Строение кости

 

 

Если рассматривать наш скелет как опору всего строения нашего тела, то не трудно понять, что он несет  довольно большую нагрузку.  Исходя из этого посыла, кости составляющие скелет ,должны быть довольно прочными.  Но, одновременно с этим, костные структуры должны быть до известных пределов гибкими и растяжимыми.  И природа создала нам такие костные структуры. Кости нашего скелета, по своим свойствам растягиваться, сродни чугуну, а по силе своего сопротивления сжатию, в несколько раз превосходят структуры гранита.  Кости имеют и мягкие составляющие, но это не влияет на их прочность.  Клеточные структуры, из которых состоят наши кости, живут, как бы семьями и семьи эти соединены между собой особыми отростками, как  переправами. Костная ткань, так же как и другие органы нашего организма, пронизана кровеносными сосудами, которые  выполняют свойственные им функции .Но на прочность костей это не влияет и надежность  скелета этим не уязвляется.  Как же устроена костная ткань?

Строение костной ткани.

Вещество, которое  находится в межклеточном пространстве костей, состоит из элементов неорганической природы. Это, по большей части, соединения в которых участвует фосфор и  кальций.  Различается это вещество на два типа – губчатое и плотное (компактное) . Вещество компактного типа образуется при участии плотно прилегающих пластинок костного типа.  Эти пластинки, в тканях костей, формируют довольно сложно организованные структуры цилиндрической формы.  А вот если рассматривать вещество губчатого типа, то его можно сравнить с системой балок и перекрытий.  Располагаются эти структуры дугообразно. Направление дуг ,соответствует направлениям по которым костная ткань испытывает нагрузку, возникающую под действием силы тяжести.  Кроме этого, учитывается направление нагрузок предающихся кости от мышц к этой кости прикрепленных. Уже упомянутые, сложно организованные структуры цилиндрической формы (компактная ткань), делают наши кости упругими и прочными.

Форма наших костей.

Кости нашего скелета  отличаются не только по своему строению, но еще и формами.  Выделяется несколько типов строений костей – плоские, воздухоносные, смешанные и плоские.  Трубчатые кости так же подразделяются на  – длинные и короткие. К категориям длинных костей, относятся – кости предплечья,  бедренные кости, кости голени и плечевые.  А вот в категорию коротких, попали следующие кости – плюсны, кости пясти, кости пальцев и фаланг.   К губчатым костям можно отнести  кости состоящие из вещества губчатого типа, но покрытые сверху слоями вещества компактного.  Такие кости ,как правило, имеют форму куба (неправильного) или представляют собой многогранник. Расположены подобные кости в тех местах, где достаточно большая нагрузка соседствует с движением. Примером такого типа костей является – надколенник.

Плоские кости образовывают полости и пояса конечностей. основная функция такого типа костей – это функции защиты.

Воздухоносные кости  всегда внутри себя имеют свободные полости. Полости эти, изнутри выстланы оболочкой слизистого типа.   Практически всегда, подобные костные структуры, заполнены воздухом.

Смешанные кости всегда имеют достаточно сложную форму. Состоят, подобные кости, из нескольких составляющих, которые имеют различное происхождение.  Примером такого типа костей, могут служить позвонки нашего позвоночника.      

 

Кости

 

Химический состав и физические свойства костей

Костное вещество состоит  из минеральных солей (около 70%) и  органических веществ (около 30%). Больше половины всех минеральных веществ - это фосфорнокислый кальций. Главными органическими веществами кости  являются белки коллаген и оссеин. Минеральные вещества придают костям твердость и хрупкость, органические - гибкость, упругость, эластичность. В целом сочетание органических и неорганических веществ придают костям большую прочность. Твердость и прочность костей сравнима с чугуном и кирпичом, поэтому кости могут выносить большие нагрузки. Например, большая берцовая кость выносит, не ломаясь нагрузку около 3 тонн. Соотношение органического и неорганического вещества с возрастом изменяется. У детей немного выше количество органических веществ, поэтому их кости более упруги, эластичны и гибки и реже ломаются. У пожилых и старых людей несколько возрастает количество неорганических веществ, их кости менее эластичны и более хрупки, поэтому чаще ломаются даже при небольших травмах.

Классификация костей

Все разнообразие костей скелета  можно классифицировать на группы по разным принципам:

1. По внешней форме, размерам:

Рис. 6. Виды костей длинная трубчатая кость (плечевая) плоская кость (лопатка) короткие губчатые кости (кости предплюсны) смешанная кость (позвонок).

• длинные;
• короткие;
• широкие;

2. По внутреннему строению:

• трубчатые (кости конечностей);
• губчатые (ребра, и др.);
• плоские (кости черепа, лопатка и др.);
• воздухоносные (некоторые кости черепа, например, решетчатая, клиновидная);
• смешанные (позвонки, ключица и др.);
• По местоположению:
• кости головы;
• кости туловища;
• кости свободных конечностей и их поясов.

Строение костей

(на примере трубчатой  кости)

Во внешнем строении трубчатой  кости выделяют удлиненную среднюю  часть - тело, или диафиз, имеющий цилиндрическую или близкую к трехгранной форму. Расширенные концевые участки называются эпифизами. Между эпифизом и диафизом располагается участок, называемый метафизом.  Эпифизарный участок кости участвует в образовании сустава, его поверхность покрыта гиалиновым хрящом. Вся остальная поверхность кости покрыта надкостницей. Надкостница образована двумя тканевыми слоями: наружный - плотная соединительная ткань, внутренний - эпителиальная ткань. Надкостница имеет розоватый цвет, в ней расположено много мелких кровеносных сосудов и болевых рецепторов. Функции надкостницы:

1. защитная
2. трофическая
3. обменная (питание кости за счет развитости кровеносных сосудов)
4. костеобразующая (клетки внутреннего слоя надкостницы постоянно делятся, образуя костные клетки -остеобласты, за счет которых кость нарастает в толщину)
5. обеспечивает образование костной мозоли при срастании костей.

Рис.7. Строение трубчатой  кости. 1,2, 3 – суставные поверхности; 4 - эпифиз (губчатое костное вещество); 5, 9 – диафиз; 6 – компактное костное  вещество; 7 – полость в области  диафиза.

В молодых, растущих костях в области метафиза имеется сплошная хрящевая прослойка -метафизарный хрящ. За счет деления его клеток кость растет в длину. В области диафизов имеются костные возвышения - апофизы, к которым прикрепляются скелетные мышцы. В области диафиза внутри кости имеется полость, костная стенка которой ограничена компактным костным веществом. Диафизы образованы губчатым костным веществом, которое содержит многочисленные мелкие ячейки. С поверхности диафизы покрыты тонким слоем компактного костного вещества. Полость внутри диафиза и все ячейки в губчатом веществе эпифизов заполнены костным мозгом. Во внутриутробный период и в раннем детском возрасте в костях находится только красный костный мозг. Он является органом кроветворения и иммунной защиты. Постепенно с возрастом красный костный мозг в полостях диафизов трубчатых костей заменяется желтым костным мозгом, который образован жировой тканью и выполняет запасающую функцию. На форму, размеры, внешнее и внутренне строение костей большое влияние оказывает интенсивность и характер физической нагрузки.

Соединения костей

Благодаря соединениям кости образуют единую систему - скелет. Выделяют три вида соединений костей:

1. непрерывные (неподвижные)
2. полупрерывные (полуподвижные)
3. прерывные (подвижные).

Непрерывные соединения образованы сплошным тканевым слоем соединительной ткани (костной, хрящевой и др.), который соединяет две или более костей. Такие соединения, особенно образованные с помощью костной ткани, являются неподвижными. Они имеются в тех частях скелета, где необходимо обеспечить надежную опору, защиту для внутренних органов и неподвижность костей. Примеры: срастание костей, образующих тазовую кость, швы между костями черепа и др.

Полупрерывные соединения : кости соединяются сплошным тканевым слоем, но в глубине его имеется небольшой промежуток, не занятый тканью. Эти соединения обладают большой прочностью и очень ограниченной подвижностью. Примеры: лонное сращение (соединение двух тазовых костей спереди), соединения тел позвонков.

Прерывные соединения (суставы) - это подвижные соединения. Степень подвижности зависит от особенностей строения конкретного сустава.

Сустав состоит  из следующих элементов:

Рис. 8. Схема строения сустава. надкостница суставной участок сочленяющейся кости суставная сумка (суставная капсула) суставной гиалиновый хрящ суставная полость.

• суставные участки сочленяющихся костей; суставные поверхности покрыты суставным гиалиновым хрящом, который имеет очень гладкую, блестящую поверхность; этот хрящ твердый, упругий, очень прочный;
• суставная сумка - это капсула, заключающая суставные участки костей;
• суставная полость - это пространство внутри суставной сумки; она герметична, заполнена синовиальной (суставной) жидкостью, в ней давление несколько ниже атмосферного;
• внесуставные и внутрисуставные связки образованы плотной волокнистой соединительной тканью и придают прочность суставу;
• диски и мениски находятся внутри сустава, увеличивают соответствие суставных поверхностей и обеспечивают амортизацию.

 

 

Суставы в скелете очень  многообразны. Выделяют простые и сложные суставы. В образовании простых суставов участвуют две кости, а сложных - более двух костей. По форме суставных поверхностей бывают плоские, эллипсоидные, седловидные, шаровидные суставы, по количеству осей вращения -одноосные, двухосные, трехосные.

Комплексный сустав включает несколько простых или сложных суставов. 

 

Вопросы для самоконтроля Что такое скелет? Назовите его функции. Дайте характеристику строения костной ткани. Почему каждую кость скелета можно назвать органом? Каков химический состав и физические свойства костей? Каково значение органических и неорганических веществ кости? Дайте классификацию костей по разным принципам. Дайте характеристику внешнего и внутреннего строения трубчатой кости За счет чего кость растет в длину и толщину? Назовите виды соединения костей. Охарактеризуйте строение сустава и назовите разнообразие суставов.     Дайте определение  понятиям: остеон, кость, надкостница, эпифиз, диафиз, метафиз, метафизарная пластинка, костный мозг, суставной хрящ, суставная  сумка, синовиадьная жидкость.  Подумайте: Какие эксперименты можно  провести для установления химического  состава костей?