Физиология скелетных и гладких мышц, опорнодвигательного аппарата

Физиология скелетных и гладких мышц, опорнодвигательного аппарата

• Актуальность темы: Приспособление организма человека к постоянно меняющимся условиям внешней среды осуществляется за счет сложных рефлекторных реакций, важное место среди которых занимают двигательные процессы. Перемещение в пространстве, трудовая деятельность, защита, продолжение рода невозможны без мышечной работы. В осуществлении ряда вегетативных функций, таких, как пищеварение, дыхание, кровообращение и т. д. , всегда принимают участие мышцы. Мышечная сила, мышечная выносливость, координация движений являются одними из факторов, определяющих физическое развитие человека, поэтому так важны регулярные занятия спортом. Известно, что здоровье определяется не только наличием или отсутствием заболеваний, но и гармоничным развитием, нормальным уровнем основных функциональных показателей. Одним из направлений определения работоспособности человека является определение способности к выполнению физических нагрузок и движений в комплексах упражнений.

Виды мышечных волокон

Микрофотография мышечного волокна

Строение скелетных мышц

Функции скелетных мышц: • Передвижение тела в пространстве • Перемещение частей тела относительно друга • Поддержание позы • Выработка тепла • Передвижение крови и лимфы • Участие в акте вдоха и выдоха • Депо воды и солей • Защита внутренних органов

Возбудимость способность реагировать на нервные раздражители - импульсы Растяжимость способность увеличивать длину при уменьшении толщины СВОЙСТВА МЫШЦ Сократимость способность уменьшать длину при увеличении толщины Эластичность способность принимать прежнее положение после растяжения

Поперечно – полосатые мышцы скелета Состоят из волокон длинной от мм до см. Каждое мышечное волокно это многоядерная структура, в нем отсутствует разграничение клеток. Поверхность мышечного волокна покрыта прозрачной оболочкой- сарколеммой. Содержимое волокон состоит из саркоплазмы, в которой располагаются сократительные нити – миофибриллы. Мышечные волокна обладают поперечной исчерченностью из-за упорядоченного расположения нитей сократительных белков: актина и миозина.

Строение миофибриллы

Сокращение мышц (теория скользящих нитей Хаксли – хансана)

Типы сокращения мышц • Изометрическое – сокращение при котором мышца не укорачивается во время сокращения • Изотоническое – сокращение при котором мышца укорачивается, но ее напряжение на протяжении всего сокращения остается постоянным.

Виды сокращений мышц • Одиночное сокращение – возникает в ответ на действие одиночного раздражителя • Тетаническое сокращение – длительное, слитное сокращение мышц ־ Зубчатый тетанус (неполный) ־ Гладкий тетанус (полный)

Сравнение амплитуды различных видов сокращения

Двигательные единицы • Понятие ввел Чарльз Шеррингтон. • Состоит из мотонейрона (двигательного нейрона) спинного мозга и иннервируемых им мышечных волокон.

Двигательные единицы Большие Малые (большой мотонейрон, толстый аксон) (маленький мотонейрон, тонкий аксон) Двигательные единицы быстрые медленные Приспособительное значение различных ДЕ: 1. Позволяет вовлекать в работу те, участие которых наиболее эффективно для осуществления конкретного движения; 2. Возможность избирательной активации ДЕ способствует борьбе с утомлением (например смена позы при длительном напряжении мышц ведет к смене ДЕ, давая отдых работающим).

Сила и работа мышц Силу мышц можно определить: 1)По max грузу который она может поднять; 2)По max напряжению, которое она развивает в условиях изометрического сокращения. Показатели силы: Максимальная сила – сила, которую развивает мышца при изометрическом режиме при соблюдении условий : 1) Участвуют все ДЕ данной мышцы; 2) Все они работают в тетаническом режиме; 3) Мышца сокращается при длине покоя (это длина мышцы, при которой она сокращаясь развивает максимальное напряжение). Условий 1 -3 добиться трудно, поэтому max силу определяют путём раздражения эл. током нерва, иннервирующего её. Относительная сила – это отношение max силы к анатомическому поперечнику.

Анатомический поперечник – это площадь поперечного сечения мышцы перпендикулярно её длине. (напр: max сила мышцы 1000 Н, площадь анатомического поперечника 25 см 2, относ. сила = 1000 Н/0, 0025 м 2 = 400000 Па = 0, 4 м. Па) Физиологический поперечник – площадь поперечного сечения мышцы перпендикулярно ходу волокон. Абсолютная сила мышцы – отношение её max силы к физиологическому поперечнику. Максимальная произвольная сила – это сила, которую развивает мышца, при max произвольном усилии. Силовой дефицит – разность между максимальной и максимальной произвольной силой.

Работа мышц Динамическая Статическая Работа мышц Локальная движения совершаемые мелкими группами мышц Общая – Движения больших мышечных групп

Как вычислить работу мышц? А = F * S Работа (кг*м) сила (кг) Величина груза путь (м) (высота, на которую поднят груз) • Величина работы зависит от силы мышц и их длинны. • Сила мышц прямо пропорционально зависит от поперечного сечения всех мышечных волокон данной мышцы, т. е. от её толщины. • Проявление силы мышц зависит от ряда факторов автоматических, механических, физиологических и психологических ( при поперечном сечении мышцы 1 см 2 мышца способна поднять груз 10 кг). КПД мышцы = А/Е * 100% А- работа Е – общие затраты энергии

Теплообразование в мышцах Процессы теплообразования в мышцах в покое и при сокращении были подробно изучены английским физиологом Хиллом с помощью разработанного им высокочувствительного термоэлектрического метода. 2 фазы теплообразования: 1) фаза начального теплообразования 2) запаздывающего (восстановительного) теплообразования. Начальное тепло связано с процессами укорочения и расслабления мышц. Источником начального теплообразования являются химические процессы анаэробного распада углеводов. Восстановительное теплообразование происходит в течение нескольких минут после расслабления и обусловлено в основном окислительными процессами. Тепло, образующееся в мышцах, обеспечивает оптимальные условия для течения ферментативных процессов.

Затраты АТФ мышцы • На работу Na+-К+ насоса • На работу Са++ насоса • На разрыв мостиков актина и миозина 60% энергии АТФ мышц расходуется на тепло: 1. произвольная двигательная активность 2. непроизвольный тонус 3. непроизвольная ритмическая активность (дрожь) но: существует и недрожательный термогенез (бурый жир) При отдыхе энергия запасается в виде фосфокреатина В организме человека 30 млн волокон, общая сила= 30 тонн Одно волокно поднимает примерно 2 гр.

Нервно – мышечный синапс Синапс – это функциональный контакт между возбудимыми клетками, цитоплазма каждой из которых заключена в отдельную электрогенную мембрану. В зависимости от локализации синапсы центральные: • Аксо-соматические • Аксо-дендритические • Аксо-аксональные периферические невроэпителиальные мионевральные (с нерва на железу) (с нерва на мышцу)

3 основных структуры синапса 1) пресинаптическая мембрана 2) постсинаптическая мембрана 3) синаптическая щель Медиатор (посредник, передатчик нервного импульса) – это химическое в-во, которое принимает участие в передаче возбуждения или торможения.

Физиологические св-ва синапсов: 1) Одностороннее проведение возбуждения в синапсе связано с его морфологическими особенностями. 2) Синаптическая задержка обусловлена: - временем, необходимым для освобождения и диффузии медиатора через синаптическую щель; - временем взаимодействия АЦХ с ХР.

Гладкие мышцы • Обеспечивают функцию полых органов стенки которых они выстилают • Обеспечивают сфинктерную функцию, создают условия для хранения содержимого полого органа, в этом органе • Играют важную роль в системе крово- и лимфообращения ( изменяют просвет сосуда, адаптируют местный кровоток к потреблению кислорода и питательных веществ).

Физиологические особенности гладких мышц: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. В миофибриллах гладких мышц нет поперечной исчерченности Менее возбудимы, чем скелетные Возбуждение по ним распространяется с небольшой скоростью 215 м/с Возбуждение может передаваться с одного волокна на другое Сокращение происходит более медленно и длительно Рефрактерный период более продолжительный, чем у скелетных Большая пластичность – способность сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения Способность к автоматической деятельности, которая обеспечивается нервными элементами заложенными в стенках гладкомышечных органов Высокая чувствительность к биологически активным веществам