§ 26. Кости, хрящи и суставы

Определения и обозначения

Костная ткань — ткань из костных клеток и плотного межклеточного вещества. В нём есть минеральные соли и органические вещества: первые придают кости твёрдость, вторые — упругость. Такое сочетание помогает кости выдерживать нагрузку и не быть слишком хрупкой.

Хрящевая ткань состоит из клеток, окружённых упругим межклеточным веществом. В отличие от костной ткани, в ней нет кровеносных сосудов, а минеральных солей мало. Поэтому хрящ гибкий, смягчает давление, но медленно питается и восстанавливается.

Надкостница — плотная оболочка, покрывающая кость снаружи, кроме участков, занятых суставным хрящом. В ней проходят кровеносные сосуды и нервы. Надкостница помогает кости расти в толщину и участвует в её восстановлении после повреждения.

Сустав — подвижное соединение костей. Его основные части — покрытые хрящом поверхности костей, окружающая их суставная капсула и суставная жидкость; соединение укрепляют связки. Такое устройство удерживает кости вместе и позволяет им двигаться с меньшим трением.

Как это устроено

Кость — не просто твёрдая опора, а живой орган, построенный из нескольких тканей. Снаружи её покрывает надкостница, а под ней расположено плотное компактное вещество, которое помогает выдерживать нагрузку. Внутри может находиться губчатое вещество с ячейками и костный мозг; такая внутренняя организация делает кость прочной, не превращая её в сплошной тяжёлый блок. Сосуды доставляют клеткам питание, а нервы позволяют ощущать боль при повреждении.

Твёрдость и упругость кости зависят от разных частей межклеточного вещества. Минеральные соли укрепляют его, поэтому кость сохраняет форму и выдерживает сжатие. Органические вещества делают ткань более гибкой, помогая ей немного деформироваться под нагрузкой. Если бы оставались только соли, кость была бы слишком хрупкой, а без солей — недостаточно твёрдой; нужны оба компонента.

Кость растёт в длину и толщину по-разному. В хрящевых прослойках образуются новые клетки хряща, которые затем постепенно замещаются костной тканью, поэтому кость удлиняется. В толщину она растёт благодаря клеткам надкостницы, формирующим новые слои кости снаружи. Нагрузка влияет на перестройку костной ткани, а при повреждении клетки и надкостница участвуют в восстановлении, поэтому кость способна заживать.

Хрящ отличается от кости большей упругостью и отсутствием кровеносных сосудов. Его клетки получают питательные вещества из окружающей среды, а не напрямую из сосудов, поэтому питание идёт медленнее. По этой же причине повреждённый хрящ обычно восстанавливается не так быстро, как кость. При этом его гибкость полезна там, где ткань должна смягчать давление или сохранять форму.

В суставе концы костей не трутся друг о друга напрямую: их поверхности покрыты гладким суставным хрящом. Капсула окружает место соединения, а связки укрепляют его и помогают удерживать кости в правильном положении. Внутри сустава есть жидкость, которая смазывает поверхности и облегчает их скольжение. Поэтому при движении уменьшается трение, а сустав остаётся подвижным и устойчивым.

Костная и хрящевая ткани и их роль в соединении костей

Сравнивайте ткани по каждому свойству в отдельной строке: так легче заметить, что твёрдость кости и упругость хряща связаны с их составом. Последний столбец помогает увидеть, как особенности тканей работают вместе в суставе. По таблице также можно проверить, почему хрящ медленно восстанавливается.

Разбор задач

Задача 1. Почему кость не только твёрдая, но и упругая? Объясните роль органических веществ и минеральных солей.

1. Сначала разделим свойства: твёрдость и упругость обеспечиваются разными компонентами костной ткани.
2. Минеральные соли укрепляют межклеточное вещество и придают кости твёрдость.
3. Органические вещества помогают ткани оставаться упругой, поэтому кость способна немного сгибаться под нагрузкой.

Ответ: кость сочетает твёрдость благодаря минеральным солям и упругость благодаря органическим веществам. Оба компонента нужны, чтобы она выдерживала нагрузку и не была чрезмерно хрупкой.

Задача 2. У подростка повреждена хрящевая прослойка, участвующая в росте кости в длину. Как это может повлиять на рост кости и почему?

1. Определим, за что отвечает прослойка: рост кости в длину происходит при участии хрящевой ткани.
2. В ней образуются новые клетки хряща, которые затем замещаются костной тканью.
3. Если прослойка повреждена, нормальное образование новой ткани может нарушиться, поэтому удлинение кости может замедлиться или стать неравномерным.

Ответ: рост кости в длину может замедлиться или нарушиться, потому что повреждённая хрящевая прослойка хуже обеспечивает процесс удлинения. Точный результат зависит от того, насколько серьёзно она повреждена.

Задача 3. При повреждении сустава пострадали суставной хрящ и связки. Какие функции сустава нарушатся и почему движение может стать болезненным?

1. Вспомним назначение хряща: он покрывает поверхности костей и уменьшает трение при движении.
2. При повреждении хряща скольжение может ухудшиться, а соприкасающиеся части сустава — испытывать большую нагрузку.
3. Связки укрепляют соединение костей, поэтому их повреждение снижает устойчивость сустава и может сделать движение болезненным.

Ответ: хуже будут работать амортизация и скольжение, а сустав может стать менее устойчивым. Боль может появиться из-за повреждения тканей и усиления нагрузки на суставные поверхности.

Типичные ошибки

Ошибка: считать кость неживым материалом. Так думают, потому что кость кажется твёрдой и неподвижной. Но в ней есть клетки, сосуды и нервы, она растёт и восстанавливается; проверьте себя, вспомнив, какие ткани и структуры входят в состав кости.

Ошибка: приписывать твёрдость кости только органическим веществам. Их легко запомнить как «основу» ткани, но твёрдость обеспечивают прежде всего минеральные соли, а органические вещества отвечают за упругость. Чтобы проверить ответ, свяжите каждый компонент с его свойством.

Ошибка: смешивать рост кости в длину и толщину. Оба процесса приводят к увеличению кости, поэтому их можно перепутать. Длина растёт за счёт хрящевых прослоек, а толщина — за счёт надкостницы; проверьте себя вопросом, где именно формируется новая ткань.

Ошибка: считать сустав простым соприкосновением костей. Такое представление упускает части, которые обеспечивают движение и устойчивость. Вспомните суставной хрящ, капсулу, жидкость и связки, а затем проверьте, какую отдельную функцию выполняет каждый элемент.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать основные ткани организма и представлять, что орган может состоять из нескольких тканей. Тогда легче объяснить, почему кость включает не только костную ткань, но и сосуды, нервы, костный мозг и оболочку. Это связывает изучение опорно-двигательной системы с общей темой о тканях и органах.

Знание строения костей и суставов пригодится при изучении скелета, видов соединения костей и движений человека. Оно помогает понять, почему одни соединения неподвижны, а другие позволяют менять положение частей тела. Функции суставных частей объясняют, как именно движение становится возможным.

Эти сведения помогают разбираться в последствиях травм и в правилах сохранения здоровья опорно-двигательной системы. Понимание роли хряща и связок объясняет, почему повреждение сустава может ограничить движение. А знание о росте и восстановлении кости показывает, почему травмы требуют бережного отношения и времени на заживление.

Что запомнить

• Кость — живой орган, состоящий из нескольких тканей.
• Минеральные соли придают костям твёрдость, органические вещества — упругость.
• Надкостница участвует в росте кости в толщину и её восстановлении.
• Хрящевая ткань упруга и не содержит кровеносных сосудов.
• Кость растёт в длину за счёт хрящевых прослоек.
• Суставной хрящ уменьшает трение между костями.
• Связки укрепляют сустав, а суставная жидкость облегчает движение.