63. Механика мышечного сокращения. Саркомеры. Взаимодействие актиновых и миозиновых нитей. Строение мышечных волокон.

Сократимость – способность мышцы укорачиваться при возбуждении, в результате чего возникает сила тяги.Скелетная мышца состоит из мышечных волокон (миоцитов). Мышечные волокна представляют собой гигантские многоядерные клетки. Волокно покрыто эластичной оболочкой — сарколеммой и состоит из саркоплазмы, содержащей митохондрии, рибосомы, трубочки и пузырьки саркоплазматической сети и так называемая Т-система. Т-система также имеет прямое отношение к мышечному сокращению, так как по ней передаётся изменение электрического потенциала поверхностной мембраны элементам ретикулума, что приводит к освобождению ионов кальция, поступающих к миофибриллам и запускающих процесс мышечного сокращения. Сократительные элементы – миофибриллы.

Они состоят из многочисленных параллельно расположенных нитей – филаментов. Перегородки, называемые Z – пластинками, разделяют их на отдельные участки, называемые саркомерами. Филаменты бывают двух типов: толстые (из белка миозина) и тонкие (из актина). В поперечном сечении толстые и тонкие нити располагаются правильными шестиугольниками так, что каждая толстая нить окружена шестью тонкими, а каждая тонкая нить может вступать в контакт с тремя толстыми.

Мышца сокращается в результате укорочения множества последовательно соединенных саркомеров в миофибриллах, при этом тонкие актиновые нити скользят вдоль толстых миозиновых, двигаясь между ними к середине саркомера.

Единственным прямым источником энергии для мышечного сокращения служит АТФ. При активации мышцы повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция приводит к сокращению и усиленному расщеплению АТФ, интенсивность метаболизма повышается в 100-1000 раз. АТФ гидролитически расщепляется с помощью миозин-АТФ-фазы до АДФ и неорганического фосфата. Расщепление одного моля АТФ обеспечивает около 48 кДж энергии.40-50% этой энергии преобразуется в механическую работу, а 50-60% превращается в тепло.

64. Кпд мышечных сокращений.

40% если считать АТФ готовым продуктом, 20% если учесть затраты энергии на синтез АТФ.

Нерв.импульс--высвобождение ионов Са—наползание нитей

КПДмышечной клетки около 50 %, мышцы в целом не более 20%. Максимальная сила мышц не достигается в реальных условиях; не все клетки мышцы используются одновременно и сокращаются с максимальной силой, иначе при сокращении многих скелетных мышц будут повреждены сухожилия или кости (что иногда и наблюдается при сильных судорогах). КПД мышцы также зависит от внешних условий; например, на холоде он значительно снижается, так как для организма важнее сохранить температуру тела.

65. Изотонический режим работы мышц. Уравнение Хилла. Изометрический режим. Статическая работа мышц.

Различают два вида работы мышц:

статическая (звенья ОДА фиксированы, движение отсутствует);

динамическая (звенья ОДА перемещаются относительно друг друга).

Различают три режима мышечного сокращения:

изометрический – режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы равен моменту внешней силы (длина мышцы не изменяется). Изометрический режим соответствует статической работе.

преодолевающий (концентрический) – режим мышечного сокращения, при котороммомент силы мышцы больше момента внешней силы (длина мышцы уменьшается).

уступающий (эксцентрический) – режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы меньше момента внешней силы (длина мышцы увеличивается).

v – скорость укорочения;P – сила (нагрузка);P0 – максимальное изометрическое напряжение, которое может развивать мышца;b – константа, имеющая размерность скорости; a – константа, имеющая размерность силы

Механическая работа (А), совершаемая мышцей, измеряется произведением поднимаемого веса (Р) на расстояние (h):

А = Р * h

Чем больше величина груза, тем меньше высота, на которую его поднимает мышца.

Изотонический режим – сокращение мышцы при неизменном напряжении, выражающееся в уменьшении её длины и увеличении поперечного сечения. В организме изотоническое мышечное сокращение в чистом виде не наблюдается. К чисто изотоническому мышечному сокращению приближается движение ненагруженной конечности.

Изометрический режим (режим постоянной длины мышцы) характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обоих концов или когда мышца не может поднять слишком большой груз. При этом h = 0 и, соответственно, механическая работа тоже равна нулю (А = 0). Этот режим наблюдается при сохранении заданной позы и при выполнении статической работы . В этом случае в мышечном волокне все равно происходят процессы возникновения и разрушения мостиков между актином и миозином, т. е. тратится энергия на эти процессы, но отсутствует механическая реакция перемещения нитей актина вдоль миозина.