16. Значение опорно-двигательной системы. Состав и строение костей

Определения и обозначения

Опорно-двигательная система — совокупность скелета и скелетных мышц. Скелет называют пассивной частью: он образует опору и не может сам сокращаться. Мышцы — активная часть, потому что при сокращении они тянут кости и вызывают движение. Обе части нужны для того, чтобы тело сохраняло форму и могло перемещаться.

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, из которой образованы кости. В ней есть живые клетки и межклеточное вещество, содержащее органические вещества и минеральные соли. Клетки поддерживают и обновляют ткань, а межклеточное вещество придаёт ей прочность. Поэтому кость — не неживой камень, а орган, способный изменяться и восстанавливаться.

Надкостница — наружная оболочка кости, кроме мест, покрытых суставным хрящом. В ней проходят кровеносные сосуды, благодаря которым кость получает питание. Надкостница участвует в росте кости в толщину и помогает сращиванию после повреждений. Её роль объясняет, почему состояние этой оболочки важно для здоровья костей.

Костный мозг — ткань, находящаяся в полостях некоторых костей. Красный костный мозг образует клетки крови, а жёлтый содержит преимущественно жировые клетки и служит запасом питательных веществ. Их нельзя путать: цвет и состав связаны с разными функциями. Костный мозг располагается внутри кости, а не снаружи.

Как это устроено

Скелет поддерживает тело, защищает внутренние органы и участвует в движении. Например, кости черепа образуют защиту для головного мозга, а рёбра и грудина прикрывают сердце и лёгкие. Кости конечностей служат опорой и рычагами, вокруг которых происходят движения. Такое сочетание функций возможно благодаря прочности скелета и его соединениям.

Кости соединены между собой, а скелетные мышцы прикрепляются к костям. Когда мышца сокращается, она укорачивается и тянет кость; сама кость при этом не сокращается. Поэтому для движения нужны обе части системы: скелет задаёт опору и направление, мышцы создают усилие. Если убрать работу мышц, кости останутся неподвижными.

Состав кости можно понять по опытам. Если удалить из кости минеральные соли, она становится гибкой: остаются органические вещества, придающие упругость. Если разрушить органические вещества, минеральная основа будет твёрдой, но хрупкой. В обычной кости оба компонента сочетаются, поэтому она выдерживает нагрузку и не должна легко сгибаться или ломаться.

У длинной кости различают тело и концы. Снаружи её, кроме суставных поверхностей, покрывает надкостница; под ней находится плотное компактное вещество, придающее прочность. Внутри тела расположена костномозговая полость, а в участках с губчатым веществом есть промежутки с костным мозгом. На концах кости губчатое вещество помогает распределять нагрузку.

Строение кости соответствует её задачам. Компактное вещество образует прочную основу, а губчатое состоит из перекладин и промежутков, поэтому сочетает лёгкость с устойчивостью к нагрузкам. Суставные поверхности покрыты гладким хрящом, который уменьшает трение при движении костей. Благодаря этому кость не превращается в тяжёлый сплошной массив и может эффективно работать в составе скелета.

Состав костной ткани и свойства кости

Сопоставляй строки таблицы с результатами опытов: так легче определить, какой компонент отвечает за наблюдаемое свойство. Если кость гнётся, проверь, сохранились ли органические вещества; если стала хрупкой — достаточно ли в ней органической основы. В живой кости оба компонента работают вместе.

Разбор задач

Задача 1. Назовите функцию скелета, которая проявляется, когда кости черепа защищают головной мозг. В условии уже указаны орган и защищаемая часть тела. Нужно связать их с функциями скелета, а не с работой мышц.

1. Определяем, что кости черепа окружают головной мозг.
2. Сравниваем пример с функциями скелета: опорной, защитной и двигательной.
3. Выбираем ту функцию, которая объясняет предохранение мозга от повреждений.

Ответ: это защитная функция скелета. Кости черепа образуют прочную оболочку вокруг головного мозга. Именно защита внутренних органов, а не движение, описана в условии.

Задача 2. После удаления минеральных солей кость стала гибкой. Объясните, какой компонент остался и какое свойство он придаёт кости. Чтобы решить задачу, нужно связать изменение кости с результатом опыта и составом костной ткани. Не следует приписывать гибкость минеральным солям.

1. Отмечаем, что из кости удалили минеральные соли.
2. Делаем вывод, что органические вещества остались в её составе.
3. Вспоминаем: именно органические вещества обеспечивают упругость и гибкость.

Ответ: остались органические вещества, они придают кости упругость. Поэтому после удаления минеральных солей кость может сгибаться. Минеральные соли отвечают за твёрдость, а не за гибкость.

Задача 3. На схеме длинной кости отмечены надкостница, компактное и губчатое вещество, костномозговая полость и суставной хрящ. Определите части и объясните, как их строение связано с функцией. Сначала расположите их относительно поверхности и внутренней части кости. Затем соотнесите строение каждой части с её работой.

1. Наружная оболочка, кроме суставных поверхностей, — надкостница; она питает кость и участвует в её росте и восстановлении.
2. Под оболочкой находится компактное вещество, обеспечивающее прочность; губчатое вещество образовано перекладинами и делает кость легче.
3. Полость внутри тела кости — костномозговая; в ней находится костный мозг. На концах кости суставной хрящ уменьшает трение при движении.

Ответ: части определяют по расположению, а их функции — по строению. Надкостница находится снаружи, компактное вещество плотное, губчатое имеет промежутки. Хрящ покрывает суставные поверхности, а костный мозг находится внутри кости.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что движение обеспечивает только скелет. Кости сами не сокращаются, хотя могут перемещаться в суставах. Так думают, потому что видимую опору движения часто связывают именно с костями. Проверь себя: назови часть, которая сокращается и тянет кость, — это мышца.

Ошибка: путать действие органических веществ и минеральных солей. Обычно компоненты запоминают вместе и переставляют их роли. Органические вещества обеспечивают упругость, минеральные соли — твёрдость. Проверка простая: гибкая после удаления солей кость показывает роль органической основы.

Ошибка: представлять кость сплошным массивом. Такое представление возникает, если думать только о твёрдой наружной части. В кости различают компактное и губчатое вещество, полости и костный мозг. Чтобы проверить себя, мысленно проследи путь от поверхности к внутренним участкам длинной кости.

Ошибка: считать, что надкостница покрывает суставные поверхности. Надкостница действительно находится снаружи, поэтому её границы легко перепутать. Но на суставных поверхностях кость покрыта хрящом, который уменьшает трение. Проверь ответ по месту: если участок участвует в соединении костей в суставе, его поверхность покрывает хрящ.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что скелет состоит из костей, соединённых разными способами, а скелетные мышцы прикрепляются к костям. Состав и строение кости пригодятся при изучении её роста и восстановления, переломов и профилактики нарушений опорно-двигательной системы. Связь мышц и костей станет основой для объяснения механизмов движения и работы мышц.

Что запомнить

• Опорно-двигательная система включает скелет и скелетные мышцы.
• Скелет обеспечивает опору, защиту и участие в движении.
• Кость — живой орган, состоящий из костной ткани.
• Органические вещества придают кости упругость, минеральные соли — твёрдость.
• В кости различают компактное и губчатое вещество.
• Надкостница участвует в питании, росте кости в толщину и её восстановлении.
• Суставные поверхности костей покрыты хрящом.