Біологія. Повторне видання. 8 клас. Матяш

Тема 2

Опора і рух

Що означає вислів «Рух - це життя»? Який зв’язок між будовою та функціями різних частин опорно-рухової системи? Як зберегти скелет здоровим? Як правильно надавати першу допомогу в разі ушкодження органів опорно-рухової системи і яке це має значення?

§ 5. Значення опорно-рухової системи. Її будова та функції

Пригадайте, що таке зовнішній і внутрішній скелет у тварин. Які особливості будови опорно-рухової системи у ссавців? Які є різновиди м’язової тканини?

Яке значення опорно-рухової системи людини? Опорно-рухова система людини складається з пасивної та активної частин. Її пасивна частина - це внутрішній скелет (як і у всіх хребетних тварин), активна - скелетна мускулатура. Вони функціонують як єдине ціле.

Уже в назві опорно-рухової системи визначено дві її основні функції: створення опори для різних органів і систем органів та забезпечення рухів усього тіла та окремих його частин. Система сполучених між собою кісток і м’язів підтримує тіло людини у вертикальному положенні. Крім того, окремі частини скелета забезпечують певне положення внутрішніх органів. М’язи завдяки своїм скороченням і розслабленням забезпечують рухи різних частин скелета: кінцівок, нижньої щелепи, ребер та ін. Кістки при цьому виконують роль важелів, які приводять у рух прикріплені до них м’язи. Відповідно рухаються різні частини нашого тіла; воно пересувається у просторі (ходіння, біг, плавання). Опорно-рухова система визначає форму і розміри нашого тіла.

Ще одна функція опорно-рухової системи - захисна. Скелет у цілому та окремі його частини захищають внутрішні органи від механічних ушкоджень. Наприклад, кістки черепа захищають головний мозок, дуги хребців - спинний мозок, кістки грудної клітки - легені та серце. М’язи черевного преса захищають органи черевної порожнини (шлунок, кишківник, печінку тощо) від струсів, ударів тощо.

Важлива роль кісток скелета у процесах кровотворення. Червоний кістковий мозок - м’яка тканина, розміщена в порожнині кісток - бере участь в утворенні клітин крові.

Опорно-рухова система бере участь в обміні речовин. У кістках відкладаються неорганічні солі (переважно карбонати та ортофосфати кальцію) та деякі інші мікроелементи. Вони можуть вивільнятись і з током крові потрапляти до тих органів, де в них є потреба. У скелетних м’язах відбувається обмін вуглеводів. Так, у м’язах відкладається глікоген. За потреби він розщеплюється до глюкози, яка є основним джерелом енергії в організмі. З кров’ю глюкоза транспортується до різних тканин та органів, де розщеплюється з виділенням енергії. Таким чином, у м’язах хімічна енергія, накопичена у глюкозі, перетворюється на інші форми: механічну (скорочення м’язів) та теплову (тепло, що звільняється, слугує для підтримання сталої температури тіла).

Мал. 30. Будова кісткової тканини: 1 — кровоносні судини; 2 — остеон; 3 — остеоцит

Мал. 31. А. Компактна (1) і губчаста (2) речовина кістки; червоний кістковий мозок (3). Б. Роль червоного кісткового мозку в процесах кровотворення

З яких тканин складаються органи опорно-рухової системи людини? Скелет - це сукупність з’єднаних між собою кісток і хрящів. Отже, основу скелета людини складають кісткова та хрящова тканини. Якщо подивитись на поперечний зріз кістки через лупу, то можна побачити структурні елементи скелетної тканини, які здебільшого мають вигляд пластинок і перекладин. Більшість кісток скелета людини (за винятком покривних кісток черепа) має у своєму складі тонкі кісткові пластинки, які складаються з невеликої кількості клітин - остеоцитів, які ніби вмуровані в щільній міжклітинній речовині (мал. 30).

Залежно від будови виділяють кістки компактні та губчасті. Основу компактних кісток становить кісткова речовина з невеликими порожнинами. У такій компактній кістковій речовині пластинки розташовані щільно, у певному порядку, утворюючи структурні одиниці - остеони. Їхній діаметр становить 0,3-0,4 мм. Кожен остеон побудований зі вставлених одна в одну пластинок циліндричної форми, яких налічують від 5 до 20. У центрі кожного остеона є канал, де проходять кровоносні судини (мал. 30). Між сусідніми остеонами розташовуються вставні пластинки.

В основі губчастих кісток перехрещені кісткові пластинки і перекладини розміщені не щільно і менш упорядковано. Тому губчаста речовина, на відміну від компактної, має комірчасту будову і нагадує сітку (мал. 31). В утворених комірках є порожнини, заповнені червоним кістковим мозком (пригадаємо: у червоному кістковому мозку утворюются клітини крові; мал. 31, 3).

Мал. 32. Будова хряща: 1 - хрящова тканина; 2 - хондроцити; 3 - охрястя

Зовні губчасті кістки вкриті компактною речовиною. Компактна речовина вирізняється твердістю й утворює зовнішній шар кістки. Губчаста речовина складається з пластинок, що переплітаються в різних напрямках, утворюючи систему порожнин та отворів. Поєднання в кістках компактної та губчастої речовини надає їм великої міцності під час стискання і розтягання.

Хрящова тканина складається з клітин та органічної міжклітинної речовини, яка визначає її міцність і пружність (мал. 32). Вона не містить кровоносних судин. Клітини хрящової тканини - хондроцити - кулястої чи овальної форми, часто з відростками, здатні до поділу.

Хрящі оточені оболонкою - охрястям, клітини якої виділяють білок колаген. Колагенові волоконця утворюють зовнішній шар охрястя, де проходять кровоносні судини і нерви. За рахунок охрястя можлива регенерація хрящової тканини.

Вивчимо будову кісткової, хрящової та м’язової тканин під час виконання лабораторного дослідження.

Лабораторне дослідження мікроскопічної будови кісткової, хрящової та м’язової тканин

Обладнання та об’єкти дослідження: мікроскопи, мікропрепарати кісткової, хрящової, м’язових тканин: посмугованих (скелетної, серцевого м’яза) і непосмугованої.

1. Розгляньте під мікроскопом мікропрепарат кісткової тканини. Замалюйте побачене. Позначте особливості будови кісткової тканини, які забезпечують виконання її функцій.

2. Розгляньте під мікроскопом мікропрепарат хрящової тканини. Замалюйте побачене. Позначте особливості будови хрящової тканини, які забезпечують виконання її функцій.

3. Порівняйте особливості будови та функції кісткової та хрящової тканин.

4. Розгляньте під мікроскопом мікропрепарати посмугованих і непосмугованої м’язових тканин. Порівняйте побачене.

5. Позначте особливості будови скелетної м’язової тканини, які забезпечують виконання її функцій.

Який хімічний склад кісток? Кістки складаються з неорганічних та органічних речовин. Органічні речовини, передусім білки (колаген), надають кісткам гнучкості та пружності. Переконатись у цьому можна, провівши нескладний дослід. Якщо на 20-24 год покласти кістку в 10 % -й розчин хлоридної кислоти, то її неорганічні речовини поступово розчиняться, залишаться лише органічні сполуки. Оброблена в такий спосіб кістка стає такою гнучкою, що її можна зав’язати у вузол (мал. 33).

Мал. 33. Звичайна кістка (1) та кістка з видаленими неорганічними речовинами (2)

Неорганічні сполуки (переважно Кальцію) надають їй твердості. Так, якщо тривалий час нагрівати кістку на вогні, органічні речовини згоряють, а вода випаровується. Навіть за незначних струсів така кістка розсипається на дрібні частки.

З віком співвідношення органічних і неорганічних речовин у кістках змінюється. У дітей у складі кісток переважають органічні речовини. Їхні кістки гнучкі й пружні, але за надмірних навантажень або недотримання гігієнічних вимог (наприклад, у разі неправильної постави тіла під час сидіння за партою) вони можуть викривитись. Проте у дітей переломи кісток трапляються рідше, ніж у літніх людей. З віком уміст неорганічних речовин у кістках зростає. Тому кістки дорослих людей стають міцнішими, але більш крихкими, частіше ламаються, а зламані кістки гірше зростаються.

Цікаво знати

Кістки людини здатні витримувати навантаження на одиницю поверхні у 2,5 раза більші, ніж граніт, і майже у 30 разів більші, ніж цегла. Так, стегнова кістка людини у вертикальному положенні може витримати навантаження 1,5 т. За своєю твердістю та пружністю кістки не поступаються бетону.

Ключові терміни і поняття: остеон, остеоцити, хондроцити, охрястя, колаген, губчаста та компактна речовина.

ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

Дайте відповідь на запитання

1. Яке значення опорно-рухової системи людини? 2. Які особливості будови кісткової тканини? 3. Що надає кісткам твердості й міцності? 4. Яку речовину кісток називають компактною, а яку - губчастою? 5. Який хімічний склад кісток? 6. Яку роль у кістках виконують органічні та неорганічні сполуки? 7. Що собою становить хрящова тканина?

Виберіть одну правильну відповідь

1. Укажіть складову опорно-рухової системи людини, яка бере участь у процесах кровотворення: а) окістя; б) охрястя; в) червоний кістковий мозок; г) остеон.

2. Укажіть назву клітин кісткової тканини: а) хондроцити; б) лейкоцити; в) остеоцити; г) тромбоцити.

3. Укажіть складову кістки, у якій міститься червоний кістковий мозок: а) порожнини остеонів; б) компактна речовина; в) губчаста речовина; г) хрящові прошарки.

Обговоріть у групах. Яке значення системи органів опори та руху?

Поміркуйте. Що спільного та відмінного в будові, властивостях і функціях губчастої та компактної речовини кісток?