Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный университет борисоглебский филиал.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 285
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, костная система выполняет ряд биологических функций, играющих важную роль в жизнедеятельности организма. В костях содержится основной запас минеральных солей: кальция, фосфора, магния и др. Они используются организмом по мере необходимости, поэтому костная система принимает самое непосредственное участие в минеральном обмене. В костях находится красный костный мозг, участвующий в процессах кроветворения.
► Мышцы — активная часть опорно-двигательного аппарата. Активность мышц связана с одним из основных свойств живого - возбудимостью. Возбужденные импульсами от нервной системы, мышцы осуществляют двигательные акты. Когда человек стоит, сидит, прыгает, части скелета у него находятся в определенном положении относительно друг друга. Чем это обеспечивается? Действием мышц. Одни части укрепляются в неподвижном состоянии, а другие движутся. Например, когда человек стоит и двигает руками, ноги и позвоночник у него укрепляются в почти неподвижном положении, а мышцы рук, сокращаясь и расслабляясь, вызывают различные движения.
Следовательно, в опорной функции скелета обязательно участвуют мышцы. Когда у человека при потере сознания перестают работать мышцы, он падает.
К опорной функции мышц относится и защита внутренних органов. Последняя осуществляется мышцами, окружающими полость тела. Достаточная крепость, и в то же время податливость, мышечной стенки (например, ротовой полости или живота) создают выгодные условия для изменения объема полостей.
Опорно-двигательные и защитные функции в организме человека выполняются, совместно частями скелета, мышцами и нервной системой. Следует подчеркнуть исключительное значение для передвижения тела и выполнения всевозможных движений согласованной работы 600 мышц, передвигающих и укрепляющих части скелета и тела под контролем нервной системы.
Опорно-двигательная система
Учащиеся с помощью учителя определяют круг вопросов, которые необходимо рассмотреть на уроке.
Скелет состоит из костей, которые определенным образом соединены друг с другом. Типы соединения костей в скелете связаны с основными его функциями: опорной, защитной и двигательной. Отсюда вытекают два проблемных вопроса:
1. Какие особенности строения и свойства костей обеспечивают выполнение опорной и защитной функций?
2. Как соединяются между собой кости в скелете, и в чем проявляется взаимосвязь строения и функции этих соединений?
Основное содержание поисковой беседы по вопросу I:
Костная ткань - разновидность соединительной ткани.
Строение кости: наружное плотное и внутреннее губчатое вещество, надкостница, функции надкостницы, плотного костного вещества, губчатого вещества кости.
Химический состав костей. Влияние минеральных и органических веществ на свойства костей. Изменение химического состава костей с возрастом.
Типы костей: трубчатые и плоские. Особенности строения, обеспечивающие их прочность и легкость.
Перед нами три кости (учитель показывает позвонок, кость черепа, плечевую или бедренную кость).
- Можно ли по форме кости определить ее функцию?
- Что дополнительно вы можете сказать об этих костях? (Позвонок имеет тело и дугу, замыкающую позвоночное отверстие. Позвонки образуют позвоночный столб, который защищает спинной мозг и является опорой для органов и тканей. Кость черепа плоская, прочная; выполняет защитную функцию. Плечевая кость — опора для мышц руки, выполняет опорную и двигательную функции. Все эти кости достаточно твердые, прочные).
Сопоставьте следующие факты:
1. Бедро выдерживает вертикально груз 1500 кг.
2. Большая берцовая кость - 1650 кг.
3. Плечевая - 850 кг, коленная чашечка - 600 кг.
4. Предел прочности ребер на излом у молодых колеблется от 85 до 110 кг.
5. Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита — в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.
Средняя масса скелета человека средней комплекции массой 70 кг равна 8-9 кг.
Чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его легкости?
Проведем предварительное знакомство со строением кости (Учитель демонстрирует спилы костей и задает вопросы).
- Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества?
- Каково строение основной массы кости?
- Какое значение может иметь губчатое строение кости?
- Чем образована кость? (Она образована костной тканью).
- Что представляет собой костная ткань? (Это разновидность соединительной ткани).
- А что такое соединительная ткань? Какие она имеет особенности? (Клетки располагаются в межклеточном веществе, которого достаточно много).
Учитель.
1. Каждая кость - сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных, лимфатических сосудов и нервов.
2. Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.
3. Клетки костной ткани: остеобласты - клетки, за счет которых кость растет; остеокласты предназначены рассасывать (растворять) то, что препятствует росту и перестройке кости, многоядерные образования; остеобласты - зрелые клетки, не способные к делению.
4. Межклеточное вещество состоит из основного органического вещества, оссеиновых волокон и неорганических соединений. Основное вещество представляет собой желеобразную массу, состоящую из воды, белков и мукополисахаридов (сложные биополимеры, состоящие из углеводов (70-80%) и белков), выполняющую роль природного смазочного материала.
Оссеиновые волокна состоят из тонких фибрилл, образованных из волокнистого белка - коллагена. В пластинчатой костной ткани пучки коллагеновых волокон пространственно упорядочены и имеют определенное направление.
Неорганические соединения в виде небольших кристаллов гидрооксиапатита, сульфата, карбоната откладываются как в оссеиновых волокнах, так и вокруг них. Неорганическое вещество составляет 65-70 % сухой массы кости. В скелете взрослого человека содержится около 1200 кг Са, 530 г Р, 11 г Mg. Помимо Са, P, Mg, кость содержит более 30 других различных элементов, необходимых для нормального функционирования костной ткани (Ион кальция в кристаллах может быть заменен ионами радия, стронция, бария, а гидроксильный ион - ионом фтора).
- Какое значение имеет такой химический состав кости? Попробуем определить свойства минеральных веществ.
- Как это сделать? (Учитель выслушивает предложения учащихся.)
Демонстрация опыта (лабораторная работа № 4, с. 38, уч. Д). Эта задача решается по принципу исключения. В костях имеются органические и минеральные вещества. Чтобы узнать о свойствах минеральных веществ, надо удалить органические. Органические вещества можно просто выжечь (Учитель показывает заранее прокаленные кости).
Вывод: минеральные вещества твердые и хрупкие.
- Определим свойства органических веществ.
Чтобы выяснить свойства органических веществ, необходимо удалить минеральные вещества кости. СаСОз и Са3Р04 можно удалить слабым (2-5 %) раствором соляной кислоты. Поскольку на растворение и вымывание минерального вещества времени уходит много (2-3 дня), демонстрацию лучше показать на кости, специально подготовленной к данному уроку. Учитель завязывает узлом куриную кость.
Вывод: органические вещества обеспечивают кости упругость и эластичность.
Мы видим, что сочетание разных компонентов приводит к новому качеству, которым каждый из этих компонентов в отдельности не обладает. Так в технике, прочные материалы получают путем сочетания твердых и упругих компонентов. Например, бетон состоит из твердого щебня и эластичного цемента. Однако, чтобы материал был прочен, эти компоненты должны быть в определенных соотношениях. Так и в жизни. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем, легко деформируется, искривляется при длительной и тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются.
Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой. Приведем доказательства.
Рассмотрим макроскопическое строение плечевой кости (используем распил кости (рис. 14, 15, с. 36 (Уч. Д.); таблицу «Строение костей».
Организуется работа с материалом учебника, который используется для пояснения немого рисунка-схемы «Строение длинной трубчатой кости» (§ 6, Уч. Д.)
1
. Надкостница.
2. Плотное вещество кости.
3. Губчатое вещество кости (красный костный мозг).
4. Полость кости (желтый костный мозг).
- Что такое плотное вещество кости?
- Что такое губчатое вещество кости?
Губчатое вещество - разновидность костной ткани, представляющая собой сеть костных перегородок, между которыми находится пространство, заполненное красным костным мозгом. Выглядит как пористая структура, напоминающая губку.
Учитель. Какие вопросы, расширяющие знания, можно сформулировать по теме: «Строение длинной трубчатой кости».
- Почему в костях образуются полости? Поверхность костей обычно покрывает надкостница. Ее клетки аккуратно, слой за слоем откладывают новое костное вещество: благодаря этому кость и растет в толщину. Другие клетки (остеокласты), находящиеся на ее внутренней поверхности, «вгрызаются» в плотное вещество кости и растворяют его. Благодаря этому расширяется полость кости, и она становится трубкой.
- Может ли трубчатое строение обеспечить кости большую прочность? Демонстрация опыта. На демонстрационный стол выставляются два штатива с кольцами, расположенными вертикально. Один лист бумаги сворачивается в полоску, другой - в трубку.
Испытание 1. Бумажную полоску просовывают в кольца и укрепляют так, что ее середина свободно провисает между кольцами. Учитель вешает на нее чашку от аптекарских весов, которую затем нагружает грузом до тех пор, пока лист не согнется.
Испытание 2. Между кольцами закладывают трубку и сразу вещают на нее чашку с грузом, который согнул бумажную полоску. Учащиеся видят, что эта нагрузка не может согнуть трубку. Чашку весов учитель нагружает до критической величины, после чего сравниваются результаты первого и второго испытаний.
Учащиеся делают вывод: трубка обладает большей прочностью, чем стержень такой же массы.
- Есть ли закономерность в расположении пластинок губчатого вещества?
Пластинки губчатого вещества кости располагаются так, что противостоят растяжению и сжатию, часто пересекаются под углом 90°. При этом происходит разложение сил на две составные, являющиеся сторонами параллелограмма, сил, по диагонали которого действуют силы сжатия и растяжения. Поскольку перекладины опираются на компактное вещество кости, возникает жесткая и прочная конструкция, в которой нагрузка равномерно распределяется на всю тканью.
- Что представляют собой пластинки губчатого вещества? Чем обеспечивается прочность плотного вещества кости? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть микроскопическое строение кости.
Костные пластинки - это межклеточное вещество костной ткани. Клетки костной ткани лежат между пластинками костного вещества. Плотное вещество кости имеет пластинчатое строение (рис. 8, с. 22 - Уч. Д.), напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров. В их центре проходит канал, содержащий кровеносные сосуды и нервы. Цилиндры располагаются не хаотически, а в соответствии с действующими на кость физическими нагрузками. В плотной ткани цилиндры плотно прилежат друг к другу. Снаружи проходят генеральные (общие) пластинки, составляющие сплошной слой костного вещества.
► Мышцы — активная часть опорно-двигательного аппарата. Активность мышц связана с одним из основных свойств живого - возбудимостью. Возбужденные импульсами от нервной системы, мышцы осуществляют двигательные акты. Когда человек стоит, сидит, прыгает, части скелета у него находятся в определенном положении относительно друг друга. Чем это обеспечивается? Действием мышц. Одни части укрепляются в неподвижном состоянии, а другие движутся. Например, когда человек стоит и двигает руками, ноги и позвоночник у него укрепляются в почти неподвижном положении, а мышцы рук, сокращаясь и расслабляясь, вызывают различные движения.
Следовательно, в опорной функции скелета обязательно участвуют мышцы. Когда у человека при потере сознания перестают работать мышцы, он падает.
К опорной функции мышц относится и защита внутренних органов. Последняя осуществляется мышцами, окружающими полость тела. Достаточная крепость, и в то же время податливость, мышечной стенки (например, ротовой полости или живота) создают выгодные условия для изменения объема полостей.
Опорно-двигательные и защитные функции в организме человека выполняются, совместно частями скелета, мышцами и нервной системой. Следует подчеркнуть исключительное значение для передвижения тела и выполнения всевозможных движений согласованной работы 600 мышц, передвигающих и укрепляющих части скелета и тела под контролем нервной системы.
Опорно-двигательная система
Учащиеся с помощью учителя определяют круг вопросов, которые необходимо рассмотреть на уроке.
Скелет состоит из костей, которые определенным образом соединены друг с другом. Типы соединения костей в скелете связаны с основными его функциями: опорной, защитной и двигательной. Отсюда вытекают два проблемных вопроса:
1. Какие особенности строения и свойства костей обеспечивают выполнение опорной и защитной функций?
2. Как соединяются между собой кости в скелете, и в чем проявляется взаимосвязь строения и функции этих соединений?
Основное содержание поисковой беседы по вопросу I:
Костная ткань - разновидность соединительной ткани.
Строение кости: наружное плотное и внутреннее губчатое вещество, надкостница, функции надкостницы, плотного костного вещества, губчатого вещества кости.
Химический состав костей. Влияние минеральных и органических веществ на свойства костей. Изменение химического состава костей с возрастом.
Типы костей: трубчатые и плоские. Особенности строения, обеспечивающие их прочность и легкость.
Перед нами три кости (учитель показывает позвонок, кость черепа, плечевую или бедренную кость).
- Можно ли по форме кости определить ее функцию?
- Что дополнительно вы можете сказать об этих костях? (Позвонок имеет тело и дугу, замыкающую позвоночное отверстие. Позвонки образуют позвоночный столб, который защищает спинной мозг и является опорой для органов и тканей. Кость черепа плоская, прочная; выполняет защитную функцию. Плечевая кость — опора для мышц руки, выполняет опорную и двигательную функции. Все эти кости достаточно твердые, прочные).
Сопоставьте следующие факты:
1. Бедро выдерживает вертикально груз 1500 кг.
2. Большая берцовая кость - 1650 кг.
3. Плечевая - 850 кг, коленная чашечка - 600 кг.
4. Предел прочности ребер на излом у молодых колеблется от 85 до 110 кг.
5. Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита — в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.
Средняя масса скелета человека средней комплекции массой 70 кг равна 8-9 кг.
Чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его легкости?
Проведем предварительное знакомство со строением кости (Учитель демонстрирует спилы костей и задает вопросы).
- Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества?
- Каково строение основной массы кости?
- Какое значение может иметь губчатое строение кости?
- Чем образована кость? (Она образована костной тканью).
- Что представляет собой костная ткань? (Это разновидность соединительной ткани).
- А что такое соединительная ткань? Какие она имеет особенности? (Клетки располагаются в межклеточном веществе, которого достаточно много).
Учитель.
1. Каждая кость - сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных, лимфатических сосудов и нервов.
2. Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.
3. Клетки костной ткани: остеобласты - клетки, за счет которых кость растет; остеокласты предназначены рассасывать (растворять) то, что препятствует росту и перестройке кости, многоядерные образования; остеобласты - зрелые клетки, не способные к делению.
4. Межклеточное вещество состоит из основного органического вещества, оссеиновых волокон и неорганических соединений. Основное вещество представляет собой желеобразную массу, состоящую из воды, белков и мукополисахаридов (сложные биополимеры, состоящие из углеводов (70-80%) и белков), выполняющую роль природного смазочного материала.
Оссеиновые волокна состоят из тонких фибрилл, образованных из волокнистого белка - коллагена. В пластинчатой костной ткани пучки коллагеновых волокон пространственно упорядочены и имеют определенное направление.
Неорганические соединения в виде небольших кристаллов гидрооксиапатита, сульфата, карбоната откладываются как в оссеиновых волокнах, так и вокруг них. Неорганическое вещество составляет 65-70 % сухой массы кости. В скелете взрослого человека содержится около 1200 кг Са, 530 г Р, 11 г Mg. Помимо Са, P, Mg, кость содержит более 30 других различных элементов, необходимых для нормального функционирования костной ткани (Ион кальция в кристаллах может быть заменен ионами радия, стронция, бария, а гидроксильный ион - ионом фтора).
- Какое значение имеет такой химический состав кости? Попробуем определить свойства минеральных веществ.
- Как это сделать? (Учитель выслушивает предложения учащихся.)
Демонстрация опыта (лабораторная работа № 4, с. 38, уч. Д). Эта задача решается по принципу исключения. В костях имеются органические и минеральные вещества. Чтобы узнать о свойствах минеральных веществ, надо удалить органические. Органические вещества можно просто выжечь (Учитель показывает заранее прокаленные кости).
Вывод: минеральные вещества твердые и хрупкие.
- Определим свойства органических веществ.
Чтобы выяснить свойства органических веществ, необходимо удалить минеральные вещества кости. СаСОз и Са3Р04 можно удалить слабым (2-5 %) раствором соляной кислоты. Поскольку на растворение и вымывание минерального вещества времени уходит много (2-3 дня), демонстрацию лучше показать на кости, специально подготовленной к данному уроку. Учитель завязывает узлом куриную кость.
Вывод: органические вещества обеспечивают кости упругость и эластичность.
Мы видим, что сочетание разных компонентов приводит к новому качеству, которым каждый из этих компонентов в отдельности не обладает. Так в технике, прочные материалы получают путем сочетания твердых и упругих компонентов. Например, бетон состоит из твердого щебня и эластичного цемента. Однако, чтобы материал был прочен, эти компоненты должны быть в определенных соотношениях. Так и в жизни. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем, легко деформируется, искривляется при длительной и тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются.
Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой. Приведем доказательства.
Рассмотрим макроскопическое строение плечевой кости (используем распил кости (рис. 14, 15, с. 36 (Уч. Д.); таблицу «Строение костей».
Организуется работа с материалом учебника, который используется для пояснения немого рисунка-схемы «Строение длинной трубчатой кости» (§ 6, Уч. Д.)
1
. Надкостница.2. Плотное вещество кости.
3. Губчатое вещество кости (красный костный мозг).
4. Полость кости (желтый костный мозг).
- Что такое плотное вещество кости?
- Что такое губчатое вещество кости?
Губчатое вещество - разновидность костной ткани, представляющая собой сеть костных перегородок, между которыми находится пространство, заполненное красным костным мозгом. Выглядит как пористая структура, напоминающая губку.
Учитель. Какие вопросы, расширяющие знания, можно сформулировать по теме: «Строение длинной трубчатой кости».
- Почему в костях образуются полости? Поверхность костей обычно покрывает надкостница. Ее клетки аккуратно, слой за слоем откладывают новое костное вещество: благодаря этому кость и растет в толщину. Другие клетки (остеокласты), находящиеся на ее внутренней поверхности, «вгрызаются» в плотное вещество кости и растворяют его. Благодаря этому расширяется полость кости, и она становится трубкой.
- Может ли трубчатое строение обеспечить кости большую прочность? Демонстрация опыта. На демонстрационный стол выставляются два штатива с кольцами, расположенными вертикально. Один лист бумаги сворачивается в полоску, другой - в трубку.
Испытание 1. Бумажную полоску просовывают в кольца и укрепляют так, что ее середина свободно провисает между кольцами. Учитель вешает на нее чашку от аптекарских весов, которую затем нагружает грузом до тех пор, пока лист не согнется.
Испытание 2. Между кольцами закладывают трубку и сразу вещают на нее чашку с грузом, который согнул бумажную полоску. Учащиеся видят, что эта нагрузка не может согнуть трубку. Чашку весов учитель нагружает до критической величины, после чего сравниваются результаты первого и второго испытаний.
Учащиеся делают вывод: трубка обладает большей прочностью, чем стержень такой же массы.
- Есть ли закономерность в расположении пластинок губчатого вещества?
Пластинки губчатого вещества кости располагаются так, что противостоят растяжению и сжатию, часто пересекаются под углом 90°. При этом происходит разложение сил на две составные, являющиеся сторонами параллелограмма, сил, по диагонали которого действуют силы сжатия и растяжения. Поскольку перекладины опираются на компактное вещество кости, возникает жесткая и прочная конструкция, в которой нагрузка равномерно распределяется на всю тканью.
- Что представляют собой пластинки губчатого вещества? Чем обеспечивается прочность плотного вещества кости? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть микроскопическое строение кости.
Костные пластинки - это межклеточное вещество костной ткани. Клетки костной ткани лежат между пластинками костного вещества. Плотное вещество кости имеет пластинчатое строение (рис. 8, с. 22 - Уч. Д.), напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров. В их центре проходит канал, содержащий кровеносные сосуды и нервы. Цилиндры располагаются не хаотически, а в соответствии с действующими на кость физическими нагрузками. В плотной ткани цилиндры плотно прилежат друг к другу. Снаружи проходят генеральные (общие) пластинки, составляющие сплошной слой костного вещества.