6. Состав и строение костей

Определения и обозначения

Костная ткань — ткань, из которой построены кости. Она состоит из клеток и окружающего их межклеточного вещества. Клетки участвуют в образовании и обновлении ткани, а межклеточное вещество придаёт кости её свойства. Поэтому строение кости нельзя объяснить только наличием клеток: важен и состав вещества между ними.

Компактное вещество — плотный наружный слой кости. Оно образует прочную оболочку и помогает кости выдерживать нагрузку. Если бы наружная часть была рыхлой, кость хуже защищала бы внутренние структуры и легче повреждалась бы. Особенно хорошо этот слой развит в средней части длинных костей.

Губчатое вещество — внутренняя часть кости с ячеистым строением. Оно состоит из костных перекладин, между которыми остаются ячейки. В ячейках находится красный костный мозг. Такое устройство позволяет разместить костный мозг внутри кости, не делая её сплошной и чрезмерно тяжёлой.

Надкостница — оболочка, покрывающая кость снаружи, кроме суставных поверхностей. В ней проходят кровеносные сосуды, поэтому она помогает снабжать костную ткань необходимыми веществами. Надкостница также участвует в росте кости в толщину и её восстановлении после повреждения. На суставных поверхностях кость покрыта суставным хрящом, а не надкостницей.

Как это устроено

В костной ткани одновременно присутствуют органические вещества и минеральные соли. Органические вещества делают кость упругой: они позволяют ей немного сгибаться под действием нагрузки. Минеральные соли придают твёрдость, благодаря которой кость сохраняет форму и служит опорой. Если оставить только один компонент, кость утратит важное свойство: без органической части станет хрупкой, а без достаточного количества солей — менее твёрдой.

Снаружи кость имеет плотный слой компактного вещества, а внутри — губчатое вещество с ячейками. Плотная оболочка помогает выдерживать нагрузку, а внутренние перекладины распределяют её по кости. Ячеистое устройство также оставляет место для костного мозга. Поэтому кость может быть прочной, но не сплошной и не слишком тяжёлой.

У длинной кости строение средней части и концов различается. В средней части особенно развито компактное вещество: плотный слой помогает выдерживать нагрузку вдоль кости. На концах больше губчатого вещества, устроенного как сеть перекладин с ячейками. Это позволяет сочетать прочность с меньшей массой и размещать костный мозг внутри кости.

Надкостница содержит кровеносные сосуды, которые доставляют к кости питательные вещества. Благодаря этому костная ткань получает то, что необходимо для её работы и обновления. Надкостница участвует и в увеличении толщины кости: новые слои костной ткани образуются под ней. При повреждении её сохранность важна для восстановления, потому что она связана с питанием и ростом кости.

Внутри костей находятся полости с костным мозгом. Красный костный мозг участвует в образовании клеток крови, поэтому его работа связана не только со скелетом, но и с кровеносной системой. Жёлтый костный мозг содержит преимущественно жировые клетки. Костный мозг располагается в полостях кости, в том числе в ячейках губчатого вещества.

Части кости и их строение

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите нужный компонент и посмотрите, где он расположен. Затем сравните особенности его строения со значением: так легче понять, почему каждая часть нужна кости. Отдельно запомните различие между органическими веществами и минеральными солями.

Разбор задач

Задача 1

При удалении из кости органических веществ она становится хрупкой. Объясните, какого свойства ей стало не хватать. Чтобы ответить, нужно связать изменение состава с тем свойством, за которое отвечает удалённый компонент. Не следует путать хрупкость с недостатком твёрдости: это разные характеристики кости.

1. Определяем, какой компонент удалили: органические вещества.
2. Вспоминаем их роль: они придают кости упругость и эластичность.
3. Связываем результат с потерей свойства: без упругости кость хуже переносит нагрузку и становится хрупкой.

Ответ: кости стало не хватать упругости и эластичности, которые обеспечивают органические вещества.

Задача 2

Сравните среднюю часть длинной кости и её концы: где больше компактного вещества, а где — губчатого? Здесь нужно сопоставить расположение частей кости с тем, как они устроены. Компактное вещество плотное, а губчатое — ячеистое. Сравнение следует провести отдельно для средней части и концов.

1. Находим, какая часть длинной кости особенно плотная: компактное вещество лучше развито в средней части.
2. Определяем, где больше ячеистого вещества: губчатое вещество особенно развито на концах.
3. Проверяем, что ответ не перепутан: средняя часть связана с компактным слоем, а концы — с губчатым строением.

Ответ: в средней части длинной кости больше компактного вещества, а в концах — губчатого.

Задача 3

Кость повреждена, и для её восстановления важно сохранить надкостницу. Объясните, почему её повреждение может затруднить заживление. В условии важна не только оболочка, но и то, что в ней проходят кровеносные сосуды. Нужно связать сосуды с питанием кости, а питание — с восстановлением ткани.

1. Вспоминаем, что надкостница содержит кровеносные сосуды.
2. Устанавливаем их значение: сосуды помогают доставлять к кости необходимые вещества.
3. Делаем вывод: при повреждении надкостницы питание и восстановление кости могут затрудниться.

Ответ: повреждение надкостницы может нарушить условия, необходимые для питания и восстановления костной ткани, поэтому заживление будет затруднено.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что твёрдость кости обеспечивают только органические вещества. Так можно подумать, потому что органические вещества действительно входят в состав костной ткани, но их главная роль — придавать упругость. Твёрдость связана прежде всего с минеральными солями. Проверьте себя вопросом: что теряет кость, если из неё удалены органические вещества? Ответ — упругость, а не твёрдость.

Ошибка — путать упругость и твёрдость кости. Оба свойства помогают кости выдерживать нагрузку, поэтому их легко смешать. Но они связаны с разными компонентами: органические вещества придают упругость, минеральные соли — твёрдость. Чтобы проверить себя, сопоставьте каждое свойство с его компонентом отдельно.

Ошибка — представлять губчатое вещество как пустоты внутри кости. Такое впечатление может возникнуть из-за слова «ячейки», но губчатая часть не является пустой: между ячейками расположены костные перекладины, а в ячейках находится красный костный мозг. Значит, нужно говорить о ячеистом строении, а не о пустой полости. Проверка простая: вспомните, что находится в ячейках.

Ошибка — считать, что надкостница покрывает и суставные поверхности. Обычно оболочка находится снаружи кости, поэтому легко распространить это правило на всю поверхность. Однако в местах соединения костей поверхности покрывает суставной хрящ. Если в вопросе говорится о суставной поверхности, не называйте её покрытие надкостницей.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в костной ткани, нужно знать, что ткани состоят из клеток и межклеточного вещества. Это помогает понять, почему свойства кости зависят не только от клеток, но и от состава вещества между ними. Позже эти знания пригодятся при изучении скелета, соединения костей и работы опорно-двигательной системы.

Строение кости объясняет, как части скелета могут быть прочными и при этом не слишком тяжёлыми. Знание роли надкостницы помогает понять рост и восстановление костей. А связь красного костного мозга с образованием клеток крови пригодится при изучении кровеносной системы.

Что запомнить

• Кость состоит из костной ткани.
• Органические вещества придают кости упругость.
• Минеральные соли придают кости твёрдость.
• Надкостница участвует в питании кости и её росте в толщину.
• Компактное вещество плотное, а губчатое имеет ячеистое строение.
• Костный мозг находится внутри костей.