骨骼

骨骼

骨骼(bone,skeleton):人或動物體內或體表堅硬的組織。分兩種,人和高等動物的骨骼在體內,由許多塊骨頭組成,叫內骨骼;節肢動物、軟體動物體外的硬殼以及某些脊椎動物(如魚、龜等)體表的鱗、甲等叫外骨骼。通常說的骨骼指內骨骼。骨骼是組成脊椎動物內骨骼的堅硬器官,功能是運動、支持和保護身體;製造紅血球和白血球;儲藏礦物質。骨骼由各種不同的形狀組成,有複雜的內在和外在結構,使骨骼在減輕重量的同時能夠保持堅硬。骨骼的成分之一是礦物質化的骨骼組織,其內部是堅硬的蜂巢狀立體結構;其他組織還包括了骨髓、骨膜、神經、血管和軟骨。人體的骨骼起著支撐身體的作用,是人體運動系統的一部分。成人有206塊骨。骨與骨之間一般用關節和韌帶連線起來。

基本信息

概述

骨骼骨骼
骨骼是組成脊椎動物內骨骼的堅硬器官,功能是運動、支持和保護身體,製造紅血球和白血球,以及儲藏礦物質。骨組織是一種密實的結締組織。骨骼由各種不同的形狀組成,有複雜的內在和外在結構,使骨骼在減輕重量的同時能夠保持堅硬。骨骼的成分之一是礦物質化的骨骼組織,其內部是堅硬的蜂巢狀立體結構;其他組織還包括了骨髓、骨膜、神經、血管和軟骨。

許多骨借骨連結連在一起形成堅硬的骨架叫做骨骼。位於體內稱“內骨骼”,如人和脊椎動物的骨骼。與位於體外稱“外骨骼”(如蝦、蟹、昆蟲體表的幾丁質硬殼)不同。人體骨骼分為頭骨(又叫顱骨)、軀幹骨和四肢骨三部分,構成身體的支架,共由206塊形狀不同的骨組成,能維持體形,支撐體重和保護內部器官。根據形狀不同,一般可分為長骨短骨扁骨和不規則骨四種。骨的形態可因生活條件、習慣、勞動性質及是否發生某些疾病而發生一定改變。在兒童和青少年時期,要根據年齡、性別和健康狀況,進行適宜的體育鍛練,注意保持正確的坐、立、行的姿勢,這樣可以促進骨骼良好發育。 人體全身骨骼系統結構(包括:脊柱、顱、胸廓、骨盆、鎖骨、肩胛骨、上肢游離部、下肢游離部骨骼是形體美的生物學基礎。骨骼決定人的身高以及四肢各部分的比例。

動物骨骼

起源與進化

骨骼骨骼

古生物學家熟知的、首次發現於澳大利亞的伊迪卡拉動物化石距今5.7億年前,它們都是沒有硬骨骼的軟軀體動物。已知最早的具有硬的外骨骼(外殼)的動物化石是寒武系最底部的所謂“小殼化石”(smallshelledfossils),它們是一些小到只有幾毫米長的錐形的或異形的小管,其礦物成分是碳酸鹽磷酸鹽,這可以說是動物最早的骨骼化。令人驚奇的是,寒武紀初始藍菌和其他一些藻類也出現了鈣化現象。動物與植物幾乎同時骨骼化(鈣化)這一現象引起古生物學和沉積學家們的興趣,並引起一場關於骨骼化原因的討論與爭論。多數古生物學和沉積學家都認為,新元古代海水化學的變化促進了骨骼的進化產生。例如英國沉積學家Riding認為,在元古宙末到寒武紀之初,海水中鎂-鈣比值m(Mg)/m(Ca)下降,碳酸鹽岩中白雲石減少、方解石增多,這種變化與鈣化的藍菌出現相關。同時元古宙末海水中磷酸鹽豐富,這和一些磷酸鹽的小殼動物化石的出現有關。但俄國學者分析了元古宙末(文德期)到早古生代的碳酸鹽時發現,鎂與鈣的比值並沒有大的變化。另一方面,美國學者Grotzinger(1989)認為元古宙末海水鈣的含量下降,海水的鈣離子從早元古代的飽和或過飽和狀態逐漸下降到新元古代晚期和寒武紀初期的低於飽和點的狀態。因此,骨骼化的原因可能不在海水化學環境,而與生物本身有關。
寒武紀初始的動物外骨骼的出現與藍菌的鈣化。a.寒武紀早期鈣化的絲狀藍菌Girvanella;b~d.長江西陵峽震旦系燈影組頂部(靠近寒武系底界)的小殼化石:圓口螺Circothecasp.(b)三槽阿拉巴管Anabaritestrisulcatus(c)和震旦蟲管Sinotubulitessp.(d)
元古宙末,多細胞底棲植物和浮游植物繁盛,隨著動物的第一次適應輻射,海洋生態系統的生物多樣性大大增長,食物鏈層次增多,物種之間競爭加劇。一些學者認為,生態系統中可能出現了肉食性和植食性的動物,骨骼化首先是對生態系統內部新關係的反應。換句話說,藍菌和其他藻類植物的鈣化可能是對植食性動物的採食的防護,一些小的無脊椎動物的礦化的外殼的產生可能也是對捕食動物的適應。如果上述解釋是對的,那么骨骼最初是作為防護(防衛)系統而進化產生的。動、植物幾乎同時骨骼化可能與元古宙末至寒武紀初的海洋生態系統內部種間關係複雜化相關。

重要性介紹

透視人體骨骼透視人體骨骼

骨骼的進化可能與它的另一個重要功能有關,即骨骼的支撐功能,骨骼作為支撐系統使生物體的結構更符合力學原則。關於支撐的重要性,具體有下面幾項:
(1)多細胞生物的軟組織、軟軀體若沒有硬的支撐系統則難以增大體積;
(2)支撐系統使軀體內的重要器官在空間上得以合理地配置,並保持相對穩定的空間位置,實現整體的功能諧調;
(3)支撐系統使動物的運動器官得以發展,並最終使動物能脫離水環境;
(4)支撐系統在植物中的發展使植物能擴大表面積,並向高處獲得空間,最終使植物能向陸地發展。
骨骼在進化過程中,其防護功能與支撐功能互相結合,例如無脊椎動物外骨骼既是支撐系統,又是防護系統。脊椎動物骨骼的主要功能是支撐,其防護功能讓位於皮膚。
A.頭足類(直角石)的外骨骼:主要功能是防護;B.甲殼動物的幾丁質外骨骼:具有防護與支撐雙重功能;C.脊椎動物的內骨骼:主要功能是支撐,防護功能由皮膚承擔。

化學組成

從化學組成上看,可以區分出以無機礦物為主要成分的骨骼和以有機質為主要成分的骨骼。多數無脊椎動物的骨骼以碳酸鈣(方解石、文石)為主要成分,幾丁質外骨骼見於節肢動物等較高等的無脊椎動物。幾丁質是一種多糖(氨基多糖)類有機物,節肢動物(甲殼類,昆蟲等)的外骨骼主要是由幾丁質和礦化(磷酸鈣化)的膠原纖維(一種蛋白質)組成。陸地植物的支撐基礎是木質素,是多聚的芳香族化合物。從進化出現的順序看,以碳酸鈣、磷酸鈣和矽質的無機成分為主的骨骼出現較早,其次是幾丁質骨骼,然後是鈣化的膠原纖維型骨骼。植物的木質化比較晚些。

外骨骼特性

絕大多數無脊椎動物的骨骼位於體外,即外骨骼。動物的外骨骼體制既有它的優越性,也有其限制性,外骨骼體制的優越性在於支撐、運動、防護三項功能緊密結合。外骨骼體制的限制性也很突出,例如:
(1)防護功能與運動功能之間的矛盾。這在軟體動物中表現最為突出。厚重的貝殼影響運動能力,而薄的外殼卻又減弱了防護功能。這正像人類的戰爭武器坦克一樣,在裝甲厚度與速度之間出現了矛盾。因此在軟體動物中可以看到兩種極端現象:具有厚重外殼的硨磲(Tridacna)已經喪失運動能力,丟失了外骨骼的烏賊卻獲得了高速率。

(2)生長的限制。動物的軟軀體的生長受到堅硬的外骨骼的限制。於是人們看到昆蟲是如何艱難地“蛻皮”的,但腹足類的螺鏇形殼和某些環節動物的管狀殼並不影響其內的軟軀體的生長。

(3)呼吸的限制。節肢動物的外殼骨骼是體表呼吸的障礙,堅硬的外骨骼也不可能進化出像陸地脊椎動物那樣的“負壓呼吸”系統。昆蟲的氣管式呼吸系統的效率較低,限制了軀體體積的增長。

人的骨骼

骨骼化是生物結構複雜化的基礎,骨骼系統又是生物形態進化的限制因素。骨骼是組成脊椎動物內骨骼的堅硬器官,功能是運動、支持和保護身體;製造紅血球和白血球;儲藏礦物質。骨骼由各種不同的形狀組成,有複雜的內在和外在結構,使骨骼在減輕重量的同時能夠保持堅硬。骨骼的成分之一是礦物質化的骨骼組織,其內部是堅硬的蜂巢狀立體結構;其他組織還包括了骨髓骨膜神經血管軟骨。人體的骨骼起著支撐身體的作用,是人體運動系統的一部分。成人有206塊骨。骨與骨之間一般用關節和韌帶連線起來。

骨的構成

一般俗稱的"骨",主要由骨質、骨髓和骨膜三部分構成。骨髓裡面有豐富的血管和神經組織。以長骨為例,長骨的兩端是呈窩狀的骨松質,中部的是緻密堅硬的骨密質,骨中央是骨髓腔,骨髓腔及骨松質的縫隙里容著的是骨髓。嬰幼兒的骨髓腔內的骨髓是紅色的(即紅骨髓),有造血功能,隨著年齡的增長,逐漸失去造血功能,例如肋骨這些扁骨內的骨髓最後都會因為脂肪及纖維/纖維結締組織等結締組織堆積而形成黃骨髓並且失去造血功能。但長骨兩端和扁骨的骨松質內,終生保持著具有造血功能的紅骨髓。骨膜是覆蓋在骨表面的結締組織膜,裡面有豐富的血管和神經,起營養骨質的作用,同時,骨膜內還有成骨細胞,能增生骨層,能使受損的骨組織癒合和再生的作用。造骨細胞osteoblast和蝕骨細胞osteoclast這兩種硬骨細胞會不斷的在反覆進行建造和破壞骨骼的工作。如果形成的比例較高,比如人類的嬰兒和青少年兩大成長期,骨頭便有可能延長、變粗、變緻密;相對的侵蝕的速率較快的話,可能降低身高(老倒縮)或是形成骨質疏鬆

骨的化學成分

骨的結構骨的結構

骨是由有機物無機物組成的,有機物主要是蛋白質,使骨具有一定的韌度,而無機物主要是鈣質和磷質使骨具有一定的硬度。人體的骨就是這樣由若干比例的有機物以及無機物組成,所以人骨既有韌度又有硬度,只是所占的比例有所不同;人在不同年齡,骨的有機物與無機物的比例也不同,以兒童及少年的骨為例,有機物的含量比無機物為多,故此他們的骨,柔韌度及可塑性比較高,而老年人的骨,無機物的含量比有機物為多,故此他們的骨,硬度比較高,所以容易折斷。

骨骼的功能

保護功能:骨骼能保護內部器官,如顱骨保護腦;肋骨保護胸腔。
支持功能:骨骼構成骨架,維持身體姿勢。
造血功能:骨髓在長骨的骨髓腔和海綿骨的空隙,透過造血作用製造血球。
貯存功能:骨骼貯存身體重要的礦物質,例如鈣和磷。
運動功能:骨骼、骨骼肌肌腱、韌帶和關節一起產生並傳遞力量使身體運動。
大部分的骨骼或多或少可以執行上述的所有功能,但是有些骨骼只負責其中幾項。

骨骼的形態

人類股骨人類的骨骼分為五種形態:長骨、短骨、扁平骨、不規則骨和種子骨。

長骨的長度遠大於寬度,分為一個骨幹和兩個骨骺,骨骺與其他骨骼形成關節。長骨的大部分由緻密骨組成,中間的骨髓腔有許多海綿骨和骨髓。大部分的四肢骨都是長骨(包括三塊指骨),一些例外包括膝蓋骨(臏骨)、腕骨、掌骨、跗骨和構成腕關節和踝關節的骨骼。長骨的分類取決於形狀而不是大小。

短骨呈立方狀,緻密骨的部分比較薄,中間是海綿骨。短骨和種子骨構成腕關節踝關節

扁平骨薄而彎曲,由平行的兩面緻密骨夾著中間一層海綿骨。頭骨和胸骨是扁平骨。
不規則骨顧名思義是形狀複雜的骨骼,不適用上面三種分類,由一層薄的緻密骨包著海綿骨。脊椎骨和髖骨是不規則骨。

種子骨是包在肌腱里的骨頭,功能是使肌腱遠離關節,並增加肌腱彎曲的角度以提高肌肉的收縮力,例如臏骨和豆狀骨。

骨骼的數量

人的骨骼人的骨骼

成人骨頭共有206塊,分為頭顱骨、軀幹骨上肢骨下肢骨四個部分。但兒童的骨頭卻比大人多。因為:兒童的骶骨有5塊,長大成人後合為1塊了。兒童的尾骨有4~5塊,長大後也合成了1塊。兒童有2塊髂骨、2塊坐骨和2塊恥骨,到成人就合併成為2塊髖骨了。這樣加起來,兒童的骨頭要比大人多11~12塊,就是說有217~218塊。醫學書上說,初生嬰兒的骨頭竟多達305塊。
不過,某些骨頭會再生出“副骨”或“子骨”來。例如,有些人每隻手和腕部有“副骨”或“子骨”來。例如,有些人每隻手和腕部有“副骨”及“子骨”24塊,每隻腳有26塊。在身體的膝、肘、脊椎部位,有時也會另外長出小骨來,不過各人額外長出的骨頭多少不一樣。要是把“融骨”或“子骨”算進去,成人的骨頭那就遠不止206塊了。

當然,說成人有206塊骨頭,這是全球人類的“總體”而言的。人群中在這方面存在差異。中國科學工作者1985年進行的抽樣調查表明,中國人的骨頭要比歐美人少,大多數人只有204塊骨頭。而在歐美,絕大多數人有206塊骨頭。這是由於大多數中國人的腳上第5趾骨為2塊骨頭,不像歐美人有3塊骨頭。每隻腳少1塊,所以只有204塊。
人體最長的骨頭是股骨,即大腿骨,它通常占人體高度的27%左右,有記錄的最長腿骨為75.9厘米。而耳朵里的鐙骨是人體內最小的骨頭,它只有0.25~0.43厘米長成年人骨的重量約為體重的1/5,剛出生的嬰兒骨重量大約只有體重的1/7。
很多骨頭最後是癒合在一起了。比如說顱骨,以及尾骨。成年人的尾骨只算一塊,但是新生兒那裡,還是可以分得開24塊的。另外,因為鹵門沒有合併,整個顱骨當作十幾塊算,而成年的顱骨雖然也是當作幾塊算得,但是數目已經減少了很多。
另外,出生兒的骨頭都是以軟骨的形式存在的,其中的有一些後來並不會骨化,而是保持了軟骨的狀態。這樣一來,這些骨頭就自動消失了。另外,為了保護初生兒,人體有些部位多長了幾塊骨頭,這些骨頭以後被逐漸吸收掉了。

骨骼信息

骨骼骨骼
在中國河南省安陽縣安豐鄉西高穴村的一處東漢大墓的搶救性挖掘成了坊間熱議的話題,原因在於大墓主人很有可能是三國時期的梟雄曹操。考古學家給出的證據之一就是他們從骨骼中推斷出墓中一具遺骸系男性且死亡年齡大約是60歲,這與曹操66歲的享年十分相近。那么人們是如何從骨骼中找到確定性別、年齡等信息的線索呢?
此次挖掘中,除了疑似曹操的骨骸外,專家還發現了兩具合葬的女性骨骸。在考古和法醫鑑識中,利用骨骼判斷性別的方法很多,總體上可分為兩類:對比觀察法和儀器測量法。
前者是指用肉眼觀察骨骼的形態差異來判定性別。一般而言,男性骨骼比較粗大,表面粗糙、肌肉附著處的突起明顯,骨密質較厚,骨質重;而女性骨骼比較細弱,骨面光滑,骨質較輕。不過長期從事體力活動的婦女,其骨骼與男性無顯著差異。這時可以通過骨盆來判別,由於女性承擔了生育的任務,因此骨盆上口的尺寸(骨盆內部尺寸)要大一些。這種差異自胎兒期就已呈現出來,性成熟後更加明顯。除此之外,顱骨、胸骨、鎖骨、肩胛骨以及四肢長骨等也存在一定的性別差異。
後者是指使用骨骼測量儀對遺骸的長、寬、高、角度及厚度進行測量。將所得數據與男性均值及女性均值相比較;或依據相應的數學手段,將數據代入回歸函式中計算。進而判斷性別。
在鑑定墓中人的身份時,年齡也是一個重要線索。不過鑒於營養、健康狀態、地理環境及性別等諸多因素都會對骨骼的形態產生影響,因此從骨骼出發鑑定年齡時,往往要採用多種方法互相印證,以提高結果的準確性。
不少骨骼特徵——如骨化中心的出現和骨骺的癒合狀況——會隨著年齡的增長呈現規律性的變化。比如30~40歲時,肋軟骨骨化中心增多,胸骨柄與胸骨體出現癒合,40~50歲時,胸骨體與劍突癒合,喉和肋軟骨開始固化,到了60歲以上,全身軟骨都會發生骨化。
對於成年骨骸的年齡鑑定,通過觀察比較骨骼的形態學變化更為常用。兒童期時,骨組織有機質的成分較多,使得骨骼的韌性大,硬度小。到了成年期,無機質的比例漸漸升高,約占70%,這時的骨骼不但堅硬,而且彈性韌性都很良好,時至老年期,無機成分進一步升高,骨骼變得更脆,同時在骨質增生和吸收的作用下,骨骼的形態也發生了相應的改變。
推測成年期及以後的骨骸的年齡時,觀察恥骨聯合面是最佳方法之一。以此處的骨骼特徵推斷年齡,誤差可控制在5年之內,倘若死亡年齡在20~40歲之間的話,誤差甚至可以縮窄至兩年左右。隨著技術的進步,藉助數量化模型的手段來分析恥骨聯合面的年齡特徵還可以讓結果更加準確。此外胸骨也具備隨年齡增長而規律性變化的特點,據此推斷年齡的準確性僅次於恥骨聯合面。
在考古挖掘中,顱骨一般保存相對完好,因此從這裡也能找到不少鑑別年齡的線索。顱骨是由29塊骨骼組成的結構,除下頜骨外,其他顱骨間均以骨縫相連。這些微小縫隙的存在允許顱骨可以微量滑動。雖然大部分顱骨骨縫的癒合速度在個體之間差異較大,但依然能為年齡的劃分提供寶貴的信息。比如顱骨基底縫的癒合時間相對比較穩定,一般在20~25歲,通過觀察基底縫的融合情況可以判斷骨骼主人是否為成年人。當人步入老年期(50~60歲)後,骨縫發生完全融合併消。因此綜合這些信息,有經驗的考古專家拿到一具顱骨時,僅憑肉眼就可以大致判斷出顱骨主人死亡所處的年齡段。
當然,想要確定高穴大墓中的骨骸是否為曹操,僅憑性別年齡遠遠不夠,還需要許多其他的旁證。事實上,以骨骼為材料,人們還可以從中提取出鑑定某人身份的DNA信息。自上世紀80年代以來,科學家分別從古人類化石、古牙齒、陳舊骨骼中成功提取到了DNA。以骨骼為例,這裡緻密堅硬的組織大大減緩了環境因素和微生物對組織結構的破壞,為DNA的保存提供較為理想的場所。另外骨骼中存在的羥基磷灰石對DNA具有吸附作用,這進一步延緩了DNA的降解過程。相信從疑似曹操的骨骸中提取到DNA並非什麼難事,至於是與曹氏後人進行DNA比對,還是與曹植墓中提取到的DNA進行一次穿越千年的“親子鑑定”,這就有待考古學家的仔細考量了。

保護方法

骨骼保護從小開始
孩子在發育過程中身體骨骼的各大部位最容易變形,這就猶如西班牙總部技術人員形象的比喻:“中國的盆景是怎樣造出來的,那就是在植物幼嫩期通過鐵絲去固定它的造型而形成的。因此,我們需要從小開始注意我們的孩子的骨骼健康。
補充足量的鈣
身體裡99%的鈣都儲存在骨頭和牙齒里,它們支撐著你的身體;而另外的1%則在血液里,這1%也扮演著相當重要的角色,例如控制肌肉收縮、血液凝結、荷爾蒙分泌,這些對於生命都非常重要。而如果你的飲食中鈣不夠的話,你的身體就需要從骨骼中汲取鈣的“存量”,以維持血液中的鈣含量。天長地久,這種稀缺就導致了骨骼的疏鬆。其實日常飲食就是最好的補鈣渠道。一杯牛奶或優酪乳含300毫克的鈣,一天喝3杯,鈣的量就夠了。一些綠葉蔬菜,例如羽衣甘藍也含有豐富的鈣,還有豆漿、高鈣飲料也是。
選擇合適的運動
理論上說,所有運動都有利於健康,但並不是所有的運動對增進骨骼的健康同等有效。最好選擇那些承重運動,例如走路、跳舞、慢跑、爬樓梯或舉重。因為當你跳躍、奔跑或舉重時,你的骨骼承受了壓力,你的身體就會受到一個需要增強骨骼的信號,並開始製造新的細胞以強壯骨骼。
多進食含維生素D的食物
維生素D的作用相當於鈣類穩定劑,它能促進我們吸收食物中的鈣,並鎖定到骨骼中。維生素D的來源有兩個:太陽,紫外線與皮膚中的化學成分相互作用產生維生素D;食物,包括蛋黃、鮭魚、鮪魚、動物肝臟等食物中都含有維生素D。

醫學術語分類導航

醫學術語浩如煙海,最為廣泛套用的莫過於中醫、西醫了。讓我們一起來梳理一下常見的醫學術語。
疾病名稱質控菌株精神病學流行病學
神經病學急診醫學醫學名詞婦產醫學

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