骨骼

骨骼(bone,skeleton):人或动物体内或体表坚硬的组织。分两种,人和高等动物的骨骼在体内,由许多块骨头组成,叫内骨骼;节肢动物、软体动物体外的硬壳以及某些脊椎动物(如鱼、龟等)体表的鳞、甲等叫外骨骼。通常说的骨骼指内骨骼。骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官,功能是运动、支持和保护身体;制造红血球和白血球;储藏矿物质。骨骼由各种不同的形状组成,有复杂的内在和外在结构,使骨骼在减轻重量的同时能够保持坚硬。骨骼的成分之一是矿物质化的骨骼组织,其内部是坚硬的蜂巢状立体结构;其他组织还包括了骨髓、骨膜、神经、血管和软骨。人体的骨骼起着支撑身体的作用,是人体运动系统的一部分。成人有206块骨。骨与骨之间一般用关节和韧带连接起来。

编辑摘要
百科帮你涨姿势

可制造红血球 白血球及储藏矿物质 其决定人体身高及四肢比例

首次发现于澳大利亚的伊迪卡拉动物化石是最早具有硬的外骨骼

盲目减肥和爱穿高跟鞋可影响其健康行为 维生素B12 是其清道夫

科学 +
骨骼

约翰·霍普金斯大学医学院一项研究发现,现代生活方式使人的体重增加,但骨骼却比我们的祖先明显减轻。[详细]

中文名: 骨骼 英文名: bone
其他外文名: skeleton
拼音: gǔ gé

目录

骨骼 - 概述 

骨骼骨骼
骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官,功能是运动、支持和保护身体,制造红血球和白血球,以及储藏矿物质。骨组织是一种密实的结缔组织。骨骼由各种不同的形状组成,有复杂的内在和外在结构,使骨骼在减轻重量的同时能够保持坚硬。骨骼的成分之一是矿物质化的骨骼组织,其内部是坚硬的蜂巢状立体结构;其他组织还包括了骨髓、骨膜、神经、血管和软骨。[1]

许多骨借骨连结连在一起形成坚硬的骨架叫做骨骼。位于体内称“内骨骼”,如人和脊椎动物的骨骼。与位于体外称“外骨骼”(如虾、蟹、昆虫体表的几丁质硬壳)不同。人体骨骼分为头骨(又叫颅骨)、躯干骨和四肢骨三部分,构成身体的支架,共由206块形状不同的骨组成,能维持体形,支撑体重和保护内部器官。根据形状不同,一般可分为长骨短骨扁骨和不规则骨四种。骨的形态可因生活条件、习惯、劳动性质及是否发生某些疾病而发生一定改变。在儿童和青少年时期,要根据年龄、性别和健康状况,进行适宜的体育锻练,注意保持正确的坐、立、行的姿势,这样可以促进骨骼良好发育。 人体全身骨骼系统结构(包括:脊柱、颅、胸廓、骨盆、锁骨、肩胛骨、上肢游离部、下肢游离部骨骼是形体美的生物学基础。骨骼决定人的身高以及四肢各部分的比例。[2]

骨骼 - 动物骨骼

起源与进化

 

骨骼骨骼

古生物学家熟知的、首次发现于澳大利亚的伊迪卡拉动物化石距今5.7亿年前,它们都是没有硬骨骼的软躯体动物。已知最早的具有硬的外骨骼(外壳)的动物化石是寒武系最底部的所谓“小壳化石”(smallshelledfossils),它们是一些小到只有几毫米长的锥形的或异形的小管,其矿物成分是碳酸盐磷酸盐,这可以说是动物最早的骨骼化。令人惊奇的是,寒武纪初始蓝菌和其他一些藻类也出现了钙化现象。动物与植物几乎同时骨骼化(钙化)这一现象引起古生物学和沉积学家们的兴趣,并引起一场关于骨骼化原因的讨论与争论。多数古生物学和沉积学家都认为,新元古代海水化学的变化促进了骨骼的进化产生。例如英国沉积学家Riding认为,在元古宙末到寒武纪之初,海水中镁-钙比值m(Mg)/m(Ca)下降,碳酸盐岩中白云石减少、方解石增多,这种变化与钙化的蓝菌出现相关。同时元古宙末海水中磷酸盐丰富,这和一些磷酸盐的小壳动物化石的出现有关。但俄国学者分析了元古宙末(文德期)到早古生代的碳酸盐时发现,镁与钙的比值并没有大的变化。另一方面,美国学者Grotzinger(1989)认为元古宙末海水钙的含量下降,海水的钙离子从早元古代的饱和或过饱和状态逐渐下降到新元古代晚期和寒武纪初期的低于饱和点的状态。因此,骨骼化的原因可能不在海水化学环境,而与生物本身有关。

寒武纪初始的动物外骨骼的出现与蓝菌的钙化。a.寒武纪早期钙化的丝状蓝菌Girvanella;b~d.长江西陵峡震旦系灯影组顶部(靠近寒武系底界)的小壳化石:圆口螺Circothecasp.(b)三槽阿拉巴管Anabaritestrisulcatus(c)和震旦虫管Sinotubulitessp.(d)
元古宙末,多细胞底栖植物和浮游植物繁盛,随着动物的第一次适应辐射,海洋生态系统的生物多样性大大增长,食物链层次增多,物种之间竞争加剧。一些学者认为,生态系统中可能出现了肉食性和植食性的动物,骨骼化首先是对生态系统内部新关系的反应。换句话说,蓝菌和其他藻类植物的钙化可能是对植食性动物的采食的防护,一些小的无脊椎动物的矿化的外壳的产生可能也是对捕食动物的适应。如果上述解释是对的,那么骨骼最初是作为防护(防卫)系统而进化产生的。动、植物几乎同时骨骼化可能与元古宙末至寒武纪初的海洋生态系统内部种间关系复杂化相关。

重要性介绍

透视人体骨骼透视人体骨骼

骨骼的进化可能与它的另一个重要功能有关,即骨骼的支撑功能,骨骼作为支撑系统使生物体的结构更符合力学原则。关于支撑的重要性,具体有下面几项:
(1)多细胞生物的软组织、软躯体若没有硬的支撑系统则难以增大体积;
(2)支撑系统使躯体内的重要器官在空间上得以合理地配置,并保持相对稳定的空间位置,实现整体的功能谐调;
(3)支撑系统使动物的运动器官得以发展,并最终使动物能脱离水环境;
(4)支撑系统在植物中的发展使植物能扩大表面积,并向高处获得空间,最终使植物能向陆地发展。
骨骼在进化过程中,其防护功能与支撑功能互相结合,例如无脊椎动物外骨骼既是支撑系统,又是防护系统。脊椎动物骨骼的主要功能是支撑,其防护功能让位于皮肤。

A.头足类(直角石)的外骨骼:主要功能是防护;B.甲壳动物的几丁质外骨骼:具有防护与支撑双重功能;C.脊椎动物的内骨骼:主要功能是支撑,防护功能由皮肤承担。

化学组成

从化学组成上看,可以区分出以无机矿物为主要成分的骨骼和以有机质为主要成分的骨骼。多数无脊椎动物的骨骼以碳酸钙(方解石、文石)为主要成分,几丁质外骨骼见于节肢动物等较高等的无脊椎动物。几丁质是一种多糖(氨基多糖)类有机物,节肢动物(甲壳类,昆虫等)的外骨骼主要是由几丁质和矿化(磷酸钙化)的胶原纤维(一种蛋白质)组成。陆地植物的支撑基础是木质素,是多聚的芳香族化合物。从进化出现的顺序看,以碳酸钙、磷酸钙和硅质的无机成分为主的骨骼出现较早,其次是几丁质骨骼,然后是钙化的胶原纤维型骨骼。植物的木质化比较晚些。

外骨骼特性

绝大多数无脊椎动物的骨骼位于体外,即外骨骼。动物的外骨骼体制既有它的优越性,也有其限制性,外骨骼体制的优越性在于支撑、运动、防护三项功能紧密结合。外骨骼体制的限制性也很突出,例如:
(1)防护功能与运动功能之间的矛盾。这在软体动物中表现最为突出。厚重的贝壳影响运动能力,而薄的外壳却又减弱了防护功能。这正像人类的战争武器坦克一样,在装甲厚度与速度之间出现了矛盾。因此在软体动物中可以看到两种极端现象:具有厚重外壳的砗磲(Tridacna)已经丧失运动能力,丢失了外骨骼的乌贼却获得了高速率。

(2)生长的限制。动物的软躯体的生长受到坚硬的外骨骼的限制。于是人们看到昆虫是如何艰难地“蜕皮”的,但腹足类的螺旋形壳和某些环节动物的管状壳并不影响其内的软躯体的生长。

(3)呼吸的限制。节肢动物的外壳骨骼是体表呼吸的障碍,坚硬的外骨骼也不可能进化出像陆地脊椎动物那样的“负压呼吸”系统。昆虫的气管式呼吸系统的效率较低,限制了躯体体积的增长。[3]

骨骼 - 人的骨骼

骨骼化是生物结构复杂化的基础,骨骼系统又是生物形态进化的限制因素。骨骼是组成脊椎动物内骨骼的坚硬器官,功能是运动、支持和保护身体;制造红血球和白血球;储藏矿物质。骨骼由各种不同的形状组成,有复杂的内在和外在结构,使骨骼在减轻重量的同时能够保持坚硬。骨骼的成分之一是矿物质化的骨骼组织,其内部是坚硬的蜂巢状立体结构;其他组织还包括了骨髓骨膜神经血管软骨。人体的骨骼起着支撑身体的作用,是人体运动系统的一部分。成人有206块骨。骨与骨之间一般用关节和韧带连接起来。

骨的构成

一般俗称的"骨",主要由骨质、骨髓和骨膜三部分构成。骨髓里面有丰富的血管和神经组织。以长骨为例,长骨的两端是呈窝状的骨松质,中部的是致密坚硬的骨密质,骨中央是骨髓腔,骨髓腔及骨松质的缝隙里容着的是骨髓。婴幼儿的骨髓腔内的骨髓是红色的(即红骨髓),有造血功能,随着年龄的增长,逐渐失去造血功能,例如肋骨这些扁骨内的骨髓最后都会因为脂肪及纤维/纤维结缔组织等结缔组织堆积而形成黄骨髓并且失去造血功能。但长骨两端和扁骨的骨松质内,终生保持着具有造血功能的红骨髓。骨膜是覆盖在骨表面的结缔组织膜,里面有丰富的血管和神经,起营养骨质的作用,同时,骨膜内还有成骨细胞,能增生骨层,能使受损的骨组织愈合和再生的作用。 造骨细胞osteoblast和蚀骨细胞osteoclast这两种硬骨细胞会不断的在反复进行建造和破坏骨骼的工作。如果形成的比例较高,比如人类的婴儿和青少年两大成长期,骨头便有可能延长、变粗、变致密;相对的侵蚀的速率较快的话,可能降低身高(老倒缩)或是形成骨质疏松

骨的化学成分

骨的结构骨的结构

骨是由有机物无机物组成的,有机物主要是蛋白质,使骨具有一定的韧度,而无机物主要是钙质和磷质使骨具有一定的硬度。人体的骨就是这样由若干比例的有机物以及无机物组成,所以人骨既有韧度又有硬度,只是所占的比例有所不同;人在不同年龄,骨的有机物与无机物的比例也不同,以儿童及少年的骨为例,有机物的含量比无机物为多,故此他们的骨,柔韧度及可塑性比较高,而老年人的骨,无机物的含量比有机物为多,故此他们的骨,硬度比较高,所以容易折断。

骨骼的功能

保护功能:骨骼能保护内部器官,如颅骨保护脑;肋骨保护胸腔。
支持功能:骨骼构成骨架,维持身体姿势。
造血功能:骨髓在长骨的骨髓腔和海绵骨的空隙,透过造血作用制造血球。
贮存功能:骨骼贮存身体重要的矿物质,例如钙和磷。
运动功能:骨骼、骨骼肌肌腱、韧带和关节一起产生并传递力量使身体运动。
大部分的骨骼或多或少可以执行上述的所有功能,但是有些骨骼只负责其中几项。

骨骼的形态

人类股骨人类的骨骼分为五种形态:长骨、短骨、扁平骨、不规则骨和种子骨。

长骨的长度远大于宽度,分为一个骨干和两个骨骺,骨骺与其他骨骼形成关节。长骨的大部分由致密骨组成,中间的骨髓腔有许多海绵骨和骨髓。大部分的四肢骨都是长骨(包括三块指骨),一些例外包括膝盖骨(膑骨)、腕骨、掌骨、跗骨和构成腕关节和踝关节的骨骼。长骨的分类取决于形状而不是大小。

短骨呈立方状,致密骨的部分比较薄,中间是海绵骨。短骨和种子骨构成腕关节踝关节

扁平骨薄而弯曲,由平行的两面致密骨夹着中间一层海绵骨。头骨和胸骨是扁平骨。

不规则骨顾名思义是形状复杂的骨骼,不适用上面三种分类,由一层薄的致密骨包著海绵骨。脊椎骨和髋骨是不规则骨。

种子骨是包在肌腱里的骨头,功能是使肌腱远离关节,并增加肌腱弯曲的角度以提高肌肉的收缩力,例如膑骨和豆状骨。

骨骼的数量

人的骨骼人的骨骼

成人骨头共有206块,分为头颅骨、躯干骨上肢骨下肢骨四个部分。但儿童的骨头却比大人多。因为:儿童的骶骨有5块,长大成人后合为1块了。儿童的尾骨有4~5块,长大后也合成了1块。儿童有2块髂骨、2块坐骨和2块耻骨,到成人就合并成为2块髋骨了。这样加起来,儿童的骨头要比大人多11~12块,就是说有217~218块。医学书上说,初生婴儿的骨头竟多达305块。

不过,某些骨头会再生出“副骨”或“子骨”来。例如,有些人每只手和腕部有“副骨”或“子骨”来。例如,有些人每只手和腕部有“副骨”及“子骨”24块,每只脚有26块。在身体的膝、肘、脊椎部位,有时也会另外长出小骨来,不过各人额外长出的骨头多少不一样。要是把“融骨”或“子骨”算进去,成人的骨头那就远不止206块了。

当然,说成人有206块骨头,这是全球人类的“总体”而言的。人群中在这方面存在差异。中国科学工作者1985年进行的抽样调查表明,中国人的骨头要比欧美人少,大多数人只有204块骨头。而在欧美,绝大多数人有206块骨头。这是由于大多数中国人的脚上第5趾骨为2块骨头,不像欧美人有3块骨头。每只脚少1块,所以只有204块。

人体最长的骨头是股骨,即大腿骨,它通常占人体高度的27%左右,有记录的最长腿骨为75.9厘米。而耳朵里的镫骨是人体内最小的骨头,它只有0.25~0.43厘米长成年人骨的重量约为体重的1/5,刚出生的婴儿骨重量大约只有体重的1/7。

很多骨头最后是愈合在一起了。比如说颅骨,以及尾骨。成年人的尾骨只算一块,但是新生儿那里,还是可以分得开24块的。另外,因为卤门没有合并,整个颅骨当作十几块算,而成年的颅骨虽然也是当作几块算得,但是数目已经减少了很多。

另外,出生儿的骨头都是以软骨的形式存在的,其中的有一些后来并不会骨化,而是保持了软骨的状态。这样一来,这些骨头就自动消失了。另外,为了保护初生儿,人体有些部位多长了几块骨头,这些骨头以后被逐渐吸收掉了。

骨骼 - 骨骼信息

骨骼骨骼
在中国河南省安阳县安丰乡西高穴村的一处东汉大墓的抢救性挖掘成了坊间热议的话题,原因在于大墓主人很有可能是三国时期的枭雄曹操。考古学家给出的证据之一就是他们从骨骼中推断出墓中一具遗骸系男性且死亡年龄大约是60岁,这与曹操66岁的享年十分相近。那么人们是如何从骨骼中找到确定性别、年龄等信息的线索呢?

此次挖掘中,除了疑似曹操的骨骸外,专家还发现了两具合葬的女性骨骸。在考古和法医鉴识中,利用骨骼判断性别的方法很多,总体上可分为两类:对比观察法和仪器测量法。

前者是指用肉眼观察骨骼的形态差异来判定性别。一般而言,男性骨骼比较粗大,表面粗糙、肌肉附着处的突起明显,骨密质较厚,骨质重;而女性骨骼比较细弱,骨面光滑,骨质较轻。不过长期从事体力活动的妇女,其骨骼与男性无显著差异。这时可以通过骨盆来判别,由于女性承担了生育的任务,因此骨盆上口的尺寸(骨盆内部尺寸)要大一些。这种差异自胎儿期就已呈现出来,性成熟后更加明显。除此之外,颅骨、胸骨、锁骨、肩胛骨以及四肢长骨等也存在一定的性别差异。

后者是指使用骨骼测量仪对遗骸的长、宽、高、角度及厚度进行测量。将所得数据与男性均值及女性均值相比较;或依据相应的数学手段,将数据代入回归函数中计算。进而判断性别。

在鉴定墓中人的身份时,年龄也是一个重要线索。不过鉴于营养、健康状态、地理环境及性别等诸多因素都会对骨骼的形态产生影响,因此从骨骼出发鉴定年龄时,往往要采用多种方法互相印证,以提高结果的准确性。

不少骨骼特征——如骨化中心的出现和骨骺的愈合状况——会随着年龄的增长呈现规律性的变化。比如30~40岁时,肋软骨骨化中心增多,胸骨柄与胸骨体出现愈合,40~50岁时,胸骨体与剑突愈合,喉和肋软骨开始固化,到了60岁以上,全身软骨都会发生骨化。

对于成年骨骸的年龄鉴定,通过观察比较骨骼的形态学变化更为常用。儿童期时,骨组织有机质的成分较多,使得骨骼的韧性大,硬度小。到了成年期,无机质的比例渐渐升高,约占70%,这时的骨骼不但坚硬,而且弹性韧性都很良好,时至老年期,无机成分进一步升高,骨骼变得更脆,同时在骨质增生和吸收的作用下,骨骼的形态也发生了相应的改变。

推测成年期及以后的骨骸的年龄时,观察耻骨联合面是最佳方法之一。以此处的骨骼特征推断年龄,误差可控制在5年之内,倘若死亡年龄在20~40岁之间的话,误差甚至可以缩窄至两年左右。随着技术的进步,借助数量化模型的手段来分析耻骨联合面的年龄特征还可以让结果更加准确。此外胸骨也具备随年龄增长而规律性变化的特点,据此推断年龄的准确性仅次于耻骨联合面。

在考古挖掘中,颅骨一般保存相对完好,因此从这里也能找到不少鉴别年龄的线索。颅骨是由29块骨骼组成的结构,除下颌骨外,其他颅骨间均以骨缝相连。这些微小缝隙的存在允许颅骨可以微量滑动。虽然大部分颅骨骨缝的愈合速度在个体之间差异较大,但依然能为年龄的划分提供宝贵的信息。比如颅骨基底缝的愈合时间相对比较稳定,一般在20~25岁,通过观察基底缝的融合情况可以判断骨骼主人是否为成年人。当人步入老年期(50~60岁)后,骨缝发生完全融合并消。因此综合这些信息,有经验的考古专家拿到一具颅骨时,仅凭肉眼就可以大致判断出颅骨主人死亡所处的年龄段。

当然,想要确定高穴大墓中的骨骸是否为曹操,仅凭性别年龄远远不够,还需要许多其他的旁证。事实上,以骨骼为材料,人们还可以从中提取出鉴定某人身份的DNA信息。自上世纪80年代以来,科学家分别从古人类化石、古牙齿、陈旧骨骼中成功提取到了DNA。以骨骼为例,这里致密坚硬的组织大大减缓了环境因素和微生物对组织结构的破坏,为DNA的保存提供较为理想的场所。另外骨骼中存在的羟基磷灰石对DNA具有吸附作用,这进一步延缓了DNA的降解过程。相信从疑似曹操的骨骸中提取到DNA并非什么难事,至于是与曹氏后人进行DNA比对,还是与曹植墓中提取到的DNA进行一次穿越千年的“亲子鉴定”,这就有待考古学家的仔细考量了。

骨骼 - 保护方法

骨骼保护从小开始
孩子在发育过程中身体骨骼的各大部位最容易变形,这就犹如西班牙总部技术人员形象的比喻:“中国的盆景是怎样造出来的,那就是在植物幼嫩期通过铁丝去固定它的造型而形成的。因此,我们需要从小开始注意我们的孩子的骨骼健康。
补充足量的钙
身体里99%的钙都储存在骨头和牙齿 里,它们支撑着你的身体;而另外的1%则在血液里,这1%也扮演着相当重要的角色,例如控制肌肉收缩、血液凝结、荷尔蒙分泌,这些对于生命都非常重要。而 如果你的饮食中钙不够的话,你的身体就需要从骨骼中汲取钙的“存量”,以维持血液中的钙含量。天长地久,这种稀缺就导致了骨骼的疏松。其实日常饮食就是最 好的补钙渠道。一杯牛奶或酸奶含300毫克的钙,一天喝3杯,钙的量就够了。一些绿叶蔬菜,例如羽衣甘蓝也含有丰富的钙,还有豆浆、高钙饮料也是。
选择合适的运动
理论上说,所有运动都有利于健康,但并不是所有的运动对增进骨骼的健康同等有效。最好选择那些承重运动,例如走路、跳舞、慢跑、爬楼梯或举重。因为当你跳跃、奔跑或举重时,你的骨骼承受了压力,你的身体就会受到一个需要增强骨骼的信号,并开始制造新的细胞以强壮骨骼。
多进食含维生素D的食物
维生素D的作用相当于钙类稳定剂,它能促进我们吸收食物中的钙,并锁定到骨骼中。维生素D的来源有两个:太阳,紫外线与皮肤中的化学成分相互作用产生维生素D;食物,包括蛋黄、鲑鱼、金枪鱼、动物肝脏等食物中都含有维生素D。

相关文献

参考资料:
[1]^引用日期:2013-03-31
[2]^引用日期:2013-03-09
[3]^引用日期:2012-03-04
扩展阅读:
1骨骼的作用和保养

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