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
Химический состав кости
В состав костей входят как органические, так и неорганические вещества; количество первых тем больше, чем моложе организм; в связи с этим кости молодых животных отличаются гибкостью и мягкостью, а кости взрослых — твёрдостью . Отношение между обеими составными частями представляет различие в разных группах позвоночных; так, в кости рыб, особенно глубоководных, содержание минеральных веществ относительно мало, и они отличаются мягким волокнистым строением.У взрослого человека количество минеральных составных частей (главным образом, гидроксиапатита [1] ) составляет около 60—70 % веса кости, а органическое вещество (главным образом коллаген тип I) — 30—40 %. Кости имеют большую прочность и громадное сопротивление сжатию, чрезвычайно долго противостоят разрушению и принадлежат к числу самых распространённых остатков ископаемых животных. При прокаливании кость теряет органическое вещество, но сохраняет свою форму и строение; подвергая кость действию кислоты (напр. соляной), можно растворить минеральные вещества и получить гибкий хрящевой остов кости [2] .
При сжигании кость чернеет с выделением углерода, который остаётся после разложения органических веществ. При дальнейшем выгорании углерода получается белый твёрдый хрупкий остаток.
У пожилых людей в костях уменьшается доля минеральных веществ, из-за этого их кости становятся более хрупкими (остеопороз).
Физические свойства
В целом сочетание органических и неорганических веществ придают костям большую прочность. Твердость и прочность костей сравнима с чугуном и кирпичом, поэтому кости могут выносить большие нагрузки. Например, большая берцовая кость выносит, не ломаясь нагрузку около 3 тонн. Соотношение органического и неорганического вещества с возрастом изменяется. У детей немного выше количество органических веществ, поэтому их кости более упруги, эластичны и гибки и реже ломаются. У пожилых и старых людей несколько возрастает количество неорганических веществ, их кости менее эластичны и более хрупки, поэтому чаще ломаются даже при небольших травмах.
Надкостница
Настница (периост) — соединительнотканная пленка, окружающая кость снаружи. Имеет большое функциональное значение — служит источником костеобразования при росте кости в толщину у детей, принимает участие в образовании костной мозоли при диафизарных переломах, а также в кровоснабжении поверхностных слоев кости. Гистологически в надкостнице различают два слоя: наружный или адвентициальный (волокнистый, фиброзный) и внутренний костеобразующий (остеогенный, или камбиальный). Питание осуществляется за счет кровеносных сосудов, проникающих в большом числе из надкостницы в наружное компактное вещество кости через многочисленные питательные отверстия, а рост кости осуществляется за счет остеобластов, расположенных во внутреннем слое. Суставные поверхности кости лишены надкостницы и покрываются суставным хрящом. В надкостницу вплетаются сухожилия мышц и связки, прикрепляющиеся к кости.При ушибах надкостницы в местах прилегания к коже (гребень большеберцовой кости, задняя поверхность локтевой и др.) возникают резкая боль, отек и кровоизлияние с последующим разрастанием клеток и формированием костного вещества. Следы от ушиба сохраняются длительно в виде небольших бугорков.Опухоли надкостницы встречаются редко; доброкачественные — фибромы, ангиомы, мезенхимомы; злокачественные — периостальные саркомы (веретеноклеточная, остеогенная, фибросаркома). Воспалительные процессы переходят на надкостницу с близлежащих тканей при абсцессе, флегмоне, остеомиелите, туберкулезе
Классификация костей. Рост и развитие костей. Условия, влияющие на процессы роста и развития, форму и строения скелета человека.
Трубчатые кости. Они построены из губчатого и компактного вещества, образующего трубку с костномозговой полостью; выполняют все 3 функции скелета (опора, защита и движение). Из них длинные трубчатые кости (плечо и кости предплечья, бедро и кости голени) являются стойками и длинными рычагами движения и, кроме диафиза, имеют эндо- хондральные очаги окостенения в обоих эпифизах (биэпифизарные кости); короткие трубчатые кости (кости пястья, плюсны, фаланги) представляют короткие рычаги движения; из эпифизов эндохондральный очаг окостенения имеется только в одном (истинном) эпифизе (моноэпифизарные кости). Губчатые кости. Построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (ребра и грудина) и короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны). К губчатым костям относятся сесамовидные кости, т. е. похожие на сесамовые зерна растения кунжут, откуда и происходит их название (надколенник, гороховидная кость, сесамовидные кости пальцев руки и ноги); функция их — вспомогательные приспособления для работы мышц; развитие — эндохондральное в толще сухожилий. Сесамовидные кости располагаются около суставов, участвуя в их образовании и способствуя движениям в них, но с костями скелета непосредственно не связаны.
а) плоские кости черепа (лобная и теменные) выполняют преимуще ственно защитную функцию. Они построены из 2 тонких пластинок компакт ного вещества, между которыми находится д и п л о э, diploe, — губчатое вещество, содержащее каналы для вен. Эти кости развиваются на основе соединительной ткани (покровные кости);
б) плоские кости поясов (лопатка, тазовые кости) выполняют функции опоры и защиты, построены преимущественно из губчатого вещества; развиваются на почве хрящевой ткани.
Смешанные кости (кости основания черепа). К ним относятся кости, сливающиеся из нескольких частей, имеющих разные функцию, строение и развитие. К смешанным костям можно отнести и ключицу, развивающуюся частью эндесмально, частью эндохондрально.
Источник
2. Химический состав и свойства костной ткани и кости
В костной ткани содержится 20-25 % воды, 75-80 % сухого остатка, в том числе 30 % белков и 45 % неорганических соединений. Основной белок костной ткани — коллаген — составляет около 93 % всех белков ткани и входит в структуру оссеина.
При обработке костной ткани кислотами происходит так называемая мацерация (размягчение) за счет растворения минеральных веществ, оставшееся мягкая, эластичная органическая часть называется оссеином.
Минеральные вещества костной ткани составляют около ½ массы или ¼ объема ткани.
После прокаливания в кости остаются только минеральные вещества. Кость сохраняет свою форму, но лишенная органических веществ, становится хрупкой, растирается в порошок. Минеральные вещества костной ткани представлены, главным образом, кальциевыми солями угольной (около 85 %) и фосфорной (около 10 %) кислот.
Основой костного мозга является сетчатая (ретикулярная) ткань, в петлях которой расположены клеточные элементы — кровяные, жировые клетки.
При небольшом количестве жировых клеток костный мозг окрашен в красный цвет, а при их большом содержании он приобретает желтый оттенок. Оба вида мозга различаются по химическому составу (табл. 2).
Химический состав костного мозга
Более 90 % массовой доли липидов костного мозга приходится на жиры. В составе жиров преобладает олеиновая, стеариновая и пальмитиновая кислоты.
Химический состав кости зависит от многих факторов: вида скота, его упитанности, пола, возраста, анатомического происхождения кости. Данные о химическом составе говяжьей кости приведены в табл. 3.
Химический состав говяжьей кости
Из табл. 3 видно, что химический состав кости существенно зависит от ее строения. В трубчатой и рядовой кости больше жира, чем в паспортной. Это связано с наличием в трубке желтого костного мозга и более развитым губчатым слоем, пропитанным красным мозгом, у рядовой кости.
Более высоким содержанием белка и минеральных веществ отличаются кости, в костной ткани которых преобладает плотное вещество, более богатое коллагеном, чем губчатое. Это трубчатая и паспортная кости.
3. Пищевая и промышленная ценность кости
Химический состав и свойства кости определяют ее пищевое и промышленное значения.
Пищевая ценность кости определяется наличием в ней жира и белка. При этом основной белок кости — коллаген является неполноценным белком. Пищевая ценность кости значительно ниже, поэтому увеличение количества в составе мяса ее относительного содержания ухудшает качество мяса.
Большая часть жира может быть выделена из кости путем варки ее в воде или другим способом. Коллаген кости также может быть извлечен горячей водой в виде продуктов его гидротермического распада — желатинов и желатоз.
Для пищевых целей кость используется:
- как составная часть мяса мясных полуфабрикатов;
- для производства пищевого топленого костного жира (трубчатая,
Перспективным направлением использования кости на пищевые цели следует признать получение мясной пасты, которая может применяться для изготовления мясопродуктов. Пищевая ценность такой пасты определяется наличием большого количества минеральных веществ, прежде всего кальция, в биологически доступной форме, что важно при производстве лечебно-про-филактических мясных продуктов. Для получения подобных паст необходимо обеспечить тонкое измельчение кости.
Диафиз трубчатой кости является прекрасным сырьем для поделочных изделий. Из кости производят также технический желатин, клей, кормо-вую муку.
Выход кости, получаемой при переработке мясных туш, зависит от вида, породы, пола, возраста, упитанности животного.
Источник