, medulla osseum.

В основу классификации костей заложены следующие принципы: форма (строение костей), их развитие и функции. По форме и строению различают следующие группы костей туловища и конечностей: трубчатые (длинные и короткие), губчатые (короткие, сессамовидные, длинные), плоские (широкие), смешанные и воздухоносные (рис. 2.1):

– трубчатые кости образуют твердую основу конечностей. Эти кости имеют форму трубок, их средняя часть – диафиз (или тело, corpus) имеет цилиндрическую или призматическую форму. Утолщенные концы длинной трубчатой кости называются эпифизами. Участки кости, находящиеся между диафизом и эпифизом, называют метафизом. За счет метафизарной хрящевой зоны кость растет в длину. По величине они могут быть разделены на длинные (плечевая, humerus, локтевая, ulna, лучевая, radius, бедренная, femur, малоберцовая, fibula, большеберцовая, tibia), и короткие (кости пястья, ossa metacarpalia, кости плюсны, ossa metatarsalia, фаланги пальцев, ossa digitorum;

– губчатыекости располагаются в тех частях скелета, где значительная подвижность костей сочетается с большой механической нагрузкой (кости запястья, ossa carpi, кости предплюсны, ossa tarsalia). К коротким костям относят также сесамовидные кости, расположенные в толще некоторых сухожилий: надколенник, patella, гороховидная кость, os piriforme, сессамовидные кости пальцев руки и ноги;

– плоские (широкие) кости формируют стенки полостей, выполняют защитные функции: кости крыши черепа – лобная кость, os frontale, теменная кость, os parietale; кости поясов – лопатка, scapula, тазовая кость, os coxae;

– смешанные кости построены сложно. Это кости, сливающиеся из нескольких частей, имеют разные функции, строение и развитие (например, ключица, clavicula, кости основания черепа, ossa basis cranii);

– воздухоносные кости – кости, имеющие в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Такие полости имеют некоторые кости черепа (лобная, os frontale, клиновидная, os sphenoidale, решетчатая, os ethmoidale, верхняя челюсть, maxilla).

На поверхности каждой кости имеются неровности. Это места начала и прикрепления мышц, фасций, связок. Возвышения, отростки, бугры называются апофизами.

Рис 2.1 Скелет человека ( вид спереди ):

1 – череп, cranium; 2 – позвоночный столб, columna vertebralis; 3 – ключица, clavicula; 4 – ребро, costa; 5 – грудина, sternum; 6 – плечевая кость, humerus; 7 – лучевая кость, radius; 8 – локтевая кость, ulna; 9 – кости запястья, carpus; 10 – пястные кости, metacarpus; 11 – фаланги пальцев кисти, ossa digitorum manus; 12 – подвздошная кость, os illium; 13 – крестец, os sacrum; 14 – лобковая кость, os pubis; 15 – седалищная кость, os ischii; 16 – бедренная кость, femur; 17 – надколенник, patella; 18 – большеберцовая кость, tibia; 19 – малоберцовая кость, fibula; 20 – кости предплюсны, tarsus; 21 – плюсневые кости, metatarsi; 22 – фаланги пальцев кости, phalanges digitorum pedis.

Большинство костей взрослого человека состоит из пластинчатой костной ткани. Из нее образовано компактное вещество, расположенное по периферии, и губчатое – массы костных перекладин в середине кости.

Компактное вещество, substantia compacta, кости образуют диафизы трубчатых костей, в виде тонкой пластины покрывает снаружи их эпифизы, а также губчатые и плоские кости, построенные из губчатого вещества. Компактное вещество костей пронизано тонкими каналами, в которых проходят кровеносные сосуды и нервные волокна. Одни каналы располагаются преимущественно параллельно поверхности кости (центральные, или гаверсовы, каналы), другие открываются на поверхности кости питательными отверстиями (foramina nutricia), через которые в толщу кости проникают артерии и нервы, а выходят вены.

Стенки центральных (гаверсовых) каналов образованы концентрическими пластинками, расположенными вокруг центрального канала. Вокруг одного имеются канала от 4 до 20, как бы вставленных друг в друга таких костных пластинок. Центральный канал вместе с окружающими его пластинами называется остеоном (гаверсова система) (рис. 2.2). Остеон является структурно-функциональной единицей компактного вещества кости.

Губчатое вещество, substantia spongiosa, представлено соединяющимися между собой трабекулами, образующими пространственную решетку, напоминающую пчелиные соты. Его перекладины располагаются не беспорядочно, а закономерно, соответственно функциональным условиям. Структурно-функциональной единицей губчатого вещества является трабекулярный пакет, представляющий собой совокупность параллельно расположенных костных пластинок в пределах одной трабекулы и отграниченных друг от друга спайной линией. Костные ячейки содержат костный мозг – орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом, поэтому костномозговой полостью, cavitas medullaris. Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа. Различают красный костный мозг и желтый костный мозг.

Красный костный мозг, medulla ossium rubra, имеет вид нежной красной массы, состоящей из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки), к иммунной системе и костеобразованию (костесозидатели – остеобласты и костеразрушители – остеокласты), кровеносные сосуды и кровяные элементы и придают костному мозгу красный цвет.

Желтый костный мозг, medulla ossium flava, обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он и состоит.

Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функции кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например, в диафизах трубчатых костей. В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например, в эпифизах трубчатых костей (рис. 2.2)

Рис 2.2 Бедренная кость:

а – строение бедренной кости на распиле; б – перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно; 1 – эпифиз; 2 – метафиз; 3 – апофиз; 4 – губчатое вещество; 5 – диафиз; 6 – компактное вещество; 7 – костномозговая полость.

Вся кость, кроме мест соединения с костями (суставного хряща), покрыта соединительнотканной оболочкой – надкостницей, periosteum (периост). Это тонкая, крепкая соединительнотканная пленка бледно-розового цвета, окружающего кость снаружи, состоящая у взрослых из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного, или камбиального). Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину.

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

Химический состав костейсложен. В живом организме в составе кости взрослого человека присутствует около 50% воды, 28% органических и 22% неорганических веществ. Неорганические вещества представлены соединениями кальция, фосфора, магния и других элементов. Органические вещества кости – это коллагеновые волокна, белки (95%), жиры и углеводы (5%). Эти вещества придают костям упругость и эластичность. При увеличении доли неорганических соединений (в старческом возрасте, при некоторых заболеваниях) кость становится ломкой, хрупкой. Прочность кости обеспечивается физико-химическим единством неорганических и органических веществ и особенностями ее конструкции. Химический состав костей зависит от возраста (у детей преобладают органические вещества, у стариков – неорганические), общего состояния организма, функциональных нагрузок и пр. При ряде заболевания состав костей изменяется.

Дата добавления: 2015-08-31 ; Просмотров: 3318 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Изучение химического состава костной ткани сопряжено со значительными трудностями, поскольку для выделения органического матрикса требуется провести деминерализацию кости. Кроме того, содержание и состав органического матрикса подвержены значительным изменениям в зависимости от степени минерализации костной ткани.

Известно, что при продолжительной обработке кости в разведенных растворах кислот ее минеральные компоненты растворяются и остается гибкий мягкий органический остаток (органический матрикс), сохраняющий форму интактной кости. Межклеточный органический матрикс компактной кости составляет около 20%, неорганические вещества – 70% и вода – 10%. В губчатой кости преобладают органические компоненты, которые составляют более 50%, на долю неорганических соединений приходится 33–40%. Количество воды сохраняется в тех же пределах, что и в компактной кости (Ю.С. Касавина, В.П. Торбенко).

По данным А. Уайта и соавт., неорганические компоненты составляют около 1 /₄ объема кости; остальную часть занимает органический матрикс. Вследствие различий в относительной удельной массе органических и неорганических компонентов на долю нерастворимых минералов приходится половина массы кости.

Неорганический состав костной ткани. Более 100 лет назад было высказано предположение, что кристаллы костной ткани имеют структуру апатита. В дальнейшем это в значительной мере подтвердилось. Действительно, кристаллы кости относятся к гидроксилапатитам, имеют форму пластин или палочек и следующий химический состав – Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂. Кристаллы гидроксилапатита составляют лишь часть минеральной фазы костной ткани, другая часть представлена аморфным фосфатом кальция Са₃(РО₄)₂. Содержание аморфного фосфата кальция подвержено значительным колебаниям в зависимости от возраста. Аморфный фосфат кальция преобладает в раннем возрасте, в зрелой кости преобладающим становится кристаллический гидроксилапатит. Обычно аморфный фосфат кальция рассматривают как лабильный резерв ионов Са 2+ и фосфата.

В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция, который почти целиком находится в костях и зубах, образуя вместе с фосфатом нерастворимый гидроксилапатит. Большая часть кальция в костях постоянно обновляется. Ежедневно кости скелета теряют и вновь восстанавливают примерно 700–800 мг кальция.

В состав минеральной фазы кости входит значительное количество ионов, которые обычно не содержатся в чистом гидроксилапатите, например ионы натрия, магния, калия, хлора и др. Высказано предположение, что в кристаллической решетке гидроксилапатита ионы Са 2+ могут замещаться другими двухвалентными катионами, тогда как анионы, отличные от фосфата и гидроксила, либо адсорбируются на поверхности кристаллов, либо растворяются в гидратной оболочке кристаллической решетки.

Органический матрикс костной ткани. Приблизительно 95% органического матрикса приходится на коллаген. Вместе с минеральными компонентами коллаген является главным фактором, определяющим механические свойства кости. Коллагеновые фибриллы костного матрикса образованы коллагеном типа 1. Известно, что данный тип коллагена входит также в состав сухожилий и кожи, однако коллаген костной ткани обладает некоторыми особенностями. Есть данные, что в коллагене костной ткани несколько больше оксипролина, чем в коллагене сухожилий и кожи. Для костного коллагена характерно большое содержание свободных ε-амино-групп лизиновых и оксилизиновых остатков. Еще одна особенность костного коллагена – повышенное по сравнению с коллагеном других тканей содержание фосфата. Большая часть этого фосфата связана с остатками серина.

В сухом деминерализованном костном матриксе содержится около 17% неколлагеновых белков, среди которых находятся и белковые компоненты протеогликанов. В целом количество протеогликанов в сформировавшейся плотной кости невелико.

В состав органического матрикса костной ткани входят гликозамино-гликаны, основным представителем которых является хондроитин-4-суль-фат. Хондроитин-6-сульфат, кератансульфат и гиалуроновая кислота содержатся в небольших количествах.

Принято считать, что гликозаминогликаны имеют непосредственное отношение к оссификации . Показано, что окостенение сопровождается изменением гликозаминогликанов: сульфатированные соединения уступают место несульфатированным. Костный матрикс содержит липиды, которые представляют собой непосредственный компонент костной ткани, а не являются примесью в результате недостаточно полного удаления богатого липидами костного мозга. Липиды принимают участие в процессе минерализации. Есть основания полагать, что липиды могут играть существенную роль в образовании ядер кристаллизации при минерализации кости.

Биохимические и цитохимические исследования показали, что остеобласты – основные клетки костной ткани – богаты РНК . Высокое содержание РНК в костных клетках отражает их активность и постоянную биосинтетическую функцию (табл. 22.1).

Своеобразной особенностью костного матрикса является высокая концентрация цитрата: около 90% его общего количества в организме приходится на долю костной ткани. Принято считать, что цитрат необходим для минерализации костной ткани. Вероятно, цитрат образует комплексные соединения с солями кальция и фосфора, обеспечивая возможность повышения концентрации их в ткани до такого уровня, при котором могут начаться кристаллизация и минерализация.

Кроме цитрата, в костной ткани обнаружены сукцинат, фумарат, малат, лактат и другие органические кислоты.

источник

Цель урока: изучить химический состав, строение и свойства костей.

Задачи урока:

образовательная:

обобщить знания об основных функциях скелета; сформировать у учащихся знания об особенностях химического состава, строения и свойств кости, обеспечивающих выполнение функций опорно-двигательной системы.
развивающая:
развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы; развивать логическое мышление.
воспитательная:
воспитывать чувство ответственности за сохранение своего здоровья (формировать представления учащихся о необходимости за своей осанкой и питанием).

Оборудование:

модель скелета человека;

проектор, экран, компьютер, презентация, фильм созданный в Windows Movie Maker;

на столах учащихся раздаточный материал: прокаленные, декальцинированные и мацерированные кости, кусочек мрамора, салфетки; печатный материал: инструкционные карты для опыта, оценочный лист, кроссворд, рабочая тетрадь; на столе учителя: стакан с надписью «НСl» (в нем находились декальцинированные кости); карточки с формулами солей: карбонатов и ортофосфатов кальция и магния.

I. Просмотр видеофильма (о движение).

Здравствуйте, ребята! Как вы уже догадались из просмотренного фильма, тема нашего урока напрямую связана со строением опорно-двигательной системы. И вы, конечно же, правы! Девизом урока мы выбрали слова Вольтера: «Движение — это жизнь». Да, ребята, человек с момента рождения и до старости делает различные движения. Человек свои движения совершает с опрно-двигательной системой. Мы сегодня познакомимся строением и составом костей. Откройте рабочие тетради и запишите тему урока: «Химический состав, строение и свойства костей»

Сегодня при изучении нового материала, нам понадобятся знания предыдущего урока.

II. Проверка знаний учащихся. Воспроизводящая беседа и работа интерактивной доской.

1. Каковы основные функции опорно-двигательного аппарата?

2. Назовите отделы скелета и покажите их на модели скелета человека.

III. Изучение нового материала.

Биология и химия — естественные науки. Они тесно взаимосвязаны и сегодня мы убедимся в этом на примере данного урока. Ребята,

Кость очень прочна, а почему? (Постановка проблемы урока).

Мы постараемся ответить на этот вопрос с точки зрения состава. И для этого проведём лабораторный опыт, ведь «опыт — кратчайший путь познания истины», а народная мудрость гласит: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», а я бы ещё добавила: «А ещё лучше потрогать», ведь чтобы определить свойства (твёрдость, гибкость, хрупкость), нужно косточки потрогать (используйте салфетки).

Цель опыта — найти ответы на вопросы: «Чем определяется прочность кости? Влияет ли состав кости на её свойства? «.

Для этого мы взяли куриные косточки и их положили 10% раствор соляной кислоты. Держали их 3 дня. Результат опыта видите куриный кость можно завязывать в узел. В косточке содержащиеся неорганические вещества растворились. В нем остались органические вещества. Значит, органические вещества костям придают гибкость, упругость. Проведем второй опыт сжигание кости. Сначала из кости выходит вода и в конце остаются зола. Зола состоит из неорганических веществ. Они костям придают хрупкость. Вместе органические и неорганические вещества костям придают твердость, упругость, гибкость и прочность.

— Уместно сказать о единстве живой и неживой природы, ведь в состав кости входит карбонат кальция, он же — мрамор, потрогайте, какой он твердый!

— Сочетание твёрдости и гибкости определяют прочность кости.

Вывод. Свойства кости определяются её составом. Прочность кости определяется единством органических и неорганических веществ. Итак, мы убедились, что свойства кости зависят от состава. Но только ли состав влияет на свойства?

— От чего еще зависят уникальные свойства кости?

Объяснение нового материала по теме: «Строение кости». (рассказ учителя)

Рассмотрим строение кости, и докажем что ее свойства зависят от строения. По ходу моего объяснения вы будете выполнять задание № 61 на стр. 27 в рабочих тетрадях на печатной основе (обозначение частей кости на рисунке).

— Ребята, назовите основную ткань, из которой построена кость?

Костная ткань построена из костных клеток и межклеточного вещества, имеющего у человека пластинчатое строение. (можно использовать интерактивную доску)

Снаружи кость покрыта надкостницей — тонкой, но весьма прочной оболочкой. Ее толщина у разных костей колеблется от 0, 1 до 0, 8 мм. В надкостнице можно выделить 2 слоя: внешний — более грубый, волокнистый, с множеством кровеносных сосудов и нервов, и внутренний — тонкий, нежный. Внешний слой выполняет функцию связи кости с сухожилиями, связками, мышцами, а внутренний — образует собственно кость. Именно этот слой восстанавливает ее при повреждениях и переломах, участвует в росте кости. Под надкостницей находится плотное компактное вещество — костное. В нем находятся кровеносные каналы и нервы. Ученые установили, что костные пластинки, входящие в состав костной ткани, располагаются не хаотично, а по направлению сил сжатия и растяжения, возникающих в связи с нагрузками на кость, это объясняет уникальную прочность кости.

За компактным веществом прячется губчатое. В губчатом веществе есть ячейки, в которых расположен красный костный мозг. У взрослых он содержится в плоских костях, в губчатых, и на концах (эпифизах) трубчатых костей. Приведите примеры указанных типов костей. В красном костном мозге находятся клетки крови и их предшественники, жировые клетки, кровеносные сосуды и межклеточное вещество. Красный костный мозг — орган кроветворения и орган иммунной системы человека. Полость в диафизах заполнена желтым костным мозгом, в котором много жировых клеток.

Губчатое вещество — более пористое по строению, и состоит из тонких перекладин. Они в основном параллельны костной оси и многократно соединяются друг с другом. Именно такие костные трубочки работают на сжатие и на изгиб, поэтому кости обладают значительным запасом прочности.

Теперь проведем опыт. Для этого берем бумагу в формате А-4, брусчатка (деревянная), гири. Берем брусчатку, ставим по параллели оставляя между ними расстояния, бумагу положим на брусчатку верх ставим гири. Наблюдаем, бумагу сначала сложим на два, на четыре. (сгибается). После этого бумагу заворачиваем в трубку. Положим на брусчатку.Сверху ставим гири, не сгибается. Делаем выводы : Трубчатые кости обладают твердостью.

Данные особенности строения были использованы Эйфелем при создании всемирно известной башни — Эйфелевой.

Повторим основные понятия по строению кости: надкостница, костное вещество, губчатое вещество, красный костный мозг, желтый костный мозг.

4. Итак, мы рассмотрели строение кости, и теперь можем ответить на вопрос: «Зависят ли свойства кости от ее строения?».

Кроссворд к уроку по теме: «Состав, строение и свойства костей».

Впишите нужные слова по вертикали. В выделенных клетках по горизонтали вы прочитаете слово, расшифруйте его смысл.

Свойство кости, обусловленное единством органических и неорганических веществ.
Неорганические вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка.
Вещество кости, состоящее из костных перемычек и балок, которые образуют многочисленные ячейки. В ячейках находится красный костный мозг.
Совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок.
Вещества, которые обеспечивают твёрдость кости.
Химический элемент, входящий в состав костей.
Наружный слой кости.
Красный костный .
Свойство кости, которое зависит от органических веществ.
Разновидность соединительной ткани, из которой образован скелет.

Кто первым разгадает кроссворд, поднимите руку. Вас ожидает приз! После ответа «остеология» учащиеся проверяют кроссворд.

— А как вы думаете, что означает слово «остеология»?

С возрастом увеличивается содержание в кости неорганических веществ и уменьшается содержание органических.

— Почему у детей часто встречаются искривления костей, а у пожилых людей переломы?

— Почему в вашем возрасте нужно постоянно следить за осанкой?

— Детские кости достаточно гибкие, и неправильная осанка может привести к искривлению позвоночника. В нашей школе по данным медосмотра у 36 учащихся нарушение осанки, в среднем звене — 18 человек уже испортили свою осанку. Не попадайте в их число! Здоровье — самое большое богатство человека, и его нужно беречь смолоду. Установлено, что умеренная нагрузка на кость увеличивает её прочность, поэтому очень важно заниматься физической культурой. Здоровье кости зависит от многих факторов, немаловажное значение имеет сбалансированное питание. Об этом расскажет учитель биологии.

Учитель. Выдающийся русский анатом П.Ф. Лесгафт проделал интересный опыт. Он кормил четыре группы щенков разной пищей: молочной, мясной, смешанной и растительной. В костях щенков, которых кормили молоком и мясом, соотношение неорганических и органических веществ было примерно 1:1. Несколько меньше неорганических веществ в кости при смешанном питании, и особенно при питании растительной пищей, где это соотношение выражается 1:2. При недостатке неорганических веществ в кости, а именно солей фосфора и кальция, развивается заболевание, которое носит название — рахит. Соли не усваиваются из-за недостатка витамина D и солнечного света. В результате в такой кости соотношение неорганических веществ к органическим составляет 1:4, тогда как в нормальной кости 3:1. Кости ребенка, страдающего рахитом, мягкие, гибкие. Кости черепа, таза, грудной клетки, нижних конечностей деформируются. Профилактикой такого заболевания служит правильное сбалансированное питание, направленное на нормализацию нарушенных обменных процессов. Необходимо вводить в питание овощные продукты, белки и жиры, также употреблять фруктовые и овощные соки, крупяные каши, яйца и витамины группы B и D. Все перечисленные продукты представлены на нашей выставке здорового питания.

VI. Домашнее задание: стр. 93, ответить на вопросы и найти дополнительную информацию об опорно-двигательной системе под рубрикой «Это интересно». Надеюсь, что старания биолога не напрасна. Следите за своей осанкой, занимайтесь физической культурой и правильно питайтесь. Желаем, чтобы ваши косточки были здоровы, а вы были всегда такими гибкими и пластичными.

Урок заканчивается демонстрацией фрагмента фильма, где показана красота и пластичность танца или спортивных упражнений.

источник

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).

Компактное и губчатое вещество кости

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

источник