8. Будова та зростання кісток
8. Будова та зростання кісток
Склад кісткової тканини. Кістки відрізняються великою міцністю. Велика гомілкова кістка людини, що знаходиться у вертикальному положенні, може витримати вантаж у 1500 кг (рис. 38).
Велика міцність кісток залежить від їхнього складу. Вони утворені як органічними, і неорганічними сполуками. Значення цих речовин легко з'ясувати, зробивши простий досвід. Якщо довго гартувати кістку, то з неї видаляється вода, а органічні сполуки згоряють. Коли це роблять обережно, кістка не втрачає своєї форми, але стає настільки крихкою, що при дотику відразу розсипається на дрібні, але дуже тверді частинки, що складаються з неорганічних речовин.
Неважко видалити з кістки неорганічні сполуки – мінеральні солі. Серед них назвемо карбонат та фосфат кальцію. Для цього кістку витримують протягом доби в 10% розчині НСl. Неорганічні сполуки поступово розчиняються, і кістка стає настільки гнучкою та розтяжною, що її можна згорнути спіраллю. Але варто відпустити кінці цієї спіралі, як вона розкручується і повертається до попереднього положення. Органічні сполуки надають кістки гнучкості та пружності.
Поєднання твердості неорганічних сполук із пружністю органічних забезпечує більшу міцність кісток. Найбільш міцні кістки дорослої, але не старої людини.
Будова кістка. Міцність кісток обумовлена не лише їх складом, а й будовою.
Довгі кістки, наприклад кістки плеча, передпліччя, стегна, гомілки, у середній частині порожнисті. Це трубчасті кістки. На їхніх кінцях знаходяться потовщені головки, у яких немає порожнини. Трубчаста будова довгих кісток забезпечує одночасно їхню міцність і легкість. Адже відомо, що металева абопластмасова трубка майже так само міцна, як суцільний стрижень з того ж матеріалу, рівний їй по довжині та діаметру. Тому в техніці міцні та легкі споруди часто виготовляють із труб. У порожнинах трубчастих кісток знаходиться сполучна тканина, багата на жир, - жовтий кістковий мозок.
Головки трубчастих кісток утворені губчастою речовиною (рис. 39), яка складається з безлічі кісткових пластинок, що перехрещуються. Вони розташовані в тих напрямках, якими кістки відчувають найбільше розтягнення або стиск. Така будова забезпечує міцність та легкість кісток. Багато легких і міцних конструкцій, наприклад мости, радіощогли, будують з металевих балок, що перехрещуються (рис. 40).
Короткі кістки, наприклад кісточки зап'ястя та передплюсни, хребці, також утворені переважно губчастою речовиною. Така ж будова мають плоскі кістки, наприклад лопатки, ребра, кістки таза та дахи черепа. Простір між кістковими пластинками заповнено червоним кістковим мозком, який утворений сполучною тканиною.
Поверхня кісток покрита окістям (рис. 41, 1). Це тонкий, але щільний шар сполучної тканини, що зрісся з кісткою. У окістя проходять кровоносні судини та нерви. Головки довгих кісток, покриті хрящем (2), не мають шару окістя.
Зростання кісток. Під час зародкового розвитку людини поступово формується скелет. Спочатку він складається з м'якої сполучної тканини, яка потім замінюється хрящем. У новонародженого більша частина хрящової тканини вже замінена кістковою, але ця заміна завершується лише до 22 – 25 років. При окостененні кістяка в деяких кістках м'яка сполучна тканина безпосередньо замінюється кістковою, минаючи стадію хряща. У дитинстві таМолодості кістки людей зростають у довжину і товщину. У дорослих відбувається постійне оновлення кісткової речовини.
Для вивчення зростання та відновлення кісткової речовини проводилися досліди на тваринах.
У їжу теля додавали спеціальну неотруйну фарбу. У годуванні такою їжею робили перерви: десять днів давали їжу з фарбою, наступні десять днів без неї, і так кілька разів. Від кишечника фарба переносилася кров'ю всім органам. Після вибою бичка одну з його довгих трубчастих кісток розпиляли впоперек. На розпилі виявилися пофарбовані та білі шари, що чергуються у вигляді концентричних кілець. Стало ясно, що кістка виросла завтовшки і під час зростання вона покривалася зовні новими шарами. Що це справді так, показав інший досвід. У молодого собаки розрізали шкіру на стегні, розсунули м'язи і обв'язали стегнову кістку дротиком. Минули роки. Після смерті тварини його розкрили. На поверхні стегнової кістки дротяного кільця не було. Його знайшли у внутрішній порожнині кістки.
Чим пояснюється зростання кістки в товщину? Клітини внутрішньої поверхні окістя швидко діляться і відкладають на поверхні кістки нові шари кісткових клітин. Навколо цих клітин утворюється міжклітинна речовина.
У дорослих кістки не подовжуються та не потовщуються. Але заміна старої кісткової речовини новим продовжується все життя. Як це відбувається? З'ясовано, що в кістках є спеціальні клітини, які руйнують стару кісткову речовину. Тепер зрозуміло, як дротяне кільце, надіте на стегнову кістку собаки, потрапило у внутрішню порожнину. Стара кісткова речовина зсередини руйнувалася, а з поверхні утворювалася нова.
■ Довгі кістки. Короткі кістки. Плоскі кістки. Окістя.
?1. Які речовини входять до складу кістки? 2. Яку будову мають кістки? 3.Від нього залежить міцність і легкість кісток скелета? 4. Завдяки чому відбувається зростання кісток завтовшки?
▲ З двох однакових аркушів паперу скачайте порожню трубочку та суцільну паличку. Покладіть кожну з них горизонтально на дві підставки і, підвішуючи до середини їх вантажики, що поступово збільшуються, визначте, яка з них прогинається при меншому і яка при більшому навантаженні. Зрозумійте, яку особливість будови кістки ви з'ясували цим досвідом.