§ 18. Строение, функции и соединения костей

Определения и обозначения

Кость как орган — часть скелета, образованная не только костной тканью, но и надкостницей, кровеносными сосудами и другими структурами. Кость поддерживает тело, защищает органы и участвует в движении. Поэтому её нельзя считать просто твёрдым материалом: это живая часть организма, которая получает питание и обновляется.

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, состоящая из клеток и окружающего их межклеточного вещества. Клетки поддерживают и обновляют ткань, а вещества между ними обеспечивают её основные механические свойства. Благодаря этому кость может быть одновременно прочной и упругой, а не просто твёрдой и хрупкой.

Надкостница — оболочка из соединительной ткани, покрывающая кость снаружи, кроме участков, закрытых суставным хрящом. В неё входят кровеносные сосуды, поэтому через неё кость получает необходимые вещества. Надкостница также участвует в росте кости в толщину и в восстановлении после повреждения.

Сустав — подвижное соединение костей, позволяющее им двигаться относительно друг друга. Его основные части — суставные поверхности костей, хрящ, капсула, суставная полость и находящаяся в ней жидкость. Каждая часть нужна для того, чтобы соединение оставалось прочным, а движения были плавными.

Как это устроено

В костной ткани есть органические и минеральные вещества, и каждое из них влияет на её свойства по-своему. Органические компоненты делают кость упругой: она способна немного сгибаться и смягчать нагрузку. Минеральные соли придают твёрдость и прочность, поэтому кость выдерживает давление. Если бы в кости были только минеральные вещества, она стала бы более хрупкой, а без органических — потеряла бы упругость.

Компактное вещество образует плотные участки кости, которым важно выдерживать нагрузку и защищать внутренние части. Губчатое вещество состоит из тонких перекладин, между которыми остаются промежутки. Такая внутренняя структура поддерживает кость, не заполняя её сплошным тяжёлым материалом. Поэтому компактный наружный слой и губчатая внутренняя часть вместе помогают совместить прочность с относительной лёгкостью.

Кровеносные сосуды надкостницы доставляют к кости питательные вещества, необходимые для жизни и обновления её клеток. Клетки внутреннего слоя надкостницы участвуют в образовании новой костной ткани, поэтому кость может расти в толщину и восстанавливаться после повреждений. Рост в длину происходит иначе: его обеспечивают хрящевые зоны возле концов кости. Различие объясняется тем, что рост в толщину связан с надкостницей, а удлинение — с изменениями в хрящевых участках.

Кости могут соединяться непрерывно, полуподвижно или подвижно; различия зависят от ткани между ними и её свойств. При непрерывном соединении кости связаны плотной соединительной тканью или срастаются, поэтому движения почти нет. При полуподвижном соединении между костями находится хрящевая ткань, которая допускает ограниченные движения и смягчает нагрузку. Подвижное соединение, то есть сустав, устроено так, чтобы кости могли двигаться относительно друг друга.

В суставе соприкасающиеся поверхности костей покрыты гладким хрящом: он уменьшает трение и смягчает толчки. Капсула окружает соединение и удерживает его части вместе, а суставная полость находится между поверхностями костей. В полости есть суставная жидкость, которая смазывает хрящ и облегчает скольжение. Разная форма суставных поверхностей влияет на то, в каких направлениях и насколько свободно может двигаться конкретный сустав.

Виды соединения костей

Сравнивайте виды соединений по ткани, которая связывает кости, и по возможной подвижности. Пример помогает проверить, верно ли вы определили тип: швы черепа почти неподвижны, а суставы конечностей позволяют выполнять движения. Учитывайте, что свобода движений зависит и от строения конкретного сустава.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему кость одновременно твёрдая и упругая. Нужно связать два свойства кости с веществами, которые входят в её состав. Не следует приписывать оба свойства одному компоненту. Рассуждаем по очереди о твёрдости и упругости.

1. Твёрдость и прочность кости обеспечивают минеральные вещества.
2. Органические вещества делают кость упругой и помогают ей немного деформироваться под нагрузкой.
3. Оба компонента присутствуют вместе, поэтому кость сочетает твёрдость с упругостью.

Ответ: кость твёрдая благодаря минеральным веществам, а упругая — благодаря органическим. Их сочетание помогает кости выдерживать нагрузку, не становясь слишком хрупкой.

Задача 2. Сравните строение и подвижность соединения костей черепа и соединения костей позвоночника. Определим сначала тип каждого соединения, а затем свяжем его с соединяющей тканью. Это позволит объяснить не только различие в подвижности, но и его причину. Важно сравнивать именно соединения, а не свойства самих костей.

1. Кости черепа соединены почти неподвижно, обычно плотной соединительной тканью; такое непрерывное соединение образует швы.
2. Позвонки соединены с участием хрящевых структур, поэтому соединение между ними полуподвижное.
3. Хрящ допускает небольшие движения, а плотные швы черепа почти не позволяют костям смещаться.

Ответ: соединение костей черепа непрерывное и почти неподвижное, а соединение позвонков полуподвижное. Различие связано с тем, что между позвонками есть хрящевые структуры, допускающие ограниченные движения.

Задача 3. При повреждении кости нарушена надкостница. Объясните, как это может повлиять на питание, рост в толщину и восстановление кости. Здесь нужно применить знания о функциях надкостницы, а не делать вывод о том, что кость сразу перестанет существовать. Разберём отдельно питание, рост и восстановление. Степень последствий будет зависеть от характера повреждения.

1. В надкостнице проходят кровеносные сосуды, поэтому её повреждение может нарушить поступление питательных веществ к участку кости.
2. Клетки надкостницы участвуют в образовании новой костной ткани, значит, рост кости в толщину может замедлиться.
3. При повреждении надкостницы восстановление кости также может идти хуже, поскольку она участвует в образовании ткани при заживлении.

Ответ: нарушение надкостницы может ухудшить питание кости, замедлить её рост в толщину и затруднить восстановление. Последствия связаны с тем, что надкостница содержит сосуды и участвует в образовании костной ткани.

Типичные ошибки

Ошибка: считать кость неживым материалом. Так думают из-за её твёрдости и прочности, но в кости есть клетки и кровеносные сосуды, а ткань обновляется. Проверьте себя: если орган получает питание и способен восстанавливаться, его нельзя считать просто неживой опорой. Кость — живой орган, выполняющий несколько функций.

Ошибка: приписывать твёрдость органическим веществам, а упругость — минеральным. Эти свойства легко перепутать, если запомнить только список компонентов, не связывая его с результатом. Минеральные вещества обеспечивают твёрдость и прочность, органические — упругость. Для самопроверки вспомните: именно сочетание этих двух групп делает кость и прочной, и не слишком хрупкой.

Ошибка: путать рост в длину с ростом в толщину. Оба процесса увеличивают размер кости, поэтому их можно ошибочно связать с одной и той же структурой. Однако рост в длину обеспечивают хрящевые зоны, а в толщину — надкостница. Проверьте себя вопросом: какая часть кости участвует в каждом из двух процессов?

Ошибка: считать, что все суставы обеспечивают одинаковые движения. Такое представление возникает, если обращать внимание лишь на то, что все они подвижные. Форма суставных поверхностей и строение сустава влияют на направления и объём движений. Сравните, например, суставы разных частей тела: их возможности не одинаковы.

Связь с другими темами

Для изучения костей полезно знать, что такое ткань, и различать соединительную и хрящевую ткани. Эти знания помогают понять, почему разные соединения костей обладают неодинаковой подвижностью. Тема связана со строением скелета и работой мышц, которые приводят кости в движение. Понимание роли костей и суставов пригодится при разборе нарушений осанки и подвижности, последствий травм и принципов первой помощи при повреждениях.

Что запомнить

• Кость — живой орган, а не просто часть скелета.
• Минеральные вещества придают кости твёрдость, органические — упругость.
• Компактное и губчатое вещество различаются строением и расположением.
• Надкостница участвует в питании, росте кости в толщину и её восстановлении.
• Соединения костей бывают непрерывными, полуподвижными и подвижными.
• Сустав обеспечивает подвижное соединение костей; суставной хрящ уменьшает трение.