Лекція 4 Тема Фізіологія рухового апарату 1 Поняття

Лекція 4. Тема: Фізіологія рухового апарату 1. Поняття про рухову м’язову одиницю. 2. нервово- Будова поперечносмугастого м’язового волокна. 3. Структура міофібрил і механізм, хімізм і енергетика скорочення м’язового волокна. 4. Форми і типи скорочення м’яза. 5. Сила і робота м’язів. Втома м’язів. Активний відпочинок (феномен Сєченова).

МЕТА • • • Освітня: дати систематизовані основи наукових знань із фізіології м'язів. Виховна: формувати в майбутніх фахівців певні морально-духовні якості безпосередньо через зміст навчального матеріалу й налаштування студентів на конкретну пізнавальну діяльність. Розвиваюча: забезпечити оптимальні умови для інтелектуального розвитку особистості Організуюча: мобілізації студентів на навчальну діяльність. Мотиваційна: спонуканні студентів до навчальної самостійної діяльності щодо оволодіння знаннями, навичками і вміннями, до постійного пошуку нових знань, розвитку і формування позитивних інтересів та стимулювати інтереси й позитивні мотиви до навчання, розкрити особливості імунітету при м'язовій роботі. Гедоністична: викликати позитивні емоції, естетичну насолоду від процесу здобування знань і змісту лекційного матеріалу, спілкування з лектором і загалом викликати задоволення. Терміни • Рухова (нейромоторна) одиниця • Міофібрили • Саркомер • Форми і типи скорочення м’яза. • Сила і робота м’язів. • Втома м’язів.

Рухова (нейромоторна) одиниця – мотонейрон разом із групою інервованих ним м’язових волокон. • • Велика рухова одиниця складається з великого мотонейрона з товстим аксоном, який розгалужується на велику кількість гілочок та іннервує сотні і навіть тисячі м’язових волокон. — швидкі, здатні розвивати короткочасно велику силу і виконувати швидкі рухи. • (наприклад, м'язи очей або пальців руки від 8 до 50) • Мала рухова одиниця складається з маленького мотонейрона з тонким аксоном, що утворює невелику кількість гілочок і, відповідно, іннервує невелику кількість м’язових волокон (усього кілька десятків) — повільні, розвивають невеликі зусилля і здатні до тривалої роботи. • • (наприклад, біцепс може містити у своєму складі більш ніж 600 рухових одиниць)

М’яз – є виконавчим, робочим органом, ефектором. Належить до збудливих тканин. Характерні: збудливість, скорочення, провідність. (у людини близько 400)

• Типи волокон: • - інтрафузальних – що входять до складу м’язового веретена і є частиною спеціалізованого рецептора розтягування (інервуються гамамотонейронами). • • - екстрафузальних робочих м’ язових волокон – багатоядерних симпластів.

Структура міофібрил • Міофібрили – скоротливий апарат м’язового волокна.

• Кожна міофібрила складається з близько 2500 протофібрил (міофіламентів) – товстих міозинових (10 нм) і тонких актинових (5 нм) у співвідношенні 1: 2

Посмугованість саркоплазми – прояв впорядкованої структури міофібрил Саркомер • I-диски – ізотропні (утворені актином), • Z-линии – телофрагми (до них кріпиться актин) • • A-диски – анізотропні (утворені міозином) H-полоска - тільки міозин • M-линия - мезофрагма (зона фіксації товстих міозинових філаментів Ділянка міофібрили, розташована між двома Z-линиями носить назву саркомера і є структурно-функциональною одиницею міофібрили. Саркомер включає А-диск і розташовані по сторонах від нього дві половини I-диску.

Міозин • • • Молекула міозину має глобулярну частину головку і фіблярну частину - дві переплетені спіралі, створюючи суперспіраль. Міозин володіє здатністю гідролізувати АТФ Декілька сотень (~400 штук) полімеризованих молекул міозину зібрано воєдино в товсту (міозинову) нитку.

Актин. Тропоміозин. • Тропінін Актиновая нитка - тонка нитка (філамент) міофібрили, закручена в спіраль. • Тропоміозин - Фіблярний білок, Розташовується тропоміозин в жолобку між двома спіралями актину. З'єднується тропоміозин "кінець в кінець", ланцюжок безперервний. Молекула тропоміозину закриває активні центри. • Тропонін - глобулярний білок, має 3 субодиниці: тропонін "Т", тропонін "С" і тропонін "I". Розташовується на тропоміозині з рівними проміжками, довжина яких рівна довжині молекули тропоміозину.

Молекулярний механізм скорочення

РЕЖИМИ СКОРОЧЕННЯ М’ЯЗІВ iзометричний в м’язі під час його активності наростає напруга (генерується сила), але через те, що обидва кінці м’яза фіксовані (наприклад, м’яз намагається підняти великий вантаж) – він не вкорочується. iзотонiчний характеризується розвитком напруги (сили), спроможної підняти даний вантаж, а потім м’яз вкорочується – змінює свою довжину, зберігаючи напругу. «ауксотонiчне скорочення » – змішане.

Види скорочень Поодиноке виникає у відповідь на стимул, достатній для збудження м’яза. Сумація виникає коли м’яз додатково подразнюють або до завершення розслаблення (неповна сумація). або впродовж фази скорочення (повна сумація) Тетанус тривале і сильне скорочення м’яза що виникає при ритмічній стимуляції. Якщо інтервали між подразненнями відповідають не повній сумації виникає зубчастий тетанус. Якщо повній сумації то при цьому проходить злиття і накладання (суперпозиція) поодиноких скорочень – гладенький тетанус.

Характеристика м’язового скорочення. Походження зубчастого і гладенького тетануса.

• Залежність сила-довжина – сила скорочення м’яза залежить від вихідної довжини його м’язових волокон. при надмірному розтягненні волокна довжина саркомера збільшується і актинові і міозинові нитки втрачають поперечні зв’язки і тому напруження не розвивається, воно = 0. В розслабленому стані площа зчеплення між актином і міозином найбільша. • Залежність сила–швидкість – чим більше навантаження, тим менша швидкість скорочення. При невеликому навантаженні активуються швидкі рухові одиниці з великою швидкістю скорочення. При збільшенні навантаження на м’яз необхідна величина сили напруження досягається за рахунок включення повільних рухових одиниць. Це зумовлює різке зменшення швидкості скорочення м’яза.

• Сила м’яза визначається за максимальним вантажем, який він може підняти і за максимальним напруженням, яке він може розвинути за умов ізометричного скорочення. • Максимальна сила - це така сила м’яза, яку він розвиває в ізометричному режимі за умов участі всіх його рухових одиниць, їхньої роботи в тетанічному режимі і м’яз скорочується при довжині спокою (довжині, при якій м’яз розвиває максимальне напруження). Відносна анатомічна сила - це відношення її максимальної сили до її анатомічного поперечника (площі поперечного розрізу м’яза, перпендикулярного до його довжини). Абсолютна сила м’яза - це відношення максимальної сили до його фізіологічного поперечника (площі поперечного розрізу м’яза, перпендикулярного до розташування усіх його волокон). Максимальна довільна сила - це сила, яку розвиває м’яз при максимальному довільному скороченні.

• М’язова витривалість — це здатність тривалий час підтримувати зусилля на постійному рівні. Максимальна м’язова витривалість визначається підтриманням максимального зусилля протягом однієї хвилини. Фіксується значення максимального зусилля на початку і через одну хвилину. • Співвідношення між м’язовою силою і витривалістю людини характеризує її працездатність.

Робота Статична (утримання вантажу, поза – ізометричний режим скорочення) Динамічна (переміщення вантажу і рухи кісток у суглобах). Максимальна робота виконується м’язом при середньому його навантаженні ( «закон середніх навантажень» ).

• Втома м’яза - це тимчасове зниження або втрата працездатності м’яза, які настають як результат його роботи, і зникають після відпочинку. • І. М. Сєченов довів, що відновлення працездатності стомлених м’язів руки людини після тривалої роботи прискорюється, якщо в період її відпочинку здійснювати роботу другою рукою. Такий відпочинок називається активним.

Регуляція скорочення міокарду • • Міоцити: - мають малі розміри; - розміщені у різних напрямах; - часто гілкуються; - багато міжклітинних контактів через втавні диски, що призводить до формування клітинних “кластерів”, які поводяться разом як “велика клітина” A. Скорочення внаслідок деполяризації і активації Са 2+-струму ззовні через потенціал-залежні Са 2+канали. 1. Вхід Са 2+ активує вихід Са 2+ із саркоплазматичного ретикулуму через активацію реанодін-чутливі рецепторні канал. 2. Значне підвищення концентрації Са 2+ активує скорочення. 3. Релаксація починається внаслідок закачування Са 2+ до СР за допомогою Са 2+-АТФази. Додатково Са 2+ виводиться до міжклітинного середовища.

Скорочення гладеньких м'язів • • • Скоротливий апарат гладеньких м'язів. Щільний зв’язок між гладенько м'язовими клітинами здійснюється завдяки спеціальним міжклітинним електричним контактам – нексусам, які характеризуються малим електричним опором. В залежності від реакції на потенціал дії клітини поділяють на фазні і тонічні. Фазні клітини гладенько м'язові у відповідь на подразнення генерують повноцінний потенціал дії за принципом “все або нічого”, тонічні – локальну деполяризацію. Товсті протофібрили складаються з міозину. Тонка протофібрила – має тіж самі компоненти, що і в скелетних м'язах, за виключенням регуляторного білку тропоніну (!). Відсутність тропоніну суттєво впливає на Са 2+-регуляцію скорочення гладеньких м'язів. Співвідношення товстих протофібрил до тонких – від 1: 5 до 1: 27, тоді як у скелетних 1: 2 – 1: 3. Протофібрили фіксуються до щільних тілець на мембрані, які є аналогами Z-дисків. Вихідне тонічне скорочення деяких гладеньких м'язів, особливо судинних, активується здебільшого позаклітинним Са 2+ після розвитку потенціалу дії.

Гіподинамія • Під гіподинамією розуміється стан зниженої рухової активності, що зумовлюється загальною м’язовою слабкістю у результаті захворювання або малорухомого способу життя, коли навантаження на м’язи різко зменшується. • Тривале перебування у вказаних умовах супроводжується атрофічними змінами в м’язах, загальною фізичною де тренованістю, захворюваннями серцевосудинної системи, змінами сольового балансу, системи крові, імунітету, демінералізацією кісток тощо.