Skeleta muskuļi izgatavots no šķērssvītrotiem skeleta muskuļu audiem. Tie ir patvaļīgi, t.i. to samazināšana tiek veikta apzināti un ir atkarīga no mūsu vēlmes. Kopumā cilvēka ķermenī ir 639 muskuļi, no tiem 317 ir pārī, 5 ir nesapāroti.

Skeleta muskulis- tas ir orgāns, kam ir raksturīga forma un struktūra, tipiska asinsvadu un nervu arhitektūra, kas veidots galvenokārt no šķērssvītrotiem muskuļu audiem, pārklāts no ārpuses sava fascija kam ir spēja noslēgt līgumu.

Principi muskuļu klasifikācija. Skeleta muskuļu klasifikācijas pamats cilvēka ķermenis atguldīts dažādas zīmes: ķermeņa zona, muskuļu izcelsme un forma, funkcija, ana-

tomo-topogrāfiskās attiecības, virziens muskuļu šķiedras, muskuļu un locītavu attiecības. Saistībā ar cilvēka ķermeņa zonām izšķir stumbra, galvas, kakla un ekstremitāšu muskuļus. Stumbra muskuļi savukārt ir sadalīti muguras, krūškurvja un vēdera muskuļos. Muskuļi

Augšējā ekstremitāte atbilstoši esošajām skeleta daļām ir sadalīta augšējo ekstremitāšu jostas muskuļos, plecu, apakšdelma un rokas muskuļos. Homologās sadaļas ir raksturīgas muskuļiem apakšējā ekstremitāte- apakšējo ekstremitāšu jostas muskuļi (iegurņa muskuļi), augšstilba, apakšstilba un pēdas muskuļi.

Pēc formas muskuļi var būt vienkārši vai sarežģīti. Vienkāršie muskuļi ietver garus, īsus un platus. Daudzgalvu (bicepss, tricepss, četrgalvu muskulis), daudzcīpslu un digastriskie muskuļi tiek uzskatīti par sarežģītiem. Arī noteiktas ģeometriskas formas muskuļi ir sarežģīti: apaļi, kvadrātveida, deltveida, trapecveida, rombveida utt.

Pēc funkcijas atšķirt saliecējus un ekstensorus muskuļus; adductor un nolaupīšanas muskuļi; rotējoši (rotatori); sfinkteri (konstriktori) un paplašinātāji (paplašinātāji). Rotatora muskuļi iekšā

Atkarībā no kustības virziena tos iedala pronatoros un supinatoros (rotē uz iekšu un uz āru). Ir arī paredzēts, ka tie tiks sadalīti sinerģistos un antagonistos. Sinerģisti- tie ir muskuļi, kas veic vienu un to pašu funkciju un vienlaikus stiprina viens otru. Antagonisti- tie ir muskuļi, kas veic pretējas funkcijas, t.i. radot kustības, kas ir pretējas viena otrai.

Pēc atrašanās vietas- virspusējs un dziļš; ārējā un iekšējā; mediālā un sānu.

Muskuļu šķiedru virzienā- ar paralēlu, slīpu, apļveida un šķērsvirziena muskuļu šķiedru gaitu.

Muskuļu struktūra. Skeleta muskuļi kā orgāns ietver pašas muskuļu un cīpslu daļas, saistaudu membrānu sistēmu, savus traukus un nervus. Vidējo, sabiezināto muskuļu daļu sauc par vēderu. Vairumā gadījumu muskuļa abos galos ir cīpslas, ar kuru palīdzību tas tiek piestiprināts pie kauliem. Pati muskuļu daļas strukturālā un funkcionālā vienība ir šķērssvītrotas muskuļu šķiedras.

Muskuļu kontrakcijas laikā aktīna pavedieni tiek ievilkti atstarpēs starp miozīna pavedieniem, maina to konfigurāciju un pielīp viens pie otra. Enerģijas nodrošināšana šiem procesiem notiek, pateicoties ATP molekulu sadalīšanai mitohondrijās.

Muskuļu funkcionālā vienība - mion- šķērssvītrotu muskuļu šķiedru kopums, ko inervē viena motora nervu šķiedra. Palīglīdzekļi skeleta muskuļi ir fascijas, šķiedru un osteofibrozie kanāli, sinoviālie apvalki, bursas, muskuļu bloki un sezamoīdie kauli. Fascija ir saistaudu membrāna, kas robežojas ar zemādas audiem. taukaudi, kas aptver muskuļus un dažus iekšējos orgānus.

Skeleta muskuļi - aktīvā daļa muskuļu un skeleta sistēma, kas ietver arī kaulus, saites, cīpslas un to locītavas. No funkcionālā viedokļa motoros neironus, kas izraisa muskuļu šķiedru ierosmi, var klasificēt arī kā motoru sistēmu. Motorā neirona aksons atzarojas pie ieejas skeleta muskuļos, un katrs zars piedalās neiromuskulārās sinapses veidošanā uz atsevišķas muskuļu šķiedras.

Motoru neironu kopā ar muskuļu šķiedrām, ko tas inervē, sauc par neiromotoru (vai motoru) vienību (MU). Acu muskuļos viena motora vienība satur 13-20 muskuļu šķiedras, stumbra muskuļos - no 1 tonnas šķiedru, pēdas muskuļos - 1500-2500 šķiedras. Vienas motora vienības muskuļu šķiedrām ir vienādas morfofunkcionālās īpašības.

Skeleta muskuļu funkcijas ir: 1) ķermeņa kustība telpā; 2) ķermeņa daļu pārvietošana viena pret otru, tai skaitā elpošanas kustību veikšana, kas nodrošina plaušu ventilāciju; 3) ķermeņa stāvokļa un stājas saglabāšana. Turklāt šķērssvītrotie muskuļi ir svarīgi siltuma ražošanā, kas uztur temperatūras homeostāzi, un noteiktu uzturvielu uzglabāšanā.

Skeleta muskuļu fizioloģiskās īpašības izcelt:

1)uzbudināmība. Svītroto muskuļu šķiedru membrānu augstās polarizācijas dēļ (90 mV) to uzbudināmība ir zemāka nekā nervu šķiedrām. To darbības potenciāla amplitūda (130 mV) ir lielāka nekā citām uzbudināmām šūnām. Tādējādi ir diezgan viegli reģistrēt skeleta muskuļu bioelektrisko aktivitāti praksē. Darbības potenciāla ilgums ir 3-5 ms. Tas nosaka īso muskuļu šķiedru absolūtās ugunsizturības periodu;

vadītspēja. Uzbudinājuma ātrums gar muskuļu šķiedru membrānu ir 3-5 m/s;

kontraktilitāte. Apzīmē muskuļu šķiedru īpašo īpašību mainīt to garumu un sasprindzinājumu, attīstoties uzbudinājumam.

Skeleta muskuļiem ir arī elastība un viskozitāte.

Režīmi un muskuļu kontrakciju veidi. Izotoniskais režīms - muskulis saīsinās, ja nepalielinās tā spriedze. Šāda kontrakcija iespējama tikai izolētam (no ķermeņa izņemtam) muskulim.

Izometriskais režīms - muskuļu sasprindzinājums palielinās, bet garums praktiski nesamazinās. Šis samazinājums tiek novērots, mēģinot pacelt milzīgu slodzi.

Auksotoniskais režīms muskulis saīsinās un palielinās tā sasprindzinājums. Šo samazinājumu visbiežāk novēro, īstenojot darba aktivitāte persona. Termina "auksotoniskais režīms" vietā bieži tiek lietots nosaukums koncentrisks režīms.

Ir divu veidu muskuļu kontrakcijas: vienreizējas un tetāniskas.

Viena muskuļa kontrakcija izpaužas kā viena muskuļu šķiedru ierosmes viļņa attīstības rezultāts. To var panākt, pieliekot muskulim ļoti īsu (apmēram 1 ms) stimulu. Viena muskuļa kontrakcijas attīstība ir sadalīta latentā periodā, saīsināšanas fāzē un relaksācijas fāzē. Muskuļu kontrakcija sāk parādīties 10 ms no stimula sākuma. Šo laika intervālu sauc par latento periodu (5.1. att.). Tam sekos saīsināšanas (ilgums aptuveni 50 ms) un relaksācijas (50-60 ms) attīstība. Tiek uzskatīts, ka visā vienas muskuļa kontrakcijas ciklā tiek pavadīts vidēji 0,1 s. Bet jāpatur prātā, ka vienas kontrakcijas ilgums dažādos muskuļos var ievērojami atšķirties. Tas ir atkarīgs arī no muskuļa funkcionālā stāvokļa. Kontrakcijas un īpaši relaksācijas ātrums palēninās, jo attīstās muskuļu nogurums. Ātrie muskuļi, kuriem ir īss vienas kontrakcijas periods, ietver mēles muskuļus un muskuļus, kas aizver plakstiņu.

Rīsi. 5.1. Laika attiecības starp dažādām skeleta muskuļu šķiedru ierosmes izpausmēm: a - darbības potenciāla attiecība, Ca 2+ izdalīšanās sarkoplazmā un kontrakcija: / - latentais periods; 2 - saīsināšana; 3 - relaksācija; b - darbības potenciāla, kontrakcijas un uzbudināmības līmeņa attiecība

Viena stimula ietekmē vispirms rodas darbības potenciāls un tikai pēc tam sāk veidoties saīsināšanas periods. Tas turpinās pēc repolarizācijas beigām. Sarkolemmas sākotnējās polarizācijas atjaunošana liecina arī par uzbudināmības atjaunošanos. Līdz ar to uz muskuļu šķiedru kontrakciju attīstības fona var izraisīt jaunus ierosmes viļņus, kuru kontraktilā iedarbība būs kumulatīva.

Tetāniskā kontrakcija vai stingumkrampji To sauc par muskuļu kontrakciju, kas parādās daudzu ierosmes viļņu rašanās rezultātā motora vienībās, kuru kontrakcijas efekts ir apkopots amplitūdā un laikā.

Ir zobaini un gludi stingumkrampji. Lai iegūtu zobaino stingumkrampju, ir nepieciešams stimulēt muskuli ar tādu biežumu, lai katrs nākamais trieciens tiktu pielietots pēc saīsināšanas fāzes, bet pirms relaksācijas beigām. Gluda stingumkrampji rodas ar biežāku stimulāciju, kad muskuļu saīsināšanas laikā tiek pielietoti sekojoši triecieni. Piemēram, ja muskuļa saīsināšanas fāze ir 50 ms, bet relaksācijas fāze ir 60 ms, tad, lai iegūtu zobaino stingumkrampju, ir nepieciešams kairināt šo muskuļu ar frekvenci 9-19 Hz, lai iegūtu gludu stingumkrampju - ar frekvence vismaz 20 Hz.

Neskatoties uz

Amplitūda saīsinājumi

atvieglinātas

Pessimum

pastāvīgam kairinājumam, muskuļu

30 Hz

1 Hz 7 Hz

200 Hz

50 Hz

Kairinājuma biežums

Rīsi. 5.2. Kontrakcijas amplitūdas atkarība no stimulācijas biežuma (stimulu stiprums un ilgums nemainās)

Demonstrēšanai dažādi veidi Stingumkrampji parasti ietver izolētā vardes gastrocnemius muskuļa kontrakciju ierakstīšanu kimogrāfā. Šādas kimogrammas piemērs ir parādīts attēlā. 5.2. Viena kontrakcijas amplitūda ir minimāla, palielinās ar zobainu stingumkrampju un kļūst maksimāla ar gludu stingumkrampju. Viens no šī amplitūdas pieauguma iemesliem ir tas, ka, kad rodas bieži ierosmes viļņi, muskuļu šķiedru sarkoplazmā uzkrājas Ca 2+, stimulējot kontraktilo proteīnu mijiedarbību.

Pakāpeniski palielinoties stimulācijas biežumam, muskuļu kontrakcijas spēks un amplitūda palielinās tikai līdz noteiktai robežai - optimāla reakcija. Stimulācijas biežumu, kas izraisa vislielāko muskuļu reakciju, sauc par optimālo. Turpmāku stimulācijas biežuma palielināšanos pavada kontrakcijas amplitūdas un spēka samazināšanās. Šo fenomenu sauc atbildes pesimisms, un kairinājuma biežums, kas pārsniedz optimālo vērtību, ir pessimāls. Optimuma un pesima parādības atklāja N.E. Vvedenskis.

Novērtējot muskuļu funkcionālo aktivitāti, viņi runā par to tonusu un fāzu kontrakcijām. Muskuļu tonuss ko sauc par ilgstošas ​​nepārtrauktas spriedzes stāvokli. Šajā gadījumā var nebūt redzama muskuļa saīsinājuma, jo ierosme nenotiek visās, bet tikai atsevišķās muskuļa motoriskajās vienībās un tās netiek ierosinātas sinhroni. Fāzu muskuļu kontrakcija sauc par īslaicīgu muskuļa saīsināšanu, kam seko tā atslābināšana.

Strukturāli-funkcionāls muskuļu šķiedras īpašības. Skeleta muskuļu strukturālā un funkcionālā vienība ir muskuļu šķiedra, kas ir iegarena (0,5-40 cm gara) daudzkodolu šūna. Muskuļu šķiedru biezums ir 10-100 mikroni. To diametrs var palielināties pie intensīvām treniņu slodzēm, bet muskuļu šķiedru skaits var pieaugt tikai līdz 3-4 mēnešu vecumam.

Muskuļu šķiedru membrānu sauc sarkolemma, citoplazma - sarkoplazma. Sarkoplazmā atrodas kodoli, daudzas organellas, sarkoplazmas tīklojums, kurā ietilpst garenvirziena kanāliņi un to sabiezējumi - cisternas, kas satur Ca 2+ rezerves.Cisternas atrodas blakus šķērseniskiem kanāliņiem, kas iekļūst šķiedrā šķērsvirzienā (5.3. att.).

Sarkoplazmā gar muskuļu šķiedru stiepjas aptuveni 2000 miofibrilu (apmēram 1 µm biezas), kas ietver pavedienus, kas veidojas, savstarpēji savijoties kontraktilām proteīna molekulām: aktīnam un miozīnam. Aktīna molekulas veido plānus pavedienus (miofilamentus), kas atrodas paralēli viens otram un iekļūst membrānā, ko sauc par Z līniju vai svītru. Z-līnijas atrodas perpendikulāri miofibrila garajai asij un sadala miofibrilu 2-3 µm garās daļās. Šīs zonas sauc sarkomēri.

Sarkolemmas cisterna

Šķērsvirziena caurule

Sarcomere

Caurule s-p. ret^|

Jj3H ssss s_ z zzzz tccc ;

; zzzz ssss ar

z zzzz ssss s

j3333 CCSS£

J3333 ar ar ar ar ar ar_

J3333 ss s s_

Sarkomērs ir saīsināts

3 3333 ssss s

Sarkomērs ir atslābināts

Rīsi. 5.3. Muskuļu šķiedru sarkomēra struktūra: Z-līnijas - ierobežo sarkomēru,/! - anizotrops (tumšs) disks, / - izotrops (gaišs) disks, H - zona (mazāk tumšs)

Sarkomērs ir miofibrila saraušanās vienība.Sarkomēra centrā stingri sakārtoti viens virs otra atrodas biezi miozīna molekulu veidoti pavedieni, līdzīgi sarkomēra malās atrodas plāni aktīna pavedieni. Aktīna pavedienu gali stiepjas starp miozīna pavedienu galiem.

Sarkomēra centrālā daļa (platums 1,6 µm), kurā atrodas miozīna pavedieni, mikroskopā šķiet tumša. Šo tumšo laukumu var izsekot visā muskuļu šķiedrās, jo blakus esošo miofibrilu sarkomēri atrodas stingri simetriski viens virs otra. Sarkomēru tumšos apgabalus sauc par A-diskiem no vārda "anizotrops". Šie apgabali polarizētā gaismā ir divkārši lauzti. Apgabali A-diska malās, kur pārklājas aktīna un miozīna pavedieni, šķiet tumšāki nekā centrā, kur atrodas tikai miozīna pavedieni. Šo centrālo zonu sauc par H joslu.

Miofibrilu zonās, kurās atrodas tikai aktīna pavedieni, nav divkāršas laušanas, tās ir izotropas. Līdz ar to viņu nosaukums - I-diski. I-diska centrā ir šaura tumša līnija, ko veido Z veida membrāna. Šī membrāna uztur divu blakus esošo sarkomēru aktīna pavedienus sakārtotā stāvoklī.

Papildus aktīna molekulām aktīna pavedienā ir arī proteīni tropomiozīns un troponīns, kas ietekmē aktīna un miozīna pavedienu mijiedarbību. Miozīna molekulai ir sadaļas, ko sauc par galvu, kaklu un asti. Katrai šādai molekulai ir viena aste un divas galvas ar kakliem. Katrai galvai ir ķīmiskais centrs, kas var saistīt ATP, un vieta, kas ļauj tai saistīties ar aktīna pavedienu.

Miozīna pavediena veidošanās laikā miozīna molekulas savijas ar savām garajām astēm, kas atrodas šī pavediena centrā, un galviņas atrodas tuvāk tā galiem (5.4. att.). Kakls un galva veido izvirzījumu, kas izvirzīts no miozīna pavedieniem. Šīs izvirzījumus sauc par šķērstiltiem. Tie ir mobili, un, pateicoties šādiem tiltiem, miozīna pavedieni var izveidot savienojumus ar aktīna pavedieniem.

Kad ATP pievienojas miozīna molekulas galvai, tilts uz īsu brīdi tiek novietots neasā leņķī attiecībā pret asti. IN nākamais brīdis notiek daļēja ATP šķelšanās, un tā rezultātā galva paceļas un pāriet sprieguma stāvoklī, kurā tā var saistīties ar aktīna pavedienu.

Aktīna molekulas veido dubulto spirāli Trolonīnu

ATF komunikāciju centrs

Plāna pavediena daļa (tropomiozīna molekulas atrodas gar aktīna ķēdēm, trolonīns atrodas spirāles mezglos)

Kakls

Aste

Tropomyoein ti

Miozīna molekula lielā palielinājumā

Bieza pavediena daļa (ir redzamas miozīna molekulu galvas)

Aktīna pavediens

Galva

+Ca 2+

Sa 2+ "*Sa 2+

ADF-F

Sa 2+ N

Relaksācija

Miozīna galvas kustību cikls muskuļu kontrakcijas laikā

miozīns 0 + ATP

Rīsi. 5.4. Aktīna un miozīna pavedienu struktūra, miozīna galviņu kustība muskuļu kontrakcijas un relaksācijas laikā. Paskaidrojums tekstā: 1-4 - cikla posmi

Muskuļu šķiedru kontrakcijas mehānisms. Skeleta muskuļu šķiedru ierosmi fizioloģiskos apstākļos izraisa tikai impulsi, kas nāk no motorajiem neironiem. Nervu impulss aktivizē neiromuskulāro sinapsi, izraisa PC.P rašanos, un gala plāksnes potenciāls nodrošina darbības potenciāla ģenerēšanu sarkolemmā.

Darbības potenciāls izplatās gan pa muskuļu šķiedras virsmas membrānu, gan dziļāk gar šķērseniskiem kanāliņiem. Šajā gadījumā sarkoplazmatiskā retikuluma cisternas tiek depolarizētas un atveras Ca 2+ kanāli. Tā kā sarkoplazmā Ca 2+ koncentrācija ir 1(G 7 -1(G b M, un tvertnēs tā ir aptuveni 10 000 reižu lielāka), tad atveroties Ca 2+ kanāliem, kalcijs pa koncentrācijas gradientu atstāj tvertnēs sarkoplazmā un izkliedējas miofilamentos un iedarbina procesus, kas nodrošina kontrakciju.Tādējādi Ca 2+ jonu izdalīšanās

sarkoplazmā ir faktors, kas savieno elektrisko debesis un mehāniskās parādības muskuļu šķiedrās. Ca 2+ joni saistās ar troponīnu un tas, piedaloties tropomio- zina, noved pie aktino vietu atvēršanas (atbloķēšanas). gaudot pavedieni, kas var saistīties ar miozīnu. Pēc tam enerģētiskās miozīna galviņas veido tiltus ar aktīnu, un notiek galīgais ATP sadalījums, kas iepriekš tika uztverts un turēts miozīna galviņās. Enerģija, kas iegūta no ATP sadalīšanās, tiek izmantota, lai pagrieztu miozīna galvas virzienā uz sarkomēra centru. Ar šo rotāciju miozīna galviņas velk līdzi aktīna pavedienus, pārvietojot tos starp miozīna pavedieniem. Vienā gājienā galva var virzīt aktīna pavedienu uz priekšu par -1% no sarkomēra garuma. Lai panāktu maksimālu kontrakciju, ir nepieciešamas atkārtotas galvas airēšanas kustības. Tas notiek, ja ir pietiekama ATP koncentrācija un Sa 2+ sarkoplazmā. Lai miozīna galva atkal kustētos, tai jāpievieno jauna ATP molekula. ATP pievienošana izraisa savienojuma pārtraukumu starp miozīna galvu un aktīnu, un tas uz brīdi ieņem sākotnējo stāvokli, no kura tas var pāriet uz mijiedarbību ar jaunu aktīna pavediena daļu un veikt jaunu airēšanas kustību.

Šo muskuļu kontrakcijas mehānisma teoriju sauca "slīdošo pavedienu" teorija

Muskuļu šķiedras atslābināšanai nepieciešams, lai Ca 2+ jonu koncentrācija sarkoplazmā kļūtu mazāka par 10 -7 M/l. Tas notiek kalcija sūkņa darbības dēļ, kas virza Ca 2+ no sarkoplazmas uz tīklu. Turklāt muskuļu atslābināšanai ir jāpārtrauc tilti starp miozīna galvām un aktīnu. Šis plīsums rodas, kad ATP molekulas atrodas sarkoplazmā un saistās ar miozīna galviņām. Pēc galviņu atdalīšanas elastīgie spēki izstiepj sarkomēru un pārvieto aktīna pavedienus to sākotnējā stāvoklī. Elastīgie spēki veidojas, pateicoties: 1) sarkomēra struktūrā iekļauto spirālveida šūnu proteīnu elastīgajai vilkšanai; 2) sarkoplazmas retikuluma un sarkolemmas membrānu elastīgās īpašības; 3) muskuļu, cīpslu saistaudu elastība un gravitācijas ietekme.

Muskuļu spēks. Muskuļa spēku nosaka maksimālā slodzes vērtība, ko tas var pacelt, vai maksimālais spēks (spriedze), ko tas var attīstīt izometriskas kontrakcijas apstākļos.

Viena muskuļu šķiedra spēj attīstīt 100-200 mg spriegumu. Ķermenī ir aptuveni 15-30 miljoni šķiedru. Ja tie darbotos paralēli vienā virzienā un vienlaicīgi, tie varētu radīt 20-30 tonnu lielu spriegumu.

Muskuļu spēks ir atkarīgs no vairākiem morfofunkcionāliem, fizioloģiskiem un fiziskiem faktoriem.

Muskuļu spēks palielinās, palielinoties ģeometriskajam un fizioloģiskajam šķērsgriezuma laukumam. Lai noteiktu muskuļa fizioloģisko šķērsgriezumu, atrodiet visu muskuļu šķiedru šķērsgriezumu summu pa līniju, kas novilkta perpendikulāri katras muskuļu šķiedras gaitai.

Muskuļos ar paralēlām šķiedrām (sartorius) ģeometriskais un fizioloģiskais šķērsgriezums ir vienāds. Muskuļos ar slīpām šķiedrām (starpribu) fizioloģiskais šķērsgriezums ir lielāks par ģeometrisko, un tas palīdz palielināt muskuļu spēku. Muskuļu fizioloģiskais šķērsgriezums un spēks ar muskuļu šķiedru pennate (lielākā daļa ķermeņa muskuļu) izkārtojumu palielinās vēl vairāk.

Lai varētu salīdzināt muskuļu šķiedru spēku muskuļos ar dažādām histoloģiskā struktūra, ieviesa absolūtā muskuļu spēka jēdzienu.

Absolūts muskuļu spēks- maksimālais muskuļa attīstītais spēks, kas aprēķināts uz 1 cm 2 fizioloģiskā šķērsgriezuma. Bicepsa absolūtais spēks - 11,9 kg/cm2, brahija tricepss - 16,8 kg/cm2, gastrocnemius 5,9 kg/cm2, gludās muskulatūras - 1 kg/cm2

Muskuļa spēks ir atkarīgs no dažāda veida motorisko vienību procentuālā daudzuma, kas veido šo muskuļu. Dažādu veidu motoru vienību attiecība vienā un tajā pašā muskulī cilvēkiem ir atšķirīga.

Izšķir šādus motorisko vienību veidus: a) lēni, nenogurdināmi (ar sarkanu krāsu) - tiem ir zema izturība, bet tie var ilgstoši atrasties tonizējošas kontrakcijas stāvoklī bez noguruma pazīmēm; b) ātri, viegli nogurst (ir balta krāsa) - to šķiedrām ir liels kontrakcijas spēks; c) ātri, izturīgi pret nogurumu - ir salīdzinoši liels kontrakcijas spēks un nogurums tajās attīstās lēni.

U dažādi cilvēki lēno un ātro motorisko vienību skaita attiecība vienā muskulī ir noteikta ģenētiski un var ievērojami atšķirties. Tādējādi cilvēka četrgalvu muskuļos vara šķiedru relatīvais saturs var svārstīties no 40 līdz 98%. Jo lielāks ir lēno šķiedru procentuālais daudzums cilvēka muskuļos, jo vairāk tie ir pielāgoti ilgstošam, bet mazjaudas darbam. Cilvēki ar lielu ātro, spēcīgu motoru vienību saturu spēj attīstīt lielu spēku, bet ir ātri pakļauti nogurumam. Tomēr jāpatur prātā, ka nogurums ir atkarīgs no daudziem citiem faktoriem.

Muskuļa spēks palielinās ar mērenu stiepšanos. Tas ir saistīts ar faktu, ka ar mērenu sarkomēra stiepšanu (līdz 2,2 μm) palielinās tiltu skaits, kas var veidoties starp aktīnu un miozīnu. Kad muskulis ir izstiepts, tajā veidojas arī elastīga vilkšana, kas vērsta uz saīsināšanu. Šī vilce tiek pievienota spēkam, ko attīsta miozīna galviņu kustība.

Muskuļu spēku regulē nervu sistēma, mainot uz muskuļiem nosūtīto impulsu biežumu, sinhronizējot ierosmi liels skaits motora bloki, motora bloku veidu izvēle. Kontrakciju stiprums palielinās: a) palielinoties reakcijā iesaistīto ierosināto motorisko vienību skaitam; b) palielinoties ierosmes viļņu biežumam katrā no aktivizētajām šķiedrām; c) sinhronizējot ierosmes viļņus muskuļu šķiedrās; d) pēc spēcīgu (balto) motora bloku aktivizēšanas.

Vispirms (ja nepieciešams attīstīt nelielu piepūli) tiek aktivizēti lēni, nenogurdināmi motora bloki, tad ātri, izturīgi pret nogurumu. Un, ja ir nepieciešams attīstīt spēku, kas ir lielāks par 20-25% no maksimālā, tad kontrakcijā tiek iesaistītas ātras, viegli nogurdināmas motora vienības.

Pie sprieguma līdz 75% no maksimālā iespējamā tiek aktivizētas gandrīz visas motora vienības un notiek turpmāks spēka pieaugums, jo palielinās impulsu biežums, kas nonāk pie muskuļu šķiedrām.

Pie vājām kontrakcijām impulsu biežums motoro neironu aksonos ir 5-10 impulsi/s, un ar spēcīgu kontrakcijas spēku var sasniegt pat 50 impulsus/s.

IN bērnība spēka pieaugums notiek galvenokārt muskuļu šķiedru biezuma palielināšanās dēļ, un tas ir saistīts ar miofibrilu skaita palielināšanos. Šķiedru skaita pieaugums ir nenozīmīgs.

Trenējot pieaugušo muskuļus, to spēka palielināšanās ir saistīta ar miofibrilu skaita palielināšanos, savukārt izturības pieaugums ir saistīts ar mitohondriju skaita un ATP sintēzes intensitātes palielināšanos aerobo procesu ietekmē.

Pastāv saistība starp spēku un saīsināšanas ātrumu. Jo lielāks ir muskuļa garums, jo lielāks ir muskuļu kontrakcijas ātrums (sakarā ar sarkomēru saraušanās efektu summēšanu) un ir atkarīgs no muskuļa slodzes. Palielinoties slodzei, kontrakcijas ātrums samazinās. Smagu kravu var pacelt tikai lēnām kustoties. Maksimālais ātrums kontrakcija, kas sasniegta, kad cilvēka muskuļi saraujas, ir aptuveni 8 m/s.

Muskuļu kontrakcijas spēks samazinās, kad attīstās nogurums.

Nogurums un tā fizioloģiskais pamats.Nogurums sauc par īslaicīgu veiktspējas samazināšanos, ko izraisījis iepriekšējais darbs un pazūd pēc atpūtas perioda.

Nogurums izpaužas kā samazināšanās muskuļu spēks, kustību ātrums un precizitāte, izmaiņas sirds un elpošanas sistēmas darbībā un autonomā regulēšana, centrālās nervu sistēmas darbības rādītāju pasliktināšanās. Par pēdējo liecina vienkāršu garīgo reakciju ātruma samazināšanās, uzmanības, atmiņas pavājināšanās, domāšanas rādītāju pasliktināšanās un kļūdainu darbību skaita pieaugums.

Subjektīvi nogurums var izpausties ar noguruma sajūtu, muskuļu sāpēm, sirdsklauves, elpas trūkuma simptomiem, vēlmi samazināt slodzi vai pārstāt strādāt. Noguruma simptomi var atšķirties atkarībā no darba veida, darba intensitātes un noguruma pakāpes. Ja nogurumu izraisa garīgais darbs, tad parasti funkcionalitātes samazināšanās simptomi ir izteiktāki garīgā darbība. Ar ļoti smagu muskuļu darbu priekšplānā var izcelties neiromuskulārās sistēmas līmeņa traucējumu simptomi.

Nogurumam, kas veidojas normālas darba aktivitātes apstākļos gan muskuļu, gan garīga darba laikā, ir lielā mērā līdzīgi attīstības mehānismi. Abos gadījumos noguruma procesi vispirms attīstās nervos centriem Viens no indikatoriem tam ir intelekta samazināšanās valsts sniegums ar fizisku nogurumu, un ar garīgu nogurumu - efektivitātes samazināšanās mēs dzemdes kakla aktivitātes.

Atpūta sauc par atpūtas stāvokli vai jaunas aktivitātes veikšanu, kurā tiek novērsts nogurums un atjaunota veiktspēja. VIŅI. Sečenovs parādīja, ka veiktspējas atjaunošana notiek ātrāk, ja, atpūšoties pēc vienas muskuļu grupas (piemēram, kreisās rokas) noguruma, darbu veic cita muskuļu grupa ( labā roka). Viņš šo fenomenu nosauca par "aktīvo atpūtu"

Atveseļošanās ir procesi, kas nodrošina enerģijas un plastmasas vielu deficīta novēršanu, darba laikā izlietoto vai bojāto konstrukciju atražošanu, lieko metabolītu un homeostāzes rādītāju novirzes no optimālā līmeņa likvidēšanu.

Ķermeņa atjaunošanai nepieciešamā perioda ilgums ir atkarīgs no darba intensitātes un ilguma. Jo lielāka ir darba intensitāte, jo īsāks ir nepieciešams atpūtas periods.

Dažādi fizioloģisko un bioķīmisko procesu rādītāji tiek atjaunoti pēc dažādiem laikiem no fiziskās aktivitātes beigām. Viens svarīgs atveseļošanās ātruma tests ir noteikt laiku, kas nepieciešams, lai jūsu sirdsdarbība atgrieztos miera līmenī. Sirdsdarbības ātruma atjaunošanās laiks pēc mērenas slodzes testa in vesels cilvēks nedrīkst pārsniegt 5 minūtes.

Ar ļoti intensīvu fiziskā aktivitāte noguruma parādības attīstās ne tikai centrālajā nervu sistēmā, bet arī neiromuskulārajās sinapsēs, kā arī muskuļos. Neiromuskulārā preparāta sistēmā vismazākais nogurums ir nervu šķiedrām, vislielākais nogurums ir neiromuskulārajai sinapsei, un muskuļi ieņem starpstāvokli. Nervu šķiedras var vadīt augstas frekvences darbības potenciālu stundām ilgi bez noguruma pazīmēm. Bieži aktivizējoties sinapsei, vispirms samazinās ierosmes pārraides efektivitāte, un pēc tam notiek tās vadīšanas bloķēšana. Tas notiek sakarā ar raidītāja un ATP piegādes samazināšanos presinaptiskajā terminālī un postsinaptiskās membrānas jutības samazināšanos pret acetilholīnu.

Ir ierosinātas vairākas teorijas par noguruma attīstības mehānismu ļoti intensīvi strādājošiem muskuļiem: a) “izsīkuma” teorija - ATP rezervju patēriņš un tā veidošanās avoti (kreatīna fosfāts, glikogēns, taukskābes), b) “nosmakšanas” teorija - pirmajā vietā ir skābekļa piegādes trūkums strādājošā muskuļa šķiedrām; c) "aizsērējuma" teorija, kas izskaidro nogurumu ar pienskābes un toksisku vielmaiņas produktu uzkrāšanos muskuļos. Šobrīd laiks skaitās ka visas šīs parādības notiek ļoti intensīva muskuļu darba laikā.

Konstatēts, ka maksimālu fizisko darbu pirms noguruma rašanās veic plkst mērena smaguma pakāpe un darba temps (vidējās slodzes noteikums). Noguruma profilaksē ir svarīgi arī: pareiza darba un atpūtas periodu attiecība, garīgā un fiziskā darba maiņa, ņemot vērā diennakts, gada un individuālo bioloģisko. ritmi.

Muskuļu spēks ir vienāds ar muskuļu spēka un saīsināšanas ātruma reizinājumu. Maksimālā jauda attīstās ar vidējo muskuļu saīsināšanas ātrumu. Rokas muskuļiem maksimālā jauda (200 W) tiek sasniegta pie kontrakcijas ātruma 2,5 m/s.

5.2. Gluds muskulis

Gludo muskuļu fizioloģiskās īpašības un īpašības.

Gludie muskuļi ir neatņemama sastāvdaļa dažus iekšējos orgānus un piedalās šo orgānu veikto funkciju nodrošināšanā. Jo īpaši tie regulē bronhu caurlaidību gaisam, asins plūsmu dažādos orgānos un audos, šķidrumu un šķiedru kustību (kuņģī, zarnās, urīnvados, urīnceļos un žultspūslī), izspiež augli no dzemdes, paplašina. vai savilkt zīlītes (savelkot radiālos vai apļveida muskuļus varavīksnene), mainiet matu un ādas reljefa stāvokli. Gludās muskuļu šūnas ir vārpstveida, 50-400 µm garas, 2-10 µm biezas.

Gludajiem muskuļiem, tāpat kā skeleta muskuļiem, ir uzbudināmība, vadītspēja un kontraktilitāte. Atšķirībā no skeleta muskuļiem, kuriem ir elastība, gludie muskuļi ir plastiski (spējīgi ilgu laiku saglabāt garumu, kas tiem dots stiepjoties, nepalielinot sasprindzinājumu). Šis īpašums ir svarīgs, lai veiktu pārtikas nogulsnēšanos kuņģī vai šķidrumu nogulsnēšanos žultspūslī un urīnpūslī.

Īpatnības uzbudināmība gludās muskulatūras šķiedras zināmā mērā ir saistītas ar to zemo transmembrānu potenciālu (E 0 = 30-70 mV). Daudzas no šīm šķiedrām ir automātiskas. To darbības potenciāla ilgums var sasniegt desmitiem milisekundes. Tas notiek tāpēc, ka darbības potenciāls šajās šķiedrās attīstās galvenokārt kalcija iekļūšanas dēļ sarkoplazmā no starpšūnu šķidruma caur tā sauktajiem lēnajiem Ca 2+ kanāliem.

Ātrums veicot iniciāciju gludās muskulatūras šūnās mazās - 2-10 cm/s. Atšķirībā no skeleta muskuļiem, gludās muskulatūras uzbudinājums var tikt pārnests no vienas šķiedras uz otru tuvumā. Šī transmisija notiek, pateicoties saiknēm starp gludās muskulatūras šķiedrām, kurām ir zema pretestība pret elektrisko strāvu un kas nodrošina apmaiņu starp Ca 2+ šūnām un citām molekulām. Tā rezultātā gludajiem muskuļiem ir funkcionālā sincitija īpašības.

Līgumspēja gludās muskulatūras šķiedras izceļas ar ilgu latento periodu (0,25-1,00 s) un ilgu vienas kontrakcijas ilgumu (līdz 1 minūtei). Gludajiem muskuļiem ir zems saraušanās spēks, bet tie spēj ilgstoši uzturēties tonizējošā kontrakcijā, neizraisot nogurumu. Tas ir saistīts ar faktu, ka gludie muskuļi tērē 100-500 reižu mazāk enerģijas, lai uzturētu stinguma kontrakciju nekā skeleta muskuļi. Tāpēc gludās muskulatūras patērētajām ATP rezervēm ir laiks atjaunoties pat kontrakcijas laikā, un dažu ķermeņa struktūru gludie muskuļi visu mūžu atrodas tonizējošā kontrakcijas stāvoklī.

Nosacījumi gludo muskuļu kontrakcijai. Gludo muskuļu šķiedru vissvarīgākā iezīme ir tā, ka tās tiek satraukti daudzu stimulu ietekmē. Normālu skeleta muskuļu kontrakciju ierosina tikai nervu impulss, kas nonāk neiromuskulārajā savienojumā. Gludo muskuļu kontrakciju var izraisīt gan nervu impulsi, gan bioloģiski aktīvās vielas (hormoni, daudzi neirotransmiteri, prostaglandīni, daži metabolīti), kā arī fizisko faktoru, piemēram, stiepšanās, ietekme. Turklāt gludo muskuļu uzbudinājums var notikt spontāni - automatizācijas dēļ.

Gludo muskuļu ļoti augstā reaktivitāte un spēja reaģēt ar kontrakciju uz dažādu faktoru iedarbību rada ievērojamas grūtības šo muskuļu tonusa traucējumu koriģēšanā medicīnas praksē. To var redzēt ārstēšanas piemēros bronhiālā astma, arteriālā hipertensija, spastiskais kolīts un citas slimības, kurām nepieciešama korekcija saraušanās aktivitāte gludie muskuļi.

IN molekulārais mehānisms gludo muskuļu kontrakcijai ir arī vairākas atšķirības no skeleta muskuļu kontrakcijas mehānisma. Aktīna un miozīna pavedieni gludās muskulatūras šķiedrās atrodas mazāk sakārtoti nekā skeleta šķiedrās, un tāpēc gludajiem muskuļiem nav šķērssvītru. Gludo muskuļu aktīna pavedieni nesatur proteīna troponīnu, un aktīna molekulārie centri vienmēr ir atvērti mijiedarbībai ar miozīna galviņām. Lai šī mijiedarbība notiktu, ATP molekulas ir jāsadala un fosfāts jāpārnes uz miozīna galviņām. Tad miozīna molekulas tiek ieaustas pavedienos un ar galvām saistās ar miozīnu. Tam seko miozīna galviņu rotācija, kuras laikā aktīna pavedieni tiek ievilkti starp miozīna pavedieniem un notiek kontrakcija.

Miozīna galviņu fosforilēšana tiek veikta, izmantojot enzīmu miozīna vieglās ķēdes kināze, un defosforilēšanu veic miozīna vieglās ķēdes fosfatāze. Ja miozīna fosfatāzes aktivitāte dominē pār kināzes aktivitāti, miozīna galviņas tiek defosforilētas, miozīna-aktīna saite tiek pārtraukta un muskuļi atslābinās.

Tāpēc, lai notiktu gludo muskuļu kontrakcija, ir jāpalielina miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivitāte. Tās darbību regulē Ca 2+ līmenis sarkoplazmā. Kad gludās muskulatūras šķiedra ir satraukta, tās sarkoplazmā palielinās kalcija saturs. Šis pieaugums ir saistīts ar Ca^+ uzņemšanu no diviem avotiem: 1) starpšūnu telpas; 2) sarkoplazmatiskais tīklojums (5.5. att.). Tālāk Ca 2+ joni veido kompleksu ar proteīnu kalmodulīnu, kas pārvērš miozīnkināzi aktīvā stāvoklī.

Procesu secība, kas noved pie gludās muskulatūras kontrakcijas attīstības: Ca 2 iekļūšana sarkoplazmā - acti

kalmodulīna aktivācija (veidojot 4Ca 2+ - kalmodulīna kompleksu) - miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivācija - miozīna galviņu fosforilēšana - miozīna galviņu saistīšanās ar aktīnu un galviņu rotācija, kurā starp miozīna pavedieniem tiek ievilkti aktīna pavedieni.

Gludo muskuļu relaksācijai nepieciešamie apstākļi: 1) Ca 2+ satura samazināšanās (līdz 10 M/l vai mazāk) sarkoplazmā; 2) 4Ca 2+ -kalmodulīna kompleksa sairšana, izraisot miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivitātes samazināšanos – miozīna galviņu defosforilāciju, izraisot saišu pārrāvumu starp aktīna un miozīna pavedieniem. Pēc tam elastīgie spēki izraisa relatīvi lēnu gludās muskulatūras šķiedras sākotnējā garuma atjaunošanos un tās atslābināšanu.

Testa jautājumi un uzdevumi

Šūnu membrānu

Rīsi. 5.5. Ca 2+ iekļūšanas ceļu gludās muskulatūras sarkoplazmā shēma

šūnas un tās izvadīšanas no plazmas: a - mehānismi, kas nodrošina Ca 2+ iekļūšanu sarkoplazmā un kontrakcijas uzsākšanu (Ca 2+ nāk no ārpusšūnu vides un sarkoplazmatiskā tīkla); b - veidi, kā izņemt Ca 2+ no sarkoplazmas un nodrošināt relaksāciju

Norepinefrīna ietekme caur α-adrenerģiskiem receptoriem

No ligandu atkarīgs Ca 2+ kanāls

Noplūdes kanāli

No potenciāla atkarīgais Ca 2+ kanāls

Gludu muskuļu šūna

a-adreno! receptorufNorepinefrīnsG

Nosauciet cilvēka muskuļu veidus. Kādas ir skeleta muskuļu funkcijas?

Aprakstiet skeleta muskuļu fizioloģiskās īpašības.

Kāda ir saistība starp darbības potenciālu, muskuļu šķiedras kontrakciju un uzbudināmību?

Kādi muskuļu kontrakciju veidi un veidi pastāv?

Norādiet muskuļu šķiedras strukturālās un funkcionālās īpašības.

Kas ir motora vienības? Uzskaitiet to veidus un funkcijas.

Kāds ir muskuļu šķiedru kontrakcijas un relaksācijas mehānisms?

Kas ir muskuļu spēks un kādi faktori to ietekmē?

Kāda ir saikne starp kontrakcijas spēku, tā ātrumu un darbu?

Definējiet nogurumu un atveseļošanos. Kāds ir to fizioloģiskais pamats?

Kādas ir gludo muskuļu fizioloģiskās īpašības un īpašības?

Uzskaitiet gludo muskuļu kontrakcijas un relaksācijas nosacījumus.

Skeleta muskuļi ir viena no galvenajām cilvēka ķermeņa sistēmām un ir aktīva saikne kustību sistēmā.

Skeleta muskuļi veic atsevišķu ķermeņa daļu kustības un cilvēka kustību telpā, kā arī veic Aktīva līdzdalība darbā iekšējie orgāni. Kopumā cilvēka ķermenī ir aptuveni 600 muskuļu.

Skeleta muskuļu klasifikācija

Skeleta muskuļi sastāv no vairākiem galvenajiem šķiedru veidiem:

• Lēnas šķiedras. Tie satur liels skaits mioglobīna proteīni, kas saista skābekli un ir sava veida “elpošanas viela” muskuļiem, hemoglobīna analogs asinīm. Tos sauc par "sarkanajiem", jo tiem ir tumši sarkana krāsa. Šīs šķiedras ir atbildīgas par stājas saglabāšanu. Nogurums tajās rodas lēni mioglobīna un mitohondriju klātbūtnes dēļ, un atveseļošanās notiek ātri.

• Ātrās šķiedras. Spēj ātri sarauties ilgu laiku bez noguruma. Noguruma trūkums ir izskaidrojams ar palielinātu mitohondriju saturu un ATP veidošanos, izmantojot oksidatīvo fosforilāciju. Šķiedru skaits šāda muskuļa neiromotorajā vienībā ir mazāks nekā iepriekšējā.

• Ātrās šķiedras ar glikotisko oksidāciju. Šīs šķiedras izmanto glikolīzi, lai ražotu ATP, un tām ir mazāk mitohondriju. Muskuļi ar šādām šķiedrām attīstās un saraujas daudz ātrāk, bet ātri nogurst. Viņiem trūkst proteīna mioglobīna, tāpēc tos sauc par "baltajiem".

Muskuļi sastāv no motora vai neiromotora vienībām. Muskuļa daļa, kas atbild par ātrām un precīzām kustībām, sastāv no neliela skaita šķiedru. Muskuļi, kas ir atbildīgi par stājas saglabāšanu, ir masīvāki un var saturēt līdz pat vairākiem tūkstošiem šo šķiedru.

Galvenie muskuļu veidi

Būtībā visi muskuļi ir sadalīti 3 veidos:

• Sinerģisti. Paredzēts kustībai tikai vienā virzienā.

• Antagonisti. Viņi var strādāt dažādos virzienos.

• Daudzfunkcionāli muskuļi. Ietekmē vairāk nekā vienu konkrētu locītavu. Tie var piešķirt kustībām griezes momentu.

Šķiedru izvietojums muskuļos

Skeleta muskuļu šķiedras var atrasties muskuļos:

• Paralēli stiepšanai. Tas notiek, ja cilvēks veic vingrinājumus ātrā tempā, un slodzes līmenis ir minimāls.

• Perpendikulāri stiepšanai. Šajā gadījumā pie maksimālās slodzes tiek izmantotas īsas kontrakcijas.

Mehānismi, kas regulē muskuļu kontrakcijas spēku

Muskuļu šķiedru kontrakcijas spēku regulē centrālā nervu sistēma. Šajā gadījumā motora bloku izvēlei tiek izmantoti divi dažādi mehānismi:

• Precīzām, koordinētām un rūpīgi aprēķinātām kustībām slodzes laikā tiek izmantotas motoriskās vienības, kurās šķiedru skaits nepārsniedz 30.

• Spēcīgām un raupjām kustībām tiek izmantoti muskuļi, kuru šķiedru skaits ir 100 vai vairāk.

Kā vairāk cilvēku pieliek muskuļu spēku, lai veiktu konkrētu vingrinājumu, jo spēcīgāks ir radītais impulss. Tas palielina iesaistīto muskuļu skaitu un rada vēl lielāku pielietojuma spēku.

Cilvēka skeleta muskuļu funkcijas

Skeleta muskuļi ir daļa no muskuļu un skeleta sistēma persona. Šajā gadījumā skeleta muskuļiem ir jāveic šādas funkcijas:

• nodrošināt noteiktas ķermeņa pozas pieņemšanu un saglabāšanu

• pārvietot ķermeni telpā;

• pārvietot atsevišķas cilvēka ķermeņa daļas attiecībā pret citām daļām;

• ražot siltumu, nodrošinot ķermeņa termoregulāciju.

Skeleta muskuļu īpašības

Skeleta muskuļiem ir šādas fiziskās īpašības:

• Uzbudināmība. Šis stāvoklis izpaužas kā spēja reaģēt uz stimuliem, izmantojot membrānas potenciālu un jonu vadītspēju. Izraisītāji var būt motoro neironu raidītāji vai muskuļu relaksanti, kas darbojas, bloķējot nervu impulsu pārraidi. Elektriskie stimulatori bieži tiek izmantoti arī laboratorijās.

• Vadītspēja. Ļauj veikt darbību dziļi un gar muskuļu šķiedru atbilstoši T-sistēmai.

• Līgumspēja. Muskuļi var saīsināt un arī palielināt spriedzi, kad tie tiek stimulēti.

• Elastība. Muskuļu šķiedras stiepšanās laikā spēj attīstīt spriedzi.

Skeleta muskuļu tonuss

Skeleta muskuļi nevar būt pilnīgi atslābinātā stāvoklī un uzturēt noteiktu spriedzes līmeni, ko sauc par tonusu. Tonuss izpaužas muskuļu elastības saglabāšanā mierīgā stāvoklī. Tas tiek saglabāts, pateicoties nervu impulsiem, kas secīgi ierodas lielos intervālos un kairina dažādas šķiedras.

Tajā pašā laikā cilvēks kā augsti organizēta būtne spēj regulēt savu toni pēc vēlēšanās. Piemēram, viņš var pilnībā atslābināt vai sasprindzināt muskuļus, kā arī izvēlēties spriedzes līmeni. Lai to izdarītu, viņam nav jādara fizisks darbs.

Skeleta muskuļu funkcija

Skeleta muskuļu galvenais uzdevums ir muskuļu darbs. Tas pilnībā atbilst fiziskajam likumam A = FS, kas nosaka enerģijas daudzumu, kas tika iztērēts ķermeņa pārvietošanai noteiktos apstākļos (izmantojot spēku). Ir iespējams strādāt arī izotoniskā režīmā, kurā muskuļu kontrakcija notiek bez stresa.

Turklāt izšķir izotermisko režīmu, kura laikā muskulis nesaīsinās maksimālās slodzes apstākļos. Šajā gadījumā ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā. Strādājot dabiskos apstākļos, kontrakcijas fiksētā stāvoklī sauc par izotermiskām, bet kontrakcijas aktīvā stāvoklī sauc par dinamiskām.

Spēks un darbs nepaliek nemainīgs, un vingrinājumu efektivitāte pakāpeniski samazinās. Šo stāvokli sauc par nogurumu. Statiskais režīms ir visnogurdinošākais. Lietojot muskuļu šķiedras, ātri uzkrājas produkti, kas rodas oksidācijas procesā (pirovīnskābe un pienskābe). Šajā gadījumā tiek traucēta ATP resintēze, kas ir atbildīga par muskuļu kontrakciju enerģijas piegādi. Turklāt fiziskā noguruma pakāpi ietekmē garīgā stresa pakāpe darba laikā. Jo augstāks tas ir, jo mazāk muskuļi nogurst.

Muskuļu veidi

Pašlaik tiek izdalīti šādi muskuļu veidi:

• unipinnate, kurā muskuļu saišķi ir piestiprināti pie vienas cīpslas puses (piemēram, īkšķu saliecēja);

• bipinnate, kurā saišķi ir piestiprināti abās cīpslu pusēs (piemēram, flexor hallucis longus);

• multipinnate, kurā spalvu grupas atrodas blakus saviem līdziniekiem (piemēram, deltveida muskuļiem);

• trīsstūrveida, kurā saišķi ir savienoti no dažādiem virzieniem (temporalis muskulis).

Turklāt muskuļiem ir atšķirīgs galvu skaits, un tie var būt:

• divgalvains;

• trīsgalvains;

• četrgalvains.

Skeleta muskuļi veic daudzas citas funkcijas. Piemēram, tie var nodrošināt audu elpošanu sirdij ārkārtas gadījumos, izmantojot vielu oksimioglobīnu (skābekļa un mioglobīna savienojumu). Tāpēc skeleta muskuļu attīstība ir viens no sportiska un labi attīstīta cilvēka ķermeņa, kā arī veselības pamatiem.

MUSKUĻŠĶIEDRU KLASIFIKĀCIJA.

Morfoloģiskā klasifikācija

Šķērssvītras (šķērssvītras)

Gluda (bez svītrām)

Klasifikācija pēc muskuļu aktivitātes kontroles veida

Šķērssvītrains muskuļu skeleta tips.

Iekšējo orgānu gludie muskuļu audi.

Svītrotie muskuļu audi sirds veids

Skeleta MUSKUĻU ŠĶIEDRU KLASIFIKĀCIJA

Svītrainie muskuļi ir visspecializētākais aparāts strauju kontrakciju veikšanai. Ir divu veidu šķērssvītrotie muskuļi – skeleta un sirds. Skeleta muskuļi sastāv no muskuļu šķiedrām, no kurām katra ir daudzkodolu šūna, kas rodas, saplūstot lielam skaitam šūnu. Atkarībā no saraušanās īpašībām, krāsas un noguruma muskuļu šķiedras iedala divās grupās – SARKANĀ un BALTĀ. Muskuļu šķiedras funkcionālā vienība ir miofibrils. Miofibrils aizņem gandrīz visu muskuļu šķiedras citoplazmu, nospiežot kodolus uz perifēriju.

SARKANĀS MUSKUĻA šķiedras (1. tipa šķiedras) satur lielu skaitu mitohondriju ar augstu oksidatīvo enzīmu aktivitāti. Viņu kontrakciju stiprums ir salīdzinoši neliels, un enerģijas patēriņa ātrums ir tāds, ka viņiem ir pietiekami daudz aerobās vielmaiņas (tās izmanto skābekli). Viņi ir iesaistīti kustībās, kas neprasa ievērojamu piepūli, piemēram, pozas saglabāšanu.

BALTĀS MUSKUĻŠĶIEDRAS (2. tipa šķiedras) raksturo augsta aktivitāte glikolīzes enzīmi, ievērojams saraušanās spēks un tik augsts enerģijas patēriņa ātrums, kam aerobā vielmaiņa vairs nav pietiekama. Tāpēc motora vienības, kas sastāv no baltām šķiedrām, nodrošina ātras, bet īslaicīgas kustības, kas prasa raustīšanas pūles.

GLUDO MUSKUĻU KLASIFIKĀCIJA

Gludie muskuļi ir sadalīti VISCERĀLS(UNITĀRĀ) UN MULTI-UNITĀRS. VISCERĀLS GLUDI muskuļi ir atrodami visos iekšējos orgānos, kanālos gremošanas dziedzeri, asinsrites un limfātiskie asinsvadi, āda. UZ MULIPIUNITĀRS ietver ciliāru muskuļu un varavīksnenes muskuļu. Gludo muskuļu iedalījums viscerālajos un daudzfunkcionālajos balstās uz dažādo motorās inervācijas blīvumu. VISCERĀLOS Gludajos muskuļos motoro nervu gali atrodas nelielā skaitā gludo muskuļu. muskuļu šūnas.

Skeleta UN GLUDO MUSKUĻU FUNKCIJAS.

GLUDO MUSKUĻU FUNKCIJAS UN ĪPAŠĪBAS

1. ELEKTRISKĀ DARBĪBA. Gludajiem muskuļiem raksturīgs nestabils membrānas potenciāls. Membrānas potenciāla svārstības, neatkarīgi no nervu ietekmes, izraisa neregulāras kontrakcijas, kas uztur muskuli pastāvīgas daļējas kontrakcijas stāvoklī – tonusā. Gludo muskuļu šūnu membrānas potenciāls neatspoguļo miera potenciāla patieso vērtību. Kad membrānas potenciāls samazinās, muskuļi saraujas, palielinoties, atslābinās.

2. AUTOMĀCIJA. Gludo muskuļu šūnu darbības potenciāliem ir autoritmisks raksturs, līdzīgi kā sirds vadīšanas sistēmas potenciāli. Tas norāda, ka visas gludās muskulatūras šūnas spēj veikt spontānu automātisku darbību. Gludo muskuļu automātisms, t.i. spēja veikt automātisku (spontānu) darbību ir raksturīga daudziem iekšējiem orgāniem un traukiem.

3. REAKCIJA UZ SSPIEDI. Reaģējot uz stiepšanos, gludie muskuļi saraujas. Tas ir tāpēc, ka stiepšanās samazina šūnu membrānas potenciālu, palielina AP frekvenci un, visbeidzot, gludo muskuļu tonusu. Cilvēka organismā šī gludo muskuļu īpašība kalpo kā viens no veidiem, kā regulēt iekšējo orgānu motorisko aktivitāti. Piemēram, kad kuņģis ir piepildīts, tā siena stiepjas. Kuņģa sienas tonusa palielināšanās, reaģējot uz tās izstiepšanos, palīdz uzturēt orgāna tilpumu un labāku tā sieniņu kontaktu ar ienākošo pārtiku. IN asinsvadi stiepšanās, ko rada asinsspiediena svārstības.

4. PLASTISKUMS b. Sprieguma mainīgums bez dabiskas saiknes ar tā garumu. Tādējādi, ja gludais muskulis tiek izstiepts, tā sasprindzinājums palielināsies, bet, ja muskulis tiek turēts stiepšanās izraisītā pagarinājuma stāvoklī, tad spriedze pakāpeniski samazināsies, dažreiz ne tikai līdz līmenim, kāds bija pirms stiepes, bet arī zem šī līmeņa.

5. ĶĪMISKĀ JUTĪBA. Gludie muskuļi ir ļoti jutīgi pret dažādām fizioloģiski aktīvām vielām: adrenalīnu, norepinefrīnu. Tas ir saistīts ar specifisku receptoru klātbūtni gludās muskulatūras šūnu membrānā. Ja zarnu gludās muskulatūras preparātam pievieno adrenalīnu vai norepinefrīnu, palielinās membrānas potenciāls, samazinās AP biežums un muskuļi atslābinās, t.i., tiek novērots tāds pats efekts kā simpātiskajiem nerviem.

Skeleta MUSKUĻU FUNKCIJAS UN ĪPAŠĪBAS

Skeleta muskuļi ir cilvēka muskuļu un skeleta sistēmas neatņemama sastāvdaļa. Šajā gadījumā muskuļi veic sekojošo funkcijas:

1) nodrošināt noteiktu cilvēka ķermeņa stāju;

2) pārvietot ķermeni telpā;

3) pārvietot atsevišķas ķermeņa daļas vienu pret otru;

4) ir siltuma avots, pildot termoregulācijas funkciju.

Skeleta muskuļiem ir šādas būtiskas ĪPAŠĪBAS:

1)UZSKANĪBA- spēja reaģēt uz stimulu, mainot jonu vadītspēju un membrānas potenciālu.

2) VADĪTĪBA- spēja vadīt darbības potenciālu gar un dziļi muskuļu šķiedrās gar T-sistēmu;

3) LĪGUMA IESPĒJAMĪBA- spēja saīsināt vai attīstīt spriedzi, kad esat satraukts;

4) ELASTĪBA- spēja attīstīt spriedzi stiepšanās laikā.

Skeleta muskuļi - muskuļu un skeleta sistēmas aktīvā daļa, kas ietver arī kaulus, saites, cīpslas un to locītavas. No funkcionālā viedokļa motoros neironus, kas izraisa muskuļu šķiedru ierosmi, var klasificēt arī kā motoru sistēmu. Motorā neirona aksons atzarojas pie ieejas skeleta muskuļos, un katrs zars piedalās neiromuskulārās sinapses veidošanā uz atsevišķas muskuļu šķiedras.

Motoru neironu kopā ar muskuļu šķiedrām, ko tas inervē, sauc par neiromotoru (vai motoru) vienību (MU). Acu muskuļos viena motora vienība satur 13-20 muskuļu šķiedras, stumbra muskuļos - no 1 tonnas šķiedru, pēdas muskuļos - 1500-2500 šķiedras. Vienas motora vienības muskuļu šķiedrām ir vienādas morfofunkcionālās īpašības.

Skeleta muskuļu funkcijas ir: 1) ķermeņa kustība telpā; 2) ķermeņa daļu pārvietošana viena pret otru, tai skaitā elpošanas kustību veikšana, kas nodrošina plaušu ventilāciju; 3) ķermeņa stāvokļa un stājas saglabāšana. Turklāt šķērssvītrotie muskuļi ir svarīgi siltuma ražošanā, kas uztur temperatūras homeostāzi, un noteiktu uzturvielu uzglabāšanā.

Skeleta muskuļu fizioloģiskās īpašības izcelt:

1)uzbudināmība. Svītroto muskuļu šķiedru membrānu augstās polarizācijas dēļ (90 mV) to uzbudināmība ir zemāka nekā nervu šķiedrām. To darbības potenciāla amplitūda (130 mV) ir lielāka nekā citām uzbudināmām šūnām. Tādējādi ir diezgan viegli reģistrēt skeleta muskuļu bioelektrisko aktivitāti praksē. Darbības potenciāla ilgums ir 3-5 ms. Tas nosaka īso muskuļu šķiedru absolūtās ugunsizturības periodu;

vadītspēja. Uzbudinājuma ātrums gar muskuļu šķiedru membrānu ir 3-5 m/s;

kontraktilitāte. Apzīmē muskuļu šķiedru īpašo īpašību mainīt to garumu un sasprindzinājumu, attīstoties uzbudinājumam.

Skeleta muskuļiem ir arī elastība un viskozitāte.

Režīmi un muskuļu kontrakciju veidi. Izotoniskais režīms - muskulis saīsinās, ja nepalielinās tā spriedze. Šāda kontrakcija iespējama tikai izolētam (no ķermeņa izņemtam) muskulim.

Izometriskais režīms - muskuļu sasprindzinājums palielinās, bet garums praktiski nesamazinās. Šis samazinājums tiek novērots, mēģinot pacelt milzīgu slodzi.

Auksotoniskais režīms muskulis saīsinās un palielinās tā sasprindzinājums. Šo samazinājumu visbiežāk novēro cilvēka darba laikā. Termina "auksotoniskais režīms" vietā bieži tiek lietots nosaukums koncentrisks režīms.

Ir divu veidu muskuļu kontrakcijas: vienreizējas un tetāniskas.

Viena muskuļa kontrakcija izpaužas kā viena muskuļu šķiedru ierosmes viļņa attīstības rezultāts. To var panākt, pieliekot muskulim ļoti īsu (apmēram 1 ms) stimulu. Viena muskuļa kontrakcijas attīstība ir sadalīta latentā periodā, saīsināšanas fāzē un relaksācijas fāzē. Muskuļu kontrakcija sāk parādīties 10 ms no stimula sākuma. Šo laika intervālu sauc par latento periodu (5.1. att.). Tam sekos saīsināšanas (ilgums aptuveni 50 ms) un relaksācijas (50-60 ms) attīstība. Tiek uzskatīts, ka visā vienas muskuļa kontrakcijas ciklā tiek pavadīts vidēji 0,1 s. Bet jāpatur prātā, ka vienas kontrakcijas ilgums dažādos muskuļos var ievērojami atšķirties. Tas ir atkarīgs arī no muskuļa funkcionālā stāvokļa. Kontrakcijas un īpaši relaksācijas ātrums palēninās, jo attīstās muskuļu nogurums. Ātrie muskuļi, kuriem ir īss vienas kontrakcijas periods, ietver mēles muskuļus un muskuļus, kas aizver plakstiņu.

Rīsi. 5.1. Laika attiecības starp dažādām skeleta muskuļu šķiedru ierosmes izpausmēm: a - darbības potenciāla attiecība, Ca 2+ izdalīšanās sarkoplazmā un kontrakcija: / - latentais periods; 2 - saīsināšana; 3 - relaksācija; b - darbības potenciāla, kontrakcijas un uzbudināmības līmeņa attiecība

Viena stimula ietekmē vispirms rodas darbības potenciāls un tikai pēc tam sāk veidoties saīsināšanas periods. Tas turpinās pēc repolarizācijas beigām. Sarkolemmas sākotnējās polarizācijas atjaunošana liecina arī par uzbudināmības atjaunošanos. Līdz ar to uz muskuļu šķiedru kontrakciju attīstības fona var izraisīt jaunus ierosmes viļņus, kuru kontraktilā iedarbība būs kumulatīva.

Tetāniskā kontrakcija vai stingumkrampji To sauc par muskuļu kontrakciju, kas parādās daudzu ierosmes viļņu rašanās rezultātā motora vienībās, kuru kontrakcijas efekts ir apkopots amplitūdā un laikā.

Ir zobaini un gludi stingumkrampji. Lai iegūtu zobaino stingumkrampju, ir nepieciešams stimulēt muskuli ar tādu biežumu, lai katrs nākamais trieciens tiktu pielietots pēc saīsināšanas fāzes, bet pirms relaksācijas beigām. Gluda stingumkrampji rodas ar biežāku stimulāciju, kad muskuļu saīsināšanas laikā tiek pielietoti sekojoši triecieni. Piemēram, ja muskuļa saīsināšanas fāze ir 50 ms, bet relaksācijas fāze ir 60 ms, tad, lai iegūtu zobaino stingumkrampju, ir nepieciešams kairināt šo muskuļu ar frekvenci 9-19 Hz, lai iegūtu gludu stingumkrampju - ar frekvence vismaz 20 Hz.

Neskatoties uz

Amplitūda saīsinājumi

atvieglinātas

Pessimum

pastāvīgam kairinājumam, muskuļu

30 Hz

1 Hz 7 Hz

200 Hz

50 Hz

Kairinājuma biežums

Rīsi. 5.2. Kontrakcijas amplitūdas atkarība no stimulācijas biežuma (stimulu stiprums un ilgums nemainās)

Lai demonstrētu dažādus stingumkrampju veidus, parasti izmanto izolētās vardes gastrocnemius muskuļa kontrakciju ierakstīšanu kimogrāfā. Šādas kimogrammas piemērs ir parādīts attēlā. 5.2. Viena kontrakcijas amplitūda ir minimāla, palielinās ar zobainu stingumkrampju un kļūst maksimāla ar gludu stingumkrampju. Viens no šī amplitūdas pieauguma iemesliem ir tas, ka, kad rodas bieži ierosmes viļņi, muskuļu šķiedru sarkoplazmā uzkrājas Ca 2+, stimulējot kontraktilo proteīnu mijiedarbību.

Pakāpeniski palielinoties stimulācijas biežumam, muskuļu kontrakcijas spēks un amplitūda palielinās tikai līdz noteiktai robežai - optimāla reakcija. Stimulācijas biežumu, kas izraisa vislielāko muskuļu reakciju, sauc par optimālo. Turpmāku stimulācijas biežuma palielināšanos pavada kontrakcijas amplitūdas un spēka samazināšanās. Šo fenomenu sauc atbildes pesimisms, un kairinājuma biežums, kas pārsniedz optimālo vērtību, ir pessimāls. Optimuma un pesima parādības atklāja N.E. Vvedenskis.

Novērtējot muskuļu funkcionālo aktivitāti, viņi runā par to tonusu un fāzu kontrakcijām. Muskuļu tonuss ko sauc par ilgstošas ​​nepārtrauktas spriedzes stāvokli. Šajā gadījumā var nebūt redzama muskuļa saīsinājuma, jo ierosme nenotiek visās, bet tikai atsevišķās muskuļa motoriskajās vienībās un tās netiek ierosinātas sinhroni. Fāzu muskuļu kontrakcija sauc par īslaicīgu muskuļa saīsināšanu, kam seko tā atslābināšana.

Strukturāli-funkcionāls muskuļu šķiedras īpašības. Skeleta muskuļu strukturālā un funkcionālā vienība ir muskuļu šķiedra, kas ir iegarena (0,5-40 cm gara) daudzkodolu šūna. Muskuļu šķiedru biezums ir 10-100 mikroni. To diametrs var palielināties pie intensīvām treniņu slodzēm, bet muskuļu šķiedru skaits var pieaugt tikai līdz 3-4 mēnešu vecumam.

Muskuļu šķiedru membrānu sauc sarkolemma, citoplazma - sarkoplazma. Sarkoplazmā atrodas kodoli, daudzas organellas, sarkoplazmas tīklojums, kurā ietilpst garenvirziena kanāliņi un to sabiezējumi - cisternas, kas satur Ca 2+ rezerves.Cisternas atrodas blakus šķērseniskiem kanāliņiem, kas iekļūst šķiedrā šķērsvirzienā (5.3. att.).

Sarkoplazmā gar muskuļu šķiedru stiepjas aptuveni 2000 miofibrilu (apmēram 1 µm biezas), kas ietver pavedienus, kas veidojas, savstarpēji savijoties kontraktilām proteīna molekulām: aktīnam un miozīnam. Aktīna molekulas veido plānus pavedienus (miofilamentus), kas atrodas paralēli viens otram un iekļūst membrānā, ko sauc par Z līniju vai svītru. Z-līnijas atrodas perpendikulāri miofibrila garajai asij un sadala miofibrilu 2-3 µm garās daļās. Šīs zonas sauc sarkomēri.

Sarkolemmas cisterna

Šķērsvirziena caurule

Sarcomere

Caurule s-p. ret^|

Jj3H ssss s_ z zzzz tccc ;

; zzzz ssss ar

z zzzz ssss s

j3333 CCSS£

J3333 ar ar ar ar ar ar_

J3333 ss s s_

Sarkomērs ir saīsināts

3 3333 ssss s

Sarkomērs ir atslābināts

Rīsi. 5.3. Muskuļu šķiedru sarkomēra struktūra: Z-līnijas - ierobežo sarkomēru,/! - anizotrops (tumšs) disks, / - izotrops (gaišs) disks, H - zona (mazāk tumšs)

Sarkomērs ir miofibrila saraušanās vienība.Sarkomēra centrā stingri sakārtoti viens virs otra atrodas biezi miozīna molekulu veidoti pavedieni, līdzīgi sarkomēra malās atrodas plāni aktīna pavedieni. Aktīna pavedienu gali stiepjas starp miozīna pavedienu galiem.

Sarkomēra centrālā daļa (platums 1,6 µm), kurā atrodas miozīna pavedieni, mikroskopā šķiet tumša. Šo tumšo laukumu var izsekot visā muskuļu šķiedrās, jo blakus esošo miofibrilu sarkomēri atrodas stingri simetriski viens virs otra. Sarkomēru tumšos apgabalus sauc par A-diskiem no vārda "anizotrops". Šie apgabali polarizētā gaismā ir divkārši lauzti. Apgabali A-diska malās, kur pārklājas aktīna un miozīna pavedieni, šķiet tumšāki nekā centrā, kur atrodas tikai miozīna pavedieni. Šo centrālo zonu sauc par H joslu.

Miofibrilu zonās, kurās atrodas tikai aktīna pavedieni, nav divkāršas laušanas, tās ir izotropas. Līdz ar to viņu nosaukums - I-diski. I-diska centrā ir šaura tumša līnija, ko veido Z veida membrāna. Šī membrāna uztur divu blakus esošo sarkomēru aktīna pavedienus sakārtotā stāvoklī.

Papildus aktīna molekulām aktīna pavedienā ir arī proteīni tropomiozīns un troponīns, kas ietekmē aktīna un miozīna pavedienu mijiedarbību. Miozīna molekulai ir sadaļas, ko sauc par galvu, kaklu un asti. Katrai šādai molekulai ir viena aste un divas galvas ar kakliem. Katrai galvai ir ķīmiskais centrs, kas var saistīt ATP, un vieta, kas ļauj tai saistīties ar aktīna pavedienu.

Miozīna pavediena veidošanās laikā miozīna molekulas savijas ar savām garajām astēm, kas atrodas šī pavediena centrā, un galviņas atrodas tuvāk tā galiem (5.4. att.). Kakls un galva veido izvirzījumu, kas izvirzīts no miozīna pavedieniem. Šīs izvirzījumus sauc par šķērstiltiem. Tie ir mobili, un, pateicoties šādiem tiltiem, miozīna pavedieni var izveidot savienojumus ar aktīna pavedieniem.

Kad ATP pievienojas miozīna molekulas galvai, tilts uz īsu brīdi tiek novietots neasā leņķī attiecībā pret asti. Nākamajā brīdī notiek daļēja ATP šķelšanās, un līdz ar to galva paceļas un pāriet sprieguma stāvoklī, kurā tā var saistīties ar aktīna pavedienu.

Aktīna molekulas veido dubulto spirāli Trolonīnu

ATF komunikāciju centrs

Plāna pavediena daļa (tropomiozīna molekulas atrodas gar aktīna ķēdēm, trolonīns atrodas spirāles mezglos)

Kakls

Aste

Tropomyoein ti

Miozīna molekula lielā palielinājumā

Bieza pavediena daļa (ir redzamas miozīna molekulu galvas)

Aktīna pavediens

Galva

+Ca 2+

Sa 2+ "*Sa 2+

ADF-F

Sa 2+ N

Relaksācija

Miozīna galvas kustību cikls muskuļu kontrakcijas laikā

miozīns 0 + ATP

Rīsi. 5.4. Aktīna un miozīna pavedienu struktūra, miozīna galviņu kustība muskuļu kontrakcijas un relaksācijas laikā. Paskaidrojums tekstā: 1-4 - cikla posmi

Muskuļu šķiedru kontrakcijas mehānisms. Skeleta muskuļu šķiedru ierosmi fizioloģiskos apstākļos izraisa tikai impulsi, kas nāk no motorajiem neironiem. Nervu impulss aktivizē neiromuskulāro sinapsi, izraisa PC.P rašanos, un gala plāksnes potenciāls nodrošina darbības potenciāla ģenerēšanu sarkolemmā.

Darbības potenciāls izplatās gan pa muskuļu šķiedras virsmas membrānu, gan dziļāk gar šķērseniskiem kanāliņiem. Šajā gadījumā sarkoplazmatiskā retikuluma cisternas tiek depolarizētas un atveras Ca 2+ kanāli. Tā kā sarkoplazmā Ca 2+ koncentrācija ir 1(G 7 -1(G b M, un tvertnēs tā ir aptuveni 10 000 reižu lielāka), tad atveroties Ca 2+ kanāliem, kalcijs pa koncentrācijas gradientu atstāj tvertnēs sarkoplazmā un izkliedējas miofilamentos un iedarbina procesus, kas nodrošina kontrakciju.Tādējādi Ca 2+ jonu izdalīšanās

sarkoplazmā ir faktors, kas savieno elektrisko debesis un mehāniskās parādības muskuļu šķiedrās. Ca 2+ joni saistās ar troponīnu un tas, piedaloties tropomio- zina, noved pie aktino vietu atvēršanas (atbloķēšanas). gaudot pavedieni, kas var saistīties ar miozīnu. Pēc tam enerģētiskās miozīna galviņas veido tiltus ar aktīnu, un notiek galīgais ATP sadalījums, kas iepriekš tika uztverts un turēts miozīna galviņās. Enerģija, kas iegūta no ATP sadalīšanās, tiek izmantota, lai pagrieztu miozīna galvas virzienā uz sarkomēra centru. Ar šo rotāciju miozīna galviņas velk līdzi aktīna pavedienus, pārvietojot tos starp miozīna pavedieniem. Vienā gājienā galva var virzīt aktīna pavedienu uz priekšu par -1% no sarkomēra garuma. Lai panāktu maksimālu kontrakciju, ir nepieciešamas atkārtotas galvas airēšanas kustības. Tas notiek, ja ir pietiekama ATP koncentrācija un Sa 2+ sarkoplazmā. Lai miozīna galva atkal kustētos, tai jāpievieno jauna ATP molekula. ATP pievienošana izraisa savienojuma pārtraukumu starp miozīna galvu un aktīnu, un tas uz brīdi ieņem sākotnējo stāvokli, no kura tas var pāriet uz mijiedarbību ar jaunu aktīna pavediena daļu un veikt jaunu airēšanas kustību.

Šo muskuļu kontrakcijas mehānisma teoriju sauca "slīdošo pavedienu" teorija

Muskuļu šķiedras atslābināšanai nepieciešams, lai Ca 2+ jonu koncentrācija sarkoplazmā kļūtu mazāka par 10 -7 M/l. Tas notiek kalcija sūkņa darbības dēļ, kas virza Ca 2+ no sarkoplazmas uz tīklu. Turklāt muskuļu atslābināšanai ir jāpārtrauc tilti starp miozīna galvām un aktīnu. Šis plīsums rodas, kad ATP molekulas atrodas sarkoplazmā un saistās ar miozīna galviņām. Pēc galviņu atdalīšanas elastīgie spēki izstiepj sarkomēru un pārvieto aktīna pavedienus to sākotnējā stāvoklī. Elastīgie spēki veidojas, pateicoties: 1) sarkomēra struktūrā iekļauto spirālveida šūnu proteīnu elastīgajai vilkšanai; 2) sarkoplazmas retikuluma un sarkolemmas membrānu elastīgās īpašības; 3) muskuļu, cīpslu saistaudu elastība un gravitācijas ietekme.

Muskuļu spēks. Muskuļa spēku nosaka maksimālā slodzes vērtība, ko tas var pacelt, vai maksimālais spēks (spriedze), ko tas var attīstīt izometriskas kontrakcijas apstākļos.

Viena muskuļu šķiedra spēj attīstīt 100-200 mg spriegumu. Ķermenī ir aptuveni 15-30 miljoni šķiedru. Ja tie darbotos paralēli vienā virzienā un vienlaicīgi, tie varētu radīt 20-30 tonnu lielu spriegumu.

Muskuļu spēks ir atkarīgs no vairākiem morfofunkcionāliem, fizioloģiskiem un fiziskiem faktoriem.

Muskuļu spēks palielinās, palielinoties ģeometriskajam un fizioloģiskajam šķērsgriezuma laukumam. Lai noteiktu muskuļa fizioloģisko šķērsgriezumu, atrodiet visu muskuļu šķiedru šķērsgriezumu summu pa līniju, kas novilkta perpendikulāri katras muskuļu šķiedras gaitai.

Muskuļos ar paralēlām šķiedrām (sartorius) ģeometriskais un fizioloģiskais šķērsgriezums ir vienāds. Muskuļos ar slīpām šķiedrām (starpribu) fizioloģiskais šķērsgriezums ir lielāks par ģeometrisko, un tas palīdz palielināt muskuļu spēku. Muskuļu fizioloģiskais šķērsgriezums un spēks ar muskuļu šķiedru pennate (lielākā daļa ķermeņa muskuļu) izkārtojumu palielinās vēl vairāk.

Lai varētu salīdzināt muskuļu šķiedru spēku muskuļos ar dažādu histoloģisko struktūru, tika ieviests absolūtā muskuļu spēka jēdziens.

Absolūts muskuļu spēks- maksimālais muskuļa attīstītais spēks, kas aprēķināts uz 1 cm 2 fizioloģiskā šķērsgriezuma. Bicepsa absolūtais spēks - 11,9 kg/cm2, brahija tricepss - 16,8 kg/cm2, gastrocnemius 5,9 kg/cm2, gludās muskulatūras - 1 kg/cm2

Muskuļa spēks ir atkarīgs no dažāda veida motorisko vienību procentuālā daudzuma, kas veido šo muskuļu. Dažādu veidu motoru vienību attiecība vienā un tajā pašā muskulī cilvēkiem ir atšķirīga.

Izšķir šādus motorisko vienību veidus: a) lēni, nenogurdināmi (ar sarkanu krāsu) - tiem ir zema izturība, bet tie var ilgstoši atrasties tonizējošas kontrakcijas stāvoklī bez noguruma pazīmēm; b) ātri, viegli nogurst (baltā krāsā) - to šķiedrām ir liels kontrakcijas spēks; c) ātri, izturīgi pret nogurumu - ir salīdzinoši liels kontrakcijas spēks un nogurums tajās attīstās lēni.

Dažādiem cilvēkiem lēno un ātro motoru vienību skaita attiecība vienā muskulī ir noteikta ģenētiski un var ievērojami atšķirties. Tādējādi cilvēka četrgalvu muskuļos vara šķiedru relatīvais saturs var svārstīties no 40 līdz 98%. Jo lielāks ir lēno šķiedru procentuālais daudzums cilvēka muskuļos, jo vairāk tie ir pielāgoti ilgstošam, bet mazjaudas darbam. Cilvēki ar lielu ātro, spēcīgu motoru vienību saturu spēj attīstīt lielu spēku, bet ir ātri pakļauti nogurumam. Tomēr jāpatur prātā, ka nogurums ir atkarīgs no daudziem citiem faktoriem.

Muskuļa spēks palielinās ar mērenu stiepšanos. Tas ir saistīts ar faktu, ka ar mērenu sarkomēra stiepšanu (līdz 2,2 μm) palielinās tiltu skaits, kas var veidoties starp aktīnu un miozīnu. Kad muskulis ir izstiepts, tajā veidojas arī elastīga vilkšana, kas vērsta uz saīsināšanu. Šī vilce tiek pievienota spēkam, ko attīsta miozīna galviņu kustība.

Muskuļu spēku regulē nervu sistēma, mainot muskulim raidīto impulsu biežumu, sinhronizējot liela skaita motoru vienību ierosmi un izvēloties motoro vienību veidus. Kontrakciju stiprums palielinās: a) palielinoties reakcijā iesaistīto ierosināto motorisko vienību skaitam; b) palielinoties ierosmes viļņu biežumam katrā no aktivizētajām šķiedrām; c) sinhronizējot ierosmes viļņus muskuļu šķiedrās; d) pēc spēcīgu (balto) motora bloku aktivizēšanas.

Vispirms (ja nepieciešams attīstīt nelielu piepūli) tiek aktivizēti lēni, nenogurdināmi motora bloki, tad ātri, izturīgi pret nogurumu. Un, ja ir nepieciešams attīstīt spēku, kas ir lielāks par 20-25% no maksimālā, tad kontrakcijā tiek iesaistītas ātras, viegli nogurdināmas motora vienības.

Pie sprieguma līdz 75% no maksimālā iespējamā tiek aktivizētas gandrīz visas motora vienības un notiek turpmāks spēka pieaugums, jo palielinās impulsu biežums, kas nonāk pie muskuļu šķiedrām.

Pie vājām kontrakcijām impulsu biežums motoro neironu aksonos ir 5-10 impulsi/s, un ar spēcīgu kontrakcijas spēku var sasniegt pat 50 impulsus/s.

Bērnībā spēka pieaugums notiek galvenokārt muskuļu šķiedru biezuma palielināšanās dēļ, un tas ir saistīts ar miofibrilu skaita palielināšanos. Šķiedru skaita pieaugums ir nenozīmīgs.

Trenējot pieaugušo muskuļus, to spēka palielināšanās ir saistīta ar miofibrilu skaita palielināšanos, savukārt izturības pieaugums ir saistīts ar mitohondriju skaita un ATP sintēzes intensitātes palielināšanos aerobo procesu ietekmē.

Pastāv saistība starp spēku un saīsināšanas ātrumu. Jo lielāks ir muskuļa garums, jo lielāks ir muskuļu kontrakcijas ātrums (sakarā ar sarkomēru saraušanās efektu summēšanu) un ir atkarīgs no muskuļa slodzes. Palielinoties slodzei, kontrakcijas ātrums samazinās. Smagu kravu var pacelt tikai lēnām kustoties. Maksimālais kontrakcijas ātrums, kas tiek sasniegts cilvēka muskuļu kontrakcijas laikā, ir aptuveni 8 m/s.

Muskuļu kontrakcijas spēks samazinās, kad attīstās nogurums.

Nogurums un tā fizioloģiskais pamats.Nogurums sauc par īslaicīgu veiktspējas samazināšanos, ko izraisījis iepriekšējais darbs un pazūd pēc atpūtas perioda.

Nogurums izpaužas ar muskuļu spēka samazināšanos, kustību ātruma un precizitātes samazināšanos, sirds un elpošanas sistēmas un veģetatīvās regulācijas veiktspējas izmaiņām un centrālās nervu sistēmas funkciju pasliktināšanos. Par pēdējo liecina vienkāršu garīgo reakciju ātruma samazināšanās, uzmanības, atmiņas pavājināšanās, domāšanas rādītāju pasliktināšanās un kļūdainu darbību skaita pieaugums.

Subjektīvi nogurums var izpausties ar noguruma sajūtu, muskuļu sāpēm, sirdsklauves, elpas trūkuma simptomiem, vēlmi samazināt slodzi vai pārstāt strādāt. Noguruma simptomi var atšķirties atkarībā no darba veida, darba intensitātes un noguruma pakāpes. Ja nogurumu izraisa garīgais darbs, tad parasti garīgās aktivitātes funkcionalitātes samazināšanās simptomi ir izteiktāki. Ar ļoti smagu muskuļu darbu priekšplānā var izcelties neiromuskulārās sistēmas līmeņa traucējumu simptomi.

Nogurumam, kas veidojas normālas darba aktivitātes apstākļos gan muskuļu, gan garīga darba laikā, ir lielā mērā līdzīgi attīstības mehānismi. Abos gadījumos noguruma procesi vispirms attīstās nervos centriem Viens no indikatoriem tam ir intelekta samazināšanās valsts sniegums ar fizisku nogurumu, un ar garīgu nogurumu - efektivitātes samazināšanās mēs dzemdes kakla aktivitātes.

Atpūta sauc par atpūtas stāvokli vai jaunas aktivitātes veikšanu, kurā tiek novērsts nogurums un atjaunota veiktspēja. VIŅI. Sečenovs parādīja, ka veiktspējas atjaunošana notiek ātrāk, ja, atpūšoties pēc vienas muskuļu grupas (piemēram, kreisās rokas) noguruma, darbu veic cita muskuļu grupa (labā roka). Viņš šo fenomenu nosauca par "aktīvo atpūtu"

Atveseļošanās ir procesi, kas nodrošina enerģijas un plastmasas vielu deficīta novēršanu, darba laikā izlietoto vai bojāto konstrukciju atražošanu, lieko metabolītu un homeostāzes rādītāju novirzes no optimālā līmeņa likvidēšanu.

Ķermeņa atjaunošanai nepieciešamā perioda ilgums ir atkarīgs no darba intensitātes un ilguma. Jo lielāka ir darba intensitāte, jo īsāks ir nepieciešams atpūtas periods.

Dažādi fizioloģisko un bioķīmisko procesu rādītāji tiek atjaunoti pēc dažādiem laikiem no fiziskās aktivitātes beigām. Viens svarīgs atveseļošanās ātruma tests ir noteikt laiku, kas nepieciešams, lai jūsu sirdsdarbība atgrieztos miera līmenī. Sirdsdarbības ātruma atjaunošanas laiks pēc mērena slodzes testa veselam cilvēkam nedrīkst pārsniegt 5 minūtes.

Pie ļoti intensīvām fiziskām aktivitātēm noguruma parādības attīstās ne tikai centrālajā nervu sistēmā, bet arī neiromuskulārajās sinapsēs, kā arī muskuļos. Neiromuskulārā preparāta sistēmā vismazākais nogurums ir nervu šķiedrām, vislielākais nogurums ir neiromuskulārajai sinapsei, un muskuļi ieņem starpstāvokli. Nervu šķiedras var vadīt augstas frekvences darbības potenciālu stundām ilgi bez noguruma pazīmēm. Bieži aktivizējoties sinapsei, vispirms samazinās ierosmes pārraides efektivitāte, un pēc tam notiek tās vadīšanas bloķēšana. Tas notiek sakarā ar raidītāja un ATP piegādes samazināšanos presinaptiskajā terminālī un postsinaptiskās membrānas jutības samazināšanos pret acetilholīnu.

Ir ierosinātas vairākas teorijas par noguruma attīstības mehānismu ļoti intensīvi strādājošā muskulī: a) "izsīkuma" teorija - ATP rezervju patēriņš un tā veidošanās avoti (kreatīna fosfāts, glikogēns, taukskābes) , b) “nosmakšanas” teorija - skābekļa piegādes trūkums vispirms nonāk darba muskuļa šķiedrās; c) "aizsērējuma" teorija, kas izskaidro nogurumu ar pienskābes un toksisku vielmaiņas produktu uzkrāšanos muskuļos. Pašlaik tiek uzskatīts, ka visas šīs parādības rodas ļoti intensīva muskuļu darba laikā.

Konstatēts, ka maksimālais fiziskais darbs pirms noguruma rašanās tiek veikts pie vidējās grūtības pakāpes un darba tempa (vidējo slodžu noteikums). Noguruma profilaksē ir svarīgi arī: pareiza darba un atpūtas periodu attiecība, garīgā un fiziskā darba maiņa, ņemot vērā diennakts, gada un individuālo bioloģisko. ritmi.

Muskuļu spēks ir vienāds ar muskuļu spēka un saīsināšanas ātruma reizinājumu. Maksimālā jauda attīstās ar vidējo muskuļu saīsināšanas ātrumu. Rokas muskuļiem maksimālā jauda (200 W) tiek sasniegta pie kontrakcijas ātruma 2,5 m/s.

5.2. Gluds muskulis

Gludo muskuļu fizioloģiskās īpašības un īpašības.

Gludie muskuļi ir dažu iekšējo orgānu neatņemama sastāvdaļa un ir iesaistīti šo orgānu veikto funkciju nodrošināšanā. Jo īpaši tie regulē bronhu caurlaidību gaisam, asins plūsmu dažādos orgānos un audos, šķidrumu un šķiedru kustību (kuņģī, zarnās, urīnvados, urīnceļos un žultspūslī), izspiež augli no dzemdes, paplašina. vai savilkt acu zīlītes (savelkot varavīksnenes radiālos vai riņķveida muskuļus), mainīt matu un ādas reljefa stāvokli. Gludās muskuļu šūnas ir vārpstveida, 50-400 µm garas, 2-10 µm biezas.

Gludajiem muskuļiem, tāpat kā skeleta muskuļiem, ir uzbudināmība, vadītspēja un kontraktilitāte. Atšķirībā no skeleta muskuļiem, kuriem ir elastība, gludie muskuļi ir plastiski (spēj saglabāt tiem piešķirto garumu, ilgstoši stiepjoties, nepalielinot sasprindzinājumu). Šis īpašums ir svarīgs, lai veiktu pārtikas nogulsnēšanos kuņģī vai šķidrumu nogulsnēšanos žultspūslī un urīnpūslī.

Īpatnības uzbudināmība gludās muskulatūras šķiedras zināmā mērā ir saistītas ar to zemo transmembrānu potenciālu (E 0 = 30-70 mV). Daudzas no šīm šķiedrām ir automātiskas. To darbības potenciāla ilgums var sasniegt desmitiem milisekundes. Tas notiek tāpēc, ka darbības potenciāls šajās šķiedrās attīstās galvenokārt kalcija iekļūšanas dēļ sarkoplazmā no starpšūnu šķidruma caur tā sauktajiem lēnajiem Ca 2+ kanāliem.

Ātrums veicot iniciāciju gludās muskulatūras šūnās mazās - 2-10 cm/s. Atšķirībā no skeleta muskuļiem, gludās muskulatūras uzbudinājums var tikt pārnests no vienas šķiedras uz otru tuvumā. Šī transmisija notiek, pateicoties saiknēm starp gludās muskulatūras šķiedrām, kurām ir zema pretestība pret elektrisko strāvu un kas nodrošina apmaiņu starp Ca 2+ šūnām un citām molekulām. Tā rezultātā gludajiem muskuļiem ir funkcionālā sincitija īpašības.

Līgumspēja gludās muskulatūras šķiedras izceļas ar ilgu latento periodu (0,25-1,00 s) un ilgu vienas kontrakcijas ilgumu (līdz 1 minūtei). Gludajiem muskuļiem ir zems saraušanās spēks, bet tie spēj ilgstoši uzturēties tonizējošā kontrakcijā, neizraisot nogurumu. Tas ir saistīts ar faktu, ka gludie muskuļi tērē 100-500 reižu mazāk enerģijas, lai uzturētu stinguma kontrakciju nekā skeleta muskuļi. Tāpēc gludās muskulatūras patērētajām ATP rezervēm ir laiks atjaunoties pat kontrakcijas laikā, un dažu ķermeņa struktūru gludie muskuļi visu mūžu atrodas tonizējošā kontrakcijas stāvoklī.

Nosacījumi gludo muskuļu kontrakcijai. Gludo muskuļu šķiedru vissvarīgākā iezīme ir tā, ka tās tiek satraukti daudzu stimulu ietekmē. Normālu skeleta muskuļu kontrakciju ierosina tikai nervu impulss, kas nonāk neiromuskulārajā savienojumā. Gludo muskuļu kontrakciju var izraisīt gan nervu impulsi, gan bioloģiski aktīvās vielas (hormoni, daudzi neirotransmiteri, prostaglandīni, daži metabolīti), kā arī fizisko faktoru, piemēram, stiepšanās, ietekme. Turklāt gludo muskuļu uzbudinājums var notikt spontāni - automatizācijas dēļ.

Gludo muskuļu ļoti augstā reaktivitāte un spēja reaģēt ar kontrakciju uz dažādu faktoru iedarbību rada ievērojamas grūtības šo muskuļu tonusa traucējumu koriģēšanā medicīnas praksē. To var redzēt bronhiālās astmas, arteriālās hipertensijas, spastiskā kolīta un citu slimību ārstēšanas piemēros, kurām nepieciešama gludo muskuļu kontraktilās aktivitātes korekcija.

Gludo muskuļu kontrakcijas molekulārajam mehānismam ir arī vairākas atšķirības no skeleta muskuļu kontrakcijas mehānisma. Aktīna un miozīna pavedieni gludās muskulatūras šķiedrās atrodas mazāk sakārtoti nekā skeleta šķiedrās, un tāpēc gludajiem muskuļiem nav šķērssvītru. Gludo muskuļu aktīna pavedieni nesatur proteīna troponīnu, un aktīna molekulārie centri vienmēr ir atvērti mijiedarbībai ar miozīna galviņām. Lai šī mijiedarbība notiktu, ATP molekulas ir jāsadala un fosfāts jāpārnes uz miozīna galviņām. Tad miozīna molekulas tiek ieaustas pavedienos un ar galvām saistās ar miozīnu. Tam seko miozīna galviņu rotācija, kuras laikā aktīna pavedieni tiek ievilkti starp miozīna pavedieniem un notiek kontrakcija.

Miozīna galviņu fosforilēšana tiek veikta, izmantojot enzīmu miozīna vieglās ķēdes kināze, un defosforilēšanu veic miozīna vieglās ķēdes fosfatāze. Ja miozīna fosfatāzes aktivitāte dominē pār kināzes aktivitāti, miozīna galviņas tiek defosforilētas, miozīna-aktīna saite tiek pārtraukta un muskuļi atslābinās.

Tāpēc, lai notiktu gludo muskuļu kontrakcija, ir jāpalielina miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivitāte. Tās darbību regulē Ca 2+ līmenis sarkoplazmā. Kad gludās muskulatūras šķiedra ir satraukta, tās sarkoplazmā palielinās kalcija saturs. Šis pieaugums ir saistīts ar Ca^+ uzņemšanu no diviem avotiem: 1) starpšūnu telpas; 2) sarkoplazmatiskais tīklojums (5.5. att.). Tālāk Ca 2+ joni veido kompleksu ar proteīnu kalmodulīnu, kas pārvērš miozīnkināzi aktīvā stāvoklī.

Procesu secība, kas noved pie gludās muskulatūras kontrakcijas attīstības: Ca 2 iekļūšana sarkoplazmā - acti

kalmodulīna aktivācija (veidojot 4Ca 2+ - kalmodulīna kompleksu) - miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivācija - miozīna galviņu fosforilēšana - miozīna galviņu saistīšanās ar aktīnu un galviņu rotācija, kurā starp miozīna pavedieniem tiek ievilkti aktīna pavedieni.

Gludo muskuļu relaksācijai nepieciešamie apstākļi: 1) Ca 2+ satura samazināšanās (līdz 10 M/l vai mazāk) sarkoplazmā; 2) 4Ca 2+ -kalmodulīna kompleksa sairšana, izraisot miozīna vieglās ķēdes kināzes aktivitātes samazināšanos – miozīna galviņu defosforilāciju, izraisot saišu pārrāvumu starp aktīna un miozīna pavedieniem. Pēc tam elastīgie spēki izraisa relatīvi lēnu gludās muskulatūras šķiedras sākotnējā garuma atjaunošanos un tās atslābināšanu.

Testa jautājumi un uzdevumi

Šūnu membrānu

Rīsi. 5.5. Ca 2+ iekļūšanas ceļu gludās muskulatūras sarkoplazmā shēma

šūnas un tās izvadīšanas no plazmas: a - mehānismi, kas nodrošina Ca 2+ iekļūšanu sarkoplazmā un kontrakcijas uzsākšanu (Ca 2+ nāk no ārpusšūnu vides un sarkoplazmatiskā tīkla); b - veidi, kā izņemt Ca 2+ no sarkoplazmas un nodrošināt relaksāciju

Norepinefrīna ietekme caur α-adrenerģiskiem receptoriem

No ligandu atkarīgs Ca 2+ kanāls

Noplūdes kanāli

No potenciāla atkarīgais Ca 2+ kanāls

Gludu muskuļu šūna

a-adreno! receptorufNorepinefrīnsG

Nosauciet cilvēka muskuļu veidus. Kādas ir skeleta muskuļu funkcijas?

Aprakstiet skeleta muskuļu fizioloģiskās īpašības.

Kāda ir saistība starp darbības potenciālu, muskuļu šķiedras kontrakciju un uzbudināmību?

Kādi muskuļu kontrakciju veidi un veidi pastāv?

Norādiet muskuļu šķiedras strukturālās un funkcionālās īpašības.

Kas ir motora vienības? Uzskaitiet to veidus un funkcijas.

Kāds ir muskuļu šķiedru kontrakcijas un relaksācijas mehānisms?

Kas ir muskuļu spēks un kādi faktori to ietekmē?

Kāda ir saikne starp kontrakcijas spēku, tā ātrumu un darbu?

Definējiet nogurumu un atveseļošanos. Kāds ir to fizioloģiskais pamats?

Kādas ir gludo muskuļu fizioloģiskās īpašības un īpašības?

Uzskaitiet gludo muskuļu kontrakcijas un relaksācijas nosacījumus.