Механизм мышечного сокращения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский Государственный Университет Физической Культуры Спорта Молодёжи и Туризма

Кафедра Теории и Методики Прикладных Видов Спорта и Экстремальной Деятельности

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Физиология

Тема: «Механизм мышечного сокращения»

Выполнил: Курсарис Василис

Москва2013



СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАТОМО - ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МЫШЦЕ ПРИ СОКРАЩЕНИИ

3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМИОГРАММЫ И ИХ СВЯЗЬ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СОСТОЯНИЕМ МЫШЦЫ (СИЛА МЫШЕЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, СТЕПЕНЬ УТОМЛЯЕМОСТИ И ДР.)

4. МЕХАНИЗМЫ СОКРАЩЕНИЯ И РАССЛАБЛЕНИЯ МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА. ТЕОРИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ. РОЛЬ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА И ИОНОВ КАЛЬЦИЯ В СОКРАЩЕНИИ

5. ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

6. ФОРМЫ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ (ИЗОТОНИЧЕСКАЯ, ИЗОМЕТРИЧЕСКАЯ, СМЕШАННАЯ)

7. ОСОБЕННОСТИ ОДИНОЧНЫХ И ТЕТАНИЧЕСКИХ МЫШЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ МЕДЛЕННЫХ И БЫСТРЫХ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН. СВЯЗЬ ИСХОДНОЙ ДЛИНЫ И СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЫ. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ СИЛОЙ И СКОРОСТЬЮ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ

8. МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ (ЧИСЛО АКТИВНЫХ ДЕ, ЧАСТОТА ИМПУЛЬСАЦИИ МОТОНЕЙРОНОВ, СИНХРОНИЗАЦИЯ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН ОТДЕЛЬНЫХ ДЕ ВО ВРЕМЕНИ)

9. ЗНАЧЕНИЕ АТФ В ПРОЦЕССЕ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ РЕСИНТЕЗ АТФ, ИХ МОЩНОСТЬ И ЁМКОСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА



1. АНАТОМО - ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА

сокращение мышца волокно расслабление

Скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, имеющих точки прикрепления к костям и расположенных параллельно друг другу. Каждое мышечное волокно (миоцит) включает множество субъединиц - миофибрилл, которые построены из повторяющихся в продольном направлении блоков (саркомеров). Саркомер является функциональной единицей сократительного аппарата скелетной мышцы. Миофибриллы в мышечном волокне лежат таким образом, что расположение саркомеров в них совпадает.

Саркомеры в миофибрилле отделены друг от друга Z -пластинками, которые содержат белок бета-актинин. В обоих направлениях от Z -пластинки отходят тонкие актиновые филламенты. В промежутках между ними располагаются более толстые миозиновые филламенты.

Актиновый филламент внешне напоминает две нитки бус, закрученные в двойную спираль, где каждая бусина - молекула белка актина. В углублениях актиновых спиралей на равном расстоянии друг от друга лежат молекулы белка тропонина, соединенные с нитевидными молекулами белка тропомиозина.

Миозиновые филламенты образованы повторяющимися молекулами белка миозина. Каждая молекула миозина имеет головку и хвост. Головка миозина может связываться с молекулой актина, образуя так называемый поперечный мостик.

Клеточная мембрана мышечного волокна образует инвагинации (поперечные трубочки), которые выполняют функцию проведения возбуждения к мембране саркоплазматического ретикулума. Саркоплазматичекий ретикулум (продольные трубочки) представляет собой внутриклеточную сеть замкнутых трубочек и выполняет функцию депонирования ионов Са++.

Двигательная единица. Функциональной единицей скелетной мышцы является двигательная единица (ДЕ). ДЕ - совокупность мышечных волокон, которые иннервируются отростками одного мотонейрона. Возбуждение и сокращение волокон, входящих в состав одной ДЕ, происходит одновременно (при возбуждении соответствующего мотонейрона). Отдельные ДЕ могут возбуждаться и сокращаться независимо друг от друга.

Основные физиологические свойства скелетных мышц:

1. Возбудимость. Способность мышцы отвечать на действие раздражителя самой мышцы или двигательного нерва изменением физиологических свойств и возникновением возбуждения.

2. Проводимость. Способностъ проводить возбуждение, возникшее в каком-либо участке мышечного волокна, по всему волокну.

3. Рефрактерность. Временное снижение возбудимости мышцы, которое возникает в результате возбуждения.

4. Лабильность. Количество возбуждений за единицу времени, зависящее от уровня обменных процессов.

5. Сократимость. Способность изменять свою длину или напряжение при возбуждении. Это основная функция скелетном мышцы. В период относительного покоя скелетные мышцы полностью не расслаблены, а умеренно напряжены. Такое Состояние называется мышечным тонусом и объясняется редкими импульсами от двигательных нейронов, которые попеременно возбуждают нейромоторные единицы. При изотоническом сокращении укорачивается мышечное волокно, а напряжение не изменяется; при изометрическом сокращении длина мышцы не изменяется, а напряжение возрастает.



2. ????????????? ??????? ? ????? ??? ??????????

Сокращение - изменение механического состояния миофибриллярного сократительного аппарата мышечных волокон в результате действия нервных импульсов.

Скелетная мышца представляет собой сложную систему, преобразующую химическую энергию в механическую работу и тепло.

По теории скольжения, в основе сокращения лежит механическое взаимодействие между миозиновыми и актиновыми миофиламентами благодоря образованию между ними в период активности попереречных мостиков.

Непосредственным источником энергии для мышечного сокращения является расщепление высокоэнергетического вещества АТФ. В мышце происходит также промежуточная реакция, вовлекающая 2-ое высокоэнергетическое вещество - креатинфосфат (КФ). Оно не может действовать как непосредственный источник энергии, поскольку его расщепление не оказывает влияние на сократительные белки мышцы. КФ обеспечивает энергией ресинтез АТФ. В свою очередь, энергия для ресинтеза КФ обеспечивается окислением.

Молекулярный механизм сокращения мышечного волокна состоит в том, что возникающий на мембране в области концевой пластинки потенциал действия распространяется по системе поперечных трубочек вглубь волокна, вызывает деполяризацию мембран цистерн саркоплазматического ретикулума и освобождение из них ионов кальция. Свободные ионы кальция в межфибриллярном пространстве запускают процесс сокращения. Совокупность процессов, обуславливающих распространение потенциала действия вглубь мышечного волокна, выход ионов кальция из саркоплазматического ретикулума, взаимодействие сократительных белков и укорочение мышечного волокна называют "электрическим сопряжением". Энергия гребкового движения одного мостика производит перемещение на 1% длины актиновой нити. Для дальнейшего скольжения сократительных белков друг относительно друга мостики между актином и миозином должны распадаться и вновь образовываться на следующем центре связывания Са2+-. Такой процесс происходит в результате активации в этот момент молекул миозина. Миозин приобретает свойства фермента АТФ-азы, который вызывает распад АТФ. Выделившаяся при распаде АТФ энергия приводит к разрушению имеющихся мостиков и образованию в присутствии Са2+новых мостиков на следующем участке актиновой нити. В результате повторения подобных процессов многократного образования и распада мостиков сокращается длина отдельных саркомеров и всего мышечного волокна в целом. Максимальная концентрация кальция в миофибрилле достигается уже через 3 мс после появления потенциала действия в поперечных трубочках, а максимальное напряжение мышечного волокна - через 20 мс.

Весь процесс от появления мышечного потенциала действия до сокращения мышечного волокна называется электромеханической связью (или электромеханическим сопряжением). В результате сокращения мышечного волокна актин и миозин более равномерно распределяются внутри саркомера, и исчезает видимая под микроскопом поперечная исчерченность мышцы.

3. ???????? ????????? ???????????????? ? ?? ????? ? ?????????????? ?????????? ????? (???? ????????? ??????????, ??????? ???????????? ? ??.)

Работа мышцы с небольшой нагрузкой сопровождается редкой частотой нервных импульсов и вовлечением небольшого числа ДЕ. В этих условиях, накладывая отводящие электроды на кожу над мышцей и используя усилительную аппаратуру, можно на экране осциллографа или с применением чернильной записи на бумаге зарегистрировать одиночные потенциалы действия отдельных Д Е. В случае же значительных напряжений потенциалы действия многих ДЕ алгебраически суммируются и возникает сложная интегрированная кривая записи электрической активности целой мышцы - электромиограмма (ЭМГ).

Форма ЭМГ отражает характер работы мышцы: при статических усилиях она имеет непрерывный вид, а при динамической работе - вид отдельных пачек импульсов, приуроченных, в основном, к начальному моменту сокращения мышцы и разделенных периодами "электрического молчания". Особенно хорошо ритмичность появления подобных пачек наблюдается у спортсменов при циклической работе.

У маленьких детей и неадаптированных к такой работе лиц четких периодов отдыха не наблюдается, что отражает недостаточное расслабление мышечных волокон работающей мышцы.

Чем больше внешняя нагрузка и ста сокращения мышцы, тем выше амплитуда ее ЭМГ. Это связано с увеличением частоты нервных импульсов, вовлечением большего числа ДЕ в мышце и синхронизацией их активности. Современная многоканальная аппаратура позволяет производить одновременную регистрацию ЭМ Г многих мышц на разных каналах. При выполнении спортсменом сложных движений можно видеть на полученных ЭМГ кривых не только характер активности отдельных мышц, но и оценить моменты и порядок их включения или выключения в различные фазы двигательных актов. Записи ЭМГ, полученные в естественных условиях двигательной деятельности, можно передавать к регистрирующей аппаратуре по телефону или радиотелеметрически. Анализ частоты, амплитуды и формы ЭМ Г (например, с помощью специальных компьютерных программ) позволяет получить важную информацию об особенностях техники выполняемого спортивного упражнения и степени ее освоения обследуемым спортсменом.

По мере развития утомления при той же величине мышечного усилия амплитуда ЭМГ нарастает. Это связано с тем, что снижение сократительной способности утомленных ДЕ компенсируется нервными центрами вовлечением в работу дополнительных ДЕ, т.е. путем увеличения количества активных мышечных волокон. Кроме того, усиливается синхронизация активности Д Е, что также повышает амплитуду суммарной ЭМГ.

4. ????????? ?????????? ? ???????????? ????????? ???????. ?????? ??????????. ???? ???????????????????? ?????????? ? ????? ??????? ? ??????????

Согласно теории скольжения нитей, мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. Механизм скольжения нитей включает несколько последовательных событий.

* Головки миозина присоединяются к центрам связывания актинового филламента (рис. 2, А).

* Взаимодействие миозина с актином приводит к конформационным перестройкам молекулы миозина. Головки приобретают АТФазную активность и поворачиваются на 120 °. За счет поворота головок нити актина и миозина передвигаются на «один шаг» друг относительно друга (рис. 2, Б).

* Рассоединение актина и миозина и восстановление конформации головки происходит в результате присоединения к головке миозина молекулы АТФ и ее гидролиза в присутствии Са++ (рис. 2, В).

* Цикл «связывание - изменение конформации - рассоединение - восстановление конформации» происходит много раз, в результате чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z -диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается (рис. 2, Г).

Сопряжение возбуждения и сокращения в скелетной мышце: В состоянии покоя скольжения нитей в миофибрилле не происходит, так как центры связывания на поверхности актина закрыты молекулами белка тропомиозина (рис. 3, А, Б). Возбуждение (деполяризация) миофибриллы и собственно мышечное сокращение связаны с процессом элетромеханического сопряжения, который включает ряд последовательных событий.

* В результате срабатывания нейромышечного синапса на постсинаптической мембране возникает ВПСП, который генерирует развитие потенциала действия в области, окружающей постсинаптическую мембрану.

* Возбуждение (потенциал действия) распространяется по мембране миофибриллы и за счет системы поперечных трубочек достигает саркоплазматического ретикулума. Деполяризации мембраны саркоплазматического ретикулума приводит к открытию в ней Са++ -каналов, через которые в саркоплазму выходят ионы Са++ (рис. 3, В).

* Ионы Са++ связываются с белком тропонином. Тропонин изменяет свою конформацию и смещает молекулы белка тропомиозина, которые закрывали центры связывания актина (рис. 3, Г).

* К открывшимся центрам связывания присоединяются головки миозина, и начинается процесс сокращения (рис. 3, Д).

Для развития указанных процессов требуется некоторый период времени (10-20 мс). Время от момента возбуждения мышечного волокна (мышцы) до начала ее сокращения называют латентным периодом сокращения.

Расслабление скелетной мышцы:

Расслабление мышцы вызывается обратным переносом ионов Са++ посредством кальциевого насоса в каналы саркоплазматического ретикулума. По мере удаления Са++ из цитоплазмы открытых центров связывания становится все меньше и в конце концов актиновые и миозиновые филламенты полностью рассоединяются; наступает расслабление мышцы.

Контрактурой называют стойкое длительное сокращение мышцы, сохраняющееся после прекращения действия раздражителя. Кратковременная контрактура может развиваться после тетанического сокращения в результате накопления в саркоплазме большого количества Са++ ; длительная (иногда необратимая) контрактура может возникать в результате отравления ядами, нарушений метаболизма.

5. ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ

Сокращение мышцы - это движения мостиков, которым требуется энергия. Запас энергии в мышце ограничен, поэтому при работе мышцы требуется постоянное ее восполнение.

Основным источником энергии в организме служат молекулы АТФ, с помощью них происходят все энергетические процессы в клетке. При взаимодействии с нитью актина, головки миозиновых мостиков расщепляют молекулу АТФ, получая тем самым энергию для сокращения. Но запаса молекул АТФ в цитоплазме мышечной клетки (саркоплазма) хватает лишь на непродолжительную мышечную работу, примерно 8 одиночных сокращений. Под действием фермента АТФазы АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.

АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + энергия.

Но откуда тогда берется энергия на длительные сокращения ? Это возможно благодаря механизмам ресинтеза (пересоздания) АТФ.

Мышца имеет три источника воспроизводства энергии:

1. Расщепление креатинфосфата:

В ходе такой реакции, молекула креатинфосфата отдает свою фосфатную группу молекуле аденезиндифосфата (АДФ), в следствие чего АДФ снова превращается в АТФ, а креатинфосфат - в креатин.

АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин.

Важная особенность заключается в том, что на восстановление запасов креатинфосфата нужно несколько минут и то, что эта реакция может осуществляться только после прекращения работы. Если бы креатинфосфат мог восстанавливаться во время работы, мы бы могли долго работать тяжелыми весами в очень большом количестве повторений.

Поэтому подобная подпитка длится весьма ограниченное время, поддерживая энергетический баланс мышц лишь в самом начале их работы. Связано это с малым запасом креатинфосфата в мышечных клетках. Далее в работу включаются аэробный и анаэробный гликолизы.

2. Анаэробный гликолиз:

Гликолиз - процесс распада одной молекулы глюкозы (C6H12O6) на две молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для "зарядки" двух молекул АТФ, протекает в саркоплазме ( цитоплазма мышечной клетки ) под воздействием 10 специальных ферментов.

C6H12O6(глюкоза) + 2 H3PO4 + 2 АДФ = 2 C3H6O3 (молочная кислота)+ 2 АТФ + 2 H2O (вода)

Распад одной молекулы глюкозы способен пополнить энергетические запасы двух молекул АТФ. Гликолиз может протекать без потребления кислорода (такие процессы называются анаэробными) и с потреблением кислорода (аэробный гликолиз) способен быстро восстанавливать запасы АТФ в мышце.

При занятиях бодибилдингом и высокоинтенсивных упражнениях происходит анаэробный гликолиз. Соответственно анаэробный гликолиз протекает очень быстро, т.к. клетке не нужно дожидаться поступления кислорода.

В мышечной ткани основной источник для гликолиза - гликоген (C6H10O5)n. Гликоген -- это сложный углевод, который состоит из соединенных в цепочку молекул глюкозы. После приема пищи в кровь начинает поступать большое количество глюкозы и организм человека запасает излишки этой глюкозы в виде гликогена, сосредоточенного в скелетной мускулатуре и печени. Запасы гликогена во многом определяют объемы нашей мускулатуры и энергетический потенциал мышц.

3. Аэробный гликолиз:

Окисление протекает в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Такие процессы называются аэробными. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз, но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата ( Пировиноградная кислота СН3СОСООН ) не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса ( клеточное дыхание ) до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так:

C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H(2)О + 38АТФ

Итого аэробный гликолиз дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. То есть окисление в 19 раз эффективнее анаэробного гликолиза.

6. ФОРМЫ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ (?????????????, ??????????????, ?????????)

Мышечных сокращений можно разделить на:

· Изотонический (мышца укорачивается при постоянном напряжении)

· Изометрические (напряжение мышцы возрастает, а ее длина не изменяется; мышца сокращается изометрически при совершении статической работы;)

· Изокинетический (имеется в виду той же скоростью)

Изотоническая сокращения:

Изотонический сокращений являются те, которые заставит мышцу изменить длину, как она сокращается и вызывает перемещение части тела. Есть два типа изотонического сокращения:

Концентрический:

Концентрические сокращений являются те, которые заставит мышцу укоротится, как и сокращаться. Пример изгиба локтя от прямых до полностью согнуты, вызывая концентрические сокращения двуглавой мышцы мышцы плеча. Концентрические сокращения являются наиболее распространенным типом сокращения мышц и часто встречаются в ежедневной и спортивной деятельности.

Эксцентричный:

Эксцентричный сокращений являются противоположностью концентрические и происходит, когда мышца удлиняется, как она сжимается. Это реже и обычно включает в себя контроль или замедление движения инициируются эксцентричный антагонист мышц.

Например, когда происходит удар с ногами в футболе, четырехглавой мышцы сокращаются концентрически выпрямить колено и подколенные сухожилия контракт эксцентрично для замедления движения нижних конечностей. Этот тип на сокращение ставит много процедить через мышцы и обычно участвуют в мышечных травм.

Изометрическая сокращения

Изометрические сокращения происходят, когда нет изменений в длине мышцы, которая сокращается. Это происходит, когда проведение объект перед вами, как вес объекта тянет руки вниз, но ваши мышцы договаривающихся держать объект на том же уровне. Другой пример, когда вы захват чего-либо, например, теннисная ракетка. Там нет движения в суставах руки, но мышцы контрактов, чтобы обеспечить достаточные силы, чтобы сохранить устойчивое удержание на ракетке.

Величина силы мышц способен производить во время изометрического зависит от длины мышцы в точке сжатия. Каждая мышца имеет оптимальную длину, в которой максимальная изометрическая сила может быть произведено.

Изокинетическая сокращения

Изокинетический сокращений аналогичны изотонический тем, что длина мышцы изменений при сжатии, где они отличаются в том, что Изокинетический сокращений производить движение с постоянной скоростью.

7. ??????????? ????????? ? ???????????? ???????? ?????????? ????????? ? ??????? ???????? ???????. ????? ???????? ????? ? ???? ?????????? ????????? ?????. ??????????? ????? ????? ? ????????? ?????????? ????

При раздражении скелетной мышцы одиночным импульсом электрического тока сверхпороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение, в котором различают 3 фазы (рис. 4, А):

* латентный (скрытый) период сокращения (около 10 мс), во время которого развивается потенциал действия и протекают процессы электромеханического сопряжения; возбудимость мышцы во время одиночного сокращения изменяется в соответствии с фазами потенциала действия;

* фаза укорочения (около 50 мс);

* фаза расслабления (около 50 мс).

Режимы мышечного сокращения

В естественных условиях в организме одиночного мышечного сокращения не наблюдается, так как по двигательным нервам, иннервирующим мышцу, идут серии потенциалов действия. В зависимости от частоты приходящих к мышце нервных импульсов мышца может сокращаться в одном из трех режимов (рис. 4, Б).

* Одиночные мышечные сокращения возникают при низкой частоте электрических импульсов. Если очередной импульс приходит в мышцу после завершения фазы расслабления, возникает серия последовательных одиночных сокращений.

* При более высокой частоте импульсов очередной импульс может совпасть с фазой расслабления предыдущего цикла сокращения. Амплитуда сокращений будет суммироваться, возникнет зубчатый тетанус - длительное сокращение, прерываемое периодами неполного расслабления мышцы.

* При дальнейшем увеличении частоты импульсов каждый следующий импульс будет действовать на мышцу во время фазы укорочения, в результате чего возникнет гладкий тетанус - длительное сокращение, не прерываемое периодами расслабления.

Оптимум и пессимум частоты

Амплитуда тетанического сокращения зависит от частоты импульсов, раздражающих мышцу. Оптимумом частоты называют такую частоту раздражающих импульсов, при которой каждый последующий импульс совпадает с фазой повышенной возбудимости (рис. 4, A) и соответственно вызывает тетанус наибольшей амплитуды. Пессимумом частоты называют более высокую частоту раздражения, при которой каждый последующий импульс тока попадает в фазу рефрактерности (рис. 4, A), в результате чего амплитуда тетануса значительно уменьшается.



8. ???????? ????????? ???? ?????????? ???? (????? ???????? ??, ??????? ??????????? ????????????, ????????????? ?????????? ???????? ??????? ????????? ?? ?? ???????)

Управление движениями, поддержание вертикального положения и необходимая фиксация звеньев тела обеспечиваются сокращением в нужный момент времени определенных мышц и регуляцией степени их напряжения центральной нервной системой.

Регуляция мышечного напряжения осуществляется тремя физиологическими механизмами:

1) количеством активных ДЕ мышцы;

2) частотой импульсации мотонейронов ДЕ (т. е режимом их работы).;

3) временной связью активности ДЕ.

ДЕ активизируется после того, как ее мотонейрон пошлет импульсы для сокращения иннервируемых мышечных волокон.

Двигательные единицы возбуждаются мотонейронами по физиологическому закону «все или ничего ». Поэтому на нервный импульс реагируют одновременно все мышечные волокна одной ДЕ. Сила сокращения одной ДЕ зависит от количества составляющих ее мышечных волокон. Малые ДЕ развивают силу всего лишь в несколько мил - линьютон, а ДЕ с большим количеством волокон - в несколько ньютон. Как видно, силовой потенциал одной ДЕ невелик, поэтому для выполнения движения при сокращении мышцы одновременно « включаются » в работу несколько ДЕ, что в физиологии получило название « пространственной суммации ». Чем выше внешнее сопротивление, тем больше ДЕ задействовано при генерации силы мышцей, и тем большее напряжение она развивает.

Необходимое число активных ДЕ определяется интенсивностью возбуждающих влияний более высоких уровней нервной системы на мотонейроны данной мышцы.

Реакция мотонейронов ДЕ на возбуждающие влияния более высоких уровней нервной системы определяется порогом их возбуждения. Сам этот порог зависит от размера мотонейрона. Чем меньше размер тела мотонейрона, тем ниже порог его возбуждения и меньше размер ДЕ Поэтому слабые мышечные напряжения обеспечиваются преимущественно активностью низкопороговых - малых и медленных ДЕ.

В естественных условиях сокращение ДЕ работающих мышц обусловлено не одиночными нервными импульсами, а их сериями с различной частотой - от 5 до 50 в одну секунду. При этом, когда каждый последующий нервный импульс подается до окончания фазы расслабления мышцы от воздействия предыдущего, то последующее за импульсом сокращение мышцы накладывается на предыдущее. В итоге происходит более высокое развитие силы. Когда нервные импульсы генерируются мотонейроном с высокой частотой, то спада напряжения мышц или развиваемой ими силы не происходит. При этом достигаются более сильные, чем при одиночных импульсах, сокращения мышечных волокон и 3 -4- кратное увеличение развиваемой силы.

9. ЗНАЧЕНИЕ АТФ В ПРОЦЕССЕ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ РЕСИНТЕЗ АТФ, ИХ МОЩНОСТЬ И ЁМКОСТЬ

Единственным прямым источником энергии для мышечного сокращения служит АТФ. При активации мышцы повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция приводит к сокращению и усиленному расщеплению АТФ, интенсивность метаболизма повышается в 100-1000 раз. АТФ гидролитически расщепляется с помощью миозин-АТФ-фазы до АДФ и неорганического фосфата. Расщепление одного моля АТФ обеспечивает около 48 кДж энергии.40-50% этой энергии преобразуется в механическую работу, а 50-60% превращается в тепло. В естественных условиях в мышце лишь 20-30% всех энерготрат идет на механическую работу, поскольку часть энергии используется для работы ионных насосов и окислительного восстановления АТФ. Для поддержания продолжительной работы мышц требуется постоянное восстановление АТФ с той же скоростью, с какой она расходуется.

Ресинтез АТФ осуществляется в мышце анаэробным (без участия кислорода) и аэробным (с участием кислорода) путем. Для образования АТФ в сокращающейся мышце могут действовать три энергетические системы: фосфагенная, или АТФ-КрФ система; гликолитическая и окислительная. Эти системы отличаются по энергетической емкости, то есть по максимально возможному количеству образуемой. энергии, и энергетической мощности, то есть по максимальному количеству энергии, образующейся в единицу времени.

При продолжительной и малоинтенсивной работе потребности мышц в кислороде полностью удовлетворяются. Необходимая для ресинтеза АТФ энергия поступает в результате окисления углеводов и жиров. Чем больше мощность работы, тем относительно меньше энергетический вклад окисляемых жиров в общую энергопродукцию сокращающихся мышц. При работе очень большой мощности окисляются в основном углеводы, а при малоинтенсивной - жиры.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мымшечные ткамни (от лат. textus muscularis -- ткани мышц) -- ткани, различные по строению и происхождению, но сходные по способности к выраженным сокращениям. Состоят из вытянутых клеток, которые принимают раздражение от нервной системы и отвечают на него сокращением. Они обеспечивают перемещения в пространстве организма в целом, его движение органов внутри организма (сердце, язык, кишечник и др.) и состоят из мышечных волокон.

Основные морфологические признаки элементов мышечных тканей: удлиненная форма, наличие продольно расположенных миофибрилл и миофиламентов -- специальных органелл, обеспечивающих сократимость, расположение митохондрий рядом с сократительными элементами, наличие включений гликогена, липидов и миоглобина.

Специальные сократительные органеллы -- миофиламенты или миофибриллы обеспечивают сокращение, которое возникает при взаимодействии в них двух основных фибриллярных белков -- актина и миозина -- при обязательном участии ионов кальция. Митохондрии обеспечивают эти процессы энергией. Запас источников энергии образуют гликоген и липиды.



???????????? ??????????

1. Начала физиологии: Учебник / под ред. акад. А.Д. Ноздрачева. СПб.: Издательство «Лань», 2005.

2. Общий курс физиологии человека и животных: Учебник / под ред. А.Д. Ноздрачева. М.: Высшая школа, 1996.

3. Физиология человека: Учебник / под ред. В.М.Смирнова. М.: Медицина, 2007.

4. Физиология человека / под ред. Р.Шмидта и Г. Тевса. М.: Мир, 2004.

5. Физиология. Основы и функциональные системы: Курс лекций / под ред. К.В.Судакова. М.: Медицина, 2008.

6. Николс Д. От нейрона к мозгу / Николс Д., Мартин Р., Валлас Б., Фукс П. М.: Едиториал УРСС, 2003.

7. Сандаков Д.Б., Захаревская И.И. Физиология человека и животных. Элементарные физиологические процессы:Курс лекций. Мн..: БГУ, 2003.

8. Сандаков Д.Б., Захаревская И.И. Физиология человека и животных. Сенсорные системы. Мн..: БГУ, 2008.

Размещено на Allbest.ru

...