20.Энергетика мышечного сокращения

 

В динамическом режиме работоспособность мышцы определяется скоростью расщепления и ресинтеза АТФ. При этом скорость рас­щепления АТФ может увеличиваться в 100 раз и более. Ресинтез АТФ может обеспечиваться за счет окислительного расщепления глюкозы. Действительно, при умеренных нагрузках ресинтез АТФ обеспечивается повышенным потреблением мышцами глюкозы и кислорода. Это сопровождается увеличением кровотока через мышцы примерно в 20 раз, увеличением минутного объема сердца и дыхания в 2—3 раза. У тренированных лиц (например, спортсмена) большую роль в обеспечении повышенной потребности организма в энергии играет повышение активности митохондриальных ферментов.

 

При максимальной физической нагрузке происходит дополнитель­ное расщепление глюкозы путем анаэробного гликолиза. Во время этих процессов ресинтез АТФ осуществляется в несколько раз быстрее и механическая работа, производимая мышцами также больше, чем при аэробном окислении. Предельное время для такого рода работы составляет около 30 с, после чего возникает накопление молочной кис­лоты, т. е. метаболический ацидоз, и развивается утомление.

 

Анаэробный гликолиз имеет место и в начале длительной фи­зической работы, пока не увеличится скорость окислительного фосфорилирования таким образом, чтобы ресинтез АТФ вновь сравнялся с его распадом. После метаболической перестройки спортсмен об­ретает как бы второе дыхание. Подробные схемы метаболических процессов приведены в руководствах по биохимии.

21.Типы мышечных волокон.

I. Первый тип. Медленные мышечные волокна – красные. Скорость сокращения медленных мышечных волокон, как мы уже догадались из названия очень низкая (до 20% от максимума), но они могут выполнять длительную непрерывную работу. Связано это с тем что для их сокращения не требуется большого расходования молекул – АТФ, для энергетического питания им вполне хватает обычного кислородного окисления (клеточное дыхание). Красные волокна небольшого диаметра, окружены массой капилляров (маленькие кровеносные сосуды), содержат много белка миоглобина. Миоглобин – белок в мышцах, который запасает в себе кислород и отдает его митохондриям, если с кровью его поступает недостаточно. Именно из-за этого белка медленные волокна окрашиваются в красный цвет. Мощная сеть капилляров необходима для доставки с кровью большого количества кислорода, а миоглобин используется для транспортировки кислорода внутри волокна от поверхности к митохондриям. Многочисленные митохондрии красных волокон имеют высокий уровень активности окислительных ферментов. Энергию красные волокна получают путем окисления в митохондриях углеводов и жирных кислот. Функции:

• Динамическая работа или аэробика - длительный бег, плавание или велогонка. Этот тип волокон преобладает у марафонцев, велогонщиков и других легкоатлетов.

• Поддержание позы (мышцы спины)

• Производство тепла

II. Второй тип. Быстрые мышечные волокна – белые. Белые мышечные волокна выполняют высокоскоростные движения, которые характеризуются большой или взрывной силой (от 40% до 100% от максимума сокращения), однако утомляются они значительно раньше, чем красные. За одно мышечное сокращение оба типа волокон производят одинаковую работу, однако белые клетки делают это значительно быстрее. Белые мышечные волокна имеют большой диаметр, в них содержится большое количество гликогена (сложный углевод, энергетические резервы организма), митохондрий не много. Преобладают ферменты гликолитические ( расщепляющие гликогена до глюкозы – основного источника энергии нашего организма ). Этот тип волокон потребляет огромное количество энергии, и ему необходимо такое же быстрое восполнение АТФ, обеспечить которую может только гликолиз ( расщепление глюкозы с выделением АТФ и молочной кислоты), для него не требуется доставка кислорода к митохондриям, и доставку от них к мышечным волокнам. Из-за гликолитического пути питания белые мышечные волокна устают очень быстро, из за накопления в них молочной кислоты, которая повышает кислотность среды и вызывает усталость мышцы и в конечном итоге останавливает ее работу. Отдельно выделяют два типа белых мышечных волокон. Подтип IIа и IIб Подтип IIа (промежуточные волокна) Они могут использовать как кислородный и без кислородный обмен веществ для продукции энергии сокращения в равной степени. Эти волокна представляют собой нечто среднее между быстрыми и медленными (от 25% до 40% максимального сокращения).

Подтип IIб Это истинные быстрые мышечные волокна, они используют только без кислородный обмен веществ, обладают максимальной силой и скоростью сокращений. Именно эти клетки играют первостепенную роль при наборе массы в бодибилдинге, поэтому практически все тренировочные программы рассчитаны на данный тип волокна скелетной мускулатуры. Функции:

• Бодибилдинг

• Пауэрлифтинг

• Бокс и другие боевые искусства

• Бег на короткие дистанции

22. Виды мышечных сокращений.

Существует два вида мышечных сокращений – одиночное и тетаническое. Одиночное мышечное сокращение является единственным видом сокращений для сердечной мышцы, а в скелетной мускулатуре оно носит искусственную этиологию и возникает в ответ на одиночный электрический сигнал и возникновение потенциала действия (ПД). Такое сокращение, длящееся » 100 мс, имеет форму волны (см. рис.) и включает три фазы: 1 – латентный период (от 2-3 до 10 мс), длящийся от момента нанесения раздражения до начала сокращения, 2 – фаза укорочения или сокращения (40-50 мс) и 3 – фаза расслабления (около 50мс). В естественных условиях импульсы поступают не одиночно, а сериями не менее 15-50 имп/с, на что мышца отвечает возникновением тетанического сокращения (тетануса). В его основе лежит явление суммации нескольких одиночных сокращений. В зависимости от частоты импульсов различают зубчатый и гладкий тетанус.

Зубчатый тетанус (неполный) возникает в том случае, когда каждый последующий импульс приходит в фазу расслабления мышцы.

Если частота раздражения выше, и каждый последующий импульс приходит в фазу укорочения мышцы, то происходит полная суммация, и тетаническое сокращение носит слитный характер –гладкий тетанус (полный).

Увеличение ответа при действии субмаксимальных раздражителей до определенного (максимального) уровня происходит за счет вовлечения в процесс возбуждения новых, не задействованных ранее, волокон. В случае дальнейшего возрастания раздражения (сверхмаксимальный уровень), ответ уже не увеличивается, и наоборот, при очень сильных раздражителях (5-10 и более порогов), можно достичь пессимального ответа.

В целостном организме мотонейроны посылают пачки потенциалов действия к двигательным единицам, которые в ответ сокращаются тетанически. Скелетные мышцы находятся в состоянии постоянного тонуса вследствие постоянной фоновой импульсации из моторных зон ЦНС.

Работа мышцы (А) – произведение груза (F) на расстояние (h). А = F*h, или А = F*dl, где dl – величина укорочения мышцы.

Относительная сила мышцы определяет максимальный груз, который мышца способна поднять. Данная величина гораздо более зависит от толщины мышцы, чем от ее длины.

Сила сокращения мышц определяется количеством вовлеченных в процесс сокращения двигательных единиц. Абсолютная сила – это отношение относительной силы к площади поперечного сечения мышцы, выраженной в см². Например, абсолютная сила бицепса составляет 11,9 кг∕см², икроножной мышцы – 5,9 кг∕см².

Для оценки функциональной активности мышц говорят об их тонусе и фазических сокращениях.

Тонус – состояние длительного непрерывного напряжения.

Фазическими сокращениями мышцы называют кратковременное укорочение мышцы, сменяющееся ее расслаблением.

Величина сокращения (степень укорочения) мышцы зависит от ее морфологических свойств и физиологического состояния. Чем больше толщина мышцы, тем больший груз она может поднять при своем сокращении. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие. Умеренное растяжение мышцы увеличивает ее сократительный эффект, при сильном растяжении сокращение мышцы ослабевает.

Правило средних нагрузок: максимальная работа мышц осуществляется при средних, а не максимальных величинах нагрузки, так как

при более высоких нагрузках быстро развивается утомление.