Биология. Человек. 8 класс - Дмитрий Колесов

Химический состав костей. Если сжечь кость, она почернеет от углерода, оставшегося от сгорания органических веществ. Если выгорит и углерод, получится белый остаток, чрезвычайно твердый, но хрупкий. Это минеральное вещество кости.

Чтобы определить свойства органических веществ кости, надо удалить минеральные вещества с помощью соляной кислоты. Кость при этом сохранит свою форму. Но свойства кости резко изменятся. Она станет настолько гибкой, что ее можно будет завязать узлом. Гибкость кости зависит от наличия органических веществ, твердость – от неорганических.

Сочетание твердого, хотя и хрупкого неорганического вещества и эластичного органического вещества придает костям и прочность, и упругость. Наиболее прочны кости человека в его зрелом возрасте (от 20 до 40 лет). У детей в костях относительно велика доля органических веществ. Поэтому детские кости редко ломаются, но легко деформируются под влиянием неправильной позы или неравномерной нагрузки. У пожилых людей в костях увеличивается доля минеральных веществ. Поэтому их кости становятся более ломкими.

Макроскопическое строение кости. Кости покрыты плотной соединительной тканью – надкостницей, которая примыкает к компактному веществу кости. Компактное вещество переходит в губчатое (рис. 18, А и Б). Последнее состоит из костных перемычек и балок, которые образуют многочисленные ячейки. В них находится красный костный мозг. Его клетки выполняют кроветворную функцию – формируют клетки крови. Внутри длинных костей имеется костномозговая полость. Она заполнена желтым костным мозгом. Он состоит из клеток жировой и кроветворной соединительной ткани (рис. 18, Б, В) и играет роль резерва на случай, когда красный костный мозг не справляется с работой.

Микроскопическое строение кости. Компактное вещество кости состоит из микроскопических ячеек и канальцев, по которым из надкостницы в кость входят многочисленные кровеносные сосуды и нервы. Стенки костных канальцев выложены рядами радиально расположенных костных пластинок (рис. 19). Это неклеточное вещество кости. Наличие неклеточного вещества характерно для любой соединительной ткани. Костные клетки, образующие эти пластинки, располагаются по наружному периметру этих колец.

Типы костей. По типу строения различают трубчатые, губчатые, плоские кости.

Трубчатые кости имеют вид цилиндров с утолщенными краевыми концами. Они служат длинными прочными рычагами, за счет которых человек может передвигаться в пространстве или поднимать тяжести. К трубчатым костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени. Трубчатые кости покрыты надкостницей, за исключением суставных поверхностей. За надкостницей следует слой компактного плотного вещества. На конечных участках кости компактное вещество переходит в губчатое, которое заполняет концы костей. В средней части кости губчатого вещества нет, там находится костномозговая полость, заполненная желтым костным мозгом. Красный костный мозг сохраняется в губчатом веществе концевых участков кости.

В толщину трубчатые кости растут за счет надкостницы. Однако масса кости увеличивается незначительно, потому что стенки костномозговой полости содержат клетки, растворяющие кость. Благодаря сложной и согласованной работе тех и других клеток достигается оптимальная прочность кости при наименьших массе и затрате материала.

Рост в длину трубчатых костей происходит за счет зон роста и завершается к 20–25 годам. Зоны роста находятся недалеко от концевых участков костей. Они состоят из хрящевой ткани, которая по мере роста кости замещается костной тканью.

Губчатые кости имеют на поверхности довольно тонкое компактное вещество, под которым находится губчатое вещество, заполненное красным костным мозгом. К губчатым костям относятся кости тел позвонков, грудины, мелкие кости кисти и стопы. В основном губчатые кости несут опорную функцию.

Рис. 19. Микроскопическое строение компактного вещества кости: А – в объемном изображении: 1 – концентрические цилиндры, образованные костными пластинками; 2 – костные клетки; 3 – кровеносные сосуды, проходящие в костных полостях внутри цилиндров; Б – на поперечном срезе

Плоские кости выполняют в основном защитную функцию. Они состоят из двух параллельных пластинок компактного вещества, между которыми крест-накрест располагается, как балки, губчатое вещество. К плоским костям относятся кости, образующие свод черепа.

Скелет, мышцы, надкостница, компактное, губчатое вещество кости, костномозговая полость, красный костный мозг, желтый костный мозг; костные ткани, костные пластинки, клетки, образующие кость и растворяющие кость; типы костей: трубчатые, губчатые, плоские; зоны роста трубчатых костей.

1. Почему скелет и мышцы относят к единой системе органов?

2. В чем заключаются опорная, защитная и двигательная функции скелета и мышц?

3. Каков химический состав костей? Как можно выяснить свойства его компонентов?

4. Объясните, почему искривления костей чаще бывают у детей, а переломы – у пожилых людей.

1. Рассмотрите рисунок 18, А, Б и В. Сравните его с препаратом распила натуральной кости. Найдите надкостницу, компактное вещество, губчатое вещество, костномозговую полость.

2. Рассмотрите рисунок 18, Б и В. Объясните, почему перекладины губчатого вещества ориентированы по направлению сил сжатия и растяжения кости.

Микроскопическое строение кости

Оборудование: микроскоп, постоянный препарат «Костная ткань».

Ход работы

1. Рассмотрите при малом увеличении микроскопа костную ткань. С помощью рисунка 19, А и Б определите: поперечный или продольный срез вы рассматриваете?

2. Найдите канальцы, по которым проходили сосуды и нервы. На поперечном срезе они имеют вид прозрачного кружка или овала.

3. Найдите костные клетки, которые находятся между кольцами и имеют вид черных паучков. Они выделяют пластинки костного вещества, которые потом пропитываются минеральными солями.

4. Подумайте, почему компактное вещество состоит из многочисленных трубочек с прочными стенками. Как это способствует прочности кости при наименьшем расходе материала и массы костного вещества? Почему корпус самолета делают из прочных дюралюминиевых трубчатых конструкций, а не из листового проката?

§ 11. Скелет человека. Осевой скелет

1. Что такое скелет?

2. На какие части он подразделяется?

3. Почему череп и скелет туловища относят к осевому скелету?

4. Как он приспособлен к прямохождению?

5. Почему можно кивать и качать головой?

Функция скелета. Скелетом называют совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок. Они определяют форму тела, служат опорой мягким частям, защищают внутренние органы от механических повреждений.

Рис. 20. Скелет человека: 1 – череп; 2 – плечевой пояс; 3 – ребра, вместе с грудиной и грудным отделом позвоночника образующие грудную клетку; 4 – плечо; 5 – лучевая кость; 6 – локтевая кость; 7 – позвоночник (поясничный отдел); 8 – таз; 9 – крестец; 10 – бедро; 11 – большеберцовая кость; 12 – малоберцовая кость; 13 – стопа; 14 – кисть

Рис. 21. Череп человека: А – вид в профиль: 1 – лобная кость; 2 – теменная кость; 3 – затылочная кость; 4 – височная кость; 5 – нижняя челюсть; 6 – верхняя челюсть; 7 – скуловая кость; 8 – глазница; Б – дно мозговой части черепа: 1 – чешуя лобной кости; 2 – решетчатая кость; 3 – клиновидная кость; 4 – пирамидный отросток височной кости; 5 – затылочная кость; 6 – затылочное отверстие

Осевой скелет. В скелете человека различают осевой скелет и добавочный скелет. Осевой скелет объединяет череп и скелет туловища. Добавочный скелет состоит из костей поясов конечностей и скелета свободных конечностей (рис. 20).

Череп (рис. 21) определяет форму головы, защищает головной мозг, органы слуха, обоняния, зрения, служит местом прикрепления мышц, участвующих в мимике. В черепе различают мозговой и лицевой отделы. Верхняя часть мозгового отдела образована непарными лобными и затылочными костями и парными теменными и височными костями. Они образуют свод черепа. В основании мозгового отдела черепа находятся клиновидная кость и пирамидные отростки височных костей, в которых расположены рецепторы слуха и органа равновесия. В мозговой части черепа находится головной мозг.

К лицевому отделу черепа относятся верхняя и нижняя челюсти, скуловые, носовые и решетчатая кости. Форму носовых полостей определяет решетчатая кость. В ней находится орган обоняния.