Работа мышц

Основным свойством мышечной ткани обеспечивающим работу мышц является сократимость.

При сокращении мышца укорачивается и утолщается и при этом совершает определенную работу. Величина этой работы зависит от силы сокращения мышцы и длины пути, на которой она укорачивается. Сила мышцы пропорциональна площади поперечного сечения всех мышечных волокон ,образующих мышцу. Величина пути зависит от общей длины мышцы.

Работа мышц может быть измерена произведением массы поднятого груза на высоту его поднятия. Если мышца сокращается без груза, то ее работа равна нулю. Работа равна нулю и в том случае,если груз очень большой и мышца не может его поднять. По мере увеличения массы груза работа сначала возрастает, а затем начинает снижаться. Наибольшую работу мышца выполняет при среднем для данной мышце грузе и среднем ритме движений.

Работа скелетных мышц, обеспечивающая поддержание тела и его частей, называется динамической, а, обеспечивающая поддержание тела в пространстве и преодоление земного притяжения, наз. статической. Способность производить динамическую работу определенного вида и интенсивности в течение наибольшего времени обозначается как выносливость. Статическая работа состоит в поддержании в течение некоторого времени напряжения мышц, т.е. в удержании веса тела, конечности или груза в неподвижном состоянии. При статических нагрузках расходуется, как правило, значительно меньше энергии, чем при динамических.

Мышца сокращается в ответ на механические, химические и физические раздражения. Одиночного сокращения отдельных мышц в целостном организме не наблюдается, так как к мышце из центральной нервной системы поступает поток импульсов. В ответ мышца отвечает длительным, так называемым тетаническим, сокращением. При этом интервал между импульсами короче времени одиночного сокращения и нвое возбуждение в мышцах возникает раньше, чем закончилось предыдущее. В организме мышцы никогда не бывают полностью расслаблены, даже в состоянии покоя они находятся в некотором напряжении- тонусе, вызываемом редкими импульсами, поступающими в мышцы из нервной системы. Благодаря мышечному тонусу поддерживается устойчивость тела и его равновесие.

В работающих мышцах происходит освобождение и расходование большего количества энергии. Энергия образуется в результате происходящего в мышцах распада гликогена на глюкозу, а глюкоза до молочной кислоты, при этом выделяются конечные продукты- СО2 и Н2О. В ходе процесса поглощается кислород и накапливается АТФ, которая и служит источником энергии для мышечного сокращения.

Мышцы работают рефлекторно, т.е. сокращаются под влиянием нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы. Передача возбуждения с нерва на мышцы осуществляется через нервно-мышечный синапс. Медиатором служит биологически активное вещество- ацетилхолин, который накапливается в пузырьках, расположенных в окончаниях двигательного нерва. Под влиянием нервного импульса ацетилхолин высвобождается, поступает в синаптическую щель, связывается с рецепторами постсинаптической мембраны мышечного волокна и возбуждает ее. Возникающий при этом импульс распространяется по мембране. Это приводит к увеличению проницаемости эндоплазменной сети мышечного волокна для ионов Са2. Ионы Са2 устремляются внутрь мышечных волокон и активируют мышечный белок миозин. Миозин является ферментом, при участии которого от АТФ отщепляется один остаток фосфорной кислоты и освобождается энергия, необходимая для сокращения.

В составе мышечных волокон собственно сократительным аппаратом являются миофибрилл мышечного волокна состоит в среднем из 2500 протофибрилл. Толстые протофибриллы состоят из белка миозина, а тонкие- из актина.Миозин и актин в миофибрилле пространственно отделены друг от друга. В состоянии покоя тонкие и длинные актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями.

Актин и миозин мышц называют сократительными белками, но сами они не способны сокращаться. Сокращаются только актомиозиновый комплекс за счет того, что нити актина глубже заходят между нитями миозина. Скольжение нитей актина между нитями миозина совершается за счет энергии, выделяемой при гидролизе АТФ. Во время сокращения мышцы не вся химическая энергия превращается в механическую. Часть ее выделяется в виде тепла и расходуется на согревание организма.

Мышцы не могут работать непрерывно в течение долгого времени. При интенсивной мышечной нагрузке может наступить утомление. Снижение трудоспособности мышцы при длительном раздражении связано с накоплением в ней продуктов обмена ( молочной кислоты), влияющих на возбудимость клеточной мембраны, и с уменьшением запасов гликогена, что нарушает процессы синтеза АТФ. Когда мышца прекращает работу и находится в состоянии покоя, кровь выносит из нее вредные вещества, приносит кислород, питательные вещества, и работоспособность мышцы восстанавливается.

Большое значение в работе мышц имеет ритм. Если перерывы между сокращениями достаточны для отдыха мышц, утомление мало заметно. В противном случае оно наступает быстро.

Влияние ритма и нагрузки мышц на их работоспособность установлено физиологом И.М. Сеченовым. Он показал, что наиболее быстрое восстановление работоспособности мышц наступает не при полном покое, а при активном отдыхе. При тренировке мышц повышается их работоспособность.