4.2. Мышцы обеспечивают работу опорно-двигательного аппарата, Лёгких, сердца, сосудов и т.Д., а также являются генераторами тепла,

При сокращении мышцы происходит относительное скольжение толстых и тонких нитей мышечных волокон без изменения их длины за счёт взаимодействия выступов миозина - поперечных миозиновых хвостиков с активными центрами актина и их силового поворота

Часть мышечной клетки - саркомер - это упорядоченная система толстых и тонких нитей, расположенных в поперечном сечении между двумя 2 дисками и погруженных в плазму.

На рис.6, 4 - толстая нить из белка миозина диаметром ~ 12нм и длиной ~1,5 мкм

5. - тонкая нить из белка актина диаметром ~ 8нм и длиной ~ 1 мкм

6. - миозиновый мостик

7 -Z диск, которому крепится тонкие нити.

Теория скользящих нитей была предложена английским учёным Хаксли. Он исследовал 2 режима сокращения мышцы: изотонический и изометрический.

Главным отличием изометрического сокращения мышцы является постоянство её длины. Возможная схема эксперимента для определения силы при изометрическом сокращении мышцы представлено на Рис.7.

Мышцы закрепляются таким образом, чтобы её длина во время эксперимента сохранялась постоянной /=сопз1.

На закреплённую мышцу 1 воздействует электрические импульсы от электропульсатора 2. Датчик силы 3 регистрирует значение развиваемой мышцей силы при её сокращении.

Максимальное значение силы при изометрическом сокращении Р₀.

При изотоническом режиме сокращения для обеспечения постоянства действующие силы, к мышце подвешивается определённый груз 3 величиной Р. Рис.8.

При подаче электрических импульсов на мышцу 1 от электроимпульсатора 2,она сокращается, поднимая груз 3. Изменение длины и скорости сокращения мышцы регистрируется устройством 4.

Если под действием груза Р длина мышцы уменьшается (мышца сокращается), то такую реакцию называют концентрическим сокращением. Если длина мышцы eудлиняется, то эксцентрическим удлинением.

Английский учёный Хилл в 1938 г. получил зависимость скорости сокращения портняжной мышцы лягушки от нагрузки Р, рис. 9, Скорость сокращения мышц при увеличении нагрузки Р уменьшается, При достижении нагрузки Р > Р₀ мышца не может противодействовать силе растяжения и начинает растягиваться - эксцентрическое /~ удлинение мышцы. Сила Р₀ соответствует максимальной силе, развиваемой мышце при изометрическом сокращении, т.к. при этой нагрузке скорость сокращения мышцы

Хилл подобрал уравнение, описывающее кривую изотонического

сокращения мышцы,

а и в - константы Хилла; V - скорость сокращения мышцы.

Уравнение Хилла - это основное уравнение механики активного мышечного сокращения.

Скорость сокращения мышцы

Уравнение Хил л а

равна

Максимальная скорость мышечного сокращения будет при Р = 0, т.к. при уменьшении силы Р числитель растёт, а знаменатель уменьшается.

Эта скорость равна

5. Выводы

1. Релаксация напряжений в мышечных тканях (пассивные свойства) хорошо описывается телом Максвелла.

2. Скорость активного сокращения мышцы при увеличении на неё нагрузки уменьшается. Максимальная скорость мышечного сокращения будет при отсутствии дополнительной нагрузки.

6. Контрольные вопросы

1. В какой области биомедицины получили широкое распространение результата ты расчёта величин деформаций и напряжений кожно- мышечного аппарата?

2. Какими бывают механические свойства мягких тканей?

3. Чем обусловлены пассивные мышечные ткани?

4. Что такое вязко-упругая система? Чем можно смоделировать вязкие и упругие свойства ткани?

5. Что такое тело Максвелла?

6. Что такое релаксация напряжений?

7. Кто предложил теорию скользящих нитей в мышечной клетке?

8. Назовите два режима активного сокращения мышцы.

9. Объясните уравнения Хилла.