Khám phá xương: Đặc điểm cấu tạo và tính chất của xương trong Sinh học lớp 8

1. Xương là gì?

Xương là khung cứng nâng đỡ và định hình cơ thể, quyết định mọi hoạt động và hỗ trợ sự di chuyển linh hoạt hàng ngày. Xương không chỉ bảo vệ các cơ quan quan trọng như tim và não mà còn giúp sản sinh tế bào bạch cầu và hồng cầu, lưu trữ khoáng chất cần thiết cho cơ thể.

Xương là các mô cứng với cấu trúc đặc biệt khác biệt so với các mô khác trong cơ thể. Đây là phần cứng nhất trong cơ thể, được tạo thành từ các mô xương có hình dạng đa dạng. Bên trong xương là cấu trúc giống tổ ong, giúp xương nhẹ hơn và chứa tủy xương, nơi sản sinh tế bào máu và lưu trữ canxi cũng như khoáng chất.

Khi mới sinh, cơ thể người có khoảng 270 xương mềm. Khi trưởng thành, nhiều xương kết hợp lại, giảm xuống còn khoảng 206 xương. Xương lớn nhất là xương đùi, còn xương nhỏ nhất là xương bàn đạp tai giữa chỉ khoảng 2 – 3mm. Xương chủ yếu chứa collagen tạo khung mềm và phốt pho, canxi cho phần xương cứng, giúp tăng cường sức mạnh và hình dáng cơ thể. Khoảng 99% canxi trong cơ thể được dự trữ trong xương và răng.

2. Cấu trúc của xương

2.1. Cấu trúc xương dài

Xương dài chủ yếu nằm ở các chi, như xương cánh tay, cẳng tay, xương đùi và cẳng chân. Chúng được cấu trúc để phù hợp với các chuyển động và chức năng vận động.

Cấu trúc của một xương dài bao gồm:

- Hai đầu của xương được cấu tạo bởi mô xương xốp, với các nan xương xếp theo kiểu vòng tròn tạo ra các khoang chứa tủy đỏ.

- Đầu xương được bao phủ bởi một lớp sụn mỏng, bao gồm đầu gần và đầu xa, là điểm tiếp xúc với các xương khác. Sụn khớp giúp giảm ma sát và hấp thụ lực tại các khớp.

- Thân xương có hình dạng ống, với cấu trúc từ ngoài vào trong bao gồm: màng xương mỏng -> mô xương cứng -> khoang xương.

+ Màng xương: Là lớp màng bao bọc bề mặt xương (ngoại trừ sụn khớp), có chức năng bảo vệ xương, hỗ trợ chữa lành gãy xương và chứa các mạch máu nuôi dưỡng xương.

- Khoang xương chứa tủy xương, với tủy đỏ ở trẻ em và tủy vàng ở người trưởng thành, là một khoang rỗng hình trụ bên trong thân xương.

+ Tủy đỏ: chịu trách nhiệm sản xuất máu. Tủy đỏ hiện diện trong các xương xốp của trẻ sơ sinh. Khi trưởng thành, mô xương phát triển, tủy đỏ tập trung chủ yếu trong các xương lớn và ở trung tâm của chúng.

+ Tủy vàng: chủ yếu là tế bào mỡ, tập trung trong ống xương dài và xương xốp.

- Hành xương: là phần ở giữa thân xương và đầu xương. Trong quá trình phát triển, hành xương chứa sụn tăng trưởng – một lớp sụn giúp thân xương dài ra. Khi xương ngừng dài thêm (từ khoảng 14 - 24 tuổi), sụn tăng trưởng được thay thế bằng một cấu trúc xương gọi là đường đầu xương.

- Bên ngoài xương được bao phủ bởi lớp màng xương, nơi chứa nhiều mạch máu, dây thần kinh và các mạch bạch huyết, giúp nuôi dưỡng các xương nhỏ. Gân và dây chằng gắn vào xương qua màng xương. Màng xương bao phủ toàn bộ bề mặt ngoài, trừ những nơi xương kết nối với nhau để tạo thành khớp. Tại các khớp, xương được bao phủ bởi sụn khớp.

- Tế bào xương: Xương liên tục trải qua quá trình hình thành, phát triển, lão hóa và thay thế tế bào mới. Quy trình này diễn ra không ngừng.

Trong xương, có 3 loại tế bào chính tham gia vào quá trình này:

+ Nguyên bào xương: Là các tế bào chứa protein và khoáng chất. Chúng có chức năng tạo ra tế bào mới và sửa chữa tế bào cũ.

+ Cốt bào: Những tế bào này không hoạt động, đóng vai trò như “chất kết dính” giữa các tế bào xương và nguyên bào.

+ Tế bào hủy xương: Chúng có chức năng giải phóng enzyme và tạo ra axit để phá vỡ cấu trúc xương và trung hòa khoáng chất trong xương. Các khoáng chất được trung hòa sẽ được thu gom và tái tạo thành hệ thống xương mới.

2.2. Cấu tạo xương ngắn và xương dẹt

Xương ngắn và xương dẹt không có cấu trúc hình ống, mà được bao phủ bởi lớp mô xương cứng bên ngoài, còn bên trong là mô xương xốp với nhiều nan xương và hốc nhỏ chứa tủy đỏ (giống như mô xương xốp ở đầu xương dài).

- Xương ngắn, như xương cổ tay và cổ chân, được cấu tạo để hỗ trợ các hoạt động hạn chế sự linh hoạt và phối hợp tốt.

- Xương dẹt bao gồm các xương như ở vòm họng, xương bả vai, xương chậu, và chúng có vai trò bảo vệ cơ thể.

Có hai loại mô xương:

+ Xương đặc (cứng): Phần ngoài của xương rất cứng và chắc, chiếm khoảng 80% trọng lượng của toàn bộ xương.

+ Xương thế sợi (xốp): Nhẹ hơn, với cấu trúc hình que, có tính linh hoạt nhưng không cứng như xương đặc.

2.3. Xương vừng

Xương vừng thường nằm dưới các gân cơ và có kích thước nhỏ. Chúng đóng vai trò như lớp đệm cho gân và giảm ma sát giữa gân và xương, từ đó giúp màng xương hoạt động hiệu quả hơn. Xương bánh chè là một ví dụ điển hình của xương vừng lớn và rất quan trọng trong cơ thể.

2.4. Xương bất định hình

Loại xương này có cấu trúc phức tạp và hình dạng thường tùy thuộc vào vị trí của nó, không thuộc vào các loại chính như xương thái dương, xương hàm, hay các xương nền sọ.

3. Tính chất của xương

Xương có hai đặc điểm chính: sự dẻo dai và độ bền.

Xương được cấu tạo từ hai thành phần chủ yếu: một loại chất hữu cơ gọi là cốt giao và một số chất vô cơ, hay còn gọi là chất khoáng.

- Chất khoáng chủ yếu là Canxi, đóng vai trò quan trọng trong việc giữ vững độ bền chắc của xương.

- Cốt giao là thành phần đảm bảo tính dẻo dai của xương. Tỉ lệ cốt giao trong xương thay đổi theo độ tuổi.

Nhờ vào tính dẻo dai, xương có thể chịu đựng các lực cơ học tác động lên cơ thể, trong khi độ bền chắc giúp xương hỗ trợ và nâng đỡ cơ thể. Hai tính chất này đều phụ thuộc vào thành phần hóa học của xương.

4. Chức năng của xương

Xương đóng vai trò quan trọng với nhiều chức năng khác nhau trong cơ thể, như hỗ trợ chuyển động, bảo vệ các cơ quan nội tạng, và nhiều chức năng khác nữa.

Cơ học: Xương tạo ra một khung vững chắc để nâng đỡ cơ thể. Các cơ, gân, và dây chằng gắn kết với xương, giúp cơ thể di chuyển một cách linh hoạt. Nếu không có khung xương, cơ thể không thể di chuyển được.

Tổng hợp các chất dinh dưỡng: Xương sản xuất hồng cầu, tiểu cầu và bạch cầu. Đồng thời, các tế bào hồng cầu già cỗi hoặc bị lỗi cũng được phân hủy bên trong tủy xương.

Lưu trữ khoáng chất: Xương dự trữ các khoáng chất, đặc biệt là canxi và photpho. Bên cạnh đó, xương còn đảm bảo cung cấp một số yếu tố tăng trưởng như insulin.

Dự trữ chất béo: Các axit béo được tích trữ trong các mô mỡ của tủy xương.

Cân bằng nồng độ pH: Xương có khả năng giải phóng hoặc hấp thụ các muối kiềm, giúp duy trì mức pH của máu ở trạng thái cân bằng.

Hỗ trợ giải độc cho cơ thể: Xương có khả năng hấp thụ các kim loại nặng và các chất độc hại từ máu.

Chức năng nội tiết: Xương sản xuất các hormone có ảnh hưởng đến thận và điều chỉnh lượng đường trong máu cũng như sự lắng đọng chất béo.

Cân bằng canxi: Xương có thể điều chỉnh mức canxi trong máu bằng cách hình thành hoặc phân hủy xương qua quá trình tái hấp thu.

Trên đây là những thông tin chi tiết về Xương là gì? Cấu tạo và tính chất của xương?. Chúng tôi hy vọng rằng những thông tin từ Mytour sẽ cung cấp cho bạn đọc kiến thức hữu ích về hệ thống xương khớp, các thành phần, loại xương và chức năng của chúng. Trong quá trình biên soạn, không thể tránh khỏi sai sót, mong bạn vui lòng phản hồi để chúng tôi có thể điều chỉnh. Xin chân thành cảm ơn!