Физиология мышц Типы мышечных волокон Функции

Физиология мышц

Типы мышечных волокон Функции скелетных мышц • Поддержка тела. • Движение скелета. • Поддержание температуры тела. • Осуществление движения сердечно-сосудистых и лимфатических сосудов. • Защита внутренних органов. • Обеспечение устойчивости суставов.

В мышце различают мышечную и сухожильные части; утолщенную среднюю, активно сокращающуюся часть называют брюшком (телом), а два конца – головкой и хвостом. В зависимости от количества головок мышца бывает двуглавой, трехглавой и четырехглавой. У многих мышц на обоих концах имеются сухожилия, посредством которых они прикрепляются к костям. Сухожилия образованы плотной волокнистой соединительной тканью и способны выдерживать большие нагрузки при растяжении; прикрепляясь к костям, они плотно срастаются с надкостницей. У различных мышц они неодинаковы по ширине и длине и могут иметь форму шнура, ленты или широких плоских образований (например, у мышц, формирующих стенку брюшной полости), называемых сухожильным растяжением, или апоневрозом. В состав мышц входят также кровеносные сосуды и нервы. 6

Типы скелетных мышц: 1 — веретенообразная мышца: а) брюшко, б)сухожилие; 2 — двуглавая мышца: а) головка, б) брюшко, в) хвост; 3 — двубрюшная мышца: а) брюшко, б) сухожильная дуга; 4 — многобрюшная мышца: а) брюшко, б) сухожильная перемычка; 5 — широкая мышца: а) брюшко, б) апоневроз; 6 — одноперистая мышца; 7 — двуперистая мышца

Названия присваивались мышцам на протяжении веков. Большей частью это описательные термины, отражающие: ✓ размеры, ✓ положение, ✓ форму, ✓ строение, ✓ место прикрепления или функцию мышцы. 8

Скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, расположенных параллельно другу. Эти многоядерные волокна порой достигают нескольких сантиметров в длину. В каждом мышечном волокне содержится большое количество упорядоченно расположенных миофибрилл, образованных специфическими белками, главными из которых являются актин и миозин. Эти белки составляют тонкие и толстые нити – миофиламенты. Мышечные волокна объединены в пучки, окруженные соединительной тканью. Множество таких пучков, в свою очередь, окружены как футляром волокнистой соединительной тканью. Сосуды Соединительнотканные оболочки мышцы пронизаны кровеносными сосудами и снабжены нервами.

Строение мышечного волокна

Толстые и тонкие филаменты образуют периодический рисунок вдоль каждой миофибриллы. Регулярно повторяющийся элемент этого рисунка называется саркомер (греч. «маленькая мышца» ). Толстые филаменты = белок миозин. Тонкие филаменты = белки: актин + тропонин + тропомиозин.

Механизм сокращений скелетных мышц Myofibrils: Site of Contraction Figure 12 -3 c-f: ANATOMY SUMMARY: Skeletal Muscle

Описание мышечного сокращения. Нервный импульс генерируется в мозгу (передние рога спинного мозга или ядра черепномозговых нервов), распространяется по моторному нейрону и стимулирует мышечные волокна

Электромеханическое сопряжение Нервный импульс Потенциал действия мышечного волокна Мышечное сокращение

Теория скользящих нитей В основе мышечного сокращения лежит взаимодействие между актиновыми и миозиновыми нитями миофибрилл вследствие образования поперечных мостиков между ними.

Стимул возникновение ПД электромеханическое сопряжение ( проведение возбуждения по трубочкам, высвобождение Са++ и воздействие его на систему тропонин-тропомиозин-актин) образование поперечных мостиков и скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых сокращение миофибрилл снижение [Са++] вследствие работы Са-насоса пространственное изменение белков сократительной системы расслабление миофибрилл

Двигательная единица Двигательные аксоны, подходя к мышцам, ветвятся. Группа мышечных волокон (в бицепсе тысячи волокон) и иннервирующий её аксон образуют двигательную единицу; все мышечные волокна в ней сокращаются одновременно. Чем меньше волокон в двигательной единице, тем более тонкий контроль осуществляется со стороны нервной системы. Регуляция напряжения, вызываемого мышцой, может осуществляться: -изменением количества двигательных единиц, возбуждающихся в данный момент; -изменением количества нервных импульсов в секунду.

Тетанус — (греч. «оцепенение, судорога» ), состояние длительного сокращения, непрерывного напряжения мышцы, возникающее при поступлении к ней нервных импульсов с такой частотой (более 20 Гц), что расслабления между последовательными одиночными сокращениями не происходит.

Мышечная судорога – возникает в результате непроизвольных тетанических сокращений. Частота ПД нерва аномально высока, гораздо выше, чем при произвольном максимальном сокращении. . Конкретные причины неясны. Мышечные судороги могут возникать из-за: • Недостаточного кровоснабжения. • Сдавления нерва. • Минерального истощения. Слишком мало натрия, кальция или магния в еде могут вызвать судороги в ногах. Некоторые мочегонные лекарства также снижают уровень натрия.

Мышечные нарушения Сокращения скелетных мышц страдают при некоторых заболеваниях. Во многих случаях патология обусловлена состоянием нервной системы (пример – полиомиелит). • Миалгия - мышечная боль, которая может возникать и при физическом напряжении, и в состоянии покоя. Развивается вследствие перенапряжения мышечных клеток, повреждения сосудов мышц. • Мышечная дистрофия – генетическое заболевание. Прогрессивная мышечная дегенерация и ослабление. Приводит к смертельному исходу вследствие дыхательной или сердечной недостаточности. При дистрофии упражнения ослабляют мышцу. Больные живут не более 20 лет. • Mиастения gravis – аутоиммунное заболевание, характеризующееся ослаблением мышц, затрагивающее, в основном, мускулатуру лица и шеи. Обусловлено уменьшением количества рецепторов ацетилхолина на концевых пластинках. Страдают ~ 120000 жителей США.

Мышечное утомление При непрерывной стимуляции волокна скелетной мышцы развиваемое им напряжение со временем ослабевает, несмотря на продолжающееся поступление стимулов. Уменьшение мышечного напряжения, вызванное предшествующей сократительной активностью, называется мышечным утомлением. Другие признаки утомления : уменьшение скорости укорочения и расслабления волокон. Момент начала утомления и скорость его развития зависят от типа мышечных волокон, а также от интенсивности и длительности мышечной работы. Утомление мышцы во время длительного изометрического тетануса и восстановление после отдыха.

Энергетический метаболизм мышц Основной источник энергии – глюкоза (поступает с пищей). При расщеплении глюкозы энергия запасается в виде химических связей молекулы АТФ также образуется при дыхании в митохондриях и при расщеплении креатинфосфата. Энергия АТФ тратится на обеспечение мышечного сокращения. Конечный продукт расщепления глюкозы – молочная кислота!

Высокочастотное утомление: некоторые мышечные волокна при непрерывной стимуляции быстро утомляются, но после короткого отдыха так же быстро восстанавливаются. Утомлением такого типа сопровождаются высокоинтенсивные непродолжительные упражнения, например, подъем тяжелого груза. Низкочастотное утомление: развивается относительно медленно при длительном не слишком интенсивном упражнении с циклическими периодами сокращения и расслабления (например, при беге на длинную дистанцию); после этого для полного восстановления мышцы требуется гораздо более длительный отдых, часто до 24 ч.

Фактор 1. Нарушается проведение потенциалов действия вдоль поперечных Т-трубочек вглубь мышечного волокна и Са 2+ уже не высвобождается из саркоплазматического ретикулума

Фактор 2. Накопление молочной кислоты. Поскольку от цитоплазматической концентрации ионов Н+ существенно зависит конформация (и, следовательно, активность) белковых молекул, повышение кислотности внутриклеточной среды влияет на структуру мышечных белков - актина , миозина , а также белков, задействованных в высвобождении Са 2+. Фактор 3. Расходование мышечного гликогена ; уменьшение запаса этого важного для сокращения источника энергии коррелирует с началом утомления Фактор 4. Синаптическое утомление означает, что при длительном и интенсивном возбуждении синаптическая передача постепенно ослабевает.

Медленные и быстрые мышечные волокна Волокна скелетной мускулатуры могут быть в целом классифицированы по принципу быстрого или медленного сокращения, основанного на их сократительных и метаболических свойствах. Окислительные волокна медленного сокращения (тип I) вовлечены в процессы длительного тонического сокращения. В противоположность этому, гликолитические волокна быстрого сокращения (тип IIb) используются для внезапных, взрывных сокращений.

Денервационная атрофия: после повреждения иннервирующих мышцу мотонейронов или прекращения нервно-мышечной передачи мышечные волокна становятся тоньше, в них уменьшается содержания актина и миозина. Иммобилизационная атрофия: развивается, когда мышца долго бездействует, например, при иммобилизации сломанной конечности путем наложения гипса.

Гипертрофия – увеличение размера Гиперплазия: увеличение числа мотонейрон мышца Количество волокон в мышце остается постоянным всю жизнь. Изменения размеров мышц при атрофии и гипертрофии определяются уровнем метаболизма и размерами каждого отдельного волокна.

Адаптация мышц к тренировке Упражнения низкой интенсивности, но Кратковременные высокоинтенсивные большой длительности = «аэробная упражнения = «тренировка на силу» тренировка» . количество митохондрий в диаметр быстрых волокон (гипертрофия) мышечных волокнах число капилляров расщепление глюкозы ВЫНОСЛИВОСТЬ = способность к МЫШЕЧНАЯ СИЛА длительной мышечной активности при минимальном утомлении Такие мышцы маловыносливы, быстро утомляются Небольшое снижение максимальной силы вследствие уменьшения диаметра волокон

Укорочение мышцы Перемещение кости Мышечные группы, осуществляющие движения сустава в противоположных направлениях, называются антагонистами Мышечные группы осуществляющие движение в одном направлении называются синергистами Группы мышц-антагонистов необходимы не только для сгибания и разгибания, но и для движения конечностей в стороны при вращении

Спасибо за внимание!