Костная структура человека. Какие бывают формы костей? строение сердца человека
Тема урока
Скелет человека
Цели урока
Продолжать формировать представления школьников о строении скелета человека;
Закрепить знания учеников об опорно-двигательной системе человека;
Задачи урока
Продолжать углублять знания учеников по теме «Опорно-двигательная система»;
Акцентировать внимание детей на своеобразие строения скелета человека;
Закрепить полученные знания путем практического применения, используя справочные материалы и работая со схемами и таблицами;
Способствовать формированию рефлексивных качеств (самоанализ, самокоррекция);
Развивать коммуникативные умения учеников;
Благоприятствовать созданию психологически комфортной среды на уроках анатомии;
Воспитывать интерес школьников к урокам биологии.
Основные термины
Скелет с точки зрения биологии – это такая биологическая система, которая является надежной опорой человеческого организма.
Скелет человека в переводе звучит, как высохший, и обозначает совокупность твёрдых костей в организме, которые служат не только опорой тела, но и его отдельных частей, а также играет роль защитных функций организма от различных видов повреждений.
Кости являются составляющие скелета и его основными элементами.
Скелет человека
Даже не изучая анатомию, каждому из вас известно, что скелет человека складывается из разных костей, но в чем же его надобность... С этим мы и попробуем разобраться вместе.
Скелет нужен для того, чтобы поддерживать тело, защищать внутренние органы и держать форму тела. Кроме всего выше перечисленного, к скелету крепятся сильные мышцы.
Во-первых, благодаря скелету образуется прочная основа, в которых находятся уязвимые части тела. Он играет роль каркаса, который способен фиксировать разные части организма в определенном положении. Кости грудной клетки играют роль защитников легких и сердца, а при этом они имеют способность сужаться и расширяться в то время, когда мы дышим.
Во-вторых, скелет дает возможность живым существам передвигаться. Ведь природой было так устроено, что скелет состоит из разных костей, каждая из которых имеет свою определенную форму и выполняет в человеческом организме определенную роль. Подвижность и гибкость скелета нашему организму обеспечивают суставы, хрящи и связки.
О количестве костей в скелете человека можно дискутировать очень долго, так как у разных людей оно не одинаково. В основном у большинства взрослого поколения в теле насчитывается более 200 костей. Но следует учесть, что есть люди, которые являются обладателями лишней пары ребер, у других еще и наблюдаются отклонения в количестве позвонков, а скелет новорожденного ребенка насчитывает более 350 видов костей. Кроме этого, с возрастом некоторые кости имеют способность срастаться, и их количество уменьшается. Поэтому утверждать о каком-то конкретном количестве костей человека не имеет смысла, так как не представляется возможным произвести точный подсчет.
Задание:
1. Могут ли человеческие кости расти на протяжении жизни?
2. Почему кости иногда теряют свою прочность?
3. Что нужно предпринять, чтобы кости не лишились своей эластичности?
Организация скелета
Скелет человека, как и всех позвоночных, делится на осевой и добавочный скелет. К первому относятся все кости, которые расположены посредине и создают остов тела. К ним относятся все кости головы, шеи, позвоночник и ребра с грудиной. А к добавочному или периферическому скелету относятся кости лопатки, ключицы, а также кости верхних и нижних конечностей.
Осевой скелет
Теперь подробнее остановимся на рассмотрении осевого скелета человека.
Череп
Составляющими черепа являются костная основа головы, которая защищает головной мозг человека и его органы зрения, слуха и обоняния. Подразделяется череп на мозговой и лицевой отделы и состоит из плоских и неподвижных костей, за исключением костей нижней челюсти.
Чтобы увидеть из каких костей состоит мозговой и лицевой отделы, внимательно рассмотрите рисунок вверху.
А теперь посмотрите на соединение костей черепа:
Задание:
1. Назовите кости, которые образуют мозговой отдел?
2. Какие из костей скелета черепа относятся к непарным, а какие к парным костям?
3. Назовите наиболее крупные кости, которые расположены в лицевом отделе.
4. Назовите все кости, которые относятся к осевому скелету.
5. Какая кость черепа неподвижна?
Скелет туловища
Скелет туловища человека состоит из грудной клетки и позвоночного столба. Грудная клетка является костной основой груди, за которой спрятаны внутренние органы, и состоит она из грудины, двенадцати грудных позвонков и ребер.
Ребра человеческого скелета имеют вид плоских изогнутых дуг, задние концы которых соединяются с грудными позвонками, а передние при помощи хрящей соединены с грудиной. Подобное крепление ребер к скелету создает условия подвижности грудной клетки при дыхании человека.
Позвоночный столб - главная ось тела, которая предназначена для опоры человеческого скелета и является главной осью тела. Внутри позвоночника находится спинной мозг.
Позвоночный столб состоит из 33 – 34 позвонков, что составляет около сорока процентов длинны человеческого тела.
В роли амортизаторов позвоночника выступают четыре изгиба, которые предохраняющие внутренние органы и головной мозг, и смягчающие толчки во время ходьбы, бега и прыжков.
Периферический скелет
Добавочный скелет или, как его еще называют периферический, состоит из скелета конечностей и делится на скелет нижних и верхних конечностей. К верхнему отделу относится плечевой пояс и конечности, а к нижнему – тазовый пояс с его конечностями.
Так как свободные конечности надежно крепятся к костям пояса и обладают хорошей подвижностью, то они имеют возможность выдерживать немалые нагрузки.
Естественно, что верхние и нижние конечности обладают разными функциями. Верхние обеспечивают человека возможностью выполнять различные движения и операции, а нижние нужны для передвижения и опоры.
Пояс верхних конечностей
Верхний пояс состоит из лопаток и ключиц. А скелет верхних конечностей подразделяются на кости плеча, предплечья и кисти.
Пояс нижних конечностей
Тазовый пояс представляет собой три неподвижно соединенные между собой кости. В каждой такой кости расположена шаровидная впадина, в которую входит головка кости нижней конечности. Неподвижно соединенные кости пояса нижних конечностей, сросшиеся с крестцом, обеспечивают человеческому организму надежную защиту внутренних органов и позволяют выдерживать огромные физические нагрузки.
Скелет нижних конечностей
Если рассматривать скелет нижних конечностей, то можно увидеть, что он складывается из бедренной кости, костей голени и стопы. Бедренная кость и большая берцовая имеют спереди соединение в виде коленной чашечки, которая обеспечивает подвижность коленного сустава.
Домашнее задание
Посмотрите внимательно на рисунок скелета человека и подпишите его цифровые обозначения:
Дайте ответы на поставленные вопросы:
1. Назовите все отделы, из которых состоит скелет человека.
2. Назовите количество позвонков каждого из отделов позвоночника.
3. Из каких частей складывается позвоночник?
4. Какое значение для организма человека играют изгибы позвоночника?
Каждая кость человека представляет собой сложный орган: она занимает определенное положение в теле, имеет свою форму и строение, выполняет свойственную ей функцию. В образовании кости принимают участие все виды тканей, но преобладает костная ткань.
Общая характеристика костей человека
Хрящ покрывает только суставные поверхности кости, снаружи кость покрыта надкостницей, внутри расположен костный мозг. Кость содержит жировую ткань, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы.
Костная ткань обладает высокими механическими качествами, ее прочность можно сравнить с прочностью металла. Химический состав живой кости человека содержит: 50% воды, 12,5% органических веществ белковой природы (оссеин), 21,8% неорганических веществ (главным образом фосфат кальция) и 15,7% жира.
Виды костей по форме разделяют на:
- Трубчатые (длинные - плечевая, бедренная и др.; короткие - фаланги пальцев);
- плоские (лобная, теменная, лопатка и др.);
- губчатые (ребра, позвонки);
- смешанные (клиновидная, скуловая, нижняя челюсть).
Строение костей человека
Основной структурой единицей костной ткани является остеон, который виден в микроскоп при малом увеличении. Каждый остеон включает от 5 до 20 концентрически расположенных костных пластинок. Они напоминают собой вставленные друг в друга цилиндры. Каждая пластинка состоит из межклеточного вещества и клеток (остеобластов, остеоцитов, остеокластов). В центре остеона имеется канал - канал остеона; в нем проходят сосуды. Между соседними остеонами расположены вставочные костные пластинки.
Костную ткань образуют остеобласты , выделяя межклеточное вещество и замуровываясь в нем, они превращаются в остеоциты - клетки отростчатой формы, неспособные к митозу, со слабо выраженными органеллами. Соответственно в сформировавшейся кости содержатся в основном остеоциты, а остеобласты встречаются только в участках роста и регенерации костной ткани.
Наибольшее количество остеобластов находится в надкостнице - тонкой, но плотной соединительно-тканной пластинке, содержащей много кровеносных сосудов, нервных и лимфатических окончаний. Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и питание кости.
Остеокласты содержат большое количество лизосом и способны выделять ферменты, чем можно объяснить растворение ими костного вещества. Эти клетки принимают участие в разрушении кости. При патологических состояниях в костной ткани количество их резко увеличивается.
Остеокласты имеют значение и в процессе развития кости: в процессе построения окончательной формы кости они разрушают обызвествленный хрящ и даже новообразованную кость, «подправляя» ее первичную форму.
Структура кости: компактное и губчатое вещество
На распиле, шлифах кости различают две ее структуры - компактное вещество (костные пластинки расположены плотно и упорядоченно), расположенное поверхностно, и губчатое вещество (костные элементы расположены рыхло), лежащее внутри кости.
Такое строение костей в полной мере соответствует основному принципу строительной механики - при наименьшей затрате материала и большой легкости обеспечить максимальную прочность сооружения. Это подтверждается и тем, что расположение трубчатых систем и основных костных балок соответствует направлению действия силы сжатия, растяжения и скручивания.
Структура костей представляет собой динамическую реактивную систему, изменяющуюся в течение всей жизни человека. Известно, что у людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, компактный слой кости достигает относительно большого развития. В зависимости от изменения нагрузки на отдельные части тела могут изменяться расположение костных балок и структура кости в целом.
Соединение костей человека
Все соединения костей можно разделить на две группы:
- Непрерывные соединения , более ранние по развитию в филогенезе, неподвижные или малоподвижные по функции;
- прерывные соединения , более поздние по развитию и более подвижные по функции.
Между этими формами существует переходная - от непрерывных к прерывным или наоборот - полусустав .
Непрерывное соединение костей осуществляется посредством соединительной ткани, хрящей и костной ткани (кости собственно черепа). Прерывное соединение костей, или сустав, является более молодым образованием соединения костей. Все суставы имеют общий план строения, включающий суставную полость, суставную сумку и суставные поверхности.
Суставная полость выделяется условно, так как в норме между суставной сумкой и суставными концами костей пустоты не существует, а находится жидкость.
Суставная сумка охватывает суставные поверхности костей, образуя герметическую капсулу. Суставная сумка состоит из двух слоев, наружный слой которой переходит в надкостницу. Внутренний слой выделяет в полость сустава жидкость, играющую роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.
Виды суставов
Суставные поверхности сочленяющихся костей покрыты суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей способствует движению в суставах. Суставные поверхности по форме и величине очень разнообразны, их принято сравнивать с геометрическими фигурами. Отсюда и название суставов по форме : шаровидные (плечевой), эллипсовидные (луче-запястный), цилиндрические (луче-локтевой) и др.
Так как движения сочленяющихся звеньев совершаются вокруг одной, двух или многих осей, суставы принято также делить по количеству осей вращения на многоосные (шаровидный), двуосные (эллипсовидный, седловидный) и одноосные (цилиндрический, блоковидный).
В зависимости от количества сочленяющихся костей суставы делятся на простые, в которых соединяется две кости, и сложные, в которых сочленяется больше двух костей.
Скелет - совокупность твердых образований, выполняющих защитную, опорную и двигательную функции. От формы скелета зависит внешний вид человека. Кости и их соединения являются пассивной частью опорно-двигательного аппарата . Мышцы, обладающие способностью сокращаться и изменять положение костей, являются активной частью опорно-двигательного аппарата. Подвижность скелета обеспечивают соединения костей. Некоторые соединения являются эластичными (гибкие хрящевые соединения сочленяют позвонки позвоночника и ребра).
Сустав - соединение двух костей, обеспечивающее подвижность. Чем больше суставов, тем эта часть тела подвижнее (например, кисть). Скелет выполняет имеющую большое значение защитную функцию - предохраняет важные части тела от повреждений, например, череп прикрывает головной мозг , позвоночник - спинной мозг, грудная клетка - сердце, легкие, печень, селезенку.
Строение скелета
Череп
Череп - скелет головы, защищающий головной мозг, органы чувств, начальные отделы пищеварительной и дыхательной систем. Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. Мозговой череп образован 7 костями. Верхняя его часть образует крышу, нижняя - основание. Лицевой череп состоит из 22 костей.
Позвоночник
Позвоночник состоит из позвонков: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, сросшихся в одну кость (крестец) и копчика. Эластичность позвоночника обеспечивают межпозвоночные диски (всего их 23).
Плечевой пояс
Его образуют обе лопатки и ключица, а со скелетом туловища соединяют разные мышцы и связки. В верхних углах лопаток треугольной формы находятся суставные впадины.
Верхние конечности и кисти
Плечевая кость соединяется в локтевом суставе с обеими костями предплечья - локтевой и лучевой. Сустав запястья образуют множество маленьких косточек. Затем следуют пястные кости и фаланги пальцев.
Грудная клетка
Ее составляют 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудина. 7 верхних пар ребер соединяются непосредственно с грудиной.
Тазовый пояс
Скелет нижних конечностей включает тазовый пояс, и является составной частью скелета туловища. С обеих сторон имеются сформировавшиеся вертлужные впадины суставов бедра.
Нижние конечности и стопы
В бедре одна большая кость - бедренная, в голени две - большая берцовая и малая берцовая кости. Коленный сустав защищает надколенник. Стопы имеют форму свода, поэтому, несмотря на то, что кости стоп малы и легки, они способны выдерживать вес тела.
Самая большая и прочная кость человека - бедренная. Длина бедренной кости взрослого мужчины достигает 50 см, а наибольшая нагрузка на нее - 750 кг. Если не брать в расчет самые маленькие косточки человека - слуховые, которые не относятся к пассивному опорно-двигательному аппарату, то гороховидная косточка является самой маленькой.
В книгах по анатомии приводятся данные о наличии в скелете человека около 245 костей. Указать точное количество не представляется возможным в связи с отсутствием точного определения кости. Например, следует ли прибавлять к общему количеству костей 32 зуба взрослого человека? Как считать сросшиеся вместе кости черепа, как одну или как несколько костей?
Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, состоящий из двух частей: активной и пассивной. К пассивной относятся кости, соединяющиеся при помощи различного вида соединений, к активной — мышцы.
Скелет (от греч. skeletos — высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, выполняющих множество функций: опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодоления силы тяжести. Общая масса скелета — от 1/7 до 1/5 массы тела человека. В состав скелета человека входит более 200 костей, 33-34 кости скелета не парные. Это позвонки, крестец, копчик, некоторые кости черепа и грудина, остальные кости парные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и добавочный. К осевому скелету относится позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к добавочному — кости верхних (64) и нижних (62) конечностей.
Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают тело в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции, являющиеся элементами мягкого остова или мягкого скелета, который также принимает участие в удержании органов возле костей, образующих твердый (жесткий) скелет. Скелет образует вместилище для органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале — спинной мозг, в грудной клетке — сердце, крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза — мочеполовые органы.
Кости представляют собой необычайно сложный и очень прочный комплекс пространственных систем, что натолкнуло архитекторов на создание «дырчатых конструкций».
Кости выдерживают большие нагрузки . Так, большая берцовая кость выдерживает вес, в 2 тыс. раз превышающий ее вес (1650 кг), плечевая кость — 850 кг, берцовая кость — до 1500 кг.
Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т.д. Живая кость содержит витамины А, Z), С и др. Жизнедеятельность кости зависит от функций гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез, надпочечников и половых желез (гонад).
Скелет образован разновидностями соединительной ткани — костной и хрящевой, которые состоят из клеток и плотного межклеточного вещества. Кости и хрящи тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. Большинство костей (кости конечностей, основания черепа, позвонки) развивается из хрящей, их рост обеспечивается за счет пролиферации (увеличения количества клеток). Небольшое количество костей развивается без участия хряща (кости крыши черепа, нижняя челюсть, ключица). Некоторые хрящи не связаны с костью и в течение всей жизни человека не изменяются (хрящи ушных раковин, воздухоносных путей). Некоторые хрящи связаны с костью функционально (суставные хрящи, мениски).
У зародыша человека и других позвоночных животных хрящевой скелет составляет около 50% массы всего тела. Однако постепенно хрящ заменяется костью, у взрослого человека масса хряща достигает около 2% массы тела. Это суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи носа и уха, гортани, трахеи, бронхов и ребер. Хрящи выполняют следующие функции:
- покрывают сочлененные поверхности, обладающие благодаря этому высокой устойчивостью к износу;
- суставные хрящи и межпозвоночные диски, являющиеся объектами приложения сил сжатия и растяжения, осуществляют их передачу и амортизацию;
- хрящи воздухоносных путей и наружного уха формируют стенки полостей. К другим хрящам прикрепляются мышцы, связки, сухожилия.
Хрящевая ткань содержит около 70-80% воды, 10-15 — органических веществ, 4-7% солей. Около 50-70% сухого вещества хряща приходится на долю коллагена. В зависимости от состава хрящи бывают гиалиновые, эластические и коллагеноволокнистые. Подобно другим разновидностям соединительной ткани хрящевая ткань состоит из немногочисленных клеток (хондроцитов) и вырабатываемого ими плотного межклеточного вещества. Хрящи не имеют кровеносных сосудов, их питание осуществляется за счет диффузии из окружающих тканей.
Гиалиновый хрящ гладкий, блестящий, голубовато-белого цвета. Из него образован в основном скелет эмбриона, у взрослого человека — реберные хрящи, большинство хрящей гортани, хрящи носа, трахеи, бронхов и суставные (с возрастом гиалиновый хрящ кал ьиифи ци руется).
Эластичный хрящ менее прозрачен, желтоватого цвета. Из эластичной хрящевой ткани состоит ушная раковина, голосовые отростки черпаловидных хрящей гортани и слуховая труба.
Волокнистый хрящ образует межпозвоночные диски, мениски коленного и височно-нижнечелюстного суставов. Волокнистый хрящ имеется в зонах прикрепления связок и сухожилий к костям и хрящам.
Кости образованы костной тканью, механические свойства которой обусловливают функции костей. Так, сопротивление свежей кости и чистой меди на растяжение одинаковы и в 9 раз больше, чем сопротивление свинца. Кость выдерживает сжатие 10 кг/мм 2 (аналогично чугуну), в то время как кирпич — лишь 0,5 кг/мм 2 . Предел прочности ребер на излом составляет 110 кг/см 2 . Это связано с особенностями химического состава, структуры и архитектоники костей. Содержание воды в кости достигает 50%. В сухом остатке костной ткани содержится около 33% органических и 6-7% неорганических веществ.
Кость состоит из клеток (остеобластов и остеоцитов) и межклеточного вещества. Остеобласты — это многоугольные, кубические, отростчатые молодые клетки, остеоциты — зрелые много- отросчатые веретенообразные клетки. Остеобласты синтезируют компоненты межклеточного вещества и выделяют их из клетки через всю поверхность в разных направлениях, что и приводит к образованию лакун (пространств), в которых они залегают, превращаясь в остеоциты.
Различают два вида костной ткани : ретикулофиброзную (грубо- волокнистую) и пластинчатую. Ретикулофиброзная костная ткань располагается в зонах прикрепления сухожилий к костям, в швах черепа после их зарастания. Она состоит из толстых неупорядоченных пучков коллагеновых волокон, между которыми находится аморфное вещество. В лакунах залегают остеоциты.
Пластинчатая костная ткань наиболее распространена в организме. Она образована костными пластинками толщиной от 4 до 15 мкм, которые состоят из остеоцитов и тонковолокнистого костного основного вещества. Волокна, образующие пластинки, лежат параллельно друг другу и ориентированы в определенном направлении. При этом волокна соседних пластинок разнонаправ- лены и перекрещиваются почти под прямым углом, что обеспечивает большую прочность кости.
Кость снаружи, кроме сочлененных поверхностей, покрыта надкостницей, представляющей собой прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами, нервами. Надкостница прочно сращена с костыо при помощи соединительнотканных прободающих волокон, проникающих в глубь кости. Во внутреннем слое надкостницы расположены тонкие веретенообразные «покоящие» остеогенные клетки, за счет которых происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения.
Кости живого человека — динамическая структура, в которой происходит постоянный обмен веществ, анаболитические и ка- таболитические процессы, разрушение старых и создание новых костных пластинок. Кости приспосабливаются к изменяющимся условиям жизнедеятельности организма, под влиянием которых происходит перестройка их макро- и микроскопического строения. Внешняя форма костей меняется под влиянием растяжения и давления, а кости развиваются тем лучше, чем интенсивнее деятельность связанных с ними мышц.
Позвоночный столб
Позвоночный столб слагается из 33 отдельных позвонков. Различают шейный отдел (7 шейных позвонков), грудной (12 грудных), поясничный (5 поясничных), крестцовый (5 крестцовых) и копчиковый (4 или 5 копчиковых позвонков). Крестцовые и копчиковые позвонки срастаются между собой и образуют крестец и копчик.
Типичный позвонок имеет тело, невральную дугу, которая окружает и защищает спинной мозг, и семь отростков. Непарный, обращенный назад отросток называют остистым. Он служит для прикрепления связок и мышц. Тела позвонков соединяются между собой при помощи межпозвонковых хрящей, которые совместно со связками и мышцами, идущими вдоль позвоночника, удерживают тело в вертикальном положении.
Все позвонки различаются по форме и величине, особенно отличаются от других два первых шейных позвонка — атлант и эпистрофей. Подвижное соединение этих позвонков облегчает движение головы. Остальные позвонки чем ниже расположены, тем массивнее, так как испытывают большую тяжесть. Внутри позвоночного столба в позвоночном канале, образованном отверстиями в позвонках, расположен спинной мозг. Он надежно защищен со всех сторон.
Позвоночный столб имеет изгибы вперед — лордозы, назад (кзади) — кефозы, в стороны — сколиозы. Изгибы позвоночного столба увеличивают его рессорные свойства, т.е. способствуют пружинящим движениям позвоночного столба. Под действием внешних влияний изгибы могут изменяться в течение дня. Поэтому высота позвоночника, а следовательно, и рост человека могут колебаться в течение суток в среднем от 1 до 2-2,5 см.
Позвоночный столб новорожденного не имеет изгибов, они появляются в процессе роста организма. В начале у новорожденного появляется шейный лордоз (по мере того, как ребенок начинает держать голову), затем грудной кефоз (ребенок начинает сидеть), а далее поясничный лордоз (он начинает стоять) и крестцовый кефоз. К пяти-шести годам изгибы видны отчетливо. У детей школьного возраста можно часто наблюдать выраженный сколиоз.
Грудная клетка
Грудная клетка сзади поддерживается позвоночником. В обе стороны от него отходят плоские кости — ребра, представляющие костные изогнутые пластинки. В ребре различают среднюю часть (тело) и два конца (передний и задний). Задний конец ребра имеет утолщение — головку, которая посредством составной поверхности сочленяется с телом позвоночника. За головкой ребра находится средняя часть — шейка, а за ней бугорок.
Каждое ребро сочленяется с двумя позвонками одновременно. Исключением являются 9-й (не всегда), 10. И, 12-й грудные позвонки, каждый из которых соединяется с одним ребром. Передними концами ребра направлены к грудине. Хрящи верхних семи пар ребер прирастают к грудине (истинные, или грудные, ребра). Следующие три пары ребер (8, 9, 10-я) прирастают каждое своим хрящом к хрящу вышележащей пары, образуя реберную дугу. Это так называемые ложные ребра. Две последние пары (11-я, 12-я) не доходят до грудины и очень изменчивы по длине (свободные ребра).
К ребрам прикреплены дыхательные мышцы и диафрагма. При вдохе ребра удаляются передними концами от позвоночника вперед и поднимаются кверху.
Плечевой пояс
Плечевой пояс состоит из двух пар костей — лопаток и ключиц. Кости и суставы плечевого пояса дают руке опору и прочно связывают ее с туловищем.
Тазовый пояс образован тремя парами костей: седалищными, лобковыми и подвздошными. Кости таза выдерживают всю тяжесть туловища.
Скелет верхних конечностей образован: плечевой костью, лучевой и локтевой костями предплечья, восемью мелкими косточками запястья, пятью тонкими пястными костями и фалангами пальцев. Каждый палец имеет по три фаланги, кроме большого, у которого их только две.
Скелет нижних конечностей состоит из бедренной кости (бедро), большой и малой берцовых костей (в голени), 7 костей предплюсны (в области лодыжек и пятки), 5 костей плюсны (в передней части стопы) и 14 фаланг мальцев.
Череп
Череп имеет два отдела: мозговой и лицевой. Мозговой череп защищает головной мозг. Костные пластинки, из которых он состоит, отличаются большой прочностью. Черепную коробку образуют следующие кости: лобная, две височные, затылочная, две верхнечелюстные, две скуловые, две носовые, сошник, две слезные, подъязычная кость, небная. Единственно подвижная кость черепа — нижняя челюсть.
Некоторые кости черепа пронизаны пазухами, содержащими воздух (челюстные, лобные, пазухи основной и решетчатой кости).
Это уменьшает общий вес черепа. С позвоночником он соединяется двумя затылочными мыщелками.
Соединения костей
Соединения между костями черепа неподвижны и прочны благодаря плотному вхождению зубцов одной кости в выемки другой. Эти соединения называют швами. Напротив, суставы — соединения подвижные. Например, сустав между бедренной костью и костями таза, между плечевой костью и лопаткой напоминают по форме шаровой шарнир. Их называют шаровыми суставами. Такая форма делает совершенно свободными движения вперед и назад, достаточно широкие движения в стороны, вращение внутрь и наружу.
В каждом суставе имеются три основных элемента : суставные поверхности, суставная сумка и суставная полость. Суставные поверхности покрыты хрящом. Суставная капсула (сумка) натянута между сочленяющимися костями; она прикрепляется по краям суставных поверхностей и переходит в надкостницу. В суставной сумке различают два слоя: наружный — фиброзный и внугренний — синовиальный. Суставная поверхность щелсвидной формы и находится в суставной сумке. В полости сустава находится небольшое количество синовиальной (межсуставной) жидкости, которая смазывает суставные хрящи, благодаря чему уменьшается трение в суставах при движении.
По форме суставы делятся на шаровидные, эллипсовидные, седловидные, блоковидные, плоские и др. В зависимости от суставных поверхностей в одних суставах возможны движения вокруг одной оси (одноосные суставы), в других — вокруг двух (двуосные суставы), в третьих — вокруг трех осей (трехосные суставы). К одноосным относятся блоковидные и цилиндрические. Например, коленный сустав по форме блоковидно-вращательный, а голеностопный — блоковидный. Сустав называется простым, если он образован двумя костями, например плечевой, и сложным, если его образуют три кости и больше.
Скелет выполняет не только опорно-двигательную функцию, но и принимает участие в обмене веществ: он активно участвует в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Ряд веществ, входящих в состав кости (фосфор, кальций, лимонная кислота), могут вступать в обменные реакции.
Скелет — главное депо кальция и фосфора. Основное соединение минерального компонента костной ткани — фосфат кальция. Помимо основных элементов (кальция, фосфора и магния) в костной ткани содержится целый ряд микроэлементов. Количество их очень незначительно, но, тем не менее, они играют большую роль в качестве биологических катализаторов для гормонов, витаминов и ферментов. В настоящее время известно свыше 30 микроэлементов, содержащихся в костной ткани (медь, стронций, цинк, барий и др.). Содержание микроэлементов в костной ткани колеблется в зависимости от возраста. Постепенно происходит накопление некоторых из них, что является причиной повышения ломкости и хрупкости кости с возрастом. Происходит замена этими микроэлементами ионов кальция в кристаллической решетке, что ведет к утрате механической прочности кости.
Если кальций выводится из организма больше, чем поступаете пищей, развивается заболевание костной системы у детей и взрослых, выражающееся в изменениях и искривлениях скелета у детей и размягчения костей у взрослых. Подобное заболевание может развиваться и при низком всасывании кальция в кишечнике (рахит). Заболевание лечится большими дозами витаминов группы /). Рахит может возникать при избытке в почве, воде и воздухе некоторых микроэлементов. Так, например, избыток в почве бериллия приводит к его избыточному накоплению в костной ткани, к вытеснению кальция и к возникновению «бериллиевого рахита», который не вылечивается витамином D. Избыточное поступление в организм алюминия приводит к образованию в желудке нерастворимых соединений алюминия с фосфатами, вследствие чего в скелет поступает недостаточное количество фосфора.
В норме в костной ткани непрерывно протекают два противоположных процесса — воспроизведение и растворение костного вещества. В раннем возрасте идет как интенсивное костеобра- зование, так и рассасывание со стороны костномозгового канала, поэтому толщина стенок кости в этот период не изменяется. К 12 годам наблюдается преобладание процесса костеобразования и утолщения стенок кости. После периода стабилизации (старше 40 лет) начинает преобладать процесс рассасывания. Стенки кости уменьшаются, они становятся хрупкими и легко подвергаются травмированию. Изменению механических свойств кости способствует также сильная минерализация остеоцитов, развивающаяся по мере накопления минеральных веществ в костной ткани. Таким образом, с возрастом увеличивается содержание минеральных солей и уменьшается содержание количества воды и органических веществ.
У новорожденного внутри кости содержится красный костный мозг, назначение которого — производить красные кровяные тельца (эритроциты). После рождения костный мозг, который находится в полостях костных трубок, утрачивает функцию кроветворения и становится желтым костным мозгом — скоплением внутрикостной жировой ткани. Но во всех плоских (грудина и др.) и в концах длинных костей остается красный костный мозг.
Одним из важнейших свойств живого организма является передвижение в просторные. Эту функцию у млекопитающих (и человека) выполняет опорно-двигательный аппарат, состоит из двух частей: пассивной и активной. К первой относятся кости, что соединяются между собой различным образом, ко второй - мышцы.
СТРОЕНИЕ СКЕЛЕТА ЧЕЛОВЕКА
Скелет (от греч. skeleton - высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей (os, ossis), которые выполняют опорную, защитную, локомоторную функции. В состав скелета входят более 200 костей, из них 33-34 непарные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и дополнительный. До осевого скелета относится позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к дополнительному - кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. Кости скелета являются рычагами, которые приводятся в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают тело в просторные. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет образует вместилища для жизненно важных органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале - спинной, в грудной клетке - сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и т.д., в полости таза - мочеполовые органы. Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и др. Живая кость содержит витамины A, D, С и другие.
Кости образованы костной тканью, состоящей из клеток и плотного межклеточного вещества. Міжклітинна вещество на 67 % состоит из неорганических веществ, в основном из соединений кальция и фосфора. Кость выдерживает большие нагрузки на сжатие и на излом. Это обусловлено особенностями ее строения. Различают компактное (плотное) и губчатую костную вещество. Компактная вещество образована плотно прилегающими костными пластинками, которые формируют сложно организованные цилиндрические структуры. Губчатое вещество состоит из перекладинам (балок), образованных межклеточным веществом и расположенных дугообразно, соответственно направлениям, по которым кость испытывает давление силы тяжести и растяжение мышцами, которые прикрепляются к ней. Цилиндрическая строение плотного вещества и сложная система перекладины губчатого вещества кости делает ее прочной и упругой. В трубчатых костях повышению их прочности и служат различия в структуре по направлению от центра к концам. Трубчатая кость в центре отличается большей твердостью и меньшей эластичностью, чем на концах. В направлении к суставной поверхности структура трубчатой кости меняется от компактной к губчатой. Такое изменение строения обеспечивает плавную передачу напряжения от кости через хрящ на поверхность сустава.
Снаружи кость одета надкостницей, или періостом (periosteum), которую пронизывают кровеносные сосуды, питающие кость. В надкостнице есть много чувствительных нервных окончаний, сама же кость нечувствительна.
Полость трубчатых костей заполнена красным костным мозгом, который в течение жизни заменяется желтым (жировой тканью).
Кости отличаются друг от друга формой и строением. Выделяют кости трубчатые, плоские, смешанные и воздухоносные. Среди трубчатых различают длинные (плечевая, бедренная, кости предплечья, голени) и короткие (кости п"ясти, плюсны, фаланги пальцев). Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытой тонким слоем компактного вещества. Они имеют формунеправильного куба или многогранника и располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с подвижностью (например, надколенник).
Рис. 82. Строение кости. А - продольный распил через верхний конец бедренной кости б - схема главных направлений, по которых располагаются перекладки в верхнем конце бедренной кости: 1 - компактное вещество; 2 - губчатое вещество; С - полость кости; 4 - линии сжатия; 5 - линии растяжения.
Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей и выполняют функцию защиты (кости крышки черепа, грудина).
Смешанные кости имеют сложную форму и состоят из нескольких частей, разных по происхождению. К смешанным костям относятся позвонки, кости основания черепа.
Повітрононосні кости имеют в своем теле полость, выстланная слизистой оболочкой и заполнена воздухом. Такие, например, некоторые части черепа: лобная, клиновидная, верхняя челюсть и некоторые другие.
Форма и рельеф костей зависит от характера прикрепления к ним мышц. Если мышца прикрепляется к кости с помощью сухожилия, то в этом месте формируется горб, отросток или гребень. Если же мышца непосредственно срастается с надкостницей, то образуется углубление.
Соединения костей. Существуют три группы соединения костей: непрерывные, напівсуглоби и прерывистые соединения - суставы. Такое распределение отражает филогенез позвоночных животных. В низких (первично-водных) позвоночных животных кости соединенные в основном непрерывно. С выходом позвоночных на сушу для новых условий передвижения был нужный развитие конечностей как системы рычагов и подвижное соединения костей, их составляли.
Непрерывными называются соединения костей с помощью различных видов соединительной ткани. Такими являются швы - соединения стран костей крыши черепа между собой тонкими прослойками соединительной ткани. Кости могут соединяться и с помощью хряща, на пример, рукоятка грудины с ее телом.
Напівсуглоби также являются хрящевыми соединениями, но в толще хряща имеется небольшая полость. К ним относятся соединения позвонков, лобковых костей.
Суставы (articulatio) - это прерывистые соединения костей, которые обязательно содержат следующие элементы: суставные поверхности костей, покрытые хрящом; суставную капсулу, или сумку; суставную полость; полостную жидкость. Сустав обычно прикреплен связками. Суставная жидкость продуцируется клетками, которые выстилают внутреннюю поверхность суставной сумки. Жидкость облегчает скольжение суставных поверхностей костей и служит питательной средой для суставного хряща. Количество полостной жидкости, которая заполняет узкую щель между суставными поверхностями, очень небольшая.
Рис. 83. Схема строения сустава: 1 - суставные поверхности костей; 2 - суставной хрящ; 3 - суставная сумка; 4 - суставная полость.
Суставы различают по числу и форме суставных поверхностей костей и за возможным объемом движений, то есть по числу осей, вокруг которых может совершаться движение. Так, по числу поверхностей суставы делятся на простые (две суставные поверхности) и сложные (более двух), по форме - на плоские (міжзап"ясткові, зап"ястково-пястные, предплюсна-плюсневые суставы), шаровидные (плечевой, тазобедренный), елліпсоподібні (между затылочной костью и первым шейным позвонком) т.д.
По характеру подвижности различают одновісні, то есть с одной осью вращения (блоковидні, например, межфаланговые суставы пальцев), двухосные, то есть с двумя осями (эллипсовидные) и трехосные (шаровидные) суставы. До сих последних, как указывалось, относятся плечевой и тазобедренный суставы.
Скелет головы, или череп (cranium), условно подразделяют на мозговой и лицевой. Мозговой отдел (черепная коробка) служит вместилищем для мозга и защищает его от повреждений. Лицевой отдел является костной основой лица, включает начальные отделы пищеварительного тракта и дыхательных путей и образует вместилище для органов чувств.
Рис. 84. Череп человека. А - вид спереди, Б - вид сбоку: 1 - лобная кость; 2 - теменная кость; С - височная кость; 4 - затылочная кость; 5 - скуловая кость; 6 - верхняя челюсть; 7 - нижняя челюсть.
Черепная коробка образована неподвижно соединенными плоскими костями. Спереди располагается большая непарная лобная кость, сверху - две теменные, с боковых сторон - височные, а сзади - непарная затылочная кость, в которой есть так называемый большое затылочное отверстие. Через это отверстие соединяются головной и спинной мозг. На внутренней поверхности костей черепной коробки находятся ямки и бугорки. Ямки соответствуют мозговой извилине, а бугорки между ними - борознам коры головного мозга.
Лицевой отдел черепа состоит из верхней и нижней челюстей, небных, носовых, скуластих и других костей. Все эти кости, исключая нижньощелепну, неподвижно соединенные друг с другом. На нижней челюсти есть выступление подбородок - важная отличительная черта челюсти человека.
Скелет туловища включает позвоночник и грудную клетку. Позвоночник, или позвоночный столб (columna vertebralis), образован 33-34 позвонками и имеет пять отделов: шейный - 7 позвонков, грудной - 12, поясничный - 5, крестцовый - 5 и копчиковий - 4-5 позвонков. Позвонки (vertebrae) состоят из тела и дуги, от которой отходят семь отростков: один остистый, два поперечных, две пары суставных. Между телом позвонка и дугой находится позвоночное отверстие. В совокупности эти отверстия образуют позвоночный канал, в котором располагается спинной мозг. Размеры тел позвонков увеличиваются от шейного отдела до поясничного в связи с ростом нагрузки на ниже расположенные позвонки. Между телами позвонков находятся прослойки хрящевой ткани. Крестцовые и копчикові позвонки срастаются и образуют крестцовую и копчикову кости.
Рис. 85. Скелет человека: А - вид спереди: 1 - череп; 2,7 - позвоночник; 3 - ключица; 4 - грудная клетка; 5 - грудина; 6 - плечевая кость; 8 - лучевая кость; 9 - локтевая кость; 10 - пясть; 11 - фаланги пальцев руки; 12 - запястье; 13 - фаланги пальцев ноги; 14 - плюсна; 15-предплюсна; 16 - большая берцовая кость; 17 - малая берцовая кость; 18 - коленная чашечка; 19 - бедренная кость; 20 - лобковая кость; 21 - подвздошная кость; Б - вид сбоку: 1 - лобная кость; 2 - позвоночник; 3 - ребра; 4 - грудина; 5 - нижняя челюсть; 6 - плечевая кость; 7 - лучевая кость; 8 - локтевая кость; 9 - запястье; 10 - пясть; 11 - фаланги пальцев руки; 12 - фаланги пальцев ноги; 13 - плюсна; 14 - предплюсна; 15 - большая берцовая кость; 16 - малая берцовая кость; 17 - коленная чашечка; 18 - бедренная кость; 19 - подвздошная кость; 20 - поясница; 21 - лопатка.
В связи с прямохождением позвоночник у человека образует четыре изгибы. В шейном и поясничном отделах изгибы обращены выпуклостью вперед, в грудном и крестцовом - назад. Они имеют важное значение, поскольку смягчают толчки при ходьбе, прыжках и беге, облегчают сохранение телом равновесия иувеличивают размеры грудной клетки и таза. У детей часто появляются патологические изгибы позвоночника. При длительном согнутом положении позвоночника и слабости спинных мышц увеличивается изгиб в грудном отделе позвоночника. В результате длительного неподвижного сидения за партой и неправильной косой посадки появляется искривление позвоночника в сторону.
Рис. 86. Позвоночный столб. Вид спереди (А), сзади (Б) и сбоку (В): Отделы: - шейный; II - грудной, III - поясничный, IV - крестцовый; V - копчиковый. 1,3 - шейный и поясничный лордозы; 2, 4 - грудной и крестцовый кифоз; 5 - мыс.
Грудная клетка (thorax) образована грудиной (sternum), 12 парами ребер (costae) и грудными позвонками. Семь пар ребер непосредственно соединены с грудиной; 8-10-а пары соединяются вместе хрящами и передним концом прикрепляются к грудины, а 11-я и 12-я пары лежат свободно, заканчивающееся в мягких тканях. Грудная клетка вмещает важные внутренние органы: сердце, крупные сосуды, легкие, трахею, пищевод. Она участвует в дыхательных движениях за счет ритмического поднятие и опускание ребер. Грудная клетка у человека в связи с прямохождением плоская и широкая. Форма и величина его зависят от возраста и пола, вида трудовой деятельности и образа жизни. Под влиянием физических упражнений увеличивается ее размеры. У детей при неправильной посадке и опоре на парту грудью может возникнуть деформация грудной клетки, что нарушает развитие и функционирование сердца, легких и кровеносных сосудов.
Рис. 87. Грудная клетка. Вид спереди: 1-тело грудины; 2 - рукоятка грудины; 3 - верхняя апертура грудной клетки; 4 - ключица; 5 - лопатка; 6 - ребра; 7 - мечевидный отросток грудины; 8 - реберная дуга.
Скелет конечностей состоит из скелета пояса, который прикрепляет конечности до осевого скелета и скелета свободной конечности.
Скелет пояса верхней конечности состоит из пары лопаток и пары ключиц. Лопатка (scapula) - парная плоская кость треугольной формы, которая прилегает к задней поверхности грудной клетки. Вместе с плечевой костью образует лопатка плечевой сустав. Ключица (clauicula) - парная покровная кость, одним концом соединена с верхним концом грудины, другим - с лопатками. Скелет руки состоит из плечевой кости, двух костей предплечья (локтевая и лучевая) и костей кисти (кости запястья, пястья и фаланг пальцев).
Скелет пояса нижней конечности представлен тазовым поясом, образованный двумя массивными тазовыми костями, каждая из которых, в свою очередь, состоит из трех сросшихся костей - клубкової,ягодичной, лобковой. Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз, который защищает органы брюшной полости. У женщин размеры таза больше, чем у мужчин, больше и величина нижнего отверстия, что связано с деторождением. На боковых поверхностях тазовых костей находятся впадины, в которые погружается головка бедренной кости, образуя тазобедренный сустав. Скелет нижней конечности включает бедренную кость, две кости голени (большую и малую берцовые) и стопу, состоит из 26 мелких костей. В связи с прямохождением стопа человека приобрела сводчатой формы, которая обеспечивает упругую походку.