Андрей Шляхов
Анатомия на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Уровни организации организма

Любой сложный организм имеет многоуровневую организацию. В организме человека различают пять уровней организации.

Первый уровень – клеточный. Клетка – наименьшая структурная и функциональная единица живого организма. Клетки – это те «кирпичики», из которых построен организм.

Второй уровень – тканевый. Мы уже знаем, что ткань представляет собой совокупность клеток (вместе с межклеточным веществом), сходных по строению, функциям и происхождению.

Третий уровень – органный. Орган – это часть тела, состоящая из нескольких тканей и выполняющая определенную функцию.

Четвертый уровень – системный. Органы со схожими функциями объединены в систему.

Пятый, самый высший, уровень – организменный. Этот уровень объединяет работу всех систем.

Некоторые классификаторы считают первым уровнем молекулярный и в таком случае уровней организации получается не пять, а шесть.

Вы получили общее представление о организме человека. Теперь мы начнем углубляться в детали. Иначе говоря, вот теперь-то и начнется самое интересное. Начнем мы с основы основ – с опорно-двигательной системы, которая является опорой, каркасом, для всех остальных систем.

Глава 2. Опорно-двигательная система

Как по-вашему, какая биологическая функция организма является основной? Мнения по этому вопросу разделяются, но большинство ученых все же склоняется к тому, что основной функцией организма является движение.

Возможность передвигаться обеспечивает нам опорно-двигательная система, которая состоит из костей скелета и прикрепленных к ним мышц. Кости считаются пассивной частью опорно-двигательной системы, а мышцы – активной. Это логично, ведь кости двигаются благодаря сокращению мышц.

Другой важной функцией опорно-двигательной системы, как уже было сказано, является защитная. Кости и мышцы защищают внутренние органы от повреждения.

Обратите внимание! Говоря о мышцах в этом разделе, мы будем иметь в виду скелетные мышцы, образованные поперечнополосатой мышечной тканью, которые для удобства будем называть просто «мышцами».

Скелет

Соединяясь друг с другом, кости образуют скелет. На вопрос: «сколько костей в организме человека?» не существует точного ответа. Да, представьте себе – не существует. Обычно анатомы предпочитают уклончивый ответ: «больше двухсот». Некоторые рискуют называть цифру 206, но с оговоркой – «в среднем». Дело в том, что количество костей зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека. В копчиковом отделе позвоночника в норме может быть от трех до пяти позвонков. Эти позвонки – рудимент. Так называются органы, утратившие свое основное значение в процессе эволюционного развития организма. Присутствовать они присутствуют, но никакой пользы не приносят. Вот вам первая причина расхождения количества костей в скелете.

Есть и вторая причина. Посмотрите на крестец – крупную кость треугольной формы, расположенную в основании позвоночника. Крестец состоит из пяти сросшихся позвонков, но среди ученых нет единства в вопросе о том, считать крестец за пять костей или за одну. Дело в том, что у детей крестец состоит из отдельных позвонков, которые срастаются в одну кость лишь к 17–25 годам. Бывают случаи (и это вариант нормы), когда первый крестцовый позвонок не срастается со вторым и становится самостоятельной анатомической единицей.

Если считать крестец за одну кость, а количество копчиковых позвонков принять за три, то в скелете получится 206 костей. Эта цифра не абсолютно точная, но наиболее часто встречающаяся. Возможны и иные варианты, например пятый поясничный позвонок может срастись с крестцом.

Путаницу вносит не только позвоночник. Например, грудина, широкая плоская кость, к которой спереди крепятся ребра, в начальном периоде жизни состоит из трех частей – рукоятки, тела и мечевидного отростка, которые к 30 годам срастаются в единую кость.

Так что самым правильным ответом на вопрос о том, сколько костей у человека будет «немногим более 200» или «около 210».

Большинство костей являются парными, поскольку скелет человека симметричен. Осью симметрии является позвоночный столб.

У человека 172 парные кости, образующие 86 пар. Это точная цифра. «Путаницу» в количество костей вносят только непарные кости – позвонки и грудина.

8 пар костей участвуют в образовании черепа.

12 пар составляют ребра.

5 пар составляют верхние конечности (кроме кистей) и 27 пар составляют кисти рук.

34 пары составляют нижние конечности.

Вы обратили внимание на то, из какого количества костей состоит кисть руки? 27 костей! Благодаря такому их количеству, мы можем совершать пальцами и кистью самые разнообразные движения. В скелете нет более сложной по устройству части, чем кисть руки.

Скелет

Давайте поподробнее ознакомимся с функциями скелета, которые делятся на две группы: механические и биологические.

К механическим функциям скелета относятся:

1. Опорная функция – скелет составляет опору тела.

2. Функция передвижения, которую скелет выполняет косвенно, служа объектом для прикрепления мышц.

3. Рессорная функция – такие конструкции скелета, как свод стопы или изгибы позвоночника, смягчают толчки и сотрясения во время движения.

4. Защитная функция – формирование полостей для внутренних органов.

Возможно, вас удивило наличие у скелета биологических функций. Какие биологические функции могут быть у костей? Представьте себе – могут. Их две и они очень важные:

1. Кроветворная функция – в ряде костей, в основном внутри тазовых костей и ребер, находится так называемый «красный костный мозг», осуществляющий кроветворение (по-научному оно называется «гемопоэ́зом»).

2. Депонирующая или запасающая – в костях накапливаются различные нужные организму неорганические соединения, такие, как фосфор, кальций, железо, магний и др. Эти запасы обеспечивают постоянство минерального состава внутренней среды организма.

Строение костной ткани имеет свои особенности.

Костная ткань

Особенность первая – в костной ткани мало клеток, которые называются «остеоцитами». Остеоциты составляют до 5 % общего объема костной ткани.

Обратите внимание на большое количество длинных отростков у остеоцитов. С их помощью клетки, расположенные далеко друг от друга, контактируют между собой.

Особенность вторая – межклеточное вещество костной ткани твердое, благодаря содержанию минералов. Именно межклеточное вещество и придает кости прочность.

Особенность третья – костная ткань имеет пластинчатое строение. Каждая пластинка представляет собой тонкий пучок параллельно расположенных коллагеновых волокон, между которыми находятся остеоциты и аморфное вещество, содержащее кристаллы минеральных солей. Волокна соседних пластинок располагаются под углом друг к другу, часть их переходит из одной пластинки в другую, что обуславливает их плотное соединение, а, следовательно, и высокую прочность костей. Пластинок, располагаются вокруг каналов, в которых проходят кровеносные сосуды и нервы, образуя многослойные концентрические цилиндры.

Костные пластинки, образующие канал для кровеносного сосуда (в центре)

Следующий рисунок поможет нам более подробно ознакомиться со строением кости. Любая кость покрыта тонкой плотной оболочкой, которая называется «надкостницей». В надкостнице много нервных окончаний, поэтому ее повреждения весьма болезненны. Надкостница не просто является «защитной оболочкой». Она обеспечивает рост костей в толщину и их сращивание после переломов.

Строение кости

Под надкостницей лежит компактное вещество кости, также называемое «компактной костной тканью». Это один из двух типов костной ткани. Компактное вещество обеспечивает опорную, защитную и депонирующую функции кости. Оно составляет около 80 % общей массы скелета.

Под компактным веществом располагается губчатое вещество – костная ткань ячеистого вида, сформированная рыхло лежащими костными перекладинами. В ячейках, образованных этими перекладинами находится красный костный мозг, орган кроветворения. Благодаря своей рыхлой структуре, губчатое вещество легче компактного веществом, но уступает ему в прочности.

По строению кости делятся на длинные или трубчатые, короткие или губчатые и плоские.

Длинные (трубчатые) кости образуют конечности и участвуют в образовании суставов. Они имеют цилиндрическую или трехгранную форму, их длина значительно больше ширины. Концевые отделы трубчатых костей называют «эпифизами», а серединный – «диафизом». Эпифизы в основном образованы губчатым костным веществом, содержащим красный костный мозг, а диафиз – компактным костным веществом. В центре диафиза проходит костномозговой канал, заполненный желтым костным мозгом. Желтый костный мозг представляет собой жировую ткань с островками кроветворных клеток. Из-за малого количества этих клеток желтый костный мозг в кроветворении не участвует. У новорожденных детей в диафизах трубчатых костей содержится красный костный мозг, который на пятом или шестом году жизни постепенно начинает превращаться в желтый вследствие разрастания жировой ткани. К 20–25 годам этот процесс завершается и в костномозговых полостях диафизов трубчатых костей содержится только желтый костный мозг.

Трубчатые кости в свою очередь подразделяются на длинные и короткие. К длинным трубчатым костям относятся бедренная, большеберцовая, малоберцовая, плечевая, локтевая и лучевая кости. К коротким трубчатым костям относятся фаланги пальцев, пястные и плюсневые кости.

Короткие или губчатые кости состоят из тонкого слоя компактного костного вещества, под которым находится толстый слой губчатого вещества, содержащего красный костный мозг. В отличие от трубчатых костей, ширина губчатых костей примерно равна их длине.

Плоские кости – это кости, площадь которых значительно превышает их толщину. К плоским костям относятся кости черепа, грудина, ребра и лопатки. Строение плоских костей напоминает строение коротких костей – между двумя тонкими пластинами компактного вещества находится тонкий слой губчатого вещества с красным костным мозгом.

Типы соединения костей

Способ соединения костей зависит от их функций. Соединение костей конечностей должно быть подвижным, а костям черепа подвижность ни к чему. Запоминая тот или иной факт, задайтесь вопросом – «почему так?» и вам легче будет запоминать. Осмысленное запоминание гораздо эффективнее неосмысленного, механического.

Есть три типы соединения костей:

1. Шов – неподвижное соединение.

2. Сустав – подвижное соединение.

3. Полусустав – полуподвижное соединение.

Типы соединения костей

Неподвижные соединения есть между костями черепа и таза. Между соединяющимися костями располагается тонкая прослойка соединительной ткани или хряща. Соединенные кости практически представляют единое целое.

Суставы представляют собой прерывистые подвижные соединения костей. Кости разделены щелью, место соединения покрыто суставной сумкой (капсулой), внутренний слой которой называется «синовиальной оболочкой», в результате чего образуется замкнутая полость. Трение между костями уменьшает синовиальная жидкость – густая эластичная масса, заполняющая полость сустава. Синовиальная жидкость является своеобразной внутрисуставной «смазкой». Кроме того, трение между костями уменьшают суставные хрящи, покрывающие ту часть костей, которая образует сустав.

Суставы классифицируют по числу суставных поверхностей костей, а также по возможному объему движений (по числу осей, вокруг которых может совершаться движение).

По числу поверхностей суставы бывают простыми, имеющими две суставные поверхности, и сложными, имеющими более двух поверхностей.

Примером простого сустава может служить коленный сустав.

Схема строения коленного сустава

Примером сложного – локтевой сустав.

Локтевой сустав

По характеру подвижности суставы бывают одноосными (с одной осью вращения, например – межфаланговые суставы пальцев), двуосными (с двумя осями вращения, например – лучезапястный или коленный суставы) и трехосными или шаровидными (плечевой и тазобедренный суставы).

Суставные связки, которые изображены на рисунке, представляют собой прочные и плотные соединительнотканные образования, которые укрепляют сустав.

Обратите внимание! Одна кость образует так называемую «суставную головку» (в тазобедренном суставе это бедренная кость), а другая – «суставную впадину» (тазовая кость). По сути дела сустав – это шаровой шарнир.

Тазобедренный сустав

Шаровой шарнир

Полусустав или симфиз это разновидность соединения костей при котором поверхности костей связаны волокнистым хрящом и между ними имеется щелевидная полость. Движения при таком соединении ограничены. Примером полусустава являются соединения между позвонками, называемые «межпозвоночными дисками».

Межпозвоночное соединение

Скелет человека состоит из скелета головы, или черепа, скелета туловища, которое подразделяется на позвоночник и грудную клетку, состоящую из ребер и грудины, и скелета конечностей.