§ 28. Значение опорно-двигательной системы

Вспомните, что такое внешний и внутренний скелет у животных. Каковы особенности строения опорно-двигательной системы у млекопитающих? Какие существуют разновидности мышечной ткани?

Каково значение опорно-двигательной системы человека? Опорно-двигательная система человека состоит из пассивной и активной частей. Ее пассивная часть - это внутренний скелет (как и у всех позвоночных животных), активная - скелетная мускулатура. Они функционируют как одно целое.

Уже в названии опорно-двигательной системы определены две ее основные функции: создание опоры для разных органов и систем органов и обеспечение движений всего тела и отдельных его частей. Система соединенных между собой костей и мышц поддерживает тело человека в вертикальном положении. Кроме того, отдельные части скелета обеспечивают определенное положение внутренних органов. Мышцы благодаря своим сокращениям и расслаблениям обеспечивают движения разных частей скелета: конечностей, нижней челюсти, ребер и др. Кости при этом играют роль рычагов, которые приводят в движение прикрепленные к ним мышцы. Опорно-двигательная система определяет форму и размеры нашего тела.

Еще одна функция опорно-двигательной системы - защитная. Скелет и отдельные его части защищают внутренние органы от механических повреждений. Например, кости черепа защищают головной мозг, дуги позвонков - спинной мозг, кости грудной клетки - легкие и сердце. Мышцы брюшного пресса защищают органы брюшной полости (желудок, кишечник, печень и др.) от сотрясений, ударов и т. п.

Важная роль костей скелета в процессах кроветворения. Красный костный мозг, расположенный внутри них, участвует в образовании форменных элементов крови (вспомните их).

Опорно-двигательная система участвует в обмене веществ. В костях откладываются неорганические соли (преимущественно карбонаты и ортофосфат кальция) и некоторые другие микроэлементы. Они могут высвобождаться и с током крови попадать в те органы, которые в них нуждаются. В скелетных мышцах происходит обмен углеводов. Так, в мышцах откладывается гликоген. При необходимости он расщепляется на глюкозу - основной источник энергии в организме. В мышцах химическая энергия превращается в механическую (сокращение мышц) и тепловую.

Из каких тканей состоит скелет человека? Скелет - это совокупность соединенных между собой костей и хрящей. Таким образом, основу скелета человека составляют костная и хрящевая ткани. Структурные элементы скелетной ткани называют остеонами (рис. 112). Каждый остеон состоит из вставленных друг в друга пластинок цилиндрической формы. Их насчитывают от 5 до 20. Каждая такая пластинка-цилиндр состоит из небольшого количества клеток - остеоцитов, которые как бы вмурованы в плотное межклеточное вещество. В центре каждого остеона есть канал, где проходят кровеносные сосуды (рис. 112).

В зависимости от плотности размещения остеона в костях различают компактное и губчатое вещество. В компактном веществе костные пластинки расположены плотно и упорядочено. В губчатом веществе костные пластинки располагаются не плотно и менее упорядочено. Поэтому губчатое вещество имеет ячеистое строение и напоминает сетку (рис. 113). Сочетание в костях компактного и губчатого вещества придает им высокую прочность при сжатии и растяжении.

Полости в губчатом веществе заполнены красным костным мозгом, в котором образуются клетки крови (рис. 113, 3).

Хрящевая ткань состоит из клеток и органического межклеточного вещества, обеспечивающего ее прочность и упругость (рис. 114). Она не содержит кровеносных сосудов. Хрящевые клетки - хондро-циты - округлой или овальной формы, часто с отростками, способны к делению. Хрящи окружены оболочкой - надхрящницей, клетки которой выделяют белок коллаген. Коллагеновые волокна образуют внешний слой надхрящницы, где проходят кровеносные сосуды и нервы. За счет надхрящницы происходит регенерация хрящевой ткани.

Выучим строение костной и хрящевой тканей во время выполнения лабораторного исследования.

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Микроскопическое строение костной и хрящевой тканей

Оборудование и объекты исследования: микроскопы, микропрепараты костной и хрящевой ткани.

1.    Рассмотрите под микроскопом микропрепарат костной ткани. Зарисуйте увиденное. Выявите особенности строения костной ткани, обеспечивающие выполнение ее функций.

2.    Рассмотрите под микроскопом микропрепарат хрящевой ткани. Зарисуйте увиденное. Выявите особенности строения хрящевой ткани, обеспечивающие выполнение ее функций.

3.    Сравните особенности строения и функции костной и хрящевой тканей.

Каков химический состав костей? Кости состоят из неорганических и органических веществ. Органические вещества, прежде всего белки (коллаген), придают костям гибкость и упругость. Убедиться в этом можно, проведя несложный опыт. Если на 20-24 ч положить кость в 10 % -й раствор хлоридной кислоты, то неорганические вещества кости постепенно растворятся, останутся лишь органические соединения. Обработанная таким способом кость становится такой гибкой, что ее можно завязать в узел (рис. 115).

Неорганические соединения (преимущественно Кальция) придают кости твердость. Так, если долгое время нагревать кость на огне, органические вещества сгорают, а вода испаряется. Даже при незначительных сотрясениях такая кость рассыпается на мелкие частички.

Здоровье человека. С возрастом соотношение органических и неорганических веществ в костях меняется. У детей в составе костей преобладают органические вещества. Их кости гибкие и упругие, но при чрезмерных нагрузках или несоблюдении гигиенических требований (например, при неправильной

осанке тела во время сидения за партой) они могут искривиться. Однако у детей переломы костей случаются реже, чем у пожилых людей. С возрастом содержание неорганических веществ в костях возрастает. Поэтому кости взрослых людей становятся крепче, но более хрупкими, чаще ломаются, а сломанные кости хуже срастаются.

ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ! Кости человека способны выдерживать нагрузку на единицу поверхности в 2,5 раза больше, чем гранит, и почти в 30 раз больше, чем кирпич. Так, бедренная кость человека в вертикальном положении может выдержать нагрузку 1,5 т (рис. 116). По своей твердости и упругости кости не уступают бетону.

Ключевые термины и понятия: остеон, остеоцит, хондроцит, надхрящница, коллаген, губчатое и компактное вещество.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

У человека опорно-двигательная система состоит из внутреннего скелета и скелетных мышц, которые действуют как одно целое. Скелет выполняет опорную, защитную и кроветворную функции, участвует в обмене минеральных соединений.

Кости состоят из неорганических и органических веществ. Органические вещества придают костям гибкость и упругость, а неорганические - твердость. Костная ткань состоит из костных пластинок, образованных из клеток, и межклеточного вещества. В костях выделяют губчатое и компактное вещество. Компактное вещество обычно находится снаружи, а губчатое - под ним. Оно содержит красный костный мозг.

ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Каково значение опорно-двигательной системы человека? 2. Каковы особенности строения костной ткани? 3. Что придает костям твердость и прочность? 4. Что собой представляет хрящевая ткань? 5. Каков химический состав костей? 6. Какую роль в костях играют органические и неорганические соединения? 7. Какое вещество костей называют компактным, а какое - губчатым? Выберите один правильный ответ

1.    Укажите ткани, составляющие опорную систему человека: а) костная и мышечная; б) хрящевая и мышечная; в) костная и хрящевая; г) хрящевая и соединительная.

2.    Укажите название клеток костной ткани: а) хондроциты; б) лейкоциты;

в) остеоциты; г) тромбоциты.

3.    Укажите название клеток хрящевой ткани: а) хондроциты; б) остеоциты;

в) лейкоциты; г) эритроциты.

4.    Укажите составляющую кости, в которой находится красный костный мозг: а) надкостница; б) компактное вещество; в) губчатое вещество; г) хрящевые прослойки.

ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. I группа. Значение системы органов опоры и движения. II группа. Рост костей в длину и толщину.

ПОДУМАЙТЕ. Что общего и в чем отличие в строении, свойствах и функциях губчатого и компактного вещества костей?

Этот материал взят из учебника Биология 8 класс Матяш