§18. Скелет. Строение, состав и соединение костей

Определения и обозначения

Скелет — совокупность костей и их соединений, образующая опорную основу тела и защищающая внутренние органы. Он поддерживает тело и помогает сохранять его форму. Вместе с мышцами скелет участвует в движении.

Кость — орган опорно-двигательной системы, состоящий из костной ткани, надкостницы, сосудов, нервов и костного мозга. Поэтому кость не является однородным твёрдым предметом. Разные её части обеспечивают питание, прочность и образование клеток крови.

Надкостница — соединительнотканная оболочка, покрывающая кость снаружи и обеспечивающая её питание, рост в толщину и восстановление. В ней проходят кровеносные сосуды и находятся клетки, участвующие в образовании костной ткани. Благодаря надкостнице кость может увеличиваться и срастаться после повреждения.

Сустав — подвижное соединение костей, включающее суставные поверхности, хрящ, капсулу и суставную жидкость. Его строение позволяет костям перемещаться относительно друг друга. Хрящ и жидкость уменьшают трение при движении.

Как это устроено

Скелет подразделяют на скелет туловища, череп и скелет конечностей. Такое деление показывает, какие части тела поддерживают разные группы костей. Скелет туловища образуют позвоночник и грудная клетка, череп защищает головной мозг и органы чувств, а кости конечностей служат основой для движений рук и ног. Защитная роль особенно важна там, где кости образуют вместилища для уязвимых органов.

Кость устроена неодинаково в разных участках. Снаружи её покрывает надкостница, через сосуды которой ткани получают питание; под ней находится компактное вещество, придающее кости прочность. Губчатое вещество состоит из перекладин, между которыми остаются пространства, поэтому кость сохраняет прочность без излишней тяжести. В костномозговой полости длинных костей находится костный мозг, а сосуды и нервы обеспечивают ткани питанием и связью с организмом.

Сочетание прочности и упругости объясняется составом кости. Органические вещества, прежде всего белок, делают её эластичной и помогают выдерживать сгибание. Минеральные соли придают твёрдость и сопротивление сжатию. Если удалить минеральные вещества кислотой, кость станет гибкой; если разрушить органические вещества прокаливанием, она станет хрупкой.

Кость растёт в длину и толщину не одинаково. В длину она увеличивается благодаря хрящевым зонам роста, расположенным у концов длинных костей: клетки хряща делятся, а затем замещаются костной тканью. Когда рост этих зон заканчивается, удлинение кости прекращается. В толщину кость растёт за счёт клеток надкостницы, а при повреждении та же оболочка участвует в восстановлении ткани.

Соединения костей различаются по степени подвижности: они бывают неподвижными, полуподвижными и подвижными. Неподвижное соединение удерживает кости вместе, когда большой размах движений не нужен; полуподвижное допускает небольшие смещения и смягчает нагрузку. Подвижное соединение — сустав — устроено так, чтобы кости могли двигаться: их концы покрыты хрящом, снаружи находится капсула, а внутри суставная жидкость. Хрящ сглаживает соприкасающиеся поверхности, а жидкость снижает трение.

Типы соединения костей

Чтобы определить тип соединения, сначала оцените, насколько свободно могут двигаться кости, а затем проверьте его строение. Наличие суставных поверхностей, капсулы и жидкости указывает на подвижный сустав. Таблица также помогает сопоставить степень подвижности с ролью соединения.

Разбор задач

Задача 1. Распределите соединения костей черепа, позвонков и плечевой кости с лопаткой по типам: неподвижное, полуподвижное или подвижное. Сначала нужно установить, насколько велико движение между соединёнными костями. Затем сопоставить наблюдение с примерами и строением разных типов соединения.

1. Швы между костями черепа почти не допускают движения, поэтому это неподвижные соединения.
2. Между позвонками есть хрящевые прослойки, которые позволяют небольшие смещения, поэтому соединение полуподвижное.
3. Плечевая кость и лопатка соединены суставом, который даёт руке большой размах движений.

Ответ: кости черепа соединены неподвижно, позвонки — полуподвижно, плечевая кость с лопаткой — подвижно.

Задача 2. После выдерживания кости в кислоте она стала гибкой, а после прокаливания — хрупкой. Объясните результаты. В обоих случаях изменилось соотношение веществ, из которых построена кость. Чтобы объяснить опыт, нужно вспомнить, какое свойство обеспечивают органические вещества, а какое — минеральные соли.

1. Кислота растворяет минеральные соли, поэтому после обработки кость теряет твёрдость.
2. Органические вещества остаются и сохраняют способность кости сгибаться.
3. При прокаливании органические вещества разрушаются, и остаются минеральные компоненты, которые сами по себе делают кость твёрдой, но хрупкой.

Ответ: гибкость после кислоты объясняется сохранением органических веществ, а хрупкость после прокаливания — разрушением органической основы.

Задача 3. При повреждении суставного хряща движения стали болезненными и ограниченными. Какие части сустава нарушают нормальное движение и почему? Нужно связать симптомы с функциями элементов подвижного соединения. При движении суставные поверхности соприкасаются, поэтому особенно важны их гладкое покрытие и уменьшение трения.

1. Повреждённый хрящ хуже сглаживает поверхности костей и смягчает нагрузку.
2. Из-за этого возрастает трение, поверхности могут раздражаться при движении, что вызывает боль.
3. Если нарушается и работа суставной жидкости или капсулы, движение также может стать менее свободным.

Ответ: прежде всего страдает суставной хрящ; нарушение его защитной функции увеличивает трение и вызывает боль. Ограничение движения может усиливаться при нарушении работы других частей сустава.

Типичные ошибки

Ошибка: считать кость однородным твёрдым веществом. Так думают, потому что снаружи кость кажется плотной и прочной, но внутри есть губчатое вещество, костномозговая полость и костный мозг, а снаружи — надкостница. В кости также проходят сосуды и нервы. Проверьте себя: можете ли вы назвать её части и объяснить назначение каждой?

Ошибка: путать органические и минеральные компоненты кости. Это происходит, если запомнить только общий состав, но не связать его с опытами и свойствами. Органические вещества обеспечивают гибкость, а минеральные соли — твёрдость. Для проверки вспомните: после удаления каких компонентов кость становится гибкой, а после разрушения каких — хрупкой?

Ошибка: называть любое соединение костей суставом. Так можно ошибиться, если ориентироваться лишь на то, что две кости соприкасаются. Суставом называют подвижное соединение с суставными поверхностями, хрящом, капсулой и жидкостью. Проверьте себя: есть ли у рассматриваемого соединения характерное строение сустава и заметная подвижность?

Ошибка: считать, что кость растёт только за счёт надкостницы. Так происходит, если не различать рост в длину и в толщину. Надкостница обеспечивает увеличение толщины, а в длину кость растёт благодаря хрящевым зонам. Для самопроверки назовите отдельно механизм каждого вида роста.

Связь с другими темами

Для понимания строения скелета полезны знания об уровнях организации организма и видах тканей: кость включает несколько тканей, а не только костную. Также нужно помнить функции опорно-двигательной системы и роль мышц, которые приводят кости в движение. Эти знания помогают увидеть скелет как часть работающего организма.

Позже строение скелета пригодится при изучении мышц и движений тела: форма и соединение костей определяют возможные движения. Оно также помогает понять, почему возникают травмы опорно-двигательной системы и как связаны с ними боль и ограничение подвижности. Знание роли костей и мышц важно и для профилактики нарушений осанки.

Что запомнить

• Скелет выполняет опорную, защитную и двигательную функции.
• Кость — живой орган, а не безжизненная твёрдая структура.
• Органические вещества придают кости упругость, минеральные соли — прочность.
• Надкостница участвует в питании, росте кости в толщину и её восстановлении.
• Соединения костей бывают неподвижными, полуподвижными и подвижными.
• Сустав обеспечивает движение костей, а хрящ и суставная жидкость уменьшают трение.