Возрастные анатомо-физиологические особенности скелета

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Волгоградский  государственный социально-педагогический университет»

 

Естественно-географический факультет

Профиль подготовки бакалавров “Биология”, “Химия”

 

 

 

«Возрастные анатомо-физиологические особенности скелета»

 

 

 

Выполнила:

студентка I курса

Москвитина И.В.

 

Проверила:

Мужиченко М.В.

 

Волгоград, 2012

Оглавление

 

 

 

 

Глава 1. Функциональное значение скелета в опорно-двигательной системе организма

Цель  данного обзора: выяснить возрастные анатомо-физиологические особенности скелета.

Реализация цели достигалась путем переработки соответствующей литературы.

Строение организма человека нельзя правильно понять без учета его исторического развития, его эволюции, поскольку природа, а, следовательно, и человек, как высший продукт природы, как наиболее высокоорганизованная форма живой материи, непрерывно изменяется. Изменения организма человека происходили и при становлении его в историческом плане, и при индивидуальном развитии от момента зарождения до смерти.

Нельзя себе представить строение организма  человека и его отдельных образований  без связи с функцией. Форма  и функция - две основные диалектические категории, существующие во взаимосвязи и взаимообусловленности, прослеживаются на всех уровнях строения организма. В организме нет образований, которые бы не выполняли ту или иную функцию; не может быть и функции без материальной основы. Под влиянием функции изменяется строение образования, изменившееся строение обеспечивает качественно новую функцию. Поэтому современная анатомия изучает строение организма в функциональном аспекте и во взаимосвязи с внешней средой.

Общетеоретическое значение анатомии состоит не только в том, что она позволяет получить правильное представление о строении организма человека, но и в том, что она дает возможность убедиться в материальности мира, в наличии материальной основы, обеспечивающей все многообразие функциональных проявлений человека, в том числе двигательной деятельности и психики. Анатомия на большом фактическом материале убедительно подтверждает, что организм человека, все составляющие его элементы - это разнообразные формы живой материи, которой свойственны законы материалистической диалектики и виды движения материи. Изучение материальной сущности строения организма человека, его становления и развития способствует диалектико-материалистическому миропониманию.

Все многообразие функций, выполняемых скелетом, можно объединить в две большие группы - механические функции и биологические функции. К механическим функциям относятся защитная, опорная, локомоторная и рессорная.

Защитная функция  скелета состоит в том, что  он образует стенки ряда полостей (грудной полости, полости черепа, полости таза, позвоночного канала) и является, таким образом, надежной защитой для располагающихся в этих полостях жизненно важных органов.

Опорная функция  скелета заключается в том, что  он является опорой для мышц и внутренних органов, которые, фиксируясь к костям, удерживаются в своем положении.

Локомоторная  функция скелета проявляется  в том, что кости - это рычаги, которые  приводятся в движение мышцами (через  нервную систему), обусловливая различные  двигательные акты - бег, ходьбу, прыжки и т. п.

Рессорная функция  скелета обусловлена способностью его смягчать толчки и сотрясения (благодаря сводчатому строению стопы, хрящевым прокладкам между костями  в местах их соединения, связкам  внутри соединений костей, изгибам позвоночника и др.).

Биологические функции скелета связаны с  участием его в обмене веществ, прежде всего в минеральном обмене. Кости - это депо минеральных солей кальция  и фосфора. 99% всего кальция находится  в костях. При недостатке в пище солей кальция компенсация их в организме осуществляется за счет кальция костей.

Кроме того, кости  скелета принимают участие и  в кроветворении. Находящийся в  них красный костный мозг вырабатывает эритроциты, зернистые формы лейкоцитов и кровяные пластинки. При этом в кроветворной функции участвует не только костный мозг, но и кости в целом, так что усиленная мышечная деятельность, оказывая влияние на кость, способствует и улучшению кроветворения.

 

Глава 2. Химический состав костной ткани и его возрастные изменения

Кость состоит из двух видов химических веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом соли кальция). Органическое вещество кости называется оссеином. В свежей кости около 50% воды, 22% солей, 12% оссеина и 16% жира. Обезвоженная, обезжиренная и отбеленная кость содержит приблизительно ¹/₃ оссеина и ²/₃ неорганических веществ.

Особое специфическое  физико-химическое соединение органических и неорганических веществ в костях и обусловливает их основные свойства - упругость, эластичность, прочность и твердость. В этом легко убедиться. Если кость положить в соляную кислоту, то соли растворятся, останется оссеин, кость сохранит форму, но станет очень мягкой (ее можно завязать в узел). Если же кость подвергнуть сжиганию, то органические вещества сгорят, а соли останутся (зола), кость тоже сохранит свою форму, но будет очень хрупкой. Таким образом, эластичность кости связана с органическими веществами, а твердость и крепость - с неорганическими. Кость человека выдерживает давление на 1 мм² 15 кг, а кирпич всего 0,5 кг.

Химический  состав костей непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей относительно больше, чем в костях взрослых, оссеина, они более эластичны, меньше подвержены переломам, но под влиянием чрезмерных нагрузок легче деформируются Кости, выдерживающие большую нагрузку, богаче известью, чем кости менее нагруженные. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменения химического состава костей. При недостатке в пище витамина D в костях ребенка плохо откладываются соли извести, сроки окостенения нарушаются, а недостаток витамина. А может привести к утолщению костей, запустению каналов в костной ткани.

В пожилом возрасте количество оссеина снижается, а количество неорганических веществ солей, наоборот, увеличивается, что снижает ее прочностные свойства, создавая предпосылки к более частым переломам костей. К старости в области краев суставных поверхностей костей могут появляться разрастания костной ткани в виде шипов, выростов, что может ограничивать подвижность в суставах и вызывать болезненные ощущения при движениях. О механических свойствах кости можно судить на основании их крепости на сжатие, растяжение, разрыв, излом и т. п. На сжатие кость в десять раз крепче хряща, в пять раз прочнее железобетона, в два раза больше крепости свинца. На растяжение компактное вещество кости выдерживает нагрузку до 10-12 кг на 1 мм², а на сжатие - 12-16 кг. По сопротивлению на разрыв кость в продольном направлении превышает сопротивление дуба и равна сопротивлению чугуна. Так, например, для раздробления бедренной кости давлением нужно приблизительно 3 тыс. кг, для раздробления большеберцовой кости не менее 4 тыс. кг. Органическое вещество кости - оссеин выдерживает нагрузку на растяжение 1,5 кг на 1 мм², на сжатие - 2,5 кг, крепость же сухожилий составляет 7 кг на 1 мм², Несмотря на значительную крепость и прочность кость весьма пластичный орган и может перестраиваться на протяжении всей жизни человека.

 

Глава 3. Структурно-функциональная характеристика компактного и губчатого вещества костной ткани

Форма костей. Форма  костей в скелете человека очень  разнообразна. Различают: длинные, короткие, плоские и смешанные кости. Кроме того, есть кости пневматические и сесамовидные. Расположение костей в скелете связано с выполняемой ими функцией при общей закономерности: «Кости построены так, что при наименьшей затрате материала обладают наибольшей крепостью, легкостью, по возможности уменьшая влияние толчков и сотрясений».

Длинные кости  расположены на конечностях, где  они, как рычаги, обеспечивают значительный размах движений. В этих костях преобладает  продольный размер. В каждой длинной  или трубчатой кости различают  среднюю часть - тело (диафиз) и 2 конца (эпифизы) - проксимальный и дистальный.

Проксимальный эпифиз расположен ближе к оси  туловища, а дистальный - дальше от нее. Эпифизы костей утолщены, что увеличивает  поверхность соединяющихся костей, а, следовательно, создает более  прочную опору и увеличивает силу полезного действия мышц, изменяя ее угол подхода к кости.

Внутри тела кости находится костномозговая полость, не уменьшающая ее прочности.

Короткие кости  находятся там, где вместе с подвижностью и разнообразием движений необходима прочность (позвоночный столб, кости запястья). Размеры коротких костей одинаковы в трех плоскостях.

Плоские кости  не содержат полости; между двумя  пластинками компактного вещества в них располагается губчатое вещество. Плоские кости участвуют  в образовании полостей для защиты органов (кости черепа, таза и др.).

Смешанные кости - это такие, различные части которых  имеют разную форму (височная кость).

Пневматические, или воздухоносные, кости имеют  внутри полость, выстланную слизистой  оболочкой и заполненную воздухом, что облегчает вес кости, не уменьшая ее прочности.

Сесамовидные  кости - это кости, вставленные в  сухожилия мышц и увеличивающие, поэтому плечо силы мышц, способствующие усилению их действия.

 

Глава 4. Физические свойства и строение костей, их рост и развитие

Строение костей. Каждая кость снаружи покрыта  соединительнотканной оболочкой - надкостницей, в которой различают два слоя: наружный и внутренний. Наружный слой надкостницы состоит из плотной  волокнистой соединительной ткани, внутренний - из рыхлой соединительной ткани, в которой имеются клетки (остеобласты), продуцирующие костное вещество (в связи, с чем этот слой называется остеогенным или костеобразующим). За счет внутреннего слоя происходит рост кости в толщину и срастание после нарушения целости. Надкостница богата сосудами и нервами.

Надкостница выполняет  защитную функцию, питательную - сосуды из надкостницы проходят в кость - и костеобразовательную. Отделение  надкостницы приводит к омертвению кости.

За надкостницей следует компактное (плотное) вещество кости, а затем губчатое вещество, состоящее из отдельных костных перекладин, расположенных в виде сетки так, что между ними образуются ячейки - полости (что напоминает губку). Компактное вещество в теле длинных трубчатых костей толще; в эпифизах, коротких и плоских костях - тоньше. Оно толще в тех костях, которые несут большую нагрузку (в плечевой кости компактный слой тоньше, чем в бедренной).

Перекладины губчатого  вещества расположены не беспорядочно, а в определенных направлениях в  виде дуг, арок, соответственно действию сил сжатия и растяжения. Если действие силы направлено перпендикулярно кости (например, позвонку), то перекладины расположены почти под прямым углом друг к другу. Если силы действуют под острым углом (сила тяги мышц), то изменяется и направление перекладин, обеспечивая прочность и надежность кости.

Развитие и  рост костей. Кости развиваются из среднего зародышевого листка - мезодермы, в их формировании принимает участие  зародышевая соединительная ткань - мезенхима.

Большинство костей в процессе развития проходят три стадии: соединительнотканную, или перепончатую, хрящевую и костную. И только кости крыши черепа, кости лица, часть ключицы проходят две стадии: перепончатую и костную, минуя хрящевую. Кости, которые развиваются сразу на месте соединительной ткани, называются первичными, а кости, которые развиваются на месте хряща, - вторичными.

Развитие первичных  костей происходит довольно просто: на месте будущей кости в соединительной ткани возникает ядро окостенения (островок), которое увеличивается в размерах, образуя компактное вещество и губчатое вещество; из наружного слоя мезенхимных клеток формируется надкостница.

Развитие вторичных  костей происходит более сложно. Вначале  соединительная ткань, прообраз будущей  кости, становится хрящевой моделью кости. Надхрящница, покрывающая хрящевую модель, превращается в надкостницу, которая начинает образовывать костное вещество с периферии (перихондральное окостенение). Вместе с этим внутри хряща также появляются остеогенным (костеобразующие) островки - ядра окостенения (энхондральное окостенение). Одновременно с продукцией кости идет и обратный процесс - процесс рассасывания с внутренней стороны костей (изнутри), в связи, с чем образуется костномозговая полость и ячейки в губчатом веществе. Эти два процесса, обусловливая друг друга, протекают параллельно, формируя кость соответственно ее назначению.

К моменту рождения диафизы трубчатых костей уже  являются окостеневшими. Окостенение  эпифизов происходит после рождения. В проксимальном эпифизе ядро окостенения появляется обычно в первые месяцы после рождения, а в дистальном - на 2-м году жизни. Это основные ядра окостенения. У детей и юношей появляются добавочные точки окостенения в тех местах кости, где прикрепляются мышцы, связки. Они называются апофизами. Между эпифизом и диафизом остается прослойка хряща, за счет которой и осуществляется рост костей в длину. Полное синостозирование дистального эпифиза с телом кости происходит к 21 году, а проксимального - к 24 годам.

Окостение может  нарушаться при недостатке в пище витаминов, понижении функции желез внутренней секреции (передней доли гипофиза, щитовидной) и т. п.

Таким образом, рост плоских костей происходит за счет надкостницы и соединительной ткани швов; рост трубчатых костей в толщину - также за счет надкостницы, а в длину - за счет эпифизарных хрящей, расположенных между эпифизом и диафизом. Рост трубчатых костей в основном заканчивается у женщин в 17-20 Лет, у мужчин в 19-23 года. Имеются наблюдения, указывающие на то, что рост костей может происходить и после окостенения эпифизарных хрящей, за счет хряща, покрывающего суставные поверхности костей.