Урок 21. Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей, типы их соединения

►            Мышцы - активная часть опорно-двигательного аппарата. Активность мышц связана с одним из основных свойств живого — возбудимостью. Возбужденные импульсами от нервной системы, мышцы осуществляют двигательные акты.

-               Когда человек стоит, сидит, прыгает, части скелета у него находятся в опреде­ленном положении относительно друг друга. Чем это обеспечивается?

Действием мышц. Одни части укрепляются в неподвижном состоянии, а другие движутся. Например, когда человек стоит и двигает руками, ноги и позвоночник у него укрепляются в почти неподвижном положении, а мышцы рук, сокращаясь и расслабляясь, вызывают различные движения.

Следовательно, в опорной функции скелета обязательно участвуют мышцы. Ког­да у человека при потере сознания перестают работать мышцы, он падает.

К опорной функции мышц относится и защита внутренних органов. Последняя осуществляется мышцами, окружающими полость тела. Достаточная крепость и в то же время податливость мышечной стенки (например, ротовой полости или жи­вота) создают выгодные условия для изменения объема полостей.

Опорно-двигательные и защитные функции в организме человека выполняются совместно частями скелета, мышцами и нервной системой. Следует подчеркнуть исключительное значение для передвижения тела и выполнения всевозможных движений согласованной работы 600 мышц, передвигающих и укрепляющих части скелета и тела под контролем нервной системы.

 

 

«Депо» Са, Р, Mg                                          Опора,

Минеральный обмен     '                         защита,

Кроветворение                                         движение

Учащиеся с помощью учителя определяют круг вопросов, которые необходимо рассмотреть на уроке.

Скелет состоит из костей, которые определенным образом соединены друг с дру­гом. Типы соединения костей в скелете связаны с основными его функциями: опор­ной, защитной и двигательной. Отсюда вытекают два проблемных вопроса:

1.             Какие особенности строения и свойства костей обеспечивают выполнение опорной и защитной функций?

2.             Как соединяются между собой кости в скелете и в чем проявляется взаимосвязь строения и функции этих соединений?

Основное содержание поисковой беседы по вопросу 1:

£» Костная ткань - разновидность соединительной ткани.

й) Строение кости: наружное плотное и внутреннее губчатое вещество, надкос­тница. Функции надкостницы, плотного костного вещества, губчатого вещества кости.

л Химический состав костей. Влияние минеральных и органических веществ на свойства костей. Изменение химического состава костей с возрастом.

Л Типы костей: трубчатые и губчатые. Особенности строения, обеспечивающие их прочность и легкость.

Перед нами три кости (учитель показывает позвонок, кость черепа, плечевую или Осдренную кость).

-         Можно ли по форме кости Определить ее функцию?

-         Что дополнительно вы можете сказать об этих костях? (Позвонок имеет тело и дугу, замыкающую позвоночное отверстие. Позвонки образуют позвоночный столб, который защищает спинной мозг и является опорой для органов и тканей. Кость черепа плоская, прочная; выполняет защитную функцию. Плечевая кость

—              опора для мышц руки, выполняет опорную и двигательную функции. Все эти кости достаточно твердые, прочные.)

Сопоставьте следующие факты:

1.               Бедро выдерживает вертикально груз 1500 кг;

2.      Большая берцовая кость - 1650 кг;

3.      Плечевая - 850 кг, коленная чашечка - 600 кг;

4.      Предел прочности ребер на излом у молодых колеблется от 85 до 110 кг.

5.      Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита - в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.

Средняя масса скелета человека средней комплекции массой 70 кг равна 8-9 кг.

Вопрос. Чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его лег­кости?

Проведем предварительное знакомство со строением кости. (Учитель демонстри­рует спины костей и задает вопросы.)

-         Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества?

-         Каково строение основной массы кости?

-         Какое значение может иметь губчатое строение кости?

-         Чем образована кость? (Она образована костной тканью.)

-         Что представляет собой костная ткань? (Это разновидность соединительной ткани.)

-         А что такое соединительная ткань? Какие она имеет особенности? (Клетки располагаются в межклеточном веществе, которого достаточно много).

Учитель.

1.               Каждая кость - сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных, лимфатических сосудов и нервов.

2.      Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.

3.               Клетки костной ткани: Остеобласты - клетки, за счет которых кость растет; остеокласты предназначены рассасывать (растворять) то, что препятствует росту и перестройке кости, многоядерные образования; остеоциты - зрелые клетки, не способные к делению.

4.               Межклеточное вещество состоит из основного органического вещества, оссеи- новых волокон и неорганических соединений. Основное вещество представляет со­бой желеобразную массу, состоящую из воды, белков и мукополисахаридов (слож­ные биополимеры, состоящие из углеводов (70-80%) и белков), выполняющую роль природного смазочного материала.

Оссеиновые волокна, состоят из тонких фибрилл, образованных из волокнистого белка - коллагена. В'пластинчатой костной ткани пучки.коллагеновых волокон пространственно упорядочены и имеют определенное направление.

Неорганические соединения в виде небольших кристаллов гидрооксиапатита, сульфата, карбоната откладываются как в оссеиновых волокнах, так и вокруг них. Неорганическое вещество составляет 65-70 % сухой массы кости. В скелете взрос­
лого человека содержится около 1200 кг Са, 530 г Р, 11 г Mg. Помимо Са, P. Mg, кость содержит более 30 других различных элементов, необходимых для нормального функционирования костной ткани. (Ион кальция в кристаллах может быть заменен ионами радия, стронция, бария, а гидроксильный ион - ионом фтора.)

-              Какое значение имеет такой химический состав кости?

Попробуем определить свойства минеральных веществ.

-              Как это сделать? (Учитель выслушивает предложения учащихся.)

Демонстрация опыта.Эта задача решается по принципу исключения. В костях

имеются органические и минеральные вещества. Чтобы узнать о свойствах мине­ральных веществ, надо удалить органические.Органические вещества можно просто выжечь (Учитель показывает заранее прокаленные кости).

Вывод: минеральные вещества твердые и хрупкие.

-              Определим свойства органических веществ.

Чтобы выяснить свойства органических веществ, необходимо удалить минераль­ные вещества кости. СаСОц и Саз(Р0₄)г можно удалить слабым (2-5 %) раствором соляной кислоты. Поскольку на растворение и вымывание минерального вещества времени уходит много (2-3 дня), демонстрацию лучше показать на кости, специаль­но подготовленной к данному уроку. Учитель завязывает узлом куриную кость.

Вывод: органические вещества обеспечивают кости упругость и эластичность.

Мы видим, что сочетание разных компонентов приводит к новому качеству, кото­рым каждый из этих компонентов в отдельности не обладает. Так в технике, прочные материалы получают путем сочетания твердых и упругих компонентов. Например, бетон состоит из твердого щебня и эластичного цемента. Однако, чтобы материал был прочен, эти компоненты должны быть в определенных соотношениях. Так и в жизни. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем легко деформируется, искривляется при длитель­ной и тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются.

Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой. Приведем доказатель­ства.