Структура костей: Строение и состав кости — урок. Биология, Человек (8 класс).

Содержание

Строение и состав кости — урок. Биология, Человек (8 класс).

Кость — основная структурная единица скелета.

В образовании кости основная роль принадлежит соединительной костной ткани.

 

Костная ткань включает:

  • клетки — остеоциты;
  • и межклеточное вещество.

Межклеточное вещество очень плотное, что придаёт костной ткани механическую прочность.

Остеоциты окружены мельчайшими «канальцами» с межклеточной жидкостью, через которую происходит питание и дыхание костных клеток. В костных каналах проходят нервы и кровеносные сосуды.
 

Твёрдость костям придаёт наличие в их составе неорганических веществ: минеральных солей фосфора, кальция, магния.

Гибкость и упругость придают органические вещества.

Прочность кости обеспечивается сочетанием твёрдости и упругости.

Большей гибкостью обладают кости растущего организма, большей прочностью —  кости взрослого (но не старого) человека.

Состав кости и свойства веществ, входящих в её состав, можно экспериментально доказать.

Сжиганием:

при длительном прокаливании кости органические соединения сгорают. Кость становится хрупкой, рассыпается при прикосновении на множество мелких частиц. Остатки состоят из неорганических соединений. Значит, в отсутствие органических веществ кость теряет гибкость и упругость.
Погружением в раствор соляной кислоты на несколько дней:

неорганические соли растворяются в соляной кислоте и вымываются из кости. Кость становится гибкой, её можно завязать в узел. Значит, при отсутствии неорганических солей кость теряет твёрдость.

 


 
Каждая кость — сложный орган.

По форме кости разделяют на:

трубчатые;

губчатые;

плоские;

смешанные.


Рассмотрим строение трубчатых костей на примере бедренной кости.
Во внешнем строении длинной трубчатой кости можно выделить тело кости (диафиз) и две концевые суставные головки (эпифизы).


 

Эпифизы трубчатой кости покрыты хрящом.


Между телом и головками расположен эпифизарный хрящ, обеспечивающий рост кости

 в длину.

 

Внутри кости находится полость (канал) с жёлтым костным мозгом (жировой тканью), что и дало название таким костям — трубчатые.
 


Эпифизы бедренной кости представлены губчатым веществом.

Тело кости (диафиз) внутри образовано губчатым веществом, снаружи — толстой пластинкой компактного вещества и покрыто оболочкой — надкостницей.

В надкостнице расположены кровеносные сосуды и нервные окончания, благодаря чему она обеспечивает рост кости в толщину, питание, срастание костей после переломов.  На суставных головках (эпифизах) надкостница отсутствует.

Строение и химический состав костей

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 20Следующая ⇒

Большинство костей взрослого человека состоит из пластинчатой костной ткани. Из нее образовано компактное вещество, расположенное по периферии, и губчатое – массы костных перекладин в середине кости.

Компактное вещество, substantia compacta, кости образуют диафизы трубчатых костей, в виде тонкой пластины покрывает снаружи их эпифизы, а также губчатые и плоские кости, построенные из губчатого вещества. Компактное вещество костей пронизано тонкими каналами, в которых проходят кровеносные сосуды и нервные волокна. Одни каналы располагаются преимущественно параллельно поверхности кости (

центральные, или гаверсовы, каналы), другие открываются на поверхности кости питательными отверстиями (foramina nutricia), через которые в толщу кости проникают артерии и нервы, а выходят вены.

Стенки центральных (гаверсовых) каналов образованы концентрическими пластинками, расположенными вокруг центрального канала. Вокруг одного имеются канала от 4 до 20, как бы вставленных друг в друга таких костных пластинок. Центральный канал вместе с окружающими его пластинами называется остеоном (гаверсова система) (рис. 2.2). Остеон является структурно-функциональной единицей компактного вещества кости.

Губчатое вещество, substantia spongiosa, представлено соединяющимися между собой трабекулами, образующими пространственную решетку, напоминающую пчелиные соты. Его перекладины располагаются не беспорядочно, а закономерно, соответственно функциональным условиям. Структурно-функциональной единицей губчатого вещества является трабекулярный пакет, представляющий собой совокупность параллельно расположенных костных пластинок в пределах одной трабекулы и отграниченных друг от друга спайной линией. Костные ячейки содержат костный мозг – орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом, поэтому

костномозговой полостью, cavitas medullaris. Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа. Различают красный костный мозг и желтый костный мозг.

Красный костный мозг, medulla ossium rubra, имеет вид нежной красной массы, состоящей из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки), к иммунной системе и костеобразованию (костесозидатели – остеобласты и костеразрушители – остеокласты), кровеносные сосуды и кровяные элементы и придают костному мозгу красный цвет.

Желтый костный мозг, medulla ossium flava, обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он и состоит.

Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функции кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например, в диафизах трубчатых костей. В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например, в эпифизах трубчатых костей (рис. 2.2)

 

Рис 2.2 Бедренная кость:

а – строение бедренной кости на распиле; б – перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно; 1 – эпифиз; 2 – метафиз; 3 – апофиз; 4 – губчатое вещество; 5 – диафиз; 6 – компактное вещество; 7 – костномозговая полость.

 

Вся кость, кроме мест соединения с костями (суставного хряща), покрыта соединительнотканной оболочкой – надкостницей, periosteum (периост). Это тонкая, крепкая соединительнотканная пленка бледно-розового цвета, окружающего кость снаружи, состоящая у взрослых из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного, или камбиального). Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину.

Таким образом, в понятие кости как органа входит костная ткань, образующая главную массу кости, а так же костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.

Химический состав костейсложен. В живом организме в составе кости взрослого человека присутствует около 50% воды, 28% органических и 22% неорганических веществ. Неорганические вещества представлены соединениями кальция, фосфора, магния и других элементов. Органические вещества кости – это коллагеновые волокна, белки (95%), жиры и углеводы (5%). Эти вещества придают костям упругость и эластичность. При увеличении доли неорганических соединений (в старческом возрасте, при некоторых заболеваниях) кость становится ломкой, хрупкой. Прочность кости обеспечивается физико-химическим единством неорганических и органических веществ и особенностями ее конструкции. Химический состав костей зависит от возраста (у детей преобладают органические вещества, у стариков – неорганические), общего состояния организма, функциональных нагрузок и пр. При ряде заболевания состав костей изменяется.

Рентгеноанатомия костей

Кости скелета живого человека можно изучать методом рентгеновского исследования, выявляющее непосредственно на живом объекте одновременно как внешнее, так и внутренние строение кости без нарушения анатомических соотношений. На рентгенограммах ясно различимо компактное и губчатое вещество. Первое дает интенсивную контрастную тень соответственно плоскости компактного слоя, а в области губчатого вещества тень имеет сетевидный характер.

Компактное вещество эпифизов трубчатых костей и компактное вещество костей построенных преимущественно из губчатого вещества кости (кости запястья, предплюсны, позвонки) имеют вид тонкого слоя, окаймляющего губчатое вещество. У диафизов трубчатых костей, довольно толстое компактное вещество дает соответствующей толщины тень, суживающуюся в области эпифизов, где компактное вещество становится тоньше.

Губчатое вещество на рентгенограмме имеет вид петлистой сети, состоящей из костных перекладин с просветлениями между ними. Характер этой сети зависит от расположения костных пластинок в данном участке соответственно линиям сжатия и растяжения (см. рис. 2.2)

В местах соединения костей друг с другом отмечается темная полоса – рентгеновская суставная щель, ограниченная более светлыми линиями компактного костного вещества, образующего суставные поверхности. Ширина рентгеновской суставной щели зависит от толщины прозрачного для рентгеновского излучения суставного хряща. На рентгенограммах можно видеть точки окостенения (начиная со 2-го месяца внутриутробной жизни) и по ним определить возраст, проследить замещение эпифизарного хряща костной тканью, сращение частей кости (появление синостоза).

ФИЛО- И ОНТОГЕНЕЗ костей

На низших ступенях организации, а также в эмбриональном периоде у всех позвоночных первым зачатком внутреннего скелета является спинная струна – chorda dorsalis, происходящая из мезодермы. Спинная струна занимает осевое положение и постепенно окружается эмбриональной соединительной тканью. Так возникает первичный соединительнотканный (перепончатый) скелет, который имеется у ланцетников. Впоследствии, в процессе эволюции соединительнотканный перепончатый скелет замещается хрящевым (хрящевые рыбы, у которых хрящевые позвонки окружают хорду), а начиная с костных рыб и далее, включая млекопитающих, костным скелетом.

Таким образом, в процессе филогенеза, как явление приспособления к окружающей среде, происходит последовательная смена трех видов скелета. Эта смена повторяется и в процессе онтогенеза человека, в течение которого наблюдается три стадии развития скелета: 1)

перепончатая; 2) хрящевая; 3) костная.

Эти три стадии проходят почти все кости, за исключением костей свода черепа, большинства костей лица, части ключицы, которые возникают на почве соединительной ткани, минуя стадию хряща.

Костная ткань появляется на 6-8 неделе внутриутробного развития человека. Соответственно отмеченным трем стадиям развития скелета кости на почве соединительной или хрящевой ткани могут развиваться следующие виды окостенения (остеогенеза).

1.Эндесмальное окостенение – на основе эмбриональной соединительной ткани. При развитии кости из мезенхимы в молодой соединительной ткани (примерно в центре будущей кости) появляется одна или несколько точек окостенения (punctum ossificationis). Они состоят из костеобразующих клеток - остеобластов. В дальнейшем окостенение от этой точки распространяется во все стороны в форме лучей, образующих своеобразную костную сеть, в ячейках которой заключены кровеносные сосуды и клетки костного мозга. Сами остеобласты превращаются в остеоциты. Формирование костей, особенно длинных трубчатых, происходит из нескольких точек окостенения. Первая появляется в средней части хряща (в будущем диафизе) на 8-й неделе эмбриогенеза и постепенно распространяется в стороны, в направлении эпифиза, до тех пор, пока не сформируется вся кость. Вначале внутренний слой надхрящницы (perichondrium) продуцирует молодые костные клетки (остеобласты). Которые откладываются на поверхности хряща.

2. Энхондральное окостенение – развитие кости внутри хряща. При этом мезенхимная ткань со стороны надхрящницы проникает внутрь хряща и служит для образования костной ткани внутри хряща.

3. Перихондральное окостенение – процесс образования кости по периферии хряща. При этом остеобласты образуются из внутреннего слоя надхрящницы.

4. Периостальное окостенение – образование кости за счет остеогенных клеток надкостницы.

 

Рис. 2.3 Сроки окостенения.

В процессе остеогенеза происходит появление трех типов точек окостенения – первичные, вторичные и добавочные. Первичные точки закладываются в диафизах трубчатых костей, в теле губчатых и смешанных костях в первой половине внутриутробного развития. Вторичные точки образуются в эпифизах трубчатых костей в конце внутриутробного периода или сразу после рождения. Кроме первичных и вторичных точек окостенения могут быть добавочные точки окостенения. Они появляются значительно позже. За счет добавочных точек окостенения образуются отростки, бугры и гребни.

Рост кости в толщину осуществляется за счет деятельности внутреннего слоя надкостницы и эндоста, endost, – тонкая пластинка со стороны костномозговых полостей, выполняющая остеогенную функцию.

После образования центров окостенения в диафизах, а затем в эпифизах между ними сохраняется прослойка хряща – это метафизарный хрящ, за счет которого кости растут в длину. В эпифизах хряща выделяют пять зон (по В.Г. Ковешникову): 1) зона индиффеферентного хряща; 2) зона пролиферирующего хряща; 3) зона дифинитивного хряща; 4) зона деструкции; 5) зона первичного остеогенеза.

С наступлением полового созревания метафизарные хрящи истончаются и замещаются костной тканью, в скелете образуются синостозы. Первыми прирастают дистальный эпифиз плечевой кости и эпифизы пястных костей. Завершается образование синостозов к 24-25 годам. Рост кости заканчивается в тот момент, когда все главные и добавочные точки сливаются в одну массу, т.е. после того, как исчезают хрящевые прослойки, отделяющие части кости друг от друга.

Рост и старение костей существенно зависит от комплекса факторов: генетического, климатического, гормонального, фактора питания, функционального, экологического и т. д.

Сроки окостенения костей осевого скелета, костей верхней и нижней конечности представлены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3, а сроки окостенения и завершения синостозирования костей свободных отделов конечностей у лиц мужского пола (Л.А. Алексина, 1985, 1998) на рис. 2.3.

 

 

Таблица 2.1



Читайте также:

 

Кость как орган: строение, свойства, функции

Кость как орган входит в систему органов движения и опоры, и при этом отличается абсолютно уникальной формой и строением, довольно характерной архитектоникой нервов и сосудов. Она построена в основном из специальной костной ткани, которая снаружи покрыта надкостницей, а внутри содержит костный мозг.

Основные особенности

Каждая кость как орган имеет определенную величину, форму и расположение в человеческом теле. На все это значительно влияют различные условия, в которых они развиваются, а также всевозможные функциональные нагрузки, испытываемые костями на протяжении жизнедеятельности человеческого организма.

Любой кости свойственно некоторое количество источников кровоснабжения, наличие конкретных мест их расположения, а также довольно характерная архитектоника сосудов. Все эти особенности точно так же распространяются и на нервы, которые иннервируют эту кость.

Строение

Кость как орган включает в себя несколько тканей, которые находятся в определенных соотношениях, но, конечно же, самой важной среди них является костная пластинчатая ткань, строение которой можно рассмотреть на примере диафиза (центрального отдела, тела) трубчатой длинной кости.

Основная часть его располагается между внутренними и наружными окружающими пластинами и представляет собой комплекс вставочных пластинок и остеонов. Последний является структурно-функциональной единицей кости и рассматривается на специализированных гистологических препаратах или шлифах.

Снаружи любая кость окружается несколькими слоями общих или же генеральных пластинок, которые находятся прямо под надкостницей. Через эти слои проходят специализированные прободающие каналы, в которых содержатся одноименные кровеносные сосуды. На границе с костномозговой полостью трубчатые кости содержат также дополнительный слой с внутренними окружающими пластинками, пронизанными множеством различных каналов, расширяющихся в ячейки.

Костномозговая полость всецело выстлана так называемым эндостом, представляющим собой чрезвычайно тонкий слой соединительных тканей, в который входят уплощенные остеогенные неактивные клетки.

Остеоны

Остеон представлен концентрически размещенными костными пластинами, которые выглядят как цилиндры разного диаметра, вложенные друг в друга и окружающие гаверсов канал, через который проходят различные нервы и кровеносные сосуды. В преимущественном большинстве случаев остеоны размещаются параллельно длиннику кости, при этом многократно между собой аностомозируя.

Общее число остеонов является индивидуальным для каждой конкретной кости. Так, к примеру, бедренная кость как орган включает их в количестве 1,8 на каждый 1 мм², а на долю гаверсова канала в данном случае приходится 0,2-0,3 мм².

Между остеонами находятся промежуточные или вставочные пластинки, идущие во всех направлениях и представляющие собой оставшиеся части старых остеонов, которые уже успели разрушиться. Строение кости как органа предусматривает постоянное протекание процессов разрушения и новообразования остеонов.

Костные пластинки имеют форму цилиндров, и оссеиновые фибриллы прилегают друг к другу в них плотно и параллельно. Между концентрически лежащими пластинками располагаются остеоциты. Отростки костных клеток, постепенно распространяясь по многочисленным канальцам, движутся по направлению к отросткам соседних остеоцитов и участвуют в межклеточные соединениях. Таким образом ими формируется пространственно ориентированная лакунарно-канальцевая система, принимающая непосредственное участие в различных метаболических процессах.

Состав остеона включает в себя более 20 различных концентрических костных пластинок. Человеческие кости пропускают один или два сосуда микроциркуляторного русла через канал остеона, а также различные безмиелиновые нервные волокна и особые лимфатические капилляры, которые сопровождаются прослойками соединительной рыхлой ткани, включающей в себя различные остеогенные элементы, такие как остеобласты, периваскулярные клетки и множество других.

Каналы остеонов имеют достаточно плотную связь между собой, а также с костномозговой полостью и периостом за счет наличия специальных пробождающих каналов, что способствует общему анастомозированию сосудов кости.

Надкостница

Строение кости как органа подразумевает, что она снаружи покрывается специальной надкостницей, которая образуется из соединительной волокнистой ткани и имеет наружный и внутренний слой. Последний включает в себя камбиальные клетки-предшественники.

К основным функциям надкостницы можно отнести участие в регенерации, а также обеспечение защитной и трофической функции, что достигается за счет прохождения здесь различных кровеносных сосудов. Таким образом, кровь и кость взаимодействуют между собой.

В чем заключаются функции надкостницы

Надкостница практически полностью покрывает наружную часть кости, и единственным исключением здесь выступают места, в которых находится суставной хрящ, а также закрепляются связки или сухожилия мышц. При этом стоит отметить, что с помощью надкостницы кровь и кость ограничиваются от окружающих тканей.

Сама по себе она представляет чрезвычайно тонкую, но в то же время прочную пленку, которая состоит из предельно плотной соединительной ткани, в которой расположены лимфатические и кровеносные сосуды и нервы. Стоит отметить, что последние проникают в вещество кости именно из надкостницы. Вне зависимости от того, рассматривается носовая кость или какая-то другая, надкостница имеет достаточно большое влияние на процессы развития ее в толщину и питания.

Внутренний остеогенный слой данного покрытия представляет собой основное место, в котором образуется костная ткань, а сама по себе она богато иннервирована, что сказывается на ее высокой чувствительности. Если кость лишается надкостницы, в конечном итоге она перестает быть жизнеспособной и полностью омертвевает. При проведении каких-либо оперативных вмешательств на костях, например при переломах, надкостница должна сохраняться в обязательном порядке, чтобы обеспечивать их нормальный дальнейший рост и здоровое состояние.

Другие особенности конструкции

Практически любые кости (за исключением преимущественного большинства черепных, куда входит и носовая кость) имеют суставные поверхности, которыми обеспечивается их сочленение с другими. У таких поверхностей вместо надкостницы есть специализированный суставной хрящ, который по своему строению является фиброзным или гиалиновым.

Внутри преимущественного большинства костей располагается костный мозг, который размещен между пластинами губчатого вещества или находится непосредственно в костномозговой полости, причем он может быть желтым или красным.

У новорожденных, а также у плодов в костях присутствует исключительно красный костный мозг, который является кроветворным и представляет собой однородную массу, насыщенную форменными элементами крови, сосудами, а также особой ретикулярной тканью. Красный костный мозг включает в себя большое количество остеоцитов, костных клеток. Объем красного костного мозаг составляет примерно 1500 см³.

У взрослого человека, у которого уже произошел рост костей, красный костный мозг постепенно заменяется желтым, представленным в основном особыми жировыми клетками, при этом сразу стоит отметить тот факт, что заменяется исключительно тот костный мозг, который располагается в костномозговой полости.

Остеология

Тем, что представляет собой скелет человека, как осуществляется срастание костей, и протекают любые другие процессы, связанные с ними, занимается остеология. Точное число описываемых органов у человека не может быть точно определено, потому что оно изменяется в процессе старения. Мало кто осознает, что от детства до пожилого возраста у людей постоянно происходят повреждения костей, отмирания тканей и еще множество других процессов. В общем, на протяжении всей жизни может развиться более 800 различных костных элементов, 270 из которых - еще во внутриутробном периоде.

При этом стоит отметить, что преимущественное большинство из них срастается между собой, пока человек находится в детском и юношеском возрасте. У взрослого человека скелет содержит всего 206 костей, причем помимо постоянных в зрелом возрасте могут появляться также непостоянные кости, возникновение которых обуславливается различными индивидуальными особенностями и функциями организма.

Скелет

Кости конечностей и других частей тела вместе с их соединениями формируют скелет человека, который представляет собой комплекс плотных анатомических образований, которые в жизнедеятельности организма берут на себя в основном исключительно механические функции. При этом современной наукой выделяется твердый скелет, представляющийся костями, и мягкий, который включает в себя всевозможные связки, мембраны и специальные хрящевые соединения.

Отдельные кости и суставы, а также скелет человека в целом, могут в организме выполнять самые разные функции. Так, кости нижних конечностей и туловища в основном служат в качестве опоры мягких тканей, в то время как большинство костей являются рычагами, так как к ним прикрепляются мышцы, обеспечивающие локомоторную функцию. Обе приведенные функции позволяют справедливо называть скелет полностью пассивным элементом опорно-двигательного аппарата человека.

Скелет человека представляет собой антигравитационную конструкцию, противодействующую силе земного притяжения. Пребывая под ее воздействием, тело человека должно прижиматься к земле, но за счет функций, которые несут в себе отдельные клетки кости и скелет в целом, изменения формы тела не происходит.

Функции костей

Кости черепа, таза и туловища обеспечивают защитную функцию от различных повреждений жизненно важных органов, нервных стволов или же крупных сосудов:

  • череп представляет собой полноценное вместилище для органов равновесия, зрения, слуха и головного мозга;
  • позвоночный канал включает в себя спинной мозг;
  • грудная клетка обеспечивает защиту легких, сердца, а также крупных нервных стволов и сосудов;
  • тазовыми костями предохраняются от повреждений мочевой пузырь, прямая кишка, а также различные внутренние половые органы.

Преимущественное большинство костей внутри себя содержит красный костный мозг, представляющий собой особые органы кроветворения и иммунной системы человеческого организма. При этом стоит отметить, что кости обеспечивают защиту его от повреждений, а также создают благоприятные условия для созревания различных форменных элементов крови и его трофики.

Помимо всего прочего, отдельное внимание стоит уделить тому, что кости принимают непосредственное участие в минеральном обмене, так как в них депонируется множество химических элементов, среди которых особое место занимают соли кальция и фосфора. Таким образом, если в организм вводится радиоактивный кальций, уже примерно через 24 часа более 50% от данного вещества будет накоплено в костях.

Развитие

Формирование кости осуществляется за счет остеобластов, причем различается несколько видов окостенений:

  • Эндесмальное. Осуществляется непосредственно в соединительной ткани покровных, первичных костей. Из различных точек окостенения на эмбрион соединительных тканей процедура окостенения начинает распространяться лучеобразно по всем сторонам. Поверхностные слои соединительной ткани при этом остаются в форме надкостницы, от которой кость начинает расти в толщину.
  • Перихондральное. Возникает на наружной поверхности хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы. Благодаря деятельности остеобластов, располагающихся под надхрящницей, постепенно откладывается костная ткань, замещающая собой хрящевую и образующая предельно компактное костное вещество.
  • Периостальное. Происходит за счет надкостницы, в которую трансформируется надхрящница. Предыдущий и этот виды остеогенезов идут друг за другом.
  • Эндохондральное. Осуществляется внутри хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы, обеспечивающей подачу внутрь хрящей отростков, содержащих в себе специальные сосуды. Данная костеобразовательная ткань постепенно разрушает изветшалый хрящ и формирует точку окостенения прямо в центре хрящевой костной модели. При дальнейшем распространении эндохондрального окостенения от центра к периферии осуществляется формирование губчатого костного вещества.

Как оно происходит?

У каждого человека окостенение функционально обуславливается и начинается с самых нагруженных центральных участков кости. Приблизительно на втором месяце жизни в утробе начинают появляться первичные точки, из которых осуществляется развитие диафизов, метафизов и тел трубчатых костей. В дальнейшем они окостеневают путем эндохондрального и перихондрального остеогенеза, а прямо перед рождением или же в первые несколько лет после рождения начинают появляться вторичные точки, из которых осуществляется развитие эпифизов.

У детей, а также людей в юношеском и взрослом возрасте могут появляться добавочные островки окостенения, откуда начинается развитие апофизов. Различные кости и отдельные их части, состоящие из специального губчатого вещества, с течением времени окостеневают эндохондрально, в то время как те элементы, которые включают в свой состав губчатые и компактные вещества, окостеневают пери- и эндохондрально. Окостенение каждой отдельной кости полностью отражает ее функционально обусловленные процессы филогенеза.

Рост

На протяжении роста осуществляется перестраивание и небольшое смещение кости. Начинают образовываться новые остеоны, а параллельно этому осуществляется также резорбация, представляющая собой рассасывание всех старых остеонов, что производится за счет остеокластов. За счет их активной работы практически полностью вся эндохондральная кость диафиза в итоге рассасывается, а вместо этого образуется полноценная костномозговая полость. Также стоит отметить, что рассасываются и слои перихондральной кости, а вместо пропадающей костной ткани откладываются дополнительные слои со стороны надкостницы. В результатет кость начинает расти в толщину.

Рост костей в длину обеспечивается за счет эпифизарного хряща, специальной прослойки между метафизом и эпифизом, сохраняющейся на протяжении юношеского и детского возраста.

это структурная единица кости: строение и функции

В теле человека находится примерно 206 костей, но мало кто знает их строение и понимает, почему они такие прочные. А ведь главную роль в этом играет остеон. Это структурные единицы, из которых построены кости конечностей, ребер, позвонков и др. Есть у него еще одно название — гаверсова система.

Строение кости

Только из-за совместного действия скелета и мышц нашего тела мы способны передвигаться, и это их основная функция. Есть, конечно, и дополнительные — кроветворение, обмен микроэлементами, запасательная (резерв жира). Преимущественно имеют следующее строение — особые клетки кости и межклеточное вещество, наружное покрытие (надкостниц), и во внутренней части расположен костный мозг.

Любая косточка состоит из двух компонентов — компактного и губчатого вещества. Первое размещается по периферии, второе — в центре, и состоит из костных перекладин, расположенных не хаотично, а в четком соответствии с внешним воздействием на кость на конкретном участке.

Состав кости

Сочетание органических (30-40 %) и неорганических (60-70 %) веществ является особенностью состава скелета. К неорганическим веществам относятся соли разного химического состава: фосфат и карбонат кальция, сульфат магния и другие. Все они растворяются в кислотах, после ее воздействия в кости остаются только органические вещества, а кость по внешнему виду и на ощупь напоминает губку.

Из органических веществ можно выделить жиры, мукопротеиды, гликогены и коллагеновые волокна (представлены оссеином, оссеомукоидом, эластином). Если кость сжечь, то форма ее сохранится, но она станет хрупкой и при надавливании легко раскрошится.

Именно сочетание веществ разного происхождения делает кость твердой, прочной, но при этом упругой.

Виды костей

По отличию в строении делятся на:

  • трубчатые. Бывают длинные и короткие. Состоят из двух эпифизов и диафиза, форма трехгранная или цилиндрическая;
  • губчатые — в составе преимущественно губчатая ткань, окруженная твердым веществом;
  • плоские. Представляют собой две плоские пластинки, между которыми разместилось губчатое вещество, например, кость лопатки;
  • смешанные. Кости, состоящие из нескольких частей сложной формы. Бывают различными по форме и выполняемым функциям. Например, грудной позвонок состоит из трех частей — тела, дуги и отростка.

Клеточное строение кости

Рассмотрев костную ткань на клеточном уровне, можно выделить три основные формы клеток, отличающихся по строению и выполняющих свои функции:

  1. Остеобласты — молодые крупные клетки, которые имеют мезенхимное происхождение. Цилиндрическая форма, ядро расположено эксцентрично. Каждая клетка обладает отростком, чтобы соприкасаться с соседними остеобластами. Основные функции — синтезировать межклеточное вещество и отвечать за его минерализацию.
  2. Остеоциты — это следующая стадия развития клеток кости остеобластов, они встречаются в кости, которая уже перестала развиваться Тело клетки небольшое, по сравнению с остеобластами, а количество отростков большое, и может варьировать даже в одной и той же кости. Ядро тоже уменьшилось в размерах и стало более плотным. Клетка как будто замурована в минерализованное вещество межклеточное (лакуны).
  3. Остеокласты — крупные клетки, размеры которых могут достигать более 80 микрон. Ядер не одно, а несколько, так как они образуются из нескольких, слившихся между собой макрофагов. Так как остеокласт находится в постоянном движении, его форма постоянно меняется. Со стороны кости, которую нужно разрушить, на клетке есть многочисленные отростки, которые будто «рассасывают» кость, забирая из нее все соли и разрушая матрикс.

Эти три типа клеток, вместе с аморфным веществом и оссеиновыми волокнами, расположенными в свободном пространстве, упорядочены и образуют пластинки, в свою очередь, формирующие остеоны, вставочные и генеральные пластинки.

Структурное строение кости

Диафиз состоит из двух структурных единиц: гаверсова система, или остеон, — это основная часть - и вставочные пластины. Строение остеона весьма сложное. Костные пластинки свернуты в цилиндры разных диаметров. Эти цилиндры вложены друг в друга, а в центре проходит так называемый гаверсов канал. В этом канале проходят нервы и кровеносные сосуды.

Остеон — это не отдельно лежащая структурная единица, она многократно анастомозирует между другими единицами, а также с надкостницей и сосудами костного мозга. Ведь кровоснабжение всех остеонов берет свое начало именно из кровеносной сети надкостницы, а затем переходит в сосудики костного мозга. Параллельно кровеносным сосудам идут и нервные окончания.

Располагается любой остеон, фото тому подтверждение, в трубчатой кости параллельно длинной стороне, а в губчатых — перпендикулярно к силе сжатия и растяжения.

Каждая кость построена из своего индивидуального количество таких единиц, как остеон, биология оправдывает такое строение тем, что нагрузка на каждую из них своя. Бедренная кость подвергается большой нагрузке на сжатие при ходьбе, количество гаверсовых систем в ней составляет 1,8 шт. на квадратный миллиметр. Причем 11 % - это доля гаверсовых каналов.

Остеоны всегда разделены промежуточными пластинами (еще их называют вставочными). Это не что иное, как разрушенный остеон кости, пришедший в негодность по той или иной причине. Ведь в костях постоянно идет процесс разрушения и постройки новых гаверсовых систем.

Функции остеона

Перечислим функции остеона:

  • основная строительная единица костной ткани;
  • придает прочность;
  • защита нервного окончания и сосуда, несущего кровь.

Становится понятно, что остеон — это структура, выполняющая одну из основных ролей в нашем движении, без него скелет не смог бы выполнять свое прямое назначение — поддерживать органы, ткани и тело в пространстве.

DoITPoMS - Библиотека TLP Структура костных материалов и материалов имплантатов

Длинные кости, такие как бедренная кость, содержат два разных морфологических типа костей:

  • Кортикальная (компактная) кость
  • Губчатая или губчатая (губчатая) кость

Они показаны на рисунке ниже.

Диаграмма различных морфологических типов кости

Кортикальная кость образует плотный цилиндр по стволу кости, окружающий центральную полость костного мозга. В то время как кортикальная кость составляет 80% массы кости в человеческом теле, она имеет гораздо меньшую площадь поверхности, чем губчатая кость, из-за своей меньшей пористости.

Ракообразная (или губчатая) кость расположена на концах длинных костей, составляет примерно 20% от общей массы скелета и имеет открытую сотовую структуру. Его модуль Юнга намного ниже, чем у кортикальной кости, и этот градиентный модуль постепенно соответствует свойствам кортикальной кости и хряща, который формирует сочленяющуюся поверхность на головке бедренной кости.

Композиция

Сама кость состоит в основном из коллагеновых волокон и неорганического костного минерала в виде мелких кристаллов. In vivo кость (живая кость в организме) содержит от 10% до 20% воды. Примерно 60-70% его сухой массы составляет костный минерал. Большая часть остального - коллаген, но кость также содержит небольшое количество других веществ, таких как белки и неорганические соли.

Коллаген - это основной волокнистый белок в организме. Он имеет тройную спиральную структуру, а определенные точки вдоль волокон коллагена служат местами зарождения кристаллов костных минералов.Это показано на анимации ниже.

Состав минерального компонента можно приблизительно представить как гидроксиапатит (HA) с химической формулой Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Однако, в то время как HA as имеет соотношение Ca: P 5: 3 (1,67), сам костный минерал имеет соотношение Ca: P в пределах 1,37 - 1,87. Это связано с тем, что состав костного минерала намного сложнее и содержит дополнительные ионы, такие как кремний, карбонат и цинк.

Хрящ - это ткань на основе коллагена, содержащая очень большие молекулы протеин-полисахарид, образующие гель, в котором запутаны волокна коллагена.Суставной, или гиалиновый, хрящ образует опорные поверхности подвижных суставов тела. С механической точки зрения суставной хрящ ведет себя как линейное вязкоупругое твердое тело. Он также имеет очень низкий коэффициент трения (<0,01), что в значительной степени связано с наличием синовиальной жидкости, которая может выдавливаться при сжимающей нагрузке.

Анимация ниже позволяет изучить микроструктуру кортикальной кости.

Примечание. Для этой анимации требуется Adobe Flash Player 8 и более поздних версий, который можно скачать здесь.

Напряжения

Кости, такие как бедренная кость, подвергаются действию изгибающего момента, и напряжения (как растягивающие, так и сжимающие), создаваемые этим изгибающим моментом, определяют структуру и распределение губчатого вещества и кортикального слоя кости.

В верхнем отделе бедренной кости губчатая кость состоит из двух различных систем трабекул. Одна система следует изогнутым траекториям от внутренней стороны стержня и излучается наружу к противоположной стороне костей, следуя линиям максимального сжимающего напряжения.Вторая система образует изогнутые пути с внешней стороны вала и пересекает первую систему под прямым углом. Эти трабекулы следуют линиям максимального растягивающего напряжения и в целом легче по структуре, чем у сжимающей системы.

Толщина трабекул изменяется в зависимости от величины напряжений в любой точке, и, следуя траекториям основных напряжений сжатия и растяжения, они несут эти напряжения экономично. Таким образом, максимальная прочность достигается при минимальном использовании материала.

Распределение компактной кости в диафизе также связано с необходимостью противостоять напряжениям изгибающего момента. Чтобы противостоять этим напряжениям, материал должен располагаться как можно дальше от нейтральной оси. Полый цилиндр - наиболее эффективная конструкция, обеспечивающая максимальную прочность при минимальном использовании материала.

Диаграмма, показывающая рассчитанные линии постоянного напряжения по результатам анализа различных поперечных сечений


предыдущая | следующий

Костная структура лица | Обзор стоматологической анатомии | Курс непрерывного образования

×

Привлечены к вам

Поиск

регистр Авторизоваться Посетить ProShop
  • ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ переключить меню
    • Обзор
    • Что нового в CE
    • Стоматологические мероприятия
    • Ваши курсы и мероприятия
    • Стоматологические курсы непрерывного образования
    • Архивные PDF-файлы курса CE
    • Интерактивные модули
    • Ресурсы факультета
    • Ресурсы для студентов
    • Ресурсы для выпускников
    • Ресурсы для стоматологов-гигиенистов
    • Ресурсы для помощников стоматолога
    • Примеры из практики
    • Проблемы с делом
    • Запрос на обучение и обучение
  • ОБРАЗОВАНИЕ ПАЦИЕНТА переключить меню
    • Обзор
    • Материалы для пациентов
    • Детское стоматологическое здоровье
    • Разговорный испанский
  • ИССЛЕДОВАНИЕ переключить меню
    • Обзор
    • База данных стоматологических исследований
    • Медиа библиотека
  • УПРАВЛЕНИЕ ПРАКТИКОЙ переключить меню
    • Обзор
    • Производство
    • Коллекции
    • Тимбилдинг
    • Сценарии
    • Принятие дела
    • Новый опыт пациентов
    • Гигиена
    • Планирование
    • Маркетинг
  • ПРОДУКТЫ переключить меню
    • Обзор
    • Электрическая зубная щетка
    • Ручная зубная щетка
    • Зубная паста
    • Отбеливание
    • Другие продукты
    • Заказ товаров в ProShop
    • Купить все продукты
    • Образцы заказа
    • Запрос на обучение и обучение

Поиск

Очистить Разместить НАС английский Переключить раскрывающийся список

×

Выберите свой регион

  • НАС
  • Канада английский
  • Канада Français
  • Мексика
  • Бразилия
  • Аргентина
  • Чили
  • Колумбия
  • Венесуэла
  • Перу
  • Гватемала
  • Эквадор
  • Панама
  • Коста-Рика
  • Доминиканская Респблика
  • Латиноамерика
  • Великобритания
  • Скандинавские страны
  • Франция
  • Германия
  • Австрия
  • Швейцария
  • Нидерланды
  • Бельгия
  • Польша
  • Испания

Структура кости: полая vs. Твердый

Опыт учителя

Кости - это живые ткани, которые содержат кровеносные сосуды и нервные клетки в структуре, состоящей из коллагена (гибкий волокнистый материал) и минералов (в основном, кальция и фосфата). Без кальция (в форме солей кальция) кость была бы гибкой и мягкой, а без коллагеновых волокон кость была бы хрупкой. Волокна коллагена и соли кальция вместе делают кости почти такими же прочными, как сталь, но намного легче. В отличие от стали, кость может восстанавливаться после разрушения с помощью костеобразующих клеток (остеобластов) и клеток, переваривающих кость (остеокластов).Приставка «остео» означает кость.

Чтобы обеспечивать поддержку и при этом легко двигаться, кости должны быть прочными и легкими. Эти особенности наиболее важны для длинных костей рук, ног и крыльев.

Каждая длинная кость человека состоит из стержня (диафиза) с двумя расширенными концами (эпифизы). Диафиз напоминает полый цилиндр. Он изготовлен из твердой компактной кости, устойчивой к изгибу.

Во внутренней полости диафиза находится желтый костный мозг, в котором хранится жир.Эпифиз представляет собой тонкую оболочку из компактной кости, заполненную решетчатой ​​или губчатой ​​структурой, которая окружена красным костным мозгом (который производит эритроциты).

Материалы и установка

Материалы для учителей
материалов на группу студентов (см. Настройку ниже)
  • 2 бумажных стаканчика для ванной

  • 6–10 тяжелых штабелируемых весовых единиц (кирпичи, банки, стопки бумаги или книги)

  • 1/3 стакана сушеных бобов

  • 1 длинная кость из куриной ножки или бедра, которые были приготовлены и очищены (см. Установка)

  • Лупы

  • Лист гофрокартона

  • Копия ведомостей учащихся


Настройка
  1. Найдите и приготовьте столько кусочков курицы, чтобы дать каждой группе учащихся одну или несколько костей (любого размера и формы). Вы также можете попросить учащихся принести из дома оставшиеся приготовленные куриные кости. ИЛИ используйте длинные кости, подготовленные для упражнения «Скелет».

  2. Снимите мясо с костей (может потребоваться дополнительное кипячение) и замочите кости в растворе отбеливателя и воды 1:10 на пять минут.

  3. Дайте костям высохнуть, прежде чем использовать их в классе.

  4. Поместите все материалы в центральное место.

  5. Предложите учащимся работать в группах по два или четыре человека.

  6. Выбросьте кости после активности.


Безопасность

Прочтите «Настройка и управление» и соблюдайте все процедуры безопасности школьного округа и школьных лабораторий. Всегда полезно попросить студентов мыть руки до и после любой лабораторной работы.

Процедура и продление

Время: одно или два занятия по 45-60 минут

  1. Укажите на свою руку или ногу и попросите учащихся подумать о характеристиках, которые могут быть важны для крупных костей руки или ноги. Стимулируйте их мышление, задавая такие вопросы, как, Какую работу выполняет моя рука / нога? Имеет ли значение, сколько весят кости в моей руке / ноге? Имеет ли значение, если кости моих рук / ног очень крепкие? На основе ответов студентов составьте список желательных характеристик длинных костей.

  2. Сообщите студентам, что они будут проводить исследование, которое даст ключ к разгадке структуры длинных костей у людей и других позвоночных. В частности, они будут сравнивать относительную способность сплошных и полых цилиндров выдерживать внешние веса.Спросите, Может ли полый цилиндр или твердый цилиндр выдержать больший вес по сравнению с его собственным весом?

  3. Попросите менеджера по материалам каждой группы и помощника собрать два бумажных стаканчика, бобы, картон и набор гирь. Используя лист «Взвешивание» в качестве руководства, попросите учащихся сравнить веса, которые могут выдерживать полый цилиндр (пустая чашка) и твердый цилиндр (чашка, наполненная сушеными бобами). Каждая группа должна завершить свои исследования, вычислив отношение поддерживаемого веса к весу цилиндра для каждого типа цилиндров.

  4. Начните обсуждение результатов учащихся с вопроса: Какой цилиндр был самым тяжелым? (цельный) и Какой цилиндр выдержал наибольший вес? (сплошной). Может ли какой-либо цилиндр выдержать больший вес, чем вы ожидали? Какой цилиндр имел больший вес? (полый). Вы ожидали такого результата?

  5. Попросите учащихся подумать, какой тип цилиндра (полый или цельный) может дать лучшую кость.Раздать «Полый или твердый?» студенческий лист. Попросите учащихся записать свои предположения о структуре длинных костей (полых или твердых).

  6. Попросите менеджеров по материалам подобрать одну или несколько костей для своих групп. Попросите учащихся осмотреть внешние поверхности костей с лупой и без нее и нарисовать внешний вид кости на отведенном для них месте.

  7. Используя небольшую пилу, молоток или ножницы для домашней птицы, разрежьте или сломайте кость (кости) для каждой группы.Студенты заметят, что кости имеют твердые стенки и центральное пространство, заполненное мягким веществом (костным мозгом). Попросите учащихся сравнить структуру кости с полым и твердым цилиндрами. Спросите, На какой цилиндр больше всего похожа кость? Помогите студентам сделать вывод, что относительно полая конструкция настоящих костей позволяет им быть легкими, но при этом достаточно прочными, чтобы выполнять свою работу. Свяжите выводы учащихся с ранее составленным списком ценных характеристик костей.


Расширения
  • Бедренная кость (бедренная кость) - самая длинная кость в организме.Его вал круглый в поперечном сечении. Основная большеберцовая кость (большеберцовая кость) - вторая по длине кость в организме. Его вал имеет треугольное сечение. Предложите учащимся изучить относительную силу столбцов разной формы. Предложите учащимся использовать карточки для заметок для создания столбцов различной формы в поперечном сечении (круглые, квадратные, треугольные и т.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *