Свойства скелетных мышц

Свойства скелетных мышц обусловлены мышечными волокнами, входящими в их состав. Мышечные волокна — это специализированные многоядерные структуры. Они очень длинные (от нескольких миллиметров до 10—12 см) и тонкие (диаметр их составляет несколько микронов). Каждое мышечное волокно состоит из оболочки (сарколеммы) и цитоплазмы (саркоплазмы). В саркоплазме располагаются все компоненты, характерные для животной клетки, и, кроме того, вдоль оси мышечного волокна имеются тонкие нити — миофибриллы. Они являются сократительным аппаратом мышечного волокна. Миофибриллы объединяются в группы по 4—20 штук. Каждая миофибрилла состоит из протофибрилл (более 2,5 тысяч), среди которых различают актиновые и миозиновые протофибриллы. Актиновые протофибриллы тонкие, миозиновые — толстые.

Каждая миофибрилла разделена на правильно чередующиеся участки, обладающие разными оптическими свойствами, т. е. преломлением лучей света. В результате, одни участки в обыкновенном свете кажутся темными, другие — светлыми. Поэтому под микроскопом скелетные мышечные волокна выглядят исчерченными поперек.

Механизм мышечного сокращения связан с взаимодействием актина и миозина. В состоянии покоя мышцы актиновые нити входят своими концами в пространства между миозиновыми нитями и образуется решетка. Взаимодействие актина и миозина тормо­зится системой мышечных белков. Поступление нервного импульса к мышце сопровождается возбуждением мембраны мышечного волокна, в результате чего система мышечных белков теряет способ­ность тормозить взаимодействие актина и миозина. Это сопровождается вхождением актиновых нитей в пространства между миозиновыми, что внешне проявляется укорочением мышцы.

Поперечно-полосатым скелетным мышцам присущи следующие основные свойства:

1) возбудимость — способность мышцы отвечать на действие раздражителя (нервный импульс) возбуждением. Возбуждение — это деятельное состояние мышцы, сопровождающееся сокращением;

2) проводимость — способность проводить возбуждение;

3) сократимость — специфическое внешнее проявление процесса возбуждения в мышце: мышца укорачивается или напрягается;

4) эластичность — способность мышцы возвращаться в первоначальное состояние после растяжения (выражена сильно);

5) пластичность — способность сохранять принимаемую мышцей форму (выражена слабо).

Сокращение мышц протекает по определенным законам:

Первый закон. В ответ на одиночное раздражение любая мышца отвечает одиночным сокращением. Оно осуществляется очень быстро (в течение 3—5 мс). В одиночном сокращении различают три фазы: скрытую фазу, фазу укорочения и фазу расслабления.

Второй закон. В естественных условиях к мышце поступает, как правило, не один импульс, а серия импульсов, на которую мышца отвечает длительным сокращением. Такое сокращение называется тетаническим, или длительным. Различают гладкий тетанус, возникающий при частом ритме раздражения, и зубчатый тетанус, возникающий при редком ритме раздражения.

Сила, работа и утомление скелетных мышц

Сила мышц может быть максимальной, относительной и абсолютной. Максимальной силой мышцы называют то напряжение мышцы, которое она может развить в условиях изометрического сокращения (развитие напряжения без изменения длины) или поднятия максимально возможного груза. Относительная сила мышцы — это максимальная сила мышцы, разделенная на площадь ее поперечного сечения. Абсолютная сила мышц — это отношение максимальной силы мышцы к сумме поперечных сечений всех ее волокон. Сила сокращения скелетных мышц зависит от силы раздражения.

Скелетные мышцы способны выполнять определенную работу, которая может быть динамической и статической. При динамической работе происходит сдвиг костей относительно друг друга и мышца перемещает груз. Динамическая работа мышцы определяется путем умножения массы груза на высоту его подъема. При статической работе груз не перемещается, не происходит сдвига костей относительно друг друга, мышца при этом развивает на­пряжение без изменения длины. В результате этой работы происходит активная фиксация органов относительно друг друга и тело занимает определенное положение в пространстве. Максимальную работу мышца производит при средних нагрузках и среднем ритме работы.

Утомлением называется временное понижение или прекращение работоспособности мышцы в результате ее деятельности. При этом снижаются ее физиологические свойства: возбудимость, лабильность, проводимость, сократимость и др. После отдыха мышца снова сокращается нормально.

Причина утомления еще полностью не выяснена, и существует несколько гипотез, объясняющих возникновение этого явления. Первая гипотеза предполагает, что в результате накопления кислых продуктов обмена веществ (угольной, молочной и фосфорной кислот) наступает отравление мышцы. Согласно второй гипотезе в мышце происходит истощение запасов энергетических ресурсов (гликогена, креатинфосфата, АТФ). Тем не менее в первую очередь утомление наступает в местах контактов нервов и мышц (си­напсах). Для того чтобы мышца работала без утомления, необходима ее тренировка, которая способствует лучшему кровоснабжению мышцы, экономному расходованию энергетических запасов и нарастанию массы мышцы.