Внешнее строение скелетных мышц

Внешнее строение скелетных мышц

Движение является важнейшей функцией организма. Его осуществляет опорно-двигательный аппарат, в состав которого входят кости, служащие своеобразными рычагами, и мышцы , приводящие в действие эти рычаги. Мышцы сокращаются по команде из центральной нервной системы. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего кости, к которым она прикрепляется, сближаются. Так изменяется положение частей тела относительно друг друга и относительно поверхности, на которую тело опирается.

В теле человека насчитывается около 400 скелетных мышц, участвующих благодаря способности к сокращению в выполнении различных движений. Мышцы составляют около 35-40% массы тела взрослого человека, однако у детей и людей старческого возраста этот показатель снижается до 25%, а у спортсменов достигает 50%. Рельеф человеческого тела определяется расположением и степенью развития мышц, в чем легко убедиться при сравнении тела атлета и обычного индивида.

Строение скелетной мышцы

Скелетная мышца построена из так называемой поперечнополосатой мышечной ткани. Основным рабочим элементом ее служит поперечнополосатое мышечное волокно, длина которого может составлять от нескольких миллиметров до 10-12 см при диаметре 12-100 мкм. Мышечное волокно содержит специальные образования — миофибриллы, которые и обусловливают его сокращение. Миофибриллы построены из правильно чередующихся темных и светлых дисков, что делает волокно «полосатым».

Мышечные волокна с помощью соединительной ткани объединяются в пучки, которые формируют сократимую часть мышцы, именуемую телом, или брюшком. Для прикрепления к костям у скелетной мышцы имеются сухожилия , построенные из плотной соединительной ткани, богатой коллагеном, и отличающиеся большой сопротивляемостью растяжению. В местах прикрепления сухожилий мышц на костях имеются различные отростки, шероховатости, бугорки и ямки, которые выражены тем лучше, чем крупнее и сильнее прикрепляющаяся к ним мышца. Снаружи каждая скелетная мышца покрыта плотным футляром — мышечной фасцией.

Нервы, по которым в скелетную мышцу приходит команда из центральной нервной системы, разделяются на тонкие веточки, достигающие каждого мышечного волокна. На мышечном волокне они образуют двигательное нервное окончание, которое служит для передачи нервного импульса, вызывающего сокращение волокна. Поскольку двигательное нервное окончание имеется на каждом мышечном волокне, сокращение скелетной мышцы происходит быстро, сильно и четко подчиняется воле человека. При этом потребляется много энергии, из которой только 1/4 преобразуется в механическую работу, а остальные 3/4 — в тепло. Именно сокращение мышц служит главным источником образования тепла в организме.

От нервной системы мышца получает также импульсы, регулирующие ее тонус, обмен веществ, рост и развитие. Информация о состоянии мышечных волокон воспринимается чувствительными нервными окончаниями, которые постоянно сигнализируют в центральную нервную систему о степени тонического напряжения мышц. В мелких мышцах, участвующих в выполнении тонких и точных движений, количество чувствительных нервных окончаний значительно больше, чем в крупных.

Строение мышечной ткани внутренних органов и сосудов

Помимо скелетных мышц мышечная ткань имеется в стенках внутренних органов и сосудов . Эта ткань отличается иным строением и называется гладкой мышечной тканью. Клетки этой ткани имеют веретеновидную форму и располагаются в стенках органов пластами. Специфической особенностью гладких мышц является их способность к автоматическим (не зависящим от воли человека) сокращениям, которые носят тонический характер (замедлены и распространяются на весь пласт клеток). Регулирует деятельность гладких мышц автономная (вегетативная) нервная система. Перистальтические движения кишечника, изменение просвета бронхов, протоков желез, увеличение тонуса сосудов и т. п. осуществляются при сокращении гладкой мышечной ткани в стенках этих органов. Особо выделяют мышечную ткань сердца, которая по строению сходна с поперечнополосатой, но сокращается автоматически и иннервируется автономной нервной системой.

Классификация скелетных мышц

Классификация скелетных мышц осуществляется по ряду признаков.

По форме и размерам
В зависимости от формы и размеров различают длинные и короткие, ромбовидные, квадратные, трапециевидные мышцы и т. п. Мышцы, расположенные на туловище, обычно имеют плоскую форму; они крупнее, занимают большие участки. Мышцы конечностей отличаются своей длиной, веретенообразной формой, нередко перистым строением, когда пучки мышечных волокон располагаются под углом к продольной оси мышцы (это увеличивает развиваемую мышцами силу). Мышцы с косым направлением волокон, прикрепляющихся к сухожилию с одной стороны, называются одноперистыми, с двух сторон — двухперистыми.

Различия мышц по форме тесно связаны с их функциональными особенностями. Длинные тонкие мышцы с малой площадью прикрепления к костям (например, мышцы, приводящие в движение пальцы кисти) участвуют в точных движениях с большой амплитудой. Короткие толстые мышцы могут преодолевать значительное сопротивление, но размах их движений невелик. Таких мышц много в области таза, позвоночника.

По направлению волокон
По направлению волокон различают прямые мышцы (мышечные волокна расположены параллельно продольной оси тела), косые, поперечные и круговые. Так, переднюю и боковые стенки живота образуют прямая мышца живота, наружная и внутренняя косые мышцы, а также поперечная мышца живота. Круговые мышцы образуют жомы (сфинктеры), располагающиеся вокруг естественных отверстий и каналов; при их сокращении отверстия закрываются. К таковым относятся, например, круговая мышца глаза , круговая мышца рта.

По выполняемой функции
По функции мышцы делят на сгибатели и разгибатели, отводящие и приводящие, вращатели кнаружи (супинаторы) и вращатели кнутри (пронаторы). По положению различают поверхностные и глубокие, наружные и внутренние мышцы и т. п. Указание на функцию и расположение мышцы часто входит в ее название: например, на передней поверхности предплечья располагаются круглый и квадратный пронаторы, лучевой и локтевой сгибатели запястья, поверхностный и глубокий сгибатели пальцев. Некоторые мышцы получили названия по их внешней форме (дельтовидная, ромбовидная, квадратная, зубчатая и т. п.), количеству головок (двуглавая, трехглавая, четырехглавая), положению (межреберные, подколенная), месту начала и прикрепления (плече-лучевая, грудино-ключично-сосцевидная).

По отношению к суставам
По отношению к суставам выделяют односуставные, двухсуставные и многосуставные мышцы — в зависимости от того, на сколько суставов они непосредственно действуют. Многосуставные мышцы обычно длиннее и располагаются более поверхностно, чем односуставные. По областям тела различают мышцы туловища, головы, шеи, верхних и нижних конечностей.

По взаимодействию с другими мышцами
Поскольку выполнение любого движения является результатом содружественного действия целого ряда мышц, принято выделять мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты: первые совместно выполняют одно и то же движение в суставе (например, сгибают кисть), вторые участвуют в противоположных движениях (например, сгибают и разгибают кисть). Как правило, мышцы-синергисты расположены на одной поверхности конечности, а мышцы-антагонисты — на противоположных (например, сгибатели — на передней поверхности плеча и предплечья, разгибатели — на задней). Понятие синергизма и антагонизма мышц относится к их функциональной характеристике. Так, мышцы, работающие в одном движении как синергисты, в другом движении могут быть антагонистами. Согласование работы мышц достигается за счет координации их сокращений со стороны нервной системы.

Вспомогательные приспособления мышц

Для облегчения и повышения эффективности работы у мышц имеются вспомогательные приспособления: фасции, синовиальные сумки и мышечные блоки.

Фасции — это плотные соединительнотканные оболочки, которые в виде футляров покрывают отдельные мышцы или их группы. Фасции отграничивают мышцы, способствуя их независимому сокращению. Вместе с тем они служат местом прикрепления мышечных волокон и способствуют передаче мышечных усилий на костные рычаги. Синовиальные сумки представляют собой замкнутые полости, заполненные особой жидкостью. Расположены они между мышцами и костями в местах наибольшей механической подвижности тканей. Эти приспособления служат для облегчения скольжения мышц при их сокращении. Синовиальных сумок много в области коленного и плечевого суставов. В области суставов кисти и стопы синовиальные оболочки окружают многочисленные сухожилия, облегчая и направляя их движения. Блоки образуются в тех местах, где сухожилие мышцы меняет направление, перекидываясь через кость.

Сосуды и нервы в мышечных тканях

Сосуды и нервы обычно проникают в мышцу с внутренней стороны чаще в одном, реже — в нескольких местах, называемых воротами мышцы. В мышце кровеносные сосуды разветвляются до мельчайших капилляров, которые густой сетью оплетают каждое мышечное волокно. С кровью в мышцу поступают питательные вещества и кислород. В силу того, что мышцы обильно снабжаются кровью и легкодоступны для воздействия, они являются одним из наиболее распространенных путей введения лекарственных препаратов в организм человека. При внутримышечном введении лекарственное вещество быстро попадает в кровеносное русло и разносится по всему организму.

Биомеханические принципы работы мышц

Работу мышц рассматривают с позиций биомеханики. При сокращении мышца совершает механическую работу, определяемую как произведение силы мышцы на расстояние перемещения груза. Сила мышцы зависит от площади ее поперечного сечения и числа участвующих в сокращении мышечных волокон. Чем больше поперечник мышцы, тем она сильнее. Вспомните, как эффектно можно продемонстрировать натренированные бицепсы (то есть силу двуглавой мышцы плеча, от лат. musculus biceps brachii), согнув руку в локтевом суставе.

Для характеристики любого движения и участвующих в нем мышц используют принцип рычага. При этом рычаг первого рода называют рычагом равновесия (например, равновесие головы относительно позвоночника), а рычаг второго рода — рычагом силы (стопа во время подъема на цыпочки) или рычагом скорости (движения руки в локтевом суставе). Мышечная система постоянно работает против силы земного тяготения. В биомеханическом отношении любое перемещение тела в пространстве, а также сохранение его позы есть результат сложной координации сокращения отдельных мышц и согласования развиваемых мышечных усилий с силами тяготения, действующими на тело. Знание законов биомеханики особенно важно при изучении спортивных и других профессиональных движений.

Под действием физических тренировок увеличивается количество мышечных волокон, которые становятся толстыми и содержат большое количество миофибрилл, что свидетельствует о хорошем развитии их сократительного аппарата. Совершенствуется строение нервных окончаний, улучшается кровоснабжение мышцы. В результате тренировки увеличивается площадь поперечного сечения мышцы, что обусловливает рост ее силы. Специальные упражнения с использованием тренажеров позволяют развить определенные группы мышц. Таким образом, человек может изменять рельеф своего тела, моделируя его по собственному желанию.

Железы внутренней секреции и их значение

10-10-2006 17:35 (1)

Понятие об эндокринных железах и гормонах. Железами внутренней секреции, илиэндокринными, называют железы, не имеющие выводных протоков. Продукты своей жизнедеятельности — гормоны они выделяют во внутреннюю среду организма, т. е. в кровь, лимфу, тканевую жидкость.

Гормоны — органические вещества различной химической природы: пептидные и белковые (к белковым гормонам относятся инсулин, соматотропин, пролактин и др), производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин), стероидные (гормоны половых желез и коры надпочечников). Гормоны обладают высокой биологической активностью (поэтому вырабатываются в чрезвычайно малых дозах), специфичностью действия, дистантным воздействием, т. е. влияют на органы и ткани, расположенные вдали от места образования гормонов. Поступая в кровь, они разносятся по всему организму и осуществляют гуморальную регуляцию функций органов и тканей, изменяя их деятельность, возбуждая или тормозя их работу. Действие гормонов основано на стимуляции или угнетении каталитической функции некоторых ферментов, а также воздействии на их биосинтез путем активации или угнетения соответствующих генов.

Деятельность желез внутренней секреции играет основную роль в регуляции длительно протекающих процессов: обмена веществ, роста, умственного, физического и полового развития, приспособления организма к меняющимся условиям внешней и внутренней среды, обеспечении постоянства важнейших физиологических показателей (гомеостаза), а также в реакциях организма на стресс.

При нарушении деятельности желез внутренней секреции возникают заболевания, называемые эндокринными. Нарушения могут быть связаны либо с усиленной (по сравнению с нормой) деятельностью железы — гиперфункцией, при которой образуется и выделяется в кровь увеличенное количество гормона, либо с пониженной деятельностью железы —гипофункцией, сопровождаемой обратным результатом.

Внутрисекреторная деятельность важнейших эндокринных желез. К важнейшим железам внутренней секреции относятся щитовидная, надпочечники, поджелудочная, половые, гипофиз(рис. 13.4). Эндокринной функцией обладает и гипоталамус (подбугровая область промежуточного мозга). Поджелудочная и половые железы являются железами смешанной секреции, так как кроме гормонов они вырабатывают секреты, поступающие по выводным протокам, т. е. выполняют функции и желез внешней секреции.

Рис, 13.4 . Расположение желез внутренней секреции: 1 гипофиз; 2 эпифиз; 3 щитовидная железа ; 4 — околощитовидные железы; 5 зобная железа; 6 — надпочечники; 7 поджелудочная железа ; 8 половые железы.

Щитовидная железа (масса 16-23 г) расположена по бокам трахеи чуть ниже щитовидного хряща гортани. Гормоны Щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) в своем составе имеют иод, поступление которого с водой и пищей является необходимым условием ее нормального функционирования.

Гормоны щитовидной железы регулируют обмен веществ, усиливают окислительные процессы в клетках и расщепление гликогена в печени, влияют на рост, развитие и дифференцировку тканей, а также на деятельность нервной системы. При гиперфункции железы развиваетсябазедова болезнь . Ее основные признаки: разрастание ткани железы (зоб), пучеглазие, учащенное сердцебиение, повышенная возбудимость нервной системы, повышение обмена веществ, потеря веса. Гипофункция железы у взрослого человека приводит к развитиюмикседемы (слизистый отек), проявляющейся в снижении обмена веществ и температуры тела, увеличении массы тела, отечности и одутловатости лица, нарушении психики. Гипофункция железы в детском возрасте вызывает задержку роста и развитие карликовости, а также резкое отставание умственного развития (кретинизм).

Надпочечники (масса 12 г) — парные железы, прилегающие к верхним полюсам почек. Как ипочки, надпочечники имеют два слоя: наружный — корковый, и внутренний — мозговой, являющиеся самостоятельными секреторными органами, вырабатывающими разные гормоны с различным характером действия.

Клетками коркового слоя синтезируются гормоны, регулирующие минеральный, углеводный, белковый и жировой обмен. Так, при их участии регулируется уровень натрия и калия в крови, поддерживается определенная концентрация глюкозы в крови, увеличивается образование и отложение гликогена в печени и мышцах. Последние две функции надпочечники выполняют совместно с гормонами поджелудочной железы. При гипофункции коркового слоя надпочечников развивается бронзовая, или адди-сонова, болезнь. Ее признаки: бронзовый оттенок кожи, мышечная слабость, повышенная утомляемость, понижение иммунитета.

Мозговым слоем надпочечников вырабатываются гормоны адреналин и норадреналин. Они выделяются при сильных эмоциях — гневе, испуге, боли, опасности. Поступление этих гормонов в кровь вызывает учащенное сердцебиение, сужение кровеносных сосудов (кроме сосудов сердца и головного мозга), повышение артериального давления, усиление расщепления гликогена в клетках печени и мышц до глюкозы, угнетение перистальтики кишечника, расслабление мускулатуры бронхов, повышение возбудимости рецепторов сетчатки, слухового и вестибулярного аппаратов. В результате происходит перестройка функций организма в условиях действия чрезвычайных раздражителей и мобилизация сил организма для перенесения стрессовых ситуаций.

Поджелудочная железа имеет особые островковые клетки, которые вырабатывают гормоны инсулин и глюкагон, регулирующие углеводный обмен в организме. Так, инсулин увеличивает потребление глюкозы клетками, способствует превращению глюкозы в гликоген, уменьшая таким образом количество сахара в крови. Благодаря действию инсулина содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне, благоприятном для протекания процессов жизнедеятельности. При недостаточном образовании инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что приводит к развитию болезни сахарный диабет. Не использованный организмом сахар выводится с мочой. Больные пьют много воды, худеют. Для лечения этого заболевания необходимо вводить инсулин. Другой гормон поджелудочной железы — глюкагон -является антагонистом инсулина и оказывает противоположное действие, т. е. усиливает расщепление гликогена до глюкозы, повышая ее содержание в крови.

Важнейшей железой эндокринной системы организма человека является гипофиз, или нижний придаток мозга (масса 0,5 г). В нем образуются гормоны, стимулирующие функции других эндокринных желез. В гипофизе выделяют три доли: переднюю, среднюю и заднюю, — и каждая из них вырабатывает разные гормоны. Так, в передней доле гипофиза вырабатываются гормоны, стимулирующие синтез и секрецию гормонов щитовидной железы (тиреотропин), надпочечников (кортикотропин), половых желез (гонадотропин), а также гормон роста(соматотропин). При недостаточной секреции соматотропина у ребенка тормозится рост и развивается заболевание гипофизарная карликовость (рост взрослого человека не превышает 130 см). При избытке гормона, наоборот, развивается гигантизм. Повышенная секрециясоматотропина у взрослого вызывает болезнь акромегалию, при которой разрастаются отдельные части тела — язык, нос, кисти рук. Гормоны задней доли гипофиза усиливают обратное всасывание воды в почечных канальцах, уменьшая мочеотделение(антидиуретический гормон), усиливают сокращения гладких мышц матки {окситоцин).

Половые железы семенники, или яички, у мужчин и яичники у женщин — относятся к железам смешанной секреции. Семенники вырабатывают гормоныандрогены, а яичники -эстрогены. Они стимулируют развитие органов размножения, созревание половых клеток и формирование вторичных половых признаков, т. е. особенностей строения скелета, развития мускулатуры, распределения волосяного покрова и подкожного жира, строения гортани, тембра голоса и др. у мужчин и женщин. Влияние половых гормонов на формообразовательные процессы особенно наглядно проявляется у животных при удалении половых желез (кастрацин) или их пересадке.

Внешнесекреторная функция яичников и семенников заключается в образовании и выведении по половым протокам яйцеклеток и сперматозоидов соответственно.

Гипоталамус. Функционирование желез внутренней секреции, в совокупности образующихэндокринную систему, осуществляется в тесном взаимодействии друг с другом и взаимосвязи с нервной системой. Вся информация из внешней и внутренней среды организма человека поступает в соответствующие зоны коры больших полушарий и другие отделы мозга, где осуществляется ее переработка и анализ. От них информационные сигналы передаются в гипоталамус — подбугровую зону промежуточного мозга, и в ответ на них он вырабатывает регуляторные гормоны, поступающие в гипофиз и через него оказывающие свое регулирующее воздействие на деятельность желез внутренней секреции. Таким образом, гипоталамус выполняет координирующую и регулирующую функции в деятельности эндокринной системы человека.

10-10-2006 15:15 (0)

Скелетные мышцы, их строение и функции

Функции мышц. Мышцы — это органы тела, состоящие из мышечной ткани, способной сокращаться под влиянием нервных импульсов. Они являются активным элементом опорно-двигательной системы, так как обеспечивают разнообразные движения при перемещениичеловека в пространстве, сохранение равновесия, дыхательные движения, сокращения стенок внутренних органов, голосообразование и др.

Рис . 12.8 . Мышечная система человека: 1 мышцы лица; 2 мышцышеи; 3 дельтовидная мышца; 4 большая грудная мышца; 5 двуглавая мышца плеча; 6 наружная косая мышца живота; 7 — прямая мышца живота; 8 мышцы предплечья; 9 мышцы кисти; 10 — четырехглавая мышца бедра; Ц — мышцы голени; 12 икроножная мышца; 13 двуглавая мышца бедра; 14 — большая ягодич-ная мышца; 15 широчайшая мышца спины; 16 трехглавая мышца плеча; 17 — трапециевидная мышца.

Соединение со скелетом дало основание называть их скелетной мускулатурой (рис. 12.8). Общее число мышц около 600, а доля их от массы тела человека оставляет в среднем около 30%.

Строение мышцы. Мышца состоит из пучков поперечнополосатых мышечных волокон, соединенных рыхлой соединительной тканью в пучки первого порядка. Они, в свою очередь, объединяются в пучки второго порядка и т. д. В итоге мышечные пучки всех порядков объединяются соединительной оболочкой, образуя мышечное брюшко. Соединительнотканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками по концам брюшка, переходят в сухожильную часть мышцы, крепящейся к кости. Во время сокращения происходит укорочение мышечного брюшка и сближение ее концов. При этом сократившаяся мышца с помощью сухожилия тянет за собой кость, которая выполняет роль рычага. Так совершаются разнообразные движения.

Каждая мышцз является целостным (отдельным) органом, имеющим определенную форму, строение и функцию, развитие и положение в организме. Мышцы обильно снабженыкровеносными сосудами и нервами. В каждом движении принимают участие несколько мышц. Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения —антагонистами. Например, сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем — трехглавая (трицепс)- Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Однако при постоянной нагрузке на сустав (например, при удержании гири в горизонтально вытянутой руке) мышцы-сгибатели и разгибатели локтевого сустава действуют уже не как антагонисты, а как синергисты. Таким образом, действия мышц нельзя сводить к выполнению только одной функции, так как они многофункциональны. Поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, наши движения точны и плавны.

По характеру выполняемых основных движений и по действию на сустав различают следующие виды мышц: сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращающие, приподнимающие и опускающие и др. Выделяют также мимические, жевательные и дыхательные мышцы.

Нервная регуляция деятельности мышц. В большинстве движений участвует множество мышц, причем сокращение и расслабление различных групп мышц происходит в определенном порядке и с определенной силой. Такая согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется нервной системой. Скелетные мышцы иннервируются соматическим отделом нервной системы. К каждой мышце подходит один или несколько нервов, проникающих в ее толщу и разветвляющихся на множество мелких отростков, которые достигают мышечных волокон. Посредством нервов осуществляется связь мышц с ЦНС, которая регулирует любые двигательные акты (ходьба, бег, пищевые движения и т. д.) и длительное напряжение мышц — тонус, поддерживающий определенное положение тела в пространстве. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Мышечный рефлексможет запускаться с раздражения рецепторов, находящихся в самой мышце или в сухожилиях, либо с раздражения зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных рецепторов.

В регуляции безусловно-рефлекторных движений принимает участие мозжечок. Он осуществляет координацию движения, регуляцию мышечного тонуса, способствует поддержанию равновесия и позы тела. При поражении мозжечка его регуляторные двигательные функции нарушаются.

Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.). При длительной работе наступает утомление и снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Кроме того, утомление возникает и вследствие процессов, происходящих в нервных центрах.

Русский физиолог И. М. Сеченов первым пришел к выводу, что работоспособность мышц зависит от величины нагрузки и ритма работы. Подобрав их оптимальные соотношения, можно добиться высокой производительности работы мышц. И. М. Сеченов установил также, что мышечное утомление проходит и работоспособность восстанавливается гораздо быстрее в результате смены видов деятельности, а не полного бездействия. Тренировка мышц увеличивает их массу, силу и работоспособность. Чрезмерная же работа приводит к утомлению, а бездеятельность — к атрофии.

Систематическая мышечная работа усиливает кровоснабжение мыши и костей, к которым они прикрепляются. Это приводит кувеличению мышечной массы и усиленному росту костей. Сильные мышцы легко справляются с поддержанием туловища в нужном положении, противостоят развитию сутулости, искривлению позвоночника.

Гигиена опорно-двигательной систем ы. Человек рождается с очень гибким скелетом. Поэтому в детском возрасте особенно внимательно нужно следить за осанкой ребенка, позой ученика за партой. Слабо развитые мышцы и неправильная осанка ребенка могут привести к развитию искривления позвоночника, сутулости, которые нарушают нормальную деятельность органов грудной полости и пищеварения. Для предупреждения плоскостопия (уплощение свода стопы) не следует в период активного роста человека носить тесную обувь, а также длительно носить обувь на высоком каблуке. На формировании опорно-двигательного аппарата организма положительно сказываются активный образ жизни, подвижные игры, регулярные занятия физкультурой и спортом.

Основным элементом скелетной мышцы является мышечная клетка. В связи с тем, что мышечная клетка по отношению к своему поперечному сечению (0,05-0,11мм) относительно длинна (волокна бицепса, например, имеют длину до 15 см), ее называют также мышечным волокном.

Скелетная мышца состоит из большого количества этих структурных элементов, составляющих 85-90% от ее общей массы. Так, например, в состав бицепса входит более одного миллиона волокон.

Между мышечными волокнами расположена тонкая сеть мелких кровеносных сосудов (капилляров) и нервов (приблизительно 10% от общей массы мышцы). От 10 до 50 мышечных волокон соединяются в пучок. Пучки мышечных волокон и образуют скелетную мышцу. Мышечные волокна, пучки мышечных волокон и мышцы окутаны соединительной тканью.

Мышечные волокна на своих концах переходят в сухожилия. Через сухожилия, прикрепленные к костям, мышечная сила воздействует на кости скелета. Сухожилия и другие эластичные элементы мышцы обладают, кроме того, и упругими свойствами. При высокой и резкой внутренней нагрузке (сила мышечной тяги) или при сильном и внезапном внешнем силовом воздействии эластичные элементы мышцы растягиваются и тем самым смягчают силовые воздействия, распределяя их в течение более продолжительного промежутка времени.

Поэтому после хорошей разминки в мускулатуре редко происходят разрывы мышечных волокон и отрывы от костей. Сухожилия обладают значительно большим пределом прочности на растяжение (около 7000 Н/кв см), чем мышечная ткань (около 60 Н/кв см), где Н – ньютон, поэтому они гораздо тоньше, чем брюшко мышцы. В мышечном волокне содержится основное вещество, называемое саркоплазмой. В саркоплазме находятся митохондрии (30-35% от массы волокна), в которых протекают процессы обмена веществ и накапливаются вещества, богатые энергией, например фосфаты, гликоген и жиры. В саркоплазму погружены тонкие мышечные нити (миофибриллы), лежащие параллельно длинной оси мышечного волокна.

Миофибриллы составляют в совокупности приблизительно 50% массы волокна, их длина равна длине мышечных волокон, и они являются, собственно говоря, сократительными элементами мышцы. Они состоят из небольших, последовательно включаемых элементарных блоков, именуемых саркомерами (рис. 33).

Рис. 33. Схема скелетной мышцы: мышца (до 5 см), пучок мышечных волокон (0,5 мм), мышечное волокно (0,05-0,1 мм), миофибрилла (0,001-0,003 мм). Цифры в скобках обозначают приблизительный размер поперечного сечения строительных элементов мышцы

Так как длина саркомера в состоянии покоя равна приблизительно лишь 0,0002 мм, то для того, чтобы, к примеру, образовать цепочки из звеньев миофибрилл бицепса длиной 10-15 см, необходимо «соединить» огромное количество саркомеров. Толщина мышечных волокон зависит главным образом от количества и поперечного сечения миофибрилл.

В миофибриллах скелетных мышц наблюдается правильное чередование более светлых и более темных участков. Поэтому часто скелетные мышцы называют поперечнополосатыми. Миофибрилла состоит из одинаковых повторяющихся элементов, так называемых саркомеров. Саркомер ограничен с двух сторон Z-дисками. К этим дискам с обеих сторон прикрепляются тонкие актиновые нити. Нити актина обладают низкой плотностью и поэтому под микроскопом кажутся более прозрачными или более светлыми. Эти прозрачные, светлые области, располагающиеся с обеих сторон от Z-диска, получили название изотропных зон (или I-зон).
В середине саркомера располагается система толстых нитей, построенных преимущественно из другого сократительного белка, миозина. Эта часть саркомера обладает большей плотностью и образует более темную анизотропную зону (или А-зону). В ходе сокращения миозин становится способным взаимодействовать с актином и начинает тянуть нити актина к центру саркомера. Вследствие такого движения уменьшается длина каждого саркомера и всей мышцы в целом. Важно отметить, что при такой системе генерации движения, получившей название системы скользящих нитей, не изменяется длина нитей (ни нитей актина, ни нитей миозина). Укорочение является следствием лишь перемещения нитей друг относительно друга. Сигналом для начала мышечного сокращения является повышение концентрации Са 2+ внутри клетки. Концентрация кальция в клетке регулируется с помощью специальных кальциевых насосов, встроенных в наружную мембрану и мембраны саркоплазматического ретикулума, который оплетает миофибриллы.

Двигательная единица (ДЕ) – группа мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном. Мышца и ее нервный привод состоят из большого количества параллельно расположенных ДЕ (рис. 34).

Рис. 34. Строение двигательной единицы: 1 – спинной мозг; 2 – мотонейроны; 3 – аксоны; 4 – мышечные волокна

В нормальных условиях ДЕ работает как единое целое: посылаемые мотонейроном импульсы приводят в действие все входящие в ее состав мышечные волокна. Благодаря тому, что мышца состоит из множества ДЕ (в крупных мышцах до несколько сотен), она может работать не всей массой, а по частям. Это свойство используется при регуляции силы и скорости мышечного сокращения. В естественных условиях частота импульсов, посылаемых мотонейронами в ДЕ, находится в пределах 5–35 имп./с, лишь при максимальных мышечных усилиях удается зарегистрировать частоту разрядов выше 50 имп./с.

Компоненты ДЕ обладают различной лабильностью: аксон – до 1000 имп./с, мышечное волокно – 250-500, мионевральный синапс – 100–150, тело мотонейрона – до 50 имп./с. Утомляемость компонента тем выше, чем меньше его лабильность.

Различают быстрые и медленные ДЕ. Быстрые обладают большой силой и скоростью сок-ращения в короткое время, высокой активностью гликолитических процессов, медленные рабо-тают в условиях высокой активности окислительных процессов длительно, при меньшей силе и скорости сокращения. Первые быстро утомляемы, содержат много гликогена, вторые выносливы – в них много митохондрий. Медленные ДЕ активны при любом напряжении мышцы, тогда как быстрые ДЕ активны лишь при сильных мышечных напряжениях.

Основываясь на анализе ферментов мышечных волокон, их классифицируют на три вида: тип I, тип IIа, тип IIб.

В зависимости от скорости сокращения, аэробной и анаэробной возможности используют понятия: медленно-сокращающийся, окислительный тип (МО), быстро-сокращающийся, окислительно-гликолитический тип (БОГ) и быстро-сокращающийся, гликолитический тип (БГ).

Существуют и другие классификации ДЕ. Так, основываясь на двух параметрах – снижении прерывистого тетануса и сопротивлении утомлению – ДЕ делят на три группы (Burke, 1981): медленно сокращающиеся, невосприимчивые к утомлению (тип S); быстро сокращающиеся невосприимчивые к утомлению (тип FR) и быстро сокращающиеся восприимчивые к утомлению (тип FF).

Волокна I типа соответствуют волокнам типа МО, волокна IIа типа– волокнам типа БОГ, а волокна IIб типа– волокнам типа БГ. Мышечные волокна типа МО относятся к ДЕ типа S, волокна типа БОГ – к ДЕ типа FR, а волокна типа БГ – к ДЕ типа FF.

Каждая мышца человека содержит совокупность всех трех типов волокон. ДЕ типа FF характеризуется наибольшей силой сокращения, наименьшей продолжительностью сокращения и наибольшей восприимчивостью к утомлению.

Говоря о пропорциях различных мышечных волокон у человека, следует отметить, что и у мужчин, и у женщин несколько больше медленных волокон (по данным различных авторов –
от 52 до 55%).

Имеется строгая зависимость между количеством медленно- и быстро сокращающихся волокон в мышечной ткани и спортивными дости­жениями на спринтерских и стайерских дистанциях.

Икроножные мышцы чемпионов мира по марафону содержат 93–99% медленных волокон, тогда как у сильнейших спринтеров мира в этих мышцах больше количество быстрых волокон (92%).

У нетренированного человека число двигательных единиц, которые могут быть мобили-зованы при максимальных силовых напряжениях, обычно не превышает 25–30%, а у хорошо тренированных к силовым нагрузкам лиц число вовлеченных в работу моторных единиц может превышать 80–90%. В основе этого явления лежит адаптация центральной нервной системы, приводящая к повышению способности моторных центров мобилизовывать большее число мотонейронов и к совершенствованию межмышечной координации (рис. 35).

Рис. 35. Характеристика двигательных единиц

Функции мышц. Мышцы — это органы тела, состоящие из мышечной ткани, способной сокращаться под влиянием нервных импульсов. Они являются активным элементом опорно-двигательной системы, так как обеспечивают разнообразные движения при перемещении человека в пространстве, сохранение равновесия, дыхательные движения, сокращения стенок внутренних органов, голосообразование и др.

Рис.12.8 . Мышечная система человека: 1 мышцы лица; 2 мышцышеи; 3 дельтовидная мышца; 4 большая грудная мышца; 5 двуглавая мышца плеча; 6 наружная косая мышца живота; 7 — прямая мышца живота; 8 мышцы предплечья; 9 мышцы кисти; 10 — четырехглавая мышца бедра; Ц — мышцы голени; 12 икроножная мышца; 13 двуглавая мышца бедра; 14 — большая ягодич-ная мышца; 15 широчайшая мышца спины; 16 трехглавая мышца плеча; 17 — трапециевидная мышца.

Соединение со скелетом дало основание называть их скелетной мускулатурой (рис. 12.8). Общее число мышц около 600, а доля их от массы тела человека оставляет в среднем около 30%.

Строение мышцы. Мышца состоит из пучков поперечнополосатых мышечных волокон, соединенных рыхлой соединительной тканью в пучки первого порядка. Они, в свою очередь, объединяются в пучки второго порядка и т. д. В итоге мышечные пучки всех порядков объединяются соединительной оболочкой, образуя мышечное брюшко. Соединительнотканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками по концам брюшка, переходят в сухожильную часть мышцы, крепящейся к кости. Во время сокращения происходит укорочение мышечного брюшка и сближение ее концов. При этом сократившаяся мышца с помощью сухожилия тянет за собой кость, которая выполняет роль рычага. Так совершаются разнообразные движения.

Каждая мышцз является целостным (отдельным) органом, имеющим определенную форму, строение и функцию, развитие и положение в организме. Мышцы обильно снабжены кровеносными сосудами и нервами. В каждом движении принимают участие несколько мышц. Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения —антагонистами. Например, сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем — трехглавая (трицепс)- Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Однако при постоянной нагрузке на сустав (например, при удержании гири в горизонтально вытянутой руке) мышцы-сгибатели и разгибатели локтевого сустава действуют уже не как антагонисты, а как синергисты. Таким образом, действия мышц нельзя сводить к выполнению только одной функции, так как они многофункциональны. Поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, наши движения точны и плавны.

По характеру выполняемых основных движений и по действию на сустав различают следующие виды мышц: сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращающие, приподнимающие и опускающие и др. Выделяют также мимические, жевательные и дыхательные мышцы.

Нервная регуляция деятельности мышц. В большинстве движений участвует множество мышц, причем сокращение и расслабление различных групп мышц происходит в определенном порядке и с определенной силой. Такая согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется нервной системой. Скелетные мышцы иннервируются соматическим отделом нервной системы. К каждой мышце подходит один или несколько нервов, проникающих в ее толщу и разветвляющихся на множество мелких отростков, которые достигают мышечных волокон. Посредством нервов осуществляется связь мышц с ЦНС, которая регулирует любые двигательные акты (ходьба, бег, пищевые движения и т. д.) и длительное напряжение мышц — тонус, поддерживающий определенное положение тела в пространстве. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Мышечный рефлекс может запускаться с раздражения рецепторов, находящихся в самой мышце или в сухожилиях, либо с раздражения зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных рецепторов.

В регуляции безусловно-рефлекторных движений принимает участие мозжечок. Он осуществляет координацию движения, регуляцию мышечного тонуса, способствует поддержанию равновесия и позы тела. При поражении мозжечка его регуляторные двигательные функции нарушаются.

Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.). При длительной работе наступает утомление и снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Кроме того, утомление возникает и вследствие процессов, происходящих в нервных центрах.

Русский физиолог И. М. Сеченов первым пришел к выводу, что работоспособность мышц зависит от величины нагрузки и ритма работы. Подобрав их оптимальные соотношения, можно добиться высокой производительности работы мышц. И. М. Сеченов установил также, что мышечное утомление проходит и работоспособность восстанавливается гораздо быстрее в результате смены видов деятельности, а не полного бездействия. Тренировка мышц увеличивает их массу, силу и работоспособность. Чрезмерная же работа приводит к утомлению, а бездеятельность — к атрофии.

Систематическая мышечная работа усиливает кровоснабжение мыши и костей, к которым они прикрепляются. Это приводит кувеличению мышечной массы и усиленному росту костей. Сильные мышцы легко справляются с поддержанием туловища в нужном положении, противостоят развитию сутулости, искривлению позвоночника.

Гигиена опорно-двигательной систем ы. Человек рождается с очень гибким скелетом. Поэтому в детском возрасте особенно внимательно нужно следить за осанкой ребенка, позой ученика за партой. Слабо развитые мышцы и неправильная осанка ребенка могут привести к развитию искривления позвоночника, сутулости, которые нарушают нормальную деятельность органов грудной полости и пищеварения. Для предупреждения плоскостопия (уплощение свода стопы) не следует в период активного роста человека носить тесную обувь, а также длительно носить обувь на высоком каблуке. На формировании опорно-двигательного аппарата организма положительно сказываются активный образ жизни, подвижные игры, регулярные занятия физкультурой и спортом.

Скелет и мышцы.

Опора и движение

Скелет и мышцы — опорные структуры и органы движения человека. Они выполняют защитную функцию, ограничивая полости, в которых расположены внутренние органы. Так, сердце и легкие защищены грудной клеткой и мышцами груди и спины; органы брюшной полости (желудок, кишечник, почки) — нижним отделом позвоночника, костями таза, мышцами спины и живота; головной мозг расположен в полости черепа, а спинной мозг — в позвоночном канале.

Скелетную мышцу образуют мышечные волокна — очень длинные (до 30 см) цилиндрические многоядерные клетки диаметром 10 — 100 мкм, образующие пучки. Многоядерность возникает в эмбриональном периоде в результате слияния одноядерных мио-бластов (предшественников мышечных клеток). Овальные ядра обычно располагаются на периферии волокна под клеточной мембраной.

Знание этой особенности расположения ядер полезно, когда необходимо отличить скелетную мышцу от сердечной и гладкой мышцы, поскольку в двух последних ядра располагаются в центральной части клеток.

Различия диаметра волокон скелетной мышцы зависят от таких факторов, как особенности самой мышцы, возраст, пол, состояние питания и физическая тренированность человека. Хорошо известно, что физические упражнения увеличивают мускулатуру и снижают жировые отложения. Полученное таким путем увеличение массы мышечной ткани вызвано выраженным нарастанием диаметра каждого мышечного волокна и образованием в волокнах новых миофибрилл.

Этот процесс, характеризующийся нарастанием объема клетки , известен как гипертрофия (греч. hyper — сверх + trophe — питание); рост ткани за счет увеличения числа клеток обозначается термином «гиперплазия» (греч. hyper- сверх + plasis- образование). Гиперплазия не развивается ни в скелетной, ни в сердечной мышечной ткани, но происходит в гладкой мышечной ткани, клетки которой не утратили способности делиться митозом. Гиперплазия довольно часто развивается в таких органах, как матка, где во время беременности происходит как гиперплазия, так и гипертрофия.

Организация — строение скелетной мышцы

Крупные скопления волокон , которые образуют различные типы мышц, сгруппированы не случайным образом, а располагаются в виде правильных пучков. Всю мышцу снаружи окружает оболочка из плотной волокнистой соединительной ткани — эпимизий (греч. epi — верхний + mys — мышца).

От эпимизия внутрь мышцы отходят тонкие прослойки соединительной ткани, которые охватывают пучки волокон внутри мышцы. Соединительная ткань, окружающая каждый пучок мышечных волокон, известна как перимизий (греч. peri- вокруг + mys — мышца). Вокруг каждого мышечного волокна располагается окружающий его тонкий слой соединительной ткани — эндомизий (греч. endon — внутри + mys — мышца), состоящий главным образом из базальной пластинки и ретикулярных волокон.

Одной из наиболее важных функций соединительной ткани в мышцахявляется механическая передача сил, которые образуются в результате сокращения мышечных волокон, поскольку в большинстве случаев отдельные мышечные волокна не протягиваются от одного края мышцы к другому.

Кровеносные сосуды проникают в в составе соединительнотканных прослоек и образуют богатую капиллярную сеть, которая располагается между мышечными волокнами и параллельно им. Капилляры относятся к непрерывному типу; в соединительной ткани обнаруживаются также и лимфатические сосуды.

Некоторые мышцы конусообразно сужаются у своих краев, где образуется мышечно-сухожильное соединение. Под электронным микроскопом видно, что в этой переходной зоне коллагеновые волокна сухожилия вставлены в сложные складки плазмолеммы мышечных волокон.

Организация — строение волокон скелетной мышцы

При световой микроскопии на продольных срезах мышечных волокон видна поперечная исчерчен-ность, обусловленная чередованием светлых и темных полос — дисков. Темные диски — А-диски (анизотропные) названы так, поскольку они обладают двойным лучепреломлением в поляризованном свете; светлые диски — I-диски (изотропные) не меняют направления поляризованного света. Под электронным микроскопом видно, что каждый I-диск рассекается пополам темной поперечной линией, которая известна как Z-линия (телофрагма).

Самой малой повторяющейся единицей сократительного аппарата является саркомер (греч. sarkos- мясо + теге- часть), который располагается между двумя соседними Z-линиями. В покоящейся мышце его длина равна 2,5 мкм.

Саркоплазма мышечного волокна содержит длинные цилиндрические нити диаметром 1-2 мкм- миофибриллы, которые располагаются в ней в виде пучков. Миофибриллы идут параллельно длинной оси мышечного волокна и состоят из цепочек связанными своими краями саркомеров. Саркомеры соседних миофибрилл располагаются так, что их латеральные границы совпадают — это обусловливает поперечную исчерченность, характерную и для всего мышечного волокна.

Электронно-микроскопические исследования показали, что строение саркомеров определяется главным образом присутствием двух типов филаментов (толстых и тонких), которые симметричным образом располагаются параллельно длинной оси миофибриллы. Длина толстых филаментов составляет 1,6 мкм, ширина (толщина) — 15 нм; они находятся в А-диске, занимая центральную часть саркомера. Тонкие филаменты проходят между толстыми филаментами, располагаясь параллельно им; одним концом они прикреплены к Z-линии. Длина тонких филаментов составляет 1,0 мкм, ширина (толщина) — 8 нм.

В результате такого расположения I-диск состоит из частей тонких филаментов, которые не перекрываются с толстыми филаментами. А-диски образованы преимущественно толстыми филаментами, помимо которых в них находятся заходящие за толстые филаменты части тонких филаментов. При детальном исследовании А-диска в его центре обнаруживается более светлая зона — Н-полоска, которая соответствует области, состоящей только из палочковидных участков молекул миозина.

Н-полоску рассекает надвое М-линия (мезофрагма), которая является участком, где между соседними толстыми филаментами образуются латеральные соединения. Главным белком М-линии является креатинкиназа. Этот фермент катализирует перенос фосфатной группы с фосфокреатина (формы хранения высокоэнергетических фосфатных групп) на АДФ, тем самым образуя АТФ, необходимый для мышечного сокращения.

Тонкие и толстые филаменты перекрываются на некотором расстоянии в пределах А-диска. Вследствие этого на поперечном срезе участка перекрывающихся филаментов видно, что каждый толстый филамент окружен шестью тонкими филаментами, расположенными в форме шестиугольника.

Филаменты в поперечнополосатой мышце содержат несколько белков; четырьмя главными белками являются актин, тропомиозин, тропонин и миозин. Тонкие филаменты состоят из первых трех белков, тогда как в состав толстых филаментов входит главным образом миозин. Совместно на миозин и актин приходится 55% общего содержания белка в поперечнополосатой мышце.

Актин встречается в виде длинных нитевидных (филаментозных) полимеров (F-актин), которые состоят из двух нитей, образованных глобулярными мономерами (G-актин) диаметром 5,6 нм, скрученных одна вокруг другой с образованием двойной спирали. Молекулы G-актина обладают структурной асимметрией. При полимеризации молекул G-актина с образованием F-актина они связы ваются друг с другом по ти пу «конец в начало», образуя филаменты с отчетливо выраженной полярностью.

Каждый мономер G-актина содержит участок связывания миозина. Актиновые филаменты, которые заякорены в области Z-линии и располагаются перпендикулярно ей, обладают противоположной полярностью по обеим сторонам этой линии. Предполагается, что актиновые филаменты закреплены в этой области с помощью белка а-актинина, который является главным компонентом Z-линии. Считается, что а-актинин и десмин (белок промежуточных филаментов) связывают воедино соседние саркомеры, тем самым удерживая миофибриллы в правильном положении.

Тропомиозин — длинная, тонкая молекула длиной около 40 нм, содержит две полипептидные цепи. Эти молекулы связаны между собой головкой к хвосту, формируя филаменты, которые лежат поверх акти-новых субъединиц вдоль наружных краев бороздки между двумя скрученными актиновыми нитями.

Тропонин представляет собой комплекс из трех субъединиц: TnT, которая прочно прикреплена к тропомиозину, TnC, которая связывает ионы кальция, и TnI, которая угнетает взаимодействие между актином и миозином. Тропониновый комплекс прикреплен к определенному участку на каждой молекуле тропомиозина.

В тонких филаментах каждая молекула тропомиозина охватывает семь молекул G-актина и имеет один тропониновый комплекс, связанный с ее поверхностью.

Миозин — значительно более крупный комплекс (молекулярная масса -500 кДальтон), который можно разъединить на две идентичные тяжелые цепи и две пары легких цепей. Тяжелые цепи миозина — тонкие, стержневидные молекулы (длиной 150 нм и толщиной 2-3 нм), которые скручены попарно. Небольшие шаровидные (глобулярные) выпячивания у одного края каждой тяжелой цепи образуют головки, которые содержат участки связывания АТФ, а также обладают способностью к ферментному гидролизу АТФ (АТФазной активностью) и к связыванию с актином.



Источник: guitaristekb.ru


Добавить комментарий