§ 14. Состав и строение костей. Развитие скелета

Определения и обозначения

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, состоящая из клеток и межклеточного вещества. Клетки создают и поддерживают ткань, а межклеточное вещество заполняет пространство между ними. Оно содержит органические компоненты и минеральные соли, поэтому кость может быть одновременно упругой и твёрдой. Такое сочетание нужно, чтобы скелет служил опорой и выдерживал нагрузки.

Надкостница — тонкая оболочка, покрывающая кость снаружи, кроме участков, закрытых суставным хрящом. В ней проходят кровеносные сосуды, благодаря которым костная ткань получает питательные вещества. Клетки надкостницы участвуют в образовании новой костной ткани, поэтому она помогает кости расти в толщину. Она также важна при восстановлении кости после повреждений.

Компактное вещество — плотная часть кости, в которой костная ткань расположена тесно и образует прочную основу. Оно находится преимущественно снаружи, под надкостницей, и особенно хорошо выражено в средней части длинных костей. Благодаря плотности этот слой сопротивляется изгибанию и другим механическим воздействиям. Его расположение позволяет укрепить кость по всей длине.

Губчатое вещество — часть кости с ячеистым строением, образованная костными перекладинами. Оно располагается внутри кости и особенно развито в её концах и в коротких костях. В ячейках губчатого вещества находится красный костный мозг, где образуются клетки крови. Такое строение сочетает опору с меньшей массой кости.

Как это устроено

Упругость и твёрдость кости обеспечиваются разными компонентами её межклеточного вещества. Органические вещества делают ткань более гибкой, поэтому кость может немного деформироваться под нагрузкой, не ломаясь сразу. Минеральные соли придают ей твёрдость и помогают сохранять форму. Если бы в кости были только соли, она стала бы более хрупкой, а без минеральной части не могла бы надёжно выполнять опорную функцию.

Компактное и губчатое вещества распределены так, чтобы кость выдерживала нагрузку, не становясь слишком тяжёлой. Плотное компактное вещество укрепляет наружную часть, а внутри перекладины губчатого вещества располагаются в разных направлениях. Между ними остаются ячейки, поэтому внутреннее строение не превращается в сплошную тяжёлую массу. В ячейках помещается красный костный мозг, а сочетание двух типов вещества обеспечивает прочность и экономию материала.

Кость может увеличиваться в толщину благодаря надкостнице, а в длину — благодаря ростковым зонам. В надкостнице клетки образуют новые слои костной ткани на поверхности, поэтому рост идёт снаружи. Ростковые зоны — участки хряща около концов развивающейся кости; за счёт деления клеток и последующего окостенения кость удлиняется. Разные механизмы позволяют кости увеличиваться в двух направлениях.

Скелет ребёнка не является уменьшенной копией скелета взрослого: его кости продолжают расти и менять строение. На ранних этапах развития многие части скелета представлены хрящом, который постепенно замещается костной тканью. В костях сохраняются участки роста, пока организм увеличивается, а затем они окостеневают. Поэтому повреждение ростковой зоны может нарушить удлинение соответствующей кости.

Для нормального развития костям необходимы питательные вещества, из которых организм строит ткань и поддерживает её состав. Важны белки и минеральные компоненты, а также полноценный рацион, позволяющий организму получать всё необходимое. Разумная физическая нагрузка стимулирует работу опорно-двигательной системы и помогает костям приспосабливаться к повседневным усилиям. Недостаток питания или чрезмерные нагрузки могут мешать нормальному росту и повышать риск повреждений.

Строение и свойства костной ткани

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, о какой части или компоненте идёт речь, затем сопоставьте её строение с расположением. Последний столбец показывает, как именно эта особенность помогает кости выполнять свою роль. Например, плотное наружное строение указывает на компактное вещество, а сеть перекладин с ячейками — на губчатое.

Разбор задач

Почему кость сохраняет форму, но может немного сгибаться под нагрузкой?

Нужно связать свойства кости с её составом, а не объяснять их одним компонентом. В межклеточном веществе есть органические вещества и минеральные соли. Первые придают упругость, вторые обеспечивают твёрдость.

1. Определяем, что помогает кости немного сгибаться: это органические компоненты межклеточного вещества. Благодаря им ткань не является совершенно жёсткой и может слегка деформироваться.
2. Затем выясняем, что помогает ей сохранять форму: такую роль играют минеральные соли. Они придают костной ткани твёрдость.
3. Соединяем выводы: оба компонента действуют вместе, поэтому кость не только твёрдая, но и упругая. Одно свойство не отменяет другое.

Ответ: кость сохраняет форму благодаря минеральным солям, а немного сгибается благодаря органическим веществам.

На продольном распиле кости обозначить компактное и губчатое вещества и указать их функции.

Чтобы распознать части, ориентируемся на их расположение и вид строения. Компактное вещество плотное и образует наружный слой, а губчатое внутри напоминает сеть перекладин с ячейками. Затем связываем каждую часть с её ролью.

1. Находим наружный плотный слой кости, расположенный под надкостницей. Это компактное вещество; оно укрепляет кость и помогает ей выдерживать механические нагрузки.
2. Рассматриваем внутренние участки с ячеистой сетью. Это губчатое вещество; его перекладины поддерживают кость, а в ячейках находится красный костный мозг.
3. Проверяем обозначения по двум признакам: наружное положение и плотность для компактного, внутреннее положение и ячеистость для губчатого. Так не перепутаем части только по их функции.

Ответ: снаружи обозначают компактное вещество, внутри — губчатое; первое укрепляет кость, второе обеспечивает внутреннюю опору и содержит красный костный мозг в своих ячейках.

У подростка повреждена зона роста кости. Какой рост может быть нарушен и почему?

В условии указана именно зона роста, а не надкостница, поэтому сначала нужно вспомнить, с каким направлением роста связана каждая структура. Ростковые зоны находятся у концов развивающихся костей и связаны с удлинением. Надкостница, напротив, участвует в увеличении толщины.

1. Определяем, что повреждённая зона роста — участок, обеспечивающий рост кости в длину. В норме его хрящевые клетки участвуют в росте, а затем участок постепенно замещается костной тканью.
2. Связываем повреждение с возможным последствием: рост в длину может замедлиться или нарушиться. Это касается прежде всего той кости, чья зона роста повреждена.
3. Отличаем этот процесс от роста в толщину. Его обеспечивает образование новых слоёв костной ткани при участии надкостницы, поэтому повреждение зоны роста не следует автоматически приравнивать к повреждению надкостницы.

Ответ: может нарушиться рост кости в длину, потому что ростковая зона обеспечивает удлинение кости; рост в толщину связан с надкостницей.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что кость состоит только из минеральных солей. Так можно подумать, потому что именно соли придают ей твёрдость, но в межклеточном веществе есть и органические компоненты. Проверь себя вопросом: какой компонент отвечает за упругость? Если ответ — органические вещества, состав кости ты учитываешь полностью.

Ошибка — путать компактное и губчатое вещества. Оба входят в состав костей и выполняют опорную роль, поэтому их функции легко смешать; различай их по строению и расположению. Компактное вещество плотное и преимущественно наружное, губчатое ячеистое и внутреннее. Если можешь назвать эти признаки для каждой части, обозначения верны.

Ошибка — думать, что кость растёт только в длину. Удлинение связано с ростковыми зонами, но рост в толщину обеспечивают процессы, в которых участвует надкостница. Путаница возникает, если запомнить только один способ роста. Проверь себя: назови отдельно структуру, связанную с ростом в длину, и оболочку, помогающую росту в толщину.

Ошибка — считать, что развитие скелета завершается сразу после рождения. Кости продолжают расти и изменяться в детстве и подростковом возрасте, а хрящевые участки постепенно замещаются костной тканью. Такое заблуждение возникает, если воспринимать скелет ребёнка как уже сформированный. Проверка простая: вспомни, что ростковые зоны сохраняются до завершения роста организма.

Связь с другими темами

Для понимания состава костей пригодятся знания о клетках и тканях: костная ткань, как и другие ткани, включает клетки и межклеточное вещество. Её роль связана с работой опорно-двигательной системы, которая поддерживает тело и обеспечивает движение. Позже строение кости поможет разобраться в соединении костей, устройстве скелета и работе мышц. Знания о росте костей и нагрузках также важны для профилактики нарушений осанки.

Что запомнить

• Костная ткань содержит органические вещества и минеральные соли.
• Органические компоненты придают кости упругость, минеральные — твёрдость.
• Кость включает компактное и губчатое вещества.
• Надкостница участвует в питании и росте кости в толщину.
• Рост кости в длину связан с ростковыми зонами.
• В ходе развития скелета хрящевые участки постепенно замещаются костной тканью.