Кости и их соединения. Строение кости как органа «Оплодотворение и зародышевое развитие у животных»
Скелет человека включает более 200 костей. Он является пассивной частью опорно-двигательной системы. Функции скелета. опорная, защитная, участие в обмене минеральных веществ, кроветворная.
Кости
образованы костной тканью, состоящей из клеток и плотного межклеточного вещества, содержащего белок - оссеин и минеральные компоненты - фосфорнокислый и углекислый кальций. Содержание органических и неорганических компонентов составляет 33 % и 67 % соответственно. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеиновых волокон и твердости минерального вещества. При недостатке витамина D в растущем организме нарушается процесс минерализации костей и они становятся гибкими, легко искривляются (рахит). У пожилых людей доля минеральных веществ возрастает, а органических - уменьшается, кости становятся хрупкими, при переломах плохо срастаются.
Межклеточное вещество представлено тонкими костными пластинками, расположенными концентрически вокруг каналов, в которых проходят питающие кость кровеносные сосуды. Пластинки, объединяясь, образуют перекладины или балки. Если перекладины плотно прилегают друг к другу, формируется плотное , или компактное , вещество; рыхло расположенные перекладины образуют губчатое вещество. Оси балок ориентированы в направлении, в котором на кости воздействует нагрузка. Это придает кости устойчивость к напряжению и сжатию при минимальной ее массе. Компактное вещество находится снаружи кости и придает ей прочность, губчатое вещество находится под компактным веществом и уменьшает массу кости.
Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей - плотным соединительнотканым чехлом, пронизанным кровеносными сосудами и нервами. На ее внутренней поверхности расположены костеобразуюшие клетки, которые, размножаясь делением, обусловливают рост кости в толщину и ее восстановление при переломах.
Губчатое вещество кости содержит красный костный мозг . В красном костном мозге находятся клетки, которые обладают способностью к кроветворению, а также кровеносные сосуды, питающие внутренние зоны кости. Полости трубчатых костей заполнены желтым костным мозгом - богатой жиром рыхлой соединительной тканью.
По форме кости подразделяются на трубчатые, губчатые, плоские и смешанные . Трубчатые кости состоят из средней части, или тела, и двух концов - головок (плечевая, бедренная, фаланги, пальцев). В головках преимущественно расположено губчатое вещество; в теле имеется полость, заполненная желтым костным мозгом. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей имеется слой хряща, за счет деления клеток которого происходит рост кости в длину. После замещения хряща костной тканью рост кости в длину прекращается.
Губчатые кости (ребра, грудина, кости запястья, предплюсны) преимущественно состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного.
Плоские кости формируют защитные стенки для внутренних органов (кости черепа, тазовые кости) и служат поверхностью для прикрепления мышц (лопатки).
Смешанные кости (кости основания черепа - височная, клиновидная) состоят из нескольких частей, имеющих различное строение.
Поверхности костей имеют выступы, гребни, шероховатости, служащие для прикрепления мыши.
Задачи урока:
образовательные – познакомить учащихся со значением и составом опорно-двигательной системы, с химическим составом костей, с их микро - и макроскопическим строением, с типами костей;
развивающие –
Ход урока.
1.Актуализация знаний.
Беседа с учащимися:
1) вспомните, какие функции выполняет опорно-двигательная система млекопитающих животных, какое она имеет строение?
2) Почему, по-вашему, опорно-двигательную систему называют костно-мышечной?
3) Какой тканью образованы кости?
4) Каковы особенности строения соединительной ткани? Чем определяются функции этой ткани?
5) В чем проявляется опорная функция? двигательная?
6) Попробуйте сформулировать задачи урока, проанализировав тему и исходя из того, что вам неизвестно.
2. Постановка проблемы.
В 17 веке на острове Окинава были разработаны приемы японского карате. Завоевав остров, японцы отобрали у местных жителей все в иды оружия, запретили его производство и импорт. Чтобы защитить себя, окинавцы разработали систему приемов борьбы с помощью пустой (кара) руки (те). Методы карате значительно отличаются от приемов других видов самообороны без оружия. Каратист концентрирует свой удар на очень малом участке, не делая при этом длинных махов руками. Каратист может в течение нескольких миллисекунд передавать в ударе мощность в несколько киловатт и легко разбивать такие прочные предметы, как дубовые или бетонные бруски.
Возникает вопрос, как может голая рука производить столь разрушительные действия, оставаясь при этом невредимой?
На этот вопрос мы найдем ответ в процессе урока.
3. Изучение нового материала.
1) Типы костей.
2) Макроскопическое строение костей.
Рассказ с элементами беседы.
Скелет является каркасом нашего тела, состоящим приблизительно из 220 костей. Форма, размеры и внутренняя структура каждой кости определяются функцией в скелете. Как и любые строительные элементы, кости нашего скелета работают, в основном, на сжатие и растяжение, или на изгиб. Эти два режима работы предъявляют к костям как элементам скелета далеко не одинаковые требования. Но в любом случае желательно сочетание прочности и легкости. Как же достигается прочность конструкции?
Попробуйте предложить инженерное решение данной проблемы.
Рассказ о макроскопическом строении костей (с использованием таблицы и рисунка 18 учебника).
Факт. Измерения показывают, например, что для самой крупной трубчатой кости скелета – бедренной – отношение внутреннего диаметра поперечного сечения к внешнему примерно равно 0,5 – 0,6, что дает возможность приблизительно на 25% уменьшить массу скелета при сохранении той же прочности.
Какой же запас прочности у наших костей? В таблице приведены значения критических напряжений, при которых нарушается целостность различных материалов, испытанных на сжатие и растяжение.
Средняя часть плечевой кости человека имеет площадь поперечного сечения около 3.3см 2. Пользуясь данными таблицы легко показать, что максимальный вес груза, который может удерживать эта кость, находясь в вертикальном положении и работая на сжатие, близок к 60000 Н.
Теперь попробуйте ответить на вопрос:
как может голая рука производить столь разрушительные действия, оставаясь при этом невредимой? (То, что рука каратиста не ломается при ударе о бетонный брусок, частично объясняется гораздо большей прочностью кости по сравнению с бетоном).
Как видно из таблицы кость по своей прочности уступает только твердым сортам стали, и оказывается гораздо прочнее ставших образцами прочности гранита и бетона. Чем же объясняется такая высокая прочность костного материала?
3) Химический состав костей.
Причиной высокой прочности костей является её химический состав.
Кость по своему химическому составу состоит из двух совершенно различных компонентов – коллагена (органическое вещество) и минерального вещества. Коллаген – это один из главных компонентов соединительной ткани. Большая часть второго, минерального компонента кости – соли кальция. Атомы кальция составляют 22% общего количества атомов в кости (для сравнения – в остальных тканях –около 2-3%). Можно легко удалить любой из главных компонентов кости, практически не меняя её формы. Если, например, подержать достаточно долго кость в 5%-ном растворе уксусной кислоты, то весь неорганический компонент в ней растворится. Оставшаяся кость, состоящая в основном из коллагена, станет эластичной как резиновый жгут и её можно будет свернуть в кольцо. Наоборот, если кость сжечь, то весь коллаген сгорит, а неорганический компонент останется. При малейшем ударе кость рассыплется на мелкие очень прочные пластины.
сформулируйте вывод о роли органических и неорганических веществ в костях.
4) микроскопическое строение костей.
3.Закрепление знаний.
Обсуждение вопросов:
1) рассмотрите рисунок 18, Б и В. объясните, почему перекладины губчатого вещества ориентированы по направлению сил сжатия и растяжения кости;
2) два ученика спорили. Один утверждал, что кость – сложный живой орган, а другой отрицал это. Кто из них прав и почему?
3) давно известно, что если ампутировать одну ногу, то происходит изменение внутреннего строения другой ноги. Дайте объяснение этому явлению.
4. Задание на дом: п. 10
Урок на тему:
«Оплодотворение и зародышевое развитие у животных».
Задачи урока:
образовательные – расширить представления учащихся об оплодотворении у животных, полученные в процессе изучения зоологии, познакомить учащихся с понятием онтогенеза, с этапами зародышевого развития у животных;
развивающие – продолжить формирование навыков работы с текстом, умение ориентироваться в источниках информации, адекватно понимать прочитанное, сортировать информацию с точки ее важности, делать выводы и обобщения.
воспитательные – показать роль здорового образа жизни в формировании зародыша.
Ход урока.
1. Проверка домашнего задания.
1) индивидуальная работа по карточкам: составьте связный текст используя термины и понятия: гаметы, мейоз, половое размножение, гаметогенез, двойной набор хромосом, оогенез, гаплоидный набор хромосом, сперматогенез.
2) соотнесите фазы мейоза и процессы;
а) расхождение гомологичных хромосом к полюсам клетки; б) конъюгация;
в) хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки, нити веретена деления прикрепляются к центромерам; г) образование двух клеток с одинарным набором хромосом.
1. Профаза I.
2. Метафаза I.
3. Анафаза I.
4. Телофаза I.
3) составьте схему «Размножение организмов», используя понятия: половое размножение, бесполое размножение, деление, почкование, споруляция, вегетативное размножение, гаметы.
4) сравните оогенез и сперматогенез, найдите сходство и отличия.
5) устный опрос (вопрос-ответ, работа по цепочке)
2.Изучение нового материала.
1) актуализация знаний: обратите внимание на тему урока. Что вам известно по данной теме? Что не известно? Сформулируйте основные задачи урока.
2) задание учащимся: проведите анализ текста. Для этого прочитайте статью «Оплодотворение» п.22. отметьте знаком «+» то, что было вам известно ранее и «-» то, что неизвестно. Отметьте наиболее значимые, по- вашему, моменты знаком «!». Представьте свой вариант анализа для обсуждения.
3) рассказ об этапах онтогенеза. Задание учащимся: по ходу обсуждения запишите в тетрадь основные понятия темы.
4) осмысление.
Задание: прочитайте статью «Онтогенез организма и эмбриональное развитие», разбейте текст на несколько смысловых кусков, озаглавьте каждый, напишите 5, 7, 9 слов, которые наиболее полно отражают содержание каждого фрагмента. Попытайтесь воспроизвести содержание каждого фрагмента. Постарайтесь запомнить.
Обсуждение статьи «Влияние различных факторов на развитие зародыша» Беседа по вопросам: Какое практическое значение могут иметь эти знания?
Какие этапы развития наиболее уязвимы? Почему вы так считаете? Какие факторы могут оказать негативное влияние на эмбриональное развитие человека?
3.Рефлексия.
Заполнение таблицы и обсуждение таблицы.
4. Задание на дом: п. 22, подготовить сообщение (по желанию) «Влияние различных факторов на развитие зародыша».
Урок на тему: «Генетика и здоровье» (10 класс)
Образовательные – познакомить учащихся с наследственными заболеваниями и причинами их вызывающими, рассказать о возможности лечения некоторых наследственных аномалий;
Развивающие – продолжить формирование навыков критического мышления, умения анализировать полученную информацию, аргументировать ответы, применять знания для решения практических задач.
Воспитательные – на основе материала о причинах наследственных заболеваний, продолжить работу по пропаганде здорового образа жизни, ответственного отношения к своему здоровью и здоровью будущего потомства.
Ход урока.
1. Проверка знаний:
1) тренинг по доказательству: докажите обоснованность использования близнецового, цитогенетического биохимического , генеалогического методов исследования.
2) тренинг по опровержению: опровергните возможность использования классических методов для изучения генетики человека.
3) проанализируйте близнецовый метод в генетике человека. В чем его достоинства, а в чем – недостатки?
4) Какой из методов генетики человека кажется вам наиболее эффективным? Ответ обоснуйте.
5) приведите пример родословной семьи, в которой обнаружена аномалия, наследуемая по типу рецессивного и сцепленного с полом признака (индивидуальное задание для 2-3 учащихся).
2.Изучение нового материала.
1) из истории изучения вопроса.
Доменделевский период развития генетики человека - это накопление эмпирических данных о семейных случаях болезней и попытки объяснения закономерностей наследования. Несколько десятков наследственных болезней были идентифицированы как семейные формы или формы с неясной этиологией (нейрофиброматоз, гемофилия, полидактилия, синдром Дауна и др.). В этот период были заложены основы клинико-генеалогического и близнецового методов. Роль наследственности в этиологии болезней в этот период уже признавалась.
Переоткрытие законов Менделя и последующее развитие хромосомной теории наследственности поставило на научную основу изучение дискретных наследственных признаков и болезней, а также глубокое проникновение генетики в медицину.
Слияние ветвей формальной генетики человека, цитогенетики и биохимической генетики в конце 50-х годов привело к формированию клинической генетики и ее продвижению на передовые позиции в медицине и генетике. Человек становился главным объектом генетических исследований. Благодаря новым методам цитогенетических, биохимических, молекулярно-генетических исследований и информационных технологий на пороге XXI века заканчивается инвентаризация признаков у человека и структурная расшифровка полного генома человека. Открыты новые классы болезней и объясняются отклонения от законов Менделя (импринтинг, антиципация).
Три обстоятельства способствовали интенсивному развитию генетики человека во второй половине XX в.: снижение инфекционных и алиментарных заболеваний позволило организаторам здравоохранения направить средства на болезни эндогенной природы, в том числе наследственные: прогресс лабораторной и инструментальной медицины обеспечивал все более дискретное вычленение отдельных симптомов, синдромов и нормальных вариаций ; прогресс генетики принципиально изменил методологию генетического изучения человека. Основным прикладным итогом разработок явилось создание генетических технологий для медицины, широко проникших в диагностику, лечение и профилактику наследственных болезней. На их основе принципиально изменились подходы к расшифровке патогенеза многих болезней, и создалась основа для нового направления, названного молекулярной медициной. Сейчас уже вошли в клиническую медицину такие понятия, как доклиническая (предсказывающая) диагностика, преконцепционная профилактика, генодиагностика, генотерапия.
Итоги развития генетики человека в XX веке внушительны, и их значение для медицины огромно.
2) понятие о наследственных заболеваниях
наследственные болезни
Аутосомно-доминантное Аутосомно-рецессивное Сцепленное с полом
(АА, Аа) (аа) (ХНХh, ХHХH, ХHУ, ХhУ)
Синдром Марфона, Альбинизм, фенилкетонурия Гемофилия, дольтонизм
Полидактилия
4) презентации учащихся.
а) хромосомные болезни.
б) генные болезни.
5) обсуждение вопроса: можно ли предупредить наследственные заболевания и возможно ли их лечение?(возможна групповая работа или диалоговое общение)
3.Закрепление.
Задание учащимся: ваши предложения о механизмах лечения наследственных заболеваний.
4. Домашнее задание: п.50 , подготовить аналитический обзор 2-3 статей из Интернета на тему «Профилактика и лечение наследственных заболеваний»
Урок на тему: «Основные этапы антропогенеза» (11 класс)
Задачи урока:
образовательные – познакомить учащихся с этапами эволюции человека, выявить движущие силы антропогенеза,
развивающие - формировать умение ориентироваться в источниках информации, адекватно воспринимать полученную информацию, сортировать её с точки зрения важности, делать выводы и обобщения;
воспитательные – формировать способность выдвигать и аргументировано отстаивать свою точку зрения, опираясь на конкретные знания.
Ход урока.
1. Заполнение таблицы
Знаю по данной теме | Хочу узнать |
2. Обсуждение записей и формулирование учащимися задач урока с ориентацией на наиболее часто встречающиеся вопросы.(вопросы следует записать на доске)
3. Вступительное слово учителя.
Если всю историю Земли принять за сутки, то:
Полночь, начало суток - образовалась планета.
Через 12 часов, в полдень, на дне древнего океана шевелились уже первые комочки живого белка. К 16 ч. 48 мин. Из простейших белковых тел развились черви, раки, моллюски, водоросли . Позднее появились рыбы.
В 21 ч. 36 мин. наступило царство динозавров. За 40 минут до конца суток все ящеры вымерли, и Землю стали завоевывать млекопитающие. И лишь в 23 часа 59 минут 56 секунд появился, наконец, человек.
Но историческая эпоха - время, когда человеческое общество эволюционировало от дикости до современной цивилизации - длилось всего 2 секунды.
Что же произошло в этот короткий для эволюции срок и что предшествовало появлению человека - вопросы сегодняшнего урока.
4. Просмотр фрагментов учебного фильма «Происхождение человека».
Организация групповой работы.
1) напишите мини-рецензию на фильм, отметив наиболее удачные моменты, слабые стороны фильма, вопросы, не освещенные в фильме.
2) Отметьте биологические изменения на разных этапах антропогенеза. Предположите механизм их возникновения.
3) Проследите формирование материальной культуры. Благодаря чему, каким биологическим особенностям, стали возможны эти изменения в жизни?
4) Дайте характеристику этапов эволюции человека.
5.Обсуждение фильма, отчет групп.
6. Организация диспута по вопросам:
а) насколько убедительным кажется вам предложенный сценарий развития событий? Найдите самые убедительные, на ваш взгляд, доказательства в защиту предложенной точки зрения.
б) предложите свою гипотезу. Попробуйте привести убедительные доказательства в ее защиту.
дополнение таблицы.
Задание на дом: п. 70, подготовить мини – выступление на тему: «Основные этапы эволюции человека».
>> Значение опорно-двигательной системы, ее состав. Строение костей
§ 10. Значение опорно-двигательной системы, ее состав. Строение костей
Какие качества кости обеспечивают ее легкость и прочность?
Почему костную ткань относят к соединительной?
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.
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.
Почему скелет и мышцы относят к единой системе органов?
В чем заключаются опорная, защитная и двигательная функции скелета и мышц?
Каков химический состав костей? Как можно выяснить свойства его компонентов?
Объясните, почему искривления костей чаще бывают у детей, а переломы - у пожилых людей.
Рассмотрите рисунок 18, А, Б и В. Сравните его с препаратом распила натуральной кости. Найдите надкостницу, компактное вещество, губчатое вещество, костномозговую полость.
1. Рассмотрите рисунок 18, Б и В. Объясните, почему перекладины губчатого вещества ориентированы по направлению сил сжатия и растяжения кости.
Лабораторная работа
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?
Колосов Д. В. Маш Р. Д., Беляев И. Н. Биология 8 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
Наиболее объемной составной частью кости является промежуточное (основное) вещество, представляющее продукт остеобластов. На шлифах или тонких срезах под микроскопом можно различить в декальцинированной кости полости, соединенные друг с другом тонкими многочисленными каналами. В этих полостях и залегают костные клетки - остеоциты. Полости имеют длину 20-50 мкм, ширину 8-15 мкм, толщину 5 - 9 мкм (рис. 30, А). Остеобластов в растущей кости очень много, особенно под надкостницей и в области эпифизарного хряща. У взрослого, когда рост костей закончен, эти клетки встречаются только в участках восстановления костной ткани (например, при переломах и трещинах костей). Остеобласты по мере их замуровывания промежуточным веществом кости превращаются в остеоциты (костные клетки), которые залегают в указанных выше полостях (рис. 30, Б). Третий вид костных клеток называется остеокластами. Они способны разрушить путем выделения ферментов, растворяющих коллагеновые волокна и минеральные соли, обызвествленный хрящ и промежуточное вещество кости.
30. Строение костной ткани.
А - гистологический срез: 1 - костные клетки; 2 - циркулярные пластинки промежуточного вещества; 3 - гаверсов канал для прохождения кровеносного сосуда; Б - шлиф костной ткани: 1 - костные клетки; 2- промежуточное костное вещество; 3 - гаверсов канал.
Таким образом, в каждой кости в различные возрастные периоды имеется определенное количественное сочетание клеточных элементов: остеобластов, остеоцитов и остеокластов, которые создают новое костное вещество, разрушают старое и обеспечивают стабильность обмена кости.
Промежуточное вещество состоит из коллагеновых волокон (органическое) и минеральных солей (неорганическое), которые пропитывают пучки коллагеновых волокон. При сочетании органических и неорганических веществ создается упругая и твердая конструкция.
В костях различают компактное (substantia compacta) и губчатое (substantia spongiosa) вещества. Компактное вещество покрывает кость снаружи в виде плотной и на разрезе блестящей пластинки; из него же построены диафизы трубчатых костей. Основную массу кости составляет промежуточное вещество, которое снаружи и с внутренней стороны образует циркулярные общие (генеральные) пластинки, лежащие в несколько рядов, а между ними залегают остеоны (рис. 31). Остеон представляет 4-20 трубок промежуточного вещества, вставленных одна в другую. В центре остеона имеется канал диаметром 10-110 мкм, по которому проходит кровеносный капилляр.
31. Схема остеона (по Brans).
1 - костные клетки; 2 - промежуточное вещество; 3 - гаверсов канал.
Длинником остеоны ориентированы перпендикулярно к плоскости давления. На тонких шлифах в поляризационном освещении видна различная степень преломления света в костных трубках, формирующих остеон. Это обусловлено тем, что волокна оссеина в каждой трубке имеют различное направление. Остеоны не соприкасаются друг с другом. Между ними имеются вставочные пластинки, которые объединяют в единое целое все остеоны. Каждая кость содержит огромное число остеонов. В бедренной кости их насчитывается около 3200. Если считать, что в среднем каждый остеон состоит из 12 трубок, то в диафизе бедра их будет 384 000, вставленных одна в другую. Поэтому при подобной архитектуре бедренная кость выдерживает нагрузку от 750 до 2500 кг. Архитектурные особенности строения кости при сравнительно небольшой затрате материала обеспечивают наибольшую ее прочность. Число, толщина и форма (круглая, овальная, неправильная) трубок остеона могут перестраиваться под влиянием работы мышц, сил давления и растяжения или других факторов, связанных с профессией, условиями питания, обмена веществ в норме и при патологии. Перестройка архитектуры остеонов будет отражаться и на прочности костей. Чем обусловлен такой большой запас прочности костной ткани? В процессе жизни человека кости иногда испытывают и довольно большие нагрузки, например при прыжках с разбега или высоты, сотрясении или ускорении, при которых нагрузки на кость возрастают в несколько раз.
Губчатое вещество кости построено из костных тонких перекладин, своими краями располагающихся перпендикулярно линиям сжатия и растяжения. Эти перекладины образуют друг с другом столбики, перекрещивающиеся под углом 90° (рис. 32, А, Б, В), и под углом 45е пересекают длинную ось кости. Перекладины ориентированы одним концом по направлению сил давления, а другим опираются на компактное вещество кости. В результате этого происходит разложение сил на две составные, являющиеся сторонами параллелограмма сил, по диагонали которого происходит распространение усилия равномерно на стенки трубчатой кости из любой точки суставной поверхности.
33. Схема распространения сил давления по пластинкам губчатого вещества нижней конечности (по Tittel)
Линии, по которым ориентируются костные пластинки в губчатом веществе, продолжаются из бедренной кости в большеберцовую и далее на стопу. Здесь костные пластинки ориентированы по линиям, имеющим форму арок, концами опирающихся в пяточную кость и фаланги пальцев, а в выпуклую часть этих арок упираются балки голени (рис. 32а, 33).
На примере строения костной ткани хорошо видны взаимоотношения структуры и функции. Это особенно легко заметить в тех случаях, когда нарушается или изменяется функция движения. При этом происходит существенная перестройка архитектуры компактного и губчатого вещества. При уменьшении нагрузки на кость часть костных пластинок атрофируется и архитектурно перестраивается и, наоборот, увеличение нагрузки на кость оказывает формирующее влияние.
32. Архитектура губчатого вещества трубчатой кости.
А - распил проксимального конца бедренной кости; Б - схема расположения балок губчатого вещества бедренной кости; В - горизонтальный распил грудного позвонка.
32а. Рентгенограмма стопы.
1 - медиальная клиновидная кость; 2 - ладьевидная кость; 3 - таранная кость; 4 - большеберцовая кость; 5 - пяточная кость; 6 - кубовидная кость; 7 - кости предплюсны; 8 - фаланги.
