Химический состав кости и ее физические свойства
Кости скелета имеют сложный химический состав. Кость, извлеченная из организма и не подвергшаяся фиксации или высушиванию, состоит из 50% воды, 15,5% жира, 12,5% органических и 22% неорганических веществ, представленных в виде различных соединений (табл. 3). В высушенных и обезжиренных костях содержится около 1 /3 органических и 2 /3 неорганических веществ, из которых количество неорганических веществ может колебаться от’40 до 60%.
3. Химический состав свежей кости (по в. Н. Жеденову, 1958)
Из состава неорганических соединений
Фосфорнокислый кальций
Фосфорнокислый магний *
Хлористый натрий и хлористый
Другие неорганические соединения
4. Возрасвные особенности химического состава высушенных и обезжиренных костей
(По в. Н. Жеденову, 1958)
Органические соединения (оссеин) Неорганические соединения Отношение органических иешеств к неорганическим
Отношение органических веществ к неорганическим и процентное содержание минеральных соединений в костях подвержены значительным колебаниям, что зависит от вида и породы животного, его возраста, условий питания, содержания, сезона года и физического состояния (беременность, усиленная работа, уровень молочной продуктивности, болезнь). В этом можно убедиться при сравнении костей молодого животного, у которого кости мягкие и эластичные за счет большого содержания органических веществ, и старого животного, у которого в силу минерализации кости становятся менее эластичными и более хрупкими (табл. 4). Чтобы удостовериться в значении различного содержания органических и неорганических веществ на крепость кости, достаточно на нее воздействовать кислотой (декальцинация) с целью удаления из костной ткани минеральных солей нли сжечь — в этом случае из кости удаляется ее органическая часть. В.обоих случаях размеры и форма кости сохраняются, но крепость резко изменяется. В первом случае она становится мягкой и гибкой, а во втором — хрупкой. Подобные изменения можно наблюдать и в живом организме при различного рода Заболеваниях, сопровождающихся нарушениями в костях остеогенной функции и уровня минерального обмена (остеодистрофии, рахит, остеомаляция).
, Следоват’ельно, процентное соотношение в костях органических и неорганических веществ в сочетании с особенностями их внешней формы и внутренней архитектоники обеспечивает им большую прочность, эластичность, что подтверждается их высокими показателями сопротивляемости на сжатие, изгиб, растяжение и скручивание.
По своим физическим свойствам кость приближается к свойствам железобетонных конструкций. Ее прочность может быть сравнена с прочностью чугуна, а упругость значительно превышает упругость дубового дерева (табл. 5).
Источник
Кость как орган
Кость – os, ossis – имеет сложное строение и разнообразную форму, обусловленную осо- бенностями ее развития, топографией и выполняемой функцией. Основу кости составляет костная ткань, в которой наряду с клеточными элементами имеются волокнистые структуры и межклеточное аморфное вещество, пропитанное минеральными солями.
Химический состав и физические свойства костей
По химическому составу кость взрослого животного, извлеченная из организма и не под- вергшаяся фиксации консервирующими жидкостями или высушиванию, состоит на 50 % из воды, 15,5 % жира, 12,5 % органических и 22 % неорганических веществ, представленных в виде различных соединений (табл. 5).
Отношение органических веществ к неорганическим и процентное содержание мине- ральных соединений в костях подвержено значительным колебаниям, что зависит от вида и породы животного, его возраста, условий содержания, питания, сезона года и физического состояния (усиленная работа, уровень молочной продуктивности, беременность, болезнь). В этом можно убедиться при сравнении костей молодого животного, у которого кости мяг- кие и эластичные за счет содержания большого количества органических веществ, и старого животного, у которого в силу минерализации кости становятся менее эластичными и более хрупкими (табл. 6).
Процентное соотношение органических веществ к неорганическим в сочетании с особен- ностями внешней формы и внутренней архитектоники обеспечивает костям большую проч- ность, эластичность, что подтверждается высокими показателями их сопротивляемости на сжатие, изгиб и скручивание (табл. 7).
Таблица 5 – Химический состав свежей кости
Из состава неорганических соединений
Органические соединения (оссеин)
хлористый натрий и хлористый калий
Таблица 6 – Возрастные особенности химического состава (в %) высушенных и обезжиренных костей
Отношение органических веществ к неорганическим
Наивысшей сопротивляемостью на изгиб, сжатие и растяжение отличаются кости скелета конечностей. Так, свежие кости пясти коровы симментальской породы способны выдержать на сжатие груз, равный 1590 кг/см 2 . Большой прочностью обладают кости голени, предплечья и фаланги пальцев.
Эпифизарные концы трубчатых костей после начала окостенения еще некоторое время сохраняют хрящевое строение. Затем за счет появления здесь обоих эндохондральных очагов окостенения (центр вторичного окостенения – centrum ossificationis secundarium) происходит постепенное замещение хряща костной тканью. По мере развития в эпифизах губчатого веще- ства и истончения метафизарного хряща происходит постепенное их сближение, в результате чего у взрослых животных сохраняется лишь тонкая метафизарная линия (linea metaphysialis), которая у старых животных полностью исчезает. Полное замещение метафизарного хряща костной тканью и срастание диафиза с эпифизами свидетельствует о завершении роста кости в длину, что служит показателем наступления зрелости костяка животного, которая не совпадает по срокам ни с половой, ни с физической зрелостью тела (табл. 8).
Сроки наступления половой, физической и зрелости костяка у каждого вида домашних животных имеют некоторые колебания, что зависит от породных, индивидуальных, климати- ческих и сезонных особенностей, а также от условий содержания и питания. Их необходимо учитывать как в зоотехнической, так и в ветеринарной практике, особенно в селекционной и племенной работе, при оказании лечебной помощи и при прогнозировании исходов заболева- ний, связанных с нарушениями в костной системе.
Таблица 7 – Физическая характеристика различных структурных элементов аппарата движения в сравнении со строительными материалами
Элементы аппа- рата движения
Источник
О костях вообще (общая остеология) Химический состав кости и ее физические свойства
В состав свежей кости взрослого человека входит вода — 50%, жир -16%, прочие органические вещества- 12%, неорганические вещества — 22%.
Обезжиренные и высушенные кости содержат приблизительно 2/3 неорганических и 1/3 органических веществ. Кроме того, в составе костей имеются витамины А, Д и С.
Органическое вещество костной ткани — оссеин — придает им эластичность. Он растворяется при кипячении в воде, образуя костный клей. Неорганическое вещество костей представлено, главным образом солями кальция, которые с небольшой примесью других минеральных веществ образуют кристаллы гидрооксиапатита.
Сочетание органических и неорганических веществ обуславливает прочность и легкость костной ткани. Так, при малом удельном весе, равном 1.87, т.е. в два раза не превышающим удельный вес воды, прочность кости превосходит прочность гранита. Бедренная кость, например, при сжатии по продольной оси выдерживает нагрузки свыше 1500 кг. Если кость подвергнуть обжиганию, то органическое вещество сгорает, а неорганическое остается и сохраняет форму кости и ее твердость, но такая кость становится очень хрупкой и при надавливании крошится. Наоборот, после вымачивания в растворе кислот, в результате которого растворяются минеральные соли, а органическое вещество остается, кость также сохраняет свою форму, но становится настолько эластичной, что ее можно завязать в узел. Следовательно, эластичность кости зависит от оссеина, а твердость ее — от минеральных веществ.
Химический состав костей связан с возрастом, функциональной нагрузкой, общим состоянием организма. Чем больше нагрузка на кость, тем больше неорганических веществ. Так, например, бедренная кость и поясничные позвонки содержат наибольшее количество углекислого кальция. С увеличением возраста количество органических веществ уменьшается, а неорганических увеличивается. У маленьких детей оссеина сравнительно больше, соответственно, кости отличаются большой гибкостью и поэтому редко ломаются. Наоборот, в старости соотношение органических и неорганических веществ изменяется в пользу последних. Кости становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего переломы костей чаще всего наблюдаются у стариков.
Классификация костей
По форме, функции и развитию кости делятся на три части: трубчатые, губчатые, смешанные.
Трубчатые кости входят в состав скелета конечностей, играя роль рычагов в тех отделах тела, где преобладают движения с большим размахом. Трубчатые кости делятся на длинные — плечевая кость, кости предплечья, бедренная кость, кости голени и короткие — кости пясти, плюсны и фаланг пальцев. Трубчатые кости характеризуются наличием средней части — диафиза, содержащего полость (костномозговая полость), и двух расширенных концов — эпифизов. Один из эпифизов располагается ближе к туловищу — проксимальный, другой находится дальше от него — дистальный. Участок трубчатой кости, расположенный между диафизом и эпифизом, носит название метафиза. Отростки кости, служащие для прикрепления мышц, называются апофизами.
Губчатые кости находятся в тех отделах скелета, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору при небольшом размахе движений. Среди губчатых костей различают длинные (ребра, грудина), короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны) и плоские (кости черепа, кости поясов). К губчатым костям относятся и сесамовидные кости (коленная чашечка, гороховидная кость, сесамовидные кости пальцев кисти и стопы). Они располагаются около суставов, с костями скелета непосредственно не связаны и развиваются в толще сухожилий мышц. Присутствие этих костей способствует увеличению плеча силы мышцы и, следовательно, увеличению ее момента вращения.
Смешанные кости — сюда относятся кости, сливающиеся из нескольких частей, имеющих разную функцию, строение и развитие (кости основания черепа).
Источник