Сократимость мышцы это


Биомеханические свойства мышц

В третьей лекции по дисциплине «Биомеханика мышц» для студентов НГУ им. П.Ф.Лесгафта рассматриваются  биомеханические свойства скелетных мышц человека: сократимость, жесткость, вязкость, прочность, релаксация. Рассмотрена трехкомпонентная модель мышцы.

Лекция 3

Биомеханические свойства скелетных мышц человека

Анализируя предмет биомеханики, А.А. Ухтомский (1927) указывал: «Биомеханика изучает ту же систему нервно-мышечных приборов как рабочую машину, то есть задается вопросом, каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести определенное рабочее применение» (С. 141). Начиная с этой лекции, мы будем рассматривать именно этот аспект деятельности мышц.

3.1. Биомеханические свойства мышц

Биомеханические свойства скелетных мышц – это характеристики, которые регистрируют при механическом воздействии на мышцу.

Следует отметить, что в условиях живого организма изучение биомеханических свойств мышц крайне затруднено. В этой лекции, кроме биомеханических свойств мышц, приводятся данные о свойствах сухожилий и связок.

К биомеханическим свойствам мышц относятся:

  • сократимость;
  • жесткость;
  • вязкость;
  • прочность;
  • релаксация.
Сократимость

Сократимость – способность мышцы укорачиваться при возбуждении, в результате чего возникает сила тяги.


Рекомендую обратить внимание на учебные пособия «Биомеханика мышц» и «Гипертрофия скелетных мышц человека«


В первой лекции было подробно рассмотрено строение первичного сократительного элемента мышцы – саркомера. В 1966 году А. Гордон, А. Хаксли и Ф. Джулиан провели специальные исследования, позволившие установить зависимость силы, развиваемой саркомером, от его длины. Одно из предположений, касающихся механизма скольжения филаментов, заключалось в том, что каждый поперечный мостик (миозиновая головка) действует подобно независимому генератору силы. Поэтому уровень силы, развиваемой во время сокращения, должен зависеть от количества одновременных взаимодействий между толстыми и тонкими филаментами. Это предположение подтвердилось. Действительно, существуют критические значения длины саркомера, при которых развиваемая им сила падает до нуля (рис.3.1).

Рис. 3.1. Схема, иллюстрирующая зависимость между степенью перекрытия толстых и тонких филаментов и силой, развиваемой саркомером (по: A.M. Gordon, A.F. Huxley. F.J. Julian, 1966)

Первое критическое значение длины саркомера равно 1,27 мкм. Оно соответствует максимальному укорочению мышцы. В этом состоянии мышцы регулярность расположения толстого и тонкого филаментов нарушается, они искривляются. Поэтому количество одновременных взаимодействий между филаментами резко уменьшается. Сила падает до нуля. Второе критическое значение длины саркомера равно 3,65 мкм. Оно соответствует максимальному удлинению мышцы. При максимальном растяжении саркомера перекрытия толстых и тонких филаментов нет, поэтому сила уменьшается до нуля. Если длина саркомера находится в интервале от 1,27 мкм до 3,65 мкм, значение силы отличается от нуля. Максимальная сила, которую способен развить саркомер, соответствует значениям его длины – от 1,67 до 2,25 мкм.

Жесткость

Жесткость материала – характеристика тела, отражающая его сопротивление изменению формы при деформирующих воздействиях (В.Б. Коренберг, 2004). Чем больше жесткость тела, тем меньше оно деформируется под воздействием силы. Закон Гука гласит, что сила упругости, возникающая при растяжении или сжатии тела, пропорциональна его удлинению.

Жесткость материала характеризуется коэффициентом жесткости (k). Единица измерения жесткости тела – Н/м. Жесткость линейной упругой системы, например, пружины, есть величина постоянная на всем участке деформации.

В отличие от пружины, мышца представляет собой систему с нелинейными свойствами. Это связано с тем, что структура мышцы очень сложна. Поэтому для мышцы зависимость силы от удлинения будет отлична от закона Гука. Возникающая в мышце сила упругости не пропорциональна удлинению. Вначале мышца растягивается легко, а затем даже для небольшого ее растяжения необходимо прикладывать все большую силу. Поэтому часто мышцу сравнивают с трикотажным шарфом, который вначале легко растягивается, а затем становится практически нерастяжимым. Иными словами, жесткость мышцы с ее удлинением возрастает. Из этого следует, что мышца представляет собой систему, обладающую переменной жесткостью. В этом случае коэффициент жесткости k равен первой производной силы по деформации материала. Установлено, что жесткость активной мышцы в 4-5 раз больше жесткости пассивной мышцы. В табл. 3.1. представлены значения коэффициентов жесткости мышц-сгибателей стопы у представителей разных видов спорта.

Таблица 3.1  Значения коэффициента жесткости мышц-сгибателей стопы у представителей различных видов спорта

(по: А.С. Аруину, В.М. Зациорскому, Л.М. Райцину, 1977)

Спортивная специализация

Число

испытуемых

Коэффициент

жесткости, Н/м 104

Бокс

11

2,58±0,27

Волейбол

15

2,79±0,51

Легкая атлетика

спринт

13

3,00±0,53

средние дистанции

12

2,72±0,52

прыжки в высоту и длину

7

2,87±0,53

Тяжелая атлетика

11

2,88±0,66

Футбол

32

2,47±0,38

Вязкость

Вязкость – свойство жидкостей, газов и «пластических» тел оказывать неинерционное сопротивление перемещению одной их части относительно другой (смещение смежных слоев). При этом часть механической энергии переходит в другие виды, главным образом в тепло (В.Б. Коренберг, 1999).

Это свойство сократительного аппарата мышцы вызывает потери энергии при мышечном сокращении, идущие на преодоление вязкого трения. Предполагается, что трение возникает между толстыми и тонкими филаментами  при сокращении мышцы. Кроме того, трение возникает между возбужденными и невозбужденными мышечными волокнами. Это связано с тем, что соседние мышечные волокна «связаны» посредством эндомизия. Поэтому, если возбуждены все мышечные волокна, трение должно быть меньше. Показано, что при сильном возбуждении мышцы, ее вязкость резко уменьшается (Г.В. Васюков,1967).

Если абсолютно упругое тело (например, пружину) вначале растянуть, а затем – снять деформирующую нагрузку, то кривая «удлинение – сила» будет идентичной во время обеих фаз. Если же мы имеем дело с упруговязким материалом (мышцей), кривые окажутся неидентичными. При нагрузке (растягивании мышцы) зависимость «удлинение – сила» соответствует кривой 1. Рис.3.2.

Рис. 3.2. Зависимость «удлинение – сила» при растягивании (кривая 1) и укорочении мышцы (кривая 2)

При укорочении мышцы зависимость «удлинение – сила» соответствует кривой 2. Кривые 1 и 2 образуют «петлю гистерезиса». Площадь фигуры, заключенной между кривыми 1 и 2, отражает потери энергии на трение. Мышца, обладающая большей вязкостью, будет характеризоваться большей площадью «петли гистерезиса». Вы знаете, что при выполнении физических упражнений температура мышц повышается. Повышение температуры мышц связано с наличием у мышц вязкости. Результатом наличия вязкости происходят потери энергии мышечного сокращения на трение. Разогрев мышц (разминка) приводит к тому, что вязкость мышц уменьшается.

Прочность

Прочностью материала называют его способность сопротивляться разрушению под действием внешних сил (И.Ф. Образцов с соавт., 1988).

Прочность материала характеризуют пределом прочности – отношением нагрузки, необходимой для полного разрыва (разрушения испытуемого образца), к площади его поперечного сечения в месте разрыва. Предел прочности мышцы оценивается значением растягивающей силы, при которой происходит ее разрыв. Установлено, что предел прочности для миофибрилл равен 1,6-2,5 Н/см2, скелетных мышц – 20-40 Н/см2, фасций – 1400 Н/см2, сухожилий – 4000 – 6000 Н/см2; костной ткани – 9000 – 12500 Н/см2. При этом предел прочности каната из хлопка на растяжение составляет 3760 – 6770 Н/см2.

Значительно снижает прочность связок и сухожилий иммобилизация. И, наоборот, при исследовании животных была найдена связь между уровнем физической активности и прочностью сухожилий и связок. Показано, что в подавляющем большинстве случаев прочность сухожилий более высока, чем прочность их прикрепления к костям. Поэтому при травмах сухожилий они не разрываются, а отрываются от места прикрепления. Следует учитывать также, что в процессе тренировок прочность сухожилий и связок увеличивается сравнительно медленно. При форсированном развитии скоростно-силовых качеств мышц может возникнуть несоответствие между возросшими скоростно-силовыми возможностями мышечного аппарата и недостаточной прочностью сухожилий и связок. Это грозит потенциальными травмами (А.С. Аруин, В.М. Зациорский, В.Н. Селуянов, 1981).

Релаксация

Релаксация мышц – свойство, проявляющееся в уменьшении с течением времени силы тяги при постоянной длине.

Для оценки релаксации используют показатель – время релаксации, то есть отрезок времени, в течение которого натяжение мышцы уменьшается в е раз от первоначального значения. Многочисленными исследованиями установлено, что высота выпрыгивания вверх с места зависит от длительности паузы между приседанием и отталкиванием. Чем больше эта пауза (изометрический режим работы мышц), тем меньше сила их тяги и, как следствие, высота выпрыгивания, табл. 3.2. Таким образом, релаксация мышц приводит к уменьшению высоты выпрыгивания.

Таблица 3.2  Влияние паузы на высоту прыжка с места (n = 31) (по: А.С. Аруин, В.М. Зациорский, Л.М. Райцин, 1977)

Вес испытуемых, кг

Рост, см

Высота прыжков с паузой, см

Высота прыжков без паузы, см

68,37±6,64

176,39±5,05

49,49±5,85

53,23±6,47

3.2. Трехкомпонентная модель мышцы

Очень часто для того, чтобы понять механизм работы объекта, его заменяют адекватной моделью. Модель – образ объекта, который содержит его характерные черты. Вначале предполагали, что мышца может моделироваться системой, состоящей из двух компонентов: активного и пассивного. Сократительный (активный) элемент уподоблялся демпфирующему компоненту. Пассивный элемент представлялся упругим компонентом. В последующем А. Хилл предложил модель мышцы, состоящую из трех компонентов (рис. 3.3), которая в настоящее время является общепринятой.

Рис. 3.3. Трехкомпонентная модель мышцы

В первой лекции при описании макроструктуры скелетных мышц были выделены три компонента: мышечные волокна, соединительно-тканные образования, расположенные параллельно мышечным волокнам, и сухожилия. В п. 3.1 было показано, что биомеханические свойства этих компонентов различны. Мышечные волокна характеризуются высокой вязкостью, поэтому в модели их имитируют демпфером. Вязкая жидкость характеризуется прямой пропорциональностью между напряжением и скоростью деформации. Этот элемент в модели носит название сократительного компонента (СокК).

Второй компонент – фасция, которой окружена мышца, а также соединительно-тканные образования, окружающие мышечные пучки, мышечные волокна, миофибриллы и т.д. В этом компоненте наиболее выражены упругие свойства мышц. Так как этот компонент расположен параллельно мышечным волокнам, он получил название параллельный упругий компонент (ПаУК). В модели он имитируется пружиной с нелинейной зависимостью между силой и удлинением.

Третий компонент – сухожилие. В этом компоненте также преобладают упругие свойства, однако, жесткость этого компонента больше, чем у параллельного упругого компонента (напоминаем, что жесткость – это коэффициент пропорциональности между силой и удлинением пружины). Чем выше жесткость, тем больше сила упругости, возникающая при растяжении (деформации тела). Мышечные волокна переходят в сухожилия, то есть этот компонент расположен последовательно относительно сократительного компонента, поэтому он называется последовательным упругим компонентом (ПоУК). В модели он также имитируется пружиной с нелинейной зависимостью между силой и удлинением.

Рекомендуемая литература

1. Зациорский, В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов.- М.: Физкультура и спорт, 1981.- 143 с.

2. Кичайкина, Н.Б. Биомеханика двигательных действий: учебное пособие / Н.Б.Кичайкина, А.В. Самсонова; Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф.Лесгафта, Санкт-Петербург.- СПб.: [б.и.], 2014.- 183 c.

3. Попов, Г.И. Биомеханика двигательной деятельности: учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования /Г.И.Попов, А.В. Самсонова.- М.: Издательский центр «Академия», 2011.- 320 с.

4. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В.Самсонова, Е.Н.Комиссарова /Под ред А.В.Самсоновой /СПбГУФК им. П.Ф.Лесгафта, 2008.- 127 с.

5. Самсонова, А.В.  Факторы, влияющие на механические свойства скелетных мышц человека / А.В. Самсонова, М.А. Борисевич, И.Э. Барникова// Культура физическая и здоровье, 2017.- № 1.- С. 59-62

Сокращение скелетных мышц — SportWiki энциклопедия

Сокращение поперечно-полосатых мышц[править | править код]

Механика скелетной мышцы[править | править код]

А. Мышечная сила при увеличивающейся и уменьшающейся частоте стимуляции

Потенциалы действия, генерируемые в мышечном волокне, увеличивают внутриклеточную концентрацию Са2+, [Са2+]внутрикл., инициируя сокращение (скелетная мышца; миокард). В скелетных мышцах регуляция силы сокращения достигается участием разного числа двигательных единиц и изменением частоты потенциала действия. Однократный стимул, если он выше порогового уровня, всегда ведет к максимальному высвобождению Са2+ и, таким образом, к максимально интенсивному однократному сокращению (реакция «все или ничего»). Тем не менее такой однократный стимул не индуцирует максимального укорочения мышечного волокна, поскольку он слишком короткий для поддержания скользящих филаментов в движении до достижения финальной позиции. Укорочение мышцы продолжается только в том случае, если второй стимул поступит до того, как мышца полностью расслабится после первого стимула. Такое повторение стимула ведет к нарастающей механической суммации, или суперпозиции, отдельных сокращений (А). Если частота стимуляции становится настолько высокой, что мышца уже не может расслабиться между стимулами, то наступает длительное максимальное сокращение двигательных единиц, или тетанус (А). Это происходит, например, при 20 Гц в медленно сокращающихся мышцах, и при 60-100 Гц в быстро сокращающихся мышцах. Мышечная сила во время тетануса может быть в четыре раза больше, чем при однократном сокращении скелетных мышц. Концентрация Са2+ несколько уменьшается между суммирующимися стимулами, а при тетанусе остается высокой.

Окоченение, как и контрактура, характеризуются стойким укорачиванием мышц. Это состояние нужно отличать от тетануса. Контрактура вызывается не потенциалом действия, а стойкой локальной деполяризацией, например, вследствие увеличенной внутриклеточной концентрации К++-контрактура) или индуцированного высвобождения Са2+, например, в ответ на кофеин. Сокращение так называемых изотонических волокон (особых волокон внешних мышц глаза и мышечных веретен; с. 326) также одна из форм контрактуры. Изотонические волокна не отвечают на стимулы по закону «все или ничего», а сокращаются пропорционально величине деполяризации. Степень сокращения изотонических волокон регулируется изменением концентрации Са2+ в цитоплазме (не потенциалом действия!).

И напротив, общий мышечный тонус (рефлекторный тонус), или устойчивое напряжение скелетной мышцы в покое, относится к развитию нормального потенциала действия в отдельной двигательной единице. Единичные сокращения не могут быть зарегистрированы, поскольку двигательные единицы работают асинхронно. Например, лозные мышцы (поддерживающие осанку) при видимом покое находятся в непроизвольном напряжении. Тонус покоящейся мышцы регулируется рефлексами и увеличивается при повышении внимания.

Типы сокращений[править | править код]

Б. Типы сокращений
Основная статья: Виды мышечных сокращений

Существуют разные типы мышечных сокращений. При изометрическом сокращении мышечная сила (напряжение) изменяется, а длина мышцы остается постоянной. (В сердечной мышце этот тип представлен изоволюметрическим (изообъемным) сокращением, ведь длина мышцы определяет объем предсердия и желудочков.) При изотоническом сокращении длина мышцы меняется под действием постоянной мышечной силы. (В сердечной мышце этот тип представлен изобарным сокращением (при постоянном давлении) - мышечная сила определяет давление в предсердии или в желудочке.) При ауксотоническом сокращении мышечная длина и сила изменяются одновременно. Изотоническое или ауксотоническое сокращение, которое формируется на основе изометрического, называется сокращением с постнагрузкой.

Растяжимость мышцы[править | править код]

В. Изометрическая мышечная сила при разной длине саркомера

Покоящаяся мышца, содержащая АТФ, может быть растянута, как будто она резиновая. Сила, необходимая для начала расслабления мышцы (Г, Д, сила покоя), очень мала, но увеличивается экспотенциально в случае эластичной мышцы (см. кривую покоя, Г). Мышечное сопротивление растяжению, которое удерживает скользящие филаменты в саркомере от разделения, в какой-то степени зависит от фасций (фиброзной ткани). Основной фактор, однако, это гигантская нитевидная эластичная молекула, называемая титином (или коннектином; длиной 1000 нм, массой от 3 до 3,7 МДа), которая включена в саркомер (6 молекул титина на миозиновый филамент). В районе полосы А каждого саркомера титин расположен около миозинового филамента и помогает удерживать его в центре саркомера. Молекулы титина в районе полосы I гибкие и функционируют в качестве «эластичных тяжей», которые противодействуют пассивному сокращению мышцы и влияют на скорость ее укорачивания.

Г. Активные и пассивные составляющие мышечной силы

Растяжимость молекулы титина (титин может вытягиваться до примерно десятикратного размера по сравнению с первоначальной длиной в скелетной мышце и немного меньше в сердечной мышце) определяется частым повторением последовательности PEVK (пролин-глутамат-валин-лизин). При очень сильном растяжении мышцы, которое представлено самым крутым участком кривой покоя (Г), также разворачиваются элементы глобулярной цепи, называемые доменами иммуноглобулина С2. Чем быстрее сокращается мышца, тем более неожиданным и резким будет действие этого «поглотителя шока».

Д. Кривые «длина-сила» для скелетной и сердечной мышц

Длина (L) и сила (F), или «напряжение», мышцы тесно взаимосвязаны (В, Д). Общая сила мышцы является суммой ее активной силы и ее напряжения в покое, как было описано выше. Поскольку активная сила определяется величиной всех потенциальных актино-миозиновых взаимодействий, она варьирует в соответствии с начальной длиной саркомера (В, Г). Скелетная мышца может развить максимальную активную (изометрическую) силу (F0) от своей длины покоя (Lmax; длина саркомера примерно от 2 до 2,2 мкм; В). Когда саркомеры укорачиваются, (L < Lmax), часть тонких филаментов перекрывается - развиваемая сила меньше Fq (В). При L —0,7 /тах (длина саркомера 1,65 мкм) толстые филаменты контактируют с Z-диском - F еще меньше. Кроме того, способность предварительно растянутой мышцы [L > развивать силу ограничена, поскольку ограничено количество потенциально доступных актино-миозиновых мостиков (В). При растяжении до 130% или более величины Lmax сила растяжения в покое становится основной составляющей общей мышечной силы (Д).

Кривая «длина-сила» соответствует сердечной диаграмме «давление-объем», где длине соответствует объем наполнения желудочка, а силе -давление в желудочке. Концентрация Са2+ в цитоплазме может влиять на соотношение давление/объем из-за изменения сократимости.

Другие важные функциональные различия между сердечной и скелетной мышцами перечислены ниже.

Поскольку скелетная мышца, по сравнению с сердечной, более эластична, пассивная сила растяжения сердечной мышцы в покое больше, чем таковая скелетной мышцы (Д1, 2)

В норме скелетная мышца функционирует в области плато кривой «длина-сила», тогда как сердечная мышца в норме работает на восходящем участке (ниже Lmax) кривой (которая не имеет плато) (В, Д1, 2). Следовательно, желудочек отвечает на увеличение диастолического наполнения увеличением развиваемой силы (механизм Франка-Старлинга). В сердечной мышце растяжение также воздействует на чувствительность тропонина к Са2+, что дает более крутую кривую (Д2).

Потенциал действия в сердечной мышце гораздо продолжительнее, чем в скелетной мышце, потому что gK< понижается со временем, а gCа увеличивается за 200-500 мс после быстрой инактивации Na+-каналов. Это вызывает медленный приток Са2+, в результате чего потенциал действия достигает плато. Таким образом, период рефрактерности не заканчивается почти до конца сокращения. Следовательно, тетанус в сердечной мышце невозможен.

В отличие от скелетной мышцы, в сердечной мышце нет двигательных единиц. Вместо этого стимул распространяется по всем волокнам предсердий, а потом желудочков, вызывая сокращение по принципу «все или ничего» обоих предсердий и желудочков.

Е. Мышечная сила (или нагрузка) и скорость укорачивания

В сердечной мышце, но не в скелетных, продолжительность потенциала действия может менять силу сокращения, которая контролируется варьированием притока Са2+ в клетку.

Чем больше сила (нагрузка), тем ниже скорость изотонического сокращения (см. диаграмму «скорость-сила», E1). Максимальная сила с небольшим количеством тепла - в отсутствие укорочения. Максимальная скорость (примерно 7 м/с в бицепсах) и много тепла - в отсутствие нагрузки. Сокращения с незначительной нагрузкой, таким образом, могут быть совершены гораздо быстрее, чем с тяжелой нагрузкой (Е2). Общее количество энергии, потребляемое для работы и теплообмена, больше при изотоническом сокращении, чем при изометрическом. Мощность мышцы - это произведение силы на скорость укорочения: Н • м • с-1 = Вт (Е1, закрашенные области диаграммы).

Энергетическое обеспечение мышечного сокращения[править | править код]

А. АТФ как прямой источник энергии

Аденозинтрифосфат (АТФ) - прямой источник химической энергии для мышечного сокращения (А). Однако мышечная клетка содержит лишь ограниченное количество АТФ, например его может быть достаточно для преодоления спринтером около 10-20 м. Следовательно, потраченный АТФ должен постоянно возобновляться, чтобы поддерживать внутриклеточную концентрацию АТФ на постоянном уровне, даже когда он требуется в больших количествах. Существуют три основных пути восстановления запасов АТФ (Б).

1. Дефосфорилирование креатинфосфата.

2. Анаэробный гликолиз.

3. Аэробное окисление глюкозы и жирных кислот.

Б. Восстановление запасов АТФ

Пути 2 и 3 относительно медленные; так что именно креатинфосфат (КрФ) должен обеспечивать необходимую химическую энергию для быстрого восстановления запасов АТФ. АДФ, образующийся из АТФ, немедленно превращается митохондриальной креатинкиназой в АТФ и креатин (Кр) (Б1). Запас креатинфосфата в мышце достаточен для кратковременных интенсивных нагрузок длительностью 10-20 с (например, в организме спринтера на 100-метровой дистанции).

Анаэробный гликолиз начинается позже, чем дефосфорилирование креатинфосфата (самое большее через 30 с). При анаэробном гликолизе мышечный гликоген превращается через глюкозо-6-фосфат в молочную кислоту (лактат + Н+), образуя в результате по 3 молекулы АТФ на каждый остаток глюкозы (Б2). Во время небольшой физической нагрузки лактат расщепляется в сердце и печени, при этом используются ионы Н+. Приблизительно на 1 мин позже этого малопродуктивного механизма регенерации АТФ начинается аэробное окисление глюкозы и жирных кислот. Если во время интенсивных упражнений аэробное окисление не производит достаточного количества АТФ, анаэробный гликолиз продолжается.

В этом случае глюкоза должна импортироваться из печени, где она образуется посредством гликогенолиза и глюконеогенеза. При этом образуется только две молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы, поскольку одна молекула АТФ необходима для фосфорилирования самой глюкозы по положению 6.

Аэробное восстановление запасов АТФ из глюкозы (около 32 молекул АТФ на остаток глюкозы) или из жирных кислот требуется в случае продолжительных нагрузок (БЗ). Минутный сердечный выброс = сердечный ритм х ударный объем сердца) и общая легочная вентиляция при этом должны быть увеличены, чтобы удовлетворять возросшим потребностям метаболизма в мышце; затем сердечный ритм становится постоянным. Несколько минут, которые проходят до того, как достигается это стационарное состояние, преодолеваются за счет анаэробного производства энергии, увеличенного поглощения O2 из крови и использования небольших резервов О2 в мышце (О2, связанного с миоглобином). Промежуток времени между двумя фазами часто воспринимается как «низшая точка» физической нагрузки.

Сродство к О2 у миоглобина выше, чем у гемоглобина, но ниже, чем у ферментов дыхательной цепи. Таким образом, миоглобин обычно насыщен Од и может передать кислород митохондриям при временной недостаточной поставке кислорода артериями.

Функциональные резервы сердца у тренированных спортсменов оцениваются в 370 Вт (~ 0,5 л. с.), и в основном это зависит от скорости, с которой поступает О2, а также от того, как быстро происходит аэробное окисление. Если резервы превышены, стационарное состояние не может быть достигнуто - сердечный ритм постоянно растет. Мышцы могут временно компенсировать дефицит энергии, но метаболизм лактата не может успевать за устойчиво высокой скоростью анаэробного восстановления запасов АТФ. Вследствие этого развивается лактацидоз, т. е. появляется избыток лактата и ионов Н+. Если субъект превышает свои резервы сердца примерно на 60%, что почти эквивалентно максимальному потреблению кислорода, то концентрация лактата в плазме резко повышается, достигая так называемого анаэробного порога 4 ммоль/л. С этого момента значительное увеличение исполняемой физической работы невозможно. Системное понижение pH приводит к увеличению ингибирования химических реакций, необходимых для мышечного сокращения. Это ведет к дефициту АТФ, быстрой мышечной утомляемости и, в конце концов, к остановке мышечной работы.

Метаболизм креатинфосфата и анаэробный гликолиз позволяют организму совершать в 3 раза больше мышечной работы, чем это возможно при аэробном восстановлении запасов АТФ, хотя только в течение примерно 40 с. Однако эти процессы приводят к дефициту О2 который должен быть компенсирован в течение постнагрузочного восстановительного периода (кислородный долг). Организм «оплачивает» этот долг путем восстановления своих резервов энергии и разрушением избытка лактата в печени и сердце. После интенсивной нагрузки кислородный долг гораздо больше (до 20 л) по сравнению с тем дефицитом кислорода, который возникает по другим причинам.

Сократимость и виды сокращения мышц — Студопедия

При прямом или непрямом раздражении мышца укорачивается или же развивает напряжение в продольном направлении. Это изменение формы или напряжения мышцы носит название мышечного сокращения, следовательно, сократимость — это специфическая деятельность мышечной ткани при ее возбуждении.

Для изучения свойств мышц в учебных целях и в эксперименте в качестве объекта обычно используют нервно-мышечный препарат лягушки, а в качестве раздражителя — электрический ток. Запись сокращений мышцы на приборе миографе при прямом или непрямом раздражении называется миографией. Скорость и сила ответной реакции скелетной мышцы на раздражение зависит не только от параметров раздражителя, но и от типа мышечных волокон. Сократимость и возбудимость мышц разного вида различна (рис. 79).

По скорости сокращения различают быстрые и медленные мышечные волокна. В быстрых волокнах обычно лучше развит саркоплазматический ретикулум, они слабее снабжены кровеносными сосудами, имеют более крупные и длинные волокна, их расслабление после сокращения происходит в 50–100 раз быстрее, чем медленных волокон. Организм для выполнения статической работы (например, поддержание позы) использует главным образом медленные, тонические красные мышцы, а для скоростных движений — быстрые белые мышцы.


Различают различные режимы сокращения мышц, которые определяются частотой и силой поступающих импульсов возбуждения.

На прямые и непрямые раздражения частотой не более 6–8 Гц мышца, состоящая из медленных двигательных единиц, отвечает одиночными сокращениями. Сокращение наступает не сразу после нанесения раздражения, а через определенный промежуток времени, называемый латентным периодом. Его величина составляет для икроножной мышцы лягушки 0,01 с. Фаза укорочения длится 0,04 с, фаза расслабления — 0,05 с (рис. 80).

Рис. 79. Сократимость и возбудимость мышц разного вида:

1- кривая сокращения, 2- кривая возбудимости: а- период укорочения, б- период расслабления, в- абсолютный рефрактерный период, г- относительный рефрактерный период, д- фаза экзальтации.

Рис. 80. Одиночное сокращение (А), суммация (Б), тетанус (В):

1- момент первого раздражения; 2- момент второго раздражения.

Начало сокращения соответствует восходящей фазе потенциала действия, когда он достигает пороговой величины (примерно 40 мВ). У млекопитающих одиночное сокращение скелетных мышц длится 0,04–0,1 с, но оно неодинаково в различных мышцах у одного и того же животного. В красных волокнах мышц оно значительно больше, чем в белых. Если на мышцу действуют два быстро следующих друг за другом раздражения (период между импульсами не более 100 мс), мышечные волокна расслабляются не полностью и каждое последующее сокращение как бы наслаивается на предыдущее. Происходит суммация сокращений, которая может быть полной, когда оба сокращения сливаются, образуя одну вершину, или неполной, в зависимости от частоты раздражений. В обоих случаях сокращение имеет большую амплитуду, чем максимальное сокращение при одиночном раздражении (рис. 81).



Физиология мышечного сокращения: работа мышц человека

Для студентов спортивных вузов, атлетов и всех любознательных объясняем простым языком источники энергии и физиологию (механизм) мышечного сокращения, а также строение мышц, с приведением простейших формул и фото, понимание которых, вам поможет в дальнейшим более эффективно тренироваться в тренажерном зале.

В теле человека находиться более 600 мышц, и каждая из них отвечает за тот или иной вид деятельности, например, мышцы спины обеспечивают ровную осанку, удерживают тело в вертикальном положении, а благодаря глазодвигательным мышцам, мы можем направлять свой взгляд в рассматриваемом направлении.

С помощью мышц мы познаем окружающий мир, окружающую действительность, если бы не они, мы бы так и не научились ходить, писать, говорить, выражать свои эмоции. Однако, для того чтобы мышцы нормально функционировали, их необходимо снабжать энергией, полезными, питательными веществами, если в вкратце, то процесс пищеварения выглядит следующим образом:

После механического перемалывания во рту пища через глотку попадает в пищевод, далее в желудок, там под действием желудочного сока (в основном соляная кислота и фермент пепсин) происходит расщепление белков и частично жиров, и попадает в привратник, далее пищевая масса переходит в двенадцатиперстную кишку (начало тонкой кишки), где под действием поджелудочного сока и желчи происходит дальнейшее разложение белков, углеводов и жиров, далее химус переходит в тонкий кишечник, в котором происходит окончательное разложение аминокислот, жирных кислот и моносахаридов и благодаря наличию в нем ворсинок всасываются в стенки тонкого кишечника, все что не всосалась, переходит в толстый кишечник, в котором начинают иди процессы размельчения клетчатки и химуса, а также всасывание остаточной воды и формироваться кал.

Всасывая питательные вещества через желудок и кишечник, полученные вещества попадают в кровь (в воротную вену), и далее направляться в печень, после чего попадают в общий кровоток омывая все ткани человека.

Мышечная система человека

Мышечная система человека позволяет координировать движения тела, держать его в равновесии, осуществлять дыхание, а также транспорт пищи и крови внутри организма, помимо всего она защищает внутренности от повреждений, а также выполняет роль преобразователя энергии химической в механическую и тепловую.

В теле человека всего три типа мышц:

  • скелетные
  • гладкие
  • мышца сердца
Мышечная система человека (A — мышца сердца, B — скелетные мышцы, C — гладкие мышцы)

Скелетная мускулатура

Скелетная мускулатура человека, она же поперечнополосатая, крепится к костям, состоит из волокон, а они в свою очередь состоят из мышечных клеток. В каждой мышечной клетке имеется два ядра, которые отвечают за деление и восстановление. За сокращение мышцы отвечают, так называемые миофибриллы (нити), которые содержаться в мышечных клетках. Количество миофибрилл в мышечной клетке может достигать до несколько тысяч. Таким образом, мышечные клетки формируют ткань, а она в свою очередь образовывает мышцу.

Наши скелетные мышцы содержат волокна, нервные окончание и кровеносные сосуды. Сокращение мышцы происходит с помощью нервных импульсов, которые поступают от спинного мозга до мышечной ткани, то есть передача нервного импульса осуществляется по пути — головной мозг → спинной мозг → нужные нам мышцы. Теперь понятно, почему повреждение спинного мозга так опасно.

Человек регулирует интенсивность сокращения мышц с помощью силы подаваемого импульса по нервным окончаниям.

Скелетная мускулатура человека

Гладкие мышцы

Гладкая мускулатура выполняет не произвольные сокращения, состоит из веретеновидных клеток, являясь одной из самых важных составляющих мышечных полых органов, а также составной частью кровеносных и лимфатических сосудов, помогает транспортировать содержимое полых органов (транспорт пищи кишечнику), сужения зрачка, корректировка артериального давления, и другие процессы, которые происходят непроизвольно.

Все сокращения гладким мышц не вызывают утомления, регулируются вегетативной системой (автономная нервная система, которая отвечает за работу внутренних органов).

Натренировать гладкие мышцы можно, например, увеличивая выносливость, вы улучшаете работу сердечно-сосудистую системы.

Гладкие мышцы

Сердечная мышца

Сердце непрерывно сокращается в течении всей жизни, обеспечивая движение, перекачку крови, питательных веществ, других жизненно-важных веществ по сосудам к тканям организма. Выполняя роль насоса, сердце работает в режиме непрерывных, ритмичных, одиночных сокращений.

Строение волокна миокарда, напоминает структуру скелетных мышц, которые также содержат миофибриллы, состоящие из актина и миозина, включая тропонин-тропомиозиновый белковый комплекс.

Картинку сердце, где показанна устройство сердца где можно увидеть миокард

Механизм мышечного сокращения сердца, происходить все по тем же причинам, что и в поперечнополосатых мышцах, благодаря ионами Ca2+ (кальция), которые освобождаются из саркоплазматического ретикулума (мембранная органелла мышечных клеток), только в этом случае он менее упорядочен (по сравнению со скелетной мускулатурой).

Сердечная мышца и ее устройство

Строение мышц (мышечных волокон) человека

Мышцы человека состоят из мышечных волокон, которые в свою очередь состоят из мышечных клеток. Взятое в отдельности мышечное волокно представляет собой многоядерную мышечную клетку, диаметр которой варьируется от 10 до 100 мкм, которая имеет оболочку сарколемму (клеточная мембрана), заполненной саркоплазмой (содержимое клетки, основа которой — матрикс). Миофибриллы располагаться в саркоплазме, то есть саркоплазма заполняет пространство между миофибриллами и окружает ядра клеток. Миофибрилла представляет собой нитевидной формы образование, состоящее из саркомеров (сократительный аппарат мышцы).

Строение скелетной мышцы

В зависимости от количества миофибрилл, различают белые и красные мышечные волокна.

Белые мышечные волокна отличаются от красных, большим количеством миофибрилл, и меньшим саркоплазмы, такое соотношение обеспечивает быстроту сокращение белых волокон. Благодаря наличию миоглобина (кислородосвязывающий белок) в мышцах, который придает цвет, мышечные волокна называют красными.

Саркоплазма в мышечных клетках содержит помимо миофибрилл, еще и митохондрии (энергетические станции клеток, в которых синтезируются АТФ), рибосомы, комплекс Гольджи, жировые включения, и другие постоянные компоненты клетки, без которых существование ее не возможно (органоиды).

Передача импульсов возбуждения внутри мышц происходит благодаря саркоплазматической сети. Базовая сократительная единица поперечнополосатых мышц (саркомеры) в своем составе содержат толстые миозиновые нити, образованные белком миозином, и тонкие актиновые нити, образованные белком актином.

Актин – сократительный белок, на который приходиться около 15% от всего мышечного белка, содержится в тонких филаментах скелетных мышц, обеспечивая осуществление двигательных функций клеток.

Миозин – основной белок, из которого состоят мышечные волокна, благодаря которому мышцы имеют эластичность и способны сокращаться. Масса миозина составляет порядка 55% от всех сократительных белков, которые содержаться в мышечных волокнах.

Миозин сконцентрирован в поперечнополосатых мышцах (скелетной мускулатуре), которые отвечают за рефлексы и целенаправленность движений. Благодаря способности миозина расщеплять АТФ химическая энергия макроэргических связей АТФ переходит в механическую энергию мышечного сокращения.

Строение мышц человека

Актомиозин – комплекс, состоящий из белков актина и миозина, создает мышечные волокна, которые распределяются в определенном порядке. Сокращение актомиозина возможно, благодаря энергии, которая освобождается в результате взаимодействия АТФ с водой (гидролиз), таким образом, актомиозин определяет способность мышц к сокращению (мышечное сокращение).

Механизм мышечного сокращения

Мышечное сокращение происходит благодаря, скольжению актиновых нитей вдоль миозиновых (скользящее сокращение), при этом сокращается общая длина актомиозинового комплекса, без изменения длины нитей актина и миозина. Первостепенную роль в сокращении мышц играют временно замыкающиеся поперечные мостики (головки миозиновых молекул), которые и обеспечивают продвижение актиновых нитей вдоль миозиновых. Соответственно, сила мышечного сокращения будет завесить от мостиков, — чем больше прикреплено мостиков к актиновым нитям, тем сильнее сокращение.

Энергия, необходимая для такова «скользящего сокращения», обеспечивается взаимодействием АТФ с актомиозином, в результате аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), распадается на аденозиндифосфат (АДФ) и фосфорную кислоту (h4PO4).

Наряду с АТФ, важную роль в сокращении мышечного волокна играют еще ионы кальция, магния и вода.

Количество воды, которая содержит мускулатура, равняется примерно 72-80%, при этом мышечная ткань также содержит большое количество белков, и в малых количествах — гликоген, фосфолипиды, холестерин, креатинфосфат, креатин, витамины.

Чем больше мышечных волокон в скелетных мышцах, тем сильнее они будут.

Механизм мышечного сокращения человека

Энергия мышечных сокращений

Как мы уже знаем, сокращение мышц, это движение (размыкание-смыкание) поперечных мостиков, и естественно, это процесс нуждается в энергообеспечении. Однако, запас энергии в мышцах очень мал, поэтому ее необходимо постоянно откуда-то «черпать», восстанавливать.

Основным и главным поставщиком энергии, благодаря которому происходит энергообеспечение организма, служит молекула АТФ, которая расщепляется, благодаря головкам миозиновых мостиков, таким образом, образуется энергия для сокращения мышц. Однако, мышечная клетка содержит в себе ограниченный запас молекул АТФ, их количество хватает всего на 8 повторений, первые 2 секунды:

  • АТФ + h3O = АДФ + h4PO4 + энергия

Проблема в ограниченном обеспечении энергии для мышечного сокращения легко решается с помощью ресинтеза или пересоздания молекул АТФ.

АТФ — как универсальный источник энергии человека

Источники энергии мышц

В зависимости от времени нахождения мышц под нагрузкой, а также от степени интенсивности выполнения того или иного упражнения, можно выделить следующие виды систем, которые обеспечивают энергию для мышц:

  • Фосфогенная (АТФ и КрФ)
  • Гликолитическая (анаэробный и аэробный гликолиз)
  • Окисление (расщепляются углеводы и липиды при активном поступлении кислорода)

В отдельных случаях, при длительном отсутствии потребления углеводов и жиров, могут в качестве источника энергии выступать белки (аминокислоты), благодаря процессу глюконеогенеза, при котором происходит превращение аминокислот в пируват, суммарная формула ниже:

2 Пируват + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H2O → глюкоза + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+

Каждая энергетическая система характеризуется мощностью и емкостью.

Мощность – показатель, который ограничивает интенсивность выполняемой физической работы, и характеризует максимальное количество энергии, которое выделяется в единицу времени, а также максимальное количество ресинтезируемых АТФ в единицу времени.

В свою очередь, емкость энергетических систем, ограничивает продолжительность работы мышц.

Источники энергии мышц
Расщепление креатинфосфата

Молекула КрФ (креатинфосфат) восстанавливает АДФ (аденезиндифосфат) до АТФ (аденозинтрифосфат), путем перехода фосфатной группы от КрФ к АДФ с образованием креатина и АТФ:

  • АДФ + КрФ ⇆ АТФ + креатин

Таким образом, креатинфосфат отвечает за постоянный уровень концентрации АТФ, за счет обратимой реакции перефосфорилирования.

В основном весь креатинфосфат содержится в скелетных мышцах, сердце, мозге и нервных тканях.

Образования свободного креатина стимулирует анаэробный гликолиз в медленных мышечных волокон (ММВ), и аэробный гликолиз в быстрых мышечных волокон (БМВ).

Для бодибилдинга, важную роль будет играть то, что полное восстановление запасов креатинфосфата происходит в течение 3-5 минут, и это возможно только после прекращения интенсивного силового тренинга, то есть в перерывах между подходами. Например, если бы, КрФ восстанавливал свой уровень во время силового упражнения, мы бы могли выполнять подход очень и очень долго, но этого не происходит, из-за ограниченного количества креатинфосфата в мышцах и его способа восстановления.

В отсутствии двигательной активности, то есть когда мышцы находятся в спокойном состоянии, концентрация КрФ в 3-8 раз превышает концентрацию АТФ, благодаря чему во время коротких и интенсивных периодов мышечной активности, креатинфосфат успешно справляется с нехваткой АТФ для выполнения мышечных сокращений.

Силовая нагрузка, выполняемая в тренажерном зале, на первых 5-10 секундах интенсивного тренинга затрачивает креатинфосфат, потом подключаться другой путь восстановления АТФ, анаэробный гликолиз.

Взрывная сила и расход креатина в мышцах

Тренировка фосфатной системы стоит на первостепенном месте у всех атлетов, которые в своей подготовке используют упражнения взрывного характера, начиная от быстрой пробежки, на короткие дистанции, заканчивая выполнением силового подхода в тренажерном зале на 2-4 повторения. К таким атлетам, прежде всего относят: спринтеров, футболистов, двоеборцев, борцов, боксеров, метателей дисков/ядер/копья, прыгунов в высоту/длину, боксеры, теннисисты, другими словами все спортсмены, которым на соревнованиям необходимо в тот или иной момент показать высокую физическую работоспособность в короткий промежуток времени.

Фосфагенная система считается очень быстрым, мощным источником восполнения энергии (в единицу времени мощность КрФ в 3 раза превышает мощность гликолиза, ив 4-10 раз окисления!), однако, емкость не велика, именно поэтому при очень интенсивной физической работы, атлет может продолжать усилия не более 5-6 секунд.

Когда запасы креатинфосфата заканчиваются, в саркоплазме запускаются процессы гликолиза.

Анаэробный гликолиз

Примерно на 20-30 секунде выполнения силового упражнения, запасы креатинфосфата исчерпываются, и для снабжения организма энергией, подключается в работу анаэробный гликолиз, то есть происходит расщепление углеводов (глюкозы) в отсутствии кислорода, до лактата (молочной кислоты) :

  • С6Н1206 (глюкоза) + 2 Н3Р04 + 2 АДФ = 2 С3Н6О3 (лактат) + 2 АТФ (энергия) + 2 Н2O

В связи с тем, что в анаэробном гликолизе, в качестве побочного продукта выступает молочная кислота, которая очень медленно вымывается, то с течением времени ее все больше и больше накапливается в мышцах при их сокращении, по итогу, наши дальнейшие движения мышц становятся затруднительными, ощущается чувство жжение, в конце концов, сокращения прекращаются.

Молочная кислота выступает в роли блокатора, которая нарушает сигнал, от мотонейронов к мышцам.

При интенсивных тренировках, лактат часто используется организмом, в качестве источника энергии и сырья для производства глюкозы.

Расход мышечного гликогена в тренажерном зале

Молочная кислота нейтрализуется в мышцах практически полностью (на 95%), спустя 1 ч 15 минут. Для того чтобы ускорить этот процесс, мы рекомендуем использовать активный отдых и заминку после тренировки, так как 75% образуемой молочной кислоты, во время интенсивной нагрузки переходят из быстрых мышечных волокон в медленные, которые используются ими в качестве источника энергии, а как мы знаем, активный отдых это работа медленных мышечных волокон, именно поэтому, пассивных отдых уступает активному.

Аэробный гликолиз

На 80-90 секунде работы мышц, запускаются процессы аэробного гликолиза в митохондриях, для протекания которого необходим кислород.

На промежуточном этапе аэробного гликолиза образуется две молекулы пирувата, проникнув в митохондрии они окисляются благодаря циклу Кребса, до углекислого газа (CO2 ) и воды (h3O), с образованием 38 молекул АТФ.

  • C6h22O6 + 6O2 + 38АДФ + 38h4PO4 = 6CO2 + 44h3O + 38АТФ

Таким образом, аэробное окисление глюкозы гораздо эффективнее, чем анаэробное, однако анаэробный гликолиз, это единственный способ снабжения организма энергией в условиях кислородного голодания. В силу большой эффективности аэробного гликолиза, по отношению к анаэробному (в 19 раз!), в тканях, при поступлении кислорода, анаэробный путь поступления энергии блокируется (эффект Пастера).

Виды типичных аэробных упражнений:

  • Плавание
  • Бег на средние и длинные дистанции
  • Скакалка
  • Быстрая ходьба
  • Лыжи
  • Велосипед

При этом помните, что в начале выполнения упражнения, энергообеспечение организма происходит за счет анаэробного гликолиза, но спустя 1-2 минуты, при сохранении активных движений, энергообеспечение уже происходит благодаря процессам аэробного окисления глюкозы. Конечно, если работа носит взрывной короткий характер, то первые 5-10 секунд энергообеспечение происходит за счет расщепление КрФ, а потом уже при снижении интенсивности, последовательно идет анаэробный гликолиз, и через 1-2 минуты аэробный гликолиз.

У не тренированных спортсменов, молочной кислоты во время физической нагрузки образуется очень много, что говорит о слабой аэробной системы, в свою очередь тренированные атлеты, могут похвастаться аэробными способностями, то есть высокой способностью усваивать организмом кислород.

Бег и аэробный гликолиз

Например, не подготовленные атлеты, начинают чувствовать достаточно быстро при беге/езде на велосипеде/лыжах болезненность в мышцах, в виде жжения, молочная кислота у них очень быстро образуется, при недостатке кислорода, таким образом, происходит нарушение кислотно-щелочного равновесия в мышцах (ацидоз), то есть их закисление.

При умеренной, продолжительной физической нагрузки, снабжения организма энергией происходит за счет использования мышечного гликогена, в течение следующих 30 минут, вклад глюкозы в энергообеспечение становиться все меньше и меньше, в конце концов, организм перестраивается на использование в качестве энергии жирных кислот.

Чем интенсивнее и меньше по продолжительности нагрузка, тем больше вклад анаэробного процесса образования АТФ, и наоборот, если нагрузка продолжительная, средней интенсивности, тем больше преобладают процессы аэробного синтеза АТФ.

Аэробное окисление углеводов и жиров

Когда ткани организма в достаточной мере снабжаться кислородом, на помощь в энергообеспечении приходят углеводы и липиды, являясь лучшим поставщиком энергии в аэробных условиях, то есть, кровь переносит к работающим мышцам жирные кислоты, глюкозу, они в свою очередь в митохондриях окисляются с выделением энергии.

На примере, пальмитиновой кислоты (жирная кислота), уравнение будет выглядеть так:

  • Ch4(Ch3)14COOH + 23 O2 +129 АДФ = 6CO2 + 146 h3O + 129 АТФ

На примере глюкозы (углевода):

  • C6h22O6 + O2 = CO2 + h3O + Q

Емкость окислительной системы наибольшая и превосходит во много раз все остальные, например, в 20 раз выше емкости гликолиза, именно поэтому, во время монотонной, продолжительной работы, в течении 1-2 часа, работу выполняет именно окислительная энергосистема.

Для обеспечения энергосистемы окисления, используются углеводы и жиры (липиды), причем, чем интенсивнее человек тренируется, тем больше расходуются углеводы, и меньше жиры.

Марафонское плавание — как лучший способ сжигания жира
МПК (максимальное потребление кислорода)

Условно, для того, охарактеризовать степень интенсивности выполняемой работы, ввели термин, МПК (максимальное потребление кислорода), который уникален у всех. Так, например, при выполнении легкой аэробной работы (легкий бег) используются жиры, в этом случае МПК не превышает 50%, при достижении МПК 70% и выше, начинают расходоваться уже углеводы, то есть при выполнении более тяжелой, интенсивной аэробной работы.

МПК (максимальное потребление кислорода)

Связь МПК и ПАНО

При нарастании мощности, интенсивности аэробной работы, в работу вступает смешанный тип энергообеспечения анаэробно-аэробный, происходит снижение потребности в кислороде и постепенный рост молочной кислоты ПАНО 1, если и дальше продолжить выполнять интенсивную работу, энергообеспечение перейдет уже на анаэробный путь снабжения энергией мышц ПАНО 2, причем чем выше порог ПАНО, который определяется в % от МПК, тем выше аэробные возможности атлета.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Механизм мышечного сокращения — SportWiki энциклопедия

Нервно-мышечная реакция на силовую тренировку[править | править код]

Структура мышц[править | править код]

Мышца - это комплексная структура, отвечающая за движение. Мышцы состоят из саркомеров, которые содержат определенное сочетание фибриллярных белков - миозина (толстые нити) и актина (тонкие нити), которые играют важную роль в мышечных сокращениях. Таким образом, саркомер - это сократительный элемент мышечного волокна, состоящий из миозиновых и актиновых белковых нитей.

Помимо этого, способность мышцы сокращаться и прилагать силу зависит конкретно от ее вида, площади поперечного сечения, а также длины и количества волокон внутри мышцы. Число волокон определяется генетикой, и на него невозможно повлиять с помощью тренировок; однако тренировки в состоянии изменить другие переменные. Например, число и толщина миозиновых нитей увеличивается посредством упорных тренировок с максимальной силовой нагрузкой. Увеличение толщины мышечных нитей увеличивает размер мышцы и силу сокращений.

Человеческое тело состоит из различных типов мышечных волокон, подразделяющихся на группы, и каждая группа относится к одной двигательной единице. В общем и целом в нашем организме имеются тысячи двигательных единиц, в которых находятся десятки тысяч мышечных волокон. Каждая двигательная единица содержит сотни или тысячи мышечных волокон, пребывающих в покое до тех пор, пока им не нужно действовать. Двигательная единица управляет совокупностью волокон и направляет их действия по закону «все или ничего». Этот закон означает, что при раздражении двигательной единицы импульс, направляемый в ее мышечные волокна, либо распространяется полностью - таким образом раздражая всю совокупность волокон, - либо не распространяется вообще.

Разные двигательные единицы реагируют на разные нагрузки при тренировках. Например, выполнение жима лежа с 60% повторного максимума задействует определенную совокупность двигательных единиц, тогда как более крупные двигательные единицы ожидают более высокой нагрузки. Поскольку последовательное задействование двигательных единиц зависит от нагрузки, необходимо разрабатывать специальные программы, чтобы активизировать и адаптировать основные группы двигательных единиц и мышечных волокон, играющих доминирующую роль в избранном виде спорта. К примеру, в тренировках для спринта на короткую дистанцию и легкоатлетических дисциплин (таких как толкание ядра) следует использовать тяжелые нагрузки, чтобы способствовать развитию силы, необходимой для оптимизации скорости и взрывных действий.

Мышечные волокна выполняют разные биохимические (метаболические) функции; выражаясь конкретнее, одни лучше приспособлены с физиологической точки зрения к работе в анаэробных условиях, а другие лучше работают в аэробных условиях. Волокна, которые используют кислород для выработки энергии, называются аэробными, тип I, красными или медленными. Волокна, которым кислород не требуется, называются анаэробными, тип II, белыми или быстрыми. Быстрые мышечные волокна, в свою очередь, делятся на подтипы IIА и IIХ (иногда называемые IIВ, хотя у людей тип IIВ практически не встречается[1]).

Медленные и быстрые волокна существуют примерно в равной пропорции. Однако в зависимости от их функций, в некоторых группах мышц (например, подколенные сухожилия, бицепсы) содержится больше быстрых волокон, тогда как в других (например, в камбаловидной мышце) содержится больше медленных волокон. В таблице 2.1 мы сравниваем характеристики быстрых и медленных волокон.

Сравнение быстрых и медленных волокон

МЕДЛЕННЫЕ ВОЛОКНА

БЫСТРЫЕ ВОЛОКНА

Красные, тип I, аэробные

Белые, тип II, анаэробные

•    Медленно устают

•    Нервная клетка меньше - иннервирует от 10 до 180 мышечных волокон

•    Развивают долгие, продолжительные сокращения

•    Применяются для развития выносливости

•    Активизируются во время низко- и высокоинтенсивной деятельности

•    Быстро устают

•    Большая нервная клетка - иннервирует

от 300 до 500 (или более) мышечных волокон

•    Развивают короткие, сильные сокращения

•    Применяются для развития скорости и силы

•    Активизируются только во время высокоинтенсивной деятельности

Тренировки могут влиять на эти характеристики. Датские ученые Андерсен и Аагаард[2][3][4][5][6] в своих исследованиях показывают, что при объемных нагрузках или лактатных по природе тренировках волокна IIХ приобретают характеристики волокон IIА. То есть богатая миозином цепочка этих волокон становится более медленной и более эффективно справляется с лактатной деятельностью. Эти изменения можно повернуть вспять, снижая тренировочную нагрузку (тейперинг), в результате чего волокна IIХ возвращаются к изначальным характеристикам наиболее быстрых волокон[3]. Силовые тренировки также увеличивают размер волокон, благодаря чему вырабатывается больше силы.

Сокращение быстрой двигательной единицы более быстрое и мощное, чем сокращение медленной двигательной единицы. В результате пропорция быстрых волокон, как правило, выше в организме успешных спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта, но они также быстрее утомляются. Спортсмены с более высоким скоплением медленных волокон, напротив, обычно преуспевают в видах спорта на выносливость, поскольку они могут выполнять нагрузки низкой интенсивности в течение более продолжительного времени.

Активизация мышечных волокон происходит по принципу величины, известному также как принцип Хеннемана[7], согласно которому двигательные единицы и мышечные волокна активизируются начиная с меньшей в сторону большей. Активация всегда начинается с медленных волокон. При низкой или умеренно интенсивной нагрузке активируются медленные волокна и выполняют большую часть работы. При сильной нагрузке сначала сокращаются медленные волокна, затем в процесс вовлекаются быстрые волокна. При повторениях до отказа с умеренной нагрузкой двигательные единицы, состоящие из быстрых волокон, постепенно активизируются, чтобы поддерживать выработку силы, тогда как ранее задействованные двигательные единицы утомляются (см. рис. 1).

рис. 1. Последовательная активизация двигательных единиц в подходе упражнений до концентрического отказа

В распределении типов мышечных волокон у спортсменов, занимающихся разными видами спорта, могут наблюдаться различия. Это иллюстрируют рис. 2 и 2.3, представляющие общий процент содержания быстрых и медленных мышечных волокон у спортсменов в избранных видах спорта. Например, существенная разница между спринтерами и марафонцами четко дает понять, что успех в некоторых видах спорта хотя бы частично определяется генетическим составом мышечных волокон спортсмена.

рис. 2. Распределение типов волокон у мужчин в разных видах спорта. Обратите внимание на преобладание медленных волокон у спортсменов, занимающихся аэробными видами спорта, и на преобладание быстрых волокон у спортсменов, занимающихся скоростно-силовыми видами спорта

Следовательно, пиковая мощность, вырабатываемая спортсменами, также имеет отношение к распределению типов волокон - чем выше процент быстрых волокон, тем большую мощность развивает спортсмен. Процент быстрых волокон также имеет отношение к скорости: чем выше скорость спортсмена, тем выше процент имеющихся у него быстрых волокон. Из таких людей получаются превосходные спринтеры и прыгуны, а подобный природный талант следует направлять в русло скоростно-силовых видов спорта. Попытка тренировать их, скажем, для бега на дистанцию означает трату таланта; в таких дисциплинах их ждет лишь средний успех, тогда как из них могут выйти отличные спринтеры, бейсболисты или футболисты (на этом список скоростносиловых видов спорта не кончается).

рис. 3. Распределение типов волокон у женщин в разных видах спорта

Как мы описывали раньше, мышечные сокращения происходят в результате цепочки событий с участием белковых нитей - миозина и актина. В миозиновых нитях содержатся поперечные мостики - крошечные перемычки, выступающие вбок по направлению к актиновым нитям. Возбуждение, приводящее к сокращениям, стимулирует все волокно, создавая химические изменения, позволяющие актиновым нитям соединяться с миозиновыми поперечными мостиками. Связывание миозина с актином посредством поперечных мостиков высвобождает энергию, из-за чего поперечные мостики поворачиваются, таким образом подтягивая или совершая скользящее движение, связывающее миозиновые нити с актиновыми. Это скользящее движение вызывает мышечное сокращение, которое вырабатывает силу.

Чтобы визуализировать это иначе, вообразите гребную лодку. Весла представляют собой миозиновые нити, а воды - актиновые. Когда весла ударяются о воду, лодка с силой тянется вперед - и чем больше в воде весел, чем выше физическая сила гребца, тем больше вырабатываемая сила. Увеличение количества и толщины миозиновых нитей таким же образом повышает выработку силы.

Описанная ранее теория скользящих нитей дает понять, как работают мышцы, чтобы выработать силу. Эта теория включает в себя механизмы, способствующие эффективным мышечным сокращениям. Например, освобождение запаса эластичной энергии и рефлекторная адаптация играют ключевую роль в оптимизации спортивной работоспособности, но подобная адаптация происходит только тогда, когда в процессе тренировки происходит правильная стимуляция. Например, способность спортсмена использовать запас энергии для того, чтобы прыгать выше или толкать ядро дальше, оптимизируется посредством взрывных движений, как те, которые используются в плиометрическом тренинге. Однако мышечные компоненты - как, например, эластичные компоненты (сюда входят сухожилия, мышечные волокна и поперечные мостики) - не могут осуществлять эффективную транспортировку энергии, если спортсмен не укрепляет параллельные эластичные компоненты (напр., связки) и коллагеновые структуры (обеспечивающие стабильность и предохраняющие от травм). Если телу нужно выдерживать силы и воздействия, которым спортсмен подвергается, чтобы оптимизировать эластичные качества мышц, анатомическая адаптация должна предшествовать силовому тренингу.

Рефлекс - это непроизвольное мышечное сокращение, вызванное внешним стимулом[8]. Два основных компонента контроля рефлексов - это мышечные веретена и нервносухожильное веретено. Мышечные веретена реагируют на величину и скорость мышечного растяжения[9], тогда как нервно-сухожильное веретено (которое находится в местах соединения мышечных волокон с сухожильными пучками [8]) реагирует на мышечное напряжение. Когда в мышцах развивается высокая степень напряжения или растяжения, мышечные веретена и нервно-сухожильное веретено непроизвольно расслабляют мышцу, чтобы защитить ее от повреждения и травмы.

При пресечении этих ингибиторных реакций повышается спортивная работоспособность. Единственный способ добиться этого - адаптировать организм к более высокой степени напряжения, что повышает порог активизации рефлексов. Этой адаптации можно добиться посредством силового тренинга с использованием постепенно утяжеляющейся нагрузки (до 90 процентов повторного максимума или даже выше), таким образом вынуждая нервно-мышечную систему выдерживать более высокое напряжение, постоянно задействуя большее число быстрых волокон. В быстрых волокнах вырабатывается больше белка, что способствует увеличению силы.

Все спортивные движения выполняются по двигательной модели, которая называется циклом растяжение - сокращение и характеризуется тремя основными типами сокращения: эксцентрическим (удлинение), изометрическим (статичное положение) и концентрическим (сокращение). Например, волейболист, который быстро приседает и сразу подпрыгивает, чтобы блокировать атакующий удар, выполнил весь цикл растяжение - сокращение. То же касается и спортсмена, который опускает штангу на грудь и быстро выполняет взрывное движение, вытягивая руки. Чтобы полноценно пользоваться физиологическими качествами цикла растяжение - сокращение, мышца должна быстро переходить от удлинения к сокращению[10] (Schmidtble-icher, 1992).

Мышечный потенциал оптимизируется, когда активизируются все сложные факторы, влияющие на цикл растяжение - сокращение. Их влияние можно использовать для улучшения спортивных показателей только тогда, когда нервно-мышечная система стратегически стимулируется в правильной последовательности. Именно для достижения этой цели периодизация тренировки силы основывает планирование этапов на физиологической базе выбранного вида спорта. После составления эргогенного профиля (оценки вклада энергетических систем) выбранного вида спорта нужно пошагово распланировать этапы тренировки, чтобы перенести положительную нервно-мышечную адаптацию на практические показатели деятельности человека. Таким образом, понимание прикладной человеческой физиологии и установление цели в конце каждого этапа помогают тренерам и спортсменам интегрировать физиологические принципы в конкретную спортивную тренировку.

Повторим: скелетно-мышечная система тела - это сочетание костей, прикрепляемых друг к другу с помощью связок в области суставов. Пересекающие эти суставы мышцы дают силу для движения тела. Однако скелетные мышцы не сокращаются независимо друг от друга. Движения, выполняемые вокруг сустава, производятся несколькими мышцами, каждая из которых выполняет определенную роль, как уже было упомянуто выше.

Агонисты - или синергисты - это мышцы, которые взаимодействуют друг с другом при выполнении движения. В большинстве случаев, особенно если речь идет об умелом и опытном спортсмене, мышцы-антагонисты расслабляются, облегчая движение. Поскольку взаимодействие мышц группы агонистов и антагонистов напрямую влияет на спортивные движения, неправильное взаимодействие между этими группами может привести к порывистому или скованному движению. Следовательно, гладкость мышечного сокращения можно улучшить, если сосредоточиться на расслаблении антагонистов.

По этой причине одновременное сокращение (одновременная активизация мышц-агонистов и антагонистов, чтобы стабилизировать сустав) рекомендуется только на ранних стадиях реабилитации после травмы. Здоровому же спортсмену, особенно если он занимается силовыми видами спорта, не нужно выполнять упражнения (например, на нестабильной поверхности), вызывающие одновременные сокращения. К примеру, одной из основных характеристик элитных спринтеров является очень низкая миоэлектрическая активность мышц-антагонистов в каждой фазе цикла шага[11].

Первичные мышцы в первую очередь отвечают за суставное действие, которое является частью объемного силового движения или технической способности. Например, во время флексии локтя (сгибание бицепса) первичной мышцей является двуглавая мышца, тогда как трехглавая мышца (трицепс) выступает в роли антагониста и должна быть расслаблена, чтобы обеспечить беспрепятственное действие. В дополнение к этому стабилизаторы, или фиксаторы (обычно это меньшие мышцы), сокращаются изометрически, чтобы закрепить кость так, чтобы у первичных мышц была прочная база, откуда начинать натяжение. Мышцы других конечностей также могут принимать в этом участие, выступая в роли стабилизаторов, позволяющих первичным мышцам выполнять необходимые движения. Например, когда дзюдоист тянет соперника на себя, удерживая его за дзюдоги, мышцы его спины, ног и живота сокращаются изометрически, чтобы обеспечить стабильное основание для действия локтевых сгибателей (бицепсов), плечевых разгибателей (задние дельты) и лопаточных аддукторов и депрессоров (трапециевидная мышца и широчайшая мышца спины).

Если мышцу стимулировать коротким электрическим импульсом, спустя небольшой латентный период происходит ее сокращение. Такое сокращение называется «одиночное сокращение мышцы». Одиночное мышечное сокращение длится около 10-50 мс, причем оно достигает максимальной силы через 5-30 мс.

Каждое отдельное мышечное волокно подчиняется закону «все или ничего», т. е. при силе раздражения выше порогового уровня происходит полное сокращение с максимальной для данного волокна силой, а ступенчатое повышение силы сокращения по мере увеличения силы раздражения невозможно. Поскольку смешанная мышца состоит из множества волокон с различным уровнем чувствительности к возбуждению, сокращение всей мышцы может быть ступенчатым в зависимости от силы раздражения, при этом при сильных раздражениях происходит активация глубжележащих мышечных волокон.

Механизм скольжения филаментов[править | править код]

рис. 1. Схема образования поперечных связей — молекулярной основы сокращения саркомера

Укорочение мышцы происходит за счет укорочения образующих ее саркомеров, которые, в свою очередь, укорачиваются за счет скольжения относительно друг друга актиновых и миозиновых филаментов (а не укорочения самих белков). Теория скольжения филаментов была предложена учеными Huxley и Hanson (Huxley, 1974; рис. 1). (В 1954 г. две группы исследователей — X. Хаксли с Дж. Хэнсон и А. Хаксли с Р. Нидергерке — сформулировали теорию, объясняющую мышечное сокращение скольжением нитей. Независимо друг от друга они обнаружили, что длина диска А оставалась постоянной в расслабленном и укороченном саркомере. Это позволило предположить, что есть два набора нитей — актиновые и миозиновые, причем одни входят в промежутки между другими, и при изменении длины саркомера эти нити каким-то образом скользят друг по другу. Сейчас эта гипотеза принята почти всеми.)

Актин и миозин — два сократительных белка, которые способны вступать в химическое взаимодействие, приводящее к изменению их взаимного расположения в мышечной клетке. При этом цепочка миозина прикрепляется к актиновой нити с помощью целого ряда особых «головок», каждая из которых сидит на длинной пружинистой «шее». Когда происходит сцепление между миозиновой головкой и актиновой нитью, конформация комплекса этих двух белков изменяется, миозиновые цепочки продвигаются между актиновыми нитями и мышца в целом укорачивается (сокращается). Однако, чтобы химическая связь между головкой миозина и активной нитью образовалась, необходимо подготовить этот процесс, поскольку в спокойном (расслабленном) состоянии мышцы активные зоны белка актина заняты другим белком — тропохмиозином, который не позволяет актину вступить во взаимодействие с миозином. Именно для того, чтобы убрать тропомиозиновый «чехол» с актиновой нити, требуется быстрое выливание ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума, что происходит в результате прохождения через мембрану мышечной клетки потенциала действия. Кальций изменяет конформацию молекулы тропомиозина, в результате чего активные зоны молекулы актина открываются для присоединения головок миозина. Само это присоединение осуществляется с помощью так называемых водородных мостиков, которые очень прочно связывают две белковые молекулы — актин и миозин — и способны в таком связанном виде находиться очень долго.

Для отсоединения миозиновой головки от актина необходимо затратить энергию аденозинтрифосфа-та (АТФ), при этом миозин выступает в роли АТФазы (фермента, расщепляющего АТФ). Расщепление АТФ на аденозиндифосфат (АДФ) и неорганический фосфат (Ф) высвобождает энергию, разрушает связь между актином и миозином и возвращает головку миозина в исходное положение. В дальнейшем между актином и миозином могут снова образовываться поперечные связи.

При отсутствии АТФ актин-миозиновые связи не разрушаются. Это и является причиной трупного окоченения (rigor mortis) после смерти, т. к. останавливается выработка АТФ в организме — АТФ предотвращает мышечную ригидность.

Даже при мышечных сокращениях без видимого укорочения (изометрические сокращения, см. выше) активируется цикл формирования поперечных связей, мышца потребляет АТФ и выделяет тепло. Головка миозина многократно присоединяется на одно и то же место связывания актина, и вся система миофиламентов остается неподвижной.

Внимание: Сократительные элементы мышц актин и миозин сами по себе не способны к укорочению. Мышечное укорочение является следствием взаимного скольжения миофиламентов относительно друг друга (механизм скольжения филаментов).

Как же образование поперечных связей (водородных мостиков) переходит в движение? Одиночный саркомер за один цикл укорачивается приблизительно на 5-10 нм, т.е. примерно на 1 % своей общей длины. За счет быстрого повторения цикла поперечных связей возможно укорочение на 0,4 мкм, или 20% своей длины. Поскольку каждая миофибрилла состоит из множества саркомеров и во всех них одновременно (но не синхронно) образуются поперечные связи, суммарно их работа приводит к видимому укорочению всей мышцы. Передача силы этого укорочения происходит через Z-линии миофибрилл, а также концы сухожилий, прикрепленных к костям, в результате чего и возникает движение в суставах, через которые мышцы реализуют перемещение в пространстве частей тела или продвижение всего тела.

Связь между длиной саркомера и силой мышечных сокращений[править | править код]

рис. 2. Зависимость силы сокращений от длины саркомера

Наибольшую силу сокращений мышечные волокна развивают при длине 2-2,2 мкм. При сильном растяжении или укорочении саркомеров сила сокращений снижается (рис. 2). Эту зависимость можно объяснить механизмом скольжения филаментов: при указанной длине саркомеров наложение миозиновых и актиновых волокон оптимально; при большем укорочении миофиламенты перекрываются слишком сильно, а при растяжении наложение миофиламентов недостаточно для развития достаточной силы сокращений.

Скорость укорочения мышечных волокон[править | править код]

рис.3. Зависимость скорости укорочения от нагрузки

Скорость укорочения мышцы зависит от нагрузки на эту мышцу (закон Хилла, рис. 3). Она максимальна без нагрузки, а при максимальной нагрузке практически равна нулю, что соответствует изометрическому сокращению, при котором мышца развивает силу, не изменяя своей длины.

Влияние растяжения на силу сокращений: кривая растяжения в покое[править | править код]

рис. 4. Влияние предварительного растяжения на силу сокращения мышцы. Предварительное растяжение повышает напряжение мышцы. Результирующая кривая, описывающая взаимоотношения длины мышцы и силы ее сокращения при воздействии активного и пассивного растяжения, демонстрирует более высокое изометрическое напряжение, чем в покое

Важным фактором, влияющим на силу сокращений, является величина растяжения мышцы. Тяга за конец мышцы и натяжение мышечных волокон называются пассивным растяжением. Мышца обладает эластическими свойствами, однако в отличие от стальной пружины зависимость напряжения от растяжения не линейна, а образует дугообразную кривую. С увеличением растяжения повышается и напряжение мышцы, но до определенного максимума. Кривая, описывающая эти взаимоотношения, называется кривой растяжения в покое.

Данный физиологический механизм объясняется эластическими элементами мышцы — эластичностью сарколеммы и соединительной ткани, располагающимися параллельно сократительным мышечным волокнам.

Также при растяжении изменяется и наложение друг на друга миофиламентов, однако это не оказывает влияния на кривую растяжения, т. к. в покое не образуются поперечные связи между актином и миозином. Предварительное растяжение (пассивное растяжение) суммируется с силой изометрических сокращений (активная сила сокращений).

  1. ↑ Harrison BC. et al. 2011. lib or not lib? Regulation of myosin heavy chain gene expression in mice and men. Skeletal Muscle. 1 (1): 5. doi: 10.1186/2044-5040-1-5.
  2. ↑ Andersen, J.L., et al. 1994. Myosin heavy chain isoforms in single fibres from m. vastus lateralis of sprinters: Influence of training. Acta Physiologica Scandinavica 151 (2): 135-42.
  3. 3,03,1 Andersen T.L, Aagaard P. 2000. Myosin heavy chain IIX overshoot in human skeletal muscle. Muscle Nerve. 23 (7): 1095-104.
  4. ↑ Andersen, L.L., et al. 2010. Early and late rate of force development: Differential adaptive responses to resistance training? Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports 20 (1): el62-69. doi:10.1111/j.l600-0838.2009.00933.x.
  5. ↑ Anderson, K., and Behm, D.G. 2004. Maintenance of EMG activity and loss of force output with instability. Journal of Strength and Conditioning Research 18:637-40.
  6. ↑ Aagaard, R, et al. 2011. Effects of resistance training on endurance capacity and muscle fiber composition in young top-level cyclists. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports 21 (6): e298-307. doi:10.1111/j. 1600-0838.2010.01283.x.
  7. ↑ Henneman, E., Somjen, G., and Carpenter, D.O. 1965. Functional significance of cell size in spinal motoneurons./. Neurophysiol. 28:560-580.
  8. 8,08,1 Latash, M.L. 1998. Neurophysiological basis of movement. Champaign, IL: Human Kinetics.
  9. ↑ Brooks, G.A., Fahey, T.D., and White, T.P. 1996. Exercise physiology: Human bioenergetics and its applications. 2nd ed. Mountainview, CA: Mayfield.
  10. ↑ Schmidtbleicher, D. 1992. Training for power events. In Strength and power in sport, ed. P.V. Komi, 381-95. Oxford, UK: Blackwell Scientific.
  11. ↑ Wiemann, K., and Tidow, G. 1995. Relative activity of hip and knee extensors in sprinting—Implications for training. New Studies in Athletics 10 (1): 29-49.

Сократимость как основное свойство мышц. — КиберПедия

Основными физиологическими свойствами мышц является возбудимость, проводимость и сократимость. Мышцы получают импульс из нервной системы и выполняют действие, при этом мышца сокращается или растягивается. Работа мышц зависит от толщины мышечных волокон. Сила мышц зависит и от прикрепления их к костям. Кости вместе с мышцами представляют собой рычаг. Мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется. Человек может длительно сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К нему относятся стояние, удержание головы в вертикальном положении и т.д. При статическом усилии мышца находится в состоянии напряжения. При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц, они быстро утомляются и истощаются. Для предотвращения истощения в работу включаются то одни, то другие группы мышц. Нервная система, управляя группой мышц, приспосабливает их работу с текущими потребностями организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия. Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некий оптимальный вариант ритма и величины нагрузки, при которой работа станет максимальной, а утомление будет развиваться медленно. С целью укрепления деятельности мышечной системы с детьми занимаются физкультурой или физическим трудом. Работа мышц – необходимые условия ее существования. Длительная бездеятельность мышц (рука в гипсе после перелома) ведет к их атрофии и потере трудоспособности. Для восстановления функций мышц необходимы тренировки, т.е. систематические, нетяжелые занятия, способствующие увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма.

Мышечный тонус. Мышцы человека всегда находятся в напряжении, несколько сокращены. Состояние длительно удерживаемого напряжения называется тонусом мышц. Во время сна или при наркотическом состоянии тонус мышц снижается, тело расслабляется. Величина тонуса мышц зависит от функционального состояния центральной нервной системы. Тонус скелетных мышц связан с поступлением к мышце следующих один за другим нервных импульсов из нейронов спинного мозга. Активность этих нейронов поддерживается импульсами из вышележащих отделов нервной системы, а также от рецепторов, находящихся в самих мышцах (проприорецепторов). Тонус мышц играет большую роль в осуществлении координации движений.



У новорожденных детей преобладает тонус сгибателей руки; у детей 1-2 месяцев преобладает тонус мышц разгибателей. Тонус выравнивается, обеспечивая возможность производить первые непроизвольные движения. Повышение мышечного тонуса у новорожденных связано с повышением возбудимости красных ядер среднего мозга (экстрапирамидная система). По мере функционального созревания коры головного мозга и пирамидной системы (после 6 месяцев от рождения) тонус мышц нормализуется, что обуславливает подготовку к движениям нижних конечностей (стоянию и ходьбе).

Утомление. После длительной напряженной работы происходит ослабление деятельности, снижение работоспособности, которая восстанавливается после отдыха. Это физическое утомление. Развитие утомления связано с изменениями, происходящими в нервной системе, нарушением проведения нервных импульсов, истощением запасов питательных веществ в мышцах, служащих источником энергии, накоплением продуктов обмена (молочная кислота). Скорость наступления утомления зависит от физического состояния человека, состояния нервной системы, частоты и ритма движений, в которых производится работа, от выполняемой нагрузки. Утомление может быть вызвано неблагоприятной обстановкой, в которой производилась работа.

Физическое утомление является физиологическим актом. После отдыха работоспособность восстанавливается. Если работа производилась правой рукой, то во время отдыха неплохо поработать левой рукой. Как показали работы И.М. Сеченова и И.П. Павлова – лучший отдых это смена деятельности. Чередование умственного и физического труда, динамические физкультурные паузы до занятий и во время занятий, на переменах способствуют повышению работоспособности учащихся. Такой отдых называется активным.

Значение физической культуры в развитии двигательного аппарата у детей. Мощность и величина мышц находятся в прямой зависимости от упражнений и тренировки. В процессе работы усиливается кровоснабжение мышц, улучшается регуляция их деятельности, происходит рост мышечных волокон, т.е. увеличивается масса мускулатуры. Способность к физической работе, выносливость является результатом тренировки мышечной системы. Под влиянием тренировки кости становятся более крепкими и устойчивыми к нагрузкам и травмам. Физические упражнения и спортивные тренировки, организованные с учетом возрастных особенностей детей и подростков, способствуют устранению нарушений осанки. Малоподвижный образ жизни – гипокинезия – вреден здоровью, приводит к нарушению обмена веществ и кислородному голоданию. Мышцы становятся дряблыми. В результате слабости мышц брюшной полости происходит опущение или выпячивание внутренних органов. Слабость мышц спины вызывает изменение осанки. Постепенно развивается сутулость. Нарушается координация движений. При систематическом выполнении физических нагрузок формируется более совершенный механизм дыхательных движений, увеличивается глубина дыхания, повышается использование кислорода тканями организма. Под влиянием тренировок увеличивается жизненная ёмкость легких. Кровеносные сосуды в процессе тренировок становятся более эластичными, что улучшает условия передвижения крови. Благоприятный эффект, который оказывают физические упражнения на формирование здорового, сильного, выносливого человека с правильным телосложением и гармонично развитой мускулатурой, становится гармонично развитой личностью.



 

Вопросы для повторения и самоконтроля.

 

1. Назовите общие свойства мышечной системы.

2. Расскажите о строении мышц, их особенности.

3. Какие мышцы головы (головной и лицевой части) вы знаете.

4. Какие особенности строения мышц верхнего плечевого пояса вы знаете?

5. Назовите особенности строения и функции межреберных мышц.

6. Назовите основные мышцы, располагающиеся в области пояса нижних конечностей.

7. Чем отличается (по строению и функции) запястно-пястный сустав первого (большого) пальца кисти?

8. Назовите группы мышц на стопе.

9. Какую функцию выполняет портняжная мышца?

10. Какую функцию выполняет икроножная мышца?

11. Расскажите об основных свойствах мышц.

12. Что представляет собой мышечный тонус? Какой мышечный тонус у маленьких детей?

13. Чем обусловлено мышечное утомление?

14. Какие последствия гипокинезии вы знаете?

15. Расскажите о значении физической культуры и труда в жизни человека.

 

 

Глава 6

УЧЕНИЕ О ВНУТРЕННОСТЯХ

 

В полости тела расположены внутренние органы, или внутренности. К ним относятся органы пищеварения, кровообращения, дыхания, эндокринной и мочеполовой систем. Большинство органов имеет трубчатое строение. В каждом из них имеется трехслойное строение: внутренний серозный слой, средний – гладкая мускулатура и наружный слой – каждый орган покрыт эпителием. Слизистая оболочка увлажнена слизью, выделяемой железами.

Эпителий отграничивает стенки внутренних органов от внешней среды. В зависимости от расположения органов и их функций, эпителий может быть однослойным и многослойным, плоским и цилиндрическим. Так, у ротовой полости, глотки, пищевода, заднепроходного канала располагается многослойный, плоский, неороговевающий эпителий; у желудка, тонкой и толстой кишок, трахеи и бронхов эпителий однослойный, цилиндрический; у мочевыводящих путей эпителий переходной. Собственная пластинка слизистой оболочки (подслизистый слой), на которой лежит эпителий, образована рыхлой волокнистой соединительной тканью, в которой располагаются железы, лимфоидные узелки, кровеносные и лимфатические капилляры, нежные окончания. Мышечная оболочка состоит из двух слоев: внутреннего кругового и внешнего продольного, построенных из гладкой мышечной ткани. У верхнего отдела пищеварительного тракта мышечный слой исчерчен, благодаря чему возможно сокращение мышц и продвижение пищи. Мышечный слой в пищеварительном тракте дает возможность сужаться и расширяться, обеспечивая передвижение пищи и каловых масс по кишечнику (перистальтика). Наружная оболочка (адвентиция) состоит из рыхлой соединительной ткани, в которой заложены кровеносные сосуды и нервные окончания. Некоторые органы покрыты серозной оболочкой, влажной, облегчающей передвижение одного органа по отношению к другому (брюшная полость: желудок, петли кишечника, печень, селезенка, почки). В стенках внутренних органов имеется большое количество желез, выполняющих секреторную функцию – вырабатывают ферменты, биологически активные вещества, необходимые для пищеварения, и слизь, которая защищает слизистую оболочку от травм и действия различных химических веществ. С пищеварительным трактом тесно связаны парные слюнные железы, смачивающие пищу в ротовой полости, печень и поджелудочная железа – в брюшной полости, непосредственно связаны с двенадцатиперстной кишкой.

 

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

 

С органами пищеварения связана механическая и химическая обработка пищи, переваривание и всасывание продуктов питания в кровь и лимфу, и выделения из организма не переваренных веществ. Пищеварительная система состоит из полостей и трубок, расширений, изгибов, петель, подвижных и малоподвижных отделов.

Начинается пищеварительная система ротовой полостью (расширением пищеварительной трубки), в которой происходит прием, пережевывание и смачивание пищи слюной. В задней части ротовой полости начинается глотка, в которой происходит перекрест пищеварительного и дыхательного пути. Регулирует движение воздушного потока и пищевого комка корень языка и надгортанник, подвижное мышечное и хрящевое образование.

 

Полость рта.

Полость рта подразделяется на преддверие рта и собственно ротовую полость.

Преддверие рта представляет собой узкую щель, ограниченную спереди верхними и нижними губами, сбоку щеками и сзади деснами верхней и нижней челюсти. Начинается преддверие рта губами, состоящими из круговой мышцы рта, покрытой кожей, переходящей в слизистую на губах, на область преддверия рта и весь пищеварительный тракт.

Собственно ротовая полость ограничена спереди и с боков деснами и зубами, сверху – твердым и мягким небом, переходящим в маленький язычок (увула), свисающий в спокойном состоянии между двумя дужками зева. Дно ротовой полости заполнено подъязычной мышцей и мышцами языка. Сзади условная граница ротовой полости представлена зевом. Зев образован двумя дужками, между которыми располагаются глоточные миндалины, сверху – маленьким язычком (увула), являющегося продолжением мягкого неба, снизу – корнем языка. В ротовой полости происходит пережевывание пищи и смачивание слюной. Пищевой комок проталкивается в глотку при помощи движений языка.

 

Патология полости рта.

Из болезненных состояний ротовой полости можно обратить внимание на воспалительные процессы и структурные нарушения.

А) К воспалительным процессам ротовой полости в детском возрасте можно отнести стоматиты: катаральный, язвенный, острый герпетический и кандидозный.

1) Катаральный стоматит характеризуется гиперемией и отечностью слизистой оболочки полости рта. На слизистой видны отпечатки зубов и кровоточивость десен.

2) Язвенный стоматит является продолжением нелеченного катарального стоматита, а также у детей и подростков возникает при наличии кариозных зубов. Начинается язвенный стоматит с повышения температуры, отечности, болезненности, кровоточивости десен. Слизистая оболочка ротовой полости гиперемирована, покрыта грязно-серым налетом, на ее поверхности образуются мелкие язвочки. Отмечается гнилостный запах изо рта.

3) Острый герпетический стоматит является одним из клинических проявлений локальной герпетической инфекции. Встречается в основном у детей раннего возраста. На фоне высокой температуры развиваются симптомы интоксикации: вялость, отказ от пищи, плохой сон. На слизистой оболочке полости рта в определенной последовательности появляются элементы поражения: пятна, везикулы, афты. Афты представляют собой болезненные белесовато-желтые бляшки различной величины, окруженные поясом гиперемии. Количество пузырьков может быть различным, иногда они сливаются, охватывая большие участки слизистой. Слизистая оболочка гиперемирована, отечна, появляется неприятный запах изо рта. Увеличены регионарные железы.

4)Кандидозный стоматит (молочница) наиболее часто встречается у детей грудного возраста, особенно у новорожденных и недоношенных, вызывается дрожжевыми грибками (кандидами) и проявляется точечными налетами на слизистой оболочке щек, языке, деснах, твердом и мягком небе. Сливаясь, они образуют белые пленки, напоминающие свернувшееся молоко. Заболевание проходит с высокой температурой, увеличением регионарных желез, выраженной интоксикацией.

 

Б) Структурные нарушения характеризуются незаращением верхней губы и твердого неба (генетические расстройства). Незаращение верхней губы может быть одно- или двустороннее, проникающее с незаращением альвеолярного отдела верхней челюсти и твердого неба, или ограничено верхней губой. Дефект губы выявляется сразу после рождения ребенка. Оперативное вмешательство проводят рано, так как дефект губы мешает вскармливанию. Незаращение твердого неба мешает приему пищи и голосообразованию, необходимому для речи (открытая ринолалия). В раннем возрасте ставят обтуратор, закрывающий дефект твердого неба. В школьном возрасте делают пластическую операцию (уранопластику). Необходимость закрытия отверстия в твердом небе связана с актом употребления пищи и дыхания, обеспечивающего голосообразование для речи. При ранней уранопластике (в дошкольном возрасте) происходит деформация лицевого скелета или расхождение швов на твердом небе.

 

Зубы

У взрослого человека зубы располагаются в альвеолярных ямках верхней и нижней челюсти. В структуре зуба различают: корень, шейку и коронку. Корень зуба залегает в альвеолярных ямках верхней и нижней челюсти, через него проходят кровеносные сосуды, питающие зубную пульпу, и нервные окончания. Коренные зубы плотно срастаются с поверхностью зубных ячеек посредством периодонта. Шейка зуба располагается на уровне костной части челюсти и прикрыта тонким мышечным слоем и слизистой (десна). Над шейкой зуба находится основное тело зуба (коронка), состоящее из эмали, дентина и пульпы. Сверху коронка зуба покрыта эмалью, представляющей собой плотную соединительную ткань, в которой много неорганических веществ (97%), обеспечивающих ее плотность. В дентине около 28% органических веществ (преимущественно коллагена) и 72% неорганических веществ. Цемент по своему составу приближается к кости и покрывает шейку зуба. Внутренняя часть зуба состоит из рыхлой соединительной ткани – пульпы, в которой имеется большое количество капилляров и нервных окончаний.

По функции и форме коронки различают: резцы, клыки, малые и большие коренные зубы.

Резцы располагаются на передней поверхности верхней и нижней челюсти, имеют уплощенное строение и один корень. У клыков имеется два режущих края, бугорок с внутренней поверхности и один корень. Малые коренные зубы располагаются позади клыков, на внутренней поверхности у них также имеются бугорки и один корень. Большие коренные зубы располагаются за малыми коренными зубами, имеют кубовидную форму, несколько бугорков на жевательной поверхности и два-три корня. Смыкание зубов получило название прикус.

Зубы закладываются в верхней и нижней челюсти еще внутриутробно. Различают молочные и постоянные зубы. Начало прорезывания зубов зависит от общего состояния ребенка. Молочные зубы начинают прорезываться в возрасте 5-7 месяцев. Первыми появляются два нижних зуба (медиальные резцы), затем два верхних зуба. К 8-10 месяцам прорезаются боковые (латеральные) резцы. К году у ребенка должно быть 8 зубов. Постепенное появление зубного ряда зависит от употребляемой пищи. На первом году пища преимущественно молочная (молоко, творог, кефир, каша). На втором году жизни и по мере взросления включается более плотная пища, для размельчения которой необходимо больше зубов. Появляются малые, а затем первые большие резцы. Формула молочных зубов записывается 2—1—0—2 с каждой стороны (верхний и нижний ряд). Всего 20 зубов.

В 6-7 лет начинается смена зубов: выпадают молочные зубы, а на их месте вырастают постоянные. У взрослых 32 зуба. Между резцами и малыми коренными зубами начинает прорезаться клык (2—1—2—3), место для которого не всегда хватает и он появляется сбоку над зубным рядом. В этих случаях необходима консультация дантиста и использование специальных шин, выравнивающих зубной ряд. В связи с тем, что постоянные зубы находятся под молочными зубами, следует особо обратить внимание на состояние зубов в дошкольном и школьном возрасте. Большое значение имеет прикус (передний и боковой) на произнесение звукового ряда и формирование речи. Раннее наблюдение и своевременная консультация специалиста окажет положительную роль в формировании прикуса.

Следует помнить, что при химическом воздействии на эмаль кислотами, образующимися в результате распада остатков пищи, происходит деминерализация, растворение минеральных солей эмали. Разрушается не только эмаль, но и дентин, что называется «кариес». Наибольшее губительное действие на эмаль оказывает молочная кислота – основной продукт брожения углеводов. В дальнейшем происходит внедрение микробов (стрептококков) в образовавшуюся кариозную полость, что вызывает воспаление и разрушение зуба. Воспалительный процесс переходит от шейки зуба на десну. Причиной возникновение кариеса могут быть внешние и внутренние причины. К внешним причинам относится отсутствие гигиенического ухода за полостью рта, к внутренним – недостаток питательных веществ, витаминов (особенно группы «В» и «Д»), солей кальция, фосфора, фтора в пищевых продуктах и в воде, отсутствие или недостаток ультрафиолетовых лучей. Одной из причин разрушения эмали является курение, о чем должны знать педагоги и родители. Соответственно необходимо следить за чистотой полости рта, добавлять в пищу соответствующие продукты питания и витамины, не грызть зубами орехи. С целью охраны зубов в дошкольных и школьных учреждениях проводят санацию зубов, предупреждая разрушение других зубов и очага воспаления в ротовой полости.

 

Язык

В ротовой полости располагается мощное мышечное образование – язык. Язык образован мышцами (поперечно-полосатая мускулатура), покрыт слизистой оболочкой, принимает участие в акте сосания, в пережевывании пищи, в акте глотания и артикуляции. В мышцах языка заложены окончания двигательных и чувствительных нервов. Для удобства сосания у грудного ребенка язык более толстый и широкий.

Особенность языка состоит в том, что передняя его часть и кончик языка свободные, подвижные. Малоподвижным является корень языка. Между кончиком языка расположено тело языка. Верхнюю поверхность языка называют спинкой, боковые части – краями. Слизистая оболочка языка покрыта неороговевающим многослойным кожным эпителием. Слизистая оболочка языка образует большое количество сосочков разной формы и величины. Так, нитевидные сосочки маленькие (0,3 мм), придают поверхности шероховатый вид, в них имеются нервные окончания, ощущающие прикосновение. Количество грибовидных сосочков меньше, чем нитевидных, но они больше по размеру (их длина составляет 0,7 – 1,8 мм, диаметр – 0,4 – 1мм). Желобоватые сосочки (окруженные желобком) располагаются на границе между спинкой и корнем еще крупнее нитевидных сосочков (длина 7 – 12, диаметр – 2 –3 мм). На поверхности грибовидных и желобоватых сосочков в толще эпителия располагаются вкусовые почки – группы специализированных рецепторов вкусовых клеток. Листовидные сосочки располагаются на боковых поверхностях языка, также имеют нервные окончания. У корня языка сосочков нет, там имеется скопление лимфоидной ткани, образующей язычную миндалину, которая входит в лимфоидное кольцо вместе с миндалинами и аденоидами.

Язык образован двумя группами мышц: наружными мышцами и собственно мышцами языка. Особенностью наружных мышц является то, что они одним концом прикрепляются к корню языка, а другим к костям черепа: подбородку, шиловидному отростку и подъязычной кости. К ним относятся: подбородочно-язычная мышца (высовывает язык из полости рта), шило-язычная мышца (втягивает язык в полость рта) и подъязычно-язычная мышца (опускает вниз корень языка). К собственным мышцам языка относятся длинные продольные верхние и нижние мышечные волокна, идущие от корня языка к кончику. К этой группе мышц относятся короткие поперечные мышцы, идущие от серединной соединительно-тканной перегородки к боковым частям языка. На месте соединения двух половинок языка образуется желобок. Собственные мышцы языка обеспечивают форму (утолщенную или уплощенную) и подвижность кончика языка, что очень важно для произнесения звуков речи. В мышцах языка заложены окончания подъязычного (12 пара черепно-мозговых нервов) и частично языкоглоточного (9 пара черепно-мозговых нервов)

Нарушение подвижности мышц языка приводит к затруднениям звукопроизношения. В зависимости от тяжести поражения нервной системы может отмечаться полная неподвижность мышц языка и артикуляционной мускулатуры – анартрии. Частичная подвижность артикуляционной мускулатуры обозначается как дизартрия, что соответствует определенным формам речевых нарушений, обусловленные нарушением подвижности артикуляционной мускулатуры, и входят в синдром детского церебрального паралича.

 

Железы полости рта.

В ротовой полости открывается большое количество малых и больших желез. К мелким железам относятся губные, щечные, язычные и небные, расположенные в толще щечной мышцы и в подслизистом слое соответствующих участков ротовой полости. К крупным железам, открывающимся в ротовую полость, относятся три пары больших слюнных желез, околоушных, поднижнечелюстных и подъязычных. Все железы выделяют серозный и слизистый секрет, который не только смачивает пищевой комок при пережевывании пищи, но и производит первую химическую реакцию с пищевыми продуктами, растворяя углеводы.

Из всех желез, открывающихся в ротовой полости, самой большой является околоушная железа (вес 20-30 г). Она покрыта соединительно-тканной капсулой, расположена на боковой поверхности лица, спереди и ниже ушной раковины, кпереди частично прикрывая жевательную мышцу. Выводной проток железы проходит через щечную мышцу и открывается на боковой поверхности преддверия рта на уровне второго верхнего большого коренного зуба.

Поднижнечелюстная железа (вес 13 – 16г) располагается в поднижнечелюстном треугольнике, покрыта плотной соединительно-тканной капсулой, выводной проток ее открывается на сосочке сбоку от уздечки языка. Уздечка языка состоит из двух листков слизистой и располагается под языком. В зависимости от длины уздечки определяется возможность высовывания языка из полости рта. При короткой уздечке ребенок затрудняется сосать грудь, артикулировать некоторые звуки..

Подъязычная железа самая маленькая (вес 5г), удлиненная, расположенная на верхней поверхности диафрагмы рта под языком. Железа имеет один большой проток и несколько маленьких, открывающихся в подъязычной складке.

Регуляция слюноотделения. Слюноотделение осуществляется рефлекторно. Запахи пищи, ее вид (раздражение идет по дистантным анализаторам), разговоры о пище уже вызывает слюноотделение. Тем более, когда пища попадает в ротовую полость и раздражает непосредственно окончания вкусовых нервов, идущих в составе черепно-мозговых нервов.

В ротовой полости пища измельчается, смачивается слюной и в таком виде поступает в глотку. При употреблении более сухой пищи при недостаточном количестве слюны у ребенка возникают трудности прохождения пищевого комка для чего необходимо дополнительно пользоваться водой, смачивающей пищу и улучшающей прохождение ее в пищевод.

 

Глотка и пищевод

Глотка представляет собой воронкообразной формы трубку, имеет длину у взрослого человека 10 – 12 см, обращенную кверху своим расширенным концом. Задней границей глотки на всем протяжении является позвоночник, покрытый тонким мышечным слоем и слизистой оболочкой. Сверху глотка приращена к основанию черепа, спереди глотка соприкасается с хоанами, зевом и гортанью, что обусловливает выделение трех уровней: носоглотка (передней границей являются хоаны), ротоглотка (передней границей является зев) и гортаноглотка (передней границей являются хрящи гортани). Условная граница между носоглоткой и ротоглоткой проходит уровню твердого и мягкого неба. Граница между ротоглоткой и гортаноглоткой проходит по линии корня языка и надгортанника. На уровне гортаноглотки происходит перекрест дыхательного и пищеварительного путей. Если человек одновременно пытается есть и говорить, то может возникнуть поперхивание в связи тем, что при говорении вход в дыхательное горло должен быть открыт, а при глотании – закрыт. Несовмещение двух действий приводит к тому, что пища попадает в дыхательное горло. Отсюда поговорка: «когда я ем, я глух и нем».

Носоглотка спереди граничит с полостью носа. Условной границей между ними являются хоаны. В куполе носоглотки располагаются аденоиды, железистое образование, выполняющие защитную функцию. При воспалительных процессах в полости носа аденоидная ткань в носоглотке разрастается, закрывая вход в носоглотку, придавая голосу особый оттенок. Нарушается дыхание. Такое затрудненное дыхание и носовой оттенок речи называется закрытой ринолалией.

На боковой поверхности носоглотки открывается вход в евстахиеву трубу, возле которого также имеется маленькая трубная миндалина. У маленьких детей вход в евстахиеву трубу постоянно открыт, что обеспечивает вентиляцию всей системы среднего уха. Вместе с воздухом легко проникает инфекция из полости носа и носоглотки в полость среднего уха, вызывая воспаление барабанной полости (отит). У взрослых – вход в евстахиеву трубу прикрыт мышцей и открывается только во время глотания.

Передней условной границей ротоглотки является зев, состоящий из двух боковых дужек (передней и задней), между которыми располагаются глоточные миндалины. На задней стенке глотки имеются лимфатические узелки.

Аденоиды (железистые образования, располагающиеся в куполе носоглотки), небные, язычная, глоточная миндалины, лимфатические узелки на задней стенке глотки, составляют лимфоидное (защитное) кольцо Пирогова -- Вальдейера, играющее важную роль в функции иммунной системы. На задней стенке глотки имеется выступ, называется валик «Пассована», с которым соприкасается мягкое небо во время глотания или говорения (закрывающие вход в носоглотку). Если мягкое небо недостаточно подвижно или короткое, то вход в носоглотку будет открыт во время речи и речь будет с носовым оттенком (открытая ринолалия)

Ротоглотка переходит в гортаноглотку, передней границей которой являются хрящи гортани. Гортаноглотка плавно переходит в пищевод.

Вся поверхность глотки выстлана однослойным плоским ресничным эпителием, который задерживает мелкие пылевые частицы из воздуха. Под слизистой оболочкой располагается плотная фиброзная пластинка, которая наверху сращена с надкостницей черепа, а по всему длиннику глотки – со слизистой. Под фиброзной пластинкой располагается тонкий мышечный слой, состоящий из двух групп мышц: продольных (поднимающих глотку) и круговых (сжимателей глотки), благодаря которым пища продвигается вниз.

 

Пищевод является продолжением глотки, начинается на уровне 6-7 шейных позвонков и заканчивается на уровне 11 грудного позвонка, имеет в длину у взрослого человека 22 – 30 см. У пищевода выделяют шейную, грудную и брюшную части, из них шейная и грудная части располагаются в грудной полости, а брюшная (короткая) часть, пройдя через диафрагму, находится в брюшной полости. Задняя стенка пищевода на уровне грудной полости, прилежит к позвоночнику, имеет так же, как и глотка, трехслойное строение: слизистый, мышечный и серозный слой. Особенно выражен мышечный слой, его констрикторы (сжиматели) глотки, благодаря которым пища продвигается по пищеводу. Передняя стенка пищевода граничит с трахеей, задняя стенка которого состоит из мышечного слоя, покрытого слизистой оболочкой. На этом участке трахеи имеются полукольца хрящевого типа, что обеспечивает тесный контакт пищевода и трахеи. Съеденная человеком, особенно ребенком, холодная пища вызывает катаральные изменения в трахее (появляется кашель). В слизистой оболочке глотки и пищевода находится большое количество нервных окончаний блуждающего нерва, обеспечивая чувствительную, двигательную и вегетативную функцию. Пищевод непосредственно переходит в желудок.

 

Вопросы для повторения и самоконтроля.

 

1. Расскажите о строении пищеварительной системы. Из каких отделов она состоит?

2. Назовите и покажите на таблице составные части полости рта.

3. Расскажите о строении зубов и формировании их в возрастном аспекте.

4. Что такое «кариес»? Расскажите о профилактике кариеса.

5. Что такое «прикус» и какие отклонения в формировании прикуса могут быть?

6. Опишите строение языка, назовите функциональное значение мышц языка.

7. Расскажите о расположении и значении желез полости рта.

8. Покажите на таблице (муляже) расположение и структуру глотки, ее частей и границ.

9. Объясните значение лимфоидного кольца. Какое значение аденоидов?

10. Расскажите, как образуется открытая и закрытая ринолалия?

11. Покажите на таблице расположение пищевода. Расскажите об особенностях строения и функционального значения пищевода.

12. Какие воспалительные процессы могут быть в полости рта?

13. Что такое «обтуратор» и где его используют?

14. Почему нельзя разговаривать во время еды?

15. Объясните, почему дети медленно жуют пищу? Как им помочь?

 

 

Желудок

Желудок располагается в брюшной полости под диафрагмой (вход в желудок находится на уровне 10 – 11 грудных позвонков и выход на уровне 12 грудного – 1 поясничного позвонка), имеет грушевидную форму, которая изменяется в зависимости от съеденной пищи и положения человека (лежит, стоит или сидит). Вместимость желудка у взрослого человека от 1,5 до 4 литров. У грудного ребенка желудок маленький и вмещает в себя небольшое количество жидкой пищи. По мере взросления и увеличения количества употребляемой пищи ёмкость желудка увеличивается.

В желудке различают: вход в желудок (кардиальная часть), малую и большую кривизну желудка (вогнутая и выпуклая часть), переднюю и заднюю стенку. Узкая правая часть желудка образует привратник (пилорус), место перехода желудка в двенадцатиперстную кишку. Стенки желудка имеют 4 слоя: слизистый, подслизистый, мышечный и серозный.

Слизистая оболочка желудка покрывает внутреннюю поверхность, имеет продольные, косые и поперечные складки, обеспечивающие увеличение или уменьшение объема желудка по мере поступления в него пищевой массы. В области отверстия привратника образуется круговая складка, который по мере переваривания пищи в желудке пропускает ее в кишечник. На поверхности слизистой располагаются особые поля, в которых имеются углубления – желудочные ямки, в каждой из которых открываются железы, вырабатывающие желудочный сок. У каждой железы различают дно, шейку и перешеек, переходящий в желудочную ямку. Различают собственно желудочные железы, располагающиеся в области дна и тела желудка, и пилорические железы. Собственно желудочные железы содержат главные клетки, вырабатывающие пищеварительные ферменты (пепсин, химозин), обкладывающие, выделяющие соляную кислоту, и слизистые клетки. В стенках собственных желез имеются также клетки эндокриноциты, вырабатывающие биологически активные вещества (серотонин, гастрин, гистамин и другие).

Пилорические железы располагаются на границе желудка и двенадцатиперстной кишки, содержат обкладочные клетки, мукоциты и желудочно-кишечные эндокриноциты. Некоторые из них выделяют фермент «К», имеющий большое значение для формирования красной крови. При операциях на желудке с удалением пилорической части, больным необходимо проводить заместительную терапию.

Подслизистый слой желудка выражен хорошо. Мышечная оболочка имеет три группы мышц: наружный продольный, средний круговой и внутренний косой. Продольный и круговой слой мышц является продолжением мышечных слоев пищевода. Круговой слой возникает самостоятельно как необходимость удержания большого количества пищи в желудке. При этом круговой слой в месте перехода желудка в двенадцатиперстную кишку образует утолщение – сфинктр (сжиматель) привратника. При сокращении сфинктера поступление пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку прерывается. Такие явления могут быть функционального (невротического) характера (пилороспазм) или органического порядка (пилоростеноз). В этих случаях больному (врожденные и приобретенные нарушения) делают операцию по рассечению сфинктера. Мышцы живота поддерживают тонус и обеспечивают перистальтику.

 

Особенности пищеварения в желудке.

Пищеварение происходит в желудке благодаря различным жидкостям, выделяемыми железами. Так, желудочный сок человека – бесцветная жидкость кислой реакции, с большим содержанием соляной кислоты (0,5%) и слизи. Слизь, вырабатываемая железами слизистой оболочки желудка, предохраняет ее от химического и механического повреждения. Соляная кислота способна губительно действовать на бактерии, попадающие в желудок, выполняя тем самым защитную функцию, размягчает волокнистую пищу, вызывает набухание белков, способствует активированию пищеварительного фермента пепсина. Пепсин вырабатывается желудочными железами в неактивной форме и активизируется в присутствии соляной кислоты. Химозин (сычужный фермент) вызывает створаживание молока в желудке. Обнаруживается в желудочном соке грудных детей. У старших детей створаживание происходит под влиянием пепсина и соляной кислоты желудочного сока. Содержащаяся в желудочном соке липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот и действует на жиры, находящиеся в состоянии эмульсии (жиры молока). Кроме химической обработки в желудке пища подвергается механической обработке благодаря толстому мышечному слою, состоящему из гладких мышц, идущих в разных направлениях (продольном, косом и круговом). Сокращение мышц желудка перемешивает пищу с желудочным соком и проталкивает её в кишечник.

У грудных детей желудок преимущественно находится в горизонтальном положении в левой половине брюшной полости. Когда ребенок начинает вставать на ноги и передвигаться желудок занимает вертикальное положение. С возрастом меняется не только положение, но и форма желудка: до 1,5 лет она круглая, до 2-3 лет – грушевидная, к 7 годам желудок принимает форму взрослого человека.

Мышечный слой желудка детей грудного возраста слабо развит, особенно в области дна желудка. Вход из пищевода в желудок относительно широкий, что является причиной частых срыгиваний и рвоты. У новорожденных детей

Что такое сокращение мышц? (с иллюстрациями)

В процессе сокращения мышц в мышечной ткани возникает напряжение, которое может приводить или не приводить к движению части тела. Термин сокращение часто означает сокращение; однако во время сокращения мышцы напряжение может привести к тому, что мышцы останутся прежними, станут длиннее или короче. Физический процесс сокращения происходит быстро и всего за несколько шагов.

Сердце контролирует собственные сокращения с помощью электрического импульса.

Два белка, которые отвечают за сокращение мышц, - это актин и миозин. Когда миозин и актин взаимодействуют, это приводит к изменению формы мышечных клеток. Сокращения происходят, когда актиновые нити фактически скользят по миозиновым нитям. Это скольжение вызывает изменение формы мышечных клеток, производящих движение, что считается сокращением мышц.

Эксцентрическое сокращение мышцы происходит, когда мышца увеличивается в длину, например, при отжимании.

В зависимости от мышцы и предполагаемого результата сокращения мышцы могут удлиняться или укорачиваться. Концентрическое сокращение происходит при уменьшении длины мышцы, например, при выполнении сгибания бицепса. Эксцентрическое сокращение происходит, когда мышца увеличивается в длину, например, при отжимании.

Во время сокращения мышечные волокна могут становиться длиннее, короче или оставаться неизменными.

Мышечные сокращения могут приводить к движению или отсутствию движения. Когда делаются попытки толкнуть или потянуть физически неподвижный объект, например здание, нагрузка на мышцу превышает давление, создаваемое сокращающейся мышцей. Это приводит к отсутствию движения объекта или мышцы и называется изометрическим сокращением. С другой стороны, изотонические сокращения приводят к возникновению движений.Если мышца сильнее, чем нагрузка, которую она пытается толкать или тянуть, возникает движение.

Скелетные мышцы - это произвольные мышцы, а сердечные и гладкие - нет.

Есть два типа сокращений: произвольные и непроизвольные.Разница между ними сводится к сознательному мышлению и бессознательному контролю. Скелетные мышцы, также известные как поперечно-полосатые мышцы, являются произвольными мышцами, а гладкие мышцы и сердечные мышцы - непроизвольными мышцами. Скелетные мышцы названы так, потому что они обычно прикрепляются к скелету для поддержки и движения. Сердечная мышца находится только в сердце, а гладкие мышцы находятся во внутренних органах, таких как желудок, мочевой пузырь и кишечник.

Произвольные мышцы управляются сознательными командами мозга.Эти мышцы необходимо стимулировать нервными импульсами. Этот сигнал известен как потенциал действия, и он побуждает мышечные волокна производить сокращения. Например, чтобы ходить, нужно сознательно стимулировать тело к выполнению действия. Для этого мозг посылает нервный импульс мышцам ног, чтобы они сокращались и расслаблялись, пока человек не отправит еще одно сообщение, чтобы остановить действие.

Гладкие и сердечные мышцы - это непроизвольные мышцы, поэтому их не нужно сознательно стимулировать, чтобы сокращения имели место.Вместо этого внутри самого органа инициируется сокращение гладкой или сердечной мышцы. В пищеварительной системе введение пищи - это то, что заставляет сокращения перемещать пищу по системе. Точно так же сердце контролирует свои собственные сокращения с помощью электрических импульсов, которые исходят из сердца.

Напряжение, вызванное сокращением мышц, может привести к тому, что мышца станет длиннее или короче..

Сокращение мышц

События сокращения мышц, описывающие концепцию скользящей нити, перечислены ниже.

    • АТФ связывается с головкой миозина и образует ADP + P i . Когда АТФ связывается с головкой миозина, он превращается в АДФ и P i , которые остаются прикрепленными к головке миозина.
    • Ca 2+ обнажает сайты связывания на актиновых филаментах. Ca 2+ связывается с молекулой тропонина, заставляя тропомиозин открывать позиции на актиновом филаменте для прикрепления миозиновых головок.
    • Когда сайты прикрепления на актине открыты, миозиновые головки связываются с актином, образуя поперечные мостики.
    • ADP и P i высвобождаются, и в результате происходит скользящее движение актина. Присоединение поперечных мостиков между миозином и актином вызывает высвобождение АДФ и P i . Это, в свою очередь, вызывает изменение формы миозиновой головки, что вызывает скользящее движение актина к центру сакромеры. Это сближает два Z-диска, эффективно сокращая мышечное волокно, чтобы произвести силовой удар.
    • АТФ заставляет перекрестные мостики разъединяться. Когда новая молекула АТФ прикрепляется к миозиновой головке, поперечный мост между актином и миозином разрывается, возвращая миозиновую головку в неприсоединенное положение.

    Без добавления новой молекулы АТФ поперечные мостики остаются прикрепленными к актиновым филаментам. Вот почему трупы становятся жесткими из-за трупного окоченения (новые молекулы АТФ недоступны).

    Стимуляция сокращения мышц

    Нейроны, или нервные клетки, стимулируются при изменении полярности их плазматической мембраны.Изменение полярности, называемое потенциалом действия , перемещается вдоль нейрона, пока не достигнет конца нейрона. Разрыв, называемый синапсом или синаптической щелью, отделяет нейрон от мышечной клетки или другого нейрона. Если нейрон стимулирует мышцу, то нейрон - это двигательный нейрон , , а его специализированный синапс называется нервно-мышечным соединением. Сокращение мышц стимулируется следующими этапами:

    • Потенциал действия вызывает высвобождение ацетилхолина. Когда потенциал действия нейрона достигает нервно-мышечного соединения, нейрон секретирует нейротрансмиттер ацетилхолин (Ach), который диффундирует через синаптическую щель.
    • Потенциал действия создается на концевой пластине двигателя и во всех Т-канальцах. Рецепторы на моторной концевой пластине, сильно сложенной области сарколеммы, инициируют потенциал действия. Потенциал действия распространяется по сарколемме через поперечную систему канальцев.
    • Саркоплазматический ретикулум выделяет Ca 2+ .В результате потенциала действия по всей поперечной системе канальцев саркоплазматический ретикулум высвобождает Ca 2+ .
    • Форма миозиновых поперечных мостиков. Ca 2+ , высвобождаемый саркоплазматическим ретикулумом, связывается с молекулами тропонина на актиновой спирали, побуждая молекулы тропомиозина открывать сайты связывания для образования миозиновых поперечных мостиков. Если доступен АТФ, начинается сокращение мышц.
    Фазы сокращения мышцы

    Сокращение мышцы в ответ на единичный потенциал действия нерва называется сокращением подергивания.Миограмма, график силы (напряжения) мышц во времени, показывает несколько фаз, показанных на рисунке 1:

    1. Латентный период - это время, необходимое для высвобождения Ca 2+ .
    2. Период сокращения представляет время во время фактического сокращения мышцы.
    3. Период релаксации - это время, в течение которого Ca 2+ возвращаются в саркоплазматический ретикулум посредством активного транспорта.
    4. Рефрактерный период - это время сразу после воздействия.Это период времени, когда мышца сокращается и поэтому не реагирует на второй стимул. Поскольку это происходит одновременно с сокращением, это не отображается на миограмме как отдельное событие.

    Рисунок 1. Фазы миограммы.

    Качество сокращения мышцы

    Следующие факторы влияют на силу и максимальную продолжительность

    .

    Сокращение мышц - сократительные белки и их функции

      • БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
      • КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
        • BNAT
        • Классы
          • Класс 1-3
          • Класс 4-5
          • Класс 6-10
          • Класс 110003 CBSE
            • Книги NCERT
              • Книги NCERT для класса 5
              • Книги NCERT, класс 6
              • Книги NCERT для класса 7
              • Книги NCERT для класса 8
              • Книги NCERT для класса 9
              • Книги NCERT для класса 10
              • NCERT Книги для класса 11
              • NCERT Книги для класса 12
            • NCERT Exemplar
              • NCERT Exemplar Class 8
              • NCERT Exemplar Class 9
              • NCERT Exemplar Class 10
              • NCERT Exemplar Class 11
              • 9plar
              • RS Aggarwal
                • RS Aggarwal Решения класса 12
                • RS Aggarwal Class 11 Solutions
                • RS Aggarwal Решения класса 10
                • Решения RS Aggarwal класса 9
                • Решения RS Aggarwal класса 8
                • Решения RS Aggarwal класса 7
                • Решения RS Aggarwal класса 6
              • RD Sharma
                • RD Sharma Class 6 Решения
                • RD Sharma Class 7 Решения
                • Решения RD Sharma Class 8
                • Решения RD Sharma Class 9
                • Решения RD Sharma Class 10
                • Решения RD Sharma Class 11
                • Решения RD Sharma Class 12
              • PHYSICS
                • Механика
                • Оптика
                • Термодинамика
                • Электромагнетизм
              • ХИМИЯ
                • Органическая химия
                • Неорганическая химия
                • Периодическая таблица
              • MATHS
                • Статистика
                • Числа
                • Числа Пифагора Тр Игонометрические функции
                • Взаимосвязи и функции
                • Последовательности и серии
                • Таблицы умножения
                • Детерминанты и матрицы
                • Прибыль и убыток
                • Полиномиальные уравнения
                • Разделение фракций
              • Microology
          • FORMULAS
            • Математические формулы
            • Алгебраические формулы
            • Тригонометрические формулы
            • Геометрические формулы
          • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
            • Математические калькуляторы
            • 000E
            • 000
            • 000
            • 000 Калькуляторы
            • 000 Образцы документов для класса 6
            • Образцы документов CBSE для класса 7
            • Образцы документов CBSE для класса 8
            • Образцы документов CBSE для класса 9
            • Образцы документов CBSE для класса 10
            • Образцы документов CBSE для класса 1 1
            • Образцы документов CBSE для класса 12
          • Вопросники предыдущего года CBSE
            • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
            • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
          • HC Verma Solutions
            • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
            • HC Verma Solutions Класс 12 Физика
          • Решения Лакмира Сингха
            • Решения Лакмира Сингха класса 9
            • Решения Лахмира Сингха класса 10
            • Решения Лакмира Сингха класса 8
          • 9000 Класс
          9000BSE 9000 Примечания3 2 6 Примечания CBSE
        • Примечания CBSE класса 7
        • Примечания
        • Примечания CBSE класса 8
        • Примечания CBSE класса 9
        • Примечания CBSE класса 10
        • Примечания CBSE класса 11
        • Примечания 12 CBSE
      • Примечания к редакции 9000 CBSE 9000 Примечания к редакции класса 9
      • CBSE Примечания к редакции класса 10
      • CBSE Примечания к редакции класса 11
      • Примечания к редакции класса 12 CBSE
    • Дополнительные вопросы CBSE
      • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
      • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
      • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
      • Дополнительные вопросы по науке
      • CBSE Вопросы
      • CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
      • CBSE Class 10 Science Extra questions
    • CBSE Class
      • Class 3
      • Class 4
      • Class 5
      • Class 6
      • Class 7
      • Class 8 Класс 9
      • Класс 10
      • Класс 11
      • Класс 12
    • Учебные решения
  1. Решения NCERT
    • Решения NCERT для класса 11
      • Решения NCERT для класса 11 по физике
      • Решения NCERT для класса 11 Химия
      • Решения NCERT для биологии класса 11
      • Решение NCERT s Для класса 11 по математике
      • NCERT Solutions Class 11 Accountancy
      • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
      • NCERT Solutions Class 11 Economics
      • NCERT Solutions Class 11 Statistics
      • NCERT Solutions Class 11 Commerce
    • NCERT Solutions for Class 12
      • Решения NCERT для физики класса 12
      • Решения NCERT для химии класса 12
      • Решения NCERT для биологии класса 12
      • Решения NCERT для математики класса 12
      • Решения NCERT, класс 12, бухгалтерия
      • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
      • NCERT Solutions Class 12 Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
      • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Commerce
      • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
    • NCERT Solut Ионы Для класса 4
      • Решения NCERT для математики класса 4
      • Решения NCERT для класса 4 EVS
    • Решения NCERT для класса 5
      • Решения NCERT для математики класса 5
      • Решения NCERT для класса 5 EVS
    • Решения NCERT для класса 6
      • Решения NCERT для математики класса 6
      • Решения NCERT для науки класса 6
      • Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
      • Решения NCERT для класса 6 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 7
      • Решения NCERT для математики класса 7
      • Решения NCERT для науки класса 7
      • Решения NCERT для социальных наук класса 7
      • Решения NCERT для класса 7 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 8
      • Решения NCERT для математики класса 8
      • Решения NCERT для науки 8 класса
      • Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
      • Решения NCERT для класса 8 Английский
    • Решения NCERT для класса 9
      • Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 2
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 5
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 11
      • Решения
      • NCERT для математики класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 13
      • NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 4
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 5
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 6
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 11
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 13
      • Решения NCERT
      • для науки класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
    • Решения NCERT для класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 по математике Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 2
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 7
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 11
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава ter 13
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 10
      • Решения NCERT для класса 10, наука, глава 1
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 2
      • Решения NCERT для класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 7
      • Решения NCERT для класса 10, глава 8,
      • Решения NCERT для класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для класса 10, глава 11
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 12
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 13
      • NCERT S Решения для класса 10 по науке Глава 14
      • Решения NCERT для класса 10 по науке Глава 15
  2. .

    Все, что вам нужно знать о сокращениях концентрических мышц

    Что такое концентрическое сокращение?

    Концентрическое сокращение - это тип мышечной активации, которая вызывает напряжение в мышце по мере ее сокращения. По мере того, как ваша мышца укорачивается, она генерирует достаточно силы для перемещения объекта. Это самый популярный вид сокращения мышц.

    В силовых тренировках сгибание бицепса - это легко узнаваемое концентрическое движение. Когда вы поднимаете гантель к плечу, вы можете заметить, что мышца бицепса набухает и вздувается по мере сокращения.Этот тип движения - один из основных способов укрепить ваши мышцы и стимулировать гипертрофию - увеличение размера мышц.

    Хотя этот тип сокращения эффективен, сам по себе он не даст результатов в силе или массе по сравнению с тренировками, сочетающими различные сокращения мышц. Существует три основных типа мышечных сокращений:

    • эксцентрические
    • концентрические
    • изометрические

    Помимо концентрических сокращений, сокращения мышц можно разделить на две другие категории: эксцентрические и изометрические.

    Эксцентрические

    Эксцентрические сокращения - это удлиняющие движения ваших мышц. Во время этого мышечного движения ваши мышечные волокна растягиваются под действием силы, превышающей силу, которую создает мышца. В отличие от концентрического сокращения, эксцентрические движения не растягивают сустав в направлении сокращения мышцы. Вместо этого он замедляет сустав в конце движения.

    Используя то же упражнение на сгибание бицепса, усилие, с помощью которого гантель возвращается к квадрицепсу от плеча, является эксцентрическим движением.Вы можете заметить, что ваши мышцы удлиняются, когда они активированы. Сочетание эксцентрических и концентрических сокращений мышц дает лучшие результаты в силовых тренировках, так как увеличивает мышечную силу и массу. Однако вы можете быть более склонны к травмам, вызванным физической нагрузкой, во время эксцентрических движений.

    Некоторые движения или упражнения, демонстрирующие эксцентрические движения, включают:

    Изометрические

    Изометрические движения - это сокращения мышц, которые не вызывают движения суставов. Ваши мышцы активированы, но они не обязаны удлиняться или сокращаться.В результате изометрические сокращения создают силу и напряжение без каких-либо движений в суставах.

    Лучший способ визуализировать это сокращение - это оттолкнуться от стены. Когда вы выполняете любое из этих действий, напряжение, прикладываемое к целевой мышце, остается постоянным и не превышает веса объекта, к которому вы прилагаете силу.

    Распространенные движения, демонстрирующие изометрические сокращения, включают:

    • планка удерживает
    • держит объект перед собой в устойчивом положении
    • удерживает гантель на месте на полпути через сгибание бицепса
    • поддерживает мост
    • сидит на стене

    Концентрические сокращения мышц включают движения, которые укорачивают мышцы.В упражнении концентрические движения нацелены на мышцы для выполнения действия. Чем тяжелее объект, который вы пытаетесь поднять или передвинуть, тем больше силы вырабатывается.

    Концентрические движения эффективны для наращивания мышечной массы. Однако вам нужно будет выполнить вдвое больше повторений, чтобы добиться тех же результатов, что и при комбинированной эксцентрической и концентрической тренировках.

    Общие концентрические движения и упражнения включают:

    Концентрические сокращения необходимы для наращивания мышц.Однако они могут вызвать износ суставов, увеличивая риск травм и чрезмерного использования. Концентрические движения зависят от движения суставов для правильного функционирования, но повторяющиеся упражнения и сокращения могут привести к напряжению и болезненности.

    До и после выполнения любого упражнения обязательно растягивайтесь, чтобы расслабить мышцы и уменьшить напряжение. Если вы начинаете испытывать мышечную боль, которая сохраняется дольше нескольких дней или недель, обратитесь к врачу. Это могло быть признаком более серьезной травмы.

    Концентрические сокращения - это движения мышц, которые укорачивают мышечные волокна при выполнении действия. Концентрические движения, необходимые для увеличения мышечной массы, помогают увеличить силу. Но результатов не так много, как тренировки, сочетающие все три типа мышечных сокращений.

    Со временем повторяющиеся концентрические сокращения могут привести к травмам. Если вы начнете испытывать боль или слабость после выполнения концентрического упражнения, проконсультируйтесь с врачом.

    .

    Типы мышечных сокращений - Часть 1

    Три типа мышечных сокращений: концентрические, эксцентрические и изометрические

    Ваша программа скоростных тренировок обеспечит максимальные спортивные результаты, если вы тренируете мышцы, используя все три!

    Часть 1 из 4

    Часть 1 - Типы мышечных сокращений

    Часть 2 - Поднятие тяжестей

    Часть 3 - Плиометрика

    Часть 4 - Изометрия

    Силовые тренировки, плиотренировки и кардиотренировки, сколь бы эффективны они ни были, включают только концентрические и эксцентрические сокращения мышц, и, следовательно, если это объем ваших скоростных тренировок, вы пропустите третий ключевой ингредиент спортивной тренировки, известные как изометрические сокращения.

    Спортивные навыки имеют очень динамичные движения и различные положения тела; и, тренируя свои мышцы для каждого положения и движения в спортивном навыке, вы даете себе прекрасную возможность добиться успеха.

    Подумайте, насколько хорошо вы будете себя чувствовать и работать, когда ваши мышцы тренируются с использованием всех трех типов мышечных сокращений . Каждый тип сокращения играет роль в развитии или выполнении почти всех спортивных навыков, включая бег, прыжки, удары ногами, плавание, взмах битой, теннисной ракеткой, клюшкой для гольфа или хоккейной клюшкой.

    Говоря об упражнениях, большинство людей обычно не говорят в терминах, описывающих тип мышечных сокращений (концентрические, эксцентрические, изометрические), через которые они собираются проработать свои мышцы, а, скорее, они склонны говорить в терминах, описывающих упражнение. сам.

    Например, люди обычно говорят, что они собираются поднимать тяжести, такие как жим лежа, тяги вниз и, возможно, некоторые сгибания рук на бицепс. Вы также можете услышать, как они говорят, что они «делают кардио сегодня», что подразумевает бег на беговой дорожке, велосипеде и / или бег по дорожке.

    Иногда вы слышите, как спортсмены говорят, что собираются выполнить плиометрическую тренировку, которая может включать упражнения с набивными мячами, прыжками вверх и вниз с помостов или, возможно, поднятием легких весов в более высоком темпе, чем обычно.

    Но , за исключением изометрической тренировки, которая фактически определяет тип мышечного сокращения, редко, если вообще когда-либо, вы услышите, что кто-то собирается выполнять эксцентрическую и / или концентрическую тренировку мышц.

    Итак, в этой статье мы собираемся определить различные типы мышечных сокращений и дать вам примеры упражнений, в которых происходят эти типы сокращений, и почему каждый тип упражнений важен для достижения вашего максимального уровня спортивных результатов.

    Итак, приступим… ..

    Правильная терминология

    Во-первых, и чтобы усложнить ситуацию, термин «сокращение» , когда он используется со словом «мышца», например, «сокращение мышц», обычно понимается большинством как сокращение или уменьшение длины мышц - и это словарь. определение.

    Однако при занятиях легкой атлетикой и фитнесом это определение не принимает во внимание динамическую природу мышцы для работы, когда она вынуждена работать в противоположном направлении, как при удлинении мышц, а также не принимает во внимание динамическую способность мышц работать. оставаясь в фиксированном положении.

    Итак, хотя слова сокращение мышц приобрели более широкое значение в мире спортивного фитнеса, фактическое определение слова сокращение, как оно определено в словаре, немного неверно, когда речь идет о различных типах мышц « схватки ».

    Какие бывают 3 типа сокращения мышц?

    Итак, термин «напряжение», а не «сокращение», лучше подходит для определения действий (осмелюсь сказать, сокращения!) Мышцы.

    Следовательно, мышцы при напряжении могут:

    1. Укороченный,
    2. Удлинить, или
    3. Оставайтесь той же длины.

    Именно эти три различных типа мышечного напряжения используются для определения трех различных типов мышечных «сокращений». Таким образом, существует три различных типа мышечных сокращений:

    1. Концентрические сокращения (укоротить)
    2. Эксцентрические сокращения (удлинение)
    3. Изометрические сокращения (остаются прежними)

    Концентрические сокращения

    Концентрическое сокращение - это тип мышечного сокращения, когда длина мышц укорачивается при напряжении.

    Например, когда вы берете гриф для сгибания рук и выполняете сгибание на бицепс, длина ваших мышц бицепса сокращается. Ваши руки начинаются вниз по бокам и заканчиваются руками вверх у плеч. Во время этого движения мышцы бицепса укорачиваются.

    Другой пример: вы выполняете пару сгибаний ног на тренажере подколенного сухожилия. Когда ваше колено сгибается, ваша ступня приближается к ягодицам, и мышцы подколенного сухожилия при этом укорачиваются.

    Любая мышечная активность, при которой сила мышцы может преодолеть сопротивление объекта, заставляющего длину мышцы сокращаться, считается концентрическим сокращением.

    Следовательно, большинство упражнений, которые вы обычно выполняете в тренажерном зале с использованием различных тренажеров и / или гантелей и т. Д., Включают концентрические сокращения.

    Эксцентрические сокращения

    Эксцентрическое сокращение - это тип мышечного сокращения, когда длина мышцы удлиняется или удлиняется при напряжении.

    Это может происходить двумя разными способами:

    1. a) Произвольные сокращения
      b) Непроизвольные сокращения
    2. a) Произвольные эксцентрические сокращения Использование Пример , приведенный выше для сгибания бицепса, после того, как вы выполнили первую часть сгибания бицепса, когда ваши локти согнуты, а руки держатся за руки. к грифу для сгибания рук на плечах, теперь пора вернуть вес обратно к талии.

    Обычно это выполняется плавным и контролируемым движением, когда мышца, бицепс, замедляет движение локтевого сустава в конце движения.

    Та же мышца, которая начала это движение, бицепс, теперь испытывает напряжение в противоположном направлении. Теперь он удлиняется, возвращая вес обратно к вашей талии. Это пример произвольного эксцентрического сокращения.

    Другой аналогичный пример касается мышц задней поверхности бедра. Как и в приведенном выше примере с сгибаниями ног, когда вы возвращаете вес в исходную точку, коленный сустав медленно разгибается с помощью подколенных сухожилий.

    Эти мышцы подвергаются напряжению, но теперь в противоположном направлении, где они удлиняются. Это еще один пример произвольного эксцентрического сокращения.

    1. b) Непроизвольные эксцентрические сокращения Непроизвольные эксцентрические сокращения происходят, когда вес или сопротивление, которое вы пытаетесь переместить или поднять, слишком тяжелые или сильные для мускулов. Основное различие между этим и произвольными эксцентрическими сокращениями заключается в отсутствии контроля над весом / сопротивлением во время непроизвольных эксцентрических сокращений.

    Мы можем использовать аналогичный пример для непроизвольных эксцентрических сокращений, как и для произвольных эксцентрических сокращений.

    Используя упражнение на сгибание рук на бицепс, когда у вас оба согнуты в локтях, руки подняты к плечам, и кто-то протягивает вам 100-фунтовую штангу, средний человек вручил этот вес (если он просто не уронит его ) немедленно бы удлинили мышцы бицепса, даже если бы они попытались предотвратить это, напрягая их. Это был бы пример непроизвольного эксцентрического сокращения.

    Следует отметить, что мышцы, подвергающиеся тяжелой непроизвольной эксцентрической нагрузке, не зависящей от вас, могут пострадать потенциально больше при перегрузке, чем при концентрической (сокращение мышц) и / или произвольной эксцентрической нагрузке.

    Произвольные эксцентрические сокращения являются такой же частью силовой тренировки, как и концентрические сокращения. Концентрическое сокращение обычно связано с самим упражнением, например, сгибания рук на бицепс, отжимания на трицепс и т. Д.

    Но концентрические сокращения составляют только половину повторения этого конкретного упражнения. (например, сгибание бицепса - мышца укорачивается при напряжении при сгибании локтя). Другая половина, возвращение веса в исходное положение, контролируется произвольными эксцентрическими сокращениями. (например, сгибание бицепса - при напряжении мышца удлиняется, а локоть разгибается)

    Тем не менее, часто упражнения специально разрабатываются вокруг медленного возврата веса только в исходное положение.Это то, что называется негативом в отношении силовых тренировок.

    И это известный факт, что мышцы обычно сильнее во время произвольного эксцентрического движения (удлинение мышц) по сравнению с концентрическим движением (сокращение мышц).

    Чтобы понять, почему это так, просто подумайте, что гораздо проще установить 100-фунтовый пакет на землю, чем поднять его с земли.

    Таким образом, силовые тренировки включают концентрические движения мышц, произвольные эксцентрические движения мышц и, иногда, непроизвольные эксцентрические движения.

    Изометрические сокращения

    Изометрическое сокращение - это тип мышечного сокращения, при котором длина мышцы не меняется при напряжении. Например, когда вы берете вес 20 фунтов и выполняете сгибание бицепса, удерживая позицию на полпути между повторениями в течение 10 секунд. Длина вашей двуглавой мышцы в это время не меняется, хотя сила все еще применяется.

    Другой пример : если вы будете толкаться о стену в течение 10 секунд.Стена не двигается, и длина мышц ваших рук не прижимается к ней. Опять же, сила все еще применяется.

    Тренировка со всеми тремя типами сокращений

    Полная программа скоростных тренировок не могла бы считаться завершенной без включения в определенной степени каждого из трех различных типов мышечных сокращений, упомянутых до сих пор . Все они участвуют в улучшении спортивных результатов.

    Многие спортсмены, которые тренировались на скорость, считают, что они «все перепробовали», и им трудно стать быстрее.Часто они упускают из виду последнюю часть головоломки, потому что они не включили в свои скоростные тренировки все типы мышечных сокращений.

    Простое знание этих различных типов мышечных сокращений будет иметь большое значение, чтобы помочь спортсмену разработать полную программу скоростных тренировок, которая обеспечит повышение атлетических и спортивных результатов.

    Как и при сборке наручных часов, у вас могут быть все детали, шестерни, винты и т. Д., Но ваши часы могут работать не очень хорошо. Но, если вы добавите простую пружину , вы не просто добавите еще одну вещь, у вас будет целая система, которая гармонично работает - и, в случае легкой атлетики, это будет иметь экспоненциальный эффект на вашу скорость и производительность. .

    В части 2 или в этой статье мы обсудим некоторые из различных типов упражнений, доступных сегодня, включая силовые тренировки, плиометрические тренировки и кардиотренировки, и это лишь некоторые из них, и определим для вас типы мышечных сокращений, связанных с каждым из их.

    Как только вы узнаете тип мышечного сокращения (-ий), связанного с каждым из этих тренировочных методов, вы получите лучшее представление о том, что каждый из них может предложить для улучшения ваших общих спортивных результатов.

    Часть 1 - Типы мышечных сокращений

    Часть 2 - Поднятие тяжестей

    Часть 3 - Плиометрика

    Часть 4 - Изометрия



    Всегда рад помочь!
    Доктор Ларри Ван С такой

    Теги: классика, Статья .

    Смотрите также

3