Работа мышц

2. Работа мышц

Работа мышц

1.Строение и функциипоперечнополосатых мышечных клеток.

Сердечнаяпоперечнополосатая (исчерченная)мышечная тканьвстречаетсяв мышечной оболочке сердца (миокарде)и устьях связанных с ним крупных сосудов.Основным функциональным свойствомсердечной мышечной ткани служитспособность к спонтанным ритмическимсокращениям, на активность которыхвлияют гормоны и нервная система.

Этаткань обеспечивает сокращения сердца,которые поддерживают циркуляцию кровив организме. Источником развитиясердечной мышечной тканислужит миоэпикардиальнаяпластинка висцерального листкаспланхнотома(целомическаявыстилка в шейной части эмбриона).

Клеткиэтой пластинки (миобласты) активноразмножаются и постепенно превращаютсяв сердечныемышечные клетки – кардиомиоциты (сердечныемиоциты).Выстраиваясьв цепочки, кардиомиоциты формируютсложные межклеточные соединения- вставочныедиски,связывающиеих в сердечныемышечные волокна.

Зрелаясердечная мышечная ткань образованаклетками – кардиомиоцитами,связаннымидруг с другом в области вставочныхдисков и образующими трехмерную сетьветвящихся и анастомозирующих сердечныхмышечных волокон.

Строение.

Структурнымэлементом поперечно полосатых мышечныхтканей служит уже не клетка, а волокно,которое легко можно изолировать примацерации. Волокно имеет форму цилиндрас ровной, гладкой поверхностью и сзакругленными концами. В мышце волокнарасполагаются продольно, причем длинаих различна и достигает в некоторыхслучаях 12,5 см.

В коротких мышцах онасовпадает с их длиной, в длинных жеволокна обычно заканчиваются, не доходядо их конца. Толщина волокон колеблетсяот 10 до 100 мкм. Снаружи мышца покрытасарколеммой (sarcos – мясо, lemma – оболочка). Плазматическая мембрана сарколеммычерез определенные промежутки вдаетсяв цитоплазму (саркоплазму) волокна,пересекая его.

Образующаяся такимобразом система поперечных трубокполучила название Т-системы. Подобнаяструктура способствует быстромураспространению импульса в мышечномволокне. Основнуюмассу мышечного волокна составляютмиофибриллы, расположенные в цитоплазме,которая в мышечном волокне получиласпециальное название саркоплазмы.

Вволокне много ядер, число которых взависимости от длины волокна доходитдо нескольких десятков и даже сотен.Но, несмотря на это, общая масса ядер посравнению с массой волокна невелика.

Механизмсокращения мышечных волокон.

Впокоящихся мы­шечных волокнах приотсутствии импульсации мотонейронапо­перечные миозиновые мостики неприкреплены к актиновым миофиламентам.

Тропомиозин расположен таким образом,что бло­кирует участки актина, способныевзаимодействовать с попере­чнымимостиками миозина. Тропонин тормозитмиозин — АТФ-азную активность и поэтомуАТФ не расщепляется.

Мышечные волокна  находятся   в   расслабленном  состоянии.

Присокращении мышцы длина А-дисков неменяется, J-диски укорачиваются, а Н-зонаА-дисков может исчезать (рис. 4.3.).

Рис.4.3.Сокращение мышцы. А — Поперечные мостикимежду актином и миозином разомкнуты.Мышца находится в расслабленномсостоянии.Б — Замыкание поперечныхмостиков между актином и миозином.Совершение головками мостиков гребковыхдвижений по направлению к центрусаркомера. Скольжение актиновых нитейвдоль миозиновых, укорочение саркомера,развитие тяги.

Этиданные явились основой для созданиятеории, объясняющей сокра­щение мышцымеханизмом скольжения (теориейскольжения) тон­кихактиновых миофиламентов вдоль толстыхмиозиновых. В ре­зультате этогомиозиновые миофиламенты втягиваютсямежду окру­жающими их актиновыми. Этоприводит к укорочению каждого саркомера, а  значит,  и всего  мышечного волокна.

Отличительные особенности белых икрасных мышечных волокон.

Белые мышечные волокна- быстрые.

Красные мышечные волокна- медленные.

Мышцы,сокращаясь или напрягаясь, производятработу. Она может выражаться в перемещениитела или его частей. Такая работасовершается при поднятии тяжестей,ходьбе, беге. Это динамическая работа.При удерживании частей тела в определенномположении, удерживании груза, стоянии,сохранении позы совершается статическаяработа. Одни и те же мышцы могут выполнятьи динамическую, и статическую работу.

Сокращаясь,мышцы приводят в движение кости, действуяна них, как на рычаги. Кости начинаютдвигаться вокруг точки опоры под влияниемприложенной к ним силы.

Движениев любом суставе обеспечивается какминимум двумя мышцами, действующими впротивоположных направлениях. Ихназывают мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели.Например, при сгибании руки двуглаваямышца плеча сокращается, а трехглаваямышца расслабляется. Это происходитпотому, что возбуждение двуглавой мышцычерез центральную нервную системуодновременно вызывает расслаблениетрехглавой мышцы.

Работоймышц управляет нервная система, онаобеспечивает согласованность ихдействий, приспосабливает их работу креальной обстановке, делает ее экономичной.

Ученые установили, что деятельностьскелетной мускулатуры человека имеетрефлекторный характер.

Непроизвольноеотдергивание руки от горячего предмета,дыхательные движения, ходьба, различныетрудовые движения — все это двигательныерефлексы различной сложности.

Безработы мышцы со временем атрофируются.Однако если мышцы работают без отдыха,наступает их утомление. Это нормальноефизиологическое явление. После отдыхаработоспособность мышц восстанавливается.

Развитиеутомления мышц связано прежде всего спроцессами, происходящими в центральнойнервной системе. Утомлению способствуети накопление в мышце в процессе работыпродуктов обмена веществ.

Во времяотдыха кровь уносит эти вещества, иработоспособность мышечных волоконвосстанавливается.

Скоростьразвития утомления зависит от состояниянервной системы, ритма работы, величинынагрузки, тренированности мышц.

Постоянныезанятия спортом, физическим трудомспособствуют увеличению обьема мышц,возрастанию их силы и работоспособности.

Зависимость работы и мощности мышцот нагрузки.

Посколькуосновной задачей скелетной мускулатурыявляется совершение мышечной работы,в экспериментальной и клиническойфизиологии оценивают величину работы,которую совершает мыш­ца, и мощность,развиваемую ею при работе.

Согласнозаконам физики, работа есть энергия,затрачиваемая на перемещение тела сопределенной силой на определенноерас­стояние: А = FS.

Если сокращениемышцы совершается без нагрузки (визотоническом режиме), то механическаяработа равна нулю.

Если при максимальнойнагрузке не происходит укорочения мышцы(изометрический режим), то работа такжеравна нулю. В этом случае химическаяэнергия полностью переходит в тепловую.

Согласнозакону средних нагрузок, мышца можетсовершать максимальную работу принагрузках средней величины.

Присокращении скелетной мускулатуры вестественных условиях преимущественнов режиме изометрического сокращения,например при фиксированной позе, говорято статической работе, при со­вершениидвижений — о динамической.

Силасокращения и работа, совершаемая мышцейв единицу вре­мени (мощность), неостаются постоянными при статическойи дина­мической работе. В результатепродолжительной деятельностирабо­тоспособность скелетноймускулатуры понижается. Это явлениеназы­вается утомлением. При этомснижается сила сокращений, увеличиваютсялатентный период сокращения и периодрасслабления.

Статическийрежим работы более утомителен, чемдинамический. Утомление изолированнойскелетной мышцы обусловлено преждевсего тем, что в процессе совершенияработы в мышечных волокнах накапливаютсяпродукты процессов окисления — молочнаяи пировиноградная кислоты, которыеснижают возможность генерирования ПД.

Кроме того, нарушаются процессы ресинтезаАТФ и креатинфосфата, необходимых дляэнергообеспечения мышечного сокращения.В естественных условиях мышечноеутомление при статической рабо­те восновном определяется неадекватнымрегионарным кровотоком.

Если силасокращения в изометрическом режимесоставляет более 15% от максимальновозможной, то возникает кислородное«голода­ние» и мышечное утомлениепрогрессивно нарастает.

Вреальных условиях необходимо учитыватьсостояние ЦНС — снижение силы сокращенийсопровождается уменьшением частотыимпульсации нейронов, обусловленноекак их прямым угнетением, так и механизмамицентрального торможения.

Еще в 1903 г. И.М. Сеченов показал, что восстановлениеработоспособности утомленных мышцодной руки значительно ускоряется присовершении работы другой рукой в периодотдыха первой.

В отличие от простогоотдыха такой отдых называют активным.

Работоспособностьскелетной мускулатуры и скоростьразвития утомления зависят от уровняумственной деятельности: высокийуро­вень умственного напряженияуменьшает мышечную выносливость.

Статическая и динамическая работа.

Пристатической работе мышечное сокращениене связано с движением частей тела.Например, мускулатура, обеспечивающаяпозу сидящего или стоящего человека,выполняет статическую работу. Динамическаяработа — это когда отдельные части телачеловека перемещаются. Физическаяактивность человека складывается изстатической и динамической работы.

Следует отметить, что при статическойработе переносимость нагрузки зависитот функционального состояния тех илииных мышечных групп, а при динамической— еще и от эффективности систем,поставляющих энергию (сердечно-сосудистой,дыхательной) , а также от их взаимодействияс другими органами и системами.

Максимальноенапряжение, а также максимальное времянапряжения, которое способна развиватьи удерживать определенная группа мышц,зависят от ее локальной функциональноймощности. В условиях динамической работывыносливость и максимальная мощностьопределяются эффективностью механизмовэнергопродукции и их согласованностьюс другими функциональными системамиорганизма.

Работа может быть локальной,регионарной и общей. Если в работезадействованы до трети общей мышечноймассы тела, то ее обозначают как локальную.В регионарной работе участвуют от третидо двух третей всей мускулатуры тела.При активации еще большего количествамышечной массы работа определяется какобщая.

Практическое значение имеетклассификация интенсивности мышечнойработы в зависимости от расхода энергии,исходя из максимума аэробных возможностейобследуемого. Максимум аэробныхвозможностей наиболее полно характеризуетсямаксимумом потребления кислорода —(аэробной мощности) .

Источник: https://studfile.net/preview/2061810/

Работа мышц

Работа мышц

Мышцы способны сокращаться. При сокращении мышца перемещает кость, к которой она прикреплена, и производит механическую работу. В момент сокращения мышца укорачивается, становится толще и сближает связанные с ней кости. Таким образом, мышцы производят перемещение тела или его частей в пространстве, а также другие движения.

Среди мышц, которые обеспечивают движения, выделяют мышцы-сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие сустав и мышцы, вращающие кость в одном направлении.

Самые активные мышцы в теле человека – глазные, они сокращаются до 100 000 раз в день.

Работа мышцы зависит от её длины и диаметра. Чем больше диаметр мышцы, тем она сильнее, и тем большую работу может осуществлять. Также, чем длиннее мышечные волокна, образующие мышцу, тем больше они способны укорачиваться.

Одна и та же мышца не может сгибать и разгибать кости в суставе. Движения в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Такие мышцы называются антагонистами, например, мышцы-сгибатели и разгибатели.

Когда происходит сокращение мышцы-сгибателя, например, двуглавой мышцы плеча, то мышца-разгибатель, в данном случае это трёхглавая мышца плеча, расслабляется. При сокращении трехглавой мышцы, расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку.

В одном направлении, например при сгибании, могут действовать не одна, а несколько мышц. В таком случае их называют синергистами. Они работают согласованно.

Мышцы-антагонисты и синергисты могут находиться в расслабленном состоянии, например, когда руки висят вдоль тела.

Когда человек держит тяжесть в вытянутых руках, мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели (в данном случае двуглавая и трёхглавая мышцы) сокращаются одновременно, прижимая кости друг к другу. Здесь они действуют как синергисты.

Вы уже знаете, что к скелетным мышцам подходят нервы. В мышцах, а также в сухожилиях, суставах и коже находится большое количество нервных окончанийрецепторов.

Они воспринимают раздражения и доставляют информацию по отросткам чувствительных нейронов в спинной и головной мозг. По отросткам двигательных нейронов информация из центральной нервной системы поступает к мышце.

Мышца способна сокращаться только после того, как получит нервный сигнал от двигательного нейрона, находящегося в центральной нервной системе. Там осуществляются процессы управления движениями.

Регулирует работу скелетных мышц соматический отдел нервной системы.

Поперечно-полосатые мышечные волокна никогда не находятся в состоянии полного расслабления. Они всегда слегка напряжены. Это состояние называют мышечным тонусом. Благодаря ему мышца всегда готова начать сокращаться.

При любой мышечной работе происходит потребление энергии. Источником энергии в организме служат вещества, которые образуются при распаде органических соединений, в основном углеводов (чаще всего глюкозы) и жиров.

Мышцы нуждаются в постоянном их притоке, поэтому хорошо снабжаются кровью. Чем интенсивнее работает мышца, тем лучше она снабжается кровью, и тем быстрее в ней происходит обмен веществ.

Интенсивность обмена веществ в работающей мышце возрастает от 100 до 1000 раз.

В результате распада органических веществ образуется много энергии, а также углекислый газ и вода, которые уносятся кровью из клеток.

В разных жизненных ситуациях одни и те же мышцы человека могут выполнять разную работу. При динамической работе происходит перемещение тела или груза в пространстве. Статическая работа связана с удержанием определённой позы или груза.

К статическим усилиям относятся, например, стояние, удержание головы в вертикальном положении или груза на вытянутой руке.

При выполнении некоторых гимнастических упражнениях (на кольцах, при удержании поднятой штанги) статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон, которые составляют мышцу.

Поэтому она не может быть продолжительной, так как наступает утомление. Для организма статическая работа утомительна ещё и потому, что при длительном напряжении, мышцы сдавливают проходящие в них кровеносные сосуды.

Это ведёт к ухудшению снабжения мышц кислородом и питательными веществами, а также к накоплению в них конечных продуктов распада.

При динамической работе различные группы мышц сокращаются поочерёдно, более того, по очереди сокращаются мышечные волокна одной мышцы. Всё это даёт возможность мышце совершать работу длительное время.

Работа мышц – необходимое условие их жизнедеятельности. При длительном бездействии происходит потеря мышечного тонуса.

Тренировка мышц способствует увеличению их объёма, силы и работоспособности, что положительно влияет на физическое состояние всего организма.

В результате длительной работы происходит снижение работоспособности мышц. Это явление временное и называется утомлением.

Скорость наступления утомления зависит от количества накопленных в мышцах продуктов обмена (например, молочной кислоты), снижения в крови запасов кислорода и питательных веществ, состояния нервной системы.

Известно, что неинтересная работа быстрее вызывает утомление. При выполнении ритмичной работы утомление наступает позднее, так как в промежутках между сокращениями работоспособность мышц частично восстанавливается. В то же время мышечная деятельность, совершаемая в высоком ритме, приводит к быстрому развитию утомления. Быстрее всего оно развивается при больших физических нагрузках.

Влияние физической нагрузки на работоспособность и наступление утомления мышц впервые изучил русских физиолог Иван Михайлович Сеченов. Он установил, что мышечная работоспособность достигает максимального уровня при умеренном ритме и средней величине нагрузки.

Для отдыха большое значение имеет смена видов деятельности. Активный отдых полезнее и эффективнее пассивного. Так как время восстановления утомлённых мышц уменьшается, если в период отдыха работают другие группы мышц.

Физиологическое утомление – нормальное биологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но какое-то время даже превосходит исходный уровень.

Вспомним, что в состав стенок внутренних органов (желудка, кишечника, кровеносных сосудов и мочевого пузыря) входят гладкие мышцы. Они сокращаются медленно – в течение десятков секунд.

Но благодаря этому тратится меньше энергии. Гладкие мышцы могут длительное время находиться в состоянии сокращения, и утомление в них практически не развивается.

Например, мышцы стенок артерий находятся в сокращённом состоянии всю жизнь.

Итог урока. При сокращении мышцы совершают работу: сгибают или разгибают кости в суставе, отводят или приводят их друг к другу, вращают.

Мышцы, действующие в одном направлении, называются синергистами, а в противоположных направлениях – антагонистами. Различают статическую и динамическую работу. Статическая работа более утомительна, чем динамическая.

Наибольший эффект динамической работы достигается при средних нагрузках и среднем ритме.

Источник: https://videouroki.net/video/15-rabota-myshts.html

Проверьте свои знания

  1. 1.

    Каким образом мышцы совершают работу?

  2. Какая работа называется динамической? статической?
  3. Какая работа совершается при удерживании груза?
  4. Как работают мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели?
  5. Верно ли утверждение, что вся мышечная деятельность носит рефлекторный характер? Обоснуйте свой ответ.
  6. Почему мышцы устают?
  7. От чего зависит скорость развития утомления мышц?

Подумайте

  1. В чем различие между статической и динамической работой мышц
  2. Почему длительное стояние утомительнее ходьбы?

Сокращаясь или напрягаясь, мышцы совершают работу.

Различают динамическую и статическую работу. Движения в суставах обеспечиваются как минимум двумя мышцами, действующими противоположно друг другу.

Работой мышц управляет нервная система, эта работа носит рефлекторный характер.

Источник: http://tepka.ru/biologiya_8/21.html

Скелетные мышцы

Мышцы состоят из скелетной мышечной ткани. Это многоядерные клетки, которые имеют поперечно-полосатую исчерченность. Они способны преобразовывать электрическое возбуждение в сокращение и этот процесс называется электро-механическим сопряжением. Сокращаясь, они производят работу.

Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Работа, которая совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге называется динамической. При удерживании частей тела или груза в определенном положении, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа.

Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу.

Рис. 1. Схема строения (а) и микрофотография (б) нервно-мышечного синапса.

Сокращение мышцы происходит под действием сигналов, поступающих от мотонейронов (МН), расположенных в передних рогах спинного мозга. В области контакта нервной клетки с мышцей образуется нервно-мышечный синапс (рис. 1).

Он имеет строение обычного синапса, с той разницей, что в качестве постсинаптической мембраны выступает мембрана мышечной клетки. Нейромедиатором в таком синапсе является ацетилхолин (АЦХ). Он синтезируется прямо в окончании аксона и запасается в везикулах.

На постсинаптической мембране располагаются ионотропные никотиновые рецепоты к ацетилхолину (Н-АХР). Названы они так, потому что помимо АЦХ их можно активировать с помощью алкалоида никотина. Этот рецептор является ионным каналом, через который могут проходит натрий и калий.

При активации канала натрий входит в клетку и деполяризует мембрану. Выход калия незначителен, так как в состоянии покоя он, в отличие от натрия, находится в равновесии.

Области рядом с синапсом снабжены потенциал-активируемыми натриевыми каналами, благодаря которым ПД распространяется дальше по мышечной мембране. Удаление АЦХ из щели осуществляет фермент ацетилхолин-эстераза (АХЭ).

Задачей мышечной клетки является преобразовать ПД в сокращение, то есть, осуществить электромеханиеческое сопряжение.

Сокращение скелетных мышц происходит по принципу скользящих нитей, за счет смещения актина и миозина в саркомере друг относительно друга. Вокруг каждого миозина располагается по 6 актинов, обазуя шестиугольник на срезе. Сократительные белки в скелетных мышцах расположенны упорядоченно, что обеспечивает максимальную эффективность их взаимодействия.

Рис. 2. Строение саркомера, актима и миозина.

Актин относят к микрофиламентам цитоскелета клетки. Это глобулярный белок (g-актин), который, полимеризуясь, образует фибриллы (f-актин). Актин имеет активные центры, с которыми связывается миозин.

Поэтому, чтобы в состоянии покоя такого взаимодействия не происходило, эти центры прикрыты тропомиозином. Третий белок – тропонин – смещает тропомиозин с активных центров актина в присутствии ионов кальция, что приводит к связыванию миозина с актином.

Таким образом, тропонин и ионы кальция осуществляют регуляцию сокращения.

Миозин – это фибриллярный белок, который имеет два функциональных участка: головку и хвостик. Хвостики миозина скручиваются в димеры, после чего соединяются в полимеры (рис. 3).

Таким образом, в области М-диска саркомера располагается стержень толстой полимерной нити миозина. Головки миозина располагаются по краям толстой нити.

Они связывают актин и обладают АТФазной активностью (способны расщеплять АТФ до АДФ и фосфата).

Рис. 3. Димерная (а) и полимерная (б) форма миозина.

Цикл работы головки миозина (поперечных мостиков) (рис. 4). Каждый цикл состоит из четырех стадий:

  • прикрепление поперечного мостика к тонкому филаменту (использование энергии гидролиза);
  • движение поперечного мостика, создающее напряжение тонкого филамента (высвобождение АДФ и фосфата);
  • отсоединение поперечного мостика от тонкого филамента (присоединение АТФ);
  • получение поперечным мостиком энергии, после чего он снова готов к связыванию с тонким филаментом и повторению цикла (расщепление АТФ до АДФ и фосфата).

Каждый поперечный мостик совершает свой рабочий цикл независимо от других мостиков; в любой момент процесса сокращения лишь некоторые из них связаны с прилегающими тонкими филаментами и создают тянущее усилие, тогда как другие находятся в стадии отсоединения. В результате – происходит сближение нитей актина в саркомере.

Рис. 4. Цикл работы поперечных мостиков.

Поскольку АТФ необходима для отсоединения миозина от актина, после смерти миозин связывается с актином и уже не отсоединяется. Это приводит к трупному окоченению.

Таким образом, чтобы запустить сокращение необходимо преобразовать ПД в высвобождение ионов кальция.

Источником поступления Са2+ в цитоплазму является саркоплазматический ретикулум (СПР) мышечного волокна. Саркоплазматический ретикулум мышц гомологичен эндоплазматическому ретикулуму других клеток.

Он располагается вокруг миофибрилл и окружает A-диски и I-диски. Концевые части каждого сегмента расширяются в виде так называемых латеральных цистерн, соединенных друг с другом серией более тонких трубок.

В латеральных цистернах депонируется Са2+.

Отдельную систему составляют поперечные трубочки (T-трубочки), которые пересекают мышечное волокно на границе A-дисков и I-дисков, проходят между латеральными цистернами двух смежных саркомеров и выходят на поверхность волокна, составляя единое целое с плазматической мембраной. Просвет Т-трубочки заполнен внеклеточной жидкостью, окружающей мышечное волокно.

Ее мембрана, как и плазматическая, способна к проведению потенциала действия. Возникнув в плазматической мембране, потенциал действия быстро распространяется по поверхности волокна и мембране Т-трубочек вглубь клетки.

Достигнув области Т-трубочек, прилегающих к латеральным цистернам, потенциал действия активирует потенциалзависимые “воротные” белки их мембраны, физически или химически сопряженные с кальциевыми каналами мембраны латеральных цистерн. Таким образом, деполяризация мембраны Т-трубочек.

обусловленная потенциалом действия, приводит к открыванию кальциевых каналов мембраны латеральных цистерн, содержащих Са2+ в высокой концентрации, и ионы Са2+ выходят в цитоплазму. Повышение цитоплазматического уровня Са2+ обычно активирует поперечные мостики мышечного волокна.

Рис. 5. Схема организации саркоплазматического ретикулума, поперечных трубочек и миофибрилл.

Процесс сокращения продолжается, пока ионы Са2+ связаны с тропонином. Мембрана саркоплазматического ретикулума содержит Са2+-АТФазу, которая осуществляет активный транспорт Са2+ из цитоплазмы обратно в полость саркоплазматического ретикулума. Как только концентрация кальция в цитоплазме достигает исходного уровня, начинается процесс расслабления.

Рис. 6. Временные характеристики ПД, повышения внутриклеточной концентрации ионов кальция, его связывания с тропонином и сокращения мышцы.

Как можно заметить из рис. 6, сокращение мышцы происходит через некоторое время после окончания ПД. Если повторные ПД придут до окончания сокращения, то эти сокращения наложатся друг на друга.

Высокочастотная стимуляция нервного волокна приводит к наложению сокращений мышцы с увеличением общей силы сокращения, и такое сокращение называю тетаническим (или тетанусом).

В зависимости от частоты ПД различают зубчатый (более низкие частоты) и гладкий (более высокие частоты) тетанус (рис. 7).

Рис. 7. Сокращение мышцы при разной частоте раздражения. 1- одиночные сокращения, 2 – зубчатый тетанус, 3 – гладкий тетанус, 4 – частота раздрожения нерва.

Утомление – это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением.

В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается. Чем выше частота, сила раздражения, величина нагрузки тем быстрее развивается утомление.

Интересно, что при стимуляции нерва, Утомление нервно-мышечного синапса развивается раньше, чем утомление самой мышцы.

Сердечные мышцы

Сердечные мышцы состоят из одноядерных клеток кардиомиоцитов (КМЦ), которые имеют поперечно-полосатую исчерченность. Сокращение происходит по принципу скользящих нитей, как и в случае скелетных мышц. Отличается источник возбуждения, форма ПД и источники кальция для сокращения.

Сердце обладает миогенной автоматией, то есть, возбуждение генерирует группа клеток, имеющих миогенное происхождение. Такие клетки располагаются в узлах автоматии. Далее ПД распространяется на КМЦ, и, благодаря щелевым контактам, легко переходит с клетки на клетку.

ПД КМЦ состоит из 4 фаз (рис. 8):

  • деполяризация происходит за счет потенциал-управляемых натриевых каналов;
  • ранняя реполяризация происходит при активации потенциал-управлемых калиевых каналов;
  • плато возникает за счет открытия кальциевых каналов, ионы кальция входят в клетку и деполяризуют мембрану;
  • реполяризация осуществляется за счет калиевых каналов (кальциевые каналы постепенно инактивируются).

Рис. 8. ПД кардиомиоцита.

Вход кальция играет критическую роль в запуске сокращения. Для сокращения этого кальция не хватит, это только 20% необходимых ионов.

Его называют «пусковым» кальцием, так как он связывается с кальций-зависимыми кальциевыми каналами (рианодиновыми рецепторами, RyR) на мембране СПР.

Эти каналы при связывании кальция приводят к выбросу кальция из СПР, который составляет 80% необходимого для сокращения кальция.

Длительность ПД КМЦ может составлять от 100 до 300 мс, что по времени близко ко времени сокращения клетки. После окончания ПД клетка находится в периоде рефрактерности, что препятствует возникновению тетанических сокращений в сердечной мышце.

Рис. 9. Электромеханическое сопряжение в сердечной мышце.

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы – это одноядерные клетки без поперечно-полосатой исчерченности. Процесс их сокращения отличается от остальных мышц. Миозин этих клеток прикреплен к клеточной мембране при помощи плотных телец. Миозин взаимодействует с актином, связанным с тропомиозионом. Однако, тропонина в гладких мышцах нет, а тропомиозин выполняет структурную функцию.

Миозин может связываться с актином только в фосфорилированной форме. Фосфорилирование происходит специальным ферментом, зависимым от кальция. Источником кальция может служить ЭПР или межклеточное пространство. Сокращение клеток происходит достаточно медленно. Для прекращения сокращения достаточно дефосфорилировать миозин, что осуществляет специальный фермент.

Несмотря на то что гладкие мышцы могут осуществлять достаточно слабые и медленные сокращения, они могут быть длительными и затрачивают мало энергии. Поэтому гладкие мышцы являются идеальными для образования стенов внутренних органов.

Источник: https://biocpm.ru/rabota-myshc

Мышечная работа – это… Что такое Мышечная работа?

Работа мышц
Основной функцией мышечной системы человека и животных является двигательная деятельность. Мышцы обеспечивают перемещение тела в пространстве или отдельных его частей относительно друг друга, т.е. производят работу. Этот вид М.р. называют динамическим, или фазным.

Мышцы, осуществляющие поддержание определенного положения тела в пространстве, производят работу, которая получила название статической М.р. Обычно динамическая и статическая М.р. дополняют друг друга. При М.р. возрастает потребность в кислороде, что вызывает необходимость увеличения кровоснабжения скелетных мышц и миокарда. М.р.

, особенно динамическая, увеличивает возврат венозной крови к сердцу, усиливает и учащает его сокращения (см. Кровообращение). При напряженной М.р. усиливается Газообмен, повышается интенсивность дыхания (Дыхание), наблюдается изменение легочной вентиляции, диффузионной способности альвеол и т.д.

Мышечная работа значительно увеличивает энерготраты организма: суточный расход энергии может достигать 4500—5000 ккал (21 000․103 Дж).

Между величиной нагрузки и производимой М.р. существует определенная зависимость: по мере увеличения нагрузки М.р. возрастает до какого-то определенного уровня, а затем уменьшается. Максимальная М.р.

производится при средних нагрузках (так называемое правило средних нагрузок), что связано с особенностями динамики мышечного сокращения. Общие затраты энергии (Е) представляют собой сумму энергий, затраченной на собственно механическую работу (W), и энергии, переходящей в тепло (Н):

R = W + H

Коэффициент полезного действия (кпд) мышечной работы (r) представляет собой отношение величины внешней механической работы (W) к общему количеству выделенной в виде тепла (Е) энергии:

Наиболее высокое значение кпд изолированной мышцы наблюдается при внешней нагрузке, составляющей около 50% от максимальной величины внешней нагрузки. Производительность работы (R) у человека определяют по величине потребления кислорода в период работы и восстановления по формуле:

где 0,49 — коэффициент пропорциональности между объемом потребленного кислорода и выполненной механической работой, т. е. при 100% эффективности для выполнения работы, равной 1 кгс․м (9,81 Дж), необходимо 0,49 мл кислорода.

Производительность М.р. зависит от мощности выполняемой работы: при постоянной мощности динамической М.р. ее максимальная эффективность отмечается при средних значениях нагрузки, при повышении мощности производительность М.р.

падает.

Важным показателем М.р. служит мышечная выносливость. В условиях статической М.р. мышечная выносливость определяется временем, в течение которого поддерживается статическое напряжение или удерживается некоторый груз. Предельное время статической работы (статическая выносливость) обратно пропорционально нагрузке. Выносливость в процессе выполнения динамической М.р. измеряется отношением величины работы ко времени ее выполнения. При этом выделяют пиковую и критическую мощность динамической М.р.: пиковой является максимальная мощность, достигаемая в какой-то момент динамической работы; критической называют мощность, поддерживаемую на одинаковом уровне достаточно длительное время. Выделяют также динамическую выносливость, которая определяется временем осуществления работы с заданной мощностью. Производительность М.р. в значительной мере зависит от тренировки, уменьшающей энергозатраты организма за счет снижения потребления кислорода при выполнении одной и той же работы. Одновременно тренировка повышает эффективность деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем: у тренированных людей в состоянии мышечного покоя уменьшаются систолический и минутный объем сердца, кислородный запрос (т. е. потребность в кислороде) и кислородный долг (т.е. то количество кислорода, которое потребляется по окончании М.р. без учета его потребления в покое). Кислородный долг отражает процессы расщепления высокоэнергетических веществ, не восстанавливающихся в ходе работы, а также траты кислородного резерва организма во время мышечной работы. Тренировка повышает также мышечную силу. В процессе тренировки происходит рабочая мышечная гипертрофия, заключающаяся в утолщении мышечных волокон за счет увеличения массы саркоплазмы и объема сократительного аппарата мышечных волокон. Тренировка способствует улучшению координации и автоматизации мышечных движений, вследствие чего исчезает активность «лишних» мышц, что способствует повышению работоспособности и быстрому восстановлению после утомления. Недостаток мышечной активности в течение длительного периода приводит к появлению целого комплекса неприятных для организма последствий (см. Гиподинамия). Еще И.М. Сеченов обнаружил, что более быстрое восстановление работоспособности утомленной руки происходит не во время полного покоя, а при одновременной работе другой руки. В опыте на правую руку давалась физическая нагрузка: после 10-минутного отдыха работоспособность руки несколько восстанавливалась, хотя и оставалась ниже исходной. Если же во время отдыха правой руки выполнялась работа левой, то работоспособность правой возрастала. Активный отдых обеспечивается внутрицентральными нервными отношениями. После работы правой руки до утомления нервные центры, иннервирующие ее мускулатуру, приходят в состояние угнетения. Возбуждение центров левой руки по механизму отрицательной индукции усиливает процесс торможения в центрах правой руки, что способствует восстановлению работоспособности мышц этой руки.

Приборы для исследования мышечной работы. Одним из наиболее признанных показателей физического развития, входящих в комплекс основных антропометрических исследований, является мышечная работоспособность.

Ее исследование позволяет определять силу, развиваемую отдельной мышцей или группой мышц при их сокращении, статическую выносливость, отражающую способность к длительной работе, и другие показатели, связанные с мышечной работой.

Для измерения силы различных мышц или группы мышц используют измерительные приборы — динамометры (соответственно все методы измерения М.р. получили название динамометрии). Большое распространение получили динамометры, с помощью которых измеряют деформацию упругой эллипсовидной или плоской пружины. Первые предназначены для измерения силы сгибателей пальцев руки и становой силы.

Для измерения силы кисти широко применяют ручные плоскопружинные динамометры (рис. 1).

Существуют разные их модификации: ДРП-10 предназначен для детей младшего школьного возраста и ослабленных больных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

ДРП-30 — для детей среднего школьного возраста и для ослабленных больных, ДРП-90 для здоровых взрослых, ДРП-120 — для спортсменов. Общий вид наиболее распространенных типов динамометров для измерения силы рук представлен на рисунке 2.

Разработаны приборы для измерения силы шейных мышц, а также мышц локтевого, плечевого, коленного и других суставов, нашедшие применение для оценки функции мышц при травмах, заболеваниях нервно-мышечной системы, опорно-двигательного аппарата. Эти приборы называют реверсивными динамометрами (рис.

3), т.к. они позволяют измерять силу как при растяжении их пружины, так и при ее сжатии (реверсивный режим работы). Измерение силы различных мышц показано на рис. 4.

Для определения силы и показателя статической выносливости различных групп мышц применяют становые динамометры и динамографы.

Наряду с указанными конструкциями приборов для измерения силы, основанных на механическом способе ее регистрации, разработана и начинает распространяться широкая гамма силоизмерительных устройств, в которых используются тензодатчики, преобразующие механическую деформацию в электрическую энергию.

В этих динамометрах производится усиление возникающего под действием приложенной силы электрического тока, величина которого находится в прямой зависимости от нее. В связи с тем, что электронные динамометры обеспечивают большую точность измерения, их считают весьма перспективными.

Кроме того, полученная с их помощью информация может вводиться в ЭВМ и подвергаться дополнительной математической обработке.

Внешняя работа, производимая человеком, находится в определенной связи с общим расходом энергии и исследуется методами эргографии и эргометрии.

Библиогр.: Данько Ю.И. Очерки физиологии физических упражнений, М., 1974: Физиологические проблемы детренированности, под ред. А.В. Коробкова, М., 1970: физиология человека, под ред. Н.В. Зимкина, М., 1975. рука выпрямлена и отведена, кисть сжимает динамометр”>

Рис. 1. Измерение силы мышц правой руки при антропометрическом обследовании: рука выпрямлена и отведена, кисть сжимает динамометр.

Рис. 4ж). Измерение силы разгибателей II пальца кисти с помощью реверсивного динамометра.

палец кисти с помощью реверсивного динамометра”>

Рис. 4е). Измерение силы мышц, отклоняющих в сторону II палец кисти с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4к). Измерение силы разгибателей I пальца стопы с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4з). Измерение силы наружных ротаторов левого бедра с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4а). Измерение силы передней группы мышц шеи с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4б). Измерение силы наружных ротаторов правого плеча с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4и). Измерение силы сгибателей стопы с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 4г). Измерение силы разгибателей правого предплечья с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 2. Динамометры для измерения силы рук: слева направо — динамометр Колена и два ручных плоскопружинных динамометра.

Рис. 4в). Измерение силы сгибателей правого предплечья с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 3а). Реверсивные динамометр ДР-25 для измерения силы мышц-антагонистов.

фаланги II пальца кисти с помощью реверсивного динамометра”>

Рис. 4д). Измерение силы сгибателей дистальной фаланги II пальца кисти с помощью реверсивного динамометра.

Рис. 3б). Реверсивные динамометр ДР-50 с приспособлениями для измерения силы мышц пальцев и фиксации прибора при измерении силы мощных мышечных групп.

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/17520/%D0%9C%D1%8B%D1%88%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F

Books-med
Добавить комментарий