Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Механизм мышечных сокращений. Функции и свойства скелетных мышц». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Содержание:
Во время сокращения мышцы изменение длины вызывается тем, что тонкие волокна тянутся вдоль толстых волокон. Хотя длина перекрытия толстых и тонких нитей (саркомера) меняется, длина самих нитей остается прежней.
Итак, одной из исключительнейших характеристик скелетной мускулатуры является мышечная пластичность. В зависимости от физиологических потребностей свойства мышечных волокон могут изменяться.
Механизм мышечных сокращений кратко
В покоящихся мышечных волокнах при отсутствии импульсации мотонейрона поперечные миозиновые мостики не прикреплены к актиновым миофиламентам. Тропомиозин расположен таким образом, что блокирует участки актина, способные взаимодействовать с поперечными мостиками миозина. Тропонин тормозит миозин — АТФ-азную активность и поэтому АТФ не расщепляется.
Временная последовательность между возникновением потенциала действия мышечного волокна, поступлением ионов кальция к миофибриллам и развитием сокращения волокна показана на рисунке 4.4.
Изучение структуры мышечных волокон в световом микроскопе позволило выявить их поперечную исчерченность. Электронно-микроскопические исследования показали, что поперечная исчерченность обусловлена особой организацией сократительных белков миофибрилл — актина (молекулярная масса 42 000) и миозина (молекулярная масса около 500 000).
В соответствии с молекулярной концепцией о скольжении нитей, работа мышечной группы и, в частности, ее сокращение реализуется в ходе скользящего действия миозинов и актинов.
К примеру, в тренировках для спринта на короткую дистанцию и легкоатлетических дисциплин (таких как толкание ядра) следует использовать тяжелые нагрузки, чтобы способствовать развитию силы, необходимой для оптимизации скорости и взрывных действий.
Совершается электромеханическое сопряжение, представляющее собой преобразование электрического ПД в механическое скольжение.
Изменения путей передачи внутриклеточных сигналов и генной экспрессии, сопровождающие преобразования типов волокон мышечной ткани, идентифицированы пока только частично.
Это типично для мускул предплечий и кистей. Например, когда рука сжимает предмет, работают мышцы предплечий и кистей, но суставы руки не при этом не двигаются, а мышцы создают достаточную силу, чтобы не допустить падения предмета.
В миозиновых нитях содержатся поперечные мостики — крошечные перемычки, выступающие вбок по направлению к актиновым нитям. Возбуждение, приводящее к сокращениям, стимулирует все волокно, создавая химические изменения, позволяющие актиновым нитям соединяться с миозиновыми поперечными мостиками.
Механизм мышечных сокращений. Функции и свойства скелетных мышц
В результате поперечные мостики прикрепляются к актиновым нитям. Поскольку головки миозина совершают «гребковые» движения в сторону центра саркомера происходит «втягивание» актиновых миофиламентов в промежутки между толстыми миозиновыми нитями и укорочение мышцы.
У человека различают несколько видов мышечной ткани. Поперечно-полосатая мышечная ткань составляет мышцы скелета (скелетные мышцы, которые мы можем сокращать произвольно). Гладкая мышечная ткань входит в состав мышц внутренних органов: желудочно-кишечного тракта, бронхов, мочевыводящих путей, кровеносных сосудов. Эти мышцы сокращаются непроизвольно, независимо от нашего сознания.
По мере того, как мышца удлиняется, две точки соединения мышцы расходятся дальше, но мышца продолжает сокращаться и по-прежнему оказывает давление на вес.
С сарколеммой связаны поперечные трубочки саркоплазматического ретикулума, по которым распространяется волна возбуждения. От трубочек волна возбуждения передается мембранам пузырьков и цистерн, которые оплетают миофибриллы на участках, где происходит взаимодействие актиновых и миозиновых нитей.
Механизм мышечного сокращения и расслабления.
Активация всегда начинается с медленных волокон. При низкой или умеренно интенсивной нагрузке активируются медленные волокна и выполняют большую часть работы. При сильной нагрузке сначала сокращаются медленные волокна, затем в процесс вовлекаются быстрые волокна.
В миофибриллах хорошо развит сарко-плазматический ретикулум (СПР), Т-система, а также активен кальциевый насос.
При этом виде сокращений мышца меняет длину, в то время как напряжение или сопротивление остаются прежними. В результате возникает движение части тела.
В миофибриллах хорошо развит сарко-плазматический ретикулум (СПР), Т-система, а также активен кальциевый насос.
При этом виде сокращений мышца меняет длину, в то время как напряжение или сопротивление остаются прежними. В результате возникает движение части тела.
Это сеть белков, соединяющих центральные части толстых филаментов. Кроме того, от Z-полосы к М-линии идут филаменты белка титина, связанные одновременно с белками М-линии и с толстыми филаментами. М-линия и титиновые филаменты поддерживают упорядоченную организацию толстых филаментов в середине каждого саркомера.
Мышечное волокно является многоядерной структурой, окруженной мембраной и содержащей специализированный сократительный аппарат — миофибриллы. Кроме этого, важнейшими компонентами мышечного волокна являются митохондрии, системы продольных трубочек — саркоплазматическая сеть (ретикулум) и система поперечных трубочек — Т-система.
Это свойство связано с растяжимостью и заключается в том, что после растяжения мышца приходит в исходное положение.
Каждая из этих структурных единиц формирует механизм сокращения и расслабления мышечного волокна, связываясь друг с другом.
Здесь не генерируется потенциал действия, так как в мембране нет электровозбудимых натриевых каналов. В них распространяется деполяризация по всему волокну из синаптических окончаний. Это необходимо для того, чтобы привести в действие механизм мышечного сокращения. Процесс здесь происходит не так быстро, как в первом случае. Поэтому его называют медленным.
Так, по теории скользящих нитей, объясняется сокращение длины волокна мышцы. Теория, получившая название «зубчатого колеса», была разработана Хаксли и Хансоном в середине двадцатого века.
Например, может происходить смена быстро сокращающихся и быстро утомляемых волокон типа II на медленно сокращающиеся, устойчивые к утомлению волокна I типа. То, какая работа совершалась мышцами, будет непосредственно влиять также на способ их восстановления и вызываемую гипертрофию клеток.
Во время мышечного сокращения между тонкими и толстыми нитями миофибрилл возникают поперечные мостики или спайки.
Скелетные мышцы у человека занимают примерно 40-50% от массы тела. По разным данным, в нашем организме их насчитывается от 400 до 500. Это произвольные мышцы, т.е. они не могут сокращаться без «приказа» из ЦНС. Другими словами, они не обладают автоматизмом.
Сопряжение возбудительных и сократительных процессов
Симпласты образуются путём слияния клеток, в данном случае миосимпласт (поперечно-полосатое мышечное волокно) образуется в эмбриогенезе путём слияния клеток миобластов. В каждом волокне содержится до 1000 и более мелких волокон – миофибрилл, имеющих диаметр 1-3 мкм.
Описана история выделения типов телосложения (соматотипов) психологом Уильямом Гербертом Шелдоном. Дана характеристика трем соматотипам по У.
Помимо этого, способность мышцы сокращаться и прилагать силу зависит конкретно от ее вида, площади поперечного сечения, а также длины и количества волокон внутри мышцы. Число волокон определяется генетикой, и на него невозможно повлиять с помощью тренировок; однако тренировки в состоянии изменить другие переменные.
Портал о фитнесе и бодибилдинге, уникальные статьи на разные темы, большая фотогалерея культуристов и фитнес моделей, программы тренировок для парней и девушек, таблицы, техника выполнения упражнений, правильное питание для набора мышечной массы и похудения, советы новичкам и опытным атлетам.
В них содержится достаточно много миоглобина, имеется много митохондрий, синтезируется достаточное количество АТФ по механизму окислительного фосфорилирования. Однако активность АТФ-азы у них низкая. Они сокращаются быстро, сильно и достаточно долго. Такие НМЕ преобладают в мышцах длительно летающих птиц.
Просвет Т-трубочки заполнен внеклеточной жидкостью, окружающей мышечное волокно (рис. 4-5 Б). Мембрана Т-трубочек, так же как плазматическая мембрана, способна к проведению потенциала действия.
Чтобы визуализировать это иначе, вообразите гребную лодку. Весла представляют собой миозиновые нити, а воды — актиновые. Когда весла ударяются о воду, лодка с силой тянется вперед — и чем больше в воде весел, чем выше физическая сила гребца, тем больше вырабатываемая сила. Увеличение количества и толщины миозиновых нитей таким же образом повышает выработку силы.
В последнее время показано, что миозин II участвует в мышечном сокращении, тогда как миозин I и миозин V вовлечены в работу подмембранного (кортикального) цитоскелета. В настоящее время идентифицировано более 10 классов миозина. На рисунке 4-4 Г показано два варианта схемы строения миозина, который состоит из головки, шейки и хвоста.
Миофибриллы располагаться в саркоплазме, то есть саркоплазма заполняет пространство между миофибриллами и окружает ядра клеток.
Скелетная мышца представляет собой сложную систему, преобразующую химическую энергию в механическую работу и тепло. В настоящее время хорошо исследованы молекулярные механизмы этого преобразования.
Молекулярный механизм мышечного сокращения посредством скольжения актиновых нитей заключается в следующем. Миозиновые головки соединяют протофибриллу с актиновой. При их наклонах происходит скольжение, двигающее актиновую нить к центру саркомера. За счет биполярной организации миозиновых молекул на обеих сторонах нитей создаются условия для скольжения актиновых нитей в разные стороны.
Механизмы мышечного сокращения и расслабления
В каждом случае механизм мышечных сокращений подкрепляется работой миллионов клеток, в которой задействуются химические элементы и физические волокна.
Тропомиозин — стержневидная молекула из двух полипептидов, обвивающихся друг около друга; молекула соответствует в длину примерно семи мономерам актина. Цепи из молекул тропомиозина, уложенные конец в конец, располагаются вдоль всего тонкого филамента.
У человека они имеются только в наружных мышцах глаз, но широко представлены в мышцах амфибий и рептилий. Они иннервированы γ-мотонейронами, имеют много терминалей и соответственно образуют синапсы на множестве миофибрилл. На их мембранах нет потенциалзависимых натриевых каналов и поэтому они генерируют только местное возбуждение.