oasele sunt organe semi-rigide, poroase, mineralizate, constând din celule într-o matrice dură, care fac parte din endoscheletul vertebratelor. Oasele funcționează pentru a muta, susține și proteja organismul, produc celule roșii și albe din sânge și stochează minerale.deși oasele externe pot părea structuri simple și chiar solide, în realitate ele sunt compuse din țesut osos viu intercalat cu vase de sânge, fibre nervoase și așa mai departe, iar formarea, structura și funcția lor implică o coordonare uimitor de complexă.

oasele vin într-o varietate de forme și au o structură internă și externă complicată, permițându-le să fie ușoare, dar puternice și dure, îndeplinind în același timp multe alte funcții. Unul dintre tipurile de țesuturi care alcătuiesc oasele este țesutul osos mineralizat, numit și țesut osos, un țesut conjunctiv specializat care conferă oaselor rigiditatea și structura internă tridimensională asemănătoare fagurelui. Alte tipuri de țesut găsite în oase în întregime includ măduva, periostul, nervii, vasele de sânge și cartilajul.

deoarece sunt implicate un grup de țesuturi care îndeplinesc o funcție specifică sau un grup de funcții, oasele pot fi denumite organe, deși țesutul osos este țesutul dominant, ceea ce face ca osul să fie adesea clasificat ca un tip specializat de țesut conjunctiv.

caracteristicile osului

toate oasele constau din celule vii încorporate în matricea organică mineralizată care alcătuiește țesutul osos.

țesutul primar al osului, țesutul osos, este un material compozit relativ dur și ușor, format în cea mai mare parte din fosfat de calciu în aranjamentul chimic numit hidroxilapatită de calciu (acesta este țesutul osos care conferă oaselor rigiditatea lor). Are o rezistență la compresiune relativ ridicată, dar o rezistență slabă la tracțiune, ceea ce înseamnă că rezistă bine forțelor de împingere, dar nu și forțelor de tragere. În timp ce osul este în esență fragil, are un grad semnificativ de elasticitate, contribuit în principal de colagen. Colagenul este principala proteină a țesutului conjunctiv la animale și implică armonizarea a trei lanțuri polipeptidice sub forma unei spirale triple. Se caracterizează prin aranjarea regulată a aminoacizilor în fiecare dintre cele trei lanțuri; sub tensiune, spirala triplă se înfășoară strâns, rezistând la întindere și făcând colagenul valoros pentru structură și suport, oferind în același timp oaselor o anumită elasticitate.

osul nu este un material uniform solid, ci mai degrabă are unele spații între componentele sale dure. Stratul exterior dur al oaselor se numește țesut osos compact datorită golurilor sau spațiilor sale minime. Acest țesut conferă oaselor aspectul lor neted, alb și solid și reprezintă 80% din masa osoasă totală a unui schelet adult. Osul Compact poate fi denumit și os dens sau os cortical. Umplerea interiorului organului este țesutul osos spongios umplut cu găuri (numit și os spongios sau os trabecular) care este compus dintr-o rețea de trabecule plate sau în formă de ac, ceea ce face organul general mai ușor și permite spațiu pentru vasele de sânge și măduva. Osul spongios reprezintă restul de 20% din masa osoasă totală, dar are aproape zece ori suprafața osului compact.

exteriorul oaselor (cu excepția cazului în care interacționează cu alte oase prin articulații) este acoperit de periostul, care are un strat fibros extern și un strat osteogen intern. Periostul este bogat alimentat cu sânge, limf și vase nervoase, atașându-se de osul însuși prin fibrele lui Sharpey.

osul poate fi, de asemenea, țesut sau lamelar (stratificat). Țesutul osos este slab, cu un număr mic de fibre de colagen orientate aleatoriu, dar se formează rapid și fără o structură preexistentă în perioadele de reparație sau creștere. Osul lamelar este mai puternic, format din numeroase straturi stivuite și umplut cu multe fibre de colagen paralele cu alte fibre din același strat. Fibrele rulează în direcții opuse în straturi alternante, ajutând la capacitatea osului de a rezista forțelor de torsiune. După o pauză, osul țesut se formează rapid și este înlocuit treptat de osul lamelar cu creștere lentă pe cartilajul hialin preexistent, calcificat, printr-un proces cunoscut sub numele de „substituție osoasă.”

șapte funcții ale oaselor

există șapte funcții principale ale oaselor.

• protecție: oasele pot servi la protejarea organelor interne, cum ar fi craniul protejează creierul sau coastele protejează abdomenul.
• forma: oasele oferă un cadru pentru a menține corpul sprijinit.
• producția de sânge: măduva osoasă, situată în cavitatea medulară a oaselor lungi și interstițiile osului spongios, produce celule sanguine într-un proces numit hematopoieză.
• depozitarea mineralelor: oasele acționează ca rezerve de minerale importante pentru organism, în special calciu și fosfor.mișcarea: oasele, mușchii scheletici, tendoanele, ligamentele și articulațiile funcționează împreună pentru a genera și transfera forțe, astfel încât părțile individuale ale corpului sau întregul corp să poată fi manipulate în spațiul tridimensional. Interacțiunea dintre OS și mușchi este studiată în biomecanică.
• echilibrul acido-bazic: osul tamponează sângele împotriva modificărilor excesive ale pH-ului prin absorbția sau eliberarea sărurilor alcaline.
• detoxifiere: țesutul osos îndepărtează metalele grele și alte elemente străine din sânge și astfel reduce efectele lor asupra țesuturilor nervoase și a altor țesuturi. Ulterior le poate elibera mai lent pentru excreție.

majoritatea oaselor îndeplinesc toate aceste funcții într-un grad sau altul, dar anumite oase sunt mai specializate pentru anumite funcții.

cinci tipuri de oase

există cinci tipuri de oase în corpul uman: lung, scurt, plat, neregulat și sesamoid.

• oasele lungi sunt mai lungi decât sunt largi, constând dintr-un arbore lung (diafiza) plus două suprafețe articulare (articulare), numite epifize. Acestea sunt compuse în mare parte din oase compacte, dar sunt, în general, suficient de groase pentru a conține oase spongioase considerabile și măduvă în centrul gol (cavitatea medulară). Cele mai multe oase ale membrelor (inclusiv cele trei oase ale degetelor) sunt oase lungi, cu excepția rotulei (patella) și a oaselor carpiene, metacarpiene, tarsale și metatarsiene ale încheieturii și gleznei. Clasificarea se referă mai degrabă la formă decât la dimensiune.
• oasele scurte sunt aproximativ în formă de cub și au doar un strat subțire de os compact care înconjoară un interior spongios. Oasele încheieturii și gleznei sunt oase scurte, la fel și oasele sesamoide.
• oasele plate sunt subțiri și în general curbate, cu două straturi paralele de oase compacte care intercalează un strat de os spongios. Majoritatea oaselor craniului sunt oase plate, la fel și sternul.
• oasele neregulate nu se încadrează în categoriile de mai sus. Ele constau din straturi subțiri de os compact care înconjoară un interior spongios. După cum sugerează numele, formele lor sunt neregulate și complicate. Oasele coloanei vertebrale și șoldurilor sunt oase neregulate.
• oasele sesamoide sunt oase scurte încorporate în tendoane. Deoarece acționează pentru a ține tendonul mai departe de articulație, unghiul tendonului este crescut și astfel forța mușchiului este crescută. Exemple de oase sesamoide sunt patella si pisiform.

celule osoase

• osteoblastele sunt celule formatoare de oase mononucleate care coboară din celulele osteoprogenitoare. Acestea sunt situate pe suprafața cusăturilor osteoide și fac un amestec de proteine cunoscut sub numele de osteoid, care mineralizează pentru a deveni os. Osteoidul este compus în principal din colagen de tip I și produce hormoni, cum ar fi prostaglandinele, pentru a acționa asupra osului în sine. Ele produc puternic fosfatază alcalină, o enzimă care are un rol în mineralizarea osului, precum și multe proteine matrice. Osteoblastele sunt celulele osoase imature.

• celulele mucoasei osoase sunt în esență osteoblaste inactive. Acestea acoperă toată suprafața osoasă disponibilă și funcționează ca o barieră pentru anumiți ioni.

• osteocitele provin din osteoblaste, care au migrat și au devenit prinse și înconjurate de matricea osoasă pe care ei înșiși o produc. Spațiile pe care le ocupă sunt cunoscute sub numele de lacune. Osteocitele au multe procese care ajung să întâlnească osteoblastele probabil în scopul comunicării. Funcțiile lor includ în grade diferite: formarea osului, întreținerea matricei și homeostazia calciului. Ei acționează posibil ca receptori mecano-senzoriali-reglând răspunsul osului la stres. Sunt celule osoase mature.

• osteoclastele sunt celulele responsabile pentru resorbția osoasă (remodelarea osului pentru a reduce volumul acestuia). Osteoclastele sunt celule mari, multinucleate situate pe suprafețele osoase în ceea ce se numesc lacune Howship sau gropi de resorbție. Aceste lacune, sau gropi de resorbție, sunt lăsate în urmă după descompunerea osului și adesea prezente ca suprafețe dantelate. Deoarece osteoclastele sunt derivate dintr-o linie de celule stem monocite, ele sunt echipate cu strategii de înghițire similare cu macrofagele circulante. Osteoclastele se maturizează și / sau migrează pe suprafețe osoase discrete. La sosire, enzimele active, cum ar fi fosfataza acidă rezistentă la tartrat, sunt secretate împotriva substratului mineral.

procesul de resorbție osoasă eliberează calciul stocat în circulația sistemică și este un proces important în reglarea echilibrului calciului. Pe măsură ce formarea osoasă fixează activ calciul circulant în forma sa minerală, îndepărtându-l din fluxul sanguin, resorbția îl desface activ, crescând astfel nivelul de calciu circulant. Aceste procese apar în tandem în locații specifice site-ului și sunt cunoscute sub numele de turnover os sau remodelare. Osteoblastele și osteoclastele, cuplate împreună prin semnalizarea celulelor paracrine, sunt denumite unități de remodelare osoasă. Iterația evenimentelor de remodelare la nivel celular influențează modelarea și sculptarea scheletului în timpul creșterii și ca răspuns la stres (cum ar fi exercițiile cu greutate sau vindecarea oaselor).

matricea cuprinde celălalt constituent major al osului. Are părți anorganice și organice. Anorganicul este în principal săruri minerale cristaline și calciu, care este prezent sub formă de hidroxiapatită. Matricea este inițial stabilită ca osteoid nemineralizat (fabricat de osteoblaste). Mineralizarea implică osteoblaste care secretă vezicule care conțin fosfatază alcalină. Aceasta scindează grupările fosfat și acționează ca focare pentru depunerea de calciu și fosfat. Veziculele se rup apoi și acționează ca un centru pentru creșterea cristalelor.

partea organică a matricei este în principal colagenul de tip I. Acest lucru se face intracelular ca tropocollagen, și apoi exportate. Apoi se asociază în fibrile. De asemenea, alcătuirea părții organice a matricei sunt diferiți factori de creștere, ale căror funcții nu sunt pe deplin cunoscute. Alți factori prezenți includ glicozaminoglicanii, osteocalcina, osteonectina, proteina sialo osoasă și factorul de atașare celulară. Unul dintre principalele lucruri care distinge matricea unui os de cea a unei alte celule este că matricea din os este dură.

formarea

formarea osului în stadiul fetal de dezvoltare (la om, după săptămâna a 7-A sau a 8-a până la naștere) are loc prin două metode: osificarea intramembranoasă și endochondrală.

osificarea intramembranoasă apare în principal în timpul formării oaselor plate ale craniului; osul este format din țesut mezenchim. Etapele osificării intramembranoase sunt:

1. dezvoltarea Centrului de osificare
2. calcificarea
3. formarea trabeculelor
4. dezvoltarea periostului

osificarea endocondrală apare în oase lungi, cum ar fi membrele; osul este format din cartilaj. Etapele osificării endochondrale sunt:

1. dezvoltarea modelului cartilajului
2. creșterea modelului cartilajului
3. dezvoltarea Centrului primar de osificare
4. dezvoltarea cavității medulare
5. dezvoltarea Centrului secundar de osificare
6. formarea cartilajului articular și a plăcii epifize

osificarea endocondrală începe cu puncte din cartilaj numite „centre primare de osificare.”Ele apar mai ales în timpul dezvoltării fetale, deși câteva oase scurte își încep osificarea primară după naștere. Ei sunt responsabili pentru formarea diafizelor oaselor lungi, a oaselor scurte și a anumitor părți ale oaselor neregulate. Osificarea secundară apare după naștere și formează epifizele oaselor lungi și extremitățile oaselor neregulate și plate. Diafiza și ambele epifize ale unui os lung sunt separate de o zonă în creștere a cartilajului (placa epifizică). Când copilul atinge maturitatea scheletică (între 18 și 25 de ani), tot cartilajul este înlocuit cu OS, fuzionând diafiza și ambele epifize împreună (închiderea epifizei).

măduva osoasă poate fi găsită în aproape orice os care deține țesut spongios. La nou-născuți, toate aceste oase sunt umplute exclusiv cu măduvă roșie (sau măduvă hematopoietică), dar pe măsură ce copilul îmbătrânește, acesta este în mare parte înlocuit cu măduvă galbenă sau „grasă”. La adulți, măduva roșie se găsește mai ales în oasele plate ale craniului, coastelor, vertebrelor și oaselor pelvine.

„Remodelarea” este procesul de resorbție urmat de înlocuirea osului cu puține schimbări de formă și are loc de-a lungul vieții unei persoane. Scopul său este eliberarea calciului și repararea oaselor micro-deteriorate (din stresul cotidian). Stresul repetat are ca rezultat îngroșarea oaselor în punctele de stres maxim (legea lui Wolff).

• fractură osoasă
• osteoporoză
• osteonecroză
• osteosarcom
• Osteogenesis imperfecta

osteologie

studiul oaselor și dinților este denumit osteologie. Este frecvent utilizat în antropologie, arheologie și criminalistică pentru o varietate de sarcini. Aceasta poate include determinarea nutriției, sănătății, vârstei sau stării de rănire a individului din care au fost luate oasele. Pregătirea oaselor cu carne pentru aceste tipuri de studii poate implica macerarea—fierberea oaselor cu carne pentru a îndepărta particulele mari, apoi curățarea manuală.

antropologii și arheologii studiază, de asemenea, instrumentele osoase realizate de Homo sapiens și Homo neanderthalensis. Oasele pot servi o varietate de utilizări, cum ar fi puncte de proiectil sau pigmenți artistici, și pot fi realizate din oase endoscheletice sau externe, cum ar fi cornul de cerb sau tusk.

alternative la endoscheletele osoase

există mai multe alternative la osul mamifer văzut în natură; deși au unele funcții similare, nu sunt complet analog funcțional cu osul.

• Exoscheletele oferă suport, protecție și pârghii pentru mișcări similare osului endoscheletal. Diferitele tipuri de exoskeletoni includ cochilii, carapace (constând din compuși de calciu sau silice) și exoskelotoni chitinoși.
• un adevărat endoschelet (adică țesut protector derivat din mezoderm) este prezent și în echinoderme. Porifera (bureții) posedă endoscheleturi simple care constau din spicule calcaroase sau silicioase și o rețea de fibre de spongină.

osul expus

osul care pătrunde în piele și este expus la exterior poate fi atât un proces natural la unele animale, cât și din cauza rănirii:

• coarnele unui cerb sunt compuse din os
• peștele prădător dispărut Dunkleosteus, în loc de dinți, avea margini ascuțite de os expus dur de-a lungul fălcilor
• o fractură compusă apare atunci când marginile unui os rupt perforează pielea
• deși nu este strict expus, ciocul unei păsări este în primul rând os acoperit într-un strat de keratină

terminologie

Mai mulți termeni sunt și componente ale oaselor pe tot corpul:

caracteristică osoasă	definiție
proces articular	o proiecție care contactează un os adiacent.
articulare	regiunea în care oasele adiacente contact reciproc—o articulație.
canal	un foramen lung, asemănător tunelului, de obicei un pasaj pentru nervii sau vasele de sânge notabile.
condyle	un proces articular mare, rotunjit.
creasta	o creastă proeminentă.
eminență	o proiecție relativ mică sau cucui.
epicondil	o proiecție în apropierea unui condyle, dar care nu face parte din articulație.
fațetă	o suprafață articulară mică, aplatizată.
foramen	o deschidere printr-un os.
fosa	o zonă depresivă largă și superficială.
fovea	o groapă mică pe capul unui os.
labirint	o cavitate în interiorul unui os.
linie	o proiecție lungă, subțire, de multe ori cu o suprafață aspră. Cunoscut și sub numele de creastă.
malleolus	una dintre cele două protuberanțe specifice ale oaselor din gleznă.
meatus	un canal scurt.
proces	o proiecție relativ mare sau cucui proeminent.(gen.)
ramus	o ramură asemănătoare brațului de pe corpul unui os.
sinus	o cavitate în interiorul unui os cranian.
coloanei vertebrale	o proiecție relativ lungă, subțire sau cucui.
sutura	articularea între oasele craniene.
trohanter	una dintre cele două tuberozități specifice situate pe femur.
tubercul	o proiecție sau o umflătură cu o suprafață rugoasă, în general mai mică decât o tuberozitate.
tuberozitate	o proiecție sau o denivelare cu o suprafață rugoasă.

Mai mulți termeni sunt folosiți pentru a se referi la caracteristicile specifice ale oaselor lungi:

caracteristică osoasă	definiție
diafiză	corpul principal lung, relativ drept al osului; regiunea de osificare primară. De asemenea, cunoscut sub numele de ax.
epifize	regiunile finale ale osului; regiuni de osificare secundară.
placa epifizică	discul subțire al cartilajului hialin dintre diafiză și epifiză; dispare la vârsta de douăzeci de ani. De asemenea, cunoscut sub numele de placa de creștere.
cap	capătul articular proximal al osului.
gât	regiunea osului dintre cap și ax.

• Burkhardt, R. 1971. Măduva osoasă și țesutul osos; Atlas de culoare Al Histopatologiei clinice. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 3540050590.
• Marieb, E. N. 1998. Anatomia umană & Fiziologie, ediția a 4-a. Menlo Park, California: Editura Științifică Benjamin / Cummings. ISBN 080534196X.
• Tortora, G. J. 1989. Principiile anatomiei umane, ediția a 5-a. New York: Harper & rând, editori. ISBN 0060466855.

toate link-urile preluate 15 iunie 2016.

• o bună prezentare de bază a biologiei osoase de la science Creative Quarterly.