1.1 Белки мышц. Классификация.

Белки – около 25% массы мышц

А. Миофибриллярные (сократительные) белки

Б. Белки саркоплазмы:

- Миоглобин

- Ферменты (гликолиза, ЦТК, гликогенеза, гликогенолиза, окисления жирных кислот, синтеза белка и другие)

- Са-связывающие белки (кальсеквестрин (белок СПР); кальмодулин, кальдесмон – регулятор сокращения гладких мышц

В. Белки стромы: коллаген, эластин

1.2 Молочная кислота формируется при распаде глюкозы. образуется в мышцах как продукт обмена в ходе анаэробного гликолиза и вызывает характерное чувство жжения в работающих мышцах за счет понижения pH Ресинтез гликогена в мозгу, сердце и мышцах может происходить за счет внутренних ресурсов организма путем образования углеводов из веществ неуглеводной природы и из части образовавшейся во время работы молочной кислоты или путем перераспределения углеводов в организме.

В печени гликоген во время отдыха может частично образоваться из молочной кислоты, но полное восстановление его нормального содержания возможно лишь за счет углеводов, поступающих в организм извне, с пищей.

Содержание молочной кислоты в крови, повысившееся в начале работы, по мере ее продолжения постепенно снижается, а к концу работы может достигать даже нормального уровня, так как образовавшаяся в начале работы молочная кислота в процессе продолжения работы подвергается аэробному окислению до углекислоты и воды, а частично используется для ресинтеза углеводов (гликогена). Это наблюдается, например, при лыжных гонках, различных кроссах, марафонском беге и т. д.

Если по ходу длительных упражнений средней или умеренной интенсивности наблюдается увеличение мощности работы (например, ускорения при беге, делаемые из тактических соображений или при финишировании), то оно сопровождается увеличением молочной кислоты в крови, т. е. усилением гликолиза.

1.3 Утомление – это временное снижение работоспособности мышц в результате работы.

Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается. Чем выше частота, сила раздражения и величина нагрузки, тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения.

Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда.

Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура – это состояние длительного, непроизвольного сокращения мышцы.

3 ТЕОРИИ МЫШЕЧНОГО УТОМЛЕНИЯ

В прошлом веке, на основании опытов с изолированными мышцами, было предложено 3 теории мышечного утомления.

1.ТЕОРИЯ ШИФФА (ТЕОРИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ГОЛОДА)

утомление является следствием истощения энергетических запасов в мышце.

2.ТЕОРИЯ ПФЛЮГЕРА (ТЕОРИЯ ОТРАВЛЕНИЯ)

утомление обусловлено накоплением в мышцах продуктов обмена.

3.ТЕОРИЯ ФЕРВОРДА

утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.

Действительно, эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливаются молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме интенсивно работающие мышцы получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиления общего и регионального кровообращения.

ДРУГИЕ ТЕОРИИ УТОМЛЕНИЯ

В частности, определенная роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромидиатора.

Однако главная роль в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам центральной нервной системы.

1.4 ПОКАЗАТЕЛИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОБЪЕМ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

Основным компонентом скелетных мышц являются мышечные волокна, которые составляют приблизительно 87% от её объема (J.D. MacDougall et al., 1984). Этот компонент мышцы называют сократительным, так как сокращение мышечных волокон позволяет мышце изменять свою длину и перемещать звенья опорно-двигательного аппарата, осуществляя движение звеньев тела человека. Остальной объем мышцы (13%) занимают несократительные элементы (соединительно-тканные образования, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, тканевая жидкость и др.). В первом приближении[1] объем всей мышцы (Vм) можно выразить формулой: Vм = Vмв nмв +Vнс, где: Vмв – объем мышечного волокна; nмв – количество мышечных волокон; Vнс – объем несократительной части мышцы (то есть тот объем, который занимают все компоненты мышцы, кроме мышечных волокон).

Доказано, что под влиянием силовой тренировки и тренировки на выносливость возрастает объем мышечных волокон (Vмв) и объем несократительной части мышцы (Vнс). Не доказано увеличения количества мышечных волокон (гиперплазии мышечных волокон) у человека под влиянием силовой тренировки, хотя у животных (млекопитающих и птиц) гиперплазия мышечных волокон доказана.

2.1 Миофибриллярные (сократительные) белки

1. Миозин - основной сократительный белок мышц, составляющий около 55 % общего количества мышечных белков. Из него состоят толстые нити миофибрилл.

Функции миозина:

1. Структурная

2. Каталитическая

3. Контактная функция

2. Актин – белок тонких нитей, состоящий из 375 аминокислотных остатков. Форма молекул – глобулярная (шаровидная) → название G-актин («globular»). На его долю приходится около 25 % общей массы мышечного белка.

В присутствии Mg²⁺ молекулы G-актина могут соединяться между собой (полимеризоваться) и образовывать нерастворимую нить, которая получила название F-актин (фибриллярный). Два F-актиновых полимера накручиваются друг на друга в виде двойной спирали.

3. Тропомиозин – белок тонких нитей. Каждая его молекула лежит на 7 молекулах актина. В состоянии мышечного расслабления каждая молекула тропомиозина прикрывает центры связывания для миозина на семи остатках G-актина. Тем самым поддерживается релаксация, поскольку актин не может взаимодействовать с миозином.

4. Тропонин – ещё один белок тонких нитей. Состоит из 3 субъединиц:

С – для связывания с Са²⁺;

I – блокирует преждевременное соединение миозина с актином;

Т – для связывания с тропомиозином.

2.2

При умеренной нагрузке

Свободные жирные кислоты + кетоновые тела + глюкоза крови

При выполнении упражнений средней и умеренной интенсивности, но большей длительности ресинтез АТФ за счет креатинфосфата и анаэробного гликолиза имеет место лишь в начале работы, а затем постепенно сменяется окислительным фосфорилированием.

Таким образом, в начале всякой работы (а при работе максимальной и субмаксимальной интенсивности на всем ее протяжении) ресинтез АТФ осуществляется анаэробным путем – сначала за счет креатинфосфата, а затем за счет гликолиза, по мере же продолжения работы гликолиз постепенно сменяется окислительным фосфорилированием. При этом в зависимости от интенсивности работы может наблюдаться то или иное соотношение анаэробного и аэробного гликолиза или преимущественное господство последнего.

2.3 Другие теории утомления

В частности, определенная роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромидиатора.

Однако главная роль в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам центральной нервной системы. В прошлом веке И. М. Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами.

Он считал, что это связано с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным. В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов в нейронах, ухудшением синтеза нейромидиатора, и угнетением синоптической передачи .

Основным морфо-функциональным элементом нервно-мышечного аппарата скелетных мышц является двигательная единица. Она включает мотонейрон спинного мозга с иннервируемыми его аксоном мышечными волокнами.

Внутри мышцы этот аксон образует несколько концевых веточек. Каждая такая веточка образует контакт – нервно-мышечный синапс на отдельном мышечном волокне. Нервные импульсы, идущие от мотонейрона, вызывают сокращение определенной группы мышечных волокон. Двигательные единицы мелких мышц, осуществляющих тонкие движения (мышцы глаза, кисти), содержат небольшое количество мышечных волокон. В крупных их в сотни раз больше.

Все двигательные единицы в зависимости от функциональных особенностей и скорости утомления делятся на 3 группы:

I.Медленные неутомляемые. Они образованы «красными» мышечными волокнами, в которых меньше миофибрилл.

IIB. Быстро, легко утомляемые. Мышечные волокна содержат много миофибрилл и называются «белыми». Быстро сокращаются и развивают большую силу, но быстро утомляются. IIIА. Быстрые, устойчивые к утомлению. Занимают промежуточное положение.