Урок 21. Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей, типы их соединения | Поурочные планы по биологии 8-9 класс
Урок 21. Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей, типы их соединения
20.01.2015 7843 945Цели урока: раскрыть основные функции опорно-двигательной системы; сформировать знания о строении и свойствах костей, их химическом составе, о типах соединения костей, об особенностях их роста в длину и толщину; показать взаимосвязь строения костей и выполняемых ими функций; продолжить развитие общеучебных навыков работы с различными источниками информации, а также умений и навыков организации самостоятельной учебной деятельности.
Оборудование: модель скелета человека, распилы костей (раздаточный материал), учебные таблицы с изображением костей, внутреннего строения кости, прокаленные и декальцинированные кости.
Ход урока
I.
II. Изучение новой темы
Учитель. «Движение — это жизнь», — заметил Вольтер. Действительно, человек приспособлен, а может быть, и приговорен природой к движению. Люди не могут не двигаться и начинают делать это осознанно уже на четвертом месяце после рождения — тянуться, хватать различные предметы.
— Благодаря чему же мы перемещаемся в пространстве, бегаем, шагаем, прыгаем, ползаем, плаваем, совершаем каждый день многие тысячи разнообразных выпрямлений, сгибаний, поворотов?
Все это обеспечивает костно-мышечная система, или опорно-двигательный аппарат.
► Кости, связывающие их соединительные ткани и мышцы. Кости черепа, конечностей и туловища образуют твердый остов тела, или скелет (от гр. skeleton (soma) — буквально «высохшее» (тело»).
► Мышцы и соединительнотканные образования — хрящи, фасции, связки, сухожилия — мягкий остов, или гибкий скелет, человеческого тела (включающий около 2310 костей).
► Скелет выполняет разные функции, главная из которых опорная. Он определяет в значительной мере размер и форму тела. Некоторые части скелета, как, например, череп, грудная клетка и таз, служат вместилищем и защитой жизненно важных органов — мозга, легких, сердца, кишечника и т.д. Наконец, скелет — пассивный орган движения, т. к. к нему прикрепляются мышцы.
► Наряду с механическими функциями, костная система выполняет ряд биологических функций, играющих важную роль в жизнедеятельности организма. В костях содержится основной запас минеральных солей: кальция, фосфора, магния и др. Они используются организмом по мере необходимости, поэтому костная система принимает самое непосредственное участие в минеральном обмене. В костях находится красный костный мозг, участвующий в процессах кроветворения.
► Мышцы — активная часть опорно-двигательного аппарата. Активность мышц связана с одним из основных свойств живого — возбудимостью. Возбужденные импульсами от нервной системы, мышцы осуществляют двигательные акты.
— Когда человек стоит, сидит, прыгает, части скелета у него находятся в определенном положении относительно друг друга. Чем это обеспечивается?
Действием мышц. Одни части укрепляются в неподвижном состоянии, а другие движутся. Например, когда человек стоит и двигает руками, ноги и позвоночник у него укрепляются в почти неподвижном положении, а мышцы рук, сокращаясь и расслабляясь, вызывают различные движения.
Следовательно, в опорной функции скелета обязательно участвуют мышцы. Когда у человека при потере сознания перестают работать мышцы, он падает.
К опорной функции мышц относится и защита внутренних органов. Последняя осуществляется мышцами, окружающими полость тела. Достаточная крепость и в то же время податливость мышечной стенки (например, ротовой полости или живота) создают выгодные условия для изменения объема полостей.
Опорно-двигательные и защитные функции в организме человека выполняются совместно частями скелета, мышцами и нервной системой. Следует подчеркнуть исключительное значение для передвижения тела и выполнения всевозможных движений согласованной работы 600 мышц, передвигающих и укрепляющих части скелета и тела под контролем нервной системы.
«Депо» Са, Р, Mg Опора,
Минеральный обмен ‘ защита,
Кроветворение движение
Учащиеся с помощью учителя определяют круг вопросов, которые необходимо рассмотреть на уроке.
Скелет состоит из костей, которые определенным образом соединены друг с другом. Типы соединения костей в скелете связаны с основными его функциями: опорной, защитной и двигательной. Отсюда вытекают два проблемных вопроса:
1. Какие особенности строения и свойства костей обеспечивают выполнение опорной и защитной функций?
2. Как соединяются между собой кости в скелете и в чем проявляется взаимосвязь строения и функции этих соединений?
Основное содержание поисковой беседы по вопросу 1:
£» Костная ткань — разновидность соединительной ткани.
й) Строение кости
: наружное плотное и внутреннее губчатое вещество, надкостница. Функции надкостницы, плотного костного вещества, губчатого вещества кости.л Химический состав костей. Влияние минеральных и органических веществ на свойства костей. Изменение химического состава костей с возрастом.
Л Типы костей: трубчатые и губчатые. Особенности строения, обеспечивающие их прочность и легкость.
Перед нами три кости (учитель показывает позвонок, кость черепа, плечевую или Осдренную кость).
— Можно ли по форме кости Определить ее функцию?
— Что дополнительно вы можете сказать об этих костях? (Позвонок имеет тело и дугу, замыкающую позвоночное отверстие. Позвонки образуют позвоночный столб, который защищает спинной мозг и является опорой для органов и тканей. Кость черепа плоская, прочная; выполняет защитную функцию. Плечевая кость
Сопоставьте следующие факты:
1. Бедро выдерживает вертикально груз 1500 кг;
2. Большая берцовая кость — 1650 кг;
3. Плечевая — 850 кг, коленная чашечка — 600 кг;
4. Предел прочности ребер на излом у молодых колеблется от 85 до 110 кг.
5. Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита — в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.
Средняя масса скелета человека средней комплекции массой 70 кг равна 8-9 кг.
Вопрос. Чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его легкости?
Проведем предварительное знакомство со строением кости. (Учитель демонстрирует спины костей и задает вопросы.)
— Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества?
— Каково строение основной массы кости?
— Какое значение может иметь губчатое строение кости?
— Чем образована кость? (Она образована костной тканью. )
— Что представляет собой костная ткань? (Это разновидность соединительной ткани.)
— А что такое соединительная ткань? Какие она имеет особенности? (Клетки располагаются в межклеточном веществе, которого достаточно много).
Учитель.
1. Каждая кость — сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных, лимфатических сосудов и нервов.
2. Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.
3. Клетки костной ткани: Остеобласты — клетки, за счет которых кость растет; остеокласты предназначены рассасывать (растворять) то, что препятствует росту и перестройке кости, многоядерные образования;
4. Межклеточное вещество состоит из основного органического вещества, оссеи- новых волокон и неорганических соединений. Основное вещество представляет собой желеобразную массу, состоящую из воды, белков и мукополисахаридов (сложные биополимеры, состоящие из углеводов (70-80%) и белков), выполняющую роль природного смазочного материала.
Оссеиновые волокна, состоят из тонких фибрилл, образованных из волокнистого белка — коллагена. В’пластинчатой костной ткани пучки.коллагеновых волокон пространственно упорядочены и имеют определенное направление.
Неорганические соединения в виде
небольших кристаллов гидрооксиапатита, сульфата, карбоната откладываются как в
оссеиновых волокнах, так и вокруг них. Неорганическое вещество составляет 65-70
% сухой массы кости. В скелете взрос
— Какое значение имеет такой химический состав кости?
Попробуем определить свойства минеральных веществ.
— Как это сделать? (Учитель выслушивает предложения учащихся. )
Демонстрация опыта.Эта задача решается по принципу исключения. В костях
имеются органические и минеральные вещества. Чтобы узнать о свойствах минеральных веществ, надо удалить органические.Органические вещества можно просто выжечь (Учитель показывает заранее прокаленные кости).
Вывод: минеральные вещества твердые и хрупкие.
— Определим свойства органических веществ.
Чтобы выяснить свойства органических веществ, необходимо удалить минеральные вещества кости. СаСОц и Саз(Р04)г можно удалить слабым (2-5 %) раствором соляной кислоты. Поскольку на растворение и вымывание минерального вещества времени уходит много (2-3 дня), демонстрацию лучше показать на кости, специально подготовленной к данному уроку. Учитель завязывает узлом куриную кость.
Вывод: органические вещества обеспечивают кости упругость и эластичность.
Мы видим, что сочетание разных компонентов приводит к новому качеству, которым каждый из этих компонентов в отдельности не обладает. Так в технике, прочные материалы получают путем сочетания твердых и упругих компонентов. Например, бетон состоит из твердого щебня и эластичного цемента. Однако, чтобы материал был прочен, эти компоненты должны быть в определенных соотношениях. Так и в жизни. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем легко деформируется, искривляется при длительной и тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются.
Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой. Приведем доказательства.
Полный текст материала смотрите в скачиваемом файле.
На странице приведен только фрагмент материала.
Опорно-двигательная система
Эволюция опорно-двигательной системы
В процессе эволюции животные осваивали всё новые и новые территории, виды пищи, приспосабливались к изменившимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных. Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения. Самые примитивные простейшие не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму.
Первая появившаяся опорная структура — оболочка клетки. Она не только отграничила организм от внешней среды, но и позволила повысить скорость перемещения за счёт жгутиков и ресничек. Многоклеточные животные имеют большое разнообразие опорных структур и приспособлений для движения. Появление наружного скелета повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц. Внутренний скелет растёт вместе с животным и позволяет достигать рекордных скоростей. У всех хордовых внутренний скелет. Несмотря на значительные различия в строении опорно-двигательных структур у разных животных, их скелеты выполняют сходные функции: опоры, защиты внутренних органов, перемещения тела в пространстве. Движения позвоночных осуществляется за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полёт, лазание и т.д.
Скелет и мышцы
Опорно-двигательная система представлена костями, мышцами, сухожилиями, связками и другими соединительнотканными элементами. Скелет определяет форму тела и вместе с мускулатурой защищает внутренние органы от всевозможных повреждений. Благодаря соединениям кости могут перемещаться друг относительно друга. Движение костей происходит в результате сокращения мышц, которые к ним прикрепляются. В этом случае скелет представляет собой пассивную часть двигательного аппарата, выполняющую механическую функцию. Скелет состоит из плотных тканей и защищает внутренние органы и мозг, образуя для них естественные костные вместилища.
Кроме механических функций, костная система выполняет ряд биологических функций. В костях содержится основной запас минеральных веществ, которые используются организмом по мере надобности. В костях находится красный костный мозг, вырабатывающий форменные элементы крови.
В состав скелета человека входят в общей сложности 206 костей — 85 парных и 36 непарных.
Строение костей
Химический состав костей
Все кости состоят из органических и неорганических (минеральных) веществ и воды, масса которой достигает 20% массы костей. Органическое вещество костей — оссеин — обладает эластичными свойствами и придаёт костям упругость. Минеральные вещества — соли углекислого, фосфорнокислого кальция — придают костям твёрдость. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеина и твёрдости минерального вещества костной ткани.
Макроскопическое строение кости
Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной плёнкой из соединительной ткани — надкостницей. Только головки длинных костей не имеют надкостницы, но они покрыты хрящом. В надкостнице имеется много кровеносных сосудов и нервов. Она обеспечивает питание костной ткани и принимает участие в росте кости в толщину. Благодаря надкостнице срастаются переломленные кости.
Разные кости имеют неодинаковое строение. Длинная кость имеет вид трубки, стенки которой состоят из плотного вещества. Такое трубчатое строение длинных костей придаёт им прочность и лёгкость. В полостях трубчатых костей находится жёлтый костный мозг — богатая жиром рыхлая соединительная ткань.
Концы длинных костей содержат губчатое костное вещество. Оно также состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В губчатом веществе находится красный костный мозг, клетки которого дают начало клеткам крови. Короткие и плоские кости тоже имеют губчатое строение, только с наружи они покрыты слоем плотинного вещества. Губчатое строение придаёт костям прочность и лёгкость.
Микроскопическое строение кости
Костная ткань относится к соединительной ткани и имеет много межклеточного вещества, состоящего из оссеина и минеральных солей.
Это вещество образует костные пластинки, расположенные концентрически вокруг микроскопических канальцев, идущих вдоль кости и содержащих кровеносные сосуды и нервы. Костные клетки, а следовательно, и кость — это живая ткань; она получает питательные вещества с кровью, в ней протекает обмен веществ и могут происходить структурные изменения.
Типы костей
Строение костей определено процессом длительного исторического развития, в течение которого организм наших предков изменялся под влиянием окружающей среды и приспосабливался путём естественного отбора к условиям существования.
В зависимости от формы различают трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости.
Трубчатые кости находятся в органах, которые совершают быстрые и обширные движения. Среди трубчатых костей есть длинные кости (плечевая, бедренная) и короткие (фаланги пальцев).
В трубчатых костях различают среднюю часть — тело и два конца — головки. Внутри длинных трубчатых костей имеется полость, заполненная жёлтым костным мозгом. Трубчатое строение обуславливает нужную для организма крепость костей при затрате на них наименьшего количества материала. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей находится хрящ, благодаря которому осуществляется рост кости в длину.
Плоские кости ограничивают полости, внутри которых помещаются органы (кости черепа), или служат поверхностями для прикрепления мышц (лопатка). Плоские кости, подобно коротким трубчатым костям, преимущественно состоят их губчатого вещества. Концы длинных трубчатых костей, а также короткие трубчатые и плоские кости полостей не имеют.
Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (грудина, рёбра) и короткие (позвонки, запястье, предплюсна).
К смешанным костям относятся кости, слагающиеся из нескольких частей, имеющих разное строение и функцию (височная кость).
Выступы, гребни, шероховатости на кости — это места прикрепления к костям мышцы. Чем лучше они выражены, тем сильнее развиты прикрепляющиеся к костям мышцы.
Скелет человека.
Скелет человека и большинства млекопитающих имеет одинаковый тип строения, состоит из тех же отделов и костей. Но человек отличается от всех животных способностью к труду и разумом. Это наложило существенный отпечаток и на строение скелета. В частности, объём полости черепа у человека намного больше, чем у любого животного, которое имеет тело такого же размера. Размер лицевого отдела черепа человека меньше, чем мозгового, а у животных, наоборот, он значительно больше. Это связано с тем, что у животных челюсти являются органом защиты и добывания пищи и поэтому хорошо развиты, а объём головного мозга меньше, чем у человека.
Изгибы позвоночника, связанные с перемещение центра тяжести вследствие вертикального положения тела, способствуют сохранению человеком равновесия и смягчают толчки. У животных таких изгибов нет.
Грудная клетка человека сжата спереди назад и приближена к позвоночнику. У животных она сжата с боков и вытянута к низу.
Широкий и массивный тазовый пояс человека имеет вид чаши, поддерживает органы брюшной полости и переносит массу тела на нижние конечности. У животных масса тела равномерно распределена между четырьмя конечностями и тазовый пояс длинный и узкий.
Кости нижних конечностей человека заметно толще, чем верхние. У животных нет значительной разницы в строении костей передних и задних конечностей. Большая подвижность передних конечностей, особенно пальцев рук, даёт возможность человеку выполнять руками разнообразные движения и виды работ.
Скелет туловища
осевой скелетСкелет туловища включает позвоночник, состоящий из пяти отделов, а грудные позвонки, рёбра и грудина образуют грудную клетку (см. таблицу).
Череп
В черепе различают мозговой и лицевой отделы. В мозговом отделе черепа — черепной коробке — находится головной мозг, она защищает головной мозг от ударов и т.п. Черепная коробка состоит из неподвижно соединённых плоских костей: лобной, двух теменных, двух височных, затылочной и основной. Затылочная кость соединяется с первым позвонком позвоночника с помощью эллипсовидного сустава, который обеспечивает наклон головы вперёд и в сторону. Вращается голова вместе с первым шейным позвонком благодаря соединению между первым и вторым шейными позвонками. В затылочной кости есть отверстие, через которое головной мозг соединяется со спинным. Дно черепной коробки образовано основной костью с многочисленными отверстиями для нервов и кровеносных сосудов.
Лицевой отдел черепа образует шесть парных костей — верхняя челюсть, скуловая, носовая, нёбная, нижняя носовая раковина, а также три непарные кости — нижняя челюсть, сошник и подъязычная кость. Нижнечелюстная кость — единственная кость черепа, подвижно соединённая с височными костями. Все кости черепа (за исключением нижней челюсти), соединены неподвижно, что обусловлено защитной функцией.
Строение лицевого черепа у человека определено процессом «очеловечивания» обезьяны, т.е. ведущей ролью труда, частичным перенесением хватательной функции с челюстей на руки, ставшими органами труда, развитием членораздельной речи, употреблением искусственно приготавливаемой пищи, облегчающей работу жевательного аппарата. Мозговой череп развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с увеличением объёма мозга увеличился объём черепной коробки: у человека он составляет около 1500 см2.
Скелет туловища
Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник — основа скелета. Он состоит из 33–34 позвонков, между которыми находятся хрящевые прокладки — диски, что придает позвоночнику гибкость.
Позвоночный столб человека образует четыре изгиба. В шейном и поясничном отделах позвоночника они обращены выпуклостью вперёд, в грудном и крестцовом — назад. В индивидуальном развитии человека изгибы появляются постепенно, у новорождённого позвоночник почти прямой. Сначала образуется шейный изгиб (когда ребёнок начинает держать голову прямо), затем грудной (когда ребёнок начинает сидеть). Появление поясничного и крестцового изгибов связано с поддержанием равновесия при вертикальном положении тела (когда ребёнок начинает стоять и ходить). Эти изгибы имеют важное физиологическое значение — увеличивают размеры грудной и тазовой полостей; облегчают сохранение телом равновесия; смягчают толчки при ходьбе, прыжках, беге.
При помощи межпозвоночных хрящей и связок позвоночник образует гибкий и эластичный столб, обладающий подвижностью. Она не одинакова в разных отделах позвоночника. Большей подвижностью обладают шейные и поясничные отделы позвоночника, менее подвижен грудной отдел, так как соединён с рёбрами. Крестец совершенно неподвижен.
В позвоночнике выделяют пять отделов (см. схему «Отделы позвоночника»). Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Каждый из позвонков состоит из тела, костной дуги и нескольких отростков, к которым прикреплены мышцы. Между телом позвонка и дугой есть отверстие. Отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором расположен спинной мозг.
Грудная клетка образована грудиной, двенадцатью парами рёбер и грудными позвонками. Она служит вместилищем для важных внутренних органов: сердца, лёгких, трахеи, пищевода, крупных сосудов и нервов. Принимает участие в дыхательных движениях благодаря ритмичному поднятию и опусканию рёбер.
У человека в связи с переходом к прямохождению и рука освобождается от функции передвижения и становится органом труда, вследствие этого грудная клетка испытывает тягу прикрепляющихся мышц верхних конечностей; внутренности давят не на переднюю стенку, а на нижнюю, образованную диафрагмой. Это приводит к тому, что грудная клетка становится плоской и широкой.
Скелет верхней конечности
Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса (лопатка и ключица) и свободной верхней конечности. Лопатка представляет собой плоскую треугольную кость, прилегающую к задней поверхности грудной клетки. Ключица имеет изогнутую форму, напоминающую латинскую букву S. Её значение в организме человека заключается в том, что она отставляет плечевой сустав на некоторое расстояние от грудной клетки, обеспечивая большую свободу движений конечности.
К костям свободной верхней конечности принадлежат плечевая кость, кости предплечья (лучевая и локтевая) и кости кисти (кости запястья, кости пястья и фаланги пальцев).
Предплечье представлено двумя костями — локтевой и лучевой. За счет этого оно способно не только к сгибанию и разгибанию, но и пронации — поворотам вовнутрь и наружу. Локтевая кость в верхней части предплечья имеет вырезку, соединяющуюся с блоком плечевой кости. Лучевая кость соединяется с головкой плечевой кости. В нижней части наиболее массивный конец имеет лучевая кость. Именно она при помощи суставной поверхности вместе с костями запястья принимает участие в формировании лучезапястного сустава. Напротив, конец локтевой кости здесь тонкий, он имеет боковую суставную поверхность, при помощи которой соединяется с лучевой костью и может вращаться вокруг нее.
Кисть — это дистальная часть верхней конечности, скелет которой составляют кости запястья, пястья и фаланги. Запястье состоит из восьми коротких губчатых костей, расположенных в два ряда, по четыре в каждом ряду.
Скелет руки
Рука — верхняя или передняя конечность человека и обезьян, для которой прежде считалось характерной особенностью способность противопоставлять большой палец всем остальным.
Анатомическое строение руки достаточно простое. Рука прикрепляется к туловищу посредством костей плечевого пояса, суставов и мышц. Состоит из 3-х частей: плеча, предплечья и кисти. Плечевой пояс является самым мощным. Сгибание рук в локте дает рукам большую подвижность, увеличивая их амплитуду и функциональность. Кисть состоит из множества подвижных суставов, именно благодаря им человек может щелкать по клавиатуре компьютера или мобильного телефона, показывать пальцем в нужном направлении, нести сумку, рисовать и т.д.
Плечи и кисти соединяются посредством плечевых костей, локтевой и лучевой костей. Все три кости между собой соединяются с помощью суставов. В локтевом суставе руку можно сгибать и разгибать. Обе кости предплечья соединяются подвижно, поэтому во время движения в суставах лучевая кость вращается вокруг локтевой кости. Кисть можно повернуть на 180 градусов.
Скелет нижних конечностей
Скелет нижней конечности состоит из тазового пояса и свободной нижней конечности. В состав тазового пояса входят две тазовые кости, сочленённые сзади с крестцом. Тазовая кость образована слиянием трёх костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Сложное строение этой кости обусловлено рядом выполняемых ею функций. Соединяясь с бедром и крестцом, перенося тяжесть тела на нижние конечности, она выполняет функцию движения и опоры, а также защитную функцию. В связи с вертикальным положением тела человека скелет таза у него относительно шире и массивнее, чем у животных, так как поддерживает лежащие над ним органы.
К костям свободной нижней конечности относятся бедро, голень (большая и малая берцовые кости) и стопа.
Скелет стопы образован костями предплюсны, плюсны и фалангами пальцев. Стопа человека отличается от стопы животного сводчатой формой. Свод смягчает толчки, получаемые телом при ходьбе. В стопе слабо развиты пальцы, за исключением большого, так как она утратила свою хватательную функцию. Предплюсна, наоборот, развита сильно, особенно велика в ней пяточная кость. Эти все особенности стопы тесно связаны с вертикальным положением человеческого тела.
Прямохождение человека привело к тому, что различие в строении верхних и нижних конечностей стало значительно большим. Ноги человека гораздо длиннее рук, а кости их массивнее.
Соединения костей
В скелете человека имеется три типа соединения костей: неподвижное, полуподвижное и подвижное. Неподвижный тип соединения — это соединение вследствие сращения костей (тазовые кости) или образования швов (кости черепа). Это сращение является приспособлением к несению большой нагрузки, испытываемой крестцом человека в виду вертикального положения туловища.
Полуподвижное соединение осуществляется при помощи хрящей. Так соединены между собой тела позвонков, что способствует наклону позвоночника в разные стороны; рёбра с грудной костью, что обеспечивает движение грудной клетки при дыхании.
Подвижное соединение, или сустав, — это наиболее распространённая и вместе с тем сложная форма соединения костей. Конец одной из костей, образующих сустав, выпуклый (головка сустава), а конец другой — вогнутый (суставная впадина). Форма головки и впадины соответствуют друг другу и движениям, осуществляемыми в суставе.
Суставная поверхность сочленяющихся костей покрыты белым блестящим суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей облегчает движение, а их эластичность смягчает толчки и сотрясения, испытываемые суставом. Обычно суставная поверхность у одной кости, образующей сустав, выпуклая и называется головкой, у другой — вогнутая и называется впадиной. Благодаря этому соединяющиеся кости плотно прилегают друг к другу.
Суставная сумка натянута между сочленяющимися костями, образуя герметически замкнутую полость сустава. Суставная сумка состоит из двух слоёв. Наружный слой переходит в надкостницу, внутренний выделяет в полость сустава жидкость, которая играет роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.
Особенности скелета человека, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением
Трудовая деятельность
Тело современного человека хорошо приспособлено к трудовой деятельности и прямохождению. Прямохождение является приспособлением к важнейшей черте человеческой жизнедеятельности — труду. Именно он проводит резкую грань между человеком и высшими животными. Труд оказал прямое воздействие на строение и функции руки, которая стала влиять на остальной организм. Первоначальное развитие прямохождения и возникновение трудовой деятельности повлекло за собой дальнейшее изменение всего человеческого организма. Ведущая роль труда способствовала, частичное перенесение хватательной функции с челюстей на руки (в дальнейшем ставшие органами труда), развитием человеческой речи, употреблением искусственно приготовленной пищи (облегчает работу жевательного аппарата). Мозговой отдел черепа развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с этим увеличивается объём черепной коробки (у человека — 1 500 см3, у человекообразных обезьян — 400–500 см3).
Прямохождение
С развитием двуногой походки связана значительная часть признаков присущих для скелета человека:
- опорная стопа с сильно развитым, мощным большим пальцем;
- кисть с очень развитым большим пальцем;
- форма позвоночника с его четырьмя изгибами.
Форма позвоночника выработалась благодаря пружинистого приспособления к ходьбе на двух ногах, что обеспечивает плавность движений туловища, оберегает его от повреждений при резких движениях и прыжках. Туловище в грудном отделе уплощенное, что приводит к сжатости грудной клетки спереди назад. Нижние конечности тоже претерпели изменения в связи с прямохождением — широко расставленные тазобедренные суставы придают устойчивость телу. В ходе эволюции произошло перераспределение тяжести тела: центр тяжести переместился вниз и занял положение на уровне 2–3 крестцового позвонка. У человека очень широк таз, а ноги сильно расставлены, это даёт возможность телу быть устойчивым при передвижении и стоянии.
Кроме позвоночника с изогнутой формой, пяти позвонков в составе крестца, сжатой грудной клетки можно отметить удлинение лопатки и расширенный таз. Всё это повлекло за собой:
- сильное развитие таза в ширину;
- скрепление таза с крестцом;
- мощное развитие и особый способ укрепления мышц и связок в тазобедренной области.
Переход предков человека к прямохождению повлёк за собой развитие пропорций тела человека, отличающих его от обезьян. Так для человека характерны более короткие верхние конечности.
Прямохождение и труд привели к образованию асимметрии тела человека. Правая и левая половины человеческого тела не симметричны по форме и строению. Ярким примером этому является рука человека. Большинство людей являются правшами, а левшей около 2–5%.
Развитие прямохождения, сопровождающее переход наших предков к проживанию на открытой местности, привело к значительным изменениям скелета и всего организма в целом.
Аппарат движения, или опорно-двигательный аппарат.
Болезни лошадейАппарат движения, или опорно-двигательный аппарат
Аппарат движения состоит из скелета, связок и мышц, которые, в отличие от других систем, формируют телосложение лошади, ее экстерьер. Чтобы представить его значение, достаточно знать, что у новорожденных на аппарат движения приходится примерно 70–78 % веса животного, а у взрослых – до 60–68 %. В филогенезе формируются различные по значимости отделы: скелет как опорная конструкция, связки, обеспечивающие соединение костей, и скелетные мышцы, приводящие в движение костные рычаги.
Кость – часть скелета, в состав которой входят разные тканевые элементы. Она состоит из 6 компонентов, одним из которых является красный костный мозг – орган кроветворения. Дольше всего красный костный мозг сохраняется в губчатом веществе грудины и тел позвонков. Все вены (до 50 % вен всего тела) выходят из костей в основном там, где больше губчатого вещества. Через эти участки производят внутрикостные инъекции, которые заменяют внутривенные.
Скелет лошади, как и других сельскохозяйственных животных, состоит из двух отделов: осевого и периферического.
Осевой отдел скелета представлен черепом, позвоночником и грудной клеткой.
Череп, или скелет головы, делится на мозговую (7 костей) и лицевую (12 костей) части. Кости мозгового черепа формируют влагалище для мозга, а кости лицевого отдела – ротовую и носовую полости и орбиты глаз; в височной кости расположены органы слуха и равновесия.
Кости черепа, кроме подвижных – нижней челюсти, височной и подъязычной костей, – соединяются швами. У лошадей длинный вытянутый череп, где только 1/3 приходится на мозговую часть, а 2/3 – на лицевые кости (рис. 2).
Рис. 2. Череп лошади:
1 – резцовая кость; 2 – носовая кость; 3 – верхнечелюстная кость; 4 – слезная кость; 5 – скуловая кость; 6 – лобная кость; 7 – теменная кость; 8 – височная кость; 9 – затылочная кость; 10 – нижняя челюсть; 11 – орбита
Вдоль тела животного расположен позвоночник, в котором различают позвоночный столб, образованный телами позвонков (опорная часть, связывающая в виде кинематической дуги работу конечностей), и позвоночный канал, который образован дугами позвонков, окружающими спинной мозг. В зависимости от механической нагрузки, создаваемой массой тела, и подвижности позвонки имеют различную форму и величину.
Позвоночник делиться на отделы, совпадающие с направлением действия сил тяжести животного, – шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой. Количество позвонков указано в таблице 2.
Таблица 2
Количество позвонков у лошади
Отдел позвоночника: Шейный – (число позвонков) 7
Грудной – 18 (19)
Поясничный – 6 (5)
Крестцовый – 5
Хвостовой – 17–19
Всего – 53–55
Грудная клетка конической формы образована ребрами и грудной костью. В ней расположены сердце и легкие. Ребра – парные дугообразные кости, подвижно крепящиеся справа и слева к позвонкам грудного отдела позвоночного столба. Они менее подвижны в передней части грудной клетки, где к ним прикрепляется лопатка. В связи с этим передние доли легких чаще поражаются при пневмонии.
Периферический скелет, или скелет конечностей, состоит из двух грудных (передних) и двух тазовых (задних) конечностей, выполняющих функцию движения (бега).
В состав грудной конечности входят: лопатка, крепящаяся к туловищу в области первых ребер; плечо, состоящее из плечевой кости; предплечье, представленное лучевой и локтевой костями; кисть, состоящая из запястья, пясти и фаланг пальца (1 палец, имеющий 3 фаланги, причем третья фаланга называется копытной костью) (рис. 3).
Рис. 3. Скелет кисти лошади:
1 – лучевая кость; 2 – запястные кости; 3 – пястные кости; 4 – фаланги пальца
Тазовая конечность состоит из таза, каждую половину которого составляет безымянная кость, вверху расположена подвздошная кость, снизу – лонная и седалищная кости; бедра, представленного бедренной костью и коленной чашечкой, которая скользит по блоку бедренной кости; голени, состоящей из большеберцовой и малоберцовой костей; стопы, представленной заплюсной, плюсной и фалангами пальца.
Связки – это пучки коллагеновых волокон, соединяющие кости или хрящи друг с другом. Они испытывают ту же нагрузку веса тела, что и кости, но, соединяя кости друг с другом, связки придают необходимую буферность скелету, значительно повышающую противодействие нагрузкам, приходящимся на соединение костей как на опорные конструкции.
Существует несколько видов соединения костей.
1. Непрерывный. Этот вид соединения имеет большую упругость, прочность и очень ограниченную подвижность (например, кости черепа).
2. Прерывный (синовиальный) тип соединения, или суставы. Он обеспечивает больший размах движения и построен более сложно (например, кости конечностей). Сустав имеет суставную капсулу, состоящую из двух слоев: наружного (срастающегося с надкостницей кости) и внутреннего (синовиального, который и выделяет в полость сустава синовию, благодаря которой кости не трутся друг о друга. Большинство суставов, кроме капсулы, закрепляются еще разным количеством связок. При разрывах и сильных растяжениях связок кости отделяются друг от друга и происходит вывих сустава.
Среди заболеваний органов двигательного аппарата чаще всего встречаются патологические процессы в местах соединения костей, особенно в суставах конечностей у животных. Патология в местах соединения костей опасна потерей подвижности, что сопровождается болью.
Мышечная ткань имеет важное свойство сокращаться, вызывая движение (динамическую работу), и обеспечивать тонус самих мышц, укрепляя суставы под определенным углом сочетания при неподвижном теле (статическая работа), сохраняя определенную позу.
Только работа (тренировка) мышц способствует наращиванию их массы как за счет увеличения диаметра мышечных волокон (гипертрофия), так и за счет увеличения их количества (гиперплазия).
Каждая мышца имеет опорную часть – соединительно-тканную строму – и рабочую – мышечную паренхиму.
Чем большую статическую нагрузку выполняет мышца, тем больше развита в ней строма.
Мышечные ткани бывают 3 типов в зависимости от типа расположения мышечных волокон: гладкая (стенки сосудов), поперечно-полосатая (скелетная мускулатура), сердечная поперечно-полосатая (в сердце). По характеру производимой работы они подразделяются на сгибающие и разгибающие, приводящие и отводящие, запирающие (сфинктеры), вращающие и т. д. Работа мышечного аппарата построена по принципу антагонизма. В общей сложности в организме насчитывается до 200–250 парных мышц и несколько непарных.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРесОпорные системы животных | Методическая разработка по биологии (6 класс) по теме:
Тема урока: Опорные системы животных
6 класс
Цели и задачи: узнать об опорных системах животных, на примере натуральных объектов рассмотреть типы скелетов; продолжить формировать навыки самооценивания; формировать толерантное отношение к окружающим людям через работу в группах.
Учащиеся должны знать и понимать:
- Понимать, что постоянная форма тела поддерживается скелетом
- Понимать, что скелет бывает наружный и внутренний
- Знать, у кого скелет наружный, у кого – внутренний
- Понимать, что части скелета могут соединяться друг с другом подвижно, неподвижно и полуподвижно
- Понимать, что наружный скелет – это не только опора, но и защита
- Знать, что скелет позвоночных состоит из кости и хряща
- Понимать структурно-функциональную зависимость
Ход урока.
- Организационный момент. Формирование групп. Обсуждение темы урока (ошибка в написании термина) (жЫвотных) Работаем с линеечками успешности. Определяем свой уровень на начало урока. Вторая линеечка – накопительная.
- Формирование новых понятий и терминов. Входной контроль. По теме урока – опорные слова – термины: скелет, желудок, выделение, кости, кислород, каркас, защита, кальций, опора, покров, мышцы, хрящ, фотосинтез. (9 слов)
III. Рассмотрим скелет человека и моллюска. Что в них общего? (это – опорная система организма). А что различного? (один – внутренний, другой – наружный) Заполните пробелы в тексте. Что можем заполнить? Что – нет? Заполним с помощью текста учебника, страница 97.
Какую форму работы мы выберем для того, чтобы записать данные о типах опорных систем у разных групп животных? (таблица) Какие это будут столбцы? (группа животных, тип скелета, из чего состоит, значение) 1 группа – простейшие, 2 группа – позвоночные, 3 группа – моллюски, 4 группа – членистоногие.
Систематичес-кая группа | Пример животного | Тип скелета | Из чего состоит | Значение для животного |
Простейшие | Радиолярии Фораминиферы, панцирные жгутиконосцы | Внутренний наружный | Кремний Известняк | Защита. Парение в воде |
Моллюски | Головоногие Улитки, мидии | Внутренний Наружный | Хрящевая ткань Известь и рогоподобное вещество | Поддерживают форму тела Защита, |
Членистоногие | Раки, крабы, насекомые | Наружный | Хитин, пропитан солями | Защита, прикрепление мышц |
Позвоночные | Птицы, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, млекопитающие | Внутренний | Костная ткань (соли кальция, фосфора) или хрящевая ткань | Защита, форма тела, прикрепление мышц, каркас |
Один выступающий от группы озвучивает то, что получилось в таблице
Вопросы группам:
1 группа: Как связан кусочек мела в моей руке и раковины простейших?
2 группа: Почему раковину улитки называют домиком?
3 группа: С чем связан тот факт, что рак несколько раз в жизни меняет раковину?
4 группа: Чем отличается скелет взрослого и ребёнка?
Рассмотрим внутренний скелет различных животных. Какие отделы можно выделить, если рассмотреть скелеты различных животных? (головы, туловища, конечностей)
Составьте схемы по тексту. Заполните знаковую таблицу ИНСЕРТ. Выпишите интересный факт под рубрикой «Это интересно!»
- Кости в скелете соединяются неодинаково. Большинство костей соединяются подвижно, что обеспечивает широкий диапазон движения. Такое соединение называется сустав. Кости в суставе удерживаются сухожилиями. 120 костей, которые образуют кисти рук и ступни ног (это больше половины всех костей скелета), обеспечивают огромное многообразие сложных движений. В позвоночнике, грудной клетке кости соединяются друг с другом с помощью желеобразных хрящевых дисков. Это полуподвижное хрящевое соединение. Оно обеспечивает гибкость и некоторую амортизацию при движении. Кости черепа, таза, которые обеспечивают защиту и опору, соединяются неподвижно. Они срастаются, образуя соединение костный шов.
- Кость – это сложный живой орган. Он состоит из нескольких слоёв. Снаружи кость покрыта надкостницей, клетки которой обеспечивают рост костей в толщину. Глубже располагается слой плотного вещества, которое состоит из клеток, пропитанных солями фосфора и кальция, обеспечивая тем самым большую прочность костей. Следующий слой — слой, образованный перекрещивающимися костными пластинками. Они уменьшают вес костей, не уменьшая их прочности. Это губчатый слой. По принципу строения этого слоя, т.е. по принципу расположения костных пластинок, построена знаменитая Эйфелева башня в Париже.
- В состав клеток костной ткани входят вещества двух групп – органические и минеральные. Минеральные – это соли кальция и фосфора. Они придают костям большую прочность. К примеру, бедренная кость человека может выдержать вес плиты в 1800 килограмм. Органические вещества придают костям упругость, способность сжиматься, но не деформироваться при нагрузках. Без органических веществ кость становиться хрупкой, быстро рассыпается на мелкие осколки (например, при обжигании её на огне). Без минеральных веществ кость становится гибкой, легко скручивается и сгибается (можно проверить это, положив кость на время в концентрированный раствор уксусной кислоты). Тем самым прочность и упругость костей – это заслуга всех веществ, входящих в состав костной ткани.
- Кости, которые выполняют разные функции, должны иметь разное строение. В скелете позвоночных животных различают длинные трубчатые кости, плоские губчатые и смешанные кости. К трубчатым костям относят кости конечностей, например, плечевую, бедренную и другие. Они выполняют функцию опоры. Лопатка, рёбра, кости черепа – это плоские кости. К их большой поверхности прикрепляются мышцы. Позвонки – это смешанные кости, они имеют неопределённую форму. К костям смешанного типа относят самые маленькие кости в организме – это слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Их общий вес не превышает 1,5 грамм.
IV. Закрепление. Выберите вариант контроля.
А.Выбери один ответ из предложенных (1-4 балла)
1. Скелет есть а) у зайца; б) у гриба; в) у инфузории
2. Наружный скелет у а) осьминога; б) синицы; в) у жука
3. Скелет жука состоит из а) хитина; б) извести; в) хряща
4. Скелет лошади состоит из а) черепа, б) скелета туловища, в) скелета конечностей, в) все варианты.
5. Внутренний скелет имеет а) змея; б) краб; в) стрекоза; в) бабочка
6. В состав костей входят а) органические вещества; б) минеральные соли; в) минеральные соли и органические вещества.
7. Линька характерна для а) краба; б) червя; в) виноградной улитки.
Б. Выберите неверное утверждение, аргументируйте ответ (5-7 баллов)
1. Все живые организмы имеют внутренний скелет.
2. Некоторые простейшие имеют наружный скелет.
3. Скелет выполняет опорную и защитную функции, а также служит местом прикрепления внутренних органов.
4. Членистоногие имеют внутренний скелет.
5. Раковины моллюсков – это наружный скелет.
6. Линька характерна для земноводных животных.
7. У позвоночных внутренний скелет.
8. Скелет позвоночных состоит из скелета головы, туловища и конечностей.
9. Кости позвоночных состоят из органических и неорганических веществ.
В. Ответьте на вопросы (8-10 баллов)
1. Почему улитка медлительна, а таракан двигается гораздо быстрее?
2. Почему больше всего суставов в конечностях?
3. В составе опорно-двигательного аппарата – две системы: мышечная и скелетная. Почему именно эти системы входят в состав данного аппарата органов?
Дома: В тетради составить план сегодняшнего урока. Что можно будет оценить в работе?
Ответ §37. Опорно-двигательная система — Рабочая тетрадь по биологии 7 класс Латюшин
1) Докажите, что оболочка клетки является первой опорно-двигательной системой.
Оболочка не только отграничила содержимое клетки от внешней среды, но и позволила ему повысить скорость перемещения за счет жгутиков и ресничек.
2) Можно ли утверждать, что покровы червей выполняют опорную функцию? Объясните свою точку зрения.
Нет, так как если из червя убрать все внутри, всю воду, форма тела червя пропадет
3) Докажите, что хитиновый панцирь помог членистоногим занять разные среды обитания.
К хитиновому панцирю членистоногих прикрепляются мышцы, что обеспечивает передвижение животных (бег, прыжки, полет) и возможность быстро расселяться.
4) Как называется подвижное соединение костей?
Сустав
5) Вспомните, у каких животных впервые появилась хорда?
Ланцетник.
* Дайте, определения понятий.
Хорда – внутренний упругий стержень.
Позвонок – составляющий элемент позвоночного столба.
Крестец – крупная треугольной формы кость, расположенная в основании позвоночника, образует верхнюю заднюю часть полости таза, подобно клину располагаясь между двумя тазовыми костями.
6) Рассмотрите рисунок позвонка. Подпишите части позвонка.
1- позвонок
2 – верхние дуги
3 – нижние дуги
4 – канал спинного мозга.
7) Предположите, как водно-наземный образ жизни повлиял на строение скелета земноводных.
Легочно-кожное дыхание, появляются пятипалые конечности
8) Почему пресмыкающимся необходима подвижность головы?
Для лучшего ориентирования в пространстве
9) Почему у птиц должны быть легкие кости?
Чтобы можно было быстро и свободно летать
10) Из перечисленных частей скелета выберите относящиеся к скелету передних конечностей (А) и к скелету задних конечностей (Б).
Части скелета:
1. Бедро.
2. Плечо.
3. Голень.
4. Кисть.
5. Предплечье.
Ответ:
А – 2, 4, 5.
Б – 1, 3.
11) Вспомните, у каких животных и в связи с чем появилась грудина и грудная клетка.
Грудина и грудная клетка впервые появилась у пресмыкающихся. Эти части скелета защищают сердце и легкие и обеспечивают лучшее поступление в легкие кислорода.
12) Вспомните, почему змеи могут заглатывать крупную добычу.
У змей большие подвижные челюсти
13) Внимательно прочитайте § 37, рассмотрите рисунки и составьте схемы, показывающие структуры скелетов земноводных и пресмыкающихся. Сравните их осевые скелеты и выявите отличия.
Отличия: у пресмыкающихся появились новые отделы позвоночника
14) Рассмотрите рисунок 152 учебника (с. 198). Составьте схему скелета млекопитающих.
15) Выявите, в чем заключается усложнение строения скелета млекопитающих в сравнении со скелетом земноводных.
У земноводных семь шейных позвонков. А у млекопитающих есть ребра, у земноводных — нет
Опорные системы животных. Урок биологии в 6 классе
Тема урока: Опорные системы животных.
Цель урока: сформировать представление об опорной системе животных организмов и ее значение в их жизни; показать изменение и усложнение опорных систем животных в ходе эволюции; продолжить формирование умений устанавливать причинно – следственные связи, классифицировать, анализировать, работать с различными источниками информации.
Планируемые результаты:
Личностные: Умение соблюдать дисциплину на уроке, уважительно относиться к учителю и одноклассникам. Осознание взаимосвязанности, взаимозависимости всех компонентов природы.
Метапредметные: Умение организовать выполнение заданий учителя согласно установленным правилам работы в кабинете. Умение работать с текстом, выделять в нем главное, структурировать учебный материал, классифицировать объекты. Умение слушать учителя и отвечать на вопросы.
Предметные: Знать отличительных признаков разных опорных систем у животных.
Ход урока:
1. Орг.момент.
2.Проверка знаний учащихся о значении опорных систем у растений. Вопросы учебника – устно.
3. Новый материал.
Любой живой организм, будь то растение или животное, представляет собой целостную единую систему, где все взаимосвязано.
Взаимосвязь пищеварительной, дыхательной, кровеносной систем в ходе обмена веществ мы доказали на прошлых уроках. Но помимо этих систем органов в организме тех, же позвоночных животных есть и другие системы. Одна из них система опоры и движения. Опорные системы или скелеты образованы чрезвычайно многообразно. В ходе эволюции они совершенствовались и усложнялись. Различают два основных типа скелета: наружный и внутренний. Одноклеточные организмы имеют как внутренний, так и наружный скелеты.
С особенностями строения и состава наружного скелета моллюсков и членистоногих связаны процессы их роста.
? Что такое линька? (Линька это процесс смены старого панциря на новый хитиновый покров. Происходит у членистоногих.)
? Какое значение в жизни речного рака имеет линька?
Ответ: (Когда происходит смены хитинового покрова, животное растет и новый панцирь больше предыдущего. Во время линьки животное беззащитно и вынуждено прятаться.)
Дополнение учителя: в первые годы жизни, рак линяет и быстро растет, а с 5-летнего возраста он подвергается линьке не чаще 1 раза в год и растет медленно. Живут раки до 15 – 20 лет и достигают величины 20 – 25 см.
? Как происходит рост моллюсков? (В отличии от членистоногих, моллюски по мере роста достраивают раковины. )
? Используя материалы слайда и используя текст учебника на стр.93. сравните состав скелета членистоногих и состав раковины моллюсков. (Скелет членистоногих состоит из хитина и минеральных солей, поэтому он прочный и легкий. За счет этого членистоногие ведут подвижный образ жизни. У моллюсков раковина прочная и тяжелая состоит из извести и рогоподобного вещества, которые защищают животное от хищников, но тяжести раковины они ведут неподвижный и малоподвижный образ жизни.)
Усовершенствование и усложнение организации животных в ходе эволюции отразилось на строении опорных систем. Так наружный скелет постепенно сменяется внутренним. Уже у головоногих моллюсков, как у более эволюционно продвинутого класса появляется внутренний хрящевой скелет.
Первые позвоночные животные, такие как рыбы, имеют три типа внутреннего скелета: хрящевой эволюционно более древний, остался лишь у акул и скатов. Переходная форма костно-хрящевой у осетровых и эволюционно наиболее молодой класс костные рыбы – костный. Причем чем эволюционно более молодой вид рыб, тем большая дифференциация костей скелета и уменьшение его массы.
У позвоночных животных внутренний скелет состоит из 3-х отделов: скелет головы, скелет туловища и скелет конечностей.
Актуализация знаний.
? В чем преимущества и недостатки внутреннего и наружного скелета?
Ответ: наружный скелет дает большую защиту, чем внутренний, но вместе с тем малую подвижность организма, что сказывается на жизнедеятельности организма и его обменных процессах.
Скелет человека состоит из тех же отделов, что и скелет позвоночных животных. Скелет позвоночных образован костями, сухожильями и связками.
Актуализация знаний.
? Какими типами тканей образованы кости, связки и сухожилья. (кости состоят из соединительной костной ткани. Связки и сухожилья из соединительной волокнистой ткани.)
Соединения костей скелета | ||
Голова (Тип соединения) | Туловище (Тип соединения, какой тканью образовано?) | Конечности (Тип соединения) |
Какая функция? | Какая функция? | Какая функция? |
Свойство кости определяется ее химическим составом. В состав кости входят органические и неорганические вещества.
Органические вещества придают кости гибкость и упругость (если кость выдержать в растворе кислоты).
Неорганические вещества делают кость твердой. Если прокалить кость на огне (вспомните какие вещества при этом сгорят), она станет хрупкой – рассыплется на мелкие, но очень твердые части.
С возрастом количество органических веществ в костях уменьшается, а количество неорганических возрастает.
4. Обобщение и закрепление пройденного материала. Лабораторная работа.
Вставьте пропущенные слова.
Твердость кости придают…………вещества, а упругость………………. С возрастом количество органических веществ в костях…………. Поэтому искривления позвоночника обычно формируются в ……….. возрасте, а переломы чаще бывают у……………..
Выбери правильный ответ.
1. Функция, которую не выполняет скелет
а) защитная б) двигательная в) опорная г) выделительная
2. Скелета нет:
а) у волка б) у карася в) у обыкновенной амебы г) у сверчка
3. Скелет есть:
а) у паука – крестовика б) у слизня в) у пиявки г) у гриба лисички
4. Наружный скелет имеет:
а) гусь б) крокодил в) речной рак г) бурый медведь
5. Внутренний скелет имеет:
а) таракан б) сверчок в) медоносная пчела г) крот
6. Ткань, образующая скелет растения:
а) покровная б) образовательная в) механическая г) проводящая.
Ответы. 1г, 2в, 3 а, 4в, 5г, 6в
5. Рефлексивно-оценочный этап: Преподаватель подводит итог и оценивает работу учеников на уроке.
6. Домашнее задание. Стр. 92-97.
Опорные системы | Живой организм
Протоплазма более чем на две трети состоит из воды, тем не менее живые организмы отнюдь не текучи. Каждый живой организм не только сохраняет строго определенную форму, но и поддерживает особый химический состав соков тела, который отличается — и нередко весьма значительно — от окружающей его среды. В этой главе мы рассмотрим те системы, благодаря которым животное сохраняет свою специфическую форму тела. Эти опорные систем мы, к которым относятся покровы и скелет, участвуют также и в образовании средств механической (и химической) защиты, а кроме того, они превращают мышечную деятельность в эффективное движение. Разбор этого вопроса удобно начать с водных животных не только потому, что они были первыми живыми организмами, но и потому, что проблемы поддержания тела они решают наиболее просто.
Структурная целостность водных животных
Любое животное, обитающее в воде, имеет преимущество перед обитателем воздушной среды, поскольку плотность протоплазмы почти та же, что и плотность воды, и, следовательно, внутреннее строение и внешняя форма водных животных не испытывают ограничивающего воздействия силы тяжести. Медуза, например, похожая по консистенции на желе, будучи вытащенной на берег, растекается в плоский блин, ничем уже не напоминая плавающий в воде великолепный колокол. Крупный кит, хотя и относится к млекопитающим и имеет прочный внутренний скелет, гибнет, если отлив застигает его на мелководье, так как его опорная система не рассчитана на поддержание нескольких тонн мяса без помощи воды.
Если водным животным почти не требуется противостоять действию силы тяжести, то им приходится защищать себя от свободного и слишком быстрого обмена между молекулами своего организма и окружающей водной средой. Поскольку внутри и вне организма присутствует один и тот же растворитель — вода, находящиеся у поверхности тела животного ионы натрия и молекулы глюкозы в зависимости от разности концентраций будут диффундировать наружу или внутрь организма. Поэтому даже самые простые водные животные покрыты оболочкой, почти непроницаемой для воды, большинства ионов и низкомолекулярных соединений. Но, получая из внешней среды кислород и некоторые молекулярные соединения в виде пищи и удаляя из организма ненужные ему вещества, прежде чем их концентрация в цитоплазме станет слишком большой, животное не может позволить себе укрыться за совершенно непроницаемой оболочкой. Таким образом, функция живой мембраны заключается в регуляции обмена веществ между внутренней и внешней средой организма, исключающей потерю полезного материала и вторжение ненужных молекул.
Покровы
Все многоклеточные животные имеют специальный наружный покров из клеток, происходящих из особого зародышевого слоя, называемого эктодермой, и обычно связанных с элементами другого зародышевого слоя — мезодермы. Кожа — такой- же орган, как — сердце или почки. Основная функция кожи — обособить и частично изолировать тело от внешней среды, но у представителей высших типов кожа выполняет и ряд других сложных функций. Вое живые организмы содержат внутриклеточную жидкость и почти вое — межклеточные жидкости, которые отличаются по составу и осмотическому давлению (степень концентрации растворенных в воде ионов и неионизированных молекул) от окружающей среды обитания, будь то морская вода, пресная или переходные между ними варианты. Концентрации натрия, калия, магния, хлоридов, карбонатов, глюкозы (или других Сахаров), аминокислот и кислорода поддерживаются в организме на уровнях, отличных от таковых в морской и пресной воде. Сами клетки должны быть проницаемы для всех названных и многих других веществ, чтобы нормально питаться, сохранять состав своей внутренней среды и избавляться от метаболитов. Таким образом, наружный покров необходим многоклеточным животным для изоляции от внешней среды и для предотвращения излишней диффузии растворов наружу и внутрь.
Если бы кожа стала непроницаемой для воды, ионов и низкомолекулярных соединений, то это повлекло бы за собой полную изоляцию животного от окружающей среды. А ведь организму необходимо постоянно удалять такие соединения, как бикарбонаты и ионы аммония, и пополнять запас таких соединений, как глюкоза, кислород и ионы натрия. Поэтому строение кожи являет собой компромисс между изоляцией и избирательной проницаемостью. И действительно, большая часть поверхности многих животных более или менее непроницаема для воды, ионов и мелких молекул. Эта непроницаемость достигается различными путями. Так, например, тело насекомых покрыто твердым наружным покровом, в состав которого, входит водонепроницаемое воскообразное вещество (рис. 8).
Кутикула насекомых
Образование целиком или частично непроницаемой поверхности тела требует создания специализированных участков для поглощения питательных веществ, для дыхания и установления баланса необходимых ионов, а также для удаления продуктов азотистого обмена. Эти проницаемые участки образуются на коже, либо на кишечнике, либо и там и тут, причем обычно они погружены в ткани в целях защиты, более надежной регуляции и уменьшения потери воды. Так, у позвоночных обмен кислорода и углекислого газа осуществляется через наружные или внутренние жабры, легкие, специальные жаберные (глоточные) камеры, через стенку желудка, кишечника или клоаки, через выстилку ротовой полости или кожу. Остальная поверхность их тела непроницаема, а названные (или им подобные) участки нередко специализированы для проникновения ряда других растворов и воды. Еще большее разнообразие органов, обладающих той или иной степенью проницаемости, можно найти у беспозвоночных.
Таким образом, животное как бы представляет собой некоторое замкнутое тело с непроницаемой поверхностью, в которое глубоко впячивается в виде трубки (кишечника) часть внешней среды. Проницаемы лишь отдельные участки наружной и (или) внутренней поверхности.
Кожа выполняет также и функцию механической защиты тела. Она может быть укреплена костной тканью (у костных рыб, например, в виде чешуи) или хитином (у насекомых), может быть покрыта слизью (как у миксин) или шерстью, перьями, кожистыми чешуями, может иметь приспособления для защиты от поранений и снижения проницаемости. Механизмы повышения прочности кожи, как правило, определяют форму тела и даже служат местом прикрепления мышц (у членистоногих, например).
Кожа препятствует проникновению в организм животного паразитов; однако многие паразиты приспособились преодолевать этот барьер с помощью кровососущих насекомых, таких, например, как москиты или муха цеце, или через пораненные участки кожи. Некоторые паразиты избирают путь прямой атаки на кожу хозяина и просто внедряются в тело.
У животных с регулируемой температурой тела (птицы, млекопитающие) кожа выполняет свою изолирующую функцию с помощью волос или перьев либо сохраняя и рассеивая тепло за счет изменения интенсивности кровотока вблизи поверхностного слоя или выделения пота (рис. 9). Волосы и перья защищают кожу от солнечной радиации и воздействия погодных условий. Птицы и млекопитающие могут изменять степень изоляции кожи, взъерошивая перья, вздыбливая шерсть (у человека это проявляется в образовании «гусиной кожи») или меняя плотность одеяния в зависимости от времени года. У этих животных имеются особые участки кожи или дыхательного тракта, которые, испаряя воду, рассеивают избыточное тепло. У некоторых рептилий есть особые, богатые сосудами участки кожи, которые специализированы на поглощении солнечного тепла. Наседные пятна птиц — участки голой, пронизанной кровеносными сосудами кожи — служат для обогревания кладки и птенцов. В целях большего поглощения или рассеивания тепла общая поверхность кожи может быть увеличена; в качестве примера можно сослаться на гигантские уши слона.
Кожа человека
Пигменты кожи, кроме того, что они повышают эффективность поглощения тепла, используются также для маскировки, мимикрии, в качестве предупредительной окраски, для распознавания вида или пола и для защиты от ультрафиолетового облучения. Например, многие костные рыбы обозначают свою половую зрелость и готовность к спариванию характерным изменением окраски кожи. Это стимулирует брачное поведение потенциальных партнеров. Интенсивность пигментации может меняться в зависимости от времени суток: например, некоторые крабы ночью темнеют, а днем светлеют. Такие циклические изменения с интервалом в сутки называют циркадным ритмом (от латинских слов circa и dies, означающих «около одного дня»). Эти свойства кожи можно считать результатом эволюционно выработанной защиты от избыточного освещения и маскировки от ориентирующихся с помощью зрения хищников и паразитов. Химические вещества, выделяемые кожными железами, используются иногда для обозначения территории (обычно у млекопитающих), различения вида, колонии или для распознавания пола.
Вполне естественно, что кожа служит местом расположения многих органов чувств, таких, как вкусовые почки и другие рецепторы химического чувства, невромасты (чувствительные клетки внутреннего уха позвоночных и боковой линии рыб), фоторецепторы. Даже сложно устроенные глаза позвоночных являются в какой-то мере производными кожи (У позвоночных сетчатка глаза (ретина) является производным ткани головного мозга (переднего отдела)).
Органы чувств располагаются на поверхности тела животных не из удобства, а для ориентировки в пространстве и в помощь при отыскании пищи. Многие производные кожи функционируют как части ротового аппарата. Наглядным примером тому служат зубы позвоночных и многочисленные цедильные и ловчие приспособления ракообразных.
Кожа и ее движения с помощью подкожных мышц используются животными как средство общения с себе подобными. Так, приматы мимикой могут передать десятки эмоциональных состояний. Такой способ общения связан с вокализацией или речью. Другим примером участия кожи в коммуникациях животных может служить изменение окраски половых органов у обезьян при астральном цикле, способность человека краснеть, характерное изменение формы тела собак и кошек, когда они вздыбливают шерсть от ярости или страха.
Кожа может иметь приспособления, отличающиеся пониженной электропроводностью. Так, у электрических рыб пути, ведущие к электрочувствительным органам, проходят через изолированные участки кожи.
Наконец, следует сказать о прозрачных и непрозрачных покровах. Прозрачные покровы улучшают маскировку (у водных животных, например), непрозрачные защищают от физического воздействия света и ультрафиолетовых лучей, особенно сильно влияющих на нервную систему. Для рыб обычны компромиссные решения: у животного, в целом довольно прозрачного, центральная нервная система покрыта отражающей серебристой тканью или темным пигментом.
Но этим отнюдь не исчерпываются функции, выполняемые кожей у представителей животного царства. Именно из-за того, что кожа расположена на периферии организма, она нередко специализируется для борьбы и обороны. Развитие оружия, будь оно так миниатюрно, как немато-цистыкишечнополостных, или так внушительно, как рог носорога, имеет много общего.
Скелет
Одна только кожа для большинства животных не может служить достаточной опорой. Уже у простейших мы находим элементы внешнего и внутреннего скелета, а наружные скелеты кишечнополостных и кораллов всем хорошо известны. У плоских, круглых и кольчатых червей нет сколько-нибудь серьезной скелетной системы, хотя некоторые сидячие формы аннелид и способны секретировать защитный домик-трубочку. У аннелид и иглокожих есть свой, совершенно особый «скелет», который является в какой-то мере гидравлическим и основан на образовании замкнутых полостей с водой или полостной жидкостью. Три эволюционно прогрессивных типа — моллюски, членистоногие и хордовые (главным образом подтип позвоночных) — имеют сложный скелет, в каждом случае построенный по совершенно особому плану. Все три варианта довольно удобно анализировать параллельно, сравнивая материал, из которого создается скелет, расположение скелета относительно других органов и тип сочленения отдельных элементов скелета между собой.
Скелет моллюсков построен в основном из карбоната кальция (СаСО3) широко распространенного вещества, которое, однако, в раковине улиток обладает совсем иными свойствами, чем в составе мрамора и известняка. Раковина моллюсков создается в течение долгого времени по мере роста животного, секретируясь послойно клетками наружного покрова тела. Между слоями извести в небольших количествах откладываются волокна белка и других органических веществ, которые пропитывают эти слои, придавая им большую прочность (в пересчете на единицу веса), чем это свойственно чистой извести. Наружная поверхность раковины обычно покрыта слоем рогового вещества со значительно большим содержанием белка. Присутствие пигментов разнообразит узор и окраску раковин, особенно это хорошо выражено у улиток.
Хотя с точки зрения химика раковина двустворчатых моллюсков представляет собой образование лишь чуть более сложное, чем чистая известь (ведь в ней только следы таких «примесей», как белок), микроскопическое изучение показывает, что она имеет очень тонкую организацию, которая отражает секреторную деятельность живых клеток. И именно органические «примеси» формируют ее основные признаки. Биологическая организация раковины существенно повышает ее роль в качестве опорной и защитной систем для образовавшего ее организма. Раковины-моллюсков увеличивают свой размер за счет добавления по краю строительного вещества, секретируемого клетками. Эта секреторная деятельность клеток зависит от условий существования моллюска: при обильной пище и благоприятных условиях она возрастает, в трудные периоды падает. Клетки, подстилающие наиболее старую часть раковины, вблизи замка, выделяют больше извести и сильно увеличивают толщину раковины, причем узор, образуемый слоями СаСО3 и волокнами белка, меняется в зависимости от возраста и толщины раковины.
Членистоногие образуют свой наружный скелет (экзоскелет) в форме пластин на внешней поверхности собственно тела и конечностей. Эти пластины состоят из прочного материала, секретируемого слоем живых клеток, лежащих непосредственно под наружным скелетом. Весьма удобным примером может служить экзоскелет насекомых, поскольку другие членистоногие мало чем отличаются от них в этом отношении. Как видно из рис. 8, клетки, формирующие прочный покров насекомого, сравнительно слабо специализированы и лежат в один слой. Секретируя различные вещества, они образуют кутикулу. Последним, самым наружным слоем кутикулы секретируется воскообразное вещество с добавлением белковых молекул. Под ним, формируясь несколько раньше, закладывается плотный слой, который содержит не только неизменные волокна белка, но и особое вещество, называемое хитином.
Присутствие последнего чрезвычайно характерно для наружного скелета насекомых. Воскообразный слой выносится на поверхность через поры в наружном покрове. Хотя хитин встречается у представителей различных типов, лишь у насекомых он широко используется для укрепления их суставчатого скелета. Химически хитин родствен сахарам и полисахаридам; он образуется из большого числа звеньев такой же структуры, что и глюкоза, в которой одна гидроксильная группа заменена на ацетиламинную NHC = ОСН3. Хитин не растворяется ни в одном из обычных растворителей; такова и целлюлоза — основное строительное вещество растительных клеток, из которого получают хлопчатобумажную ткань, бумагу и массу других полезных материалов. Целлюлоза представляет собой полимер, построенный, как и хитин, из молекул глюкозы, но с добавлением азота. И целлюлоза и хитин весьма устойчивы к действию пищеварительных ферментов или каких-либо других средств биологической обработки и потому сохраняются в течение долгого времени и после смерти организма. Тем не менее сами насекомые при каждой линьке переваривают хитин.
В скелете насекомых и других членистоногих хитин прочно связан с молекулами белка. Именно это сочетание и обеспечивает скелету членистоногих уникальную прочность, гибкость и эластичность. Хитиновые пластины имеют сложное сечение, благодаря чему образуют надежный панцирь: они утончаются на изгибах и утолщаются, покрываясь шипами и гребнями, в местах, где требуется жесткость. Более того, через определенные интервалы в пластинах встречаются небольшие отверстия, через которые выступают упругие роговые волоски. Жесткой связи с самим экзоскелетом у этих волосков нет, поэтому они свободно, хотя и не сильно, двигаются в ямке, образованной одной или двумя специализированными клетками, окружающими третью, из которой растет волосок. Часто волоски образуют тесный контакт с нервными клетками, которые могут воспринимать малейшие движения волосков, иногда даже субмикроскопические отклонения, вызванные звуковыми колебаниями или вибрацией почвы и растительности, что, как правило, служит сигналом приближения другого животного. Некоторые из этих органов воспринимают даже вкус и запах. В суставах между пластинами наружного скелета насекомых нет плотной экзопутикулы, а вся область сустава покрыта более тонкой, эластичной эндокутикулой и вощеными кожистыми наружными слоями. Таким образом, все части тела насекомого покрыты кутикулой; ее поверхность только иногда прерывается выходами желез, отверстиями дыхательной, пищеварительной и половой систем. Кутикула глубоко заходит в кишечную трубку и трахеальную систему. В этом случае отверстия в кутикулярной оболочке располагаются внутри тела.
Линька членистоногих
Наружный скелет членистоногих страдает одним серьезным недостатком. Однажды сформировавшись, хитиновые пластины больше не растут, и насекомые (или ракообразные) могут расти только во время ряда последовательных линек, когда часть старого скелета сбрасывается. Линька начинается с того, что экзоскелет становится несколько мягче из-за разрушения хитиновых пластин, вызванного, вероятно, химической деятельностью подстилающего слоя живых клеток. Сами эти клетки увеличиваются в размерах, а иногда и делятся, а затем секретируют лежащий складками, гибкий слой новой кутикулы, после чего старый наружный скелет отслаивается от подстилающих живых клеток и сбрасывается, целиком или по частям. Животное получает возможность расти до тех пор, пока вновь образованная кутикула не натянется и не затвердеет. Теперь членистоногое имеет новый, увеличившийся в размерах, довольно упругий скелет (часто слегка сморщенный) , который заполняется животным по мере роста. Когда этот скелет становится тесным и начинает тормозить рост, членистоногое снова линяет. В промежутке между сбрасыванием старого покрова и затвердением нового животное покрыто лишь мягкой гибкой кожицей. В таком состоянии оно легко может стать жертвой хищника или получить повреждения при воздействии неблагоприятных внешних условий, например, иссушающего действия среды. Так называемый «мягкотелый» краб как раз и представляет собой одну из таких стадий, когда обычно хорошо вооруженное животное временно оказывается в крайне ненадежном положении беззащитного существа.. Наземные членистоногие средней величины, вроде некоторых сухопутных крабов, особенно беспомощны во время линьки. (Будь такое животное величиной с собаку, его мягкое тело, вероятно, расползлось бы, как у вытащенной на берег медузы.) Но и тут им помогает природа — они меняют свое поведение: начинают жить уединенно, прячутся в темных, влажных, хорошо защищенных убежищах и не питаются, пока их покровы не затвердеют. И не столько потому, что в это время их челюсти и клешни слишком мягки, чтобы поймать и съесть жертву, сколько потому, что они сами не могут достаточно хорошо передвигаться, а оборонительные действия жертвы могут оказаться опасными для них.
Пока еще никому не удалось разгадать, почему членистоногие обязательно должны проходить через такой опасный период полной замены чрезвычайно важного для них наружного скелета, да еще на протяжении нескольких линек. У многих насекомых во время линьки происходят весьма, серьезные нарушения в белково-хитиновом комплексе наружного скелета. По-видимому, именно из-за ограничений в росте, создаваемых специфической организацией наружного скелета членистоногих, они не достигают больших размеров, по крайней мере насекомые.
Внутренний скелет позвоночных
Позвоночные — единственные животные, у которых хорошо развит и эффективно расчленен внутренний скелет, способный обеспечить не только прочность и опору телу, но и свободу движений его частям, укрепленным на этой надежной основе. Все водные позвоночные, среди которых наиболее многочисленны рыбы (эволюционно наиболее древняя группа позвоночных), устроены в основном по одному принципу: мощная мускулатура закреплена на довольно жестком, но все же расчлененном скелете; относительное перемещение отдельных частей скелета вызывается сокращением мышц. При движении длина и форма тела этих животных остаются практически неизменными. Меняется только поза, то есть относительное расположение частей тела. При этом позвоночные пользуются сложной системой проприорецепторов — органов чувств, обильно представленных в мышцах и суставах и посылающих в мозг сведения об относительном расположении и тонусе различных частей тела. Благодаря им животные координируют свои движения, избегая одновременного натяжения мышц-антагонистов и растяжения суставов. Проприорецепторы встречаются также у членистоногих, а возможно, и у других беспозвоночных. У такого лишенного суставов животного, как осьминог, движения которого обладают большей «степенью свободы», чем движения млекопитающих и насекомых, проприорецептивная система устроена совершенно иначе.
Рыбы, даже мелкие, движутся гораздо быстрее, чем обитающие в воде черви той же величины. Но это происходит не из-за высокого уровня развития систем органов рыбы, а потому, что даже в водной среде внутренний скелет в сочетании с нервно-мышечным аппаратом является решающим фактором в повышении эффективности движения. Наземные животные любого размера испытывают острую нужду в скелетной опоре, поскольку они не могут рассчитывать на помощь в виде выталкивающей силы воды. Поэтому в наземных условиях наиболее выигрышным оказывается именно внутренний скелет позвоночных.
Древнейшие рыбообразные позвоночные, известные по ископаемым остаткам, кроме внутреннего скелета, имели панцирь из накладных костей. Об их ближайших предках ничего не известно, так как их скелет не смог сохраниться до наших дней. Их более далекие предки обладали лишь хордой. У современных примитивных позвоночных, таких, как минога, хорда представляет собой довольно мягкий стержень из особой соединительной ткани, заключенный в плотную фиброзную оболочку. Полностью развитая хорда проходит вдоль всего тела животного по средней линии, располагаясь дорзальнее кишечного тракта и вентральнее спинного мозга. Такое устройство тела животного препятствует его собиранию в гармошку при сокращениях двигательной мускулатуры. Когда сокращаются продольные боковые мышцы, тело изгибается из стороны в сторону.
Помимо кости в скелете позвоночных в разной степени используется и другой материал, называемый хрящом, — плотная, упругая, «а иногда и весьма эластичная ткань. Механические свойства хряща можно оценить довольно просто — согните собственное ухо (его основу составляет эластичный хрящ). Таким образом, три материала — кость, хрящ и ткань хорды — в разных соотношениях и при разном расположении составляющих их живых клеток, внеклеточных белков и других опорных тканей формируют скелет всех позвоночных животных. Правда, иногда кость может отсутствовать, а хрящ у многих взрослых особей находит лишь ограниченное применение. Хорда, же играет важную роль лишь у миног и миксин, а у рептилий, птиц и млекопитающих она практически отсутствует.
Химический анализ кости после возможно более полного удаления всех мягких тканей показывает, что ее основными компонентами являются соли кальция [Са3(РО4)2 и СаСО3] в сочетании с белковыми волокнами. Содержание неорганических компонентов кости близко к их содержанию в природном минерале апатите, однако по своим свойствам кость отличается от чистых солей или минералов. Прежде всего, даже самая плотная кость не является монолитным образованием. Неорганические компоненты кости претерпевают долгий процесс отложения и реабсорбции, моделирования и перестройки, выполняемый специализированными клетками —остеобластами и остеокластами. Питают эти клетки мелкие кровеносные сосуды, бегущие в костном веществе примерно так же, как в земле водопроводные трубы (рис. 10). В середине кости, особенно в длинных костях конечностей млекопитающих, обычно имеется полость, заполненная жировой тканью или костным мозгом. Костный мозг состоит из клеток, производящих красные и белые кровяные тельца и тромбоциты. Он не является обязательным компонентом кости, а лишь заполняет полость, что в общем не сказывается на структурной прочности кости. Кость постоянно растет и перестраивается, поэтому она изрешечена мелкими пересекающимися каналами и заполнена живыми клетками. Клетки, расположенные у стенок каналов, обмениваются веществами с кровью и плотной тканью, в которую они погружены. Волокнистая белковая основа, на которой осаждаются минеральные соли, сходна с межклеточным веществом, секретируемым клетками соединительной ткани (см. следующую главу). Кость — живая, непрерывно обновляющаяся ткань. В ней постоянно происходят изменения — и во время длительного роста и во время старения. Довольно мягкая и гибкая в молодом возрасте, кость становится плотной и твердой по мере завершения роста. Стареющая костная ткань постепенно теряет минеральные компоненты и становится слабой и хрупкой.
Микроскопическое строение кости
Хрящ тоже является продуктом секреторной деятельности живых клеток, погруженных в ими же самими выделяемое основное вещество. По своим свойствам хрящ может быть весьма разнообразен — от очень твердого до эластичного и волокнистого. Клетки твердого хряща поодиночке или небольшими группами широко рассеяны в секретируемом ими межклеточном материале, который состоит из сложных белков и специфического углевода, называемого хондроитином. Это вещество подобно хитину состоит из молекулярных групп, напоминающих по строению глюкозу, в которой одна гидроксильная группа замещена на — NHCOCH3 или связана с сульфатной группой. В совершенно ином по свойствам эластичном хряще значительно больше эластичных волокон белка. У представителей двух больших групп современных позвоночных — хрящевых рыб (акулы, скаты) и круглоротых (миноги, миксины) — скелет в течение всей жизни представлен хрящом. У представителей других классов позвоночных скелет в основном состоит из хряща только на ранних стадиях развития, хотя у некоторых форм происходит лишь частичное замещение хряща костью.
У многих позвоночных есть так называемые кожные, или накладные, кости. Они сразу формируются из костной ткани, и их рост сводится лишь к преобразованию формы и наращиванию по краям. Примером кожных костей может быть чешуя рыб. Нередко чешуйки, сливаясь, образуют большие пластины, как, например, у панцирных сомиков. В процессе эволюции многие из этих костей видоизменились таким образом, что часть их вошла в состав черепа (даже у млекопитающих), а часть — в грудной, или плечевой, пояс (особенно у рыб, амфибий, рептилий и птиц). Остальные кости скелета относятся к типу хондральных, или замещенных, костей, которые изначально закладываются в виде хряща. На генетически определенной стадии .развития такие хрящи заполняются кровеносными сосудами и остеобластами- и постепенно, целиком или частично, замещаются костной тканью.
У млекопитающих в осевой части (диафизе) длинных трубчатых костей, таких, как бедренная кость, центр окостенения распространяется от точки, лежащей где-то посредине длины кости, к концам, пока не заменится весь диафиз (рис. 11). Этот процесс может длиться несколько лет. У человека, например, окостенение мелких косточек кисти и стопы заканчивается только к 21 году. Одновременно с этим в верхних и нижних концах трубчатых костей, или эпифизах, формируются еще два центра окостенения. Окостенение в тканях эпифизов идет медленнее, и с тканью диафиза они не соединяются. Между костью эпифиза и диафиза на протяжении всего периода роста животного сохраняется тонкая прослойка хряща, и именно в этих местах происходит удлинение кости. Таким образом, рост кости в длину осуществляется путем нарастания хряща между эпифизом и диафизом. Рост в толщину идет путем постоянного преобразования поверхностной и внутренней частей кости за счет деятельности остеобластов и остеокластов. Тонкий слой специализированного хряща сохраняется и на суставной поверхности эпифиза, где он в течение всей жизни функционирует в качестве суставной выстилки, повышая упругость и сопротивление износу. Сравнивая степень окостенения хондральных костей со структурой костей известного возраста, можно определить возраст животного вплоть до наступления его зрелости. По достижении животным зрелого возраста диафиз и эпифизы сливаются, утрачивая разделявшую их хрящевую пластинку.
Развитие хондральной кости млекопитающих
У рептилий, амфибий и рыб окостенение обычно распространяется из одного центра — от середины кости к концам, так что различия между диафизом и эпифизом нет. Рост таких костей в длину происходит на концах и осуществляется за счет их перестройки и вытягивания. Обычно у животных с таким скелетом период роста не ограничен, они растут всю жизнь, хотя темпы приращения с возрастом падают. Все млекопитающие перестают расти ко времени окостенения эпифизальных пластин. Вероятно, эта особенность эволюционно закрепилась у млекопитающих в результате их более высокой локомоторной активности.
Организация скелета позвоночных
Отдельные части скелета позвоночных для удобства называют «костями», хотя, как мы отмечали выше, это могут быть и хрящи. Наиболее заметным костным образованием является череп, состоящий из множества отдельных костей, которые у взрослых животных сливаются воедино, но в период формирования черепа могут быть легко опознаны (рис. 12). Черепная коробка и твердое нёбо (отделы черепа) содержат как кожные, так и хондральные кости; установление гомологии этих образований составляет один из наиболее сложных, но и чрезвычайно интересных разделов сравнительной анатомии (рис. 13). (Те структуры, которые имеют сходное строение либо у взрослых особей, либо на некоторых стадиях развития животного, причем это сходство доказывает, что одна из них произошла от другой либо обе они возникли из общих зачатков, называются гомологичными.Свидетельства этому обычно можно найти в строении не только ныне живущих представителей, но и ископаемых форм.)
Череп и нижняя челюсть льва
Схема, изображающая состав и расположение костей в черепе, нижней челюсти и жаберных дугах примитивных четвероногих
Функция черепа состоит главным образом в прикрывании и защите мозга и основных органов чувств — глаз, органа обоняния, внутреннего уха — и связанных с ними нервов. Верхняя челюсть сочленена или слита с черепной коробкой, тогда как нижняя сочленяется с верхней, в результате чего рот может открываться и закрываться, а также кусать или жевать пищу. Челюсти служат главным образом для прикрепления зубов, кроме того, они контролируют доступ к ротовой полости и глотке. (У круглоротых челюсти полностью отсутствуют.) Именно подвижные челюсти позволили животному активнее добывать пищу, а предковым формам позвоночных стать хищниками. Интересно, что основные части челюстей обособились в эволюции от скелетной опоры жабр — жаберных дуг примитивных рыб. В конечном счете именно эти производные жаберных дуг превратились в крошечные косточки среднего уха, которые служат для передачи звуковых колебаний от барабанной перепонки к внутреннему уху.
Следующим важным отделом скелета является позвоночный столб, или позвоночник. Он образован группой отдельных позвонков, которые сочленяются друг с другом и с ребрами и связаны вверху с черепом (рис. 14). Основная часть позвонка, его тело, обычно окружает или замещает хорду посегментно. Со спинной стороны к телу позвонка прикрепляется костное кольцо, называемое верхней, или невральной, дугой позвонка. Серия невральных дуг окружает и защищает спинной мозг. С брюшной стороны позвонок имеет нижние, или гемалъные, дуги, защищающие важные кровеносные сосуды. Позвоночный столб является основной опорой тела, но вместе с тем он сохраняет и его гибкость. Правда, в отдельных участках позвоночника или в некоторых направлениях она может быть ограничена из-за развития позвоночных отростков или локального срастания позвонков. В совокупности череп и позвоночник окружают и защищают всю центральную нервную систему у позвоночных животных, начиная с круглоротых. Примитивной чертой является сочленение каждого позвонка с одной или двумя парами ребер. Такая множественность ребер характерна, например, для костных рыб, у которых они образуют острые колючки, досаждающие гурманам и хищным животным.
Скелет домашней кошки
У млекопитающих расположение ребер ограничено лишь грудной областью, где они образуют грудную клетку и служат местом прикрепления грудных мышц, которые обусловливают ее дыхательные движения. Видоизмененные ребра крестцовой области позвоночника участвуют в прикреплении тазового пояса к крестцовым позвонкам. Остальная часть позвоночного столба образует скелет хвоста.
В глоточной области у рыб ряд костей поддерживает жабры. Судьба этих костей, называемых висцеральным скелетом, в эволюции позвоночных различна. Как указывалось выше, они дали начало обеим половинкам челюстной дуги и слуховым косточкам наземных позвоночных, в особенности млекопитающих. Кроме того, они участвуют в образовании подъязычного аппарата — скелетной опоры языка, а также в образовании скелета гортани и трахеи. Череп, позвоночник, ребра и висцеральный скелет наряду со специализированными костями грудины называют осевым скелетом.
У многих позвоночных, за исключением круглоротых, их давно исчезнувших предков и вымерших рыб из группы панцирных, имеются парные конечности, связанные с плечевым и тазовым поясами. В качестве примера на рис. 15 изображен скелет плечевого пояса и плавника вымершей костной рыбы — предка амфибий и высших позвоночных. Видно явное сходство между плавником рыбы и типичной конечностью четвероногого животного.
Плечевой пояс и конечность кистеперой рыбы и примитивной амфибии
Если плечевой пояс млекопитающих служит лишь своего рода фиксатором для передних конечностей, то плечевой пояс амфибий, рептилий и птиц представляет собой более сложный комплекс кожных и хондральных костей. Плечевой пояс млекопитающих состоит из двух лопаток вытянутой формы и двух ключиц. Мышцы, которые движут или стабилизируют передние конечности, связывают плечевой пояс с позвонками, ребрами, черепом и грудиной. В состав передней конечности входит крупная плечевая кость, которая образует с лопаткой подвижное сочленение шарового типа (рис. 14, 16 и 17). Другим концом плечевая кость сочленяется в локтевом суставе с двумя лежащими рядом костями — локтевой и лучевой. Эти кости в свою очередь сочленяются с мелкими косточками запястья, входящими в состав кисти. Дальше идут пястные кости и фаланги пальцев. У млекопитающих обычно пять пальцев, первый из них, большой, часто имеет две фаланги, остальные — по три. У большинства млекопитающих нет прямой костной связи между плечевым поясом и позвоночником. Ключица (входящая в состав плечевого пояса) у многих млекопитающих сочленяется с грудиной, а та в свою очередь — с ребрами.
Левые передняя и задняя конечности примитивной рептилии
Серия специализированных передних конечностей четвероногих
Тазовый пояс млекопитающих состоит из трех пар отдельных элементов — подвздошной, седалищной и лобковой костей, которые у взрослых животных сливаются и образуют сплошное костное кольцо. Все, шесть компонентов пояса прочно соединены между собой, а со спинной стороны — с крестцовыми позвонками и их сильно видоизмененными ребрами. С брюшной стороны- кости обеих половин пояса образуют малоподвижное соединение, называемое лобковым симфизом. Через это кольцо проходят при рождении детеныши млекопитающих. Поэтому тазовый пояс самок должен сочетать необходимую при вынашивании детенышей прочность с достаточно большим диаметром костного кольца. У некоторых млекопитающих по мере приближения родов симфизы тазового пояса под действием гормонов размягчаются и становятся растяжимыми.
Наиболее крупная кость задней конечности, бедренная, сочленяется с тазовым поясом, а в коленном суставе — с двумя лежащими бок о бок большой и малой берцовыми костями (рис. 14 и 16). Эти кости сочленяются с мелкими предплюсневыми косточками стопы. Пять пальцев, состоящих из фаланг, опираются на плюсневые элементы. Строение первого пальца аналогично строению большого пальца руки. В результате специализации в строении конечностей и поясов могут встречаться значительные отклонения, что частично отражено на рис. 17.
Консервативный характер основного плана строения конечностей позвоночных позволяет думать о его больших преимуществах, хотя не следует забывать, что детали строения, равно как и функции конечностей — иногда крайне специализированных, иногда универсальных, — весьма изменчивы. Еще более удивительные примеры эволюционных преобразований демонстрируют конечности членистоногих (рис. 18).
Скелет рака
Конечности позвоночных могут быть приспособлены для самых разных типов передвижения — хождения, рытья, лазанья, брахиации (перебрасывание тела с ветки на ветку только при помощи рук), машущего и планирующего полетов, прыганья и бесконечного ряда вариаций этих типов. Конечности могут применяться и как оружие, с использованием когтей или копыт, и в качестве сильно вытянутых чувствующих щупиков для исследования удаленных или спрятавшихся объектов (например, насекомых в норках). Они могут служить для поиска различных объектов и поднесения их ко рту, для перетаскивания чего-либо или, например, для забагривания рыбы. Они даже могут быть превосходными ходулями.
Все эти варианты специализации сопровождаются структурными перестройками. Не удивительно поэтому, что длина и масса крупных костей, так же как и устройство суставов, часто изменяются, чтобы лучше обеспечить произвольные или вызванные необходимостью движения или уменьшить вероятность повреждений. Нередко кости целиком или частично исчезают либо сливаются с соседними костями. Так, косточки запястья, предплюсны и пальцев могут уменьшиться в числе или видоизмениться. В передних конечностях китов, например, число запястных косточек и пальцев увеличено (рис. 17). У представителей нескольких групп, таких, как безногие амфибии, змеи и некоторые ящерицы, конечности были утрачены целиком (этот процесс шел независимо в каждой группе). У китов утрачены только задние конечности. Функции утерянных конечностей у таких животных взяли на себя другие адаптивно изменившиеся органы. Особенно это касается передвижения, ловли и удержания добычи, разнообразия поз, например при ухаживании и спаривании и т. д.
Интересным и хорошо изученным примером изменения конечностей у млекопитающих может быть лошадь. Ее суставы запястья и предплюсны сильно перестроены, число костей в них сократилось, а число пальцев уменьшилось до одного на каждой ноге. Копыто представляет собой видоизмененный коготь, расположенный на последней фаланге третьего пальца. Лошадь — животное высокоспециализированное для быстрого и продолжительного бега в условиях степи или прерии. Это особенно сказалось в изменении голеностопных суставов — повысилась их прочность. Однако движения конечностей лошади ограничены; они рассчитаны в основном на ходьбу и бег, способностью же к различным манипуляциям пришлось пожертвовать.
Соединительная ткань
Скелет не просто набор отдельных костей и хрящей. Все части и органы тела животного распались бы, если бы не были связаны соединительной тканью. Эта ткань состоит из клеток, погруженных в особое межклеточное вещество. Термин «ткань» обычно используется для обозначения более или менее обширной группы клеток и связанного с ними межклеточного основного вещества, которые сообща служат одной определенной цели. Почти у всех многоклеточных животных есть клетки,, выполняющие важную функцию объединения одних частей тела с другими. Форма клеток соединительной ткани обычно несколько вытянута, а их цитоплазма образует радиально отходящие выросты, способные медленно, в течение нескольких часов или дней изменять свои контуры. Эти клетки секретируют вокруг себя волокнистые, желатинообразные, клейкие или слизистые материалы, образующие слои, тяжи или скопления живой ткани, которая обеспечивает соединение частей тела. Среди этих секретируемых материалов, пожалуй, наиболее важным является белок, называемый коллагеном. Коллаген существует в форме длинных волокон с характерной ультраструктурой, которая легко обнаруживается под электронным микроскопом во многих типах живых материалов.
У некоторых позвоночных особенно густое сплетение соединительнотканных волокон, в которых преобладают нерастворимые волокна белка, лежит под самой кожей. Не менее важны и многочисленные оболочки, выстилающие различные полости в теле животного. У млекопитающих к их числу относятся перитонеальная выстилка брюшной полости и плевральная оболочка грудной. У позвоночных такие мембраны очень часто служат для подвешивания органов в полости тела. Например, спинная и брюшная брыжейки подвешивают кишечник вдоль средней линии брюшной полости. Существует множество округлых и плоских связок, соединяющих между собой кости скелета, и сухожилий, прикрепляющих, мышцы к костям. Более тонкие и гладкие слои соединительной ткани покрывают и обособляют каждую мышцу, позволяя ей сокращаться целиком или отдельными участками. Нервы тоже покрыты соединительнотканными оболочками, которые дают возможность расположенным рядом тканям, например мышцам, работать, не повреждая нервные волокна. В сущности, какие бы органы ни входили в контакт, будь то кости или мышцы, нервы или кровеносные сосуды, всегда в образовании этого контакта примет участие специализированная разновидность соединительной ткани, обеспечив необходимую степень прочности или гибкости.
Соединительная ткань заполняет также разного рода промежутки и полости в различных частях тела животного. Существует особый тип соединительной ткани, которая состоит главным образом из клеток, содержащих в своей цитоплазме большое количество жировых капель. Этот резервный жир расходуется лишь при необходимости, например во время массового размножения, когда уменьшаются запасы пищи или когда погодные условия препятствуют добыванию корма. Впадающие в спячку мелкие млекопитающие, такие, например, как летучие мыши или тушканчики, запасают к осени в виде жировой ткани «топливо», повышающее вес зверька в летнее время на 100%. Это позволяет им удовлетворять нужды обмена веществ в период зимнего «поста».
Интересно, что химический состав резервного жира у разных видов различен. У многих млекопитающих в период спячки жир более ненасыщен в сравнении с запасенным летом. Аналогичная ситуация наблюдается и у не впадающих в спячку арктических млекопитающих, чьи конечности подвержены воздействию очень низких зимних температур. У лося, например, жир в дистальных частях конечностей более ненасыщен (и имеет более низкую точку плавления), чем в проксимальных отделах. Запасание жира в ненасыщенной форме, очевидно, способствует сохранению его текучести в условиях холода. Жировая соединительная ткань играет также немаловажную роль в качестве мягкой «подушки» и наполнителя между различными органами. Почки, например, окружены жиром. Жир придает характерный контур телу, нередко отражая различие полов. Наконец, особая разновидность жировой ткани, известная как бурый жир, широко распространена у впадающих в спячку млекопитающих. Недавно было показано, что эта ткань способна быстро и в большом количестве производить тепло. Механизм генерации этой теплоты после пробуждения животного и способ его запускания остаются пока неясными. Считалось, что предшествующая пробуждению мышечная активность, особенно дрожь, является главной причиной подобного согревания.
Таким образом, соединительная ткань формируется и накапливается не только для нужд «настоящих» органов, но и сама выполняет немало особых функций. Миллионы сравнительно простых клеток, рассыпанных по всему телу, способны секретировать широкий набор материалов, различающихся, по механическим свойствам. И все же каждая группа клеток соединительной ткани секретирует лишь «свои» материалы и только в требуемом количестве. Деятельностью этих универсальных клеток почти удовлетворяются все механические нужды организма. Поэтому, несмотря на отсутствие такой сложной структуры, какой обладает кость, соединительная ткань отнюдь не является просто индифферентным наполнителем.
ЛИТЕРАТУРА
Barrington E. J. W., Invertebrate Structure and Function, London, Nelson, 1967.
Bloom W., Fawcett D. W, A Textbook of Histology, Philadelphia, Saunders, 1968.
Со11 H. В., Adaptive Coloration in Animals, London, Methuen, 1957.
Fawcett D. W., An Atlas of Fine Structure: The Cell, its Organelles, and Inclusions, Philadelphia, Saunders, 1966.
Marpies M. J., Life on the Human Skin, Scientific American, 220 (1), 108-115 (1969).
Montagna W., The Structure and Function of Skin, New York, Academic Press, 1962.
Montagna W., The Skin, Scientific American, 212 (2), 56—66 (1965).
Portmann A., Animal Camouflage, Ann Arbor, University of Michigan Press, 1959.
Bomer A. S., The Vertebrate Body, Philadelphia, Saunders, 1962.
Bomer A. S., Vertebrate Paleontology, Chicago, University of Chicago Press, 1966.
Schubert M., HammermanD., A Primer on Connective Tissue, Philadelphia, Lea and Febiger, 1968.
Скелетная система— Викиверситет
Скелетная система — система организма, состоящая из костей, суставов и соединительных тканей.
Костный мозг — мягкая ткань в центре некоторых костей.
- Соединительные детали
Хрящ — прочная, гибкая гелеобразная ткань, которая смягчает сустав.
Сухожилия — соединяют мышцы с костями.
Связки — соединяют кости с костями.
Ваша костная система позволяет вам двигаться.
В теле человека 206 костей.У новорожденного 350 костей.
Что делает скелетная система? [Edit | править источник]
- Поддерживает тело, образуя каркас для тела.
- Защищает внутренние органы. Пример: грудная клетка защищает сердце и легкие.
- Хранит минералы, необходимые для различных систем организма. Примеры: кальций и фосфор.
- Производит клетки крови в костном мозге.
Кости [править | править источник]
- Череп — Череп; Защищает мозг.
- Clavicle — ключица; Удерживает лопатку на месте / поддерживает структуру плеча и верхней части тела.
- Грудина — длинная плоская костная пластинка, которая защищает сердце, легкие и кровеносные сосуды.
- Scapula — лопатка; Соединяет нижнюю часть тела с верхней частью тела / поддерживает структуру верхней части тела и плеча (плоская кость).
- Плечевая кость — Рука; Длинная кость соединяет лопатку с нижней частью руки (локтевой и лучевой) / поддерживает структуру плеча.
- Локтевая кость — Кость, которая накапливает минералы и вырабатывает клетки крови в костном мозге / позволяет перемещаться через локоть и запястье.
- Радиус — соединяется с локтевой костью и соответствует вращению предплечья. Локтевая кость также выполняет эту функцию. Также поддерживает структуру нижнего рычага.
- Ребра — Грудная клетка служит для защиты сердца и легких, поддерживает туловище и выполняет дыхание (плоская кость).
- Позвонки — Позвоночник / позвоночник; 33 кольцеобразные кости, сложенные друг на друга, образуя спинной мозг / защищают спинной мозг и обеспечивают поддержку верхней части тела (типы позвонков нерегулярны).
- Таз — Бедро; Защищает органы тазовой полости и поддерживает бедра, бедра и живот (ноги).
- Carpals — Помогает при движении запястья.
- Femur — бедро; Поддерживает вес тела и приспосабливается к движениям ног / самой длинной и самой тяжелой кости.
- Patella — наколенник; Покрывает / защищает переднюю суставную поверхность коленного сустава.
- Фибула — стабилизирует лодыжки и помогает укрепить мышцы голени.
- Tibia — Самая большая кость голени; Голень, которая помогает распределять вес между коленом и лодыжкой / поддерживает голень.
- Tarsals — Помогает с распределением силы от большеберцовой кости к пяточной кости.
- Фаланги — Кости пальцев рук и ног.
Суставы [править | править источник]
Сустав — это точка, где встречаются две кости. Есть три типа суставов: неподвижные, малоподвижные и подвижные.
Неподвижные, слегка неподвижные и подвижные суставы [править | править источник]
Immobile [править | править источник]
- Неподвижные суставы — это суставы, которые не двигаются после того, как ребенок достигает зрелости, а отдельные кости срастаются.
Примеры: Череп (череп): сросшиеся кости, покрытые кожей головы; копчик (копчик): сросшиеся кости у основания позвоночника.
Немного неподвижен [править | править источник]
- Слегка неподвижные суставы — это суставы, допускающие легкое движение.
Пример: между позвонками спины. Эти суставы смягчаются губчатым диском, который может разорваться и просочиться внутрь амортизирующего геля. Такая грыжа, разрыв или «проскальзывание» диска может привести к воспалению окружающих тканей и различной степени боли.
Мобильный [редактировать | править источник]
- Подвижные сочленения — это сочленения, допускающие широкий диапазон движений.
Примеры: колени, плечи, пальцы. Со временем, если подвижные суставы изнашиваются или получают травмы, смазочная жидкость между костями становится склонной к периодическому накоплению крошечных пузырьков газа.Лопание этих пузырьков при перемещении соединения вызывает слышимый «треск» или «скрип». Прекрасным примером этого является раздражающий звук «трескать костяшками пальцев». Как только пузыри лопаются, требуется время, чтобы их скопилось больше, поэтому вы не можете постоянно ломать суставы суставов, и почему многие люди слышат, как их суставы трескаются, когда они встают с постели или встают из длительного сидячего положения.
Соединительные ткани [править | править источник]
Соединительные ткани — это прочные, гибкие ткани, которые соединяют, закрепляют и смягчают суставы. Есть три типа: связки, сухожилия и хрящи. Повреждение или потеря соединительной ткани отрицательно сказывается на работе сустава, а также вызывает боль разного уровня. Некоторые травмы могут потребовать хирургического вмешательства для заживления; например, растяжение передней крестообразной связки третьей степени, более известное как «разрыв передней крестообразной связки», является распространенной травмой колена, которой часто страдают профессиональные спортсмены, и требует хирургического лечения. Потеря соединительной ткани также может потребовать хирургического лечения или замены.
- Связка: соединяет кости сустава.
- Сухожилие: прикрепляет мышцы к кости.
- Хрящ: Амортизирует кости сустава.
Растяжения / заболевания, связанные с опорно-двигательной системой [править | править источник]
Переломы — перелом кости в результате травмы.
Вывих — Когда кость выталкивается из сустава.
Растяжение связок — Растяжение или перекручивание связок. (Полное определение: связки — это короткие части жестких, гибких соединительных тканей, которые соединяют две кости или хрящи, или удерживают вместе сустав)
Чрезмерное использование — Травмы — происходят с течением времени.
Сколиоз — Заболевание, при котором позвоночник изгибается в виде «C» или «S» изгиба / формы.
Остеопороз — заболевание, при котором кости становятся хрупкими.
Забота о вашей костной системе [править | править источник]
A. Хорошие Молочные продукты содержат кальций, фосфор, магний и витамин D. Эти витамины помогают укрепить кости.
B. Регулярные упражнения: увеличивают костную массу.
C. Хорошая осанка помогает сохранять позвоночник здоровым и сбалансированным.
D. Найдите время, чтобы зажить: дождитесь полного выздоровления, прежде чем вернуться к физической активности.
E. Используйте защитное снаряжение при выполнении физических упражнений, например, при езде на велосипеде.
Источники [править | править источник]
См. Также [править | править источник]
Определение скелета по Merriam-Webster
скель · тонна | \ ˈSke-lə-tən \1 : Обычно жесткая поддерживающая или защитная структура или каркас организма. особенно : Костный или более или менее хрящевой каркас, поддерживающий мягкие ткани и защищающий внутренние органы позвоночного животного.
2 : что-то уменьшенное до минимальной формы или основных частей
3 : истощенный человек или животное
4а : нечто, образующее структурный каркас
б : прямая или разветвленная цепь или кольцо атомов, которые образуют основную структуру органической молекулы.
5 : что-то постыдное и хранимое в секрете (как в семье) — часто используется во фразе скелет в туалете
6 : Маленькие сани, которые используются в положении лежа и используются особенно на соревнованиях. также : собственно соревнование
: из, состоящий из или напоминающий скелет
Ваши кости делают больше, чем вы полагаете за
.В феврале мы сосредоточимся на частях тела, которые формируют нас, насыщают кислородом и дают нам энергию во время длительных прогулок по пляжу. Костяные кости. Эти скелетные строительные блоки вызывают любопытство и вызывают страх у разных людей — мы надеемся, что наши рассказы, охватывающие все, от операций и добавок до старомодного доброго костяка, помогут только в первом. После того, как вы тщательно изучите свой мозг фактами о костях, ознакомьтесь с нашими предыдущими тематическими месяцами: мышцы и жир .
Жутко, страшно: Хэллоуин дал скелетам плохую репутацию.(Это также дает вам действительно неточное представление о том, как выглядит ваш скелет, но это уже другая история.) Нечего бояться здорового набора костей — на самом деле, важно поддерживать плавное функционирование вашего тела, а не только потому, что он держит все ваши более мягкие части в вертикальном положении.
Хотя кости выглядят статичными, когда они хранятся в музее или моделируются в классе, кости в вашем теле так же живы, как ваши легкие, печень или почки. Он состоит из твердой, тяжелой внешней ткани, известной как «компактная ткань», которая окружает губчатую «губчатую» ткань и жидкий костный мозг.Вся система питается сетью вен и артерий, которые переносят кислород и энергию и выводят отходы и вещества, производимые в костях. Компактную кость окружает надкостница, фиброзная мембрана, которая помогает восстанавливать и расти кости. Единственные места, не покрытые надкостницей, — это места, где хрящ окружает кость, например, в суставах, или где прикрепляются связки и сухожилия, соединяющие кость с мышцами. Это сложная система, которая на самом деле не улавливается высохшей плотной и губчатой тканью, которая остается в мертвом скелете.
В течение вашей жизни ваши кости срастутся, перенесут травмы, изменят форму и заставят вас двигаться, при этом их ткани будут постоянно реконструироваться и заменяться. Кость — это «живой орган», — говорит Луис Бертассони, доцент кафедры стоматологии и биомедицинской инженерии Орегонского университета здравоохранения и науки. «Как и у любого другого живого органа, у вас есть огромное количество взаимодействий и сложности, которые помогают ему оставаться живым и хорошо функционировать».
Что делает кость?
До недавнего времени все, что ученые знали о скелетах, основывалось на общей анатомии, говорит научный обозреватель Райли Блэк, автор книги Skeleton Keys: The Secret Life of Bone .(Это анатомия, которую мы можем наблюдать нашими глазами, а не анатомия, которая отвратительна, хотя ваши результаты могут отличаться.) Исторически функции костей по защите жизненно важных органов и удержанию людей были хорошо известны, и ее связь с такими вещами, как мышцы, с которыми костные соединения — также были признаны.
Гален из Пергама, греческий врач, живший в первом веке, писал, что кости «поддерживают и поддерживают другие элементы тела в качестве основы, потому что все закреплено и прикреплено к костям.В этом он не был полностью неправ — хотя кости не могут двигаться сами по себе, скелетная система является важной частью человеческого движения, потому что она обеспечивает якорь, против которого мышцы, связки и сухожилия могут работать над своим движением. тянуть магию.
Но с костями происходит многое, чего нельзя увидеть, просто разрезав труп. Помимо обеспечения структуры и физической защиты, кость «также регулирует широкий спектр биологических явлений в организме», — говорит Бертассони.«На самом деле все, что вы видите, заключено в твердой ткани».
По словам Блэка, наше понимание многих ролей скелета значительно расширилось благодаря развитию технологий визуализации. Они позволили ученым за последние 125 лет заглянуть внутрь живых тел и понаблюдать за работой костей. Впервые живые кости на месте удалось увидеть в 1895 году, когда изобретатель рентгеновского излучения Вильгельм Рентген сфотографировал кости рук своей жены Анны Берты Людвиг. (История не зафиксировала, что Людвиг думал о своей руке с обручальным кольцом.)
Считается, что причина, по которой у людей и других животных возникли внутренние кости, в первую очередь связана с защитой — теорией, подкрепленной недавними исследованиями функции костей. Некоторые из ваших костей (например, череп и ребра) по-прежнему служат оболочкой для мягких кусочков. Но ваши кости также защищают мягкий костный мозг внутри них, который необходим для производства крови. Костный мозг содержит особые стволовые клетки, которые производят как красные, так и белые кровяные тельца, которые доставляют кислород всем тканям вашего тела и борются с болезнетворными микробными захватчиками.Мы знаем об этой функции с 1950-х годов.
Эта часть кости также хранит минералы до тех пор, пока они не понадобятся вашему организму, а именно кальций и фосфат. Эти минералы необходимы вашим мышцам и нервам для функционирования, но только в очень определенных количествах. Кость, в которой хранится около 99 процентов кальция в вашем теле и около 85 процентов фосфора, действует как «банк», из которого остальные могут при необходимости извлекать эти ресурсы.
Исследования, проведенные за последние два десятилетия, выявили еще одну удивительную роль, которую играет кость: создание и регулирование гормона остеокальцина.Исследование, проведенное в 2019 году, показывает, что, помимо других функций, остеокальцин разжигает ваш инстинкт борьбы или бегства, что имеет определенный смысл, если учесть, что кости играют большую роль в способности вашего тела бороться или убегать.
Остеокальцин, единственный известный гормон, который вырабатывает кость, выделяется костями в ситуациях острого стресса. Он отвечает за «отключение» парасимпатической нервной системы, которую мы используем, когда все происходит в копацетном состоянии. Затем вступают в действие адреналин и кортизол (также то, что я назвал своими кулаками), чтобы подготовить вас к битве или бегству.
Сложные отношения
Когда вы рождаетесь, у вас почти 300 костей, и многие из них все еще состоят из хрящей. Эта эластичная ткань, которая остается важной частью скелетной системы во взрослом возрасте в качестве подкладки для ваших суставов, делает новорожденных красивыми и гибкими, что им нужно, если они собираются провести месяцы, свернувшись клубочком в утробе матери, и выбраться наружу. мир через узкий родовой канал. Есть несколько исключений, например, череп, хотя даже он состоит из нескольких частей при рождении, которые сливаются воедино в первые несколько лет жизни.
По мере роста ваши кости твердеют, и некоторые из них срастаются. В раннем взрослом возрасте (представьте, 18 для девочек и около 20 для мальчиков) количество костей снижается до 206, то есть количество костей, которое вы будете носить с собой всю оставшуюся жизнь. Но система продолжает меняться в процессе, называемом «ремоделированием». В этом процессе небольшое количество существующей твердой кости удаляется и заменяется новой костью. «Ремоделирование восстанавливает повреждения скелета, которые могут возникнуть в результате повторяющихся нагрузок, заменяя небольшие трещины или деформации в областях повреждения клеток», — пишет Национальный институт здоровья.Этот процесс также перерабатывает старую кость, которая может быть опасно хрупкой, обрабатывая содержащиеся в ней минералы, чтобы они могли использоваться другими частями тела, которые в них нуждаются. Каждые 10 лет у вас будет новый и другой скелет из-за всего этого технического обслуживания.
Уникальные кости
Как ваше тело узнает, какую форму должны принять ваши кости? Ваши гены определяют рост и поддержание вашего скелета, точно так же, как они определяют любую часть вашей анатомии. Но на этот скелет также может «сильно повлиять» то, что вы делаете, пишет NIH.Исследования показали, что люди, которые выполняют высокоэффективные упражнения или занимаются физическим трудом, имеют форму костей, отличную от формы костей среднего человека, в зависимости от того, какую физическую активность они выполняют. Сила костей также зависит от того, сколько физической активности человек получает — как и в случае с мышцами, NIH предупреждает, что кости могут стать слабее, если они недостаточно используются. С этой точки зрения скелет, с которым вы столкнетесь, — это «действительно живая капсула времени вашей жизни и того, через что вы прошли», — говорит Блэк.
Еще многое предстоит узнать о костях, и новые технологии, такие как «кость в блюде», разработанная Бертассони и его коллегами, помогают исследователям в этом.Эта модель кости, которая выросла из клеток того же типа, воспроизводит структуру твердого материала и то, как он принимает другие мягкие материалы, такие как нервы и кровеносные сосуды. Со временем исследователи надеются, что его можно будет использовать в костных трансплантатах, а также в исследованиях.
При создании материала исследователь из OHSU говорит, что его очаровала структура кости. «Загляните внутрь, — говорит он, — и вы увидите тысячи микроскопических структур — крошечных отверстий, которые позволяют материалам входить и выходить — деликатно расставленных, чтобы рассеять силы, которым кость подвергается, даже когда она выполняет множество других функций.В результате получается «не что иное, как произведение искусства», — говорит он.
Носовой скелет — Кости — Хрящ — Переломы
Носовой скелет представляет собой комбинацию кости и хряща, которая образует то, что мы можем видеть как внешний нос, и внутреннюю носовую перегородку, разделяющую две носовые полости головы.
Здесь мы обсудим анатомию носового скелета и составляющих его костей.
Анатомическая структура
Скелет носа образован тканями трех типов; костная, хрящевая и фиброзно-жировая ткань.Глядя на каркас носа, полезно разделить конструкции на две части; внешний каркас носа и внутренняя перегородка носа .
Внешний скелет носа
Рис. 1. Внешний вид скелета носа сбоку [/ caption]Внешний каркас расширяет носовые полости на переднюю часть лица (см. Рисунок 1). Частично он образован расположенными выше носовыми и верхнечелюстными костями.Нижняя часть носа состоит из гиалиновых хрящей; латеральная, большая крыловая, малая крыловая и хрящевая перегородка . Боковые и основные хрящи крыльев носа являются самыми крупными и вносят наибольший вклад в форму носа. Малые хрящи крыльев крыльев различаются по количеству, обычно по 3 или 4 с каждой стороны.
Внутренняя перегородка носа
Внутренняя перегородка носа разделяет носовую полость на две ноздри. Кости, которые образуют носовую перегородку, можно разделить на:
- Парные кости : носовые, верхнечелюстные и небные кости
- Непарные кости : решетчатая и сошниковая кости.
Помимо костей носа, перегородка и большой крыловидный хрящ также составляют часть носовой перегородки.
Этмоид участвует в центральной части носовой перегородки. Это одна из самых сложных костей человеческого тела, и ее структура выходит за рамки этой статьи, однако дополнительную информацию можно найти здесь. Передняя и задняя части образованы перегородочным хрящом и сошником костью соответственно.
Дно дно носовой полости образовано твердым небом, отделяющим его от ротовой полости. Твердое небо состоит из небной кости сзади и небного отростка верхней челюсти спереди. Решетчатая пластинка решетчатой кости образует крышу носовой полости.
Рис. 2. Вид сбоку боковой части носовой перегородки. [/ caption][старт-клиническая]
Клиническая значимость: перелом носа
Из-за того, что выступает наружного скелета носа, часто встречаются переломы носа — наиболее распространенный перелом лица.Переломы обычно возникают в результате тупой травмы носа. Распространенным осложнением переломов носа является необратимая деформация из-за разрушения костей и хрящей.
[окончание клинической]
Аппендикулярный скелет — обзор
2.1 Экспрессия рецепторов FGF и FGF в развивающемся аппендикулярном скелете
В развивающемся аппендикулярном скелете лиганды и рецепторы Fgf экспрессируются и функционируют на всех стадиях, от образования зачатка конечности до рост, ремоделирование, гомеостаз и восстановление зрелой кости.В дистальном зачатке конечности Fgfr1 и Fgfr2 присутствуют в мезенхимальных клетках до появления каких-либо морфологических или молекулярных признаков мезенхимальной конденсации (также называемой хондрогенной конденсацией) (Orr-Urtreger, Givol, Yayon, Yarden, & Lonai, 1991; Sheeba, Andrade, Duprez, & Palmeirim, 2010). На этой стадии преконденсации экспрессия Fgfr3 и Fgfr4 не обнаруживается (Sheeba et al., 2010).
Апикальный эктодермальный гребень (AER) является сигнальным центром на дистальном крае зачатка конечности.AER экспрессирует несколько FGF (в первую очередь FGF4 и FGF8, но также FGF2, FGF9 и FGF17). Одна модель функции AER FGF предполагает, что AER FGF передает сигнал мезенхимальным FGFR конечностей и функционирует, чтобы задерживать дифференцировку клеток, увеличивая время, необходимое клеткам для пролиферации, и, таким образом, способствуя разрастанию зачатков конечностей (Martin, 1998; Sun et al., 2000; Tabin & Wolpert, 2007). В этой модели мезенхимные клетки начинают дифференцироваться, когда они находятся слишком далеко от AER, чтобы получать сигнал FGF, происходящий из AER (Benazet & Zeller, 2009; Tabin & Wolpert, 2007).Дифференциация мезенхимы конечностей, которая выходит за пределы диапазона AER FGFs, приводит к образованию мезенхимальной (хондрогенной) конденсации, основного события, которое запускает аппендикулярный скелетогенез.
Образование хондрогенной конденсации отмечено экспрессией Sox9 и повышенной экспрессией Fgfr2 (по сравнению с окружающей мезенхимой) (Delezoide et al., 1998; Eswarakumar et al., 2002; Orr-Urtreger et al., 1991; Петерс, Вернер, Чен и Уильямс, 1992; Шиба и др., 2010; Szebenyi, Savage, Olwin, & Fallon, 1995; Ю. и Орниц, 2008). Fgfr1 остается более равномерно экспрессируется по всей мезенхиме зачатка конечностей. Fgfr3 и Fgfr4 исключены из мезенхимы дистального зачатка конечности; однако эти Fgfrs экспрессируются в более проксимальных местах растущей конечности в развивающейся мышечной ткани (Delezoide et al., 1998; Orr-Urtreger et al., 1991; Peters et al., 1992; Sheeba et al., 2010 ; Szebenyi et al., 1995). Надхрящница и надкостница происходят из клеток по периферии уплотнения.Эти клетки экспрессируют как Fgfr1 , так и Fgfr2 (Delezoide et al., 1998; Eswarakumar et al., 2002). В центре клетки совершают хондрогенную судьбу и начинают экспрессировать Fgfr3 вместе с Sox9 и коллагеном типа II (Peters et al., 1992; Peters, Ornitz, Werner, & Williams, 1993; Purcell et al., 2009). Когда хондроциты начинают гипертрофироваться в центре развивающегося скелетного сегмента вдоль проксимально-дистальной оси, экспрессия Fgfr3 снижается, а экспрессия Fgfr1 увеличивается (Deng, Wynshaw-Boris, Zhou, Kuo, & Leder, 1996; Jacob , Smith, Partanen, & Ornitz, 2006; Karolak, Yang, & Elefteriou, 2015; Naski, Colvin, Coffin, & Ornitz, 1998; Peters et al., 1993, 1992).
Хотя инициация мезенхимальной хондрогенной конденсации требует выхода из AER FGF, последующее развитие конденсации, по крайней мере, частично зависит от передачи сигналов FGFR (Kumar & Lassar, 2014; Mariani, Ahn, & Martin, 2008; Murakami, Kan, McKeehan, & de Crombrugghe, 2000; Yu & Ornitz, 2008). В поддержку этой идеи передача сигналов FGF увеличивает экспрессию Sox9 в первичных хондроцитах и в линиях недифференцированных мезенхимальных клеток (Murakami et al., 2000; Шунг, Ота, Чжоу, Кин и Хурлин, 2012 г.). Кроме того, активация ERK1 / 2 поддерживает способность мезенхимы зачатка конечностей дифференцироваться в хондроциты путем блокирования Wnt-индуцированного метилирования и молчания промотора Sox9 (Kumar & Lassar, 2014; Ten Berge, Brugmann, Helms, & Nusse, 2008). Fgfr3 Экспрессия в пролиферирующих хондроцитах поддерживается через сайты связывания Sox9 в гене Fgfr3 (Oh et al., 2014). Механизмы, которые регулируют переход от передачи сигналов FGF, происходящих из AER, к локальной передаче сигналов FGF в конденсирующейся мезенхиме и передаче сигналов FGF в зачатке скелета неизвестны.Однако факторы, которые могут регулировать этот переход, включают близость источников лигандов и отвечающей ткани, специфичность связывания лиганда различных FGF и FGFR и регуляцию паттернов сульфатного гепарансульфата, которые могут регулировать диффузию FGF через внеклеточный матрикс и сродство связывания с FGFR (Nogami et al., 2004; Ornitz, 2000).
Надхрящница и надкостница, которые дадут начало костному воротнику и кортикальной кости, экспрессируют Fgfr1 в мезенхимальных предшественниках и FGFR2 в дифференцирующихся остеобластах (Britto, Evans, Hayward, & Jones, 2001; Coutu, Francois, & Galipeau, 2011; Jacob et al., 2006; Молтени, Модровски, Хотт и Мари, 1999b; Ohbayashi et al., 2002). Fgfr3 экспрессируется более интенсивно в хондропрогениторных клетках, расположенных в бороздке Ранвье и кольце ЛаКруа (Robinson et al., 1999), а FGFR1 и FGFR3 экспрессируются в суставных хондроцитах мыши и человека (рис. 1A) (Weng et al. , 2012; Ян и др., 2011).
Рис. 1. Паттерны экспрессии рецепторов FGF в эндохондральной кости (A) и перепончатой кости (B) во время развития. Диаграмма показывает схему ростовой пластинки с цветными кодами экспрессии рецепторов FGF.
Пластинка роста образуется, когда хондроциты в центре мезенхимальной конденсации начинают гипертрофироваться и когда сосудистая инвазия хондроцитов гипертрофической зоны формирует первичный центр окостенения. Эти незрелые хондропрогениторы экспрессируют FGFR3. В установленной ростовой пластине экспрессия Fgfr3 остается высокой в пролиферирующих и прегипертрофных хондроцитах. Когда хондроциты начинают гипертрофироваться, экспрессия Fgfr3 прекращается, а экспрессия Fgfr1 увеличивается (рис.1) (Delezoide et al., 1998; Eswarakumar et al., 2002; Hamada, Suda, & Kuroda, 1999; Jacob et al., 2006; Karolak et al., 2015; Karuppaiah et al., 2016; Lazarus, Hegde , Andrade, Nilsson, & Baron, 2007; Ornitz & Marie, 2002; Peters et al., 1993; Yu et al., 2003).
Аппендикулярный скелет
Аппендикулярный скелет ПРИЛОЖИТЕЛЬНЫЙ СКЕЛЕТАппендикулярный скелет включает парные плавники или конечности и пояса, скобки в теле, которые поддерживают их
Передний пояс — это плечевой или грудной пояс, к которому и эндохондральные скелетные элементы способствуют развитию грудной клетки. плавник или конечность
Задний пояс — это тазобедренный или тазовый пояс, состоящий из эндохондральных скелетные элементы, поддерживающие тазовый плавник или конечность
Поскольку конечности рыб и четвероногих различаются, развитие морфология грудного и тазового поясов также сильно различается.
Рыбы
Грудные пояса рыб с заменой хряща или хряща
кость, а также дермальные кости, полученные из костных пластин
У хрящевых рыб половинки пояса срастаются, образуя скапулокоракоид ,
который соединен с другой половиной грудного пояса коракоидом бар
В telelosts базовый элемент называется cleithrum , который
поддерживает супраклейтрум и, в свою очередь, posttemporal ,
через который пояс крепится непосредственно к черепу
Тазовый пояс рыб основан на единственном элементе, puboischiac.
стержень , который встроен в мускулатуру туловища
Тетраподы
У четвероногих грудной и тазовый пояса состоят из трех частей. основные агрегаты, похожие по структуре:
Пектораль
Таз
Прокоракоид
Лобок
Коракоид
Ischium
лопатка
Ilium
Степень развития каждого из них зависит от того,
четвероногий или двуногий
Примитивные тетраподы помимо ключицы имеют межключицу.
и клейтрум, сохраненный из рыб
— «коракоид» образован из переднего прокоракоида и задний коракоид
— передний коракоид (прекоракоид или прокоракоид ) возникла как синапоморфия амниоты, а у монотремных млекопитающих есть и то, и другое. коракоидные кости.Утрата переднего коракоида — это синапоморфия Терия
— у Theria задний коракоид сильно редуцирован до коракоида отросток лопатки
— ключица и клеитрум по-разному присутствуют / отсутствуют в кладах четвероногих
— ключицы срастаются в фуркулу по Авесу; уменьшены (у хищников) или потеряны (у копытных) у некоторых групп бегающих млекопитающих
— Цецилии полностью лишены грудных поясов, как и все змеи и некоторые безногие ящерицы Тазовый пояс четвероногих имеет самое большое отверстие в теле — обтуратор . отверстие — через него проходят нервы и мышечная ткань. — у людей мужские и женские тазовые пояса имеют различия, например, разница в угле лобковой дуги и глубине таз — результат потребности женщин в более широком и мелком тазе для размещения родов Приложений
Придатки являются главными опорно-двигательными придатками позвоночных и можно разделить на плавники и конечности четвероногих
Ребра
Функция плавников заключается в предотвращении качения и качения кузова, и тормозить поступательное движение
Состоит из:
— базальных птеригиофоров , соединяющих плавник с грудным пояс— птеригиофоры радиальные
— ceratotrichia и / или плавниковые лучи, составляющие основную часть плавник (рис.9,1 п. 306). Chondrichthyes имеют ceratotrichia (ороговевшие) и Osteichthyes у лепидотрихии (костлявые) — видоизмененные ряды костных чешуек
актинотрихий — ороговевшие лучи в дистальных отделах плавники некоторых костистых рыб Срединные плавники: включают спинной, анальный и хвостовой плавники — гетероцеркальный хвостовой плавник является синапоморфией Gnathostomata
— дифицеркальный тип развился независимо в Дипном, Латимерии, и брахиоптеригии
— гомоцеркальный хвост является синапоморфией Neopterygii (gars, боуфины и костистые кости). Парные плавники: Парные грудные и брюшные плавники гнатостома. рыбы гомологичны конечностям четвероногих
Три типа парных ласт:
— плавниковых складок (Chondrichthyes) — плавников, которые произошли от эндоскелетные птеригиофорные элементы добавлены к вентролатеральным складкам в стенка тела с последующим добавлением базальных частей и сращением по средней линии— лучевых плавников (Actinopterygii)
— лопастных (мясистых) плавников (Sarcopterygii) Плавник двурядный, с преаксиальным и постаксиальным рядами. радиалов
Рыбы-кроссоптериги, считающиеся «предками» четвероногих, являются однорядный только с преаксиальным рядом Все плавники поддерживаются базисами и радиальными упорами , которые могут быть хрящ или кость — базальные части — это увеличенные радиалы, ближайшие к поясу
— у Chondrichthyes основание тазового плавника преобразовано в класпер (мужской копулятивный орган) Конечности четвероногих
Передние и задние конечности тетрапод имеют сходство, которое также показано на грудной и тазовый пояса (рис.9.24-26, стр. 324-325)
Конечности тетрапод имеют пять сегментов: проподиум, эпиподиум, мезоподиум,
метаподиум и фаланги. Манус и пес состоят из последних трех
из этих.
Общее название | Передняя конечность | Задняя конечность |
Проподиум | плечевой кости | бедра |
Эпиподиум | лучевая, локтевая | большеберцовая кость, малоберцовая кость |
Манус | Пес | |
Мезоподиум | запястья | тарсалы |
проксимальный ряд | радиал промежуточный локтевая | большеберцовая промежуточный фибуларе |
медиальная серия | централия (4) | централия (4) |
дистальный ряд | карпалия (5) | тарсалия (5) |
Метаподиум | пястные кости (5) | плюсны (5) |
Фаланги | фаланги (5) | фаланги (5) |
Долгое время считалось, что первое наземное жилище имело 5 цифр на руки и ноги
Недавние находки окаменелостей показывают, что у Ихтиостеги на песце было 7 цифр, и его близкий родственник Акантостега имел 8 цифр на манусе
Первая амниота имела 5 пальцев на манусе и песе, но жила амфибия. и их ископаемые родственники имеют на руке всего 4 или меньше цифр
Распространенной формулой среди ранних тетрапод, за исключением ихтиостеги, является 2-3-4-5-4 (или 3).
Млекопитающие имеют тенденцию изменять структуру своих конечностей в связи с различными заболеваниями. двигательная активность:
— стопоходящий : ходьба на подошвах стоп; грызуны и приматы— digitigrade : ходьба с оторванными от земли лодыжкой и пяткой; плотоядные животные
— unguligrade : ходьба на концах пальцев; копытные — конечные пальцы образуют костную основу копыта у периссодактилей ось опоры проходит через третью палец на ноге
у парнокопытных он проходит между третьим и четвертым пальцами, которые равны по размеру
метаподиалов слились в «продвинутых» парнокопытных, таких как верблюды и лошади. для формирования пушечной кости Морские четвероногие снова вернулись в воду и преобразовали конечности. ластам, как правило, гиперфалангией , как у плезиозавров и китов, и гипердактилия , как у ихтиозавров (которые также гиперфалангируют).
У некоторых видов эти базовые единицы сильно видоизменяются, как у случай таких видов, как летучие мыши и птицы, у которых образовались грудные придатки в крылья (рис. 9.42, стр. 337)
У четвероногих было три появления крыльев:
1. Крыло Pterosauria представляло собой большую перепонку, прикрепленную сбоку. тела и поддерживается рукой и сильно вытянутым 4-м пальцем. Терминальная фаланга 4-го пальца и весь 5-й палец были потеряны.2. Крыло летучей мыши (Chiroptera) представляет собой перепонку, поддерживаемую последними четырьмя удлиненные пальцы. Цифра 1 (большой палец) свободна от крыла и образует крючок. Недавняя гипотеза, выдвинутая нейробиологом Джеком Петтигрю, заключается в том, что летучие мыши полифилетичны, а Megachiroptera и Microchiroptera самостоятельно развили крылья.
3. Поверхность крыла птицы образована перьями. Только три цифры присутствуют; это, скорее всего, 1, 2 и 3, основываясь на сравнении с Археоптерикс , первая птица.Фаланговая формула этой юрской окаменелости — 2-3-4. Единственные отчетливые запястья — это radiale и ulnare ; остальные сливаются с пястными костями в carpometacarpus .
Эволюция конечностей и филогения динозавровСреди современных таксонов Crocodylia и Aves — сестринские группы, образующие Архозаврия
Филогения архозавров во многом основана на морфологии аппендикулярный скелет.Существует четыре основных типа голеностопного сустава:
* Первоначально у архозавров имеется PM (примитивный мезотарзал) лодыжки, в которой плоскость сгибания проходит вдоль простого шарнира между астрагала и пяточной кости и остальной части стопы.* Клады Crocodylotarsi имели лодыжку CN (нормальный крокодил) , в котором штифт на астрагале входит в гнездо на пяточной кости. В плоскость изгиба проходит между астрагалом и пяточной костью.
* Лодыжка CR (перевернутая крокодилом) обнаружена у Ornithosuchus и близкие родственники.
* Лодыжка AM (Advanced mesotarsal) является синапоморфией для Орнитодира, включая динозавров (плюс авес) и птерозавров. В этой лодыжке астрагал и пяточная кость прочно прикреплены к большеберцовой и малоберцовой коже, а плоскость изгиба находится между астрагалом-пяточной костью и остальной частью стопы.
СинапоморфииХордовые | * Наличие нотохорда |
Позвоночные | * Наличие позвонков |
Gnathostomata | * Наличие парных придатков * Наличие нервных дуг и гемальных дуг. * Гетероцеркальный хвостовой плавник |
Хондрихтиес | * Наличие кламмеров у самцов |
Остейхтиес | * Наличие лепидотрихий |
Неоптеригии | * Отсутствие ключицы * Гомоцеркальный хвостовой плавник |
Sarcopterygii | * Мясистые плавники |
Амниота | * Наличие комплекса атлас-ось * Наличие переднего клювовидного отростка |
Тетрапода | * Потеря плавниковых лучей |
Tetrapoda + Ichthyostega | * Плечевой пояс не прикреплен к черепу |
Амфибия | * Потеря «грудной клетки» * Потеря межключичного сустава |
Джимнофиона | * Потеря грудного и тазового поясов и конечностей |
Терия | * Потеря межключичного сустава. * Потеря переднего клювовидного отростка. * Задний клювовидный отросток редуцирован до клювовидного отростка * Наличие лопатки |
Авес | * Наличие фуркулы |
Орнитодира | * Продвинутая мезотарзальная лодыжка |
Динозавры | * Три или более крестцовых позвонка * Сильно уменьшенная малоберцовая кость * Три или меньше фаланг на четвертом пальце кисти |
Орнитисхия * | * Не менее пяти крестцовых позвонков * Опистопубис таза |
Зауроподоморфа ** | * Не менее 10 шейных позвонков * Огромный поллекс с увеличенной лапой. * Бедренная кость длиннее голени |
Theropoda *** | * Цифра 1 стрелки уменьшена или отсутствует * Когти: когти увеличенные, сжатые, заостренные. * Удлиненная узкая плюсневая кость * 1-я плюсневая кость уменьшена, не касается предплюсны, прикреплена сбоку плюсневой кость 2 * 5 плюсневая кость уменьшена до шины |
* включает анкилозавров, стегозавров, гадрозавров, цератопсов
** включает заурисхических травоядных, таких как диплодок и апатозавр.
*** включая карнозавров, самых крупных хищных наземных животных, таких как тираннозавр и аллозавр; и меньшие, но тем не менее порочные формы такие как Дейноних, Струтиомим.и Авес
A | B |
---|---|
клетка | Основная единица структуры и функции живых существ |
клеточная мембрана | Внешняя граница клетки; контролирует, какие вещества могут проникать в клетку и покидать ее. |
ядро | Контрольный центр клетки, который направляет деятельность клетки; содержит химические инструкции, которые направляют всю деятельность клетки и определяют ее характеристики. |
цитоплазма | Область клетки, расположенная внутри клеточной мембраны или между клеточной мембраной и ядром; содержит гелеобразный материал и клеточные органеллы |
ткань | Группа аналогичных клеток, которые выполняют определенную функцию в организме |
мышечная ткань | Ткань тела, которая сокращается или укорачивается, заставляя части тела двигаться |
нервная ткань | Ткань тела, которая передает сообщения между мозгом и любой другой частью тела |
соединительная ткань | Ткань тела, которая обеспечивает поддержку тела и соединяет все его части. |
эпителиальная ткань | Ткань тела, которая покрывает поверхности тела, внутри и снаружи |
орган | Структура в теле, состоящая из различных видов тканей |
система органов | Группа органов, которые работают вместе для выполнения основной функции в организме |
гомеостаз | Процесс, с помощью которого внутренняя среда организма остается стабильной, несмотря на изменения внешней среды |
стресс | Реакция тела и разума человека к угрожающим, вызывающим или тревожным событиям |
позвонок | Кости, составляющие позвоночник животного |
костный мозг | Мягкая ткань, заполняющая внутренние пространства в кости |
хрящ | Соединительная ткань, которая более гибкая, чем кость, и дает опора некоторых частей тела |
сустав | Место соединения двух костей |
связка | Прочная соединительная ткань, которая скрепляет кости в подвижном суставе |
остеопороз | Состояние при кости тела становятся слабыми и легко ломаются |
непроизвольная мышца | мышца, не находящаяся под сознательным контролем |
произвольная мышца | мышца, находящаяся под сознательным контролем. |
скелетная мышца | Мышца, прикрепленная к костям скелета. |
сухожилие | Сильная соединительная ткань, которая прикрепляет мышцу к кости |
гладкая мышца | Непроизвольная мышца, обнаруженная во многих внутренних органах тела |
сердечная мышца | Мышечная ткань только в сердце |
эпидермис | Внешний слой кожи |
меланин | Пигмент, придающий коже ее цвет |
дерма | Нижний слой кожи. |
пора | Отверстие, через которое пот достигает поверхности кожи |
фолликул | Структура в дерме кожи, из которой вырастает прядь волос |
рак | Болезнь в некоторые клетки организма бесконтрольно растут и делятся, повреждая части тела вокруг них |
прыщи | Бактериальная инфекция кожи, при которой сальные железы блокируются и опухают |