Какие особенности строения обуславливают эти свойства
Строение кости
Кость
— составная часть скелета, опора организма, его твердый орган. Она имеет довольно сложное строение с преобладанием костной ткани. Верхний слой кости составляет так называемое компактное вещество
(или же компактная костная ткань), ниже лежит губчатое вещество (или же губчатая костная ткань). В разных типах костей степень развития этих двух веществ отличается. Снаружи кость обволакивается тонкой прочной пленкой надкостницей. Она пронизана нервными окончаниями и сосудами. Именно благодаря ей идет кровоснабжение компактного вещества, а детские кости растут вширь. Лишены надкостницы только суставные поверхности костных концевых утолщений.
Компактное вещество
Крепкое, плотное и надежное, его основная задача — обеспечить прочность кости, препятствовать ее деформации. В общей массе скелета этот подвид ткани занимает до 80 процентов. Состоит компактное вещество из множества цилиндров, называемых остеонами, сложенных из костных пластинок, которых бывает от 5 до 20. В состав пластинок входит белок коллаген, гарантирующий плотность и эластичность кости. Диаметр каждого цилиндра-остеона очень мал, не больше 0,4 миллиметра, внутри него идет Гаверсов канал с кровеносными сосудами. По всему костному веществу разбросаны костные клетки, выделяющие костный материал пластинок (межклеточное вещество). Тела костных клеток, имеющие многочисленные отростки, находятся между соседними костными пластинками.
Губчатое вещество
Наполняющая внутреннее пространство кости губчатая ткань намного более рыхлая и легкая, чем наружная компактная ткань. Благодаря этому масса кости уменьшается. Особенно развито губчатое вещество в эпифизах — на концах трубчатых костей. Строение его имеет решетчатый, ячеистый вид. В промежутках между перегородками-трабекулами находится красный костный мозг.
Каковы особенности костной ткани?
Костная ткань — один из типов соединительной. Две трети ее составляет межклеточное вещество, в котором хранится почти весь запас кальция, фосфора, половина запаса магния и натрия! Костная ткань не жадничает, она отдает эти вещества в кровь, поддерживая гомеостаз. Новая ткань образуется у человека всю жизнь, примерно за три десятка лет она полностью обновляется. Наиболее бурный рост костной ткани идет в молодом возрасте, а с течением лет темп снижается, костная ткань обедняется, теряет запас полезных веществ и массу. Хорошее развитие скелетных мышц усиливает прочность костей.
Как идет рост костей?
Изначально закладываются хрящи, которые в процессе развития организма замещаются костной тканью. В ширину кости, как уже сказано выше, растут благодаря надкостнице (а именно ее внутреннему остеогенному слою), а в длину — благодаря хрящевым прослойкам около головок (эпифизов) длинных костей — пластинкам роста.
Вещества кости
Органические вещества
(главное место здесь занимает белок коллаген) придают кости эластичность и упругость. Неорганические (фосфаты кальция — гидроксилапатиты, магния, и др.) делают ее твердой, но зато хрупкой и ломкой.
Проводя опыты, выдерживая кость в 10-процентном растворе соляной кислоты, мы выводим из нее неорганические вещества, — в результате кость становится мягкой и гибкой. Сжигая кость, мы уничтожает органику, остаются лишь неорганические вещества — в результате кость легко ломается.
У ребенка и молодого человека в костях высокое содержание органических веществ, с возрастом оно уменьшается — именно поэтому пожилые люди так легко ломают кости и так тяжело восстанавливаются. Кости детей эластичны, при их некритических искривлениях ситуацию еще можно исправить: например, выпрямить сколиозный позвоночник. В ЕГЭ по биологии могут быть вопросы о том, почему в детском возрасте легче вылечить сколиоз.
Типы костей
1. Трубчатые. Очень прочны, являются надежной основой скелета конечностей. Длинные трубчатые кости: бедренная, берцовые, плечевая, локтевая с лучевой. Короткие: кости плюсны, пясти, фаланг пальцев и др. Средняя часть кости этого типа — диафиз — построена из компактного вещества и выглядит как трубка с костно-мозговой полостью, заполненной желтым костным мозгом (хранящим запас жиров). Эпифизы (головки) — концевые части трубчатых костей, в них преобладает губчатое вещество с красным костным мозгом.
2. Плоские. Представляют собой две параллельные пластинки компактного вещества, между которыми спрятано губчатое вещество. Кости этого типа — лопатка, грудина, ключица, ребра, тазовая кость, кости крыши черепа — служат для формирования стенок полостей, которые окружают различные органы, и поясов конечностей.
3. Губчатые. Имеют лишь тонкий слой наружного плотного компактного вещества, внутри же — основное губчатое вещество. Кости этого типа находятся там, где большая нагрузка сочетается с высокой подвижностью: кости запястья, мелкие кости стопы, коленная чашечка (надколенник), пяточная кость.
4. Кроме того, выделяют смешанные кости — они состоят из частей, имеющих различия в происхождении и строении. К таким костям относятся, например, позвонки, кости основания черепа.
Типы соединения костей
1. Непрерывные соединения
обеспечены соединительной тканью (хрящевой, фиброзной, костной), которая, словно мостик, связывает два костных окончания. Они бывают, в свою очередь, совершенно неподвижными и полуподвижными.
1) Неподвижные
— это, например, кости черепа с костными швами, или сросшиеся позвонки копчика.
2) Полуподвижные
— имеющие хрящевые прокладки как, например, между позвонками. Такое соединение еще называют симфиз (полусустав): например, лобковый симфиз.
2. Прерывные соединения всегда только подвижные. Вот суставы — это подвижные сочленения: в суставную впадину
входит суставная головка. Соединяемые поверхности покрыты суставным хрящом, между костями — внутрисуставные связки. К тому же поверхности костей окружены суставной сумкой (капсулой), в ней находится суставная жидкость, выполняющая роль смазки.
Первая помощь при травмах связок, костей и суставов
Растяжение связок. Место повреждения нужно охладить, приложив к нему медицинский гель, любой замороженный предмет, или погрузив в холодную воду. После этого необходимо туго перебинтовать сустав и не нагружать его.
Переломы костей. При открытом переломе край раны обработать антисептиком и наложить стерильную повязку. Для обездвиживание применяется шина, которая должна заходить за суставы выше и ниже участка кости. При повреждении ключицы нужно подвесить руку на косынку, положив валик в подмышечную впадину. При повреждении ребер — после выдоха туго забинтовать грудную клетку.
Вывихи суставов. При вывихе идет смещение концов костей. Нельзя их вправлять самостоятельно. Необходимо охладить сустав, обеспечить человеку полный покой и доставить его в медучреждение.
Заболевания опорно-двигательного аппарата
1. Рахит
— возникает при недостатке витамина «Д» и недостаточном питании, лишенном витаминов, у детей первых лет жизни, может привести к деформации костей.
2. Искривление позвоночника
возникает по причине различных заболеваний (рахит, полиомиелит, туберкулез), травм, нарушения осанки при пребывании в одной позе. При искривлении нарушается равномерное натяжение мышц, что еще более усугубляет проблему.
3. Плоскостопие
— уплощение свода стопы. Причины его: слабые связки стопы, ожирение, ношение тесной и узкой обуви на каблуке, длительные нагрузки, травмы, следствие рахита. Лечение заключается в упражнениях, массаже, ношении качественной ортопедической обуви и стелек.
Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – курсы ЕГЭ в Москве по биологии
Источник
1. Из чего состоит опорно-двигательный аппарат?
Опорно-двигательный аппарат человека состоит из костей скелета, их соединений и мышц.
2. Какие функции выполняет скелет?
Скелет выполняет следующие функции:
• Опорная (является местом прикрепления мышц);
• Кости туловища и конечностей являются рычагами, с помощью которых осуществляются движения тела в пространстве;
• Защитная (защищает внутренние органы от повреждения);
• Создает структурную форму тела, определяет его размеры;
• Кроветворная (в красном костном мозге образуются форменные элементы крови);
• Участие в регуляции минерального обмена (является депо солей фосфора и кальция)
3. Каков химический состав костей?
Кость имеет сложный химический состав. Сами костные клетки и коллагеновые волокна и белково-полисахаридные комплексы межклеточного вещества состоят из органических веществ; они составляют 30—35% сухой массы кости. Основную массу сухой кости (65—70%) составляют неорганические вещества. В основном это кристаллы кальциевых солей фосфорной и угольной кислот, ионы нитратов и карбонатов, составляющих межклеточное вещество. От органических веществ зависит эластичность и упругость кости, а от минеральных — твердость и хрупкость.
4. Какая ткань образует кость?
Кость образует соединительная ткань.
5. Какие бывают кости по форме? Приведите примеры.
По форме выделяют 4 типа костей:
• Трубчатые: длинные (плечевая, бедренная) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев);
• Плоские (тазовая кость, лопатка, кости мозгового отдела черепа);
• Губчатые: длинные (ребра, ключицы) и короткие (кости предплюсны и запястья);
• Смешанные (позвонки, кости основания черепа).
6. Как особенности строения губчатого и компактного вещества связаны с их функциями?
У каждой кости выделяют компактное и губчатое вещество. Особенно хорошо развито компактное вещество в тех костях и их частях, которые выполняют функции опоры и движения (тело длинных трубчатых костей). В компактном веществе костные пластинки имеют цилиндрическую форму, они как бы вставлены одна в другую. Такое трубчатое строение компактного костного вещества обеспечивает костям большую прочность и легкость. Они присутствуют в скелете конечностей и отвечают за их движение.
Губчатое вещество состоит из тонких, перекрещивающихся между собой костных пластинок и перекладин, образующих множество ячеек. Направление перекладин совпадает с линиями основных напряжений, поэтому они образуют сводчатые конструкции. Такое строение позволяет добиться от костей большей прочности. Они реже ломаются и трескаются, поэтому создают основной каркас человеческого скелета и создают и окружают полости, защищая их содержимое от внешних повреждений (череп, таз).
7. Большая берцовая кость при небольшой массе (около 0,5 кг) может выдерживать нагрузку до 1500 кг. Благодаря чему это возможно?
Такие возможности обеспечиваются строением данной кости. Наружный слой тела кости состоит из прочной компактной костной ткани, а внутренняя осевая часть состоит из губчатой костной ткани, между вставочными пластинками которой находится желтый костный мозг. Сама костная ткань обеспечивает способность выдерживать большие нагрузки, а ячеистость губчатой кости обеспечивает легкость кости.
8. Обобщите, чем определяется легкость костей; прочность костей.
Легкость костей обеспечивается ячеистостью губчатой костной ткани, а строение самих ячеек обеспечивает высокую прочность костей. Прочность также создает трубчатость компактного вещества. Прочность кости на излом (способность кости образовывать минимальный изгиб при поперечном воздействии и при этом не ломаться) обеспечивается тем, что кости являются одновременно и твердыми, за счет большого количества неорганических веществ, и эластичным, благодаря органическим веществам.
9. Сравните строение, расположение и значение красного и жёлтого костного мозга.
Расположение красного и желтого костного мозга меняется с возрастом. Тогда как кости новорожденных абсолютно все содержат в себе красный костный мозг, многие кости взрослых людей его утрачивают. У взрослых он остаётся локализован в ребрах, позвонках, костях черепа, таза, грудине и дистальных частях длинных костей. Он находится между пластинками коротких плоских костей, а также в концевых утолщениях (эпифизах) длинных трубчатых костей. В нем образуются клетки крови. Полости длинных трубчатых костей у взрослых людей заполнены желтым костным мозгом, который является неактивным и включает в свой состав большое количество жировой ткани. Желтый костный мозг представляет собой своеобразный резерв для красного костного мозга. При кровопотерях в него заселяются гемопоэтические элементы, и он превращается в красный костный мозг.
10. Как кости растут в длину и толщину?
Рост костей в толщину и заживление костей после переломов происходит за счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы, содержащего большое количество молодых костных костей – остеобластов. В длину молодые кости растут за счет зон роста, расположенных на границе диафиза и эпифиза.
11. Какие бывают соединения костей?
Соединения костей бывают:
• Подвижные или прерывные: соединения при помощи суставов (локтевой, коленный суставы);
• Полуподвижные или полупрерывные: соединение при помощи хрящей (межпозвоночные диски);
• Неподвижные или непрерывные: соединение срастанием костей (тазовая кость, состоящая из седалищной, лобковой и подвздошной) или при помощи швов (кости мозговой части черепа).
12. Каково строение сустава?
Сустав образуется концами соединяющихся костей (суставные поверхности), покрытыми гладкими суставными хрящами, причем на одной кости эта поверхность выпуклая (головка), а на второй вогнутая (впадина). Суставные поверхности костей охватывает суставная сумка, заполненная синовиальной (суставной) жидкостью, которая уменьшает трение между суставными поверхностями. Сустав укрепляется связками, лежащими внутри и вне суставной сумки.
13. Известно, что у детей кости более эластичные и упругие, чем у взрослых. Каковы причина и значение этой особенности?
В молодом возрасте и у детей кости более эластичные и упругие, так как в них преобладают органические вещества, это обеспечивает большую способность к росту костей в длину и толщину, а также быстрейшее заживление переломов. С возрастом органических веществ становится меньше, поэтому у пожилых людей кости более хрупкие и ломкие.
Источник
Тема урока: «Строение, состав и свойства костей, рост костей. Типы соединения костей».
Цель урока: Изучить химический состав, строение и свойства костей, рост костей, типы соединения костей.
Задачи
1.Образовательная:
– сформировать у учащихся знания об особенностях химического состава, строения и свойств кости, обеспечивающих выполнение функций опорно-двигательной системы;
2. Развивающая:
– развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы, развивать логическое мышление;
3. Воспитательная:
– воспитывать чувство ответственности
за сохранение своего здоровья.
Оборудование: таблица «Скелет человека», презентация Power Point, микроскоп, микропрепарат «Красный костный мозг»
Ход урока:
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания. На прошлом уроке мы разобрали строение скелета. Но… Два ученика спорили. Один утверждал, что кость – сложный живой орган, а другой отрицал это. Кто из них прав? Этот вопрос мы попытаемся решить в течение сегодняшнего урока. Прежде всего, мы вспомним строение скелета человека. (Работа по карточкам в парах, выполняют первое задание: расставить цифры в соответствии с названием костей)
III. Изучение нового материала.
1. Форма костей
(Работа с текстом учебника. Стр.102. Прочитать текст, составить схему под руководством учителя, показать данные кости на таблице. ) – слайд 2
Распознать кости – слайд 3
Слайд 4. Почему трубчатые кости так называются?( Внутри тела кости имеется полость). Как вы думаете, данная полость заполнена ли каким-то веществом? (Желтый костный мозг- содержит жировые клетки и Красный костный мозг- кроветворный орган_ (Рассмотреть микропрепарат «Красный костный мозг» под микроскопом )
2. Химический состав кости.
Старославянское слово «кощь» («кошть») означает «сухой». От него произошло слово «кость». Задание. Изучите данные и сделайте вывод о прочности костной ткани «как строительного материала» скелета человека. – слайд 5
Материал
Прочность на сжатие
Прочность на растяжение
Сталь
552
827
Фарфор
250
55
КОСТЬ
170
120
Гранит
145
5
Дуб
59
117
Бетон
21
2
(В таблице приведены значения критических напряжений (отношение приложенной силы к площади поперечного сечения образца), при которых нарушается целостность различных материалов при испытаниях на сжатие и растяжение. Как это ни удивительно, но кость по прочности уступает только твёрдым сортам стали и оказывается гораздо прочнее ставших образцами прочности гранита и бетона. Чем же это объясняется?
Какой же запас прочности у наших костей? Средняя часть плечевой кости человека имеет площадь поперечного сечения около 3,3 см2. Используя данные, приведённые в таблице, легко показать, что максимальный вес груза, который может удерживать эта кость, находясь в вертикальном положении и работая на сжатие, близок к 60 000 Н. В то же время максимальная сила, которую может выдержать та же кость, если она работает на изгиб, а сила приложена к свободному концу кости перпендикулярно оси, близка к 5500 Н.) https://fiz.1september.ru/article.php?ID=200600616
Химический состав костей (беседа):
– Какие вещества входят в состав кости? (органические, неорганические).
Выясним, какие свойства придают костям эти вещества.
Слайд 6
Если кость прокалить на огне, органические вещества сгорят. Кость почернеет и обуглится, но сохранит свою форму. Если к ней прикоснуться, она легко рассыплется на мелкие твердые частички. Неорганические вещества придают костям твердость.
Слайд 7 А если кость подержать некоторое время (от нескольких часов до суток) в 5-10%-ной соляной кислоте, она станет мягкой и гибкой. Кислота растворит минеральные соли, и в костях останутся только органические вещества, придающие им гибкость и упругость.
– Как изменяется химический состав костей с возрастом?
Чтение учебника. Стр. 103, второй абзац.
-С возрастом увеличивается содержание в кости неорганических веществ и уменьшается содержание органических. Слайд 8
– Почему у детей часто встречаются искривления костей, а у пожилых людей переломы? – У детей в костях содержится больше органических веществ. Их кости более упругие и эластичные. С возрастом в костях увеличивается содержание солей. В старости кости становятся хрупкими, из-за того, что в них содержание органических веществ сокращается.
Слайд 9. Перед вами три кости, после проведения испытания на прочность и гибкость, вы должны определить, где какая кость: нормальная, лишенная органических веществ, лишенная неорганических веществ.
ФИЗМИНУТКА
3. Лабораторная работа “Микроскопическое строение кости” слайд 10
Цель работы: изучить микроскопическое строение кости
Ход работы
1.Рассмотрите микроскопическое строение кости. Ответьте на вопросы.
а) К какому типу ткани относится костная ткань? К соединительной
б) Какие признаки характерны для данного типа ткани? Наличие хорошо развитого межклеточного вещества.
в) Какими свойствами обладает межклеточное вещество костной ткани?- оно твердое, имеет пластинчатое строение, определяющего механические свойства ткани
2. Рассмотрите строение кости, подпишите ее части на рисунке
1- надкостница; 2-кровеносные сосуды,3-концентрические цилиндры, образованные костными пластинками; 4-костно-мозговая полость; 5- костные клетки.
Костная ткань построена из костных клеток и межклеточного вещества и имеет у человека пластинчатое строение
Слайд – 12,13, 14 (работа с учебником)
У каждой кости выделяют компактное (плотное) и губчатое вещество. Их количественное соотношение и распределение зависит от места кости в скелете и от ее функции. В плотном веществе костные пластинки имеют цилиндрическую форму, они как бы вставлены одна в другую.
– Какое значение имеет такое расположение костных пластинок? Обеспечивает костям большую прочность и легкость.
– Губчатое вещество образовано множеством костных пластинок, которые располагаются по направлениям наибольшей нагрузки
Макроскопическое строение кости
Тело длинных трубчатых костей построено из компактного вещества. В эпифизах костей между пластинками губчатого вещества находится красный костный мозг. В нем образуются клетки крови. Снаружи каждая кость покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой – надкостницей. В надкостнице проходят сосуды и нервы. Надкостница принимает участие в питании кости и образовании новой костной ткани.
Вывод. Какие особенности строения обуславливают эти свойства?
ВЫВОД: «костная ткань состоит из костных клеток, концентрически расположенных рядов пластинок межклеточного вещества и каналов, через которые проходят кровеносные сосуды; кости состоят из неорганических и органических веществ: неорганические вещества придают костям твёрдость, а органические придают им гибкость и упругость»)
4. Рост кости. У молодого петуха удалили часть бедренной кости, оставив надкостницу. Через некоторое время кость у петуха восстановилась. Что доказывает этот опыт?
Ответ: кость растет за счет деления клеток надкостницы.
За счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы, кости растут в толщину и зарастают при переломах. В длину кости растут за счет деления клеток хряща, расположенных на ее концах.
6. Типы соединения костей. (слайд 15)
Отдельные кости скелета человека соединены между собой. Способ соединения костей зависит от их функций.
Неподвижные соединения костей имеются между костями черепа, таза. Между соединяющимися костями расположена тонкая прослойка соединительной ткани или хряща. Движения отсутствуют или крайне ограничены.
Полуподвижные соединения имеются между телами позвонков позвоночного столба, между берцовыми костями голени. Небольшая подвижность этих соединений достигается при помощи хрящевых пластинок и упругих связок.
Подвижные соединения костей – суставы. Суставы позволяют человеку производить различные движения
Сустав образуется концами соединяющихся костей, заключенными в суставную сумку. Концы костей покрыты гладким эластичным хрящом, наличие которого обеспечивает упругость сустава и облегчает движение. Уменьшению трения способствует и выделяемая внутренней поверхностью суставной сумки специальная суставная жидкость, которая действует как смазка. Форма соединяющихся костей позволяет выполнять определенные виды движений. Снаружи сумки, а иногда и внутри сустав укреплен связками. Движение в суставах осуществляется мышцами.
IV. Закрепление изученного материала.
Кроссворд
V. Рефлексия.На слайде записаны фразы:
сегодня я узнал…
было трудно…
я понял, что…
я научился…
я смог…
было интересно узнать, что…
меня удивило…
мне захотелось…
VI. Домашнее задание: стр. 100-105,
Источники информации:
– https://nsportal.ru/shkola/biologiya/library/2012/09/28/urok-stroenie-sostav-i-svoystva-kostey-rost-kostey-tipy (Зеленова Е.В.)
1. Укрепление сустава снаружи и внутри
2. Соединения костей крыши и лицевого отдела черепа
3. Вещества, накапливающиеся в костях у пожилых людей, в результате чего они становятся хрупкими и ломкими
4. Наружное покрытие кости
5. Форма костных пластинок
6. Сумка, в которую заключен сустав
7. Концевые утолщения длинных трубчатых костей
8. Прерывные соединения со щелью между соединяющимися костями, позволяющие человеку производить различные движения
9. Костный мозг, в котором содержатся жировые клетки
10. Свойства кости при наличии органических веществ у детей
11. Вещества, преобладающие в молодом возрасте за счет которых кости более упругие
12. Присутствие в костях минеральных веществ придает ей…
13. Свойство живой кости, придающее ей при сочетании органических и неорганических веществ
14. Костный мозг, в котором образуются клетки крови
15. Особый тип соединительной ткани, из которой состоят кости человека
16. Вещество хорошо развитое в тех костях, которое выполняет функции опоры и движения
17. Компактное вещество кости
18. Вещество, образованное множеством костных пластинок, которые располагаются по направлениям наибольшей нагрузки
19. Жидкость, уменьшающая трение в суставах и действует как смазка
20. Тонкая оболочка, прочно сросшаяся костью, богатая нервами и сосудами, которые проникают в глубь кости через отверстия
Источник