knogler er halvstive, porøse, mineraliserede organer, der består af celler i en hård matrice, der udgør en del af hvirveldyrets endoskelet. Knogler fungerer til at bevæge sig, støtte og beskytte kroppen, producere røde og hvide blodlegemer og opbevare mineraler.selvom eksternt knogler kan synes at være enkle og endda solide strukturer, er de i virkeligheden sammensat af levende knoglevæv sammenflettet med blodkar, nervefibre og så videre, og deres dannelse, struktur og funktion involverer forbløffende kompleks koordinering.
knogler kommer i forskellige former og har en indviklet intern og ekstern struktur, så de kan være lette, men alligevel stærke og hårde, mens de opfylder deres mange andre funktioner. En af de typer væv, der udgør knogler, er det mineraliserede osseøse væv, også kaldet knoglevæv, et specialiseret bindevæv, der giver knoglerne deres stivhed og bikagelignende, tredimensionelle indre struktur. Andre vævstyper, der findes i knogler i deres helhed, inkluderer marv, periosteum, nerver, blodkar og brusk.
fordi en gruppe væv er involveret, der udfører en bestemt funktion eller gruppe af funktioner, kan knogler betegnes som organer, selvom knoglevæv er det dominerende væv, hvilket fører til, at knogler ofte klassificeres som en specialiseret type bindevæv.
Karakteristik af knogle
alle knogler består af levende celler indlejret i den mineraliserede organiske matrice, der udgør det osseøse væv.det primære væv af knogle, osseøst væv, er et relativt hårdt og let kompositmateriale, der hovedsagelig er dannet af calciumphosphat i det kemiske arrangement kaldet calciumhydroksylapatit (dette er det osseøse væv, der giver knoglerne deres stivhed). Det har relativt høj trykstyrke, men dårlig trækstyrke, hvilket betyder, at det modstår at skubbe kræfter godt, men ikke trække kræfter. Mens knoglen i det væsentlige er sprød, har den en betydelig grad af elasticitet, hovedsageligt bidraget med kollagen. Kollagen er det vigtigste protein i bindevæv hos dyr og involverer harmonisering af tre polypeptidkæder i form af en tredobbelt spiral. Det er kendetegnet ved det regelmæssige arrangement af aminosyrer i hver af de tre kæder; under spænding spoler den tredobbelte spiral tæt, modstår strækning og gør kollagen værdifuldt til struktur og støtte, samtidig med at knoglerne giver en vis elasticitet.
ben er ikke et ensartet fast materiale, men har snarere nogle mellemrum mellem dets hårde komponenter. Det hårde ydre lag af knogler kaldes kompakt knoglevæv på grund af dets minimale huller eller mellemrum. Dette væv giver knoglerne deres glatte, hvide og solide udseende og tegner sig for 80 procent af den samlede knoglemasse af et voksen skelet. Kompakt knogle kan også betegnes som tæt knogle eller kortikal knogle. Fyldning af det indre af organet er det hulfyldte svampede knoglevæv (også kaldet cancelløs knogle eller trabekulær knogle), der består af et netværk af flade eller nåleformede trabeculae, hvilket gør det samlede organ lettere og giver plads til blodkar og marv. Svampet knogle tegner sig for de resterende 20 procent af den samlede knoglemasse, men har næsten ti gange overfladearealet af kompakt knogle.
ydersiden af knogler (undtagen hvor de interagerer med andre knogler gennem leddene) er dækket af periosteum, som har et eksternt fibrøst lag og et indre osteogent lag. Periosteum er rigt forsynet med blod, lymfe og nerveskibe, der fastgøres til selve knoglen gennem Sharpeys fibre.
ben kan også være enten vævet eller lamellært (lagdelt). Vævet knogle er svag med et lille antal tilfældigt orienterede kollagenfibre, men dannes hurtigt og uden en allerede eksisterende struktur i perioder med reparation eller vækst. Lamellar knogle er stærkere, dannet af talrige stablede lag og fyldt med mange kollagenfibre parallelt med andre fibre i samme lag. Fibrene løber i modsatte retninger i skiftende lag og hjælper med knoglens evne til at modstå torsionskræfter. Efter en pause, vævet knogle dannes hurtigt og erstattes gradvist af langsomt voksende lamellær knogle på allerede eksisterende, forkalket hyalinbrusk gennem en proces kendt som “knoglet substitution.”
syv funktioner af knogler
der er syv hovedfunktioner af knogler.
- beskyttelse: knogler kan tjene til at beskytte indre organer, såsom kraniet beskytter hjernen eller ribbenene beskytter maven.
- form: knogler giver en ramme for at holde kroppen understøttet.
- blodproduktion: knoglemarven, der er placeret i det medullære hulrum i lange knogler og mellemrummene mellem cancelløs knogle, producerer blodlegemer i en proces kaldet hæmatopoiesis.Mineralopbevaring: knogler fungerer som reserver af mineraler, der er vigtige for kroppen, især calcium og fosfor.
- bevægelse: knogler, skeletmuskler, sener, ledbånd og LED fungerer sammen for at generere og overføre kræfter, så individuelle kropsdele eller hele kroppen kan manipuleres i tredimensionelt rum. Interaktionen mellem knogler og muskler studeres i biomekanik.syre-base balance: Bone buffers blodet mod overdreven pH ændringer ved at absorbere eller frigive alkaliske salte.
- afgiftning: knoglevæv fjerner tungmetaller og andre fremmede elementer fra blodet og reducerer dermed deres virkninger på nervøse og andre væv. Det kan senere frigive disse langsommere til udskillelse.
de fleste knogler udfører alle disse funktioner i en eller anden grad, men visse knogler er mere specialiserede til bestemte funktioner.
fem typer knogler
Der er fem typer knogler i den menneskelige krop: lang, kort, flad, uregelmæssig og sesamoid.
- lange knogler er længere end de er brede, der består af en lang aksel (diafysen) plus to artikulære (fælles) overflader, kaldet epifyser. De består for det meste af kompakt knogle, men er generelt tykke nok til at indeholde betydelig svampet knogle og marv i det hule centrum (det medullære hulrum). De fleste knogler i lemmerne (inklusive de tre knogler i fingrene) er lange knogler, bortset fra knæskallen (patella) og carpal, metacarpal, tarsal og metatarsal knogler i håndled og ankel. Klassificeringen henviser til form snarere end størrelse.
- korte knogler er omtrent terningformede og har kun et tyndt lag kompakt knogle, der omgiver et svampet interiør. Knoglerne på håndled og ankel er korte knogler, ligesom sesamoidbenene.
- flade knogler er tynde og generelt buede, med to parallelle lag af kompakte knogler, der klæber et lag svampet knogle. De fleste af knoglerne i kraniet er flade knogler, ligesom brystbenet.
- uregelmæssige knogler passer ikke ind i ovenstående kategorier. De består af tynde lag af kompakt knogle, der omgiver et svampet interiør. Som navnet antyder, er deres former uregelmæssige og komplicerede. Knoglerne i rygsøjlen og hofterne er uregelmæssige knogler.
- sesamoidben er korte knogler indlejret i sener. Da de virker for at holde senen længere væk fra leddet, øges senens vinkel, og dermed øges muskelstyrken. Eksempler på sesamoid knogler er patella og pisiform.
knogleceller
- osteoblaster er mononukleate knogledannende celler, der stammer fra osteoprogenitorceller. De er placeret på overfladen af osteoid sømme og gør en proteinblanding kendt som osteoid, som mineraliserer til bliver knogle. Osteoid er primært sammensat af type I kollagen og fremstiller hormoner, såsom prostaglandiner, til at virke på selve knoglen. De producerer robust alkalisk fosfatase, som spiller en rolle i mineraliseringen af knogler, såvel som mange matriceproteiner. Osteoblaster er de umodne knogleceller.
- Benforingsceller er i det væsentlige inaktive osteoblaster. De dækker hele den tilgængelige knogleoverflade og fungerer som en barriere for visse ioner.
- osteocytter stammer fra osteoblaster, som er migreret ind i og bliver fanget og omgivet af knoglematrice, som de selv producerer. De rum, de besætter, er kendt som lakuner. Osteocytter har mange processer, der når ud til at møde osteoblaster sandsynligvis med henblik på kommunikation. Deres funktioner omfatter i varierende grad: dannelse af knogle, vedligeholdelse af matricen og calciumhomeostase. De fungerer muligvis som Mekano-sensoriske receptorer—regulerer knoglens reaktion på stress. De er modne knogleceller.
- osteoklaster er de celler, der er ansvarlige for knogleresorption (ombygning af knogle for at reducere dens volumen). Osteoklaster er store, multinucleerede celler placeret på knogleoverflader i det, der kaldes Hvordanships lakuner eller resorptionsgrave. Disse lakuner, eller resorptionsgrave, efterlades efter nedbrydning af knogler og findes ofte som skulpterede overflader. Fordi osteoklasterne er afledt af en monocytstamcellelinie, er de udstyret med opslugende strategier svarende til cirkulerende makrofager. Osteoklaster modnes og / eller migrerer til diskrete knogleoverflader. Ved ankomsten udskilles aktive stoffer, såsom tartratresistent syrefosfatase, mod mineralsubstratet.
processen med knogleresorption frigiver lagret calcium i den systemiske cirkulation og er en vigtig proces til regulering af calciumbalancen. Da knogledannelse aktivt løser cirkulerende calcium i sin mineralform, fjerner den fra blodbanen, resorption unfikserer det aktivt og derved øger cirkulerende calciumniveauer. Disse processer forekommer i tandem på stedsspecifikke steder og er kendt som knogleomsætning eller ombygning. Osteoblaster og osteoklaster, koblet sammen via parakrincellesignalering, kaldes knogleromdannelsesenheder. Iterationen af ombygningsbegivenheder på celleniveau har indflydelse på formning og skulptur af skelettet under vækst og som reaktion på stress (såsom vægtbærende træning eller knogleheling).
matricen
matricen omfatter den anden hovedbestanddel af knogle. Det har uorganiske og organiske dele. Det uorganiske er hovedsageligt krystallinske mineralsalte og calcium, som er til stede i form af hydroksyapatit. Matricen er oprindeligt lagt ned som umineraliseret osteoid (fremstillet af osteoblaster). Mineralisering involverer osteoblaster, der udskiller vesikler indeholdende alkalisk phosphatase. Dette spalter fosfatgrupperne og fungerer som foci for calcium-og fosfataflejring. Vesiklerne brister derefter og fungerer som et center for krystaller at vokse på.
den organiske del af matricen er hovedsageligt type I kollagen. Dette gøres intracellulært som tropocollagen og eksporteres derefter. Derefter forbindes det til fibriller. Også udgør den organiske del af matricen er forskellige vækstfaktorer, hvis funktioner ikke er fuldt kendt. Andre faktorer, der er til stede, inkluderer glycosaminoglycaner, osteocalcin, osteonectin, knogle sialo-protein og Cellefastgørelsesfaktor. En af de vigtigste ting, der adskiller matricen i en knogle fra den i en anden celle, er, at matricen i knoglen er hård.
dannelse
dannelsen af knogle under fostrets udviklingsstadium (hos mennesker efter den 7.eller 8. uge indtil fødslen) sker ved to metoder: intramembranøs og endokondral ossifikation.
intramembranøs ossifikation forekommer hovedsageligt under dannelsen af kranens flade knogler; knoglen er dannet af mesenchymvæv. Trinene i intramembranøs ossifikation er:
- udvikling af ossifikationscenter
- forkalkning
- dannelse af trabeculae
- udvikling af periosteum
endokondral ossifikation forekommer i lange knogler, såsom lemmer; knoglen er dannet af brusk. Trinene i endokondral ossifikation er:
- udvikling af bruskmodel
- vækst af bruskmodel
- udvikling af det primære ossificeringscenter
- udvikling af medullær hulrum
- udvikling af det sekundære ossificeringscenter
- dannelse af ledbrusk og epifysisk plade
endokondral ossifikation begynder med punkter i brusk kaldet “primære ossificeringscentre.”De forekommer mest under fostrets udvikling, selvom nogle få korte knogler begynder deres primære nedbrydning efter fødslen. De er ansvarlige for dannelsen af diafyserne af lange knogler, korte knogler og visse dele af uregelmæssige knogler. Sekundær ossifikation forekommer efter fødslen og danner epifyserne af lange knogler og ekstremiteterne af uregelmæssige og flade knogler. Diafysen og begge epifyser af en lang knogle adskilles af et voksende bruskområde (den epifysiske plade). Når barnet når skeletmodenhed (18 Til 25 år), erstattes hele brusk med knogler, der smelter diafysen og begge epifyser sammen (epifysisk lukning).
knoglemarv kan findes i næsten enhver knogle, der indeholder cancelløst væv. Hos nyfødte er alle sådanne knogler udelukkende fyldt med rød marv (eller hæmopoietisk marv), men når barnet bliver ældre, erstattes det for det meste af gul eller “fedtholdig” marv. Hos voksne findes rød marv for det meste i de flade knogler i kraniet, ribbenene, ryghvirvlerne og bækkenbenene.
“Remodeling” er processen med resorption efterfulgt af udskiftning af knogle med lille forandring i form og forekommer i hele en persons liv. Dens formål er frigivelse af calcium og reparation af mikrobeskadigede knogler (fra hverdagens stress). Gentagen stress resulterer i knogletykning ved punkterne med maksimal stress (Ulffs lov).
- knoglebrud
- osteoporose
- osteonekrose
- osteosarkom
- Osteogenesis imperfecta
osteologi
undersøgelsen af knogler og tænder kaldes osteologi. Det bruges ofte i antropologi, arkæologi og retsmedicinsk videnskab til en række opgaver. Dette kan omfatte bestemmelse af ernæring, sundhed, alder, eller skadestatus for den person, knoglerne blev taget fra. Forberedelse af kødede knogler til disse typer undersøgelser kan involvere maceration—kogende kødede knogler for at fjerne store partikler og derefter håndrensning.antropologer og arkæologer studerer også knogleværktøjer lavet af Homo sapiens og Homo neanderthalensis. Knogler kan tjene en række forskellige anvendelser, såsom projektilpunkter eller kunstneriske pigmenter, og kan fremstilles af endoskeletale eller ydre knogler såsom gevir eller brosme.
alternativer til benede endoskeletter
der er flere alternativer til pattedyrsben set i naturen; selvom de har nogle lignende funktioner, er de ikke helt funktionelt analoge med knogler.Eksoskeletter tilbyder støtte, beskyttelse og løftestænger til bevægelse svarende til endoskeletale knogler. Forskellige typer eksoskeletter inkluderer skaller, karapacer (bestående af calciumforbindelser eller silica) og chitinøse eksoskelotoner.
eksponeret knogle
ben, der trænger ind i huden og udsættes for ydersiden, kan både være en naturlig proces hos nogle dyr og på grund af skade:
- en hjortehorn er sammensat af knogle
- den uddøde rovfisk Dunkleosteus havde i stedet for tænder skarpe kanter af hårdt eksponeret knogle langs kæberne
- en sammensat brud opstår, når kanterne på en brudt knogle punkterer huden
- selvom den ikke er strengt eksponeret, er en fugles næb primært knogle dækket af et lag keratin
terminologi
flere udtryk bruges til at henvise til en funktioner og komponenter af knogler i hele kroppen:
| Benfunktion | Definition |
|---|---|
| artikulær proces | en projektion, der kontakter en tilstødende knogle. |
| artikulation | regionen hvor tilstødende knogler kontakter hinanden—en ledd. |
| kanal | en lang, tunnellignende foramen, normalt en passage for bemærkelsesværdige nerver eller blodkar. |
| condyle | en stor, afrundet artikulær proces. |
| crest | en fremtrædende højderyg. |
| eminence | en relativt lille projektion eller bump. |
| epicondyle | en projektion tæt på en kondyle, men ikke en del af leddet. |
| facet | en lille, flad artikulær overflade. |
| foramen | en åbning gennem en knogle. |
| fossa | et bredt, lavt deprimeret område. |
| fovea | en lille pit på hovedet af en knogle. |
| labyrint | et hulrum i en knogle. |
| linje | en lang, tynd fremspring, ofte med en ru overflade. Også kendt som en højderyg. |
| malleolus | en af to specifikke fremspring af knogler i ankelen. |
| meatus | en kort kanal. |
| proces | en relativt stor projektion eller fremtrædende bump.(gen.) |
| ramus | en armlignende gren fra en knogles krop. |
| sinus | et hulrum i en kranial knogle. |
| rygsøjlen | en relativt lang, tynd fremspring eller bump. |
| sutur | artikulation mellem kraniale knogler. |
| trochanter | en af to specifikke tuberositeter placeret på lårbenet. |
| tubercle | en fremspring eller bump med en ru overflade, generelt mindre end en tuberøsitet. |
| tuberosity | en fremspring eller bump med en ru overflade. |
flere udtryk bruges til at henvise til specifikke træk ved lange knogler:
| Bone feature | Definition |
|---|---|
| diafyse | den lange, relativt lige hoveddel af knoglen; region af primær ossifikation. Også kendt som akslen. |
| epifyser | benets endeområder; regioner med sekundær nedbrydning. |
| epifysisk plade | den tynde skive af hyalinbrusk mellem diafysen og epifyserne; forsvinder med tyve år. Også kendt som vækstpladen. |
| hoved | den proksimale artikulære ende af knoglen. |
| hals | regionen af knogle mellem hovedet og akslen. |
- Burkhardt, R. 1971. Knoglemarv og knoglevæv; Farveatlas for Klinisk histopatologi. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 3540050590.Marieb, E. N. 1998. Human Anatomi & fysiologi, 4.udgave. Menlo Park, Californien: Benjamin / Cummings Science Publishing. ISBN 080534196H.
- Tortora, G. J. 1989. Principper for menneskelig anatomi, 5.udgave. Ny York: Harper & række, udgivere. ISBN 0060466855.
alle links hentet 15.juni 2016.
- et godt grundlæggende overblik over knoglebiologi fra Science Creative kvartalsvis.
Credits
ny verdens encyklopædi forfattere og redaktører omskrev og afsluttede artiklen i overensstemmelse med den nye verdens encyklopædi standarder. Denne artikel overholder vilkårene i Creative Commons CC-by-sa 3.0 License (CC-by-sa), som kan bruges og formidles med korrekt tilskrivning. Kredit forfalder i henhold til vilkårene i denne licens, der kan henvise til både bidragydere fra Den Nye Verdens encyklopædi og de uselviske frivillige bidragydere fra
- historie om “knogle”
Bemærk: nogle begrænsninger kan gælde for brug af individuelle billeder, der er separat licenseret.
