Біологія. 8 клас. Тагліна

§ 4. Будова, функції та особливості скелета людини

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

У міфології різних народів існує багато згадок про велетнів. У слов'ян Святогор — це «велетень вище лісу, його заледве носить Земля-Мати». Від його ходи вона здригається, ліси пригинаються, а річки виходять із берегів. Поміркуйте, чи могли б на Землі існувати люди-велетні, що пересуваються на двох кінцівках? Відповідь обґрунтуйте.

Будова опорно-рухової системи людини

Опорно-рухова система людини дає опору тілу, зумовлює його форму, забезпечує рух, а також захист внутрішніх органів. Такі її компоненти, як кістки, хрящі, зв’язки, сухожилля та ін., утворені сполучною тканиною. М’язи складаються з посмугованої м’язової та сполучної тканин. В опорно-руховій системі людини кістки є пасивною, а скелетні м’язи — активною частиною, яка забезпечує рухи кісток.

Індивідуальна робота

Запишіть назви компонентів опорно-рухової системи людини англійською мовою, знайдіть переклад і прослухайте правильну вимову цих слів. Увідповідніть цифрові позначення на малюнку з назвами компонентів.

A. Bone
В. Muscle
С. Cartilage
D. Ligament
Е. Tendon
F. Articular capsule

Кістка — це основна структурна одиниця скелета. Функціями кісток є забезпечення опори, руху та захисту життєво важливих органів.

Дослідження кісткової та хрящової тканини

Вам знадобляться зафарбовані постійні препарати тканин із колекції кабінету біології або їхні зображення, отримані за допомогою світлового мікроскопа.

1. Розгляньте препарати кісткової та хрящової тканин. Порівняйте їх із зображеннями, поданими нижче (с. 20). Знайдіть усі позначені на малюнках елементи будови тканин.

1 Остеон — одиниця будови кісткової тканини
2 Кісткова пластинка — тверда міжклітинна речовина
3 Остеоцит — клітина кісткової тканини
4 Канал остеону, у якому розташовані кровоносні судини та нерви

1 Міжклітинна речовина — пружний гель з органічних речовин (білки та вуглеводи) і солей Кальцію
2 Хондроцити — клітини хряща

2. Схематично замалюйте й позначте складники остеону та хрящової тканини.

3. Замість висновків складіть таблицю, де зазначте назви тканин, якими клітинами вони утворені, особливості міжклітинної речовини, розташування в організмі та їхні функції.

Остеон — це структурна одиниця кістки, яка складається із системи кісткових пластинок, остеоцитів і каналу, у якому розташовані судини й нерви.

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Порівняйте малюнок, який утворюють перекладинки губчастої речовини кістки, та будь-яких інженерних конструкцій: Ейфелевої вежі чи арочних конструкцій. Які механічні властивості забезпечує губчаста речовина? Як і конструкція вежі, кістка може мати порожнини всередині. Навіщо вони потрібні? Чи впливає їхня наявність на міцність кісток?

Будова стегнової кістки: 1 — компактна речовина; 2 — губчаста речовина з червоним кістковим мозком; 3 — порожнина кістки (*жовтий кістковий мозок видалено)

Будова та ріст кісток

Кістка є органом, утвореним переважно кістковою тканиною. Суглобові поверхні кісток вкриті спеціальним хрящем, а інші частини поверхні — шаром сполучної тканини — окістям. У товщу кістки проходять судини й нерви.

Кісткова тканина кісток утворює два типи кісткової речовини: компактну, у якої остеони розташовані щільно, та губчасту, яка має кісткові перекладинки з порожнинами між ними. Саме в порожнинах губчастої речовини кістки розміщений червоний кістковий мозок — кровотворний орган, у якому утворюються клітини крові.

Усередині трубчастих кісток (стегнова, плечова) є великі порожнини, заповнені сполучною тканиною — жовтим кістковим мозком, який містить жирові включення.

Демонстраційне дослідження властивостей кістки

Міжклітинна речовина кісткової тканини складається з органічних речовин (переважно це білок колаген), які легко згоряють у вогні, та неорганічних речовин — солей Кальцію та ортофосфатної кислоти. Нерозчинний у воді кальцій ортофосфат добре розчиняється в хлоридній кислоті.

1. Курячу стегнову кістку помістіть у 5 % розчин хлоридної кислоти або в наполовину розбавлений водою засіб «Туалетне каченя». Зачекайте 20-30 хв. Вийміть кістку й перевірте її механічні властивості.

2. Таку саму кістку затисніть між лещатами пробіркотримача й обережно випалюйте її в полум'ї спиртового пальника. Через 10-15 хв перевірте її механічні властивості.

3. Зробіть висновок, яких властивостей кістці надають органічні речовини, а яких — неорганічні.

Колаген — це органічна речовина, білок, що утворює основу кісткової тканини. Інколи його ще називають осеїн.

Як ростуть кістки?

У новонароджених дітей кістки складаються з хрящової та кісткової тканин. Прошарки хряща всередині кістки поступово наростають і перетворюються на кісткову тканину. Це забезпечує ріст кістки в довжину (мал. 4.1). До 22-26 років внутрішній хрящ кістки повністю вичерпується та заміщується кістковою тканиною, й ріст кісток у довжину припиняється.

Мал. 4.1. Рентгенограма кісток ноги дитини. Стрілками позначено місця розташування всередині кістки хряща, що забезпечує її ріст у довжину

Зовні кістка вкрита тонким шаром сполучної тканини — окістям. Внутрішній шар окістя містить клітини, що формують кісткову тканину та забезпечують ріст кістки в товщину. Упродовж життя постійно відбувається руйнування старої та створення нової кісткової тканини — самооновлення кістки. Регулярні фізичні навантаження сприяють утворенню нової кісткової тканини та перебудові кістки таким чином, щоб якомога краще відповідати навантаженням, що на неї діють.

Відкритий мікрофон

Чому підлітковий вік вважається часом активного формування постави?

Будова скелета людини

Скелет голови, або череп, складається з мозкового та лицьового відділів (мал. 4.2).

Мал. 4.2. Скелет голови (череп)

Скелет тулуба об’єднує хребет і грудну клітку. Власне хребет — це головна вісь і опора всього скелета. Він складається з окремих хребців, згрупованих у шийний (7 хребців), грудний (12 хребців), поперековий (5 хребців), крижовий (5 хребців) і куприковий (4-5 хребців) відділи. Грудна клітка сформована ребрами (12 пар), грудниною та грудним відділом хребта (мал. 4.3).

Мал. 4.3. Скелет тулуба людини

Скелет поясів кінцівок — це кістки, які приєднують вільні кінцівки до скелета тулуба. Як видно з мал. 4.4 та 4.5, такими кістками є ключиці, лопатки (пояс верхніх кінцівок) і тазові кістки (пояс нижніх кінцівок). Кожна тазова кістка утворена зрослими клубовою, сідничною та лобковою кістками.

Мал. 4.4. Скелет верхньої кінцівки та її поясу

Мал. 4.5. Скелет нижньої кінцівки та її поясу

Скелет верхньої та нижньої вільних кінцівок схожі за будовою своїх частин: плече / стегно; передпліччя / гомілка; зап’ясток / заплесно; п’ясток / плесно та фаланги пальців.

Форма кісток може бути різною через виконання ними різних функцій. Є трубчасті кістки (довгі й короткі), які мають тіло й потовщені кінці (променева, кістки п’ястя). Губчасті кістки зверху вкриті тонким шаром компактної речовини, під якою розташована губчаста речовина (ребра). Є кістки, що мають складну форму, різну будову й походження, тому їх називають змішаними кістками (потилична). Для зменшення маси повітроносні кістки черепа мають порожнину, вистелену слизовою оболонкою й заповнену повітрям (лобова, верхньощелепна).

Завдання

Увідповідніть зображені кістки людини (1-4) з їхніми типами: а) коротка трубчаста, б) пласка, в) довга трубчаста та г) змішана. Що розташовано в губчастій речовині кісток? Навіщо трубчасті кістки мають усередині порожнину, заповнену жовтим кістковим мозком?

Поділіться своїми думками

Які функції виконує кожен відділ скелета людини? Чому хребці різних відділів хребта різняться між собою? Яка причина того, що хребці крижового відділу хребта зрослися в одну кістку — криж?

Особливості з'єднання кісток

Кістки скелета з’єднуються між собою в різний спосіб. Є нерухоме з’єднання, за якого кістки міцно зрослися за допомогою сполучної тканини. Є напіврухоме з’єднання, коли кістки об’єднуються між собою за допомогою хряща, і рухоме з’єднання кісток — суглоб (схема 3).

Схема 3. Способи з'єднання кісток

Суглоби та їхня класифікація

Для забезпечення різних рухів у скелеті існують переривчасті з’єднання кісток — суглоби. Вони забезпечують такі рухи, як-от: згинання, розгинання, обертання, відведення, приведення. Є прості суглоби, утворені двома кістками, і складні суглоби, у яких об’єднуються три й більше кісток.

Суглоб — це рухоме з’єднання двох або більше кісток скелета, яке розділене щілиною, тобто є переривчастим.

Зазвичай в однієї кістки, що утворює суглоб, одна поверхня вігнута й утворює суглобову западину або ямку, а в другої — опукла й має назву суглобової головки. Під час руху одна із суглобових поверхонь є нерухомою, а друга повертається навколо неї. Можливості й особливості руху суглобів визначаються формою їхніх суглобових поверхонь. У скелеті трапляються різні за формою суглоби.

Індивідуальна робота

Прочитайте текст із використанням словника й дайте відповіді на запитання.

A joint is a location where two or more bones meet. Joints are classified into three categories. Fibrous joints: bones are joined by dense connective tissue, e.g. sutures — stable unmovable joints of bones of the skull. Cartilaginous joints: bones are joined by cartilages, allowing for some movement, e.g. intervertebral discs and costal cartilages. Synovial joints: bones are not directly joined allowing for free movement. A synovial cavity filled with a synovial fluid serves as a lubricant. The bones in the joint are enclosed by an articular capsule and further stabilized by ligaments. The articular surfaces of bones are covered with synovial cartilage to reduce friction.

Які типи з'єднань кісток розрізняють? Які функції вони виконують? Навіщо в суглобах рідина? Для чого суглобові поверхні кісток вкриті гіаліновим хрящем? Яка функція зв'язок?

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Під час розкопок археологи знайшли кістки скелета людини, яка жила на території Єгипту 35 тис. років тому. Враховуючи зовнішній вигляд кісток і рентгенівські знімки, вдалося встановити, що кістки належали чоловікові віком 16-18 років, який займався важкою фізичною працею.

Як кістки змогли «розповісти» цю історію? У чому полягає відмінність кісток чоловіків і жінок або тренованої чи нетренованої людини?

Робота в групі

Моделювання будови кисті руки та дослідження принципів біомеханіки її роботи.

Опорні точки

Опорно-рухова система людини складається зі скелета та м'язів. Її складниками є кістки, хрящі, зв'язки, суглобові сумки, м'язи та сухожилля. Вони виконують опорну, рухову, захисну, кровотвірну та інші функції. Кістки скелета можуть з'єднуватися швами (зрощеннями), хрящами або утворювати суглоби.

Запитання і завдання

1. Маса кісток людини становить близько 16 % від маси тіла. Яку масу має ваш скелет?
2. Поясніть на прикладах, як скелет виконує опорну, формоутворювальну, рухову, захисну та кровотвірну функції.
3. Знайдіть інформацію про цікаві факти щодо скелета. Наприклад, яка кістка в тілі людини найменша, а яка — найбільша. Створіть яскраву інфографіку.

Зміст