Химический состав и физические свойства костей

Костное вещество состоит из минеральных солей (около 70%) и органических веществ (около 30%). Больше половины всех минеральных веществ - это фосфорнокислый кальций. Главными органическими веществами кости являются белки коллаген и оссеин.Минеральные вещества придают костям твердость и хрупкость, органические - гибкость, упругость, эластичность. В целом сочетание органических и неорганических веществ придают костям большую прочность. Твердость и прочность костей сравнима с чугуном и кирпичом, поэтому кости могут выносить большие нагрузки. Например, большая берцовая кость выносит, не ломаясь нагрузку около 3 тонн. Соотношение органического и неорганического вещества с возрастом изменяется. У детей немного выше количество органических веществ, поэтому их кости более упруги, эластичны и гибки и реже ломаются. У пожилых и старых людей несколько возрастает количество неорганических веществ, их кости менее эластичны и более хрупки, поэтому чаще ломаются даже при небольших травмах.

Классификация костей

Все разнообразие костей скелета можно классифицировать на группы по разным принципам:

1. По внешней форме, размерам:

Рис. 6. Виды костей 1. длинная трубчатая кость (плечевая) 2. плоская кость (лопатка) 3. короткие губчатые кости (кости предплюсны) 4. смешанная кость (позвонок).

• длинные;
• короткие;
• широкие;
1. По внутреннему строению:
• трубчатые(кости конечностей);
• губчатые(ребра, и др.);
• плоские(кости черепа, лопатка и др.);
• воздухоносные(некоторые кости черепа, например, решетчатая, клиновидная);
• смешанные(позвонки, ключица и др.);
• По местоположению:
• кости головы;
• кости туловища;
• кости свободных конечностей и их поясов.

Строение костей

(на примере трубчатой кости)

Во внешнем строении трубчатой кости выделяют удлиненную среднюю часть - тело,илидиафиз, имеющий цилиндрическую или близкую к трехгранной форму.Расширенные концевые участки называются эпифизами. Между эпифизом и диафизом располагается участок, называемый метафизом.Эпифизарный участок кости участвует в образовании сустава, его поверхность покрыта гиалиновым хрящом. Вся остальная поверхность кости покрыта надкостницей. Надкостница образована двумя тканевыми слоями: наружный - плотная соединительная ткань, внутренний - эпителиальная ткань. Надкостница имеет розоватый цвет, в ней расположено много мелких кровеносных сосудов и болевых рецепторов. Функции надкостницы:

1. защитная
2. трофическая
3. обменная (питание кости за счет развитости кровеносных сосудов)
4. костеобразующая (клетки внутреннего слоя надкостницы постоянно делятся, образуя костные клетки - остеобласты,за счет которых кость нарастает в толщину)
5. обеспечивает образование костной мозоли при срастании костей.

Рис.7. Строение трубчатой кости. 1,2, 3 – суставные поверхности; 4 - эпифиз (губчатое костное вещество); 5, 9 – диафиз; 6 – компактное костное вещество; 7 – полость в области диафиза.

В молодых, растущих костях в области метафиза имеется сплошная хрящевая прослойка - метафизарный хрящ.За счет деления его клеток кость растет в длину. В области диафизов имеются костные возвышения -апофизы,к которым прикрепляются скелетные мышцы. В области диафиза внутри кости имеется полость, костная стенка которой ограничена компактным костным веществом. Диафизы образованы губчатым костным веществом, которое содержит многочисленные мелкие ячейки. С поверхности диафизы покрыты тонким слоем компактного костного вещества. Полость внутри диафиза и все ячейки в губчатом веществе эпифизов заполнены костным мозгом. Во внутриутробный период и в раннем детском возрасте в костях находится только красный костный мозг. Он является органом кроветворения и иммунной защиты. Постепенно с возрастом красный костный мозг в полостях диафизов трубчатых костей заменяется желтым костным мозгом, который образован жировой тканью и выполняет запасающую функцию. На форму, размеры, внешнее и внутренне строение костей большое влияние оказывает интенсивность и характер физической нагрузки.

Соединения костей

Благодарясоединениям кости образуют единую систему - скелет. Выделяют три вида соединений костей:

1. непрерывные (неподвижные)
2. полупрерывные (полуподвижные)
3. прерывные (подвижные).

Непрерывные соединенияобразованы сплошным тканевым слоем соединительной ткани (костной, хрящевой и др.), который соединяет две или более костей. Такие соединения, особенно образованные с помощью костной ткани, являются неподвижными. Они имеются в тех частях скелета, где необходимо обеспечить надежную опору, защиту для внутренних органов и неподвижность костей. Примеры: срастание костей, образующих тазовую кость, швы между костями черепа и др.

Полупрерывные соединения : кости соединяются сплошным тканевым слоем, но в глубине его имеется небольшой промежуток, не занятый тканью. Эти соединения обладают большой прочностью и очень ограниченной подвижностью. Примеры: лонное сращение (соединение двух тазовых костей спереди), соединения тел позвонков.

Прерывные соединения (суставы) - это подвижные соединения. Степень подвижности зависит от особенностей строения конкретного сустава.

Сустав состоит из следующих элементов:

Рис. 8. Схема строения сустава. надкостница суставной участок сочленяющейся кости суставная сумка (суставная капсула) суставной гиалиновый хрящ суставная полость.

• суставные участкисочленяющихся костей; суставные поверхности покрыты суставным гиалиновым хрящом, который имеет очень гладкую, блестящую поверхность; этот хрящ твердый, упругий, очень прочный;
• суставная сумка - это капсула, заключающая суставные участки костей;
• суставная полость -это пространство внутри суставной сумки; она герметична, заполнена синовильной (суставной) жидкостью, в ней давление несколько ниже атмосферного;
• внесуставные и внутрисуставные связки образованы плотной волокнистой соединительной тканью и придают прочность суставу;
• диски и менискинаходятся внутри сустава, увеличивают соответствие суставных поверхностей и обеспечивают амортизацию.

Суставы в скелете очень многообразны. Выделяют простые и сложныесуставы. В образовании простых суставов участвуют две кости, а сложных - более двух костей. По форме суставных поверхностей бываютплоские, эллипсоидные, седловидные, шаровидные суставы, по количеству осей вращения - одноосные, двухосные, трехосные.

Комплексный суставвключает несколько простых или сложных суставов.

Скелет