Скелет

Скелет на син кит

Скелет (на гръцки: σκελετός, skeletos = „изсушено тяло“, „мумия“) в биологията е системата, обезпечаваща опора в живите организми. В по-широк смисъл, небиологическите структури като мостове или здания също могат да имат скелет.

Скелетите обикновено се разделят на три типа: външни (екзоскелет), вътрешни (ендоскелет) и течни (хидростатичен скелет), въпреки, че последният тип не винаги бива отнасян към скелетите заради отсъствието на твърди опорни структури. За пример на хидроскелет може да послужи образованието във вид на запълнена с течност гастрална ивица у осемлъчевите полипи, която поддържа формата на полипа. Екзоскелетът е характерен за повечето безгръбначни, при които се среща като раковина (например при молюските) или кутикула при (хитиновата черупка на членестоногите). Характерна тяхна особеност е, че нямат клетъчни елементи. Ендоскелетът на гръбначните е образуван от хрущялни и костни тъкани. Скелетът представлява пасивната част на двигателния апарат, като подвижно свързаните кости и хрущяли се привеждат в движение от прикрепващите се за тях мускули. Прието е да бъде разделян на осев (гръбначен стълб, череп, гръден кош) и допълнителен (кости на крайниците). Гръбначните животни имат само вътрешен скелет, в чиeто устройство влизат и кости, които филогенетично имат кожен произход. Такива са някои кости на черепа и лицето, зъбите, костните рогови израстъци. В някои органи се намират костни образувания, които изпълняват спомагателна роля при осъществяване на строго специфични функции. Те принадлежат към т.нар. „висцерален скелет“. Към него се отнасят рилната кост при свинята, костта на половия член при представителите на сем. Кучеви, костните образувания в сърцето на някои преживни животни.

Отделът от анатомията, който изучава скелетната система, включва в себе си науката за костите — остеология (osteologia), и науката за свързванията и съчленяванията — артрология (arthrologia).

Екзоскелет

Екзоскелет на насекомо

Екзоскелета е втвърдена външна обвивка, най-често стрещана при безгръбначните животни, която има функцията да защитава меките тъкани и органи на тялото. Някои типове екзоскелетни обвивки през определени периоди се събличат при линеенето на животните. Това става когато тялото на животното нараства и е нужна смяна на телесната покривка. Такъв тип екзоскелет се наблюдава при редица членестоноги, като например насекомите и ракообразните.

Екзоскелетът е изграден от различни материали и се класифицира по доминиращия тип вещество — например хитин (при членестоногите), калциеви съединения (корали и мекотели) или силикати (диатомови водорасли и радиоларии).

Екзоскелетът при насекомите има защитна функция, но освен това служи и като опорна точка за закрепването на мускули, както и за водонепропусклива преграда предодвратяваща загубата на вода, а също така и като сетивен орган за анализиране на околната среда. Екзоскелетът при мекотелите притежава всички тези функции с изключение на сетивната.

Външната скелетна обвивка, може да бъде относително тежка в сравнение с общата маса на животното, затова сухоземните организми с екзоскелет са сравнително малки. Водните организми с екзоскелет са значително по-големи, тъй като теглото под вода е значително намалено (например в резултат на архимедовата сила и други). Така например, мидата Tridacna gigas, която обитава водите на тихия и индийския океан достига гигански размери, както на тегло (200 kg), така и на дължина (1,2 m).

Ендоскелет

Ендоскелетът е структура, разположена във вътрешността на тялото, но осигуряваща опора за тъканите и органите. Такъв тип скелет е типичен за гръбначните животни, където минерализирани тъкани (кости) осигуряват опората на животното, а комбинацията от всички кости се означава като скелет. Ендоскелетната организация варира по сложност и функционалност. При водните гъби ендоскелетът е единствено с опорна функция, а при по-сложно изградените животни е и място за залавяне на мускулите на тялото. Същинският ендоскелет е образувание на мезодермата и типични представители с такъв тип скелет са иглокожите и хордовите животни.

Ендоскелет при водните гъби

Скелетът при водните гъби е съставен от микроскопични калциеви или силициеви твърди структури, наречени спикули. Водните гъби от клас Demospongiae, който включва около 90% от всички водни гъби имат разнообразен ендоскелет. При тях спикулите са изградени или от фибри на белтъка спонгин, или от силикатни минерали, или от комбинация от двете. Когато са налице спикули от неорганични материали, формата е различна от тази при представителите на клас Hexactinellida .

Ендоскелет при иглокожите

Скелетът при иглокожите, които включват например морските звезди, е изграден от калцит и малки количества магнезиев оксид. Той лежи под епидермиса в мезодермата и се формира от специализиран тип клетки. Структурата на скелета е порьозна, което води до намаление на теглото, но същевременно е здрава за добра опора на тялото. Всъщност, целия скелет преставлява обединение на много малки осици (костни плочки), което позволява нарастване на животното в почти всички посоки и лесно възстановяване на повредени части. Свързани със стави, отделните големи сегменти на скелета могат да се движат с помощта на мускулите на тялото.

Ендоскелет при хордовите животни

При хората и при повечето гръбначни, основният скелет е изграден от кости. Друг важен компонент са и хрущялите. При бозайниците, хрущялните тъкани се разпологат около ставните сегменти. При други животни, като например хрущялните риби, целият скелет може да е изграден от хрущяли.

Костите, освен със своята опорна функция, предстваляват и депо за калций и фосфор (под хормата на фосат), които при необходимост могат да се използват от организма.

Риби

Скелет на шаран

Скелетът на рибите е или изграден изцяло от хрущяли (хрущялни риби) или от кости (костни риби). Отличителна черта на скелета при рибите е наличието на кости в перките с изключение на опашната перка. Тези кости в преките не са свързани пряко с гръбначния стълб и се поддържат от мускули.

Птици

Скелетът при птицити е силно адаптиран за полет. Скелетът е изграден от кости, които са едновременно много леки, но и здрави, за да могат да издържат на напрежението при излитане, летене и кацане. Една от адаптациите при птиците е сливането на кости, което намалява общия брой кости в скелета и го прави по-здрав. Птиците нямат челюстни кости и зъби, а за сметка на това имат клюн, който е значително по-лек.

Морски бозайници

За да се улесни движението във вода, при морските бозайници задните крайници са или редуцирани (напр. китове) или са слети в единичен опашен плавник (напр. тюлени). Това е значително изменение на скелета и е адаптация към живота в морска вода.

Цитоскелет

Еукариотен цитоскелет. Актиновите филаменти са оцветени в червено, микротубулите в зелено, а ядрата в синьо

Различните клетки при еукариотните организми притежават различна характерна форма и сложен вътрешен строеж. Способни са да изменят формата и разположението на органелите, а в някои от случаите и да се придвижват от едно място на друго. Всички тези способности на клетката се дължат на развита мрежа от белтъчни нишки, които образуват своеобразен скелет на клетката.

Двата най-важни белтъчни елемента на цитоскелета са актиновите филаменти и микротръбиците. Всеки от тях се състои от глобуларни белтъчни субединици, които могат леко да се съединяват и разединяват помежду си. В цитоскелета на клетките на повечето животни има и трети тип, които по своята дебелина заемат междинно положение и поради тази причина се наричат междинни филаменти. Те се състоят от фибриларни белтъчни субединици и са много по-стабилни от останалите два. Към устройството на цитоскелета влизат и други спомагателни белтъци, които или свързват филаментите едни с други, или цитоскелета с други клетъчни структури (например плазмолемата). Могат да влияят и на степента на полимеризация на филаментите. Специфичните комплекси на спомагателните белтъци взаимодействат с белтъчните филаменти и осигуряват процесите на движението. За мускулното съкращение са отговорни актиновите филаменти, а подвижността на ресничките и камшичетата зависи от функцията на микротръбичките. Въпреки че в тези движения участват различни белтъчни молекули, принципът на движението е един и същ. То е свързано с хидролизата на АТФ и е основано на принципа на хлъзгането на белтъчните молекули една към друга.

Сред най-важните белтъчни влакна на цитоскелета са актиновите нишки и микротубулите. Вероятно те са възникнали на много ранен етап в еволюцията, тъй като се срещат при всички еукариотни клетки в практически неизменен вид.

Функция на скелета

• Опорна. Служи като твърда основа на тялото, към която се прикрепват директно или косвено меките му съставки — мускули, вътрешни органи, съдове, нерви и други. С това скелетът определя външната форма и размерите на тялото.
• Двигателна. За скелета се залавят мускули, които в резултат на контракция привеждат организма в движение. Поради особеното разположение, най-вече в областта на крайниците, костите изпълняват ролята на лостове, които осъществяват придвижването на тялото в пространството. Имат способността да пружинират и да намаляват сътресенията при движението.
• Защитна. Скелетът образува кухини и канали, в които се поместват вътрешните органи. Такива са главен и гръбначен мозък, бял дроб, сърце, черен дроб и други.
• Минерално депо за организма. Поради голямото количество микроелементи костите на скелета могат да компенсират известна част от загубите на минерални вещества от организма.
• Кръвотворна. В тръбестите кости се помества костния мозък, който произвежда кръвни елементи. С напредване на възрастта костният мозък се видоизменя и постепенно се превръща в резервно депо за мазнини.

Литература

• Гаджев С. Приложна и топографска анатомия на домашните животни и птици. Стара Загора, 1995, ISBN 954-8180-31-6
• Германов А. Приложна зоология. Земиздат, 1992, ISBN 954-05-0187-3
• Гигов Ц., "Анатомия на домашните птици", второ издание, Земиздат 1985 г.
• Коларов Я., „Зоология“, УИ „Паисий Хилендарски“, 2008, ISBN 978-954-423-421-8
• Кръстев Х., Витанов С. Ембриология. Земиздат, София, 1994, ISBN 954-05-0203-9
• Кръстев Х., Витанов С. Цитология и Хистология. Земиздат, София, 1993, ISBN 954-05-0083-4