Мышечная система
Мышечная система состоит из поперечнополосатой (скелетные мышцы) и гладкой мышечной ткани
Значение мышечной системы 1. Двигательная - движение, поддержание позы (активная часть двигательного аппарата) 2. Защитная - защита внутренних органов (например, органов брюшной полости мышцами брюшного пресса) 3. Энергетическая: терморегуляция, теплопродукция (в мышечных тканях происходит превращение химической энергии в механическую энергию и теплоту) 4. Депо резервного белка 5. Формообразующая - форма и опора тела (масса мышц намного больше, чем масса других органов: у взрослого человека — до 40% массы всего тела, у детей – не более 20%, в старости уменьшается до 25%) 6. Формирование мышечных компонентов стенок и двигательной активности внутренних органов (гладкая мышечная ткань)
Классификация мышц (виды мышц)
По мышечной ткани |
По виду движений |
По форме |
По направлению волокон |
По функциям |
По согласованности действий |
Поперечнополосатые |
Непроизвольные |
Двуглавые |
Прямые |
Сгибатели |
Синергисты |
Гладкие |
Произвольные |
Трёхглавые |
Косые |
Разгибатели |
Антагонисты |
|
|
Четырёхглавые |
Круговые (сфинктеры) |
Мимические Жевательные |
|
|
|
Квадратные |
|
Отводящие |
|
|
|
Камбаловидные |
|
Приводящие |
|
|
|
Треугольные |
|
Вращающие |
|
|
|
Пирамидальные… |
|
Дыхательные |
|
Различают: длинные (мышцы конечностей), короткие (между позвонками), широкие (мышцы груди, живота, спины)
Синергисты – мышцы, осуществляющие одно движение, антагонисты – мышцы, выполняющие движение в противоположных направлениях
Сложные мышцы – двуглавая, трёхглавая, четырёхглавая, зубчатая и др.
Строение скелетной мышцы
Тысячи поперечнополосатых мышечных волокон (клеток) расположенные параллельно и связанные прослойками рыхлой соединительной ткани, покрытые соединительно-тканной оболочкой, собраны в пучки первого порядка
Пучки первого порядка объединяются в пучки второго, третьего и т. д., образуя скелетную мышцу
Мышца снаружи покрыта тонкой соединительно-тканной оболочкой – фасция
В мышце различают: - брюшко – среднюю утолщённую часть - верхний конец (сухожилие) – начало мышцы (неподвижная точка мышцы) – головка (их может быть 2- 4) - нижний конец (сухожилие) – конец мышцы (подвижная точка мышцы) – хвост (при сокращении мышцы она подтягивается к головке, осуществляя движение в суставе) - за начало мышц туловища принимают ту её часть, которая ближе к позвоночнику; на конечностях началом мышцы считают часть, ближайшую к туловищу
Мышцы богаты кровеносными и лимфатическими сосудами, рецепторами нервных волокон и нервами (характеризуются высоким уровнем обмена веществ)
Скелетные мышцы прикрепляются к костям с помощью сухожилий (мышечных связок)
Чаще всего сухожилия мышц перекидываются через сустав или несколько суставов, приводят их в движение
Работа мышц
Мышечные волокна и вся мышца целиком сокращается только при поступлении к ней нервного (электрического) импульса от двигательного нейрона центральной нервной системы
Один двигательный нейрон с помощью нервного волокна соединён синапсами с несколькими мышечными волокнами и представляет собой одну двигательную единицу – мотонейрон; каждая мышца состоит из множества двигательных единиц (чем их больше, тем сильнее мышца); икроножная мышца может поднять груз в 130 кг - сила мышечного сокращения зависит от числа мотонейронов, работающих одновременно частоты раздражения - Количество волокон в мышце при тренировке не меняется, а количество миофибрилл (количества актина и миозина) и митохондрий в них растёт (утолщение мышечного волокна и мышцы в целом)
При возбуждении двигательного нервного нейрона все мышечные волокна в двигательной единице сокращаются одновременно. - Даже при сильном мышечном напряжении в одно и то же время работает ничтожная часть мышечных волокон; если мышца работает продолжительное время, то группы мышечных волокон сокращаются по очереди: сначала работают одни мотонейроны, потом другие, треть и т. д. – сила сокращения зависит от частоты нервных импульсов, поступающих в мышцу (чем чаще, тем больше сила сокращения мышцы) и числа одновременно работающих мотонейронов
Работу мышца совершает только в момент сокращения (она укорачивается, твердеет, темнеет и сближает кости, на которых укреплена); при расслаблении мышца работы не производит (становиться длинной и мягкой)
Работу скелетной мышцы определяют произведением веса поднятого груза на высоту его поднятия
Движение в суставе обеспечивается минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях (мышцы – антагонисты, например, сгибание и разгибание сустава) - при каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым придающие движению точность и плавность; такая согласованная работа мышц сгибателей и разгибателей называется мышечная координация - у стоящего в покое человека координировано работают 150 мышц, а при ходьбе – 300 мышц
Работа скелетных мышц подчиняется воле человека и является произвольной - Мышечная работа, связанная с перемещением в пространстве тела или груза - динамическая работа - Мышечная работа, связанная с держанием груза или тела в пространстве, с сохранением позы – статическая работа - Изометрическое сокращение - сокращение мышцы с её напряжением, не повлекшее движения и укорочения мышцы - Тетанус, тетаническое мышечное сокращение (оцепенение, судорога) — состояние длительного сокращения, непрерывного напряжения мышцы, возникающее при поступлении к ней через мотонейрон нервных импульсов с высокой частотой. При этом расслабления между последовательными одиночными сокращениями не происходит и возникает их суммация, приводящая к стойкому максимальному сокращению мышцы.
Регуляция работы мышц
Регуляция любого движения (работы мышц) осуществляется центральной нервной системой на основе безусловных и условных рефлексов
Работа скелетных мышц регулируется с помощью головного и спинного мозга (органов центральной нервной системы), а также с помощью соматической нервной системы, представленной черепно-мозговыми и спинномозговыми нервами
В каждом нервном волокне имеется чувствительное нервное окончание (рецепторы), при раздражении которых импульсы поступают в ядра серого вещества задних рогов спинного мозга, а потом в чувствительные зоны коры больших полушарий
Высшие двигательные центры скелетных мышц располагаются в переднецентральной извилине коры больших полушарий головного мозга (в моторной зоне); именно здесь вырабатываются ответные на раздражения команды скелетным мышцам
Двигательные центры коры осуществляют условно-рефлекторную регуляцию произвольных движений, т.е. движений, способность к которым выработалась у человека в процессе индивидуального опыта (танцы, упражнения, письмо и др.); обучение новым движения возможно только при сохранности моторной зоны коры головного мозга
Команды двигательных центров коры головного мозга поступают в двигательные нейроны передних рогов серого вещества спинного мозга и оттуда по спино-мозговым нервам в мышцы
В регуляции движения принимает участие мозжечок, который выполняет функции координации движений
Источником активации (раздражения) нейронов двигательной зоны коры полушарий переднего мозга могут быть зрительная, слуховая, кожная и др. информация, поступающая в мозг от органов чувств (на основе этой информации двигательная зона формирует осознанный двигательный акт)
Для сгибания любого сустава необходимо возбуждение нервного центра мышцы-сгибателя и одновременно – торможение нервного центра мышцы-разгибателя; соответственно, для разгибания сустава необходимо возбуждение нервного центра мышцы-разгибателя и торможение нервного центра мышцы-сгибателя; при одновременном возбуждении нервных центров мышц сгибателя и разгибателя происходит фиксация сустава (поддержание позы)
Тонус скелетных мышц – непрерывная слабая импульсация скелетных мышц двигательными центрами ствола головного мозга, вызывающая повышение уровня обмена веществ в них и очень слабую сократительную активность - мышца находится в тонусе при частотеь10 – 20 имп/сек - сила импульсов недостаточна для мышечного сокращения (допороговая), но достаточна для поддержания её в состоянии слабого напряжения и высокой готовности к работе - тонус скелетных мышц меняется в разное время суток (например, утором, после сна, или на жаре, в духоте он низок, а после купания, или перед соревнованиями – он высок), только после смерти тонус скелетных мышц исчезает - за поддержание тонуса скелетных мышц отвечает продолговатый (10%), средний (25%) мозг и мозжечок (65%)
Энергетика мышечного сокращения
Мышечное сокращение - работа, при которой затрачивается химическая энергия связей в молекулах органических питательных веществ, выделяющаяся в процессе их окисления в митохондриях мышечных волокон
Главный источник энергии для работы мышц – углеводы, при окислении которых в процессе дыхания часть энергии из химической превращается в механическую и затрачивается на мышечное сокращение, а часть трансформируется в тепло
Высвобождающаяся при окислении органических веществ энергия, не сразу используется клеткой, вначале она запасается в химических связях высокоэнергетического соединения АТФ, выполняющего роль клеточного аккумулятора
Именно АТФ и является универсальным источником энергии для всех процессов жизнедеятельности клетки, в том числе и для сокращения мышечного волокна. - Запас АТФ в клетке ограничен и должен постоянно пополняться за счёт процессов окисления органических питательных веществ в процессе дыхания. - Для интенсивной работы мышц и окисления органических веществ необходимо достаточное количество кислорода, поэтому при его недостатке усиливается работа сердца и дыхание, а в мышцах образуется токсичная молочная кислота – продукт неполного окисления глюкозы, резко снижается синтез АТФ и возможности мышечных сокращений (закисление мышц).
Пищеварение Дыхание в митохондриях Углеводы пищи глюкоза + О2 6СО2 + 6Н2О + энергия
Синтез АТФ Тепло
Работа мышц
Утомление - временное снижение работоспособности клетки, органа или организма в целом, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха
Причины утомления 1. Истощение энергии (АТФ) в нейронах двигательного центра (центральной нервной системе) – недостаток О2 2. Нарушение передачи нервного импульса в синапсе с аксона на мышечное волокно 3. Истощение энергии (АТФ) в мышечных волокнах 4. Накопление в мышцах токсичной молочной кислоты 5. Нарушение в функционировании любого участка рефлекторной дуги двигательного рефлекса
Скорость развития утомления при мышечной работе зависит от физической нагрузки и от частоты мышечных сокращений (ритма работы); при увеличении нагрузки и учащении ритма мышечных сокращений утомление наступает быстрее
Правило эффективности работы – мышечная работа достигает максимального уровня при средних нагрузках и средних скоростях сокращения мышц
Физическое утомление – нормальное физиологическое явление, необходимое для жизнедеятельности и нормальной работы мышц
Виды отдыха 1. Активный отдых – смена деятельности (восстановление работоспособности утомлённых мышц - синтез АТФ - происходит значительно быстрее, если в период покоя будет производиться работа других групп мышц) - восстановление работоспособности нервных клеток двигательных центров происходит быстрее, если соседние двигательные нервные центры находятся в состоянии возбуждения (работы И. М Сеченова) 2. Пассивный отдых – полный покой, сон, отсутствие активной деятельности - актуален при значительном утомлении большого числа мышц и нервном истощен
Группы мышц человека
Группы мышц |
Мышцы (поверхностные) |
Мышцы головы Мышцы шеи Мышцы спины Мышцы груди Мышцы живота Мышцы плечевого пояса Мышцы верхних конечностей (плеча и предплечья) Мышцы тазового пояса Мышцы нижней конечности - мышцы бедра - мышцы голени и стопы
|
Жевательные мышцы, мимические мышцы Подкожная мышца, грудино-ключично-сосцевидная мышца Трапециевидные мышцы, широчайшие мышцы спины, ромбовидные мышцы Большие и малые грудные мышцы, наружные межрёберные мышцы, диафрагма Прямые мышцы живота, косые и поперечные мышцы живота –брюшной пресс Дельтовидные мышцы, подлопаточные мышцы Двуглавая мышца (бицепс), трёхглавая мышца (трицепс) – на плече; мышцы сгибатели и разгибатели пальцев – на предплечье Подвздошно-поясничная мышца, большие, средние и малые ягодичные мышцы Четырёхглавая мышца бедра, портняжная (длиннейшая) мышца, двуглавая мышца бедра, полусухожильная мышца, приводящие мышцы бедра трёхглавая мышца голени (икроножная мышца), подколенная мышца, камбаловидная мышца, мышцы - сгибатели и разгибатели пальцев стопы |
