В теле человека 640 скелетных мышц (в зависимости от метода подсчёта дифференцированных групп мышц, их общее число определяют от 639 до 850).
Мышечная система
Все мышечные ткани объединяют в одну группу тканей по функциональному признаку – способности сокращаться и осуществлять двигательные функции организма.
Мышцы, или мускулы (от лат. musculus - «мышца») - органы, состоящие из мышечной ткани; способны сокращаться под влиянием нервных импульсов. Часть опорно-двигательного аппарата. Выполняют различные движения, обеспечивая перемещение тела, поддержание позы, сокращение голосовых связок, дыхание и прочее. Мышечная ткань упруга и эластична; состоит из миоцитов (мышечных клеток). Для мышц характерно утомление, которое проявляется при интенсивной работе или нагрузке.
Мышцы позволяют менять положение частей тела в пространстве. Человек выполняет любые движения - от таких простейших, как моргание или улыбка, до тонких и энергичных, какие мы наблюдаем у ювелиров или спортсменов — благодаря способности мышечных тканей сокращаться. От исправной работы мышц, состоящих из трёх основных групп, зависит не только подвижность организма, но и функционирование всех физиологических процессов. Работой всех мышечных тканей управляет нервная система, которая обеспечивает их связь с головным и спинным мозгом и регулирует преобразование химической энергии в механическую.
Самые маленькие прикреплены к мельчайшим косточкам, расположенным в ухе. Самые крупные - большие ягодичные мышцы, они приводят в движение ноги. Самые сильные мышцы - икроножные и жевательные. Самая длинная мышца человека — портняжная - начинается от передней верхней ости крыла подвздошной кости (передне-верхние отделы тазовой кости), спиралевидно перекидывается спереди через бедро и прикрепляется сухожилием к бугристости большеберцовой кости (верхние отделы голени).
|
|
|
По форме мышцы очень разнообразны. Чаще всего встречаются веретенообразные мышцы, характерные для конечностей, и широкие мышцы — они образуют стенки туловища. Если у мышц общее сухожилие, а головок две или больше, то их называют двух-, трёх- или четырёхглавыми.
Мышцы и скелет определяют форму человеческого тела. Активный образ жизни, сбалансированное питание и занятие спортом способствуют развитию мышц и уменьшению объёма жировой ткани. Мышечная масса у ведущих тяжелоатлетов превышает 60 % массы тела.
Классификация мышечных тканей
1. Поперечнополосатые мышечные ткани
a. Скелетная
b. Сердечная
2. Гладкие мышечные ткани
Поперечнополосатую мышечную ткань иннервирует соматическая нервная система, ее функция зависит от сознания (произвольные мышцы).
Гладкую мышечную ткань иннервирует вегетативная нервная система, функция ее не зависит от сознания (непроизвольные мышцы).
|
|
|
Сердечная мышца – поперечнополосатая, но непроизвольная; иннервируется вегетативной нервной системой.
Скелетные мышцы – это активная часть опорно-двигательного аппарата. Мышцы выполняют множество функций:
• Локомоция (перемещение в пространстве).
• Равновесие тела.
• Трудовая деятельность.
• Познавательная деятельность.
• Формообразующая (пластическая) функция.
• Мимика.
• Артикуляция речи.
• Дыхание.
• Жевание, глотание, дефекация, мочеиспускание.
• Брюшной пресс.
• Движения глазных яблок.
• Движения слуховых косточек.
• Сокращения скелетных мышц является фактором лимфотока и венозного кровотока.
• Участие в обмене веществ (терморегуляция).
У взрослых мужчин масса мышечной ткани составляет ≈ 40% от массы тела, у взрослых женщин – ≈35%, у детей – ≈20%; у спортсменов-тяжелоатлетов – ≈50-60%. Среди скелетных мышц 80% приходится на мышцы конечностей, из них ≈ 50% - мышцы нижних конечностей, ≈ 30% - мышцы верхних конечностей.
В теле человека насчитывается более 600 мышц.
Саркомер, механизм скольжения миофибрилл, сокращение саркомера, мышечного волокна, мышцы
|
|
|
Саркомер - базовая сократительная единица поперечнополосатых мышц, представляющая собой комплекс нескольких белков, состоящий из трёх разных систем волокон. Из саркомеров состоят миофибриллы.
Саркомер - это участок миофибриллы между двумя соседними Z-линиями, структурно-функциональная единица поперечнополосатой мышечной ткани и других ее составляющих компонентов. К каждой Z-линии крепятся актиновые филаменты, а в центральной части саркомера располагаются миозиновые фибриллы. Согласно теории скольжения Хаксли, предложенной в 1957 году, мышечное сокращение происходит за счёт вхождения нитей актина между нитями миозина.
Поперечнополосатые мышцы состоят из пучков мышечных волокон. Последние представляют собой крупные многоядерные клетки, длина которых варьирует от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, а диаметр составляет 20-100 мкм. Рисунок ниже показывает, что каждое мышечное волокно состоит более чем из 1000 миофибрилл, которые представляют собой палочковидные органеллы, способные к сокращению.
Миофибриллы состоят из повторяющихся единиц, которые называются саркомеры. Саркомеры расположены друг за другом и обусловливают характерную исчерченность мышц. Саркомеры представляют собой основные сокращающиеся единицы поперечнополосатых мышц; при сокращении и расслаблении мышцы их длина изменяется. Как показано на рисунке ниже, саркомеры содержат толстые филаменты, состоящие, главным образом, из биполярных филаментов миозина II, и тонких филаментов, которые содержат актиновые нити и регуляторные белки. Оперенные концы актиновых филаментов с одной стороны прикреплены к структуре саркомера, которая носит название Z-диск. При этом все актиновые филаменты с одной стороны Z-диска имеют одинаковую полярность.
|
|
|
Актиновые филаменты прикрепляются к Z-диску и копируются за счет связывания с копирующим белком (CapZ), что предотвращает деполимеризацию актиновых филаментов. Заостренные концы актиновых филаментов ориентированы к центру саркомера и копированы тропомодулином. С актиновыми филаментами также взаимодействует белок небулин; он может регулировать сборку волокон и длину тонких филаментов.
Толстые филаменты находятся в центре, на М-линии, между Z-дисками. М-линия представляет собой структуру, состоящую из гибко связанных биполярных толстых филаментов; эти связи скрепляют толстые филаменты, гексагонально расположенные внутри. Наряду с М-линией, белок филаментов, который называется титаном, образует эластичные связи между Z-дисками и миозиновыми волокнами. Титин обеспечивает центровку толстых филаментов в саркомере и действует как пружина, которая не допускает растягиваться саркомеру.
Тонкие и толстые филаменты переплетаются, образуя трехмерную решетчатую структуру. Поскольку саркомер биполярен, в обеих половинах миозиновые моторы по отношению к актину ориентированы одинаково. При сокращении моторные домены миозина толстых филаментов взаимодействуют с актином тонких филаментов. При сокращении саркомер укорачивается за счет скольжения тонких и толстых филаментов относительно друг друга, что сближает соседние Z-диски к центру саркомера. По мере продвижения головок миозина к зазубренным концам актиновых филаментов, длина толстых и тонких филаментов остается постянной.
Ширина саркомера в расслабленной мышце позвоночных составляет около 3 мкм, а при сокращении она становится около 2,4 мкм. В мышечном волокне укорачиваются группы, состоящие из тысяч саркомеров, что приводит к укорачиванию всей мышцы. Общая длина укороченного мышечного волокна определяется двумя факторами: длиной, на которую укорачивается каждый саркомер, и количеством саркомеров в группе. Процентная величина, на которую происходит укорачивание мышечных волокон, одна и та же, независимо от их длины. Величина усилия, генерируемого саркомером, пропорционально числу акто-миозиновых взаимодействий в половине саркомера, а величина усилия, которое развивает мышчное волокно, пропорционально числу параллельно расположенных саркомеров.
Пример: Штангисты увеличивают свою силу за счет увеличения площади поперечного сечения мышц, а не за счет их длины.
Сокращение поперечнополосатых мышц регулируется с участием тропонин-тропомиозинового комплекса, который связан с актином в тонких филаментах.
Молекулы тропомиозина представляют собой суперспирализованные полипептиды длиной 40 нм. Она располагаются друг за другом вдоль актиновых спиралей. Тропонин представляете собой комплекс из трех различных белков: тропонина С, тропонина I и тропонина Т. Один комплекс связывается с тропомиозином так, что они располагаются вдоль тонких филаментов через 40 нм интервалы. При низких концентрациях ионов кальция тропомиозин находится в таком состоянии, что пространственно блокирует сайт связывания миозина на актине, так что мышца расслабляется и гидролиз АТФ под действием миозина происходит очень медленно. За счет взаимодействия актина с миозином релаксированные саркомеры способны к пассивному растяжению, оказывая небольшое сопротивление. Нервные импульсы вызывают выход кальция в цитозоль из саркоплазматического ретикулума. Последний представляет собой органеллу, которая депонирует кальций в мышце. Повышение уровня кальция в цитозоле приводит к его связыванию с тропонином-С и к конформационным изменениям в молекуле белка. В результате этих изменений тропомиозин отходит от миозин-связывающего сайта в актине, и миозин получает возможность взаимодействовать с актином и генернировать усилия за счет механохимического цикла.
Строение скелетных мышц
Каждое мышечное волокно имеет собственную обертку из рыхлой волокнистой соединительной ткани - эндомизий. Пучки объединяются в еще более плотные пучки, разделенные прослойками - перимизием, в которой находятся кровеносные и лимфатические сосуды и нервы.
Мышца в целом окружена соединительнотканным эпимизием (фасцией). На концах мышечных волокон сарколемма (клеточная мембрана) и эндомизий образуют волокна сухожилий.
Фасции - соединительнотканные чехлы для мышц, которые отграничивают мышцы друг от друга, создают опору для брюшка при сокращении, ослабляют трение мышц друг о друга, препятствуют сдавливанию сосудов.
У каждой мышцы есть проксимальный (ближе к центральной оси тела) и дистальный (ближе к периферии тела) конец.
В состав мышцы входит головка, тело (брюшко) и хвост. Сосуды и нервы входят в мышцу с внутренней стороны. Артерии, вены и лимфатические сосуды, вступающие в мышцу, ветвятся до капилляров, которые образуют сеть вдоль мышечного волокна.
Мышцы различаются по количеству головок:
- двуглавые (бицепс)
- трехглавые (трицепс)
- четырехглавые
Мышцы-антагонисты: противоположно действующие (например, сгибатели и разгибатели);
Мышцы-синергисты: расположены по одну сторону оси сустава и действуют в одном направлении.
Сфинктеры - круговые мышцы (круговая мышца рта, сфинктеры пищеварительного канала).
Функции скелетных мышц:
- приводят в движение костные рычаги;
- поддержание равновесия;
- передвижение в пространстве;
- мимика;
- участвуют в образовании стенок полостей тела;
- входят в состав стенок некоторых внутренних органов (глотки, верхней части пищевода, гортани);
- осуществляют движение глаза (глазодвигательная мышца);
- дыхание и глотание.
В теле человека 640 скелетных мышц (в зависимости от метода подсчёта дифференцированных групп мышц, их общее число определяют от 639 до 850).
Мышечное сокращение
Все скелетные мышцы находятся под контролем воли и сокращаются только при получении сигнала от соответствующих мотонейронов.
Нервный импульс, проходящий по мотонейрону, стимулиреют выброс в нервно-мышечный синапс ацетилхолина, который вызывает в цитоплазматической мембране мышечной клетки потенциал действия. В ответ на это эндоплазматическая сеть выбрасывает в цитоплазму большое количество ионов кальция. Резкое повышение концентрации кальция вызывает сокращение миофибрилл. Так как сигнал доходит до саркомера за несколько миллисекунд, все миофибриллы мышечной клетки сокращаются одновременно.
При мышечном сокращении каждый саркомер укорачивается в результате скольжения толстых филаментов относительно тонких, причем длина тех и других остается неизменной.
Толстые нити миозина образуют поперечные мостики, направленные к нитям актина. Мостики заканчиваются белковыми головками, которые как крючочки цепляются за нити актина. Каждая миозиновая головка "шагает" вдоль прилежащего актинового филамента. Она упирается в актиновый филамент и заставляет его смещаться относительно толстого филамента. В те периоды, когда данная миозиновая головка отделена от актиновой нити, последнюю продолжают сдвигать остальные головки, входящие в состав того же самого толстого филамента, так что в каждый момент времени в сокращающейся мышце только часть миозиновых головок прикреплена к актиновым филаментам, другие же остаются свободными. Каждый толстый филамент содержит около 500 миозиновых головок, и каждая из них при быстром сокращении мышцы совершает около 5 "шагов" в секунду.
Все перемещения миозиновых головок, в том числе их отделение от актина, сопровождается энергетическими затратами (гидролизом АТФ).
В мышечном волокне происходит распад и окисление органических веществ, в основном - углеводов.
гликоген - глюкоза
глюкоза + кислород = углекислый газ + вода + химическая энергия (АТФ)
энергия АТФ = механическая энергия (работа мышц) + тепловая энергия (поддержание температуры тела)
При активной работе может создаться дефицит кислорода. Кислорода не хватает для окисления глюкозы. Продукт неполного окисления глюкозы - молочная кислота - накапливается в мышечной ткани, вызывая утомление и боль в мышцах.
Работа мышц
Одновременно в мышце сокращается только часть мышечных волокон.
Одиночный нервный импульс вызывает быстрое сокращение и последующее расслабление мышцы.
Плавное продолжительное сокращение мышц обеспечиваются непрерывными потоками нервных импульсов от мозга к мотонейронам. Находясь под влиянием постоянных нервных импульсов мышцы нашего тела находятся в тонусе (в состоянии длительного сокращения).
При интенсивной мышечной работе может наступать утомление мышц. Утомление мышц - временное понижение их работоспособности.
Причины утомления:
- накопление в мышцах продуктов обмена (молочной кислоты);
- истощение запасов энергии (гликогена, АТФ);
- утомление нервных центров, управляющих работой мышц.
После некоторого периода отдыха мышцы восстанавливают свою работоспособность. И. М. Сеченов изучал закономерности работы скелетных мышц и развития в них утомления.
Результаты работ И. М. Сеченова:
- сочетание определенного ритма сокращений мышц с оптимальной нагрузкой обеспечивает продолжительную работу мышц без особого утомления;
- мышечная работа стимулирует умственную работу;
- активный отдых наиболее эффективен.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!