Состав костной ткани . Кости отличаются большой прочностью. Большая берцовая кость человека, находящаяся в вертикальном положении, может выдержать груз в 1500 кг (рис. 38).

Большая прочность костей зависит от их состава. Они образованы как органическими, так и неорганическими соединениями. Значение этих веществ легко выяснить, проделав простой опыт. Если долго прокаливать кость, то из нее удаляется вода, а органические соединения сгорают. Когда это делают осторожно, кость не теряет своей формы, но становится настолько хрупкой, что при прикосновении сразу рассыпается на мелкие, но очень твердые частицы, состоящие из неорганических веществ.

Нетрудно удалить из кости неорганические соединения - минеральные соли. Среди них назовем карбонат и фосфат кальция. Для этого кость выдерживают в течение суток в 10-процентном растворе НСl. Неорганические соединения постепенно растворяются, и кость становится настолько гибкой и растяжимой, что ее можно свернуть спиралью. Но стоит отпустить концы этой спирали, как она раскручивается и возвращается в прежнее положение. Органические соединения придают кости гибкость и упругость.

Сочетание твердости неорганических соединений с упругостью органических обеспечивает большую прочность костей. Наиболее прочны кости взрослого, но не старого человека.

Строение костей . Прочность костей обусловлена не только их составом, но и строением.

Длинные кости, например кости плеча, предплечья, бедра, голени, в средней части полые. Это трубчатые кости. На их концах находятся утолщенные головки, в которых нет полости. Трубчатое строение длинных костей обеспечивает одновременно их прочность и легкость. Ведь известно, что металлическая или пластмассовая трубка почти так же прочна, как сплошной стержень из того же материала, равный ей по длине и диаметру. Поэтому в технике прочные и легкие сооружения часто изготовляют из труб. В полостях трубчатых костей находится соединительная ткань, богатая жиром, - желтый костный мозг.

Головки трубчатых костей образованы губчатым веществом (рис. 39), которое состоит из множества перекрещивающихся костных пластинок. Они расположены в тех направлениях, по которым кости испытывают наибольшее растяжение или сжатие. Такое строение обеспечивает прочность и легкость костей. Многие легкие и прочные конструкции, например мосты, радиомачты, строят из перекрещивающихся металлических балок (рис. 40).

Короткие кости, например косточки запястья и предплюсны, позвонки, также образованы в основном губчатым веществом. Такое же строение имеют плоские кости, например лопатки, ребра, кости таза и крыши черепа. Пространства между костными пластинками заполнены красным костным мозгом, который образован соединительной тканью.

Поверхность костей покрыта надкостницей (рис. 41 , 1). Это тонкий, но плотный слой соединительной ткани, сросшийся с костью. В надкостнице проходят кровеносные сосуды и нервы. Головки длинных костей, покрытые хрящом (2), не имеют слоя надкостницы.

Рост костей . Во время зародышевого развития человека постепенно формируется скелет. Вначале он состоит из мягкой соединительной ткани, которая затем заменяется хрящом. У новорожденного большая часть хрящевой ткани уже заменена костной, но эта замена завершается лишь к 22 - 25 годам. При окостенении скелета в некоторых костях мягкая соединительная ткань непосредственно заменяется костной, минуя стадию хряща. В детстве и юности кости людей растут в длину и толщину. У взрослых происходит постоянное обновление костного вещества.

Для изучения роста и обновления костного вещества проводились опыты на животных.

В пищу теленка добавляли специальную неядовитую краску. В кормлении такой пищей делали перерывы: десять дней давали пищу с краской, следующие десять дней без нее, и так несколько раз. От кишечника краска переносилась кровью ко всем органам. После забоя бычка одну из его длинных трубчатых костей распилили поперек. На распиле обнаружились окрашенные и белые слои, чередующиеся в виде концентрических колец. Стало ясно, что кость выросла в толщину и во время роста она покрывалась снаружи новыми слоями. Что это действительно так, показал другой опыт. У молодой собаки разрезали кожу на бедре, раздвинули мышцы и обвязали бедренную кость проволочкой. Прошли годы. После смерти животного его вскрыли. На поверхности бедренной кости проволочного кольца не было. Его нашли во внутренней полости кости.

Чем же объясняется рост кости в толщину? Клетки внутренней поверхности надкостницы быстро делятся и откладывают на поверхности кости новые слои костных клеток. Вокруг этих клеток образуется межклеточное вещество.

У взрослых кости не удлиняются и не утолщаются. Но замена старого костного вещества новым продолжается всю жизнь. Как это происходит? Выяснено, что в костях есть особые клетки, которые разрушают старое костное вещество. Теперь понятно, как проволочное кольцо, надетое на бедренную кость собаки, попало во внутреннюю полость. Старое костное вещество изнутри разрушалось, а с поверхности образовывалось новое.

■ Длинные кости. Короткие кости. Плоские кости. Надкостница.

? 1. Какие вещества входят в состав кости? 2. Какое строение имеют кости? 3. От него зависят прочность и легкость костей скелета? 4. Благодаря чему происходит рост костей в толщину?

▲ Из двух одинаковых листков бумаги скатайте полую трубочку и сплошную палочку. Положите каждую из них горизонтально на две подставки и, подвешивая к середине их постепенно увеличивающиеся грузики, определите, какая из них прогибается при меньшей и какая при большей нагрузке. Сообразите, какую особенность строения кости вы выяснили этим опытом.

Химический состав костей

Кости состоят из органических, неорганических (минеральных) веществ и воды. В детском и юношеском возрасте содержание органческих веществ в костях превышает количество минеральных, в старости количество органических веществ уменьшается. В костях содержится основная масса минеральных веществ, имеющихся в организме. Избыток их откладывается в скелете. При недостатке минеральных веществ организм пополняет их из костей. Следовательно, скелет участвует в обмене минеральных веществ, происходящем в теле человека.

Кости обладают прочностью и эластичностью. Эластичность костей зависит от количества органических веществ. Поэтому у детей и молодых людей она больше, чем в старости. Если декальцинировать кость, подержав ее некоторое время в растворе кислоты, то все минеральные вещества удаляются. Такую кость можно завязать в узел.

Прочность костей очень велика. Она в 5 раз выше, чем у железобетона. Если прокалить кость на огне, то разрушатся все органические вещества, а минеральные останутся. Такая кость сохраняет свою форму и расположение костных пластинок, но теряет эластичность, становится хрупкой. Прочность костям придают минеральные вещества. К старости кости человека становятся хрупкими, эластичность их уменьшается. Поэтому они больше подвержены переломам.

Рост костей

На ранних стадиях развития зародыша человека его скелет состоит из соединительной ткани. Затем он становится хрящевым. Скелет новорожденного не целиком состоит из костной ткани. По мере роста ребенка хрящи скелета замещаются костной тканью и кости растут в длину и толщину. Некоторые кости не проходят хрящевой стадии, например кости черепа.

Рост костей в толщину происходит за счет костеобразующих клеток надкостницы. Одновременно с этим рассасывается костная ткань на внутренней поверхности компактного вещества и увеличивается объем костной полости. В длину кость растет за счет хрящевых пластинок роста, расположенных между телом и эпифизами кости. Клетки хрящевых пластинок роста образуют костную ткань и тело кости удлиняется.

Некоторые кости закладываются у зародыша человека из нескольких частей, впоследствии образуя одну кость. Так, полное окостенение тазовой кости происходит к 14—16 годам, а трубчатых — в 18—25 лет. Развитие скелета и рост прекращается у мужчин в 20—25 лет, а женщин в 18—21 год. В процессе развития скелета человека не весь хрящ замещается костной тканью. Хрящевыми у взрослого человека остаются концы ребер, часть скелета носа. Хрящом покрыты поверхности эпифизов костей.

«Анатомия и физиология человека», М.С.Миловзорова

Система органов опоры и движения — опорно-двигательный аппарат — это скелет, состоящий из костей и их соединений, и мышцы. Мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата. Сокращения мышц приводят в движение кости скелета. С помощью мышц человек может долго находиться в неподвижности, удерживая часто очень сложные хореографические позы. Общее количество мышц у человека примерно 600. Они…

Кости состоят из твердой костной ткани. Клетки костной ткани располагаются на расстоянии одна от другой и соединены многочисленными отростками. Основную массу костной ткани составляет межклеточное вещество. Из него состоят остеоны и вставочные пластинки, расположенные между ними. Между костными пластинками находятся костные клетки. Межклеточное вещество содержит органические вещества и пропитано минеральными солями, придающими ему прочность. Костная ткань относится…

Урок № 2. Соединение костей. Скелет человека

Цель урока:

формирование целостной системы знаний о строении скелета человека;

расширение знаний о многообразии функций скелета;

познакомить с особенностями строения системы опоры у человека в связи с прямохождением.

знать общее строение скелета, типы соединения костей в различных отделах;

уметь ориентироваться в определении местонахождения определенных отделов и соединений костей в скелете;

применять знания для профилактики заболеваний позвоночника.

Тип урока: комбинированный.

Вид: модульный урок.

Технологическая карта (модуль) урока

Скелет человека. Типы соединения костей.

Внимательно прочитайте цель урока.

Цель: определить исходный уровень владения материалом по теме « Опорно-двигательная система».

Запишите тему урока в тетрадь.

Выполните задание, внимательно прочитав каждый вопрос и варианты ответов.

Проверочное задание.

I .Выберите правильный вариант ответа.

1. Скелет выполняет функции:

Б) защиты;

В) движения;

Г) все названные функции.

2. Твердость кости придает:

А) соли кальция и фосфора;

Б) соли кальция и калия;

В) соли калия и фосфора;

Г) нет правильного ответа.

3. Эластичность кости обусловлена наличием в них:

А) минеральных веществ;

Б) органических веществ;

В) органических и минеральных;

Г) нет правильного ответа.

4.Красный костный мозг находится:

А) в губчатом веществе;

Б) в компактом веществе;

В) в надкостнице;

Г) нет правильного ответа.

5. Подпишите основные части трубчатой кости.

6. В каком случае правильно указаны типы костей;

А) трубчатые, губчатые, плоские;

Б) трубчатые, плоские, вытянутые;

В) трубчатые, губчатые, компактные;

Г) трубчатые, компактные, вытянутые.

7.Кость нарастает в толщину за счет:

А) головок кости;

Б) надкостницы;

В) красного костного мозга;

Г) желтого костного мозга.

8.*При средней массе человека в 70 кг масса скелета составляет всего 8-9 кг, то есть скелет относительно легок. Известно также, что он отличается высокой прочностью. Чем же объясняется прочность и легкость костей скелета?

Работаем самостоятельно

Каждый правильный ответ оценивается в 1 балл.

Задание выполняете в течение 10 минут.

При выполнении работы будьте внимательны. В случае допущенного исправления, сделать соответствующую пометку.

Ответ оценивается в 3 балла

Максимальное количество баллов – 10.

Цель: в ходе просмотра видеофильма получить представления об общем строении скелета человека, его основных составляющих.

Внимательно прочитайте вопросы, на которые вы должны ответить после просмотра видеофильма.

На какие основные отделы подразделяется скелет человека?

Что входит в состав основного скелета?

Чем представлен добавочный скелет?

Почему тазовые кости пояса нижних конечностей такие широкие?

Какую форму имеет позвоночник?

С чем связана такая форма?

На какие отделы делится череп?

Рассмотрите и изучите строение черепа.

Примите участие в обсуждение вопросов с классом.

Внимательно посмотрите

Фрагмент видеофильма

Ответ найдите в параграфе 11, стр.52-53.

Цель: изучить строение основного скелета.

Посмотрев фрагмент видеофильма, и, работая с текстом учебника, ответьте на вопросы:

Что составляет основу позвоночника?

Какое количество позвонков образуют его?

Какое строение имеют позвонки?

Почему позвонки не стираются друг о друга?

Какие изгибы имеет позвоночник?

Составьте схему строения позвоночника в тетради:

отдел чем образован.

Проверьте, как вы усвоили материал,

Вставьте пропущенные слова.

Скелет человека состоит из ____ и _____ . Пояс верхних и нижних конечностей и собственно конечности образуют ___ ____.

Осевой скелет образован _____ и ______.

В позвоночнике различают отделы: ______, _____, _____, ______,____.

Шейный отдел состоит из ___

Грудной отдел образован ____ пар ____, 12_____ и ______. Все вместе они образуют ______ ______.

Поясничный и _____отделы состоят из____

позвонков. Последний отдел позвоночника ______, он состоит из __ ______ позвонков.

Работайте индивидуально.

Текст стр. 53-54, рис. 22.

Обсудите результаты работы в паре.

За каждое правильно вставленное слово получаете 1 балл.

Мах балл – 20.

Время 10 мин.

Цель: изучить добавочный скелет и типы соединения костей в нем.

Внимательно прочитайте вопросы. На которые Вы должны получить ответ.

Из каких отделов состоит скелет верхних конечностей? Составьте схему

Из каких частей состоит пояс верхних конечностей? Ответ дайте опорной схемой.

Перечислите кости, которыми образована верхняя конечность.

Составьте схему строения скелета нижних конечностей.

Перечислите кости, которыми образована нижняя конечность

Проверьте свои знания.

Проверьте свои знания. А.

1.Обозначьте цифрами кости и выпишите их названия в тетради. Что изображено под буквами А, Б.

работайте с параграфом 12, внимательно прочитайте раздел.

Работайте индивидуально.

Работайте самостоятельно.

За каждый правильный ответ 1 балл.

Мах -14 баллов.

Время 10 мин.

Цель: изучить типы соединений.

Посмотрев видеофильм, ответьте на вопросы:

Подвижное сочленение костей - ______.

Неподвижное сочленение костей- _____.

Полуподвижное сочленение костей -_____.

Внимательно посмотрите фрагмент видеофильма.

Работу сдайте учителю.

Цель: подведение итогов.

Прочитайте цель урока. Достигли Вы ее?

Обсудите с классом. В какой степени. 55- 47 баллов - высокий уровень усвоения. Оценка –«5».

46-35- хороший уровень усвоения, оценка –«4».

34-28 – средний, «3», ниже 28 –«2».

Домашнее задание. *11,12, закончить работу

Индивидуально. Подсчитайте набранные вами баллы, сравнив данные Вами ответы с проверочной шкалой.

Карта ответов.

УЭ-0

1-г; 2-а; 3-б; 4-а; 5: 1-головка кости; 2- губчатое вещество; 3 -плотное(компактное) вещество; 4- надкостница; 5 – желтый костный мозг; 6 –диафиз;

6 –а;

7-б.

8- составом костей, строением костной ткани.

УЭ-3.Ответы выписаны последовательно.

Основного и добавочного; скелет верхних конечностей; позвоночником и черепом; шейный, грудной, поясничный, крестцовый, копчиковый отделы; 7 позвонков, 12 пар ребер, 12 пар ребер и грудина(грудная кость) , Грудную клетку, крестцовый, 5; копчиковый, 5-4.

УЭ-4

А – свободная верхняя конечность.

1-ключица;

2-лопатка;

Б – свободная задняя конечность.

1- тазовая кость,2 –бедренная кость;3 – большеберцовая кость; 4 – малая берцовая кость;

5- предплюсна, пяточная кость.

УЭ-5

1 –сустав;

2 – шов;

3- симфиз.

Локомоторная функция скелета проявляется в том, что кости это рычаги, которые приводятся в движение мышцами (через нервную систему), обусловливая различные двигательные акты бег, ходьбу, прыжки и т. п.

Рессорная функция скелета обусловлена способностью его смягчать толчки и сотрясения (благодаря сводчатому строению стопы, хрящевым прокладкам между костями в местах их соединения, связкам внутри соединений костей, изгибам позвоночника и др.).

Биологические функции скелета связаны с участием его в обмене веществ, прежде всего в минеральном обмене. Кости это депо минеральных солей кальция и фосфора. 99% всего кальция находится в костях. При недостатке в пище солей кальция компенсация их в организме осуществляется за счет кальция костей.

Кроме того, кости скелета принимают участие и в кроветворении. Находящийся в них красный костный мозг вырабатывает эритроциты, зернистые формы лейкоцитов и кровяные пластинки. При этом в кроветворной функции участвует не только костный мозг, но и кости в целом, так что усиленная мышечная деятельность, оказывая влияние на кость, способствует и улучшению кроветворения.

КОСТИ

Основной структурно-функциональной единицей скелета является кость. Каждая кость в организме человека это живой, пластичный, изменяющийся орган. Кость как орган состоит из нескольких тканей, имеет свою определенную морфологическую структуру и функционирует как часть целостного организма. Основной тканью в кости является костная ткань, кроме нее имеется плотная соединительная ткань, образующая, например, оболочку кости, покрывающую ее снаружи, рыхлая соединительная ткань, одевающая сосуды, хрящевая, покрывающая концы костей или образующая зоны роста, ретикулярная ткань основа костного мозга и элементы нервной ткани нервы и нервные окончания. Каждая кость имеет определенную форму, величину, строение и находится в связи с соседними костями. В состав скелета входит 206 костей 85 парных и 36 непарных. Кости составляют примерно 18% веса тела.

Химический состав костей. Кость состоит из двух видов химических веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом соли кальция). Органическое вещество кости называется оссеином. В свежей кости около 50% воды, 22% солей, 12% оссеина и 16% жира. Обезвоженная, обезжиренная и отбеленная кость содержит приблизительно 1/3 оссеина и 2/3 неорганических веществ.

Особое специфическое физико-химическое соединение органических и неорганических веществ в костях и обусловливает их основные свойства упругость, эластичность, прочность и твердость. В этом легко убедиться. Если кость положить в соляную кислоту, то соли растворятся, останется оссеин, кость сохранит форму, но станет очень мягкой (ее можно завязать в узел). Если же кость подвергнуть сжиганию, то органические вещества сгорят, а соли останутся (зола), кость тоже сохранит свою форму, но будет очень хрупкой. Таким образом, эластичность кости связана с органическими веществами, а твердость и крепость с неорганическими. Кость человека выдерживает давление на 1 мм2 15 кг, а кирпич всего 0,5 кг.

Химический состав костей непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей относительно больше, чем в костях взрослых, оссеина, они более эластичны, меньше подвержены переломам, но под влиянием чрезмерных нагрузок легче деформируются Кости, выдерживающие большую нагрузку, богаче известью, чем кости менее нагруженные. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменения химического состава костей. При недостатке в пище витамина D в костях ребенка плохо откладываются соли извести, сроки окостенения нарушаются, а недостаток витамина А может привести к утолщению костей, запустению каналов в костной ткани.

В пожилом возрасте количество оссеина снижается, а количество неорганических веществ солей, наоборот, увеличивается, что снижает ее прочностные свойства, создавая предпосылки к более частым переломам костей. К старости в области краев суставных поверхностей костей могут появляться разрастания костной ткани в виде шипов, выростов, что может ограничивать подвижность в суставах и вызывать болезненные ощущения при движениях. О механических свойствах кости можно судить на основании их крепости на сжатие, растяжение, разрыв, излом и т. п. На сжатие кость в десять раз крепче хряща, в пять раз прочнее железобетона, в два раза больше крепости свинца. На растяжение компактное вещество кости выдерживает нагрузку до 10-12 кг на 1 мм2, а на сжатие 12-16 кг. По сопротивлению на разрыв кость в продольном направлении превышает сопротивление дуба и равна сопротивлению чугуна. Так, например, для раздробления бедренной кости давлением нужно приблизительно 3 тыс. кг, для раздробления большеберцовой кости не менее 4 тыс. кг. Органическое вещество кости оссеин выдерживает нагрузку на растяжение 1,5 кг на 1 мм2, на сжатие 2,5 кг, крепость же сухожилий составляет 7 кг на 1 мм2, Несмотря на значительную крепость и прочность кость весьма пластичный орган и может перестраиваться на протяжении всей жизни человека.

Форма костей. Форма костей в скелете человека очень разнообразна. Различают: длинные, короткие, плоские и смешанные кости. Кроме того, есть кости пневматические и сесамовидные. Расположение костей в скелете связано с выполняемой ими функцией при общей закономерности: «Кости построены так, что при наименьшей затрате материала обладают наибольшей крепостью, легкостью, по возможности уменьшая влияние толчков и сотрясений» (П.Ф. Лесгафт).

Длинные кости расположены на конечностях, где они, как рычаги, обеспечивают значительный размах движений. В этих костях преобладает продольный размер. В каждой длинной или трубчатой кости различают среднюю часть тело (диафиз) и 2 конца (эпифизы) проксимальный и дистальный.

Проксимальный эпифиз расположен ближе к оси туловища, а дистальный дальше от нее. Эпифизы костей утолщены, что увеличивает поверхность соединяющихся костей, а следовательно, создает более прочную опору и увеличивает силу полезного действия мышц, изменяя ее угол подхода к кости.

Задачи урока: Раскрыть особенности состава и строения костей, обеспечивающие прочность и относительную легкость скелета; показать, что кость - живой орган, на который сильно влияет мышечная деятельность.

Оборудование: Скелеты человека и млекопитающего животного, распил костей, настенные таблицы.

Демонстрационный материал: декальцированные и прокаленные кости (рыбьи или куриные), свежая кость млекопитающего с сохранившейся на ней надкостницей.

I. Проверка знаний

Фронтальная беседа на решение задач:

Сдавливание грудной клетки при неправильной посадке приводит к ее деформации. На развитии и работе каких органов это может отразиться?
- У некоторых народов в древности пленникам отрубали большой палец. Почему считалось, что это унизительно, а выгодно для победителей?
- Изгибы позвоночника при индивидуальном развитии появляются постепенно, сначала шейный, потом грудной, последним - поясничный. В связи с какими движениями ребенка они развиваются? Какие части скелета выдерживают большую нагрузку?

(Ответ на последний вопрос дает возможность учителю создать проблемную ситуацию. Он отмечает высокую прочность некоторых костей и обращает внимание учащихся на рисунки в учебнике.)

II. Изучение нового материала

1. Установление массы скелета человека средней комплекции. (Рассказ учителя с постановкой проблемы: чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его легкости?)

2. Химический состав кости. (Учитель демонстрирует нормальную, прокаленную и декальцированную кости и объясняет, при помощи каких опытов они были получены. Учитель проводит фронтальную поисковую беседу, упражняющую учеников в логике рассуждений и выводов. Например: Объясните, что происходит с составом кости при прокаливании. Какой вывод из этого следует? Объясните, как изменяется состав кости при выдерживании ее в кислоте. Какой вывод из этого вытекает? Чем важна для функции скелет прочность кости при сохранении некоторой упругости?)

3. Особенности макроскопического строения кости. (Самостоятельная работа учеников по рассмотрению натуральных костей - трубчатых, плоских. Учитель руководит работой при помощи таких вопросов: Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества? Каково строение основной массы кости? Какое может иметь значение губчатое строение? У каких костей есть полости и чем они заполнены?)

4. Рост костей. (Рассказ учителя, причем свое изложение он начинает со следующей информации: "Был проведен следующий опыт - у молодого петуха всю бедренную кость, но сохранили ее надкостницу. Через некоторое время кость восстановилась. Какие выводы можно сделать из этого опыта?" )

5. Работы М.М.Герасимова по восстановлению скульптурных изображений исторических лиц. (Рассказ учителя с постановкой проблемных вопросов.)

III. Закрепление знаний

Беседа учителя с учениками по следующим вопросам:

Какие факты из материала урока говорят о том, что кость - живой орган?
- Почему длинные кости легче подвергаются переломам в поперечном направлении, чем в продольном?
- При заболевании рахитом в организме снижается усвоение солей в костях. Как изменяются при этом кости скелета?
- Почему полезны для здоровья физические упражнения?

IV. Задание на дом