Властивості скелетних м'язів

Скелетні м'язи відзначаються збудливістю, провідніс­тю, скоротливістю, еластичністю, розтягненням, пластичніс­тю та тонічністю.

Про збудливість м'яза свідчать виникнення потенціалу дії, підвищення обміну речовин та його скорочення.

Збудливість скелетного м'яза менша порівняно' з нер­вом. Визначають її', прямим подразненням електричним струмом. З метою виключення нервового волокна м'яз за­здалегідь піддають дії отрути кураре, що порушує переда­чу збудження з нерва на' м'язову клітину.

Подразнення у м'язах не передаються з одного волокна на інше. Отже, у м'язових волокнах, як і в нервових, спо­стерігається ізольоване проведення збудження.

Швидкість поширення збудження залежить від будови м'язових волокон. У білих 'волокнах з великою кількістю міофібрил вона становить 12—15, а в червоних — 3—4 м/с.

Активність м'яза виявляється у, його скороченні, при якому відбувається укорочення і потовщення без зміни об'єму. Розрізняють ізотонічне та ізометричне скорочення м'язів. Якщо без підняття вантажу м'яз скорочується, не напружуючись, таке скорочення називають ізотоніч­ним (грец. 150$ — однаковий, іопоз — напруга).

Максимальне напруження м'яза без укорочення, коли обидва його кінці зафіксовані, є ізометричним ско­роченням. Уся енергія, що утворюється при цьому, повністю перетворюється в тепло. В організмі не буває ні чисто ізо­тонічних, ні чисто ізометричних скорочень м'язів, тому що, піднімаючи вантаж (наприклад, при виносі передньої кін­цівки), м'яз одночасно і скорочується, і Напружується.

Еластичність, або пружність, м'яза — це властивість повертатися до первісного стану після усунен­ня деформуючої сили. Вивчають її розтягненням. Найбіль­шу еластичність мають білі волокна.

Подовження м'яза під впливом вантажу називається розтяжністю. Чим більше навантаження м'яза, тим більше його розтягнення. Властивість розтяжності особли­во добре виражена в червоних волокнах і м'язах з пара­лельно розміщеними волокнами. М'яз не володіє абсолют­ною еластичністю, тому "після усунення вантажу завдяки своїй пластичності він деякий час залишається подовже­ним.

Під п л а с ти.ч н і стю слід розуміти властивість ті­ла зберігати форму або довжину після припинення дії на нього зовнішньої деформуючої сили.

Сарколемі та міофібрилам однаковою мірою властиві еластичність і пластичність, саркоплазмі — лише пластич­ність. Серед м'язових волокон пластичність виявляється більше у червоних волокнах, ніж у білих.

Однією з властивостей скелетних м'язів є їх тоніч­ність (тривале напруження та незначне укорочення). То­нічні скорочення м'язів пов'язані з червоними волокнами, особливістю яких є повільне скорочення та розслаблення. Під впливом рідких імпульсів центральної нервової систе­ми відбувається перебудова колоїдної структури м'язової клітини, скручування протофібрил, зміцнення їх молеку­лярних зв'язків без зміни поперечної смугастості. Перері­зування еферентних нервів призводить до різкого знижен­ня м'язового тонусу, що вказує на його рефлекторну при­роду. Тонічні скорочення м'яза не потребують великих енерге­тичних затрат, тому, перебуваючи в стані тонусу, м'язи довго не втомлюються.

Тонус скелетних м'язів забезпечує пересування тварини в просторі, підтримує 'позу та положення тіла при стоянні. <

Поодиноке і тетанічне скорочення м'яза. Залежно від частоти подразнення, можна одержати поодиноке і тетаніч­не скорочення м'яза.

У лабораторних умовах на короткочасне поодиноке под­разнення електричним струмом достатньої сили м'яз відпо­відає поодиноким скороченням (рис.127).

Аналізуючи криву скорочення литкового м'яза жаби на кімографі, відмічають три періоди: прихований, або латент­ний, — час від моменту подразнення до початку скорочен­ня, періоди скорочення та розслаблення, .

Увесь цикл поодинокого скорочення м'яза триває 0,1 с:

З цього часу на латентний період .припадає 0,01 с, на пе­ріод скорочення '— 0,04 та період розслаблення — 0,05 с. /

Латентний період включає час, коли відбуваються енер­гетичні процеси, що забезпечують скорочення м'яза. Чим силь'ніше подразнення, тим коротший латентний період. Пік потенціалу дії в часі збігається з латентним періодом;

У ссавців тривалість поодинокого скорочення скелетних м'язів коливається від 0,04 до 0,1 с. Найбільша швидкість скорочення відмічена у поперечно-смугастих м'язах кри­лець комах — 0,003—0,005 с. .

Тривалість різних фаз поодинокого скорочення, м'яза залежить від його функціональних властивостей, утоми, охо­лодження тощо.

При стомленні латентний період, а також скорочення і розслаблення м'яза значно подовжуються.

Сила поодинокого скорочення м'яза великою мірою за­лежить від сили подразнення. Із збільшенням сили подраз­нення скорочення м'яза посилюється. При подразненні струмом порогової сили скорочується невелика кількість найбільш збудливих м'язових клітин. З посиленням подраз­нення починають реагувати інші м'язові клітини.

У природних умовах поодинокі скорочення м'яза не спо­стерігаються. Центральна нервова система посилає до м'яза не поодинокі імпульси, а цілий вибух з частотою 50—70 імпульсів у секунду. У відповідь на часті ритмічні скоро­чення м'яз, переходить у стан тривалого безперервного ско­рочення, що одержало назву те т а ні ч ното, або тета-нусу. • '

При рідких подразненнях, найбільше 10 у секунду, ви­никає ряд поодиноких скорочень — чергові подразненню

застають м'яз у розслабленому стані. З прискоренням по­дразнення (з 10 до 25 в секунду) кожний імпульс буде впливати на м'яз у момент його розслаблення. Виникає не­повний, або зубчастий тетанус. Коли ж частота подразнень перевищує 25 у секунду, настає повний, або гладкий, тета­нус (рис. 128). Це пояснюється тим, що новий імпульс над-:

ходить до м'яза до початку його розслаблення. На подраз­нення вище 300 у секунду м'язі взагалі не відповідає, тому що чергові подразнення припадають на фазу абсолютної рефрактерності. . '

Висота тетанусу залежить від ритму подразнення, збуд­ливості та лабільності, що змінюються у процесі діяльності

м яза.

Оптимум скорочення його буває в тому випадку, коли чергові імпульси діють на м'яз у фазі екзальтації — період максимального збудження.

Джерелом енергії при роботі м'язів є біохімічні процеси, що відбуваються у дві фази: анаеробну (без кисню) та аеробну (з участю кисню) .В анаеробній фазі від­бувається інтенсивний розпад аденозинтрифосфорної кис­лоти (АТФ) з утворенням аденозиндифосфорної (АДФ), фосфорної та аденілової кислот. При розпаді АТФ виділя­ється енергія, що використовується для роботи м'язів.

Аеробна фаза характеризується окисленням мо­лочної кислоти та інших органічних сполук до С02 і НгО. Створювана при цьому енергія йде на ресинтез залишків молочної кислоти до глікогену та ресинтез АТФ і креати-нофосфорної кислоти (фосфагену).

При скороченні м'язів більша частина потенціальної енергії хімічних речовин перетворюється в теплову і лише 25—ЗО % її в механічну, що і становить коефіцієнт корисної дії (ККД) — відношення кінетичної енергії скорочення м'язів до всієї енергії, виробленої м'язами під час роботи.

ККД м'язів тварини визначається в результаті прямої чи непрямої калориметрії, з урахуванням тепла, що виді­ляється під час спокою та роботи. Наприклад, у стані спо­кою тварина виділила 0 тепла, а при роботі \У віддача теп­ла становила Оі ККД К буде дорівнювати:

Під час тренування ККД підвищується, досягаючи у тва­рин 45—50 %. Згідно з даними О. В. Палладіна, вправи, тре­нування збільшують у м'язі вміст креатину, фосфорної кис­лоти, ферменту каталази, що відіграють важливу роль у динаміці м'язового скорочення. Крім того, тренування при­скорює синтетичні процеси, у зв'язку з чим у м'язі нагро­маджується менше молочної кислоти та інших продуктів розпаду