Тело человека: строение и функции

Мукополисахариды — тоже большие молекулы, но состоят из ряда единиц — производных простых сахаров. Часть их названия «поли» произошла от греческого слова, означающего «много», то есть много сахаров. Раствор мукополисахарида клейкий, вязкий и липкий, и префикс «mucus» означает «слизь». Слизь, секретируемая многими частями тела, обладает такими свойствами, потому что является раствором мукополисахарида.

Особенным мукополисахаридом является гиалуроновая кислота, которая встречается почти повсеместно между клетками и помогает им удерживаться вместе. По этой причине ее иногда называют основной субстанцией, или межклеточным цементом. Еще одной молекулой этого типа, содержащей, помимо обычных, несколько атомов серы, является хондроитинсульфат. Хрящи богаты мукополисахаридами, и от греческого слова «хрящ» («chondros») произошло название хондроитинсульфат.

Хрящи состоят из относительно больших овальных клеток, называемых хондроциты (что по-гречески значит «хрящевые клетки»), которые в основном образуют коллаген и хондроитинсульфат и откладывают эти вещества вне клетки. Хондроциты, таким образом, отделяются друг от друга хрящом, который они образуют, хотя и имеют тенденцию оставаться в группе. Хотя хрящи между клетками не живые, сами клетки — живые.

Самый часто встречающийся тип хрящей — это гиалиновый (по-гречески «стеклянный») хрящ, потому что на вид он чистый и полупрозрачный. (Наличие гиалуроновой кислоты в таком хряще и дало название этому мукополисахариду.) Именно из гиалинового хряща вначале и образуется скелет, а некоторая его часть остается до старости, например реберные хрящи, соединяющие ребра и грудину.

Существуют также эластичные хрящи, цвет которых желтый (как эластичность, так и желтизна обязаны своим существованием наличию эластина). Такие хрящи встречаются, к примеру, в ухе.

Наконец, есть еще волокнистая хрящевая ткань, или волокнистый хрящ, в котором молекулы связываются вместе, образуя скорее плотную волокнистую субстанцию, чем мягкую эластичную. Именно из волокнистого хряща состоят межпозвоночные диски, и именно он соединяет две тазовые кости в месте лонного сочленения.

Структура костей

Несмотря на то что кости скелета выглядят твердыми и сухими, важно помнить, что при жизни около 25 процентов массы кости составляет вода, а еще 30 процентов — органический материал. Органическое вещество — это почти полностью коллаген, хотя немного мукополисахаридов тоже имеется в наличии.

Подобно хрящам, кости содержат живые клетки, функция которых состоит в выработке соединительного материала. Разница в том, что остеоциты (от греческого «костные клетки») также образуют минеральные вещества, которые затем откладываются в органической структуре, укрепляя ее, придавая ей прочность.

Минеральной составляющей, главным образом, является фосфат кальция, в котором ионы кальция окружены фосфатными и гидроксильными ионами^[9]. Эта структура никоим образом не уникальна для живых организмов. Существуют обычные неорганические вещества, которые демонстрируют точно такое же строение. Самый близкий пример — это фтороапатит, который отличается только тем, что содержит ион фторида на месте гидроксильного иона. По этой причине, когда говорят о минеральном составе костей, его иногда называют гидроксиапатитом. Когда кость долго находится в земле, наблюдается медленная тенденция к замене гидроксильного иона на ион фторида, поэтому по содержанию ионов фторида можно иногда судить о возрасте ископаемых костей.

Кости также содержат изрядное количество карбоната кальция, вместе с небольшими количествами соединений магния, натрия и калия. И вдобавок к тому, что являются жестким остовом тела, кости представляют собой хранилище сложного минерала, компоненты которого постоянно доступны организму.

В костях находятся узкие гаверсовы каналы (трубчатые полости, названные в честь английского врача Клоптона Гаверса, который впервые описал их в 1691 году). Именно по этим каналам проходят кровеносные сосуды и нервы. Остеоциты, яйцевидные клетки с множеством неровных отростков, располагаются вокруг канала концентрическими слоями. Гаверсов канал и окружающие его концентрические слои клеток и минеральных веществ называются остеон, а множество остеонов, слившихся вместе, под микроскопом выглядят словно прилегающие стволы деревьев, которые и образуют костное вещество.

Слои минерального вещества могут быть уложены довольно плотно, тогда они образуют компактное вещество кости, но минеральное вещество может быть уложено и в виде множества отдельных перекладин костного вещества, образуя пористую решетку, называемую губчатым веществом кости.

Длинные кости конечностей имеют обе формы костного вещества. Поверхность, расположенная дальше от центра, — это компактный слой кости; внутри находится губчатое вещество. Такие кости легче, чем если бы они состояли исключительно из компактного слоя, хотя их прочность не меньше.