Страница - 16

Раздел 8. ДВИЖЕНИЕ. БИОФИЗИКА

§31. Строение скелета человека. Роль и функции опорно-двигательной системы

Описывать функции опорно-двигательной системы

Из какого типа ткани состоят кости, связки, хрящи, сухожилия? В каком органе образуются клетки крови?

Значение опорно-двигательной системы. К опорно-двигательной си­стеме относятся кости и мышцы (схема 8).

Схема 8

Кости, соединяясь друг с другом при помощи суставов и хрящей, образуют скелет человека (схема 9). Он служит опорой тела. К костям скелета прикрепляются мышцы. Это активная часть опорно-двигательной системы. Движения тела осуществляются за счет сокращения скелетных мышц, в результате чего двигаются как отдельные кости, так и все тело.

Кроме выполнения опорной функции, кости скелета защищают вну­тренние органы от механических повреждений. Например, мозг защи­щен костями черепа. Кости грудной клетки защищают сердце, легкие, пищевод, а также печень, желудок и крупные сосуды.

В красном костном мозге, заполняющем губчатое вещество костей, образуются клетки крови. Кости участвуют в обмене веществ, прежде всего минеральных (фосфор, кальций).

Скелет человека. В составе скелета взрослого человека более 200 ко­стей. Они отличаются друг от друга по форме и строению (схема 10). По форме они бывают длинными и короткими, по строению – трубчатыми и плоскими. Ñреди трубчатых костей различают длинные (плечевая, бедренная, кости предплечья, голени) и короткие (фаланги пальцев). По­лость трубчатых костей у детей заполнена красным костным мозгом, ко­торый в течение жизни заменяется желтым (жировой тканью).

У плоских костей длина и ширина бывают различными. К ним от­носятся лопатки, кости черепа, грудина, тазовые кости. Плоские кости участвуют в образовании поясов конечностей и выполняют функцию за­щиты (кости черепа, грудина, ребра).

Позвонки относятся к смешанным костям. Ñоединены они полуподвижно.

Отделы скелета (рис. 66): череп, туловище и конечности. (Входящие в их состав крупные кости нужно знать наизусть и уметь показывать на рисунках.)

В черепе (рис. 67) выделяют два отдела: мозговой и лицевой. Кости черепа бывают парными и непарными. Мозговой отдел: непарные за-

тылочная и лобная кости, парные теменные и височные. Лицевой отдел: парные скуловые и верхнечелюстные кости; непарная нижняя челюсть.

Скелет туловища образован грудной клеткой и позвоночником.

Грудная клетка состоит из кости грудины, 12 пар ребер и 12 груд­ных позвонков (см. рис. 70). Ребра представляют собой плоские, изогну­тые дугой кости. Их задние концы полуподвижно соединены с грудными позвонками. Передние концы 7 верхних пар ребер соединены с грудиной. Следующие 3 пары ребер прикрепляются к хрящу вышерасположенного ребра. У 11 и 12 пар ребер хрящей не бывает. Они короче остальных ре­бер, оканчиваются свободно.

Позвоночник состоит из 33–34 позвонков, разделенных на 5 отделов: 7 шейных; 12 грудных; 5 поясничных; 5 крестцовых; 4–5 копчиковых.

Ñкелеты конечностей человека делятся на верхние и нижние.

Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса и свобод­ных верхних конечностей. Плечевой пояс образован парой лопаток и па­рой ключиц.

Свободная верхняя конечность: плечевая кость, предплечье (состоит из двух костей: лучевой и локтевой) и кости кисти: запястье, пясть и фа­ланги пальцев (по три кости во всех пальцах, кроме большого).

Скелет нижних конечностей состоит из тазового пояса и свободных нижних конечностей.

Тазовый пояс: две тазовые кости, каждая из которых состоит из трех сросшихся костей (подвздошная, седалищная, лобковая). Свободная ниж­няя конечность включает: бедренную кость, 2 кости голени (большая и малая берцовые) и кости стопы (предплюсна, плюсна, фаланги пальцев).

Знание и понимание:

1. Объясните, для чего нужен красный костный мозг. Где он расположен?
2. Чем отличаются кости детей и взрослых людей?
3. Сколько костей в теле человека?

Применение:

1. Определите связь между отделами ОДС и их функциями.
2. Сравните бедренную кость и фаланги пальцев. В чем их сходство и от­личия?
3. Какие парные плоские кости состоят из трех сросшихся костей?

Анализ:

1. Изобразите в виде схемы типы костей по отделам скелета.
2. Рассмотрите рис. 66 и 70 и объясните, каким образом происходит при­крепление ребер к позвоночнику и грудине.
3. Проанализируйте функции скелета. В чем главная функция плоских костей?

Синтез:

1. Укажите, в каком отделе скелета расположено 12 пар плоских костей. Какие еще кости этого отдела вы знаете?
2. Приведите примеры, в каких костях содержится запас питательных веществ и в каком возрасте.

Оценка:

Выскажите свое мнение, для чего в организме нужны кальций и фос­фор. Расскажите, что вы о них знаете. Где они содержатся?

Дискуссия:

Возможно ли в отделах скелета человека наличие иных костей?

§32. Макро- и микроскопическое строение костей. Химический состав костей

Изучать химический состав, макро- и микроскопическое строение костей

Какие соединения и для чего входят в состав костной ткани? Что такое оссеин?

Макроскопическое строение костей. Кости образованы костной тка­нью, которая является разновидностью соединительной ткани. Большин­ство костей имеют наружное компактное (плотное) и внутреннее губ­чатое вещество (см. схему 10). Губчатое вещество находится в телах плоских и в головках трубчатых костей (рис. 68). Оно состоит как бы из перекладин, расположенных дугообразно, соответственно направлениям, по которым кость испытывает механические нагрузки.

Снаружи кость покрыта надкостницей (исключая суставные поверх­ности). Надкостница пронизана нервами и кровеносными сосудами. Они необходимы, чтобы питать живые клетки кости, доставлять им кислород и забирать вредные вещества. За счет деления внутреннего слоя клеток

надкостницы кость растет. У трубчатых костей это обеспечивает рост в толщину, а у плоских – во всех направлениях. Также клетки надкостни­цы важны для восстановления при повреждениях (трещины, переломы).

Росту костей в длину способствуют хрящевые ткани, находящиеся на поверхности головок трубчатых костей.

Микроскопическое строение костей. Кости состоят из нескольких ти­пов клеток. Основные из них – остеоциты. Это округлые или овальные клетки, имеющие отростки. Также в костной ткани встречаются молодые, несформированные клетки – остеобласты. Они особенно важны при ро­сте костей и их восстановлении после повреждений. Третий тип клеток – остеокласты. Они «убирают» хрящевую ткань перед тем, как на этом месте образуется кость. Вы уже знаете, что у зародышей позвоночных вначале формируется хрящевой скелет. У зародышей человека настоя­щий костный скелет тоже начинает формироваться во второй половине беременности. Полное окостенение происходит в 20–25 лет, когда прекра­щается рост тела. Позже лишь медленно обновляется костное вещество.

Межклеточное вещество костной ткани плотное и твердое. В связи с этим осложнено снабжение клеток кости питательными веществами и кис­лородом, ведь межклеточной жидкости там нет. Для этого формируется специальная система – остеон (рис. 69). Он как бы собран из пластин с от­верстиями, вставленных друг в друга и образующих цилиндры. Это может походить на матрешку, если в каждой фигурке будет еще множество дыро­чек. В центре цилиндра находится канал, содержащий капилляры и нервы. Живые клетки кости (остеоциты и остеобласты) расположены между плас­тинками цилиндров (как бы между матрешками). Их отростки прони­кают в отверстия стенок цилиндра и переплетаются с отростками со­седних клеток, находящихся в другом остеоне. Целые соседние остеоны

(цилиндры) расположены друг к другу под углом, а между ними нахо­дится коллаген – вещество хряща. Такое соединение позволяет остеонам не только скрепляться между собой, но и объединяться кровеносным со­судам, образующим в кости разветвленную сеть. Эта система, сохраняя прочность костной ткани, обеспечивает ее клетки всем необходимым для жизни.

химический состав костей. Кости состоят из органических и неор­ганических веществ. Неорганические вещества (соли кальция) придают им прочность и твердость. Органическое вещество (белок оссеин) – упру­гость, эластичность и гибкость. В организме детей органических веществ бывает больше, поэтому кости у них эластичные и упругие. В балетные и цирковые школы детей принимают в основном до 4–7 лет, а во мно­гие спортивные секции – детей постарше. С возрастом в составе костей уменьшается количество органических веществ, и кости теряют плас­тичность.

Знание и понимание:

1. Объясните, для чего в организме человека нужен белок оссеин. Как изменяется его количество с возрастом?
2. Опишите, какие клетки костей «убирают» хрящевую ткань. Зачем это нужно?
3. Объясните, в каком возрасте происходит полное окостенение скелета. Почему?

Применение:

1. Опишите функции кровеносных сосудов и нервов костей. Где они рас­положены и для чего нужны?
2. По какому принципу строятся перекладины? Где они расположены? Назовите причины.
3. Из чего состоит вещество, находящееся между цилиндрами остеона. Какую функцию оно выполняет?

Анализ:

1. Докажите, что клетки костей дышат. Какие структуры позволяют это осуществлять?
2. Нарисуйте схему «Системы остеона». Напишите, из чего он состоит. Укажите функции каждого составляющего элемента.
3. Проанализируйте, как трубчатые и плоские кости растут в длину и ширину.

Синтез:

1. Дайте общее описание: как называется вещество, участвующее в вос­становлении костей и их росте?
2. Определите, о чем идет речь: «Как называются клетки, которые рас­полагаются между «матрешками» и проникают в них?»
3. Перечислите, чем отличаются плоские и трубчатые кости.

Оценка:

1. Выскажите свое мнение: почему детей старше семи лет обычно не берут в балетные школы, а детей младше 13–14 лет – в секции тяже­лой атлетики? Как это может быть связано со строением и составом костей?
2. Напишите реферат на тему «Эволюция скелета человека в филогенезе и онтогенезе».

ЛР №9. Макро- и микроскопическое строение костей. Демонстрация химического состава костей. См. с. 247.