§ 10. Значение опорно-двигательного аппарата, его состав. Строение костей

Определения и обозначения

Опорно-двигательный аппарат — система, которая поддерживает тело, обеспечивает его движение и защищает внутренние органы. Опора нужна, чтобы тело сохраняло форму и могло удерживать положение, а защита особенно заметна там, где кости окружают важные органы. Например, череп защищает головной мозг, а грудная клетка — сердце и лёгкие.

Скелет — пассивная часть опорно-двигательного аппарата, состоящая из костей и их соединений. Сам по себе он не сокращается и не перемещает части тела, но создаёт для них опору и служит местом прикрепления мышц. Поэтому скелет работает вместе с мышцами, а не вместо них.

Кость — живой орган, в состав которого входят костная ткань, надкостница, кровеносные сосуды и нервы. Клетки кости получают питание и могут обновлять ткань, поэтому кость способна расти и восстанавливаться. Это объясняет, почему повреждённая кость заживает, хотя процесс занимает время.

Надкостница — плотная оболочка, покрывающая кость снаружи, кроме участков, где поверхности покрыты хрящом. Её сосуды участвуют в питании костной ткани, а клетки обеспечивают рост кости в толщину и образование новой ткани при восстановлении. Поэтому состояние надкостницы важно для нормального развития и заживления кости.

Как это устроено

Опорно-двигательный аппарат образуют скелет и мышцы, потому что движению нужны и твёрдая опора, и сила, способная её перемещать. Скелет называют пассивной частью: кости не сокращаются, но образуют рычаги, к которым прикрепляются мышцы. Когда мышца сокращается, она тянет кость, и в подвижном соединении меняется положение частей тела. Поэтому движение возникает благодаря совместной работе мышц, костей и их соединений.

Форма и расположение костей соответствуют нагрузкам, которые они выполняют. Позвоночник и кости нижних конечностей поддерживают тело, потому что принимают на себя его вес; кости черепа и грудной клетки образуют защиту вокруг уязвимых органов. Кости конечностей располагаются так, чтобы мышцы могли перемещать их относительно друг друга. Получается, что опора, защита и движение обеспечиваются не одной отдельной костью, а устройством всего скелета.

Трубчатая кость приспособлена к нагрузкам: её средняя часть плотная и прочная, а концы имеют более лёгкое губчатое строение. Снаружи кость покрывает надкостница, содержащая сосуды и клетки, участвующие в питании и росте ткани. Под ней располагается компактное вещество, а внутри тела кости — костномозговая полость; на концах обычно больше губчатого вещества. В полости и ячейках губчатого вещества находится костный мозг, который участвует в кроветворении или содержит запас жира — в зависимости от его вида.

Свойства кости зависят от двух групп веществ. Органические компоненты, в том числе белок коллаген, делают костную ткань упругой, а минеральные соли придают ей твёрдость. Если минеральных солей недостаточно, кость становится мягче; если уменьшается доля органических веществ, она теряет упругость и становится более хрупкой. Значит, для прочности важно не одно вещество, а их сочетание.

Кость растёт в длину в специальных хрящевых зонах роста, которые находятся у концов растущей трубчатой кости. Рост в толщину идёт иначе: клетки надкостницы образуют новые слои костной ткани на поверхности. Сосуды надкостницы обеспечивают питание, а её клетки участвуют и в восстановлении повреждённого участка. Поэтому при нарушении надкостницы рост кости в толщину и заживление затрудняются.

Части трубчатой кости и их функции

В таблице части трубчатой кости расположены по их строению и роли. Проследите, где находится каждая часть: так проще связать её устройство с выполняемой задачей. Помните, что функции кости складываются из совместной работы её тканей и оболочек.

Разбор задач

Задача 1. Назовите две основные части опорно-двигательного аппарата и укажите, какая из них обеспечивает движение. Чтобы ответить, нужно отличить опорные элементы от тех, которые способны сокращаться. Не следует считать, что кости сами активно перемещают тело.

1. Вспоминаем состав системы: в неё входят скелет и мышцы.
2. Скелет состоит из костей и их соединений и служит пассивной опорой. Мышцы сокращаются и тянут кости, поэтому они являются активной частью.
3. Связываем сокращение мышцы с перемещением костей в их соединениях. Значит, движение обеспечивают мышцы, действующие совместно со скелетом.

Ответ: опорно-двигательный аппарат состоит из скелета и мышц; движение обеспечивают мышцы, перемещая кости.

Задача 2. По описанию трубчатой кости определите, где находятся компактное и губчатое вещества и какую роль выполняет надкостница. В условии сказано, что средняя часть кости плотная, а на концах есть участки с ячейками. Эти признаки позволяют определить расположение тканей и связать его с функциями.

1. Плотный слой под наружной оболочкой — компактное вещество. Оно особенно развито в средней части трубчатой кости.
2. Участки с ячеистым строением — губчатое вещество, которое в основном находится на концах кости. В его ячейках располагается костный мозг.
3. Наружная оболочка — надкостница. Она участвует в питании кости, её росте в толщину и восстановлении.

Ответ: компактное вещество находится под надкостницей и особенно развито в середине; губчатое — преимущественно на концах; надкостница питает кость и участвует в её росте и восстановлении.

Задача 3. Объясните, почему после удаления надкостницы нарушаются рост кости в толщину и её восстановление, а изменение состава костных веществ влияет на прочность. Здесь нужно рассмотреть отдельно роль оболочки и свойства компонентов костной ткани. Такой разбор не позволит перепутать функции надкостницы и костного мозга.

1. Клетки надкостницы образуют новые слои ткани на поверхности кости, поэтому при её повреждении рост в толщину затрудняется.
2. Надкостница содержит сосуды и клетки, необходимые для питания и образования новой ткани. Без неё восстановление повреждённого участка нарушается.
3. Органические вещества обеспечивают упругость, а минеральные соли — твёрдость. Недостаток одного из компонентов нарушает баланс свойств, поэтому кость становится менее прочной или более хрупкой.

Ответ: надкостница нужна для роста кости в толщину и восстановления, органические вещества придают ей упругость, а минеральные соли — твёрдость.

Типичные ошибки

Кость иногда считают неживым материалом, потому что она твёрдая. Но в ней есть клетки, сосуды и нервы, а костная ткань обновляется. Ошибку можно проверить вопросом: как организм питает кость и восстанавливает её после перелома? Наличие сосудов и клеток показывает, что кость — живой орган.

Скелет путают со всем опорно-двигательным аппаратом, потому что именно кости хорошо заметны и образуют его основу. Однако в аппарат входят также мышцы, без которых кости не могли бы активно двигаться. Проверьте себя: если в ответе названы только кости и их соединения, вы описали скелет, а не всю систему.

Рост кости в толщину иногда приписывают костному мозгу, так как он находится внутри кости. Но новые слои на поверхности образуют клетки надкостницы, а костный мозг связан с кроветворением или запасом жира. Для проверки спросите себя, какая часть расположена снаружи и участвует в образовании ткани: это надкостница.

Упругость ошибочно связывают с минеральными солями, а твёрдость — с органическими веществами. Эти свойства распределены наоборот: органические компоненты придают упругость, минералы — твёрдость. Чтобы проверить ответ, вспомните, что происходит при недостатке каждого компонента: кость теряет соответствующее свойство и хуже выдерживает нагрузку.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать, что такое ткани, органы и системы органов: кость состоит из тканей, но сама является органом, а скелет входит в состав более крупной системы. Различие активной и пассивной частей пригодится при изучении соединения костей и работы мышц. Знание строения костей поможет понять, как сохранять осанку, почему возникают травмы и как организм восстанавливает повреждения.

Что запомнить

• Опорно-двигательный аппарат включает скелет и мышцы.
• Скелет выполняет опорную, защитную и двигательную функции.
• Кость — живой орган.
• Надкостница участвует в росте кости в толщину и её восстановлении.
• Компактное и губчатое вещества различаются строением и расположением.
• Органические вещества придают кости упругость, минеральные — твёрдость.