Костная система и кожа

Скелет — это каркас нашего тела. Он защищает внутренние органы и позволяет совершать движения. Кости имеют разную величину и форму, в зависимости от их функции и места в организме. Там, где необходима особая гибкость, главную роль играет хрящ, а благодаря суставам и связкам скелет является подвижным и прекрасно слаженным механизмом. Наружным покровом человеческого тела является кожа. Она защищает все органы и их системы, а также играет огромную роль в терморегуляции. Кожа — самый большой орган. Ее площадь у взрослого человека достигает 1,5-2,3 м².

Скелет взрослых мужчин и женщин состоит из 206 костей, но пропорции тела у них несколько отличаются. Женский организм приспособлен для вынашивания и кормления ребенка, поэтому таз и бедра у женщин широкие, а плечи узкие. У мужчин же наоборот — плечи широкие, а бедра узкие.

Устройство костей

Кости имеют твердый и прочный внешний слой и мягкую сердцевину (костный мозг). Они способны выдерживать воздействие больших тяжестей, не сгибаясь при этом и не ломаясь. Кости соединены между собой суставами. Двигаются они при помощи мышц, которые к ним прикреплены с обоих концов.

Устройство длинной (трубчатой) кости

В зависимости от форм и размеров выделяют следующие типы костей: трубчатые (длинные и короткие), плоские и остеоновые. Длинные трубчатые кости образуют конечности тела, а короткие — кисти рук и стопы. Плоские кости формируют свод черепа, тазовое кольцо, лопатку и грудину. К остеоновым костям относятся позвонки. Межклеточное вещество кости состоит из коллагеновых волокон. В трубчатых костях эти волокна идут в разных направлениях, а в плоских — в одном и том же, и образуют пластинки. Остеоновые кости имеют слоистую структуру, но их слои представляют собой концентрические кольца вокруг узких (гаверсовых) каналов, по которым проходят кровеносные сосуды.

Роль хрящей в организме

Скелет образован разновидностями соединительной ткани — костной и хрящевой, которые состоят из клеток и плотного межклеточного вещества. Кости и хрящи тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. Большинство костей (кости конечностей, основания черепа, позвонки) развивается из хрящей, их рост обеспечивается за счет увеличения количества клеток. Лишь небольшое количество костей развивается без участия хряща — это кости крыши черепа, нижняя челюсть, ключица. Некоторые хрящи не связаны с костью и в течение всей жизни человека они не изменяются (хрящи ушных раковин, воздухоносных путей). Также существуют хрящи, связанные с костью функционально (суставные хрящи, мениски).

У зародыша человека хрящевой скелет составляет около 50% массы всего тела. Однако постепенно хрящ заменяется костью, и у взрослого человека масса хряща составляет уже всего около 2% от его веса. Это суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи носа и уха, гортани, трахеи, бронхов и ребер.

Все хрящи состоят из основы, или матрицы, где размещены клетки (хондробласты и хондроциты) и волокна, состоящие из белков — коллагена и эластина. В зависимости от функций и локализации существует 3 типа хрящей: гиалиновые, волокнистые и эластические.

Гиалиновые хрящи

В гиалиновых хрящах (полупрозрачной голубовато-белой ткани} волокон и клеток меньше всего. Имеющиеся же здесь волокна состоят из коллагена. Этот тип хрящей способен на большой рост, именно он образует скелет эмбриона. После завершения роста гиалиновые хрящи присутствуют в виде тонкого слоя на концах костей и в суставах.

Гиалиновые хрящи встречаются в дыхательном тракте. Они образуют кончик носа, а также кольца, окружающие трахею и бронхи. На концах ребер гиалиновый хрящ образует реберные хрящи, соединяющие ребра и грудину, благодаря чему грудь в процессе дыхания может расширяться и сжиматься.

В гортани гиалиновые хрящи являются не только опорой. Они принимают участие в образовании голоса: контролируют объем проходящего через гортань воздуха, благодаря чему издается звук определенной высоты.

Поддерживающие структуры гортани состоят из хрящей разных видов. Голосовые связки представляют собой тонкие эластические волокна. Гаиалиновые хрящи — это адамово яблоко, черпаловидный хрящ и перстневидный хрящ. Эластический хрящ формирует надгортанник

Волокнистые хрящи

Волокнистые хрящи находятся преимущественно в тех частях скелета, которые испытывают большое физическое давление или сжатие. Они состоят из многочисленных пучков коллагена, которые придают хрящу упругость и способность выдерживать значительные тяжести. Такие свойства чрезвычайно важны, например, для позвоночника. Поэтому волокнистые хрящи и размещаются в межпозвоночных дисках и частях сухожилий, крепящихся к концам длинных костей. В тазовом поясе волокнистые хрящи соединяют 2 части таза вместе в так называемом лобковом симфизе. Этот участок чрезвычайно важен для женщин, так как во время беременности он смягчается под воздействием гормонов, чтобы головка ребенка могла пройти через родовые пути.

Эластические хрящи

Эластические хрящи состоят из эластина и небольшой части коллагена. Такой хрящ образует надгортанник, который перекрывает путь пище в дыхательные пути во время глотания, а также формирует упругую часть наружного уха и поддерживает стенки канала, ведущего к среднему уху и евстахиевым трубам. Кроме того, эластический хрящ вместе с гиалиновым формирует гортань. В отличии от гиалинового, эластический хрящ не окостеневает с возрастом.

Скелет человека

Скелет — это совокупность костей, пассивная часть опорно-двигательного аппарата. Он приспособлен для защиты организма, способствует его двигательным функциям, служит надежной опорой. Ведь именно к костям скелета крепятся мышцы и связки. Под защитой черепа находится головной мозг, органы зрения и слуха. Позвоночник поддерживает череп и всё остальное тело и несет в себе спинной мозг. Ребра позволяют нормально работать легким и сердцу. Кости рук вместе с мышцами и связками помогают осуществлять сложнейшие и тончайшие движения, создавать произведения искусства, а также перетаскивать различные тяжести. Кости ног, тоже, конечно, не без помощи мышц и связок, дают человеку возможность ходить и бегать. И поэтому совершенно неудивительно, что в разных частях человеческого организма структура, размеры и сочленения костей существенным образом различаются.

Рост и изменения костей скелета

В процессе роста человека его кости также растут в длину и толщину. Рост костей в толщину происходит за счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы. В длину молодые кости растут за счет хрящей, расположенных между телом кости и ее концами. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-25 годам, у женщин — в 18-21 год. Процессы образования и разрушения костного вещества в человеческом организме происходят всю жизнь. В течение года у человека дважды меняется вещество кости.

Длинные кости имеют на каждом конце пластинку роста, состоящую из гиалинового хряща. В пластинке роста клетки делятся, их число увеличивается, они движутся вниз по кости, формируют обызвествленную основу (матрицу), а затем умирают, оставляя свободное пространство. Это пространство заполняется остеобластами, которые превращаются в остеокласты и образуют кость. Кость заменяет собой матрицу

Новорожденный ребенок имеет около 350 костей. Это значительно больше, чем у взрослого человека, у которого, напомним, их всего 206. Однако, со временем у ребенка некоторые кости объединяются, меняются и его пропорции тела. Важной особенностью костей является их способность в процессе роста обретать определенную форму. Например, длинные кости, которые служат опорой конечностей, становятся шире именно у концов, что обеспечивает дополнительную прочность суставу там, где это особенно необходимо.

Кости черепа

Лицевые кости защищают органы чувств головы — глаза, обонятельные и слуховые рецепторы, а также являются основой лицевых мускулов

Череп человека — это костный каркас головы. Он защищает головной мозг и органы чувств, а также является основой для лицевых мускулов, с помощью которых человек может жевать, говорить и выражать чувства. В черепе различают мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел — это лобная, 2 теменные, затылочная, 2 височные, основная и решетчатая кости. Они соединены между собой с помощью швов. Лицевой череп — это носовая раковина, слезная и носовая кости, сошник, верхняя и нижняя челюсти, небная и скуловая кости.

Если бы череп младенца был сплошь жестким, как у взрослого, то он просто не смог бы пройти через родовой канал матери. Поэтому в местах соединения костей черепа имеются роднички — области еще неокостеневшей хрящевой ткани. Благодаря родничкам череп у младенца эластичный, что позволяют ему расти в нужном направлении

После появления малыша на свет роднички на его головке постепенно закрываются

Позвоночник

Позвоночник

Позвоночник — это центральный стержень скелета. Он состоит из 32-34 позвонков, соединенных между собой хрящами, суставами и связками, или сросшихся. По бокам позвонков отходят отростки. К ним крепятся сухожилия, скрепляющие позвоночный столб. В позвоночнике выделяют 5 отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5) и копчиковый (3-5). Существует 2 вида изгиба позвоночника: лордоз и кифоз. Лордоз — это отделы позвоночника, которые выгнуты вперед: шейный и поясничный. Кифоз — это отделы позвоночника, которые выгнуты назад: грудной и крестцовый. Изгибы позвоночника способствуют сохранению человеком равновесия. Во время быстрых, резких движений изгибы пружинят и смягчают толчки, испытываемые телом. Они снимают с позвонков часть нагрузки и позволяют нам ходить на двух ногах, а не на четырех, как это делают почти все животные.

Кости позвоночника (позвонки) — это уплощенные коробочки с отверстием для спинного мозга в центре. К ним подведены нервные волокна, а сами позвонки соединены между собой межпозвоночными дисками, состоящими из волокнистого хряща. Позвонки защищают от повреждений спинной мозг, который проходит внутри позвоночника.

Каждый позвонок лежит на межпозвоночном диске, состоящем из двух соединительнотканных пластинок и пузырька, заполненного желеобразным веществом. Внутри позвоночника находится спинной мозг — часть центральной нервной системы

Грудная клетка

Грудная клетка состоит из ребер, позвоночного столба и грудины. Она не только защищает внутренние органы, но и участвует в дыхании. Поэтому ребра состоят не только из костной, но также из хрящевой ткани, обеспечивающей нужную гибкость. Ребра крепятся к позвоночнику специальными суставами, которые позволяют им двигаться во время дыхания. Первое и второе ребра соединены с ключицей и образуют основание шеи. Спереди ребра (кроме нижних коротких 11-го и 12-го, так называемых колебательных ребер) крепятся к грудине реберными хрящами.

При вдохе внешние межреберные мышцы сокращаются, объем грудной клетки увеличивается и грудина выталкивается вперед. При выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы, ребра опускаются вниз, а объем грудной клетки уменьшается

Верхние конечности

Под кожей видна одна из костей запястья, выступающая бугром. Всего в запястье — 8 костей, расположенных в два ряда

Плечевой пояс, состоящий из лопатки и ключицы, служит для прикрепления к позвоночнику верхних конечностей, то есть рук. Часть руки от плечевого пояса до локтя называется плечом, а от локтя до запястья — предплечьем. Плечо состоит из большой кости плеча (плечевой кости), предплечье — из лучевой и локтевой костей, которые соединяются в локте. Затем идет запястье и кисть.

Рука имеет 14 фаланг пальцев (2 — в большом пальце и по 3 — в каждом из остальных четырех)

Кости руки состоят из плечевой кости плеча, лучевой кости и локтевой кости предплечья. В локте шарнирный сустав соединяет плечо и локтевую кость, а шаровидный сустав — плечо и лучевую кость

Таз и нижние конечности

Кости стопы

Ноги прикрепляются к позвоночнику с помощью таза, состоящего из очень прочных костей. Задняя часть таза называется «крестец». С двух сторон к крестцу крепятся подвздошные кости. Их закругленные окончания можно при желании прощупать пальцами. Примерно 70% плоскости каждой подвздошной кости занимает вертлужная впадина, в которой помещается сферическая оконечность самой длинной кости тела — бедренной.

Часть таза под вертлужной впадиной (лобковая, или лонная кость) дополняется седалищной костью, которая является основой для ягодиц. В передней части тела 2 лобковые кости соединяются в лобковом симфизе (лонном сочленении). В нижней части ноги имеются большеберцовая и малоберцовая кости. Ступня же, подобно кисти, состоит из множества мелких костей. Это дает человеку возможность стоять, ходить и бегать.

Пальцы стопы делают ее гибкой, помогают в ходьбе, беге, прыжках, дают опору телу

Кости ноги — самые длинные и тяжелые, ведь они держат на себе вес тела

Суставы

Суставы — это подвижные соединения костей скелета, разделенных щелью, покрытые синовиальной оболочкой и суставной сумкой. Благодаря прерывистому, полостному соединению, сочленяющиеся кости способны совершать движения относительно друг друга с помощью мышц. Суставы располагаются в скелете в тех местах, где происходят отчетливо выраженные движения: сгибание, разгибание, отведение, вращение и т. д. Как целостный орган, сустав принимает важное участие в осуществлении опорной и двигательной функций.

Каждый сустав образован суставными поверхностями эпифизов костей, покрытыми гиалиновым хрящом, суставной полостью, содержащей небольшое количество синовиальной жидкости, суставной сумкой и синовиальной оболочкой.

Основные типы суставов

Существует 3 основных типа суставов: синовиальные (подвижные), хрящевые (частично подвижные) и волокнистые (неподвижные).

Формы суставов

Среди синовиальных суставов выделяют: плоские (соединяют кости запястья и позволяют делать движения вперед-назад и из стороны в сторону), шарнирные (с выступом на одной из костей и впадиной на другой, благодаря чему появляется возможность сгибать и разгибать конечность), цилиндрические (закругленное или заостренное окончание одной из костей соединяется с кольцом, образованным второй костью и связкой, что делает возможными вращательные движения), мыщелковые (закругленное окончание одной кости сочленяется с неглубокой впадиной во второй, что позволяет сгибать и выпрямлять кости, а также совершать движения вперед и в стороны), шаровидные (поверхность одной из соединенных им костей образует шар, который сочленяется с глубокой впадиной во второй кости, благодаря чему совершается свободное движение в любом направлении), седловидные (поверхность одной из костей является вогнутой, а второй — выпуклой, что делает возможным сгибание, разгибание, отведение и приведение мышц) и эллипсовидные.

Суставы пальцев руки

Суставы в пальцах руки — это типичные примеры шарнирных синовиальных суставов. Концы костей покрыты сочлененным хрящом. Весь сустав заключен в очень прочную оболочку плотного хряща, называемую суставной капсулой. Она держит сустав на месте и предотвращает движения, которые могут причинить вред.

В кисти руки имеется множество синовиальных суставов, и при заболевании ревматоидным артритом они могут разрушаться. В этом случае пальцы подвергаются деформации.

Коленный сустав

Коленный сустав также является шарнирным. Гладкий закругленный конец бедренной кости располагается в верхушке большеберцовой кости. Поверхность костей покрыта хрящом. Движения коленного сустава осуществляются мышцами бедра. Передние мышцы тянут колено вперед, задние — назад. Сверху эти мышцы прикрепляются к бедру и верхней части бедренной кости. Вниз по ноге они собираются в волокнистые сухожилия, которые пересекают колено и прикрепляются к большеберцовой кости. Колено особенно важно для передвижения. При каждом шаге оно сгибается, чтобы нога могла ступить без удара о землю, иначе выносить ее вперед приходилось бы, поднимая бедро. А так, шагнув вперед, человек выпрямляет колено, и нога его при помощи бедра только ступает на землю.

В шарнирном коленном суставе возможно небольшое вращательное движение. А сочленение между верхними концами малоберцовой и большеберцовой костей голени относится к частично подвижным суставам

Для предотвращения трения сухожилия о сустав во время ходьбы существует коленная чашечка, или надколенник. Она движется вверх и вниз в хрящевом желобе и смазывается синовиальной жидкостью.

Волокнистые суставы

Волокнистые суставы — это суставы спины, крестца, черепа и некоторые суставы лодыжки и таза. Они не имеют синовиальной оболочки и состоят из прочной волокнистой ткани, поэтому способны лишь на небольшие движения. Волокнистые суставы позвоночника обеспечивают гибкость движений и поддерживают позвоночный столб.

Для обучения анатомии суставов и связок широко используют искусственные модели из пластика и металла. Точно так же пластик и металл применяют при протезировании

Строение связок

Связки — это плотные образования из соединительной ткани, скрепляющие части скелета или внутренние органы. Они соединяют кости между собой или удерживают внутренние органы в определенном положении. Различают связки, укрепляющие сочленения костей, тормозящие или направляющие движения в суставах. Выделяют также связки, обеспечивающие поддержание стабильного положения внутренних органов. Связки прикреплены к костям при помощи волокон, проникающих в надкостницу. Между волокнами имеются клетки — фибробласты, синтезирующие новые волокна и восстанавливающие поврежденные. Пространство между пучками волокон заполняет губчатая ткань, пронизанная сосудами и нервами.

Каждое движение спортсмена зависит от скоординированной работы мышц, сухожилий и связок

Для каждого типа суставов существуют специальные связки. В крупных суставах, таких как колени, бедро, локти, пальцы и позвоночные суставы, части суставной капсулы (околосуставные связки) утолщены. Внутри и снаружи капсулы имеются также дополнительные связки, играющие роль в ограничении и торможении конкретных типов движений.

Функции связок

Разнообразие движений тела определяются формой и характером поверхности кости у сустава и связок. Так, в локтевом суставе локтевая кость, образующая нижнюю его часть, похожа на крюк, что позволяет совершать лишь простые движения взад-вперед. Связки здесь служат для того, чтобы препятствовать боковому качанию. А, например, в коленном суставе форма костей не препятствует движениям. Эту роль играют здесь особые крестообразные связки, которые не дают суставу выгибаться назад, когда человек стоит прямо. Связки работают синхронно с мышцами, тормозя чрезмерные движения.

Существуют также связки, соединяющие 2 точки кости, и фиксирующие важные части организма: нервы, кровеносные сосуды и др.

Кожа

Кожа — это не просто покров, а самый большой орган человеческого организма. Она выполняет три очень важные функции: рецептора, обмена веществ и терморегуляции. Кожа защищает человека от разрушающего действия солнечных лучей. Она достаточно прочна, чтобы защитить его от повреждений, в то же время достаточно мягка и упруга, что позволяет человеку совершать движения.

Кожа человека состоит из эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки (гиподерма). Эпидермис — это верхняя ткань, которая обладает сильными защитными функциями, он состоит из плоского многослойного ороговевшего эпителия, а также содержит меланин, который окрашивает кожу и вызывает эффект загара.

Под эпидермисом находится дерма, которая состоит из пучков коллагеновых и эластиновых волокон. В ней содержатся потовые, сальные и апокринные железы, волосяные фолликулы, кровеносные сосуды и нервы. Потовые железы контролируются нервной системой и выделяют пот под воздействием эмоций или для охлаждения. Каждая потовая железа открывается на поверхности кожи. Сальные железы, чьи клетки производят кожное сало, выходят к волосяным фолликулам, чтобы смазывать стержень волоса и кожу вокруг. Они действуют под контролем половых гормонов. Больше всего сальных желез на голове, лице, груди и спине. Апокринные железы развиваются в период полового созревания и находятся в подмышечных впадинах, грудных железах и близ половых органов. Они производят пахучие вещества, и связаны с половыми функциями.

Кожа скальпа состоит из нескольких слоев. Рыхлая волокнистая соединительная ткань позволяет мышцам скальпа двигать им. Волосяные фолликулы на внешней и внутренней сторонах отвечают за возникновение и рост волос

Самый нижний слой кожи — подкожно-жировая клетчатка. Она состоит из пучков соединительной ткани и жировых скоплений, пронизанных кровеносными сосудами и нервными волокнами. Физиологическая функция жировой ткани заключается в накоплении и хранении питательных веществ. Кроме того, она служит для терморегуляции и дополнительной защиты половых органов.

Цвет кожи

Чем больше меланина в клетках, тем они сами больше, и, соответственно, темнее кожа. А солнечный свет в любом случае ускоряет синтез меланина в меланоцитах

Различия в цвете кожи объясняются концентрацией черного пигмента меланина, который образуется меланоцитами (клетками из эпидермиса). Количество меланоцитов в клетке одинаково у всех людей, однако количество меланина различно. Например, у представителей негроидной расы меланоциты больше по размеру и производят значительно больше пигмента. Ведь основная функция меланина — это защита кожи от вредного воздействия солнечных лучей, поэтому, чем темнее кожа, тем лучше она защищена от солнечного ожога. Другими факторами, влияющими на цвет кожи, являются естественный желтоватый оттенок ее ткани и кровь. Состояние крови внутри кровеносных сосудов может сильно менять цвет кожи. Так, например, при страхе, когда малые сосуды закрываются, человек бледнеет. Когда же увеличивается приток крови — человек краснеет от гнева. А вот если большая часть насыщенных кислородом эритроцитов отходит к тканям при холоде и замедлении притока крови, то человек синеет.

Волосы и ногти

Волосы и ногти — это придатки нашей кожи. Волосы покрывают в разной мере всю кожу кроме ладоней, подошв и губ. Однако волосы, которые растут на разных участках нашего тела, неодинаковы. На голове, в подмышечных впадинах и на лице у мужчин растут длинные волосы, на бровях и ресницах — щетинистые, а на теле — пушковые. Волос формируются в волосяном фолликуле из корня (дермального сосочка). Фолликул содержит также сальную железу и мышцу, поднимающую волос. Стержень волоса, то есть видимая его часть, состоит из омертвевших тканей. У взрослых людей на голове имеется в среднем 120000 волос.

Тело ногтя — это лишь видимая верхняя его часть. В нижней же части, которая помещена в своеобразный «карман», находится корень ногтя. Мы ощущаем прикосновение к телу ногтя потому, что под ним расположены многочисленные нервные окончания. Корень ногтя (и частично ногтевая луночка) прикрыт надногтевыми пластинками (кутикулами). Ногтевая луночка немного толще, чем остальная часть ногтя, под ней не видны кровеносные сосуды, и потому она белого цвета

Ноготь возникает из живых клеток кожи, но сам по себе — мертвая структура. Поэтому можно стричь ногти и делать маникюр. Рост ногтя начинается с матрикса (или матрицы) — самого нижнего его слоя. Клетки матрикса делятся, укрепляются кератином, затем умирают и становятся частью ногтя. Повреждение матрикса ведет к потере ногтя.

Цвет и форма волос

Структура стержня волоса связана с его формой. Если рассматривать волосы под микроскопом, то можно увидеть, что срез прямого волоса округлый, а срез кудрявого — овальный. Сам волос покрыт кутикулой и состоит из стержня (кортекса) и центральной части (медулы). Цвет волос зависит от содержания в них меланина. Он попадает в клетки волос, когда они формируются в луковицах. Эумеланин придает волосам темный цвет, а феомеланин — светлый. В медуле же седого волоса содержится воздух.

Рост волос

Клетки, производящие кератин для волос — самые быстро делящиеся в организме. Волос на голове растет в среднем на 1,25 см в месяц. Различают 3 стадии развития фолликула: анаген (период роста волос, который длится от 2 до 7 лет), катаген (фаза регрессии, когда клетки перестают делиться и прекращается выработка пигментов, она длится 2-3 недели), телоген (период покоя, когда волос не растет, продолжая удерживаться в коже, но легко может выпасть в течение 3-х месяцев). Одновременно в периоде покоя находится примерно 10% волос. Именно они вылезают при мытье головы. Фолликулы при этом не повреждаются, и после завершения периода покоя возобновляется нормальный рост.