Сила и работа мышечного волокна. Двигательные единицы.
Занятие 7. Физиологические особенности
Скелетных и гладких мышц
Классификация мышечных тканей, их физиологические свойства.
Мышечные ткани - ткани различного происхождения и строения, для которых ведущей функцией является сократимость, а основными органеллами - миофибриллы.
В организме человека по структуре и физиологическим свойствам выделяют 3 типа мышечной ткани:
1. Поперечно-полосатую (скелетную).
2. Гладкую.
3. Сердечную
Поперечно-полосатая (скелетная) мышечная ткань является произвольной возбудимой тканью. Она формирует скелетные мышцы, мышцы ротовой полости, верхней трети глотки, наружные сфинктеры мочеиспускательного канала и прямой кишки. Тканевыми элементами служат мышечные волокна - симпласты, которые содержат 4 элемента, обеспечивающих сократительную функцию мышц:
а) миофибриллы, образованные параллельно ориентированными нитями актина и миозина;
б) тропонин-тропомиозин регулирующий комплекс (управляет актом сокращения);
в) саркоплазматический ретикулум, образующий систему T-трубочек и L-каналов, которые содержат ионизированный кальций, запускающий сокращение;
г) систему энергетического обеспечения (митохондриальные комплексы).
Скелетные мышцы обеспечивают сохранение позы, взаимное расположение частей тела и перемещение тела в пространстве, дыхание, прием пищи.
Гладкомышечная ткань является непроизвольно возбудимой. Она формирует мышечные оболочки внутренних органов, все внутренние сфинктеры, входит в состав стенки сосудов. Тканевым элементом является гладкомышечная клетка - миоцит веретеновидной или звездчатой формы. Сократительные элементы представлены:
|
|
|
а) миозиновыми нитями, проходящими вдоль оси клетки и актиновыми нитями, образующими 3-мерную сеть;
б) слабо развитым тропонин-тропомиозиновым комплексом;
в) не развитым эндоплазматическим ретикулумом, (необходимый для инициирования мышечного сокращения ионизированный кальций поступает из внешней среды клетки);
г) системой энергетического обеспечения.
Гладкие мышцы обеспечивают перистальтику желудка, кишечника, мочеточника, маточной трубы, тонус кровеносных и лимфатических сосудов, опорожнение кишечника, мочевого пузыря.
В функциональном отношении различают фазные мышечные волокна (обеспечивают движения, связанные с перемещением тела в пространстве) и тонические мышечные волокна (обеспечивают длительно протекающие сократительные процессы, например, сохранение позы). В фазных волокнах генерируется ПД, который и распространяется по мембране. В тонических волокнах возбуждение возникает градуально в зависимости от силы стимула. Фазные мышечные волокна в свою очередь подразделяются на быстрые и медленные мышечные волокна. Различия между ними заключаются в:
|
|
|
Ø длительности сокращения,
Ø силе сокращения (быстрые обладают большей силой сокращения),
Ø времени наступления утомления (медленные менее утомляемы).
Количество медленных и быстрых мышечных волокон в разных мышцах неодинаково и у разных людей оно тоже различно. Соотношение мышечных волокон генетически запрограммировано. Переход быстрых мышечных волокон в медленное и, наоборот, в течение жизни не происходит.
Все типы мышц обладают некоторыми свойствами:
1. Возбудимость.
2. Проводимость.
3. Сократимость – изменение длины или напряжения. Способность расслабляться.
4. Эластичность – способность развивать напряжение при растяжении
В естественных условиях деятельность мышц носит рефлекторный характер. Зарегистрировать электрическую активность мышцы можно с помощью электромиографа. Электромиография используется в спортивной медицине.
Формы и типы мышечного сокращения.
Режимы сокращения мышц.
Различают несколько форм и типов мышечных сокращений.
1. Динамическая форма мышечного сокращения. При таком типе сокращений изменяется длина мышцы, но не изменяется напряжение. Эта форма включает два типа:
|
|
|
а) Изотонический тип или концентрационный (мышца укорачивается, но не изменяет своего напряжения). Например, ходьба.
б) Эксцентрический тип. Если нагрузка на мышцу больше, чем ее напряжение, то мышца растягивается. Например, при опускании тяжелого предмета.
2 Статическая форма мышечного сокращения. Эта форма наблюдается при поддержании позы или преодолении силы земного притяжения.
Данная форма включает один тип мышечного сокращения – изометрический. При изометрическом сокращении мышца изменяет свое напряжение, но не изменяет длины.
3. Смешанная форма (ауксотонические, ауксометрические сокращения).
Деление на формы и типы мышечных сокращений является условным т.к. все сокращения являются смешанными. Однако преобладает какой-то один тип.
Режимы сокращения мышц.
Характер или режим сокращения мышцы зависит от частоты импульсов, которые поступают от мотонейрона.
Выделяют одиночные и тетанические мышечные сокращения.
Если на мышцу подействовать одиночным импульсом, то происходит одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют несколько фаз:
|
|
|
1. Латентный (скрытый) период – время после действия раздражителя до начала сокращения.
2. Фаза укорочения (при изотоническом сокращении) или фаза напряжения (при изометрическом сокращении).
3. Фаза расслабления.
Одиночное мышечное сокращение характеризуется незначительной утомляемостью, но при этом мышца не способна реализовать свои возможности.
Если на мышечное волокно воздействуют два быстро следующих друг за другом импульса, то сокращения накладываются и возникает сильное сокращение.
Наложение двух следующих друг за другом импульсов называется суммацией.
Выделяют два вида суммации:
1. Если второй раздражитель поступает в момент, когда мышца начала расслабляться, то кривая имеет вершину отдельную от вершины первого сокращения. Этот вид суммации называется неполной.
2. Если второй раздражитель поступает в момент, когда сокращение мышцы еще не дошло до вершины т.е. мышца не начала расслабляться, то оба сокращения сливаются в единое целое. Этот вид суммации называется полной.
Длительное и сильное сокращения мышцы, под влиянием ритма импульсов с последующим расслаблением называется тетанусом. У человека тетанус можно получить при частоте 50—70 имп/сек.
Выделяют два вида тетануса:
1. Зубчатый. Возникает при малой частоте подачи импульсов (до 150 имп/cек).
2. Гладкий. Возникает при высоком ритме подачи импульсов (более 150 имп/cек).
При этом различают оптимальный и пессимальный ритмы работы мышцы.
Так, если частота подачи и сила импульсов вызывает максимальный сократительный эффект, то это оптимальный ритм работы. Оптимальный ритм работы формируется через фазу экзальтации (т.е. супернормальности).
Если частота подачи импульсов и сила раздражителя слишком велики, то это вызывает снижение силы сокращения. Такой ритм называется пессимальным. Этот ритм работы мышцы формируется через фазу абсолютной рефрактерности.
Контрактура.
Иногда, в работе мышцы, наблюдается стойкое непрерывное стационарное обратимое сокращение мышцы с сильно замедленным его расслаблением. Такое сокращение мышцы называется контрактура (судорога). От тетануса она отличается отсутствием распространяющегося потенциала действия вдоль мышцы.
Выделяют 3 вида контрактур:
1. Калиевая. Развивается, если в окружающей мышечное волокно жидкости накапливается много ионов калия.
2. Кофеиновая. Под влиянием высокой концентрации кофеина внутрь мышечного волокна поступают ионы кальция и вызывают длительное сокращение мышцы.
3. Посттетаническая. Это остаточное укорочение мышцы после снятия действия раздражителя. Например, если долго нести тяжелую сумку и не разжимать пальцы рук, то после освобождения от сумки пальцы сразу не разгибаются.
Сила и работа мышечного волокна. Двигательные единицы.
Величина сокращения (сила мышцы) зависит от морфологических свойств и физиологического состояния мышцы:
1. Исходной длины мышцы (длинны покоя). Чем сильнее мышца растянута в покое, тем сильнее сокращение (закон Франка-Старлинга).
2. Диаметра мышцы или поперечного сечения. Выделяют два диаметра:
а) анатомический диаметр – поперечное сечение мышц.
б) физиологический диаметр – перпендикулярное сечение каждого мышечного волокна. Чем больше физиологическое сечение, тем большей силой обладает мышца.
Сила мышцы измеряется весом максимального груза поднятого на высоту или максимальным напряжением, которое она способна развить в условиях изометрического сокращения. Измеряется в килограммах или ньютонах. Методика измерения силы мышцы называется динамометрия.
Выделяют два вида силы мышцы:
1. Абсолютная сила – отношение максимальной силы к физиологическому диаметру.
2. Относительная сила – отношение максимальной силы к анатомическому диаметру.
При сокращении мышца способна выполнять работу. Работа мышцы измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения.
Работа мышцы характеризуется мощностью. Мощность мышцы определяется величиной работы в единицу времени и измеряется в ваттах.
Наибольшая работа и мощность достигается при средних нагрузках.
Двигательные единицы
Мотонейрон с группой иннервируемых им мышечных волокон составляет двигательную единицу. Аксон мотонейронов может ветвиться и иннервировать группу мышечных волокон. Так, один аксон может иннервировать от 10 до 3000 мышечных волокон.
Различают двигательные единицы по строению и функциям.
По строению двигательные единицы делятся на:
1. Малые двигательные единицы, которые имеют малый мотонейрон и тонкий аксон, способный иннервировать 10-12 мышечных волокон. Например, мышцы лица, мышцы пальцев рук.
2. Большие двигательные единицы представлены крупным телом мотонейрона, толстым аксоном, который способен иннервировать более 1000 мышечных волокон. Например, четырехглавая мышца.
По функциональному значению двигательные единицы делятся на:
1. Медленные двигательные единицы. Они включают малые двигательные единицы, являются легко возбудимыми, характеризуются невысокой скоростью распространения возбуждения, в работу включаются первыми, но при этом они практически не утомляемы.
2. Быстрые двигательные единицы. Они состоят из больших двигательных единиц, плохо возбудимы, обладают большой скоростью проведения возбуждения. Обладают высокой силой и скоростью ответа. Например, мышцы боксера.
Эти особенности двигательных единиц обусловлены рядом свойств.
Мышечные волокна, которые входят в двигательные единицы, имеют сходные свойства и различия. Так, медленные мышечные волокна обладают:
1. Богатой капиллярной сетью.
2. Содержат много миофибрилл.
3. Содержит много миоглобина (т.е. способны связывать большое количество кислорода).
4. В них содержится много жиров.
Благодаря этим особенностям эти мышечные волокна обладают высокой выносливостью, способны к небольшим по силе сокращениям, но длительным по времени.
Отличительные особенности быстрых мышечных волокон:
1. Содержат большее, чем медленные волокна, миоглобина.
2. Обладают большей скоростью и силой сокращения.
3. Содержат мало капилляров.
4. Содержат мало жиров.
В связи с этими особенностями быстрые мышечные волокна быстро утомляемы, но обладают большой силой и высокой скоростью ответа.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 605; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!