Биология

Урок 10: Кости, мышцы и суставы

Опорно-двигательный аппарат

В состав опорно-двигательного аппарата входят кости (костная система), мышцы (мышечная система), суставы и связки. Благодаря ему человек преодолевает притяжение Земли, двигается, ест, работает и общается с другими людьми. Также у скелета есть другие незаметные функции.

План урока:

Хрящевая, костная и мышечная ткани

Кости и мышцы как органы

Скелет и мышцы тела человека

 

В состав опорно-двигательного аппарата входят кости (костная система), мышцы (мышечная система), суставы и связки. Благодаря ему человек преодолевает притяжение Земли, двигается, ест, работает и общается с другими людьми. Также у скелета есть другие незаметные функции.

 

Хрящевая, костная и мышечная ткани

Хрящевая и костная ткани – это скелетные соединительные ткани. В строении костной ткани и строении хрящевой ткани много общего. Похожи типы клеток и роль межклеточного вещества. Поэтому легче сначала понять общее устройство этих тканей.

1 tablica tkani

 

Клетки

В любой ткани есть две основные составляющие – клетки и межклеточное вещество. Название клеток хрящевой ткани начинается с «хондро», название клеток костной ткани содержит корень«остео».

Первый тип клеток – это хондробласты и остеобласты. Они образуют очень много межклеточного вещества (матрикса). Чем его становится больше, тем дальше клетки отодвигаются друг от друга. В итоге хондробласты и остеобласты оказываются замурованными в лакунах – маленьких полостях межклеточного вещества.

2 osteoblasty vyrabatyvaut veshchestvo
Остеобласты вырабатывают межклеточное вещество (остеоид)

Хондробласты и остеобласты теперь превращаются в хондроциты и остеоциты. Они поддерживают нормальное ткани в нормальном состоянии. Остеоциты связаны друг с другом длинными отростками и таким образом образуют трёхмерную сеть.

3 prevrashchautsya v osteocity
Остеобласты превращаются в остеоциты

Хондрокласты и остеокласты разрушают ткань. В здоровой хрящевой ткани хондрокластов быть не должно. В здоровой костной ткани остеокласты есть. Строго говоря, остеокласт это не клетка. Он образован несколькими моноцитами, которые происходят из стволовой клетки крови.

4 osteoklasty razrushaut
Остеокласты разрушают межклеточное вещество (остеоид)

Кости постоянно перестраиваются, в них строго уравновешены процессы разрушения и образования. Пока остеокласты разрушают одни участки ткани, остеобласты образуют новую ткань. Если это равновесие нарушается, развиваются болезни костной ткани. Например, у пожилых людей возникает остеопороз, кости становятся хрупкими.

 

Межклеточное вещество

Почти вся хрящевая ткань скелета – это гиалиновая хрящевая ткань. Её межклеточное вещество содержит очень много воды (до 65 – 85% всей ткани). Вода перемещается внутри межклеточного вещества. Если что-то давит на хрящ, вода вытесняется из этого участка. Когда давление устраняется, вода возвращается обратно. Хрящ не имеет своих собственных кровеносных сосудов, потому что питательные вещества хорошо распределяются по межклеточному веществу.

Межклеточное вещество костной ткани(остеоид) содержит кристаллы минеральных веществ. В основном это гидроксиапатит кальция. Остеобласты синтезируют белок коллаген, похожий на длинные нити. Вдоль коллагеновых нитей остеобласты откладывают кристаллы гидроксиапатита кальция.

5 soli kalcia
Соли кальция откладываются вдоль коллагеновых волокон

Около 90% кальция находятся в составе коллагеновых волокон, остальной кальций распределён в оставшейся части матрикса. В костях также много фосфора, он нужен для того, чтобы формировались кристаллы минералов.

 

Надхрящница и надкостница

Плотная волокнистая соединительная ткань в хрящах и костях играет особо важную роль. Она покрывает ткань, обеспечивает её восстановление и питание. Её называют надхрящницей или надкостницей, в зависимости от того, о какой части скелета идёт речь.

Надкостница покрывает кости. В ней находятся нервы и сосуды, которые питают её. Кроме того, в надкостнице есть клетки, которые превращаются в остеобласты и восстанавливают костную ткань при повреждениях. Если участок кости останется без надкостницы, он погибнет. К надкостнице прикрепляются связки суставов и мышцы.

Все хрящи, кроме хрящей суставов, покрыты тканью с аналогичными свойствами – надхрящницей. Она содержит сосуды, питающие хрящ. В ней тоже есть клетки, которые превращаются в хондробласты, чтобы восстановить повреждённую ткань. Однако полноценная регенерация хряща возможна только в детстве, да и то при небольших повреждениях. У взрослых дефект заполняется плотной волокнистой соединительной тканью.

 

Разновидности скелетной и хрящевой тканей

6 vidy hryashchevoi tkani

Межклеточное вещество почти всего скелета состоит из костных пластинок. Такую костную ткань называют пластинчатой. Пластинки располагаются в костях по-разному, поэтому различают компактное и губчатое вещество костной ткани.

Компактное вещество также называют кортикальной костью. Из-за плотной упаковки пластинок оно очень прочное и тяжёлое. Губчатое вещество состоит из множества перекладин, оно и вправду похоже на губку. Между перекладинами во многих костях есть костный мозг. Компактное вещество находится снаружи хрупкого губчатого вещества и тем самым защищает его.

7 kompaktnoe veshchestvo
В компактном веществе костные пластинки собраны в особые структуры – остеоны. Они напоминают колонны зданий Древней Греции или Рима.

8 kompaktnoe i gubchatoe veshchestvo
Компактное и губчатое вещество

osteony 
Остеоны

Строение губчатой кости только на первый взгляд кажется хаотичным. Трёхмерная система перекладин губчатого вещества образуется по определённым закономерностям. Кость постоянно испытывает механическую нагрузку с разных сторон. Направление самых толстых перекладин губчатого вещества соответствует действию механических сил. Когда нагрузка на кость ослабевает или усиливается, рассасываются ненужные перекладины и образуются новые.

 

Развитие костной ткани

Уже в середине второго месяца внутриутробной жизни формируется костная ткань. Она развивается не сама по себе, а на основе заготовки из соединительной или гиалиновой хрящевой ткани.

Кости черепа формируются на основе соединительной ткани. В ней появляется точка окостенения, из которой вырастает костная ткань. Первоначальная соединительная ткань не исчезает, а становится надкостницей.

Почти весь скелет плода состоит сначала из гиалиновой хрящевой ткани. Из точек окостенения вырастает костная ткань. Надхрящница превращается в надкостницу.

Формирование костной ткани и рост костей продолжается до юношеского возраста. Рост тела в длину завершается к 18 годам. По рентгеновскому снимку кисти руки можно примерно определить возраст ребёнка. У взрослого человека кости постоянно перестраиваются. В пожилом возрасте происходит разрежение костной ткани – остеопороз. У одних людей он развивается быстрее, у других медленнее.

 

Химический состав костной ткани

Костная ткань – это огромное хранилище (депо) кальция и фосфора. Когда требуется, они высвобождаются из скелета и идут на другие нужды. Высвобождение кальция происходит тогда, когда остеокласт растворяет межклеточное вещество.

Минеральные вещества составляют 70% костной ткани, они делают её прочной. Оставшиеся 30% органических веществ придают костной ткани пластичность.У детей минеральных веществ меньше, поэтому их кости более пластичные и редко ломаются. У пожилых людей минеральных веществ больше, поэтому их кости хрупкие и не выдерживают интенсивных нагрузок.

 

Мышечная ткань

Скелетная мышечная ткань (поперечно-полосатая мышечная ткань) по своей массе превышает любую другую ткань в организме. В строении скелетной мышечной ткани есть много особенностей.Основная её структура – пучок поперечнополосатых мышечных волокон.

Мышечное волокно имеет форму цилиндра 10 – 100 мкм в диаметре, достигает 10 – 30 см в длину. Чем больше мышца, тем волокно толще. Также более толстые волокна у мужчин.Они истончаются при недостаточном питании.

Для обозначения клеточных структур мышечного волокна (плазмолемма, цитолемма, гладкая ЭПС) используют старые названия. Они приведены на иллюстрации ниже.

9 stroenie myshchechnogo volokna

В мышечных волокнах есть сотни и тысячи ядер. Множество митохондрий поставляют энергию для сокращения. Гладкая ЭПС содержит кальций, который тоже обеспечивает работу мышц.

Мышцы сокращаются благодаря крупным органеллам миофибриллам. Их диаметр 1 – 2 мкм, а длина сопоставима с длиной волокна. В одном мышечном волокне находятся десятки или даже тысячи миофибрилл. Они располагаются очень упорядоченно и создают вид исчерченности всего волокна.

Миофибриллы содержат толстые и тонкие нити. Толстые нити состоят из белка миозина, а тонкие – из белка актина. Каждая толстая нить окружена шестью тонкими нитями. Когда толстые и тонкие нити как бы входят в пространство между друг другом, мышца укорачивается, то есть сокращается. Для этого процесса нужна энергия в виде молекул АТФ и кальций.

10 sokrashchenie volokna
Сокращение мышечного волокна

 

Кости, хрящи и мышцы как органы

Кости, хрящи и мышцы рассматривают как отдельные органы. В органе есть ведущая ткань, а также другие ткани, нервы и кровеносные сосуды. Орган выполняет свою основную функцию и является в какой-то мере отдельной структурой. Например, сердце состоит преимущественно из мышечной ткани, но также из соединительной ткани. В его состав входят нервы и сосуды. Основная функция сердца – проталкивать кровь по сосудам. Сердце имеет свой силуэт, границы, его невозможно перепутать с сосудами. Сердце даже можно прощупать через кожу.

В скелете преобладает костная ткань. Однако без соединительнотканной надкостницы кость существовать не может. В её состав также входят нервы и кровеносные сосуды. В ячейках губчатого вещества многих костей находится костный мозг, в котором созревают клетки крови и иммунной системы. Кость – это отдельная структура, которая тоже легко прощупывается. Подобным образом устроен хрящ. Он покрыт и отделён от других органов надхрящницей, которая обеспечивает его питание.

Кости разделяют на трубчатые и губчатые.В трубчатых костях больше компактного вещества, поэтому они более прочные. Благодаря им ноги создают опору для тела, а руки выдерживают большие нагрузки и удары.

Концевые части трубчатых костей называются эпифизами, в них больше губчатого вещества. Эпифиз покрыт хрящом и является частью суставов. Средняя часть трубчатой кости называется диафизом, внутри неё находится костномозговая полость. Снаружи кость покрыта надкостницей, а изнутри выстлана другой соединительной тканью – эндостом.

11 kosti

Рёбра, грудина, позвонки, некоторые кости кисти и стопы, почти все кости черепа, кости таза, лопатки, эпифизы трубчатых костей – это лёгкие кости. Они состоят в основном из губчатого вещества, которое защищено слоем компактного вещества.

Два основных компонента в строении скелетной мышцы – это мышечная и соединительная ткани (эндомизий, перимизий, эпимизий). Соединительная ткань образует перегородки между мышечными волокнами и их пучками, отделяет мышцы друг от друга. Также, как и любой другой орган, мышца нуждается в нервной регуляции и кровообращении.

12 stroenie myshcy

 

Скелет и мышцы

Скелет взрослого человека состоит примерно из двухсот костей. На первый взгляд кажется, что он всего лишь создаёт опору для мышц и защиту для внутренних органов.На самом деле, скелет – это сложная конструкция, которая развивалась для преодоления гравитации. В костях хранятся огромные запасы кальция и фосфора. И самое фантастическое: внутри костей в костном мозге создаются элементы крови и иммунной системы.

13 otdely pozvonochnika

Человек может двигать головой в разные стороны благодаря особому строению двух первых позвонков. I шейный позвонок называется атлант или atlas. Он назван в честь персонажа древнегреческой мифологии титана Атланта, который держит небо на своих руках. Такое же название получил Атлантический океан. II шейный позвонок (axis) имеет выступ (зуб, dens). Вокруг выступа II позвонка – вращаются атлант и череп.

14 vrashchenie atlanta
Вращение атланта

VII шейный позвонок хорошо прощупывается под кожей. Врачи ориентируются на него при осмотре, а портные - при снятии мерок.

15 pozvonok

16 grudnaya kletka

17 spina

Костей черепа гораздо больше, чем это кажется на первый взгляд. В черепе выделяют мозговой и лицевой отделы. К лицевому отделу относятся верхняя и нижняя челюсти, нёбная, скуловая и носовая кости. Остальные составляют мозговой отдел.

Кости черепа связаны между собой особыми плотными соединениями швами. У новорождённых кости черепа ещё не срослись, между ними находятся участки соединительной ткани – роднички. Это необходимо для благополучного рождения. Когда большая голова новорождённого проходит через узкие родовые пути, некоторые кости черепа сближаются и даже налезают друг на друга. Через роднички врач может провести ультразвуковое исследование мозга младенца. В течение первого года жизни роднички зарастают.

Другая особенность черепа ребёнка – преобладание мозгового отдела над лицевым. У него ещё не развиты челюсти и зубы, ведь основной задачей организма до этого было – развить и сохранить мозг.

В черепе находится много образований и отверстий. Например, глазницы и полость носа. Полость носа сообщается с полостью рта, глазницами и околоносовыми пазухами. Пазухи – это пустоты в костях черепа. Они усиливают звук голоса подобно тому, как пустой корпус скрипки усиливает звучание струн. Профессиональные певцы умеют использовать пазухи для создания звуковых эффектов, отчасти поэтому оперным певцам обычно не нужен микрофон. Самые крупные пазухи (гайморовы) находятся в верхней челюсти.

18 okolonosovye pazuhi
Околоносовые пазухи

Наличие множества сообщений внутри черепа имеет огромное практическое значение. Гнойный процесс из одного отдела черепа может перейти в другой и добраться до мозга. Например, у некоторых людей корни зубов верхней челюсти выходят в гайморову пазуху. Далеко зашедшее поражение зуба может вызвать гнойный гайморит, а из гайморовой пазухи гной способен перейти в глазницу и головной мозг.

Поэтому любое гнойное воспаление в черепе (носовые пазухи, лицо, глаза, зубы, уши) нужно лечить сразу. Очень часто лечение проводится в стационаре, то есть в больнице. Также нужно регулярно посещать стоматолога. Кому-то достаточно проверяться раз в полгода, кто-то лечит зубы постоянно, всё зависит от индивидуальной устойчивости к кариесу.

19 cherep

20 cherep szadi

21 cherep novorozhdennogo issledovanie
Череп новорождённого и ультразвуковое исследование мозга

22 mimika
Жевательные мышцы

23 zhevatelnye myshchy

То, что люди в повседневной жизни называют плечами, на самом деле является поясом верхней конечности, который образован лопатками и ключицей. Плечо – это часть руки от плечевого сустава до локтя.

24 poyas verhnei konechnosri
Скелет верхней конечности

25 myshca plecha

Основные суставы верхней конечности – плечевой, локтевой, лучезапястный. Плечевой сустав позволяет двигать рукой во всех направлениях, совершать круговые движения.

Локтевой сустав образован плечевой, лучевой и локтевой костями. Человек может сгибать и разгибать руку в локтевом суставе благодаря двум основным мышцам – двуглавой мышце плеча (бицепсу) и трёхглавой мышце плеча (трицепсу). Когда бицепс сокращается, трицепс расслабляется и наоборот. Поэтому бицепс и трицепс называют антагонистами.

26 myshcy antagonisty
Мышцы антагонисты

Большинство мышц предплечья длинные и тонкие, с длинными сухожилиями. Вместе с мышцами кисти они управляют движениями пальцев.

27 nekotorye myshcy

28 skelet

Кости, суставы и мышцы нижней конечности – самые мощные. Они противодействуют гравитации и поддерживают тело в вертикальном положении.

29 chetyrehglavaya myshca

30 ahillovo suhozhilie
Мышцы голени отвечают за движение стопы и пальцев стопы. На стопе тоже есть свои мышцы

31 myshcy goleni

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Выберите правильное утверждение о черепе:
1В черепе различают мозговой и лицевой отделы
2Части черепа сообщаются друг с другом, поэтому гнойное воспаление из одного участка может перейти в другой и добраться до мозга
3После рождения кости черепа продолжают срастаться друг с другом
4Благодаря околоносовым пазухам оперному певцу не нужен микрофон
5Все ответы правильные
Ответить
5
Вопрос: 2
Костная ткань
1Постоянно перестраивается
2Служит хранилищем кальция и фосфора
3Состоит из костных пластинок
4Заполнена твёрдым межклеточным веществом
5Все ответы правильные
Ответить
5
Вопрос: 3
Кость
1Состоит только из костной ткани
2Не имеет нервов и кровеносных сосудов
3Погибает без надкостницы, так как нуждается в кровоснабжении и нервной регуляции
4У взрослого человека не перестраивается
5Все ответы правильные
Ответить
3
Вопрос: 4
Скелетные мышцы
1Состоят из обычных клеток
2Состоят из мышечных волокон, миофибрилл и соединительной ткани
3Не изменяются при тренировках
4Не участвуют в движении мышц лица
5Все ответы правильные
Ответить
2
Вопрос: 5
Опорно-двигательный аппарат
1Объединяет костную и мышечную системы
2Состоит из костей, хрящей, мышц, суставов и связок
3Развивался как способ сопротивления гравитации
4Защищает внутренние органы
5Все ответы правильные
Ответить
5
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Выберите правильное утверждение о черепе:
1) В черепе различают мозговой и лицевой отделы 2) Части черепа сообщаются друг с другом, поэтому гнойное воспаление из одного участка может перейти в другой и добраться до мозга 3) После рождения кости черепа продолжают срастаться друг с другом 4) Благодаря околоносовым пазухам оперному певцу не нужен микрофон 5) Все ответы правильные
2 вопрос:

Костная ткань
1) Постоянно перестраивается 2) Служит хранилищем кальция и фосфора 3) Состоит из костных пластинок 4) Заполнена твёрдым межклеточным веществом 5) Все ответы правильные
3 вопрос:

Кость
1) Состоит только из костной ткани 2) Не имеет нервов и кровеносных сосудов 3) Погибает без надкостницы, так как нуждается в кровоснабжении и нервной регуляции 4) У взрослого человека не перестраивается 5) Все ответы правильные
4 вопрос:

Скелетные мышцы
1) Состоят из обычных клеток 2) Состоят из мышечных волокон, миофибрилл и соединительной ткани 3) Не изменяются при тренировках 4) Не участвуют в движении мышц лица 5) Все ответы правильные
5 вопрос:

Опорно-двигательный аппарат
1) Объединяет костную и мышечную системы 2) Состоит из костей, хрящей, мышц, суставов и связок 3) Развивался как способ сопротивления гравитации 4) Защищает внутренние органы 5) Все ответы правильные
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Все ответы правильные
2 вопрос: Все ответы правильные
3 вопрос: Погибает без надкостницы, так как нуждается в кровоснабжении и нервной регуляции
4 вопрос: Состоят из мышечных волокон, миофибрилл и соединительной ткани
5 вопрос: Все ответы правильные