Кость, енциклопедія Навколосвіт
КОСТЬ, щільна сполучна тканина, властива тільки хребетним. Кость забезпечує структурну опору організму, завдяки їй тіло зберігає свою загальну форму і розміри. Місцезнаходження деяких кісток таке, що вони служать захистом для м'яких тканин і органів, наприклад мозку, і протистоять нападу хижаків, які неспроможні розбити тверду оболонку видобутку. Кістки надають міцність і жорсткість кінцівках, а також служать місцем прикріплення м'язів, дозволяючи кінцівкам виконувати роль важелів у їхній важливій функції пересування і пошуку їжі. Нарешті, завдяки високому вмісту мінеральних відкладень кістки виявляються резервом неорганічних речовин, які вони запасають і в міру потреби витрачають; ця функція вкрай важлива для підтримки балансу кальцію в крові та інших тканинах. При раптовому збільшенні потреби в кальції в будь-яких органах і тканинах кістки можуть стати джерелом його поповнення; так, у деяких птахів необхідний для формування шкаралупи яєць кальцій поступає з кістяка.
Давність кісткової системи.
Кістки присутні в скелеті самих ранніх з відомих викопних хребетних - панцирних безщелепних ордовицького періоду (бл. 500 млн. Років тому). У цих рибообразних істот кістки служили для формування рядів зовнішніх пластин, які захищали тіло; деякі з них мали, крім того, внутрішнім кістковим скелетом голови, але інших елементів внутрішнього кісткового скелета там ні. Серед сучасних хребетних є групи, які характеризуються повним або майже повною відсутністю кісток. Однак для більшості з них відома наявність кісткового скелета в минулому, і відсутність кісток у сучасних форм - наслідок їх редукції (втрати) в ході еволюції. Наприклад, у всіх видів сучасних акул кістки відсутні і замінені хрящем (дуже невелика кількість кісткової тканини може бути в основі луски і в хребті, що складається переважно з хряща), але багато їх предки, нині вимерлі, мали розвинений кістковий скелет.
Первісна функція кісток до сих пір точно не встановлена. Судячи з того, що бóБільша їх частина у стародавніх хребетних розташовувалася на або поблизу поверхні тіла, малоймовірно, що ця функція була опорною. Деякі дослідники вважають, що початкова функція кістки полягала в захисті найдавніших панцирних безщелепних від великих безхребетних хижаків, наприклад ракоскорпіонів (евріптеріди); іншими словами, зовнішній скелет грав роль буквально броні. Не всі дослідники розділяють таку точку зору. Інший функцією кістки у найдавніших хребетних могло бути підтримка кальцієвого балансу в організмі, як це спостерігається і у багатьох сучасних хребетних.
Міжклітинний кісткове речовина.
Більшість кісток складається з кісткових клітин (остеоцитів), розсіяних в щільному міжклітинному кістковому речовині, що виробляється клітинами. Клітини займають лише незначну частину загального обсягу кістки, а у деяких дорослих хребетних, особливо у риб, вони відмирають після того, як зроблять свій внесок у створення міжклітинної речовини, а тому відсутні в зрілої кістки.
Міжклітинний простір кістки заповнено речовиною двох основних типів - органічним і мінеральним. Органічна маса - результат діяльності клітин - складається в основному з білків (включаючи колагенові волокна, що утворюють пучки), вуглеводів і ліпідів (жирів). У нормі бóБільша частина органічною складовою кісткової речовини представлена колагеном; у деяких тварин він займає більше 90% обсягу кісткової речовини. Неорганічна складова представлена в першу чергу фосфатом кальцію. В ході нормального формування кісток кальцій і фосфати надходять у розвивається кісткову тканину з крові і відкладаються на поверхні і в товщі кістки разом з органічними компонентами, виробленими кістковими клітинами.
БóБільша частина наших відомостей про зміни складу кістки в процесі росту і старіння отримана при вивченні ссавців. У цих хребетних абсолютну кількість органічною складовою більш-менш постійно протягом всього життя, тоді як мінеральна (неорганічна) складова поступово збільшується з віком, і у дорослого організму на її частку припадає майже 65% сухої ваги всього скелета.
Фізичні властивості
кісток добре відповідають функції захисту і опори організму. Кость повинна бути міцною і жорсткою і в той же час досить еластичною, щоб не ламатися в звичайних умовах життєдіяльності. Ці властивості забезпечуються міжклітинним кістковим речовиною; внесок самих кісткових клітин незначний. Жорсткість, тобто здатність чинити опір згинанню, розтягування або стиснення, забезпечується органічною складовою, в першу чергу колагеном; останній надає кістки і еластичність - властивість, що дозволяє відновити вихідну форму і довжину в разі невеликої деформації (згинання або скручування). Неорганічна складова міжклітинної речовини, фосфат кальцію, теж сприяє жорсткості кістки, але головним чином надає їй твердість; якщо шляхом спеціальної обробки видалити з кістки фосфат кальцію, вона збереже свою форму, але втратить значну частку твердості. Твердість - важлива якість кістки, але, на жаль, саме вона робить кістку схильною до переломів при надмірному навантаженні.
Класифікація кісток.
Будова кісток істотно різниться як у різних організмів, так і в різних частинах тіла одного організму. Кістки можна класифікувати по їх щільності. У багатьох частинах скелета (зокрема, в епіфізах довгих кісток), і особливо в скелеті ембріона, кісткова тканина має багато пустот і каналів, заповнених пухкої сполучною тканиною або кровоносними судинами, і виглядає як мережа перекладин і розпірок, що нагадують конструкцію металевого моста. Кость, утворену такий кістковою тканиною, називають губчастої. У міру росту організму значна частина простору, зайнятого пухкої сполучною тканиною і кровоносними судинами, заповнюється додатковим кістковим речовиною, що призводить до збільшення щільності кістки. Такого роду кістка з відносно рідкісними вузькими каналами називають компактною або щільною.
Кістки дорослого організму складаються з щільного, компактного речовини, розташованого по периферії, і губчатого, що знаходиться в центрі. Співвідношення цих шарів в кістках різних типів по-різному. Так, в губчастої кістки товщина компактного шару дуже невелика, і основну масу займає губчаста речовина.
Кістки можна класифікувати також за відносною кількістю і розташуванням кісткових клітин в міжклітинній речовині і орієнтації колагенових пучків, які складають значну частину цієї речовини. У трубчастих кістках пучки колагенових волокон перетинаються в самих різних напрямках, а кісткові клітини розподілені по міжклітинному речовині більш-менш випадково. Плоскі кістки мають більш упорядковану просторову організацію: вони складаються з послідовних шарів (пластинок). У різних частинах окремо взятого шару колагенові волокна, як правило, орієнтовані в одному напрямку, але в сусідніх шарах воно може бути різним. У плоских кістках менше кісткових клітин, ніж в трубчастих, і вони можуть перебувати як усередині шарів, так і між ними. Остеоновие кістки, як і плоскі, мають шарувату структуру, але їх шари являють собою концентричні кільця навколо вузьких, т.зв. гаверсових каналів, по яких проходять кровоносні судини. Шари формуються, починаючи з зовнішнього, і їх кільця, звужуючись поступово, зменшують діаметр каналу. Гаверсов канал і навколишні його шари називаються гаверсовой системою або Остеон. Остеоновие кістки зазвичай формуються в процесі переходу губчастої речовини кістки в компактне.
Поверхневі мембрани і кістковий мозок.
Виключаючи ті випадки, коли близько розташовані кістки стикаються в суглобі і покриті хрящем, зовнішня і внутрішня поверхні кісток вистелені щільною мембраною, яка життєво важлива для функціонування і збереження кістки. Зовнішню мембрану називають окістям або периостом (від грец. Peri - навколо, osteon - кістка), а внутрішню, звернену в кісткову порожнину, - внутрішньої окістям, або ендостом (від грец. Eondon - всередині). Окістя складається з двох шарів: зовнішнього волокнистого (сполучнотканинного) шару, що представляє собою не тільки пружну захисну оболонку, а й місце прикріплення зв'язок і сухожиль; і внутрішнього шару, що забезпечує зростання кістки в товщину. Ендост має важливе значення для відновлення кістки і до певної міри схожий з внутрішнім шаром окістя; він містить клітини, що забезпечують як зростання, так і розсмоктування кістки.