If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 36

Урок 1: Интензивен курс : Биология

Скелетната система : То е ЖИВО!

Ханк ни въвежда в рамката на телата ни, нашия скелет, който не само е подкрепата и защитата на месестите ни части, но е и включен в много други жизненоважни процеси, които помагат на телата ни да функционират правилно. Създадено от EcoGeek.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Това е baculum на морж. Това е пенисна кост, срещана при повечето плацентни бозайници, но интересно – не и при хората. Това е череп на бяла мечка, който, както се вижда, е по-аеродинамичен за плуване във вода от един череп на гризли. Тук имаме грамаден приятел – главата на носорог. И е добре, че е грамадна – за борба с врагове и борба за... Не знам защо носорозите имат големи глави. Това е череп на вилорога антилопа. Тя има тези рога, които са покрити с кератинова обвивки, падащи веднъж годишно. Всичко това са кости, части от скелети и те са супер-дупер невероятни. Заобиколен съм от тях тук в зоологическия музей "Филип Л. Райт" на университета на Монтана. Всички тези кости са приспособления, които помагат на животните да оцеляват. Рогата на антилопата за чифтосване и самозащита, аеродинамичният череп на бялата мечка за плуване във водата и пенисната кост на моржа за дълъг живот, предполагам. Обикновено мислим за скелетите си като за мъртвата част от нас, защото това остава, след като изгние всичко, което изглежда като нас. Истината е, че нашите кости образуват жизненоважна органна система. И нямам предвид важна, понеже без тях ще сме гнусна мъртва пихтия, но също и в традиционния смисъл на жизнен, значещо живо. Тя предпазва важните органи, прави движението възможно, произвежда кръвта ти, и отгоре на всичко това, се грижи за собствената си поправка и поддръжка. Скелетът е жив! И пенисите на моржовете са само началото. Знаеш какво са костите, но може би не знаеш, че не трябва да си гръбначно или дори хордово, за да имаш скелет. Медузите и червеите, например, имат хидростатични скелети, изградени от кухини, пълни с течност. Чрез стискане на мускули около кухините те променят формата си. Това може да се използва за движение. Насекомите имат екзоскелети, разбира се, направени от азотен въглехидрат, хитин. Повечето мекотели също имат екзоскелети под формата на калциево-карбонатна черупка. Като става дума за скелети, най-успешната форма е ендоскелетът, въпреки че вероятно бихме се чувствали доста по-защитени, ако бяхме покрити с броня от плочки като някоя раса железни хора. Това, че скелетите ни са вътре в телата ни, ни е позволило да пораснем по-големи и да имаме по-голяма свобода на движението. Добро нещо е. Една от многото причини да не виждаш мравки с размера на къщи наоколо, е, първо, че няма да могат да дишат, но също, тяло с такива огромни размери ще изисква екзоскелет, който би бил доста по-плътен и следователно по-тежък и тромав, за да може да го държи. Ендоскелетите позволяват на животните да растат по-големи, като поддържат повече маса. Освен това не трябва да се тревожиш за притеснителното линеене. Като възрастни хората имаме 206 кости от всякакви видове, форми и размери. Включително три миниатюрни във всяко ухо, една със странна форма като на подкова в гърлото, 27 в ръката от китката до пръстите и 26 във всеки крак от глезена надолу. Също имаме поне 32 зъба – освен ако не си играч на хокей. Дори да са включени в скелетната система, те не се броят за кости, защото са направени от различен материал, основно от дентин и емайл, най-твърдият материал в тялото ти. Сигурно си представяш черепа като една голяма кост, но всъщност той се състои от много отделни, включително 8 плочки, които покриват мозъка ти, и 14 други на лицето ти. Лицеви кости. Толкова просто, а? Може би ще искаш да седнеш. Вероятно вече седиш, така или иначе. Аз ще седна, защото е време за биолографията. Мислиш си, че вероятно сме познавали структурата на човешкия скелет преди доста време, защото зъбите и костите ни са най-големите и твърди части на телата ни и след като напуснем тази земна суета те остават за най-дълго. Не е като да са супер трудни за намиране и изучаване. Сигурно всички онези древни лекари, които са измислили медицината, следва да са описали всички наши кости веднага след като са разбрали, че имаме кости, нали? Ако отговорът беше "Да", щях ли да седя тук? Повечето от знанията за човешката скелетна система дължим на Андреас Ван Весел, роден през 1524 г. на място, което днес се намира на територията на Белгия. В онези дни, ако науката ти е била втора природа, със сигурност трябва да имаш латинско име. Затова днес той е познат като Андреас Везалий. Везалий произлиза от род на медици, на крале и императори. Докато учел в Париж, той започнал да се шляе из гробищата и започнал да се интересува от остеология – науката за костите. Може би най-големият принос на Везалий е показването пред света, че всичко, което сме си мислели, че знаем за остеологията, е било грешно. В онези времена, за да станеш лекар, не са се изучавали тела или пациенти; били изучавани книги, писани от древни римляни, които се считали за неоспорими трудове, защото тези хора имали дълги бради и носели роби! Но в изследванията си Везалий открил, че римските текстове за скелета, особено ученията на философа/доктор Гален, били доста неадекватни. Римският закон забранявал дисекцията на човешки тела, така че никой от тези момчета не бил изучавал реално човешките вътрешности. Вместо това правели дисекции на прасета, маймуни и магарета. И ги използвали, за да предполагат какво се случва в човешкото тяло. 15 века наред младите лекари са били учени на тези предположения. Везалий революционизира остеологията и цялата медицина, като въвежда нова практика. Любимата на всички медицински студенти: човешка дисекция. Той обучавал студентите си, като разчленявал трупове пред тях и каталогизирал частите им. Така дал на студентите възможността за първи път изобщо да наблюдават пряко вътрешността на човешкото тяло. Тези нови методи привлекли много внимание, особено от местен съдия, който започнал да дарява на Везалий тела на престъпници, екзекутирани от него. Внезапно пичът бил обграден от крадци на прасета и убийци. И до 28-ата си година бил направил достатъчно изследвания, за да публикува "De humani corporis fabrica" – "За тъканта на човешкото тяло", седемтомен труд за човешката анатомия, включващ първото пълно описание на човешкия скелет. Предполага се, че красивите подробни илюстрации вътре са създадени в студиото на ренесансовия художник Тициан. Включват рисунки на одрани трупове, разположени в символични пози. Много от томовете, някои от които съществуват и днес, са подвързани с човешка кожа. Посланието тук е, че дори костите да са големи и твърди, науката за тях изобщо не е очевидна. Въпреки че обикновено мислим за костите си като за неподвижни, скелетът ти е динамичен като всяка друга органна система. Построен е със съставки от кръвта ти, пораснал е според жлези в главата ти и, вероятно най-якото от всичко: постоянно се саморазпада и построява наново до края на живота ти. Повечето нова костна тъкан започва като хрущял, който сигурно познаваш от носа и ушите си. Той е направен от специализирани клетки – хондроцити. В новоформиращи се кости тези клетки започват да се делят като луди и да отделят колаген и други протеини, за да изградят хрущялния модел, или структурата, върху която се формира костта. Скоро след това кръвоносните съдове достигат до хрущяла и довеждат закръглени малки клетки, т. нар. остеобласти. "Осте" – днес ще го чуваш много пъти – значи просто кост. И "бласт" значи зародиш, пъпка. Изграждането на костите се нарича, подходящо, осификация. Първо, те отделят желатинов секрет, който е смес от колаген и полизахарид, и той играе ролята на органично лепило. След това те започват да абсорбират куп минерали и соли от кръвта и всички капиляри около тях. Не е изненадващо, че те абсорбират най-вече калций и фосфат. И започват да трупат тези материали върху матрицата. С помощта на ензими, отделени от остеобластите, тези вещества се свързват в калциев фосфат, който кристализира, за да създаде костната ти матрица. Накрая, около 2/3 от костната ти матрица е протеини като колаген, и 1/3 е калциев фосфат. Изненадващо, нали? Голяма част от костите ти дори не са минерал. И дори тази част, която е минерал, е жива тъкан, защото е пълна с клетчици с кръвоносни съдове, които позволяват на остеобластите и други клетки да си вършат работата. За разлика от екзоскелета на насекомо, дори най-твърдите части на костите ти са живи. Дори костите да имат всякакви форми – от големи плоски плочи, предпазващи мозъка до миниатюрното стреме в ухото ти – отвътре те имат една и съща основна структура. Ако разрежеш една кост на две, ще видиш, че матрицата формира два пласта. Външният слой, наречен плътно вещество, или още кортикално, е твърд и плътен. Съставлява около 80% от костната маса. В средата е гъбестото вещество. То е по-меко, по-поресто. Съдържа костния мозък и мастни тъкани при по-големите кости. Костният мозък, разбира се, не само произвежда нови червени кръвни телца, но и почти всичките ти различни видове кръвни клетки, чрез процеса хематопоеза. Ще ми трябва около седмица от времето ти и гръцки речник, за да обясня как става това. Но е достатъчно да кажа, че еволюцията умно е избрала вътрешностите на големи кости да приютяват стволовите клетки, които общо заедно могат да произведат един трилион кръвни клетки всеки ден. Това е 10 на ужасяващата 12-а степен. От външната страна по-големите кости имат близка структура. Погледни тази бедрена кост. Най-голямата в тялото ти. Главният ствол се нарича диафиза. Всеки заоблен край е епифиза. Когато костите растат, докато детето расте, новата тъкан образува границата между двете. Това се нарича епифизна плочка. Така както образуваха първоначалната костна тъкан, хондроцитите започват да произвеждат нов хрущял тук и остеобластите идват и добавят още колаген и калциев фосфат. Докато растеш, краищата на костите ти всъщност се отдалечават един от друг. До около 25-годишна възраст, когато последните от тези плочки се втвърдяват. Между другото, целият този процес е стимулиран от хормони на растежа, отделяни от жлези по цялото ти тяло. Но главният шеф тук е хипофизната жлеза, с размерите на грахово зърно, сгушена в основата на мозъка ти. При възрастните индивиди тази и други жлези произвеждат по-малко хормони на растежа, което забавя удължаването на костите. Но дори удължаването да е процес, ограничен във времето, плътността и здравината на една кост трябва постоянно да се поддържа от тялото. Защото, както всички клетки, костните клетки доста се износват. И трябва да могат да се приспособяват към променливи условия. За всяка година от живота ти на възрастен около 10% от скелета ти се разрушава напълно и след това се построява наново в процес наречен костно ремоделиране. Тук главните играчи са отново остеобластите и още един вид клетки, които са нещо като тяхна пълна противоположност – остеокласти, или косторазбивачи. Може би си мислиш, че клетките, формиращи костната тъкан, и тези, които я разрушават, ще са в постоянна борба едни с други. Но при ремоделирането те работят рамо до рамо и си комуникират добре. Все едно са врагоприятели. Ремоделирането започва, когато остеокластите са изпратени от хормонални сигнали през капилярите до местата на микроскопични фрактури в костната матрица. Вече на място, те отделят киселинен коктейл от водородни йони, за да разтворят калциевия фосфат на калциеви йони, фосфат и вода, и други материали, и ги връщат обратно към близките капиляри. После те отделят ензими, специализирани в разграждането на колаген. Целият този процес се нарича резорбция. Когато старата костна тъкан е почистена, остеокластите изпращат хормон да извика остеобластите, които идват и извършват осификацията. Костното ремоделиране е наистина изумително и е регулирано от хормони, които поддържат нивата на калций в кръвта ти. Жлезите, които режисират разрушаването на костта, са паращитовидните във врата ти. Когато калцият в кръвната плазма намалее под нивото на хомеостазата, паращитовидните жлези задействат остеокластите да изнесат калций от костите и да го освободят в кръвта. По същия начин, когато нивата на калций в кръвта са твърде високи, братовчедът на паращитовидните жлези – щитовидната жлеза, сигнализира на остеобластите да вземат калций от кръвта и да го вложат в костния колаген чрез още осификация. Помниш ли предния епизод и как бъбреците реабсорбират соли и минерали? Щитовидната жлеза регулира също и това колко калций се реабсорбира. Както и количеството на витамин D, защото витамин D помага на тялото да усвои калция от тънкото черво. За това витамин D е толкова добър за костите ти. Отношението между активни остеобласти и активни остеокласти може да се промени драстично при различни условия. Колкото повече стресираш костите си, толкова повече остеокласти работят, за да разрушават костната матрица и да я ремоделират. Костен стрес може да включва неща като счупвания, разбира се, но също може да е по-малко травмиращ и по-продължителен. Физическите упражнения натоварват скелета, което спомага за стимулиране на костното ремоделиране. Така че, когато спортуваш, не само изграждаш мускули, но и кости. Малко е трудно да се говори за кости, без да се говори и за мускулите. И точно това ще направим в следващия епизод на Интензивния курс. Благодаря на зоологическия музей "Филип Л. Райт" в Монтанския университет. Извинявай, ударих те. Виж техния tumblr: umzoologoy.tumblr.com Супер як е!