20. Соотношение фазы потенциала действия с фазами изменения возбудимости и одиночного цикла сокращения. Особенности рефрактерного периода в мышечном волокне.

Ответ. Уровень возбудимости клетки зависит от фазы ПД. В фазу локального ответа возбудимость возрастает. Это фазу возбудимости называют латентным дополнением. В фазу реполяризации ПД, когда открываются все натриевые каналы и ионы натрия лавинообразно устремляются в клетку, никакой даже сверхсильный раздражитель не может стимулировать этот процесс. Поэтому фазе деполяризации соответствует фаза полной невозбудимости или абсолютной рефрактерности. В фазе реполяризации все большая часть натриевых каналов закрывается. Однако они могут вновь открываться при действии сверхпорогового раздражителя. Т.е. возбудимость начинает вновь повышаться. Этому соответствует фаза относительной невозбудимости или относительной рефрактерности. Во время следовой деполяризации МП находится у критического уровня, поэтому даже допороговые стимулы могут вызвать возбуждение клетки. Следовательно в этот момент ее возбудимость повышена. Эта фаза называется фазой экзальтации или супернормальной возбудимости. В момент следовой гиперполяризации МП выше исходного уровня, т.е. дальше КУД и ее возбудимость снижена. Она находится в фазе субнормальной возбудимости. Следует отметить, что явление аккомодации также связано с изменением проводимости ионных каналов. Если деполяризующий ток нарастает медленно, то это приводит к частичной инактивации натриевых, и активации калиевых каналов. Поэтому развития ПД не происходит.

21. Структурно-функциональные особенности скелетных мышц. Понятие о моторной единице. Виды моторных единиц.

Ответ. Анатомической и функциональной единицей скелетных мышц является нейромоторная единица - двигательный нейрон и иннервируемая им группа мышечных волокон. Возбуждение мотонейрона вызывает одновременное сокращение всех входящих в эту единицу мышечных волокон. Двигательные единицы небольших мышц содержат малое число мышечных волокон, а ДЕ крупных мышц туловища и конечностей — до нескольких тысяч. Отдельные ДЕ могут возбуждаться и сокращаться независимо друг от друга. Поперечно-полосатая скелетная мышца состоит из длинных волокон – миофибрилл, внутри которых располагаются нити сократительных белков – актина и миозина. Нити миозина толстые и не смещаются, из актина образуются тонкие нити, способные к смещению. Нити актина покрыты слоем белка тропонина, препятствующего их взаимодействию с миозином. Нити сократительных белков окружены цитоплазмой (саркоплазмой). Моторные единицы одной мышцы могут быть разными. В зависимости от скорости сокращения моторные единицы разделяют на медленные и быстрые - по устойчивости к утомлению на быстроутомляемые и устойчивые к утомлению.

22. Механизм мышечного сокращения и расслабления. Теория «скольжения» нитей. Химические и тепловые изменения в мышечном волокне.

Ответ. Согласно теории скольжения нитей, мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. Механизм скольжения нитей включает несколько последовательных событий. При возбуждении мышцы открываются многочисленные каналы в мембране саркоплазматической сети, через которые в саркоплазму выходят ионы кальция. Они взаимодействуют с белком тропонином, освобождая от него нити актина. Кроме того, кальций стимулирует распад молекул АТФ, высвобождая большое количество энергии, за счет которой актин взаимодействует с миозином – нити актина как бы вдвигаются в промежутки между нитями миозина, и все мышечное волокно сокращается. Для расслабления мышцы тоже требуется энергия в виде молекул АТФ. За счет этой энергии идет работа кальциевого насоса, удаляющего ионы кальция из саркоплазмы. В результате освободившиеся молекулы тропонина блокируют актин, препятствуя его взаимодействию с миозином. Нити снова расходятся, мышечное волокно расслабляется. Цикл «связывание – изменение конформации – рассоединение – восстановление конформации» происходит много раз, в результате чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z -диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается. Сокращение и расслабление миоцита являются энергозатратными процессами. На процессы сокращения и расслабления используется соответственно ~70 и ~15% энергии, около 15% расходуется на работу ионных насосов и синтетические процессы. АТФ — прямой источник энергии для функционирования мышц. Имеется три источника образование АТФ в мышцах. Фосфагенный путь задействуют резерв высокоэнергетических связей креатинфосфата для образования АТФ с помощью фермента креатинфосфокиназы. За счет него обеспечивается около 5 мин максимальной двигательной активности. Гликолиз может обеспечить 1—2 мин максимальной двигательной активности. Метаболизм глюкозы с участием кислорода (аэробное окисление) обеспечивает длительную мышечную активность средней мощности. Сокращение и расслабление мышц сопровождается выделением теплоты.

23. Опишите фазы, возникающие при потенциале действия, и что происходит с ионами натрия и калия при возникновении потенциала действия.

Ответ. В динамике потенциала действия выделяют 3 основные фазы - деполяризацию, реполяризацию и следовый потенцал. Фаза деполяризации развивается благодаря лавинообразному открытию потенциал-зависимых Na+ каналов и быстрому входу в клетку ионов Na+. В течение короткого времени (менее 1 мс) Na+ каналы закрываются и открываются К+ каналы - наступает фаза реполяризаци. Следовые потенциалы развиваются вследствие остаточных ионных токов и электрогенного эффекта Na+/K+ насоса.

24. Сила мышц. Связь силы мышц с их структурой.

Ответ. Сила — это способность мышц преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий. Она проявляется в таких основных формах: максимальная мышечная сила (абсолютная и относительная), скоростная (динамическая), статическая (изометрическая) сила и силовая выносливость. Под максимальной силой подразумевают наибольшую возможность, которую спортсмен способен проявить при максимальном произвольном мышечном сокращении. Максимальная сила мышцы зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. Количество и толщина мышечных волокон определяют толщину мышцы в целом —анатомический поперечник, то есть площадь поперечного сечения. Отношение значения максимальной силы мышцы к его анатомическому поперечнику называют относительной силой мышцы. Поперечное сечение мышцы, перпендикулярное направлению ее волокон, составляет ее физиологический поперечник. Для мышц с параллельным направлением волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику называют абсолютной силой мышцы. Скоростная сила (взрывная) — это способность проявлять самую большую силу в самое короткое время. Силовая выносливость — это способность мышцы или мышечной группы противостоять утомлению во время многократных мышечных сокращений. Сила мышцы не зависит от ее длины, а зависит главным образом от ее толщины, от физиологического поперечника, т.е. от количества мышечных волокон. У перистых и полуперистых мышц этот поперечник больше анатомического. У веретенообразных и параллельных мышц физиологический поперечник совпадает с морфологическим. Поэтому наиболее сильные перистые мышцы, затем полуперистые, веретенообразные и наконец, наиболее слабые с параллельным ходом волокон. Сила мышц повышается при тренировке, снижается при голодании и утомлении. Вначале она увеличивается с возрастом, а затем к старости уменьшается.