Кость: состав, строение, рост

Система органов опоры и движения представлена скелетом со связочно-суставным аппаратом и мышцами. Скелет состоит из костей и образует твердую основу организма (рис. 42, а). Кроме функций опоры и движения он выполняет также и защитную функцию, ограничивая полости, в которых расположены внутренние органы. Так, сердце и легкие защищены грудной клеткой; органы брюшной полости (желудок, кишечник, почки) ограничены нижним отделом позвоночника и костями таза; головной мозг защищен костями черепа, а спинной мозг — костями позвоночника. Основной структурной единицей скелета является кость (рис. 42, б).

Строение системы опоры
Рис. 42. Строение системы опоры: организм — скелет (а), орган — кость (б), костная ткань (в), костные клетки (г)
Строение и состав кости. Кости скелета человека образованы костной тканью (рис. 42, в), которая представляет собой разновидность соединительной ткани. Костная ткань снабжена нервами и кровеносными сосудами, которые проходят в костных каналах (рис. 42, в). Клетки костной ткани (рис. 42, г) имеют многочисленные отростки. Костные клетки и их отростки окружены мельчайшими «канальцами», заполненными межклеточной жидкостью. Через межклеточную жидкость канальцев происходит питание и дыхание костных клеток.

Межклеточное вещество имеет высокую плотность и составляет около 2/3 всего объема костной ткани. В состав костной ткани входят неорганические и органические вещества. К неорганическим веществам относятся соли кальция и калия; органические вещества представлены белками. С органическими веществами связана эластичность кости (её гибкость и упругость). Прочность кости обеспечивается сочетанием твердости её неорганических соединений с упругостью органических. Кости растущего организма обладают большей гибкостью, а кости взрослого (но не старого) — прочностью.

Значение минеральных и органических веществ легко проследить, проделав простой опыт. Если долго прокаливать кость (сжигать её), то из нее удаляется вода и сгорают органические соединения. Когда это делают осторожно, кость не теряет своей формы, но становится настолько хрупкой, что при прикосновении рассыпается на мелкие, твердые частицы, состоящие из неорганических соединений.

Проследить роль органических веществ можно, удалив из кости неорганические соединения. Для этого кость выдерживают в течение суток в 10% растворе соляной кислоты. Соли кальция постепенно растворяются и кость становится настолько гибкой, что её можно завязать в узел (рис. 43).

Нормальная и декальцинированная кости
Рис. 43. Нормальная (а) и декальцинированная (б) кости

Величина и форма костей скелета человека различны. Кости могут быть длинными и короткими (рис. 44). Длинные кости называют также трубчатыми. Внутри они полые. Такое строение длинных костей обеспечивают одновременно их легкость и прочность. В полостях трубчатых костей находится желтый костный мозг, состоящий преимущественно из жировых клеток. Головки трубчатых костей образованы плотным и губчатым веществом (рис. 42, б). Губчатое вещество кости образовано костными перекладинами, перекрещивающимися в направлениях, по которым кости испытывают наибольшее растяжение или сжатие. Такое строение губчатого вещества также обеспечивает прочность и легкость костей. Промежуток (ячейки) между перекладинами в губчатом веществе головок трубчатых костей заполнен красным костным мозгом, который представляет собой кроветворный орган — в нем образуются клетки крови.
Виды костей
Рис. 44. Виды костей

Короткие кости образованы в основном губчатым веществом. Такое же строение имеют плоские кости, из которых состоят такие части скелета, как лопатки, ребра.

Кость по всей длине, вплоть до головки, покрыта надкостницей — тонкой, плотной соединительной тканью, с которой срастается кость. В надкостнице проходят нервы и кровеносные сосуды. Головка кости покрыта суставным хрящем и не имеет надкостницы.

Рост костей. В детстве и юности кости людей растут в длину и утолщаются. Формирование скелета заканчивается в возрасте 22—25 лет. Увеличение кости в толщину происходит за счет деления клеток внутренней поверхности надкостницы. В результате на поверхность кости откладываются новые слои клеток, вокруг которых образуется межклеточное вещество.

Рост трубчатой кости в длину происходит за счет деления клеток хрящевой ткани, находящейся между эпифизом и диафизом.

Эпифиз и диафиз
Эпифиз и диафиз

Рост костей регулируют биологически активные вещества, например гормон роста, выделяемый гипофизом. При недостаточном количестве этого гормона кости ребенка растут очень медленно. Во взрослом состояниитакие люди имеют карликовый рост, не превышающий рост детей 5—6 летнего возраста. Если в детстве гипофиз вырабатывает слишком много гормона роста, то вырастает великан — человек ростом 2 м и выше (рис. 45).
Гигантизм
Рис. 45. 13 летний мальчик – гипофизарный великан, рядом со своим отцом и 9 летним братом

У взрослых людей рост кости в длину и ее утолщение прекращается, но замена старого костного вещества новым продолжается всю жизнь.
Костное вещество способно изменяться под влиянием действующих на скелет нагрузок. Например, кости больших пальцев стопы, на которые опирается балерина, утолщаются за счет расширения внутренней полости. Чем выше нагрузка на скелет, тем активнее идут процессы обновления костного вещества и тем прочнее оно становится. Неорганические вещества придают костям твердость, а органические — гибкость и упругость (рис. 43).

Правильно организованный физический труд, занятия физкультурой во время формирования скелета способствуют его развитию и укреплению.

1. Какое значение имеет опорно двигательная система? 2. Какое строение имеет костная ткань? 3. Какие виды костей вам известны? 4. Каково строение длинных и коротких костей? 5. От чего зависят прочность и легкость костей скелета? 6. Благодаря чему происходит рост костей в толщину и в длину? 7. Дайте сравнительную характеристику скелета человека и животного. 8. Что влияет на развитие скелета?