§ 35. Свойства, состав, строение и соединение костей

Определения и обозначения

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, из которой построены кости. Она включает клетки и межклеточное вещество: клетки поддерживают и обновляют ткань, а межклеточное вещество придаёт ей прочность. Благодаря этому кость может одновременно выдерживать нагрузку и сохранять некоторую упругость.

Надкостница — наружная соединительнотканная оболочка кости. В ней проходят сосуды и находятся клетки, поэтому она питает кость, обеспечивает её рост в толщину и участвует в восстановлении после перелома. Суставные поверхности надкостница не покрывает: там находится хрящ.

Сустав — подвижное соединение костей. В него входят суставные поверхности, покрывающий их хрящ, капсула и суставная полость; такое устройство уменьшает трение и позволяет костям двигаться относительно друг друга.

Связка — прочное эластичное образование из соединительной ткани, укрепляющее соединение костей. Связки удерживают сустав в правильном положении и не дают движениям стать чрезмерными, но сами не заменяют суставную капсулу.

Как это устроено

Механические свойства кости определяются сочетанием органических веществ и минеральных солей. Органические вещества, прежде всего белки, делают ткань упругой, поэтому она способна немного деформироваться и возвращаться к прежней форме. Минеральные соли придают твёрдость и сопротивление сжатию, поэтому одна группа веществ без другой не обеспечила бы нормальную прочность.

Кость состоит из клеток и межклеточного вещества, а снаружи покрыта надкостницей. Внутри расположены компактное и губчатое вещества: первое плотное, второе образует систему перекладин. В полостях находится костный мозг, а такая организация позволяет кости быть прочной, не становясь слишком тяжёлой.

Трубчатая кость состоит из диафиза, то есть средней части, и эпифизов — её концов. В диафизе преобладает компактное вещество, потому что середина кости испытывает значительные изгибающие нагрузки. В эпифизах больше губчатого вещества: оно облегчает кость и распределяет нагрузку около суставов, поэтому прочность сочетается с экономией массы.

Рост кости в длину происходит в области хрящевых прослоек у её концов. Клетки хряща здесь делятся, а затем постепенно заменяются костной тканью, поэтому кость удлиняется. В толщину кость растёт за счёт клеток надкостницы, которые образуют новые слои костного вещества с наружной стороны.

Соединения костей различаются по степени подвижности, потому что выполняют разные функции. Швы образуют почти неподвижное соединение, хрящевые прослойки допускают небольшие движения, а суставы дают широкий диапазон движений. Такое различие позволяет черепу защищать мозг, позвоночнику сохранять гибкость, а конечностям активно двигаться.

Виды соединения костей

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, есть ли между костями суставная полость и капсула. Затем сравните способ соединения и возможный объём движений с примерами в последнем столбце.

Разбор задач

Задача 1. Почему свежая кость после удаления минеральных солей становится гибкой, а прокалённая кость — хрупкой?

Нужно связать наблюдаемые свойства с двумя главными группами веществ в костной ткани.

1. При обработке кислота удаляет минеральные соли, но органические вещества сохраняются.
2. Без солей исчезает большая часть твёрдости, а органическая основа остаётся упругой, поэтому кость можно сгибать.
3. При прокаливании органические вещества разрушаются, тогда как минеральная основа сохраняется.
4. Оставшаяся минеральная часть твёрдая, но почти неупругая и легко раскалывается.

Ответ: удаление солей оставляет упругую органическую основу, а прокаливание уничтожает её; поэтому первая кость гибкая, а вторая хрупкая.

Задача 2. Каковы виды соединения костей в швах черепа, между позвонками и в локтевом суставе?

Определяем вид соединения по его строению и степени подвижности.

1. Швы черепа почти неподвижны и образованы плотным соединением костей, значит, это неподвижное соединение.
2. Между позвонками находятся хрящевые прослойки, допускающие небольшие движения, значит, соединение полуподвижное.
3. В локте есть суставные поверхности, хрящ, капсула и полость, поэтому это подвижный сустав.

Ответ: швы черепа — неподвижные, соединения между позвонками — полуподвижные, локтевой сустав — подвижный.

Задача 3. Почему перелом диафиза и повреждение надкостницы по-разному влияют на кость?

Сравниваем роль средней части трубчатой кости и оболочки, которая её окружает.

1. Диафиз содержит много компактного вещества, поэтому перелом в этой области непосредственно нарушает плотную опорную часть кости.
2. Из-за нарушения целостности диафиз хуже сопротивляется нагрузке и может потерять прочность.
3. Надкостница содержит сосуды и клетки, участвующие в питании и восстановлении, а также росте в толщину.
4. При её повреждении ухудшаются питание и образование новой костной ткани, поэтому восстановление замедляется.

Ответ: перелом диафиза прежде всего нарушает прочность опорной части, а повреждение надкостницы дополнительно мешает питанию, росту в толщину и восстановлению кости.

Типичные ошибки

Твёрдость только от солей. Так думают, потому что соли действительно делают кость твёрдой, но забывают об органической основе. Проверка: вспомните, что после удаления солей кость становится гибкой.

Путать компактное и губчатое вещество. Ошибка возникает, если считать губчатым всё внутреннее содержимое или думать, что компактное вещество есть только на концах. Проверка: у трубчатой кости компактное вещество особенно развито в диафизе, а губчатое — в эпифизах.

Называть любое соединение суставом. Такое происходит из-за привычки связывать слово «соединение» только с движением. Проверка: у сустава должны быть капсула, полость и хрящ, а швы черепа и соединения позвонков имеют другое строение.

Считать костный мозг частью надкостницы. Ошибка появляется из-за смешения наружных и внутренних структур кости. Проверка: надкостница находится снаружи, костный мозг — в полостях, а суставные поверхности покрыты хрящом.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о видах тканей, строении клетки и функциях соединительной ткани. Эти сведения помогают объяснить, почему костная ткань имеет клетки, межклеточное вещество и особые механические свойства.

Тема связана с опорно-двигательной системой, мышцами, ростом организма и профилактикой травм. Знание строения суставов помогает понять осанку, работу конечностей и причины ограничения движений при повреждениях.

Что запомнить

• Органические вещества придают кости упругость, а минеральные соли — твёрдость.
• Кость состоит из клеток и межклеточного вещества.
• Надкостница питает кость, обеспечивает её рост в толщину и участвует в восстановлении.
• Компактное вещество плотное и прочное, а губчатое облегчает кость и содержит костный мозг.
• Соединения костей бывают неподвижными, полуподвижными и подвижными.
• Сустав имеет суставные поверхности, хрящ, капсулу и полость.
• Строение кости и способ её соединения соответствуют выполняемой функции.