Композиция мышц физиология это

ⓘ Мышечная композиция или композиция мышц

Пользователи также искали:

биопсия мышечной ткани в спорте, быстрые и медленные мышечные волокна, быстрые мышечные волокна, какие волокна преобладают в мышцах, окислительные и гликолитические мышечные волокна, типы мышечных волокон, тренировка гликолитических мышечных волокон, влияет ли пол человека на соотношения типов мышечных волокон, волокна, мышечные, мышечных, волокон, окислительные, быстрые, типы, медленные, типы мышечных волокон, гликолитические, биопсия, ткани, спорте, влияет, человека, соотношения, типов, какие, преобладают, мышцах, тренировка, гликолитических, Мышечная, мышечной, композиция, Мышечная композиция, быстрые мышечные волокна, влияет ли пол человека на соотношения типов мышечных волокон, какие волокна преобладают в мышцах, тренировка гликолитических мышечных волокон,

...

Физиология возбудимых тканей Лекция 3 Композиция (состав мышц).

Соотношение медленных и быстрых мышечных волокон в разных мышцах неодинаково и у разных людей оно тоже различно. Чем больше быстрых волокон

Соотношение мышечных волокон генетически запрограммировано. Переход быстрых мышечных волокон в медленное и наоборот в течение жизни не происходит.

В естественных условиях мышца редко находится в расслабленном состоянии, так как она находится в тонусе.

Способность мышцы длительно и устойчиво поддерживать состояние некоторого напряжения при минимальных затратах энергии называется тонусом. Например, мышцы шеи целый день поддерживают голову. При некоторых заболеваниях нервной системы тонус может нарушаться.

Структура мышечного волокна.

Длина мышечного волокна 12-14 см. Оно содержит много ядер. Его мембрана называется сарколемма, которая имеет изгибы во внутрь волокна. Содержимое мышечного волокна называется саркоплазмой. В составе саркоплазмы выделяют миофибриллы, миоглобин, гликоген, саркоплазматический ретикулум (система продольных трубочек и вытянутых мешочков, которые содержат кальций).

Миофибриллы сгруппированы в пучки и проходят через все волокно, не прерываясь. Они разделяются на темные и светлые диски. Темные диски называются анизотропными, а светлые – изотропными. Светлые полосы в центре имеют Z-мембрану, а темные Н-полоску. Участок миофибриллы между двумя Z-мембранами называется саркомером.

Каждая миофибрилла состоит из актиновых (тонких) и миозиновых (толстых) нитей. На актиновых нитях располагаются белки тропонин (обладают высоким сродством к ионам кальция) и тропомиозин. На концах миозиновых нитей есть головки миозина, которые образуют поперечные мостики с актиновыми нитями.

Теория сокращения мышц (скольжение нитей).

Сокращение мышцы связано с возникновением потенциала действия на мембране мышечного волокна, который распространяется по сарколемме и поступает во внутрь волокна. Распространяющийся нервный импульс способствует выходу ионов кальция из саркоплазматического ретикулума. Вышедшие из ретикулума ионы кальция связываются с тропонином и тропомиозином. Эти белки изменяют свое положение на нити актина. В результате этого процесса устраняется препятствие, которое тормозило взаимодействие актиновых и миозиновых волокон. Головки миозина прикрепляются к актиновым нитям и осуществляют продольную тягу. В результате происходит скольжение актиновых нитей между миозиновыми.

Связывание кальцием тропонина ведет к освобождению миозин-АТФазы, которая расщепляет молекулу АТФ и освобождается энергия. Образовавшаяся молекула АДФ и неорганический фосфат удаляются с головки, а на их месте образуется новая молекула АТФ. Освободившаяся энергия расходуется для разрыва связи поперечного мостика актина и миозина.

Этот цикл может повторяться до тех пор, пока в саркоплазме есть ионы кальция и АТФ.

Утомление мышц.

Утомление – временное снижение работоспособности, наступающее при работе и исчезающее после отдыха.

Причины утомления:

1. Накопление продуктов обмена (молочная кислота) в мышцах, что ведет к угнетению генерации потенциала действия.

2. Кислородное голодание, т.е. к мышце не успевает доставляться кислород.

3. Истощение энергии.

4. Центрально-нервная теория утомления. По этой теории утомление нервных клеток наступает быстрее, чем мышц.

5. Утомление синапсов, через которые импульсы передаются к мышцам.

В целом нет ни первой, ни последней причины. Все они действуют одновременно.

Что такое мышечная композиция? — Студопедия

Классифицировать мышечные волокна можно минимум двумя способами. Первый способ — по скорости сокращения мышцы. В этом случае все волокна делятся на быстрые и медленные. Это метод определяет наследственно обусловленную мышечную композицию. Надо заметить, что обычно мышечную композицию определяют с помощью взятия из латеральной головки мышцы бедра биопробы. Но данные полученные для данной мышцы не коррелируют с биопробами других мышц. Например, бегуны на средние и длинные дистанции имеют большую долю ММВ (медленных мышечных волокон) в латеральной головке мышцы бедра, в мышцах задней поверхности бедра и икроножной мышце больше БМВ. У стайера все мышцы ног имеют преимущественно ММВ.
Существует и второй способ классификации. Если в первом случае оценка идет по ферменту миофибрилл (миозиновая АТФ-аза), то во втором — по ферментам аэробных процессов, по ферментам митохондрий. В этом случае мышечные волокна делят на окислительные и гликолитические. Те мышечные волокна, в которых преобладают митохондрии, называют окислительными. В них молочная кислота практически не образуется.
В гликолитических волокнах, наоборот, очень мало митохондрий, поэтому в них образуется много молочной кислоты.
Так вот в этих классификациях и начинается путаница. Почему-то большинство читателей понимают так, что быстрые волокна всегда гликолитические, а медленные – окислительные и ставит знак равенства в этих классификациях, а это далеко не так. При правильно построенном тренировочном процессе быстрые волокна можно сделать окислительными, значительно увеличив в них количество митохондрий, и они не будут утомляться, то есть перестанут образовывать молочную кислоту. Почему это происходит? Потому что промежуточные продукты, например, пируват, не превращается в лактат, а поступает в митохондрии, где окисляется до воды и углекислого газа. Такие спортсмены показывают выдающиеся результаты, в видах спорта, требующих выносливости, если нет других лимитирующих факторов. Например, выдающиеся велосипедисты профессионалы – Меркс, Индурайн, Армстронг, при выполнении ступенчатого теста до МПК закисляются только до 6мМ/л лактата в крови. У обычных гонщиков концентрация лактата достигает 12–20мМ/л.
И наоборот, медленные волокна тоже могут быть гликолитическими, хотя этот вариант в литературе не описывается. Но мы знаем, что если человек лежит в больнице предоперационный период, а потом ещё и послеоперационный период, то потом уже и встать не может, ходить не может. Первая причина — координация нарушается, а вторая причина — мышцы «уходят». И самое главное, уходят, прежде всего, митохондрии из медленных мышечных волокон (период их "полураспада" всего 20–24 дня). Если человек пролежал 50 дней, то от митохондрий почти ничего не останется, МВ превратятся в медленные гликолитические, поскольку медленные или быстрые наследуется, а митохондрии стареют, а создаются только когда начинают активно функционировать. Поэтому сначала даже медленная ходьба вызывает закисление крови, что и доказывает наличие в мышцах только ГМВ, а вовсе не отсутствие кислорода в крови.

Расскажите подробнее о молочной кислоте. Из чего она состоит и какую пользу и вред может принести накопление ее составляющих в мышцах.

Молочная кислота состоит из аниона – отрицательно заряженной молекулы лактата и катиона – положительно заряженного иона водорода. Лактат крупная молекула, поэтому не может участвовать в химических реакциях без участия ферментов, поэтому не может повредить клетке. Ион водорода самый маленький атом, заряженный, поэтому проникает в сложные структуры и приводит к существенным химическим разрушениям. При очень большой концентрации ионов водорода разрушение могут привести к катаболизму с помощью еще и ферментов лизосом. Лактат с помощью лактатдегидрогеназы сердечного типа может преобразоваться обратно в пируват, а тот, с помощью фермента — пируватдегидрогеназы, превращается в ацетилкоэнзим-А, который поступает в митохондрию и становится субстратом окисления. Следовательно, лактат является углеводородом, источником энергии для митохондрий ОМВ, а ион водорода вызывает существенные разрушения в клетке, усиливая катаболизм..

Что такое мышечная композиция? — КиберПедия

Prosportlab

Тренировки по науке. Часть первая

Автор: Антонов Андрей

Железный Мир. №3.2012г.

Сегодняшней публикацией мы открываем цикл бесед с профессором Виктором Николаевичем Селуяновым посвященный современным биологически обоснованным научным методам тренировок. Сразу скажу, что многие поклонники «железной игры» воспримут ряд положений в штыки. Слишком разительно отличаются научные методы от общепринятых в силовом мире положений, считающихся незыблемыми. С поразительной легкостью Виктор Николаевич разбивает устоявшиеся стереотипы, но делает это с убийственной логикой, основанной на глубоких знаниях анатомии, физиологии и биохимии. Поэтому не спешите бросать чтение, и возвращаться к трудам практиков. Поверьте, наука, особенно, если она использует для вывода положений умозрительные и математические модели, смотрит в «корень», объясняет причины явлений. Вот только связь передовой науки и практики пока оставляет желать лучшего. Переиздаются давно морально устаревшие учебники теории и методики физической культуры и спорта. Труды Матвеева, Зациорского, Верхошанского, грешат эмпирическим подходом, поэтому содержат формально-логические рекомендации без биологического обоснования. И это не вина авторов, на момент написания ими своих трудов не было такого объема биологической информации, методов исследования, технического оборудования, как сейчас, и им приходилось додумывать, выдвигать гипотезы, которые потом перешли в разряд устоявшихся положений, хотя изначально они не были обоснованы теоретически. И эти некорректные обобщения переписываются из учебника в учебник на протяжении более полувека, а современные научные биологические исследования так и остаются в узкоспециализированных научных изданиях и не выходят не только на массового читателя, но даже на издателей книг по спортивным темам. И пропасть между теорией – биологическими науками, и практикой продолжает увеличиваться. Сегодня мы начнем с азов. Мы не будем детально изучать строение, биологию и биохимию клетки, но ряд основных положений нам надо разобрать, чтобы понимать, какие процессы происходят в мышцах под воздействием различных тренировок. Надо построить модели систем и органов человека и на этой основе описывать и предсказывать адаптационные процессы. Итак, начнем…

Железный Мир: Виктор Николаевич, хотелось бы начать разговор с основных понятий, необходимых нам для понимания биологических процессов в мышце.

Виктор Селуянов: Начнем с клетки. Мышечная клетка, или как ее еще называют, мышечное волокно представляет собой большую клетку имеющую форму удлиненного цилиндра и по длине чаще всего соответствующей длине целой мышцы и диаметром от 12 до 100 мкм. Группы мышечных волокон образуют пучки, которые, в свою очередь, объединяются в целую мышцу, помещенную в плотный чехол соединительной ткани, переходящей на концах мышцы в сухожилия, крепящиеся к кости.

Сократительным аппаратом мышечного волокна являются специальные органеллы — миофибриллы, которые у всех животных имеют примерно равное поперечное сечение, колеблющееся от 0,5 до 2 мкм. Число миофибрилл в волокне достигает двух тысяч. Состоят миофибриллы из последовательно соединенных саркомеров, каждый из которых включает нити (миофиламенты) актина и миозина. Миозин крепится к ЗЕТ пластинкам титином. При растяжении мышцы титин растягивается и может порваться, что приводит к разрушению миофибриллы, усилению катаболизма. Между филаментами актина и миозина могут образовываться мостики и при затрате энергии, заключенной в АТФ, может происходить поворот мостиков, т.е. сокращение миофибриллы, сокращение мышечного волокна, сокращение мышцы и разрыв его. Основная энергия молекул АТФ тратится именно на разрыв мостиков. Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция. Увеличение количества миофибрилл (гиперплазия) в мышечном волокне приводит к увеличению поперечного сечения (гипертрофии), а, следовательно, силы и скорости сокращения при преодолении существенной внешней нагрузки. Удельная сила, приходящаяся на поперечное сечение мышечных волокон у всех людей примерно одинаковая, будь — то старушка или суперпаурлифтер.

Кроме миофибрилл огромное значение для нас имеют такие органеллы как митохондрии, энергетические станции клетки, в которых с помощью кислорода идет превращение жиров или глюкозы в углекислый газ (СО2), воду и энергию, заключенную в молекулах АТФ. Для увеличения мышечной массы и силы нам необходимо увеличивать количество миофибрилл в мышечных волокнах, а для увеличения выносливости – количество в них митохондрий.

ЖМ: Расскажите об энергетике мышечных волокон.

ВС: Обычно описываются энергетические процессы в организме, т.е. весь организм представляется в виде пробирки, в которой разворачиваются биохимические процессы. Поэтому, логически корректно — в соответствии с принятой моделью, рождаются представления о МПК, АнП одинаковые для всех видов упражнений, а причиной появления АнП недостаток кислорода в крови. Однако, совершенно ясно, что биохимические процессы в организме идти не могут, они могут идти в определенных клетках. Поэтому интерпретация физиологических явлений с применением простейшей модели ведет к ошибочным представлениям. Увеличение сложности модели расширяет круг явлений, доступных к корректной интерпретации.

Биоэнергетические процессы проходят в клетках. В клетке энергия используется только в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Освобождение энергии заключенной в АТФ, осуществляется благодаря ферменту АТФ-аза, которая имеется во всех местах, где требуется энергия. Именно по активности этого фермента в головках миозина мышечные волокна разделяют на быстрые и медленные. Активность миозиновой АТФ-азы предопределена ДНК, а информация о строительстве быстрой или медленной изоформы АТФ-азы зависит от частоты приходящих к МВ импульсов от мотонейронов спинного мозга. От размера мотонейрона зависит максимальная частота импульсации, поскольку размер мотонейрона поменять невозможно, то мышечная композиция наследуется и практически не меняется под действием тренировочного процесса. С помощью электростимуляции можно временно изменить мышечную композицию.

Энергии одной молекулы АТФ достаточно для одного поворота (гребка) миозиновых мостиков. Мостики расцепляются с актиновым филаментом, возвращаются в исходное положение, сцепляются с новым участком актина и делают гребок. Энергия АТФ в основном требуется для разъединения. Для очередного гребка требуется новая молекула АТФ. В волокнах с высокой АТФ-азной активностью расщепление АТФ происходит быстрее, и за единицу времени происходит большее количество гребков мостиками, то есть мышца сокращается быстрее.

Доказательством использования АТФ для расцепления актин-миозиновых мостиков являются эксперименты с определением энергозатрат при подъеме по лестнице и спуске. При подъеме вверх КПД составляет 20–23%, а при спуске метаболические затраты практически исчезают, остаются затраты только на уровне покоя – основного обмена. Поэтому, при той же механической мощности, КПД на спуске превышает 100%. Это означает, что при выполнении эксцентрических упражнений (растяжение мышц разгибателей коленного сустава) механическая энергия тратится на разрыв актин-миозиновых мостиков, а химическая энергия молекул АТФ не тратится. Причем правильно тренированная мышца после таких упражнений не болит, следовательно, разрушений в мышечных волокнах не происходит.

Количество АТФ в миофибриллах хватает на одну–две секунды высокоинтенсивной работы. Под воздействием миозиновой АТФ-азы АТФ распадается на АДФ, фосфор, высвобождая большое количество энергии и ион водорода. Но с первой же секунды работы в мышце разворачивается процесс ресинтеза миофибриллярных АТФ за счет КрФ. Креатинфосфат распадается на головке миозина, поскольку там же имеется фермент креатифосфокиназа. Образуется свободный креатин, фосфор и энергия, достаточная для соединения АДФ, фосфора, иона водорода. Молекулы АТФ крупные, поэтому они не могут перемещаться по клетке. Перемещаются по клетке КрФ, Кр, Ф. Это явление назвали креатинфосфатным шунтом. Ресинтез КрФ может выполняться только с помощью молекул АТФ. Митохондриальные молекулы АТФ ресинтезируют КрФ, а АДФ, Ф и ион водорода проникают обратно в митохондрию. Молекулы АТФ, ресинтезируемые в ходе гликолиза, могут также использоваться для ресинтеза КрФ.

ЖМ: Что такое мышечная композиция?

ВС: Классифицировать мышечные волокна можно минимум двумя способами. Первый способ — по скорости сокращения мышцы. В этом случае все волокна делятся на быстрые и медленные. Это метод определяет наследственно обусловленную мышечную композицию. Надо заметить, что обычно мышечную композицию определяют с помощью взятия из латеральной головки мышцы бедра биопробы. Но данные полученные для данной мышцы не коррелируют с биопробами других мышц. Например, бегуны на средние и длинные дистанции имеют большую долю ММВ (медленных мышечных волокон) в латеральной головке мышцы бедра, в мышцах задней поверхности бедра и икроножной мышце больше БМВ. У стайера все мышцы ног имеют преимущественно ММВ.

Существует и второй способ классификации. Если в первом случае оценка идет по ферменту миофибрилл (миозиновая АТФ-аза), то во втором — по ферментам аэробных процессов, по ферментам митохондрий. В этом случае мышечные волокна делят на окислительные и гликолитические. Те мышечные волокна, в которых преобладают митохондрии, называют окислительными. В них молочная кислота практически не образуется.

В гликолитических волокнах, наоборот, очень мало митохондрий, поэтому в них образуется много молочной кислоты.

Так вот в этих классификациях и начинается путаница. Почему-то большинство читателей понимают так, что быстрые волокна всегда гликолитические, а медленные – окислительные и ставит знак равенства в этих классификациях, а это далеко не так. При правильно построенном тренировочном процессе быстрые волокна можно сделать окислительными, значительно увеличив в них количество митохондрий, и они не будут утомляться, то есть перестанут образовывать молочную кислоту. Почему это происходит? Потому что промежуточные продукты, например, пируват, не превращается в лактат, а поступает в митохондрии, где окисляется до воды и углекислого газа. Такие спортсмены показывают выдающиеся результаты, в видах спорта, требующих выносливости, если нет других лимитирующих факторов. Например, выдающиеся велосипедисты профессионалы – Меркс, Индурайн, Армстронг, при выполнении ступенчатого теста до МПК закисляются только до 6мМ/л лактата в крови. У обычных гонщиков концентрация лактата достигает 12–20мМ/л.

И наоборот, медленные волокна тоже могут быть гликолитическими, хотя этот вариант в литературе не описывается. Но мы знаем, что если человек лежит в больнице предоперационный период, а потом ещё и послеоперационный период, то потом уже и встать не может, ходить не может. Первая причина — координация нарушается, а вторая причина — мышцы «уходят». И самое главное, уходят, прежде всего, митохондрии из медленных мышечных волокон (период их "полураспада" всего 20–24 дня). Если человек пролежал 50 дней, то от митохондрий почти ничего не останется, МВ превратятся в медленные гликолитические, поскольку медленные или быстрые наследуется, а митохондрии стареют, а создаются только когда начинают активно функционировать. Поэтому сначала даже медленная ходьба вызывает закисление крови, что и доказывает наличие в мышцах только ГМВ, а вовсе не отсутствие кислорода в крови.

ЖМ: Расскажите подробнее о молочной кислоте. Из чего она состоит и какую пользу и вред может принести накопление ее составляющих в мышцах.

ВС: Молочная кислота состоит из аниона – отрицательно заряженной молекулы лактата и катиона – положительно заряженного иона водорода. Лактат крупная молекула, поэтому не может участвовать в химических реакциях без участия ферментов, поэтому не может повредить клетке. Ион водорода самый маленький атом, заряженный, поэтому проникает в сложные структуры и приводит к существенным химическим разрушениям. При очень большой концентрации ионов водорода разрушение могут привести к катаболизму с помощью еще и ферментов лизосом. Лактат с помощью лактатдегидрогеназы сердечного типа может преобразоваться обратно в пируват, а тот, с помощью фермента — пируватдегидрогеназы, превращается в ацетилкоэнзим-А, который поступает в митохондрию и становится субстратом окисления. Следовательно, лактат является углеводородом, источником энергии для митохондрий ОМВ, а ион водорода вызывает существенные разрушения в клетке, усиливая катаболизм..

ЖМ: Как на практике определить мышечную композицию?

ВС: Международный стандарт — берут кусочек мышечной ткани (как правило, из мышц бедра — наружной головки) и биохимическими методами определяют, сколько быстрых и сколько медленных волокон. Часть той же самой порции подвергают еще одному анализу, при котором определяют количество ферментов митохондрий.

В нашей лаборатории, еще под руководством Ю. В. Верхошанского, были разработаны опосредованные, косвенные, методы. Тестирование выполнялось на универсальном динамографическом стенде (УДС). Мы на нем определяли скорость нарастания силы, и оказалось, что она связана с количеством быстрых и медленных волокон. Потом такие же исследования выполнил Коми в Финляндии. Он нашел корреляционную зависимость между мышечной композицией (быстрые и медленные МВ) и крутизной нарастания силы. Но мы пошли дальше и разделили градиент силы на саму силу, то есть получили относительный показатель, который хорошо работает. Мало того, может быть, это более точный метод, чем биопсия, поскольку мы прямо измеряем скорость напряжения мышцы.

Мы, например, разделяем бегунов стайеров и бегунов на средние дистанции по этому показателю. У стайеров медленными мышцами являются как передние, так и мышцы задней поверхности бедра, а у бегунов на 800 м — мышцы передней поверхности бедра такие же медленные, а задние — быстрые, как у хороших спринтеров. Поэтому они быстро бегут 100 м с ходу, и именно эти мышечные волокна берегут до самого финиша. За 100–150 м до финиша они изменяют технику бега, сами спортсмены говорят, что они «переключают скорость» как в автомобиле.

ЖМ: Значит, если мы берем биопсию из четырехглавой мышцы бедра, то мы можем порой ошибаться? Соотношение волокон в разных мышцах неодинаково?

ВС: Совершенно верно. В последнее время накопилось много материалов, которые свидетельствуют, что если одна мышца медленная, скажем, прямая мышца бедра, то не обязательно, что и все остальные такие же. Интересно, что у спринтеров передняя поверхность бедра не быстрая и не медленная, а вот задней поверхности – быстрая и, тем более, икроножная и камбаловидная, иначе быть не может, но биопсию все равно берут из боковой поверхности бедра и результаты, например, для спринта получаются некорректные — неинформативные.

ЖМ: А по вашему методу?

ВС: По нашему методу все нормально. Для измерения силы и градиента силы нет ограничений, невозможно нанести вред мышцам, как это бывает при взятии биопсии. Для реализации нашего метода сейчас имеется в наличии изокинетический динамометр (БИОДЕКС). Измерения показали, что у спринтеров и передняя довольно быстрая и очень сильная, а задняя тем более. Если же взять прыгунов, то у них до 90% быстрых волокон в передней поверхности бедра — это главная для них мышца. Но в беге все-таки более важна задняя поверхность, она и рвется поэтому. Например, при обследовании сборной команды горнолыжников мы нашли только двух одаренных спортсменов (очень сильных и быстрых), которые и сейчас продолжают успешно выступать в Российских соревнованиях, а вот среди женщин не было ни одной, поэтому и нет успехов на международной арене. Никакие иностранные тренеры не помогут таким спортсменкам.

ЖМ: Вы можете привести усредненные данные по соотношению быстрых и медленных волокон в основных мышечных группах?

ВС: Хорошо известно, что в среднем у человека мышцы ног имеют больше медленных МВ (I тип 50%, II тип 50%), а в мышцах рук меньше медленных (I тип 30%, II тип 70%). При этом имеется индивидуальное разнообразие, которое лежит в основе профессионального отбора в спорте.

ЖМ: Насколько резко выражен переход от быстрых волокон к медленным в отдельно взятой мышце?

ВС: Мышечная композиция определяется по данным биопсии, по строго определенным методикам биохимической обработки пробы мышечной ткани. В рамках установленного метода определяют 2 типа МВ и еще 2–4 подтипа. Однако, при изменении методики обработки биопробы можно получить существенно большее количество типов МВ. Для практики спорта отработанная методика классификации МВ остается пока удовлетворительной.

ЖМ: На этом мы завершим первую нашу беседу с Виктором Николаевичем. В следующем номере журнала мы подробно поговорим о методах гиперплазии миофибрилл в мышечных волокнах и особенно подробно об этом процессе в гликолитических мышечных волокнах.

Физиология мышц. Нормальная физиология

Физиология мышц

Существует три типа мышц: поперечно-полосатые скелетные мышцы, поперечно-полосатая сердечная мышца и гладкие мышцы.

Мышцы обладают следующими физиологическими свойствами:

1. возбудимостью, т. е. способностью возбуждаться при действии раздражителей;

2. проводимостью – способностью проводить возбуждение;

3. сократимостью – способностью изменять свою длину или напряжение при возбуждении;

4. растяжимостью – способностью изменять свою длину под действием растягивающей силы;

5. эластичностью – способностью восстанавливать свою первоначальную длину после прекращения растяжения.

Сила мышцы определяется максимальным грузом, который мышца может поднять. Мышцы способны совершать работу. Работа мышц определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъема. Максимальная работа производится при средних величинах нагрузок. Лабильность мышцы равна 200–300 Гц.

При непосредственном раздражении мышцы (прямое раздражение) или опосредованно через иннервирующий ее двигательный нерв (непрямое раздражение) одиночным стимулом возникает одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют три фазы: латентный период. – время от начала действия раздражителя до начала ответной реакции; фазу сокращения (фаза укорочения) и фазу расслабления.

В естественных условиях к скелетной мышце из ЦНС поступают не одиночные импульсы, а серия импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение, называется тетаническим сокращением, или тетанусом (рис.6). Различают два вида тетануса: зубчатый и гладкий.

Если каждый последующий стимул поступает к мышце в тот период, когда она находится в фазе укорочения, то возникает гладкий тетанус, а если в фазу расслабления – зубчатый тетанус.

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного мышечного сокращения. Н. Е. Введенский объяснил это явление фазными изменениями возбудимости мышцы, введя понятие об оптимуме и пессимуме частоты раздражения. Оптимум – такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение наносится в фазу повышенной возбудимости. Тетанус при этом будет максимальным по амплитуде. Пессимум – такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение наносится в фазу пониженной возбудимости. Амплитуда тетануса при этом будет минимальной.

Различают несколько видов мышечных сокращений: изотонический, изометрический и смешанный. При изотоническом сокращении мышцы происходит изменение ее длины, а напряжение остается постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, если отсутствует сопротивление изменению ее длины. К изотоническому типу сокращений относятся сокращения мышц языка. При изометрическом сокращении длина мышечных волокон остается постоянной, а их напряжение возрастает. Такое сокращение мышцы возникает при попытке поднять чрезмерно большой груз. В естественных условиях сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническими или изометрическими, они имеют смешанный характер, т. е. происходит изменение и длины, и напряжения мышцы.

Механизм мышечного сокращения

Мышцы состоят из мышечных волокон, а те – из множества тонких нитей – миофибрилл, расположенных продольно. Каждая миофибрилла состоит из нитей сократительных белков актина и миозина. Перегородки, называемые Z-пластинами, разделяют миофибриллы на участки – саркомеры. В саркомере чередуются поперечные светлые и темные полосы. Поперечная исчерченность миофибрилл обусловлена определенным расположением нитей актина и миозина. В центральной части каждого саркомера расположены толстые нити миозина. На обоих концах саркомера находятся тонкие нити актина, прикрепленные к Z-пластинам. Нити миозина выглядят в световом микроскопе как светлая полоска (Н-зона) в темном диске, который содержит нити миозина и актина и называется анизотропным, или А-диском. По обе стороны от А-диска находятся участки, которые содержат только тонкие нити актина и кажутся светлыми, они называются изотропными, или I-дисками. По их середине проходит темная линия – Z-мембрана. Благодаря такому периодическому чередованию светлых и темных дисков сердечная и скелетная мышцы выглядят поперечно-полосатыми (рис.7).

В состоянии покоя концы толстых и тонких нитей лишь незначительно перекрываются на уровне А-диска. При сокращении тонкие актиновые нити скользят вдоль толстых миозиновых нитей, двигаясь между ними к середине саркомера. Сами актиновые и миозиновые нити своей длины не изменяют. Миозиновые нити имеют поперечные мостики (выступы) с головками, которые отходят от нити биполярно. Актиновая нить состоит из двух закрученных одна вокруг другой цепочек молекул актина. На нитях актина расположены молекулы тропонина, а в желобках между двумя актина лежат нити тропомиозина. Молекулы тропомиозина в покое располагаются так, что предотвращают прикрепление поперечных мостиков миозина к актиновым нитям.

Во многих местах участки поверхностной мембраны мышечной клетки углубляются в виде трубочек внутрь волокна, перпендикулярно его продольной оси, образуя систему поперечных трубочек (Т-систему). Параллельно миофибриллам и перпендикулярно поперечным трубочкам расположена система продольных трубочек (альфа-система). Пузырьки на концах этих трубочек, в которых сосредоточено основное количество внутриклеточного кальция, подходят очень близко к поперечным трубочкам, образуя совместно с ними так называемые триады. В состоянии покоя миозиновый мостик заряжен энергией (миозин фосфорилирован), но он не может соединиться с нитью актина, так как между ними находится система из нитей тропомиозина и молекул тропонина. При возбуждении ПД распространяется по мембранам Тсистемы внутрь клетки и вызывает высвобождение ионов кальция из альфа-системы. С появлением ионов кальция в присутствии АТФ происходит изменение пространственного положения тропонина – нить тропомиозина сдвигается и открываются участки актина, присоединяющие миозиновые головки. Соединение головки фосфорилированного миозина с актином приводит к изменению положения мостика (его «сгибанию»), в результате нити актина перемещаются на 1 мм к середине саркомера. Затем происходит отсоединение мостика от актина. Ритмические прикрепления и отсоединения головок миозина тянут актиновую нить к середине саркомера.

При отсутствии повторного возбуждения ионы кальция закачиваются кальциевым насосом из межфибриллярного пространства в систему саркоплазматического ретикулума. Это приводит к снижению концентрации ионов кальция и отсоединению его от тропонина. Вследствие чего тропомиозин возвращается на прежнее место и снова блокирует активные центры актина. Затем происходит фосфорилирование миозина за счет АТФ, что также способствует временному разобщению нитей. Расслабление мышцы после ее сокращения происходит пассивно – актиновые и миозиновые нити легко скользят в обратном направлении под влиянием сил упругости мышечных волокон, а также сокращения мышц-антагонистов.

Физиология мышц - типы мышц и сокращение

ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧАТЬ СЕЙЧАС ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧАТЬ СЕЙЧАС

COVID-19
- Ресурсы по COVID-19
- Концептуальная карта COVID-19
- COVID-19 Осложнения
- Видеокурс по COVID-19
- Интерактивные досье по COVID-19
- Студенты: советы по обучению дома
- Студенты: профессиональные советы преподавателей по сложным темам
- Учреждения: обеспечение непрерывности медицинского обучения
СТУДЕНТОВ
- Lecturio Medical
- Lecturio Nursing
- Медицинский осмотр
- USMLE Шаг 1
- USMLE Step 2
- COMLEX Уровень 1
- COMLEX Уровень 2
- MCAT
- Больше экзаменов
  - MCCQE Часть 1
  - AMC CAT
  - ПЛАБ
- Медицинские курсы
- Доврачебный
- Доклинические исследования по субъектам
- Доклинические по системам
- Клинические знания
УЧРЕЖДЕНИЙ

Физиология человека / мышечная система - Викиучебники, открытые книги для открытого мира

Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира

Перейти к навигации Перейти к поиску

Найдите Физиология человека / мышечная система в одном из родственных проектов Викиучебника: Викиучебник не имеет страницы с таким точным названием.

Другие причины, по которым это сообщение может отображаться:

Если страница была создана здесь недавно, она может быть еще не видна из-за задержки обновления базы данных; подождите несколько минут и попробуйте функцию очистки.
Заголовки в Викиучебниках чувствительны к регистру , кроме первого символа; пожалуйста, проверьте альтернативные заглавные буквы и подумайте о добавлении перенаправления здесь к правильному заголовку.
Если страница была удалена, проверьте журнал удалений и просмотрите политику удаления.

Типы, состав, развитие и многое другое

Мышцы и нервные волокна позволяют нам двигать телом. Они позволяют нашим внутренним органам функционировать. В человеческом теле более 600 мышц, которые составляют около 40 процентов веса нашего тела.

Все мышцы состоят из эластичной ткани.

Каждая мышца состоит из тысяч или десятков тысяч мелких мышечных волокон. Каждое мышечное волокно имеет длину около 40 миллиметров. Он состоит из крошечных нитей фибрилл.

Каждым мышечным волокном управляет нерв, который заставляет его сокращаться.Сила мышцы зависит главным образом от количества присутствующих волокон.

Чтобы питать мышцы, организм метаболизирует пищу, чтобы произвести аденозинтрифосфат (АТФ), а мышечные клетки превращают АТФ в механическую энергию.

У людей и других позвоночных есть скелетные, гладкие и сердечные мышцы.

Скелетные мышцы

Скелетные мышцы перемещают внешние части тела и конечности. Скелетные мышцы покрывают кости и придают нашему телу форму.

На каждую скелетную мышцу в человеческом теле есть идентичная мышца с другой стороны.

Всего около 320 пар одинаковых двусторонних мышц. Когда одна мышца сокращается, другая расширяется, и это позволяет двигаться.

Мышцы прикреплены к сильным сухожилиям, а сухожилия либо прикреплены к костям, либо непосредственно связаны с ними. Сухожилия проходят над суставами, и это помогает сохранять суставы стабильными. Мы сознательно контролируем скелетные мышцы.

Большинство движений, которые мы видим, происходят при сокращении скелетных мышц. К ним относятся движения глазами, головой, руками, пальцами, бег, ходьба и разговор.

Выражения лица, такие как улыбка, хмурый взгляд, движения рта и языка, контролируются скелетными мышцами.

Скелетные мышцы постоянно вносят крошечные изменения, чтобы поддерживать осанку. Они держат спину человека прямо или держат голову в одном положении. Кости нужно держать в правильном положении, чтобы суставы не вывихивались. Это делают скелетные мышцы и сухожилия.

Скелетные мышцы также выделяют тепло при сокращении и расслаблении.Это помогает поддерживать температуру тела. Почти 85 процентов тепла, производимого телом, происходит за счет сокращения мышц.

Типы скелетных мышц

Скелетные мышцы делятся на разные типы.

Два основных типа - это мышцы с медленным или быстрым сокращением.

Тип I, красные или медленно сокращающиеся мышцы : Они плотные и имеют капилляры. Они богаты миоглобином и митохондриями. Это придает им красный цвет. Этот тип мышц может сокращаться длительное время без особых усилий.Мышцы типа I могут поддерживать аэробную активность, используя в качестве топлива углеводы и жиры.

Быстро сокращающиеся мышцы типа II : Эти мышцы могут сокращаться быстро и с большой силой. Сокращение сильное, но непродолжительное. Этот тип мышц отвечает за большую часть нашей мышечной силы и за увеличение массы после периодов силовых тренировок. Наименее плотен в миоглобине и митохондриях.

Поперечно-полосатые мышцы

Скелетные мышцы - это поперечно-полосатые мышцы.Они состоят из тысяч саркомеров или мышечных единиц. Гладкие мышцы не поперечнополосатые.

Поперечно-полосатая мышца под микроскопом выглядит полосатой, потому что каждый саркомер состоит из параллельных полос из разных материалов.

Когда полосы на саркомерах расслабляются или сокращаются, вся мышца растягивается или расслабляется.

Различные полосы внутри каждой мышцы взаимодействуют, позволяя мышце двигаться мощно и плавно.

Сердечные мышцы

Сердечные мышцы отвечают за сердцебиение.Они существуют только в сердце.

Сердечные мышцы работают без остановки, днем и ночью. Они работают автоматически, но по строению похожи на скелетные мышцы. Иногда их относят к поперечнополосатым мышцам.

Они заставляют сердце сокращаться, чтобы оно могло сжимать нашу кровь, и отпускают, чтобы сердце могло снова наполняться кровью.

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы отвечают за движения в желудке, кишечнике, сердце, артериях и полых органах.Гладкие мышцы кишечника также называют висцеральными мышцами.

Эти мышцы активируются автоматически. Мы не знаем, что используем их. В отличие от скелетных мышц они не зависят от сознательного мышления.

Гладкие мышцы стенок кишечника сокращаются и выталкивают пищу вперед. Во время родов сокращаются гладкие мышцы матки женщины. Наши зрачки сужаются и расширяются в зависимости от того, сколько там света. Эти движения зависят от движений гладких мышц.

Гладкие мышцы также присутствуют в стенках мочевого пузыря, бронхов и волосяных пилий в коже, что заставляет волосы встать дыбом.

С мышцами может возникнуть широкий спектр проблем.

Вот некоторые из наиболее распространенных:

Мышечные судороги или лошади Чарли : они могут быть результатом обезвоживания, напряженности икроножных мышц, низкого уровня калия или магния, неврологических или метаболических нарушений или некоторых лекарств.

Врожденные аномалии мышц : некоторые люди рождаются с мышцами или группами мышц, которые не развиты должным образом.Это может быть изолированная проблема или часть синдрома.

Слабость мышц : проблемы с нервной системой могут означать, что сообщения не передаются эффективно между мозгом и мышцами.

Это может произойти при дисфункции верхних или нижних мотонейронов или при таких состояниях, как миастения, которые затрагивают область соединения нервов с мышцами. Инсульт, сдавление спинного мозга и рассеянный склероз могут привести к мышечной слабости.

Если пациент обращается за медицинской помощью по поводу мышечной слабости, врач проведет физический осмотр и оценит силу мышц пациента, прежде чем решить, нужны ли дополнительные тесты.

Универсальная шкала для проверки силы мышц выглядит следующим образом:

0: Нет видимого сокращения мышц

1: Видимое сокращение мышц без движения или без движения

2: Движение конечностей , но не против силы тяжести

3: Движение против силы тяжести , но без сопротивления

4: Движение против хотя бы некоторого сопротивления , предоставленное экзаменатором

5: Полная сила

Если врач обнаружит признаки мышечной слабости, он может назначить тесты, чтобы выяснить, в чем заключается основная проблема.Лечение будет зависеть от причины.

Боль в мышцах может быть признаком инфекции или травмы.

Лечение мышечной травмы

Чтобы облегчить симптомы мышечной травмы, нанесите RICE:

Отдых : сделайте перерыв в физической активности
Ice : Прикладывайте пакет со льдом на 20 минут несколько раз в день
Сжатие : компрессирующая повязка может уменьшить отек
Подъем : Поднимите пораженную часть, чтобы уменьшить отек.

Если человек испытывает сильную и необъяснимую мышечную боль или мышечную слабость, особенно если у него также есть затрудненное дыхание, важно как можно скорее обратиться к врачу.

Развитие мышц с помощью упражнений может улучшить сердечно-сосудистую систему, здоровье костей и общее самочувствие, а также повысить силу и выносливость.

Существуют разные виды упражнений.

Аэробные упражнения : сеансы длительные, со средним или низким уровнем нагрузки.Мышцы задействованы значительно ниже их максимальной силы. Марафон - это пример очень продолжительной аэробной активности.

Аэробная активность в основном зависит от аэробной или кислородной системы организма. Они используют более высокую долю «медленных» мышечных волокон типа 1. Потребление энергии происходит за счет углеводов, жиров и белков. Организм производит большое количество кислорода и очень мало молочной кислоты.

Анаэробные упражнения : мышцы интенсивно сокращаются до уровня, близкого к их максимальной силе.Спортсмены, которые стремятся улучшить свою силу, скорость и мощность, будут уделять больше внимания этому типу упражнений.

Одно анаэробное действие длится от нескольких секунд до максимум 2 минут.

Примеры включают поднятие тяжестей, спринт, лазание и прыжки со скакалкой.

В анаэробных упражнениях задействуется больше «быстро сокращающихся мышечных волокон типа 2». Основными источниками топлива являются АТФ или глюкоза. Используется меньше кислорода, жира и белка. Этот вид деятельности производит большое количество молочной кислоты.

Анаэробные упражнения сделают тело сильнее, а аэробные упражнения улучшат его.

Чтобы поддерживать здоровье мышц, важно регулярно заниматься спортом и придерживаться здоровой сбалансированной диеты.

Академия питания и диетологии рекомендует выполнять упражнения по укреплению мышц для основных групп мышц - ног, бедер, груди, живота, спины, плеч и рук - не реже двух раз в неделю.

Это может быть поднятие тяжестей, использование эспандера или выполнение повседневных дел, например, работа в саду или ношение продуктов.

Белок, углеводы и жир необходимы для наращивания мышц. Академия предполагает, что от 10 до 35 процентов от общего количества калорий должны составлять белок, но не более.

Они рекомендуют высококачественные углеводы с низким содержанием жира, такие как цельнозерновой хлеб и нежирное молоко или йогурт. Хотя клетчатка важна, они предлагают избегать продуктов с высоким содержанием клетчатки непосредственно перед тренировкой или во время нее.

Физиология человека - мышцы

Нервная система «общается» с мышцами через нервно-мышечные (также называемые мионевральными) соединениями. Эти соединения (Рисунок 1) работают очень похоже на синапс между нейронами (видео нервно-мышечного соединения). Другими словами:

импульс доходит до конца колбы,
химический медиатор высвобождается из пузырьков (каждая из которых содержит 5000-10 000 молекул ацетилхолина) и распространяется через нервно-мышечные расщелина,
молекулы передатчика заполняют рецепторные участки в мембране мышцы и увеличивают проницаемость мембраны для натрия,
натрий диффундирует внутрь и мембранный потенциал становится менее отрицательным,
и, если пороговый потенциал достигнут, возникает потенциал действия, импульс проходит по мембране мышечной клетки, и мышца сокращается.

Некоторые мышцы (скелетные) не будут сокращаться без стимуляции. нейронами; другие мышцы (гладкие и сердечные) будут сокращаться без нервное возбуждение, но на их сокращение может влиять нервная система. Таким образом, нервная и мышечная системы тесно взаимосвязаны. Давайте теперь сосредоточимся на мышцах - какова их структура и как она работает.

Изображение нервно-мышечного соединения в большом увеличении (Hirsch 2007).

Характеристики мышцы:

возбудимость - реагирует на раздражители (например, нервные импульсы)
сократимость - может укорачиваться в длину
растяжимость - растягивается при вытягивании
эластичность - имеет тенденцию возвращаться к исходной форме и длине после сжатия или растяжения

Функции мышцы:

движение
поддержание осанки
производство тепла

Типы мышц:

скелет:

прикреплен к костям и перемещает скелет
также называется поперечно-полосатая мышца (из-за его внешнего вида под микроскопом, как показано на фото слева)
произвольная мышца

гладкая (фото справа)

Непроизвольная мышца
мышца внутренних органов (e.г., в стенках кровеносных сосудов, кишечника и других «полых» структур и органов тела)

сердечный:

мышца сердца
принудительное

Структура скелетных мышц

Структура скелетных мышц:

Скелетные мышцы обычно прикрепляются к кости сухожилиями, состоящими из соединительной ткани.Эта соединительная ткань также охватывает всю мышцу и называется эпимизием. Скелетные мышцы состоят из множества субъединиц или пучков, называемых фасиклами (или пучками). Волосы также окружены соединительной тканью (называемой перимизием), и каждый пучок состоит из многочисленных мышечных волокон (или мышечных клеток). Мышечные клетки, заключенные в оболочку эндомизия, состоят из множества фибрилл (или миофибрилл), и эти миофибриллы состоят из длинных белковых молекул, называемых миофиламентами. В миофибриллах есть два типа миофиламентов: толстые миофиламенты и тонкие миофиламенты.

Источник: Википедия

Скелетные мышцы значительно различаются по размеру, форме и расположению волокон. Они варьируются от очень крошечных нитей, таких как стремечковая мышца среднего уха, до больших масс, таких как мышцы бедра. Скелетные мышцы могут состоять из сотен или даже тысяч мышечных волокон, связанных вместе и завернутых в соединительнотканный покров. Каждая мышца окружена соединительнотканной оболочкой, называемой эпимизием.Фасция, соединительная ткань вне эпимизия, окружает и разделяет мышцы. Части эпимизия выступают внутрь, чтобы разделить мышцу на части. Каждый отсек содержит пучок мышечных волокон. Каждый пучок мышечных волокон называется пучком и окружен слоем соединительной ткани, называемым перимизиумом. Внутри пучка каждая отдельная мышечная клетка, называемая мышечным волокном, окружена соединительной тканью, называемой эндомизием. Скелетные мышцы имеют обильное снабжение кровеносных сосудов и нервов.Прежде чем скелетное мышечное волокно сможет сократиться, оно должно получить импульс от нейрона. Обычно артерия и по крайней мере одна вена сопровождают каждый нерв, который проникает в эпимизий скелетной мышцы. Ветви нерва и кровеносные сосуды следуют за соединительнотканными компонентами мышцы нервной клетки и с одним или несколькими мельчайшими кровеносными сосудами, называемыми капиллярами (Источник: training.seer.cancer.gov).

Клеточная мембрана мышечной клетки называется сарколеммой, и эта мембрана, как и мембрана нейронов, поддерживает мембранный потенциал.Таким образом, импульсы проходят по мембранам мышечных клеток точно так же, как и по мембранам нервных клеток. Однако «функция» импульсов в мышечных клетках - вызывать сокращение. Чтобы понять, как сокращается мышца, вам нужно немного узнать о структуре мышечных клеток.

Скелетная мышца - это мышца, прикрепленная к скелету. Сотни или тысячи мышечных волокон (клеток) связываются вместе, образуя отдельные скелетные мышцы.Мышечные клетки представляют собой длинные цилиндрические структуры, которые связаны плазматической мембраной (сарколеммой) и лежащей выше базальной пластинкой и, когда сгруппированы в пучки (пучки), образуют мышцы. Сарколемма образует физический барьер против внешней среды, а также передает сигналы между внешней средой и мышечной клеткой.

Саркоплазма - это специализированная цитоплазма мышечной клетки, которая содержит обычные субклеточные элементы вместе с аппаратом Гольджи, обильными миофибриллами, модифицированным эндоплазматическим ретикулумом, известным как саркоплазматический ретикулум (SR), миоглобином и митохондриями.Поперечные (Т) -рубочки инвагинируют сарколемму, позволяя импульсам проникать в клетку и активировать SR. Как показано на рисунке, SR образует сеть вокруг миофибрилл, накапливая и обеспечивая Ca ²⁺, который необходим для сокращения мышц.

Миофибриллы - это сократительные единицы, которые состоят из упорядоченного расположения продольных миофиламентов. Миофиламенты могут быть либо толстыми (состоящими из миозина), либо тонкими (состоящими в основном из актина).Характерные «полосы» скелетных и сердечных мышц легко наблюдаются при световой микроскопии в виде чередующихся светлых и темных полос на продольных срезах. Светлая полоса (известная как I-полоса) состоит из тонких нитей, тогда как темная полоса (известная как A-полоса) состоит из толстых нитей. Z-линия (также известная как Z-диск или Z-полоса) определяет боковую границу каждой саркомерной единицы. Сокращение саркомера происходит, когда Z-линии сближаются, заставляя миофибриллы сокращаться, и, следовательно, сокращается вся мышечная клетка, а затем и вся мышца (Источник: Davies and Nowak 2006).

SARCOLEMMA имеет уникальную особенность: в нем есть дыры. Эти «отверстия» ведут в трубки, называемые ПОПЕРЕЧНЫМИ ТРУБКАМИ (или сокращенно Т-ТРУБКАМИ). Эти канальцы проходят вниз в мышечную клетку и огибают МИОФИБРИЛЫ. Однако эти канальцы НЕ открываются внутрь мышечной клетки; они полностью проходят и открываются где-то еще на сарколемме (т. е. эти канальцы не используются, чтобы вводить и выводить предметы в мышечную клетку).Функция Т-ТРУБОК - проводить импульсы с поверхности клетки (SARCOLEMMA) вниз в клетку и, в частности, в другую структуру клетки, называемую SARCOPLASMIC RETICULUM.

Мышечное волокно возбуждается через двигательный нерв, который генерирует потенциал действия, который распространяется по поверхностной мембране (сарколемме) и поперечной трубчатой системе в более глубокие части мышечного волокна. Белок рецептора (DHP) воспринимает деполяризацию мембраны, изменяет ее конформацию и активирует рецептор рианодина (RyR), который высвобождает Ca ²⁺ из SR.Затем Ca ²⁺ связывается с тропонином и активирует процесс сокращения (Jurkat-Rott and Lehmann-Horn 2005).

Мембраны саркоплазматического ретикулума (SR) в непосредственной близости от Т-канальца. «RyR» - это белки, способствующие высвобождению кальция из SR, «SERCA2» - это белки, которые помогают транспортировать кальций в SR (Brette and Orchard 2007).

SARCOPLASMIC RETICULUM (SR) немного похож на эндоплазматический ретикулум других клеток, т.е.г., он полый. Но основная функция SARCOPLASMIC RETICULUM - ХРАНЕНИЕ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ. Саркоплазматический ретикулум очень богат клетками скелетных мышц и тесно связан с МИОФИБРИЛАМИ (и, следовательно, МИОФИЛАМЕНТАМИ). Мембрана SR хорошо приспособлена для обработки кальция: существуют «насосы» (активный транспорт) для кальция, так что кальций постоянно «закачивается» в SR из цитоплазмы мышечной клетки (так называемая SARCOPLASM). В результате в расслабленной мышце очень высокая концентрация кальция в SR и очень низкая концентрация в саркоплазме (и, следовательно, среди миофибрилл и миофиламентов).Кроме того, мембрана имеет специальные отверстия или «ворота» для кальция. В расслабленной мышце эти ворота закрыты, и кальций не может пройти через мембрану. Итак, кальций остается в СР. Однако, если импульс проходит по мембране SR, кальциевые «ворота» открываются, и, следовательно, кальций быстро диффундирует из SR в саркоплазму, где расположены миофибриллы и миофиламенты. Как вы увидите, это ключевой этап сокращения мышц.

Миофибриллы состоят из миофиламентов двух типов: толстых и тонких.В скелетных мышцах эти миофиламенты расположены по очень правильной и точной схеме: толстые миофиламенты обычно окружены 6 тонкими миофиламентами (вид с торца). На виде сбоку тонкие миофиламенты можно увидеть над и под каждым толстым миофиламентом.

Поперечный разрез миофибрилл, показывающий расположение толстых и тонких миофиламентов.
Бар = 100 нм. Изображение Widrick et al. (2001)

Источник: Цховребова и Триник (2003).

Строение мышц

Каждая миофибрилла состоит из множества субъединиц, выстроенных встык. Эти субъединицы, конечно, состоят из миофиламентов и называются SARCOMERES. Рисунки выше и ниже показывают только очень маленькую часть всего длина миофибриллы, поэтому вы можете увидеть только один полный SARCOMERE.

В каждом саркомере тонкие миофиламенты проходят с каждого конца.Толстый миофиламенты находятся в середине саркомера и не расширяются до конца. Из-за такого расположения при просмотре скелетных мышц под микроскопом концы саркомера (там, где только тонкие миофиламенты найдены) кажутся светлее, чем центральная часть (которая темная, потому что наличия толстых миофиламентов). Таким образом, миофибрилла имеет чередующиеся светлые и темные области, потому что каждая состоит из множества выстроенных в линию саркомеров концы с концами. Вот почему скелетная мышца называется ПОЛОСКОЙ МЫШЦЫ (т.е.е., чередующиеся светлые и темные участки выглядят как полосы или полосы). Светлые области называются I-BAND, а более темные - A-BAND. Рядом с центром каждого I-BAND находится тонкая темная линия, называемая Z-LINE (или Z-мембрана на рисунке ниже). Z-LINE - это место, где соседние саркомеры сходятся вместе и тонкие миофиламенты соседних саркомеров перекрываются немного. Таким образом, саркомер можно определить как область между Z-линиями.

Используется с разрешения Джона W.Кимбалл

Толстые миофиламенты состоят из белка МИОЗИН. Каждый МИОЗИН молекула имеет хвост, который образует ядро толстой миофиламента плюс головка, выступающая из сердцевины нити. Эти головы MYOSIN также обычно называют ПЕРЕКРЕСТНЫМИ МОСТАМИ.

МИОЗИН HEAD имеет несколько важных характеристик:

у него есть АТФ-связывающие сайты, в которые помещаются молекулы АТФ.АТФ представляет собой потенциальная энергия.
у него есть сайты связывания ACTIN, в которые помещаются молекулы ACTIN. Актин является частью тонкой миофиламента и будет рассмотрено более подробно в ближайшее время.
он имеет «петлю» в месте выхода из ядра толстой миофиламента. Это позволяет голове поворачиваться вперед и назад, а «поворот» как будет описано вкратце, что на самом деле вызывает сокращение мышц.

Тонкие миофиламенты состоят из 3 типов белков: АКТИН, ТРОПОНИН, и ТРОПОМИОСИН.

Молекулы актина (или G-актин, как указано выше) имеют сферическую форму и образуют длинные цепи. Каждая тонкая миофиламент содержит две такие цепи, которые наматываются на друг друга. Молекулы ТРОПОМИОЗИНА - это одиночные тонкие молекулы, которые обвивают цепочка ACTIN. В конце каждого тропомиозина находится молекула ТРОПОНИНА. Молекулы ТРОПОМИОЗИНА и ТРОПОНИНА связаны друг с другом.Каждый из этих 3 белков играет ключевую роль в сокращении мышц:

АКТИН - когда актин соединяется с ГОЛОВКОЙ МИОЗИНА, АТФ, связанный с голова распадается на АДФ. Эта реакция высвобождает энергию, которая вызывает МИОСИН ГОЛОВА ПОВОРОТА.

ТРОПОМИОЗИН - В расслабленной мышце МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ толстой миофиламента лежат против молекул ТРОПОМИОЗИНА тонкой миофиламента.Пока МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВКИ остаются в контакте с ТРОПОМИОЗИНОМ, ничего не происходит (т.е. мышца остается расслабленной).

ТРОПОНИН - молекулы тропонина имеют участки связывания для ионов кальция. когда ион кальция заполняет это место, он вызывает изменение формы и положения ТРОПОНИНА. И когда ТРОПОНИН смещается, он притягивает ТРОПОМИОЗИН, к которому он прилагается. Когда ТРОПОМИОЗИН перемещается, ГОЛОВА МИОЗИНА, которая касалась теперь тропомиозин вступает в контакт с лежащей в основе молекулой ACTIN.

Нити раздвижные

Сокращение мышц

1 - Поскольку скелетная мышца является произвольной мышцей, сокращение требует нервный импульс. Итак, шаг 1 в сокращении - это когда импульс передается от нейрона к САРКОЛЕММЕ мышечной клетки.

2 - Импульс проходит по САРКОЛЕММЕ и вниз ТРУБКИ.От Т-ТРУБОК импульс переходит в САРКОПЛАЗМИЧЕСКУЮ РЕТИКУЛУМ.

3 - Когда импульс движется по саркоплазматической сети (SR), кальциевые ворота в мембране СР открываются. В результате КАЛЬЦИЙ рассеивается вне SR и среди миофиламентов.

4 - Кальций заполняет сайты связывания в молекулах ТРОПОНИНА. Как отмечалось ранее, это изменяет форму и положение ТРОПОНИНА, что, в свою очередь, вызывает движение присоединенной молекулы ТРОПОМИОЗИНА.

5 - Движение ТРОПОМИОЗИНА позволяет ГОЛОВЕ МИОЗИНА контактировать с АКТИНОМ (анимации: сокращение миофиламентов и разрушение АТФ и движение поперечного моста).

6 - При контакте с ACTIN ГОЛОВКА МИОЗИНА поворачивается.

7 - Во время поворота ГОЛОВКА МИОЗИНА надежно прикреплена к ACTIN. Итак, когда ГОЛОВКА поворачивается, она тянет ACTIN (и, следовательно, весь тонкий миофиламент) вперед. (Очевидно, одна ГОЛОВА МИОЗИНА не может тянуть вся тонкая миофиламент.Многие МИОЗИНОВЫЕ ГОЛОВЫ вращаются одновременно, или почти так, и их коллективных усилий достаточно, чтобы вытащить тонкий миофиламент).

8 - В конце вертлюга АТФ входит в сайт связывания на поперечный мост и это разрывает связь между поперечным мостом (миозин) и актин. ГОЛОВА МИОЗИН поворачивается назад. Когда он поворачивается назад, ATP распадается на ADP & P, и поперечный мостик снова связывается с актином молекула.

9 - В результате HEAD снова прочно привязан к ACTIN. Однако, поскольку ГОЛОВА не была прикреплена к актину при повороте назад, HEAD будет связываться с другой молекулой ACTIN (т.е. на тонком миофиламенте). Как только HEAD присоединен к ACTIN, поперечный мост снова вертится, ТАК ШАГ 7 ПОВТОРЯЕТСЯ.

Пока присутствует кальций (прикрепленный к ТРОПОНИНУ), шаги с 7 по 9 продолжу. И при этом тонкая миофиламент «вытягивается» МИОЗИНОВЫМИ ГОЛОВКАМИ толстой миофиламента.Таким образом, THICK & THIN миофиламенты действительно скользят мимо друг друга. При этом расстояние между Z-линиями саркомер уменьшается. По мере того как саркомеры становятся короче, миофибриллы, конечно, становится короче. И, очевидно, мышечные волокна (и вся мышца) становятся короче.

Скелетные мышцы расслабляются, когда прекращается нервный импульс. Нет импульса значит что мембрана SARCOPLASMIC RETICULUM больше не проницаема к кальцию (т.е. отсутствие импульса означает, что КАЛЬЦИЕВЫЕ ВОРОТА закрываются). Итак, кальций больше не распространяется. КАЛЬЦИЕВЫЙ НАСОС в мембране теперь будет транспортировать кальций обратно в SR. Когда это происходит, ионы кальция покидают связывающую сайты, посвященные МОЛЕКУЛАМ ТОПОНИНА. Без кальция ТРОПОНИН возвращается к своему исходная форма и положение, как и прилагаемый ТРОПОМИОЗИН. Это означает что ТРОПОМИОЗИН теперь снова на месте, в контакте с ГОЛОВКОЙ МИОЗИНА. Итак, головка MYOSIN больше не контактирует с ACTIN и, следовательно, мышца перестает сокращаться (т.э., расслабляет).

Сокращение

Итак, в большинстве случаев кальций является «переключателем», который заставляет мышцы «включение и выключение» (сокращение и расслабление). Когда мышца используется для расширенного Период, запасы АТФ могут уменьшиться. Когда концентрация АТФ в мышцах снижается, ГОЛОВКИ МИОЗИНА остаются связанными с актином и больше не могут поворачиваться. Это снижение в уровнях АТФ в мышцах вызывает МЫШЕЧНУЮ УСТАЛОСТЬ. Хотя кальций все еще присутствует (и нервный импульс передается мышце), сокращение (или, по крайней мере, сильное сокращение) невозможно.

Анимация, иллюстрирующая сокращение мышц:

Сокращение мышечных клеток

Сокращение скелетных мышц

Механизм скольжения нити при сокращении миофибриллы (Wiley)

Потенциалы действия и сокращение мышц

Виды сокращений:

1 - изотонический - напряжение или сила, создаваемая мышцей, больше чем нагрузка и мышца укорачиваются

2 - изометрический - нагрузка больше, чем создаваемое натяжение или сила мышцами и мышца не укорачивается

Twitch - ответ скелетной мышцы на однократное раздражение (или действие потенциал):

латентный период - без изменения длины; время, в течение которого движется импульс вдоль сарколеммы и вниз по t-канальцам до саркоплазматической сети, кальций высвобождается и так далее (другими словами, мышцы не могут сокращаться мгновенно!)
период схватывания - растяжение увеличивается (поперечные мосты раскручиваются)
период релаксации - мышцы расслабляются (напряжение уменьшается) и имеет тенденцию к возвращению до исходной длины

Важной характеристикой скелетных мышц является их способность сокращаться. в разной степени.Мышца, как и бицепс, сокращается с разной степенью силы в зависимости от обстоятельств (это также называется ответ). Мышцы делают это с помощью процесса, называемого суммированием, а именно: мотором единичное суммирование и волновое суммирование.

Motor Unit Sumpting - степень сокращения скелета На мышцу влияет количество стимулируемых двигательных единиц (с двигательная единица, представляющая собой мотонейрон, плюс все мышечные волокна, которые он иннервирует; см. диаграмму ниже).Скелетные мышцы состоят из множества двигательных единиц и, следовательно, стимуляция большего количества двигательных единиц вызывает более сильное сокращение.

Волновое суммирование - увеличение частоты, с которой мышца стимулируется, увеличивает силу сокращения. Это проиллюстрировано в (б). При быстрой стимуляции (настолько быстрой, что мышца не полностью расслабиться между последовательными стимуляциями), мышечное волокно повторно стимулируется пока еще есть некоторая сократительная активность.В результате получается «суммирование» сократительной силы. Кроме того, при быстрой стимуляции между последовательными стимуляциями не хватает времени, чтобы удалить все кальций из саркоплазмы. Итак, с помощью нескольких последовательных стимуляций, уровень кальция в саркоплазме повышается. Больше кальция - значит активнее поперечные мосты и, следовательно, более сильное сжатие. (Wiley анимация)

Если мышечное волокно стимулируется так быстро, что оно не расслабляется при между раздражителями происходит плавное, устойчивое сокращение, называемое столбняком , (показано прямой линией в c выше и на диаграмме ниже).

Используется с разрешения Джона В. Кимбалл

ГЛАДКАЯ МЫШЦА:

непроизвольная мышца; иннервируется вегетативной нервной системой (висцеральной эфферентные волокна)
, в основном в стенках полых органов и трубок
веретенообразные ячейки обычно размещаются в листах
клеток не имеют Т-канальцев и имеют очень маленький саркоплазматический ретикулум
ячеек не содержат саркомеров (поэтому не имеют бороздок), но состоят из толстые и тонкие миофиламенты.Тонкие нити в гладких мышцах не содержат тропонин.
не связывается с тропонином, а, скорее, с белком под названием кальмодулин. Комплекс кальций-кальмодулин «активирует» миозин, который затем связывается с актином, и начинается сокращение (поворот поперечных мостиков).

Два типа гладких мышц:

1 - висцеральный, или унитарные гладкие мышцы

найдено в стенках полых органов (напр.г., мелкие кровеносные сосуды, пищеварительные тракта, мочевыводящей системы и репродуктивной системы)
несколько волокон сжимаются как единое целое (потому что импульсы легко проходят через щелевые переходы от клетки к клетке) и в некоторых случаях самовозбудимые (генерируют спонтанные потенциалы действия и сокращения)

состоит из двигательных единиц, которые активируются нервной стимуляцией
обнаружен в стенках крупных кровеносных сосудов, в глазу (корректирует форму линзы, чтобы разрешить размещение и размер зрачка, чтобы отрегулировать количество света, попадающего в глаз) и у основания волосяного фолликула (мышцы «гусиная шишка»)

Полезные ссылки:

Актин Миозиновая анимация

Введение к физиологии мышц и дизайну

Макгроу-Хилл: Костно-мышечной системы

Цитированная литература:

Бретт, Ф., и К. Орчард. 2007. Возрождение исследования сердечных Т-канальцев. Физиология 22: 167-173.

Дэвис, К. Э. и К. Дж. Новак. 2006. Молекулярные механизмы мышечных дистрофий: старые и новые игроки. Nature Reviews Molecular Cell Biology 7: 762-773.

Хирш, Н. П. 2007. Нервно-мышечный переход в здоровье и болезни. Британский журнал анестезии 99: 132-138.

Хопкинс, П. М. 2005. Основы анестезии, второе изд. Мосби, Лондон.

Юркат-Ротт, К., и Ф. Леманн-Хорн. 2005. Мышечные каналопатии и критические точки в функциональных и геномных исследованиях. Журнал клинических исследований 115: 2000-2009.

Цховребова Л. и Дж. Триник. 2003. Титин: собственность и семейные отношения. Nature Reviews Molecular Cell Biology 4: 679-689.

Видрик, Дж. Дж., Дж. Дж. Роматовски, К. М. Норенберг, С. Т. Кнут, Дж. Л. В. Бейн, Д. А. Райли, С. В. Траппе, Т. А. Траппе, Д. Л. Костилл и Р. Х. Фиттс. 2001. Функциональные свойства медленных и быстрых волокон икроножной мышцы после 17-дневного космического полета.Журнал прикладной физиологии 90: 2203-2211.

Назад к программе BIO 301

Лекция Примечания 4 - Защита крови и тела

мышечных волокон: анатомия, функции и многое другое

Мышечная система контролирует движение нашего тела и внутренних органов. Мышечная ткань содержит так называемые мышечные волокна.

Мышечные волокна состоят из одной мышечной клетки. Они помогают контролировать физические силы в теле. Сгруппированные вместе, они могут способствовать организованному движению ваших конечностей и тканей.

Существует несколько типов мышечных волокон, каждый из которых имеет разные характеристики. Продолжайте читать, чтобы узнать больше об этих разных типах, о том, что они делают, и многом другом.

В вашем теле есть три типа мышечной ткани. К ним относятся:

Каждый из этих типов мышечной ткани имеет мышечные волокна. Давайте глубже погрузимся в мышечные волокна каждого типа мышечной ткани.

Скелетная мышца

Каждая из ваших скелетных мышц состоит из сотен и тысяч мышечных волокон, которые плотно связаны между собой соединительной тканью.

Каждое мышечное волокно содержит более мелкие единицы, состоящие из повторяющихся толстых и тонких волокон.Это приводит к тому, что мышечная ткань становится полосатой или имеет полосатый вид.

Волокна скелетных мышц подразделяются на два типа: тип 1 и тип 2. Тип 2 далее разбивается на подтипы.

Тип 1. Эти волокна используют кислород для выработки энергии для движения. Волокна типа 1 имеют более высокую плотность органелл, вырабатывающих энергию, называемых митохондриями. Это делает их темными.
Тип 2А. Как и волокна типа 1, волокна типа 2A могут также использовать кислород для выработки энергии для движения.Однако в них меньше митохондрий, что делает их легкими.
Тип 2Б. Волокна типа 2B не используют кислород для выработки энергии. Вместо этого они накапливают энергию, которую можно использовать для коротких движений. Они содержат даже меньше митохондрий, чем волокна типа 2А, и кажутся белыми.

Гладкая мышца

В отличие от скелетных мышц, гладкие мышцы не имеют поперечнополосатой формы. Их более однородный вид и дал им свое имя.

Гладкие мышечные волокна имеют продолговатую форму, очень похожую на футбольный мяч.Кроме того, они в тысячи раз короче волокон скелетных мышц.

Сердечная мышца

Как и скелетные мышцы, сердечные мышцы имеют поперечнополосатую форму. Их можно найти только в сердце. Волокна сердечной мышцы обладают некоторыми уникальными особенностями.

Волокна сердечной мышцы имеют собственный ритм. Специальные клетки, называемые пейсмейкерными клетками, генерируют импульсы, заставляющие сердечную мышцу сокращаться. Обычно это происходит в постоянном темпе, но при необходимости может увеличиваться или уменьшаться скорость.

Во-вторых, волокна сердечной мышцы разветвлены и соединены между собой. Когда клетки-кардиостимуляторы генерируют импульс, он распространяется по организованной волнообразной схеме, что облегчает биение вашего сердца.

Типы мышечной ткани выполняют различные функции в вашем теле:

Скелетная мышца. Эти мышцы прикреплены к вашему скелету с помощью сухожилий и контролируют произвольные движения вашего тела. Примеры включают ходьбу, наклоны и поднятие предметов.
Гладкая мускулатура. Гладкие мышцы непроизвольны, что означает, что вы не можете их контролировать. Они находятся во внутренних органах и глазах. Примеры некоторых из их функций включают перемещение пищи по пищеварительному тракту и изменение размеров зрачка.
Сердечная мышца. Сердечная мышца находится в вашем сердце. Как и гладкие мышцы, это тоже непроизвольно. Сердечная мышца скоординированно сокращается, позволяя сердцу биться.

Мышечные волокна и мышцы работают, вызывая движения в теле.Но как это происходит? Хотя точный механизм различается для поперечнополосатых и гладких мышц, основной процесс аналогичен.

Первое, что происходит, - это деполяризация. Деполяризация - это изменение электрического заряда. Это может быть инициировано стимулирующим воздействием, таким как нервный импульс, или, в случае сердца, клетками кардиостимулятора.

Деполяризация приводит к сложной цепной реакции внутри мышечных волокон. В конечном итоге это приводит к высвобождению энергии, что приводит к сокращению мышц.Мышцы расслабляются, когда перестают получать стимулирующее воздействие.

Возможно, вы слышали о так называемых быстро сокращающихся (FT) и медленных (ST) мышцах. FT и ST относятся к волокнам скелетных мышц. Типы 2A и 2B считаются FT, а волокна типа 1 - ST.

FT и ST относятся к тому, насколько быстро сокращаются мышцы. Скорость сокращения мышцы определяется тем, насколько быстро она действует на АТФ. АТФ - это молекула, которая выделяет энергию при расщеплении. Волокна FT расщепляют АТФ в два раза быстрее, чем волокна ST.

Кроме того, волокна, которые используют кислород для производства энергии (АТФ), утомляются медленнее, чем те, которые этого не делают. Что касается выносливости, то скелетные мышцы, перечисленные в порядке убывания, следующие:

тип 1
тип 2A
тип 2B

волокна ST хороши для продолжительной активности. Сюда могут входить такие вещи, как удержание осанки и стабилизация костей и суставов. Они также используются в упражнениях на выносливость, таких как бег, езда на велосипеде или плавание.

Волокна

FT производят более короткие и более взрывные выбросы энергии. Благодаря этому они хороши в занятиях, требующих приливов энергии или силы. Примеры включают бег на короткие дистанции и тяжелую атлетику.

У каждого человека есть мышцы FT и ST по всему телу. Однако общее количество каждого из них сильно варьируется между людьми.

FT по сравнению с составом ST также может влиять на легкую атлетику. Вообще говоря, у выносливых спортсменов часто больше волокон ST, в то время как у спортсменов, таких как спринтеры или пауэрлифтеры, часто больше волокон FT.

У мышечных волокон могут развиться проблемы. Некоторые примеры этого включают, но не ограничиваются:

Судороги. Мышечные судороги возникают при непроизвольном сокращении одного скелетного мышечного волокна, мышцы или всей группы мышц. Они часто бывают болезненными и могут длиться несколько секунд или минут.
Мышечная травма. Это когда волокна скелетных мышц растягиваются или разрываются. Это может произойти, когда мышца растягивается за свои пределы или вынуждена сокращаться слишком сильно.Одними из наиболее частых причин являются спорт и несчастные случаи.
Паралич. Это действительно происходит из-за состояний, влияющих на нервы. Эти состояния могут влиять на скелетные мышцы, приводя к слабости или параличу. Примеры включают паралич Белла и синдром канала Гийона.
Астма. При астме гладкая мышечная ткань дыхательных путей сокращается в ответ на различные триггеры. Это может привести к сужению дыхательных путей и затруднению дыхания.
Ишемическая болезнь сердца (ИБС). Это происходит, когда ваша сердечная мышца не получает достаточно кислорода и может вызвать такие симптомы, как стенокардия. ИБС может привести к повреждению сердечной мышцы, что может повлиять на работу вашего сердца.
Мышечные дистрофии. Это группа заболеваний, характеризующихся дегенерацией мышечных волокон, ведущей к прогрессирующей потере мышечной массы и слабости.

Вся мышечная ткань вашего тела содержит мышечные волокна. Мышечные волокна представляют собой одиночные мышечные клетки. Когда они сгруппированы вместе, они генерируют движение вашего тела и внутренних органов.

У вас есть три типа мышечной ткани: скелетная, гладкая и сердечная. Все мышечные волокна в этих типах тканей имеют разные характеристики и качества.

Могут развиваться мышечные волокна. Это может быть связано с такими вещами, как прямая травма, заболевание нервов или другое основное заболевание. Условия, влияющие на мышечные волокна, могут, в свою очередь, влиять на функцию определенной мышцы или группы мышц.