Строение и значение мышечной системы. Реферат: Мышечная система человека

Мышечная система - одна из основных биологических подсистем у высших животных, благодаря которой в организме осуществляется движение во всех его проявлениях.

Мышечная система представляет собой совокупность способных к сокращению мышечных волокон, объединённых в пучки, которые формируют особые органы - мышцы или же самостоятельно входят в состав внутренних органов. Масса мышц намного больше, чем масса других органов: у позвоночных животных она может достигать до 50 % массы всего тела, у взрослого человека - до 40 %. Мышечная ткань животных также называется мясо и, наряду с некоторыми другими составляющими тел животных, употребляется в пищу. В мышечных тканях происходит превращение химической энергии в механическую энергию и теплоту.

У позвоночных выделяют три типа мышц:

Скелетные мышцы (они же поперечнополосатые, или произвольные). Прикрепляются к костям. Состоят из очень длинных волокн, длина от 1 до 10 см, форма - цилиндрическая. Их поперечная исчерченность обусловлена наличием чередующихся двоякопреломляющих проходящий свет дисков - анизотропных, более темных, и однопреломляющих свет - изотропных, более светлых. Каждое мышечное волокно состоит из недифференцированной цитоплазмы, или саркоплазмы, с многочисленными ядрами расположенными по периферии, которая содержит большое число дифференцированных поперечнополосатых миофибрилл. Периферия мышечного волокна окружена прозрачной оболочкой, или сарколеммой, содержащей фибриллы коллагеновой природы. Небольшие группы мышечных волокон окружены соединительнотканной оболочкой - эндомизием, endomysium; более крупные комплексы представлены пучками мышечных волокон, которые заключены в рыхлую соединительную ткань - внутренний перемизий, perimysium internum; вся мышца в целом окружена наружным перимизием, perimysium externum. Все соединительнотканные структуры мышцы, от сарколеммы до наружного перимизия, являются продолжением друг друга и непрерывно связаны между собой. Всю мышцу одевает соединительнотканный футляр - фасция, fascia. К каждой мышце подходит один или несколько нервов и кровоснабжающие её сосуды. И те и другие проникают в толщу мышцы в области так называемого нервнососудистого поля, area nervovasculosa. С помощью мышц сохраняется равновесие тела, производится перемещение в пространстве, осуществляются дыхательные и глотательные движения. Эти мышцы сокращаются усилием воли под действием импульсов, поступающих к ним по нервам из центральной нервной системы. Характерны мощные и быстрые сокращения и быстрое развитие утомления.

Гладкие мышцы (непроизвольные). Они находятся в стенках внутренних органов и сосудов. Для них характерны длина: 0,02 -0,2 мм, форма: веретеновидная, одно ядро овальное в центре, нет исчерчености. Эти мышцы участвуют в транспортировке содержимого полых органов, например, пищи по кишечнику, в регуляции кровяного давления, сужении и расширении зрачка и других непроизвольных движений внутри организма. Гладкие мышцы сокращаются под действием вегетативной нервной системы. Характерны медленные ритмические сокращения, не вызывающие утомления.

Сердечная мышца. Она имеется только в сердце. Эта мышца неутомимо сокращается в течение всей жизни, обеспечивая движение крови по сосудам и доставку жизненно важных веществ к тканям. Сердечная мышца сокращается самопроизвольно, а вегетативная нервная система только регулирует её работу.

В теле человека около 400 поперечнополосатых мышц, сокращение которых управляется центральной нервной системой.

Функции мышечной системы

двигательная;

защитная (например, защита брюшной полости брюшным прессом);

формировочная (развитие мышц в некоторой степени определяет форму тела);

энергетическая (превращение химической энергии в механическую и тепловую)

Связующая. В отношении некоторых мышц не так важны движения, которые они производят, как те, которым они препятствуют. Так, группа из четырех мышц – малой круглой, подостной, надостной и подлопаточной – окружает плечевой сустав, удерживая верхний шаровидный конец (головку) плечевой кости в неглубокой суставной впадине. Мышцы стопы поддерживают свод стопы и являются еще одним примером мышц, сохраняющих взаиморасположение костей.

Функция поддержки. Брюшная полость образована преимущественно широкими плоскими мышцами, которые поддерживают внутренние органы. Передняя и боковая стенки полости покрыты тремя слоями мышц, а ее дно образовано у человека двумя мышцами: поднимающей задний проход и копчиковой (у четвероногих эти две мышцы обеспечивают движение хвоста).

Мышцы или мускулы (от лат. musculus - мышка, маленькая мышь) - органы тела животных и человека, состоящие из упругой, эластичной мышечной ткани, способной сокращаться под влиянием нервных импульсов. Предназначены для выполнения различных действий: движения тела, сокращения голосовых связок, дыхания. Мышцы состоят на 86,3 % из воды.Мышцы позволяют двигать частями тела и выражать в действиях мысли и чувства. Человек выполняет любые движения - от таких простейших, как моргание или улыбка, до тонких и энергичных, какие мы наблюдаем у ювелиров или спортсменов - благодаря способности мышечных тканей сокращаться. От исправной работы мышц, состоящих из трёх основных групп, зависит не только подвижность организма, но и функционирование всех физиологических процессов. А работой всех мышечных тканей управляет нервная система, которая обеспечивает их связь с головным и спинным мозгом и регулирует преобразование химической энергии в механическую.В теле человека 640 мышц (в зависимости от метода подсчёта дифференцированных групп мышц их общее число определяют от 639 до 850). Самые маленькие прикреплены к мельчайшим косточкам, расположенным в ухе. Самые крупные - большие ягодичные мышцы, они приводят в движение ноги. Самые сильные мышцы - жевательные.По форме мышцы очень разнообразны. Чаще всего встречаются веретенообразные мышцы, характерные для конечностей, и широкие мышцы - они образуют стенки туловища. Если у мышц общее сухожилие, а головок две или больше, то их называют двух-, трёх- или четырёхглавые мышцы. Мышцы и скелет определяют форму человеческого тела. Активный образ жизни, сбалансированное питание и занятие спортом способствуют развитию мышц и уменьшению объёма жировой ткани.

Строение

Минимальный структурный элемент всех типов мышц - мышечное волокно, каждое из которых в отдельности является не только клеточной, но и физиологической единицей, способной сокращаться. Это связано со строением такого волокна, содержащего не только органеллы (ядро клетки, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи), но и специфические элементы, связанные с механизмом сокращения - миофибриллы. В состав последних входят сократительные белки -актин и миозин.

Актин - сократительный белок, состоящий из 375 аминокислотных остатков с молекулярной массой 42300, который составляет около 15 % мышечного белка. Под световым микроскопом более тонкие молекулы актина выглядят светлой полоской (так называемые Ι-диски). В растворах с малым содержанием ионов актин содержится в виде единичных молекул с шарообразной структурой, однако в физиологических условиях, в присутствии АТФ и ионов магния, актин становитсяполимером и образует длинные волокна (актин фибриллярный), которые состоят из спирально закрученных двух цепочек молекул актина. Соединяясь с другими белками, волокна актина приобретают способность сокращаться, используя энергию, содержащуюся в АТФ.

Миозин - основной мышечный белок; содержание его в мышцах достигает 60 %. Молекулы состоят из двух полипептидных цепочек, в каждой из которых содержится более 2000 аминокислот. Белковая молекула очень велика (это самые длинные полипептидные цепочки, существующие в природе), а её молекулярная масса доходит до 470000. Каждая из полипептидных цепочек оканчивается так называемой головкой, в состав которой входят две небольшие цепочки, состоящие из 150-190 аминокислот. Эти белки проявляют энзиматическую активность АТФазы, необходимую для сокращения актомиозина. Под микроскопом молекулы миозина в мышцах выглядят темной полоской (так называемые А-диски).

Актомиозин - белковый комплекс, состоящий из актина и миозина, характеризующийся энзиматической активностью АТФазы. Это значит, что благодаря энергии, освобожденной в процессе гидролиза АТФ, актомиозин может сокращаться.

В физиологических условиях актомиозин создает волокна, находящиеся в определенном порядке. Фибриллярные части молекул миозина, собранные в пучок, образуют так называемую толстую нить, из которой перпендикулярно выглядывают миозиновые головки. Молекулы актина соединяются в длинные цепочки; две таких цепочки, спирально закрученные друг вокруг друга, составляют тонкую нить. Тонкая и толстая нити расположены параллельно таким образом, что каждая тонкая нить окружена тремя толстыми, а каждая толстая нить - шестью тонкими; миозиновые головки цепляются за тонкие нити.

Типы мышц

Мышечная масса человеческого организма состоит из трёх типов мышц, различающихся своим строением.

Основная группа мышц - скелетные, или поперечно-полосатые мышцы. Скелетных мышц у каждого из нас более 600. Мышцы этого типа способны произвольно, по желанию человека, сокращаться и вместе со скелетом образуют опорно-двигательную систему. Общая масса этих мышц составляет около 40 % веса тела, а у людей, активно развивающих свои мышцы, может быть ещё больше. С помощью специальных упражнений размер мышечных клеток можно увеличивать до тех пор, пока они не вырастут в массе и объеме и не станут рельефными.

Сокращаясь, мышца укорачивается, утолщается и движется относительно соседних мышц. Укорочение мышцы сопровождается сближением ее концов и костей, к которым она прикрепляется. В каждом движении участвуют мышцы, совершающие его и противодействующие ему, что придает движению точность и плавность.

Схожую структуру имеет второй тип мышц - это особо выделяемая мышца сердца, которая тоже состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани, но отличается своеобразием строения и сокращается непроизвольно, не вызывая при этом усталости органа.

И третий тип мышц, который входит в состав клеток внутренних органов, кровеносных сосудов и кожи, - гладкая мышечная ткань, состоящая из характерных мышечных клеток (миоцитов). Медленные и длительные их сокращения происходят непроизвольно, то есть независимо от желания человека.

Гладкие мышцы, или мышцы непроизвольных движений, находятся главным образом в стенках полых внутренних органов, таких как пищевод или мочевой пузырь. Они играют важную роль в процессах, не зависящих от нашего сознания, например, в перемещении пищи по пищеварительному тракту. Короткие веретеновидные клетки гладких мышц образуют пластины. Сокращаются они медленно и ритмично, подчиняясь сигналам вегетативной нервной системы.

Мышечная система отвечает за движение человеческого тела. Прикреплено к костям около 700 мышц, которые составляют примерно половину массы тела человека. Каждая из этих мышц является дискретным органом, выполненным из ткани скелетных мышц, кровеносных сосудов, сухожилий и нервов. Мышечная ткань также находится внутри сердца, органов пищеварения и кровеносных сосудов. В этих органах она служит для транспортировки веществ … [Читайте ниже]

• Голова и шея
• Грудь и верх спины
• Живот, поясница и таз
• Ноги и стопы
• Мышцы рук и кистей

[Начало сверху] …

Типы мышечных тканей

Есть три вида мышечной ткани: висцеральные, мышцы сердца и скелета.
Висцеральные — находятся внутри органов, таких как желудок, кишечник и кровеносные сосуды. Самые слабые из всех мышц внутренних органов, служат для перемещения веществ. Висцеральные мышцы не могут непосредственно контролироваться сознанием. Термин «гладкая» используется для висцеральной мышцы, так как она имеет гладкую структуру, однородный вид (если смотреть под микроскопом). Её внешний вид резко контрастирует с сердечной и скелетными мышцами.
Сердечная мышца расположена только в сердце, она отвечает за перекачивание крови по всему телу. Сердечная мышца не контролируется сознательно. В то время как гормоны и сигналы мозга могут регулировать скорость сжатия сердечной мышцы, стимулируя сокращение. Естественный стимулятор биения сердца — сердечная мышечная ткань, которая заставляет другие клетки сокращаться.
Клетки сердечной мышечной ткани являются поперечно — полосатыми, то есть, они представляют из себя светлые и темные полосы, если смотреть под световым микроскопом. Расположение белковых волокон внутри клеток вызывает эти светлые и темные полосы. Мышечная клетка очень сильна, в отличие от висцеральной.
Клетки сердечной мышцы являются разветвленными или X Y формы, клетки плотно соединены между собой специальными переходами, называемыми интеркалированными дисками. Интеркалированные диски состоят из пальцевидной проекции двух соседних ячеек, которые сцепляются и обеспечивают прочную связь между клетками. Разветвленная структура и интеркалированные диски позволяют мышечным клеткам противостоять высокому давлению крови и напряжению при перекачке крови в течение всей жизни. Эти функции также способствуют быстрому распространению электрохимических сигналов от клетки к клетке так, что сердце может биться как единое целое.

Скелетные мышцы являются единственной мышечной тканью в организме человека, которая управляется сознательно. Каждое физическое действие, которое человек сознательно выполняет (например: разговор, ходьба или письмо) требует движения скелетных мышц. Скелетные могут сжиматься, чтобы перемещать части тела ближе к кости, к которой мышца прикрепляется. Большинство скелетных мышц прикреплены к двум костям через суставы, так что они служат для перемещения частей этих костей ближе друг к другу.
Каркасные (скелетные) мышечные клетки образуются, когда множество мелких клеток — предшественников скомковываются вместе, чтобы сформировать длинные, прямые, многоядерные волокна. Исчерчены каркасные мышцы так же, как и сердечная, поэтому они очень сильны. Скелетная мышца получает свое название от того, что она всегда подключаются к скелету, по крайней мере, в одном месте.

Анатомия скелетных мышц

Большинство скелетных прикреплены к двум костям через сухожилия. Сухожилия — жесткие полосы плотной регулярной соединительной ткани; сильные коллагеновые волокна прочно прикрепляют мышцы к костям. Сухожилия находятся в крайнем напряжении, когда они тянутся, так что они очень сильно вплетены в покрытия мышц и костей.

Мышцы двигаются за счет сокращения их длины, натягивания сухожилий и перемещения костей ближе друг к другу. Одна из костей втягивается по направлению к другой кости, которая остается неподвижной. Место на движущейся кости, которая соединяется с мышцей через сухожилия называется вставкой. Мышцы живота находятся между сухожилиями, что позволяет делать фактическое сокращение.

Названия скелетных мышц

Их названия происходят на основе множества различных факторов, в том числе местонахождения, происхождения и вставки, количества, формы, размера, направления и функции.

Местоположение

Много мышц получают имена от анатомической области. Брюшная и прямая, поперечная брюшная, например, находятся в брюшной полости. Другие, как и передняя большеберцовая, названы из-за части кости (передняя часть голени), к которой они присоединены. Другие мышцы используют симбиоз двух видов названий, как плечелучевая, которая названа в честь области нахождения.

Происхождение

Некоторые мышцы названы на основе их подключения к стационарной и движущейся кости. Эти мышцы становится очень легко определить, когда вы знаете имена костей, к которым они присоединены.

Некоторые подключаются к более чем 1 кости или более чем в одном месте и имеют более чем один источник. Мышца сразу с двумя происхождения называется бицепсом, а с тремя происхождения — трицепсной. И, наконец, мышца с четырьмя происхождениями называется четырехглавой.

Форма, размер и направление

Также важно классифицировать мышцы по форме. Например, дельтовидные имеют дельта — или треугольную форму. Зубчатые имеют зубчатую или пилообразный форму. Ромбовидные — обладают формой ромба.
Размер может быть использован, чтобы различать два типа мышц, найденных в одном и том же регионе. Область ягодичной части содержит три мышцы, дифференцированные по размеру: ягодичная большая, ягодичная средняя и малая. И, наконец, направления мышечных волокон могут быть использованы для их идентификации. В брюшине существует несколько широких и плоских. Мышцы с волокнами, расположенными вверх и вниз — являются прямыми, работающие в поперечном направлении (слева направо) — поперечные, а работающие под углом, являются косыми.

Функции мышечной ткани человека

Мышцы иногда классифицируют по типу функции, которую они выполняют. Большинство мышц предплечья именуются в зависимости от их функций, потому что они расположены в том же регионе и имеют одинаковые формы и размеры. Например, сгибатели предплечья сгибают запястья и пальцы.
Супинатор — это мышца, которая поднимает запястье ладонью вверх. В ноге есть такие, которые называются аддукторами, чья роль заключается в стягивании ног.

Инициативные группы в скелетных мышцах

Чаще всего они работают в группах, чтобы произвести точные движения. Мышца, которая производит какое — либо конкретное движение тела известна как агонист или тягач. Агонисты всегда парны с антагонистами, которые производят противоположный эффект на одних и тех же костях. Например, двуглавая мышцы плеча сгибает руку в локте. В качестве антагониста для этого движения — трехглавая плеча — расширяет руку в локте. Когда трицепсы расширяют руку, бицепс будет считаться антагонистом.

В дополнение к агонист / антагонист классификации, другие мышцы работают, чтобы поддержать движение агониста.
Синергистами являются мышцы, которые помогают стабилизировать движение и уменьшить лишние движения. Они обычно находятся в областях вблизи агониста и часто подключаются к той же кости. Если вы поднимаете что-то тяжелое, они помогают держать тело в вертикальном положении неподвижно, так что вы поддерживаете свой баланс во время подъема.

Гистология скелетной мускулатуры

Скелетные мышечные волокна значительно отличаются от других тканей организма из — за их узкоспециализированных функций. Многие из органелл, которые составляют мышечные волокна являются уникальными для данного типа клетки.

Сарколемма является клеточной мембраной мышечных волокон. Сарколемма выступает в качестве проводника для электрохимических сигналов, которые стимулируют мышечные клетки. Подключенные к сарколемме поперечные трубочки (Т-трубочки) помогают переносить электрохимические сигналы в середину мышечного волокна. Саркоплазматический ретикулум служит в качестве хранилища для ионов кальция (Са2 +), которые имеют жизненно важное значение для сокращения мышц.
Митохондрии , движущая сила клетки, в изобилии находятся в мышечных клетках, чтобы обеспечивать энергией в виде АТФ активные мышцы. Большая часть структуры мышечного волокна выполнена из миофибрилл, которые являются сократительными структурами клетки. Миофибриллы составлены из многих белковых волокон, расположенных в повторяющихся субъединицах, называемых саркомерами. Саркомера является функциональной единицей мышечных волокон.

Структура саркомера

Саркомеры изготавливаются из двух типов белковых волокон: толстых нитей и тонких нитей.

Толстые нити состоят из множества соединенных звеньев белка миозина. Миозин является белком, который вызывает мышцы сокращаться.
Тонкие нити состоят из трех белков:

Актин.
Актин образует спиральную структуру, которая составляет большую часть массы тонкой нити.

Тропомиозин.
Тропомиозин — длинный волокнистый белок, который оборачивается вокруг актина и охватывает миозин, связывая с актином.

Тропонин.
Белок, связывающийся очень плотно с тропомиозином во время мышечного сокращения.

Функции мышечной ткани

Основной функцией мышечной системы является движение . Мышцы являются единственной тканью в организме, что имеет возможность перемещать другие части тела.
Связанная с функцией движения является вторая функция мускульной системы: поддержание позы и положения тела . Мышцы зачастую держат тело неподвижно или в определенном положении, а не вызывают движение. Мышцы, отвечающие за положение тела имеют наивысшую выносливость — они выполняют свои функции в течение всего дня, не становясь усталыми.
Еще одна функция, связанная с движением является движение веществ внутри тела . Сердечные и висцеральные мышцы, в первую очередь, ответственны за транспортировку веществ, таких как кровь или питательные вещества из одной части тела в другую.

Последняя функция мышечной ткани является генерация тепла . В результате высокой скорости метаболизма сокращающейся мышцы, наша мышечная система производит большое количество отработанного тепла. Многие небольшие сокращения мышц в организме производят наше естественное тепло тела. Когда мы прилагаем усилия больше, чем обычно, дополнительные сокращения мышц приводят к повышению температуры тела и в конечном итоге к потливости.

Скелетная мускулатура в роли рычага

Мышцы скелетной системы работают вместе с костями и суставами образуя рычажные системы. Они действуют как передатчики усилия, а кость выступает в качестве опоры; при движении мышцы и кости, объект перемещается.

Есть три класса рычагов, но подавляющее большинство рычагов в теле — рычаги третьего класса. Рычаг третьего класса представляет собой систему, в которой точка опоры находится на конце рычага. В организме, рычаги третьего класса, служат для увеличения расстояния для сокращения мышцы.

Двигательные единицы мышц

Нервные клетки, называемые моторными нейронами, управляют скелетными мышцами. Каждый двигательный нейрон контролирует несколько мышечных клеток в группе. Когда двигательный нейрон получает сигнал от мозга, он стимулирует все клетки мышц в то же время.
Размер двигательных единиц изменяется по всему телу, в зависимости от функции. Мышцы, которые выполняют тонкие движения — как мышцы глаз или пальцев, имеют очень много нейронов для повышения точности контроля мозга над этими структурами. Мышцы, которые требуют много сил, чтобы выполнять свои функции, как ноги или руки — имеют много мышечных клеток и меньше нейронов в каждом блоке.

Когда положительные ионы достигают саркоплазматического ретикулума, ионы Са2 + высвобождаются и протекают в миофибриллы. Ионы Са2 + связываются с тропонином, что вызывает молекулу тропонина изменять форму и переместить близлежащие молекулы тропомиозина. Тропомиозин отодвигается от миозина и связывается с молекулой актина, что позволяет актину и миозину связываться друг с другом.

Типы мышечных сокращений

Силой сжатия мышц можно управлять двумя факторами: количеством двигательных единиц (нейронов), участвующих в сокращении и количеством импульсов от нервной системы. Один нервный импульс моторного нейрона вызовет краткое напряжение группы мышц, а затем заставит расслабиться. Если двигательный нейрон обеспечивает несколько сигналов в течение короткого периода времени, то сила и продолжительность сжатия увеличивается. Если двигательный нейрон обеспечивает много нервных импульсов в быстрой последовательности, мышца может войти в состояние полного и прочного сокращения. Мышца останется в сжатом положении, пока скорость сигнала нерва не замедлится или до тех пор, пока мышца станет слишком усталой, чтобы поддерживать напряжение.

Не все сокращения мышц производят движение. Изометрическое сокращение — легкие схватки, которые увеличивают напряжение в мышцах, не оказывая достаточной силы, чтобы переместить часть тела. Когда тело напряжено из-за стресса, мышцы выполняют изометрическое сокращение. Поддержание позы является также результатом изометрических сокращений. Сужения мышц, что действительно производит движение является изотоническими сокращениями. Изотонические сокращения необходимы для наращивания мышечной массы за счет подъема веса.

Мышечный тонус является естественным состоянием, в котором скелетные мышцы остаются во всё время. Мышечный тонус обеспечивает легкое натяжение мышц, чтобы предотвратить повреждение мышц и суставов от резких движений, а также помогает поддерживать осанку тела. Все не повреждённые мышцы поддерживают некоторое количество мышечного тонуса во всё время.

Функциональные типы скелетных мышечных волокон

Cкелетные мышечные волокона, можно разделить на два типа в зависимости от того, как они производят и используют энергию:

I тип — волокна с очень медленным и осторожным сокращением. Они очень устойчивы к усталости, потому что используют аэробное дыхание для производства энергии из сахара. Находятся I типа волокона в мышцах по всему телу для выносливости и осанки, рядом с позвоночником и в регионах шеи.

Волокна типа II разбиты на две подгруппы: II типа А и типа II B.
Тип II волокна А быстрее и сильнее, чем I типа волокона, но не имеют столько же выносливости. Типа II A волокна находятся по всему телу, но особенно в ногах,где они работают, чтобы поддерживать ваше тело на протяжении долгого времени для ходьбы и стояния.

Тип II B — волокна еще быстрее и сильнее, чем II типа А, но еще меньше выносливые. Тип II B волокна немного светлее, чем тип I и тип II А из-за их отсутствия миоглобина — кислородного пигмента. Находятся волокна типа II B по всему телу, но особенно в верхней части, где они дают скорость и силу рукам и груди за счет выносливости.

Мышечный метаболизм и усталость

Мышцы получают энергию из различных источников, в зависимости от ситуации, в которой мышца работает. Мышцы способны использовать аэробное дыхание, когда необходимо произвести от низкого до умеренного уровня силы упражнения. Аэробное дыхание требует кислорода, чтобы произвести около 36-38 молекул АТФ из молекулы глюкозы. Аэробные дыхания является очень эффективным и может продолжаться до тех пор, пока мышца получает достаточное количество кислорода и глюкозы. Когда мы используем мышцы, чтобы произвести высокий уровень силы, они становятся настолько плотными, что находящийся кислород в крови не может войти в мышцу. Это условие приводит к тому, что мышцы используют для выработки энергии брожение молочной кислоты (форма анаэробного дыхания). Анаэробное дыхание менее эффективно аэробного дыхания — только 2 АТФ производится из каждой молекулы глюкозы.
Для того, чтобы мышцы работали в течение более длительного периода времени, мышечные волокна содержат несколько важных энергетических молекул. Миоглобин , красный пигмент содержащийся в мышцах, содержит железо и сохраняет кислород в манере, подобной гемоглобину крови. Кислород из миоглобина позволяет мышцам продолжать аэробное дыхание в отсутствии кислорода. Другой химикат, который помогает мышцам работать — креатинфосфат . Мышцы используют энергию в виде АТФ, происходит превращение АТФ в АДФ, чтобы выпустить свою энергию. Креатинфосфат жертвует свою фосфатную группу АДФ, чтобы включить её в АТФ, с тем, чтобы обеспечить дополнительную энергию для мышц. Наконец, мышечные волокна содержат энергию аккумулирующих гликогенов, больших макромолекул, изготовленных из множества связанной между собой глюкозы. Активные мышцы отщепляют глюкозу от молекул гликогена, чтобы обеспечить внутренний запас топлива.

Мышечная усталость

Когда мышцы исчерпали энергию во время аэробного или анаэробного дыхания, то быстро утомляются и теряют способность сокращаться. Это состояние известно как мышечная усталость . Утомление мышц не говорит о содержании очень малого количества или отсутствия кислорода, глюкозы или АТФ, но вместо этого имеет много продуктов — отходов дыхания, таких как молочная кислота и АДФ. Тело должно принимать дополнительное количество кислорода после физической нагрузки, чтобы заменить кислород, который находился в миоглобине мышечных волокон, а также для питания аэробного дыхания, которое обеспечивает поставки энергии внутри клетки. Восстановление потребления кислорода (кислородное голодание) — это восприятие дополнительного кислорода, который организм должен принять, чтобы восстановить мышечные клетки, их привести в состояние покоя. Это объясняет, почему появляется одышка в течение нескольких минут после напряженной деятельности — ваше тело пытается восстановить себя в нормальное состояние.

Теперь мы узнаем, как происходит собственно движение; оно обеспечивается МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМОЙ.

Строение и расположение мышц

Человеческое тело состоит из многих тысяч мышц. Некоторые из них имеют внутреннее расположение, другие прикреплены к костям, коже и иным мышцам для обеспечения определенных движений. Мышцы могут двигаться произвольно (когда мы контролируем движение) и непроизвольно (без сознательного контроля) в зависимости от типа мышечной ткани. Различают кардиальную, висцеральную и скелетную.

Кардиальная (сердечная) мышечная ткань

Из кардиальной мышечной ткани состоит только сердце. Она полосатая, каждая клетка имеет ядро. Сердце сокращается и расширяется, гоняя кровь по сосудам всего тела. Движения кардиальной мышечной ткани непроизвольны.

Висцеральная мышечная ткань

Из-за своего вида висцеральная мышечная ткань еще называется гладкой. Ее клетки веретенообразные и расположены пучками. У каждой летки есть ядро, но нет выраженной мембраны, за счет этого достигается однородность ткани. Этот тип ткани формирует внутренние органы; его движения непроизвольны Висцеральная мышечная ткань отвечает за продвижение пищи по пищеварительной системе и за удаление продуктов распада через моче-выделительную систему. Мышца, поднимающая волос, в коже - тоже висцеральная; она сокращается при изменении темпе натуры тела, вызывая появление мурашек. Все эти действия происходят без каких-либо сознательных действий со шеи стороны.

Скелетная мышечная ткань

Скелетная мышечная ткань из-за своего вида называется также поперечно-полосатой. Она обеспечивает произвольные движения тела. Именно скелетные мышцы представляют интерес для терапевтов, так как с ними можно проводить некоторые процедуры. Скелетные мышцы располагаются как глубоко внутри тела, так и почти у его поверхности, в зависимости от их назначения. Значительное количество мышц накладывается друг на друга, многие из них работают вместе, обеспечивая одно движение.

Строение скелетных мышц

Мышцы - живая, активная ткань, состоящая из:

• Воды - примерно на 75%.
• Неорганических веществ (например, минеральных солей) примерно на 5%.
• Органических веществ - около 20%; в их число входят формирующие клетки мышц миобласты.

Формирование мышц

Миобласты отвечают за формирование мышечных волокон, которые в свою очередь образуют мышечную ткань. Число мышечных волокон относительно постоянно с самого рождения, так как они способны расти и увеличиваться в размерах. Мышечные волокна имеют нитевидные структуры - миофибриллы, - которые протягиваются от одного конца волокна до другого. Каждая миофибрилла состоит из еще более мелких нитей - филаментов протеина миофиламентов.

Различают два вида миофиламентов:

1. Актин - тонкие филаменты.
2. Миозин - толстые филаменты.

В мышечных волокнах присутствуют митохондрии. Их часто называют «энергетическими центрами», поскольку они ответственны за производство энергии, которую необходимо затратить на активизацию мышцы, приводящую в движение тело. В этих «энергетических центрах» хранится гликоген и миоглобин. Гликоген - конечный продукт расщепления углеводов, которые мы получаем с пищей. Он необходим для производства энергии. Миоглобин удерживает кислород, который приносится в мышцы от дыхательной системы (глава 5), и нужен для активизации энергии. Мышечные волокна окружены соединительной тканью - эндомизием, который обеспечивает их поддержку. Группы мышечных волокон образуют пучки, окруженные другой соединительной тканью, тоже служащей для поддержки, - перимизием. Пучки мышечных волокон объединяются, образуя мышцы, покрытые слоем, или фасцией, оболочки поперечно-полосатого мышечного волокна. Именно из-за такой структуры мышцы производят эффект полос - как связка эластичных бинтов. Мышцы имеют обильный приток крови, обеспечивающий их «топливом», и снабжены нервами, соединяющими мышечную систему с мозгом, который управляет движениями.

Форма мышц

Скелетные мышцы бывают четырех основных форм:

1. Веретенообразные: толстая центральная секция с сужающимися концами (бицепс и трицепс).
2. Плоские: тонкие «листы» мышц, например фронтальная мышца черепа.
3. Треугольные: широкие с одного конца и узкие с другого, например дельтовидная мышца плеча.
4. Круговые: окружают отверстия, например сферические мышцы глаз и рта, и сфинктер, расположенный в области анального отверстия и копчика, около выходов из пищеварительной и почечной систем.

Соединение мышц

Большая часть мышц прикрепляется к костям прочной фиброзной соединительной тканью - сухожилиями, в местах прикрепления мышцы. Мышца может прикрепляться фиксированно или подвижно.

Сокращение мышц

Есть два вида сокращения мышц:

1. Концентрическое сокращение - укорочение мышцы.
2. Эксцентрическое сокращение - удлинение мышцы.

При концентрическом сокращении филаменты актина и миозина стягивают мышцы к середине, это похоже на складывание раскладной лестницы. Противоположный процесс называется эксцентрическим сокращением, когда филаменты растягивают мышцу. Из-за эластичности мышечной ткани она способна возвращаться в исходную форму. Сила сокращения зависит от количества одновременно сокращающихся волокон. Чем их больше, тем сильнее сокращение.

Волокна мышц в покое и при сокращении. Мышцы состоят из разных типов волокон, которые позволяют осуществлять разные движения:

• Медленно сокращающиеся волокна могут двигаться медленно и с небольшой силой на протяжении достаточно долгого времени.
• Быстро сокращающиеся волокна обеспечивают быстрые, сильные, но непродолжительные движения.

В теле человека эти два вида волокон могут сочетаться в разных пропорциях, в зависимости от наследственности, и эту особенность организма нельзя изменить, но можно улучшить форму индивидуальных мышц при помощи тренировок.

Кровоснабжение мышц

Мышцы нуждаются в питательных веществах и кислороде, которые им приносить кровь, «заряжая» движение.

Этот процесс происходит тремя способами:

1. Гликоген, получаемых из пищеварительной системы и хранящийся в митохондриях мышц, и кислород из дыхательной системы, в миоглобине при окислении образуют аденотринотрифосфат. АТФ - это химическое топливо, необходимое для движений мышц. В результате этой реакции образуется побочный продукт, который используется кислородом для производства дополнительной энергии. Эта энергетическая система называется аэробной. Другие продукты реакции, включая углекислый газ и воду, уносятся кровеносной системой и удаляются из организма.
2. Когда необходимо очень много энергии, из-за недостатка кислорода возникает кислородная задолженность и образуется мол очная кислота, что приводит к чувству усталости, нехватке воздуха и болям в мышцах. Это анаэробная энергетическая система. Когда потребность в энергии снижается, мы можем делать глубокие вдохи, восполняя кислородную задолженность. Циркуляторная система выводит из организма углекислый газ, воду и молочную кислоту. Молочная кислота попадает в печень и там расщепляется до гликогена, который впоследствии используется для производства энергии. Этот процесс позволяет болезненным мышцам постепенно вернуться к норме.
3. В митохондриях мышц уже хранится небольшое количество энергии в форме АТФ. Эта энергия может быть использована для коротких выбросов, только перед тем, как в действие вступит одна из первых двух систем.

Иннервация мышц

Движения мышц задаются через нервную систему двигательными и чувствительными нервами.

1. Двигательные нервы, соединенные с мозгом, входят в мышцу через двигательный центр и выходят через концевую пластинку двигательного нерва. Двигательный центр получает сигнал мозга и передает его каждому волокну, информируя всю мышцу о сокращении или расслаблении.
2. Чувствительные нервы идут к мозгу параллельно с двигательными, информируя его о действиях мышц.

Развитие мышц

Количество мышечных волокон в теле остается неизменным на протяжении жизни, однако мы можем увеличивать силу, гибкость и выносливость мышц с помощью физических упражнений или уменьшать ее, не используя ту или иную группу мышц. При постоянном использовании мышцы увеличиваются в размере, при недостатке же нагрузки - уменьшаются. Если мышцы повреждаются в результате несчастного случая или, к примеру, во время хирургической операции, поврежденная ткань удаляется при фагоцитозе. Клетки, называемые фагоцитами, поглощают такую ткань, которая впоследствии заменяется новой. Если повреждение мышцы незначительно, сохранившиеся волокна прорастают, восполняя потерянные, и мышца полностью восстанавливается. При большем повреждении волокна не способны восполнить погибшую ткань, и на месте повреждения формируется рубцовая ткань, которая может ограничивать движения суставов.

Скелетные мышцы

Мышцы тела

Терапевтам необходимо знать типы мышечной ткани, из которой состоит человеческое тело, особенно те мышцы, с которыми они непосредственно контактируют. Эти знания позволят терапевту подбирать процедуры, необходимые для каждого клиента. Знание отдельных мышц тела даст вам огромные преимущества.

Мимические мышцы лица:

• Лобное и затылочное брюшко надчерепной мышцы - покрывают затылочную кость от основания черепа и лобную кость; образуют лоб, поднимают брови и образуют лобные складки.
• Мышца, сморщивающая брови - находится между бровями и сводит их вместе, образуя вертикальную складку кожи.
• Круговые мышцы глаз - круговые мышцы, окружающие глаза. Обеспечивают закрывание глаз и ответственные за появление морщинок в уголках глаз, сначала, только когда мы зажмуриваем глаза, а со временем постоянных.
• Скуловая мышца - покрывает скуловые кости, прикреплена к мышцам рта. Поднимает рот и щеки, когда мы смеемся.
• Мышца смеха - находится внизу щеки, прикреплена к уголкам рта, поднимает и растягивает их, когда мы улыбаемся
• Щечная мышца - находится в области щеки между верхней и нижней челюстями, двигает челюсти, когда мы дуем или жуем.
• Носовая мышца - покрывает переднюю поверхность носа, сморщивая его при сокращении.
• Мышца гордецов - покрывает переносицу; опускает брови, образуя поперечные морщины на переносице.
• Круговая мышца рта - отвечает за движения рта, в том числе за его складывание и сжимание, как при поцелуе.
• Мышца, опускающая угол рта - проходит вдоль подбородка, тянет уголки рта вниз, создавая недовольное выражение лица.
• Подбородочная мышца - расположена в верхней части подбородка, поднимает нижнюю губу, как при сомнении или недовольстве, образуя поперечную складку на подбородке.

Жевательные мышцы:

• Височно-теменная мышца - расположена сбоку головы между ухом и нижней челюстью. Обеспечивает движения нижней челюсти при жевании.
• Жевательная мышца - расположена между скулой и нижней челюстью. Поднимает нижнюю челюсть, позволяет нам закрывать рот и стучать зубами.
• Щечная мышца - расположена между верхней и нижней челюстями, сводит щеки при жевании.

Мышцы шеи, спины и груди:

• Подкожная мышца шеи - большая мышца, занимающая переднюю часть шеи от подбородка до груди. Обеспечивает движение вниз нижней челюсти и губы, создавая выражение грусти, и образует складки шеи.
• Грудино-ключично-сосцевидная мышца - протягивается от височной кости до грудино-ключичного сочленения. Эти две мышцы обеспечивают движения головы вперед и из стороны в сторону. Трапециевидная мышца - большая треугольная мышца, расположенная на задней части шеи и верхней части спины. Обеспечивают движения головы из стороны в сторону, и против подкожной мышцы шеи - для движения назад. При совместной работе с подкожной мышцей шеи обеспечивает наклон головы вперед. Участвует в движении плеч.
• Мышца, выпрямляющая спину - группа мышц, тянущихся вдоль позвоночника по центру спины от шеи до таза. Обеспечивают выпрямленную позу и выпрямление позвоночника.
• Широчайшая мышца спины - идет по обеим сторонам спины от подмышек до области поясницы. Обеспечивает движения при вращении, лазании, работе плечевого сустава.
• Большая и малая грудные мышцы - расположены на груди ниже молочных желез. Вместе они способствуют движениям плеч, в том числе при лазании и броска.
• Передняя зубчатая мышца - расположена ниже подмышки; задействована в движении плеча при толкании и ударах.

Мышцы груди:

• Диафрагма - большая куполообразная мышца, отделяющая трахею от живота. Расширяется и освобождает пространство, позволяя легким наполняться воздухом при вдохе. При выдохе возвращается в исходное положение.
• Межреберные мышцы - внутренние и внешние, расположены между ребрами по форме трахеи. Работают вместе, увеличивая объем трахеи при вдохе (внешние мышцы) и сокращая ребра при выдохе и кашле.

Мышцы пояса верхних конечностей:

• Дельтовидная мышца - расположена в верхней части руки и на плече от ключицы до верха плечевой кости. Участвует в движении плечевого сустава, поднимая руку и обеспечивая ее движения назад и вперед.
• Бицепс - расположен на передней поверхности плеча, участвует в сгибании руки в локте и вращении предплечья и кисти.
• Трицепс - расположен с тыльной стороны плеча, работает против бицепса при выпрямлении руки. Плечелучевая мышца - расположена на передней стороне руки под бицепсом; вместе с бицепсом сгибает руку.
• Сгибающие и разгибающие мышцы - расположены в предплечьях, кистях и пальцах, сгибают и выпрямляют запястье, суставы кисти и пальцев.

Мышцы живота:

• Мышцы передней стенки живота - расположены по центру живота от грудины до таза. Работают противоположно мышце, выпрямляющей спину: сгибают спину и держат живот для сохранения прямого положения корпуса.
• Мышцы боковой стенки живота - внутренние и внешние мышцы, образующие талию. Эти мышцы лежат по бокам от передней стенки живота; внешние мышцы смотрят внутрь, а внутренние - наружу. Они позволяют корпусу двигаться из стороны в сторону.

Мышцы нижних конечностей:

• Приводят в движение тазобедренные суставы - при ходьбе, беге или вертикальном статическом положении. Известны также как отводящие мышцы, так как обеспечивают движение ноги в сторону от центральной линии корпуса.
• Приводящие мышцы - четыре мышцы внутренней поверхности бедра. Участвуют в движениях тазобедренных суставов, обеспечивая движение ног к центральной линии корпуса.
• Задняя группа мышц бедра - три мышцы, расположенные от таза до колена. Сгибают колено и отводят бедро назад, например, при беге или прыжках.
• Передняя группа мышц бедра - четыре мышцы передней поверхность лежащие напротив мышц задней поверхности бедра. Работают противоположно задней группе мышц бедра, выпрямляя колено и сгибая бедро при ходьбе или выбрасывании ноги вперед.
• Портняжная мышца - пересекает переднюю поверхность бедра от внешней части таза к внутренней части колена. Участвует в движении тазобедренного сустава и используется при развороте ноги наружу.
• Икроножная мышца начинается на бедренной кости и прикрепляется к ахиллову (пяточному) сухожилию. Ее положение позволяет двигать ногой, сгибать колено, обеспечивает толчок при ходьбе и беге.
• Передняя болыпеберцовая мышца - образует переднюю поверхность голени. Работает противоположно портняжной мышце: поворачивает ногу внутрь. Во время вождения мы пользуемся этой мышцей, когда снимаем ноги с педалей. Камбаловидная мышца - лежит в икре ниже и глубже портняжной мышцы, участвует в движении стопы.

Функции мышечной системы

Теперь, когда мы знаем строение, расположение и назначение скелетных мышц, можно перейти к их функциям. Мышечная система выполняет три основные функции: движение, удерживание тела и производство тепла.

Движение

Каждая из мышц участвует в каком-то движении:

• Кардиальная мышечная ткань ответственна за сердцебиение.
• Висцеральная мышечная ткань внутренних органов передвигает пищу и экскременты по пищеварительной и почечной системам. Их работа называется перистальтикой.
• Скелетная мышечная ткань приводит в движение суставы - осуществляет изотоническое движение. Эти мышцы также могут выполнять статические сокращения, при которых двигается только сама мышца - изометрическое движение.

Удерживание тела

• Скелетные мышцы обеспечивают вертикальное положение тела. Для этого служат волокна, которые совершают определенное количество сокращений. Это явление называется мышечным тонусом. Когда мышечный тонус полностью исчезает, тело теряет равновесие и мы падаем в обморок.
• Хорошая осанка зависит от тонуса мышц, ответственных за вертикальное положение корпуса.
• Плохая осанка приводи к мышечной усталости: в мышцах накапливается молочная кислота, они начинают болеть.

Производство тепла

• Активные мышцы производят огромное количество тепла, которое с кровью переносится в другие части тела, поддерживая его температуру.
• Если температура тела растет во время физических нагрузок, расширение кровеносных сосудов и потоотделение обеспечивают его охлаждение.
• Когда температура тела надает ниже определенной отметки, непроизвольно появляется дрожь - быстрое сокращение мышц, вызывающее скорее сотрясение, чем координированные движения. При этом производится тепло, которое позволяет поднять температуру тела до нормы.
• Мышцы реагируют на изменение температуры, расслабляясь на жаре и напрягаясь на холоде.

Возможные нарушения

Возможные нарушения мышечной системы от А до Я:

• АТРОФИЯ - истощение мышечной ткани.
• КРИВОШЕЯ - непроизвольное сокращение мышц шеи.
• МИАЛГИЯ - боль в мышцах.
• МИАСТЕНИЯ - хроническое заболевание, характеризующееся слабостью и повышенной утомляемостью мышц.
• МИОКИМИЯ - постоянная дрожь мышц.
• МИОМА - опухоль из мышечной ткани.
• МИОЗИТ - воспаление скелетных мышц.
• МИОТОНИЯ - длительные мышечные спазмы.
• МЫШЕЧНАЯ ДИСТРОФИЯ - наследственное заболевание, ведущее к потере функции мышц.
• ПАРАЛИЧ - потеря частью тела способности двигаться.
• ПАРЕЗ - частичный или легкий паралич.
• РАЗРЫВ мышечной фасции или сухожилия.
• «РАСКОЛОТАЯ ГОЛЕНЬ» - болезненность передней поверхности голени, вызванная избыточным хождением вверх и вниз, в том числе по лестницам.
• НАПРЯЖЕНИЕ - результат чрезмерного использования мышцы.
• СПАЗМ - внезапное непроизвольное сокращение мышцы.
• СТРЕСС - перенапряжение мышцы, приводящее к ее отвердению, болезненным ощущениям и ограничению подвижности суставов.
• СУДОРОГА - внезапное непроизвольное сокращение мышцы, вызывающее боль.
• ТЕНДИНИТ - воспаление сухожилия и прилежащей мышечной ткани.
• ТЕНДОВАГИНИТ - воспаление влагалища сухожилия в месте, где оно покрывает сустав.
• ТЕННИСНЫЙ ЛОКОТЬ/ЛУЧЕПШЕЧЕВОЙ БУРСИТ - воспаление сухожилий, связывающих распрямляющие мышцы предплечья с локтевым суставом.
• УТОМЛЕНИЕ - возникновение молочной кислоты и связанная с ним потеря функции мышцы.
• ФИБРОЗ - воспаление мышечных волокон.

Гармония

Мышечная ткань играет важную роль в поддержании жизненно важных функций тела: кардиальная ткань контролирует работу сердца,висцеральная - непроизвольные движения внутренних органов, скелетная -все произвольные движения тела. Мы редко придаем значение всем тем движениям, которые совершаем за день, выполняя самые различные задачи. Для их успешного решения, без чрезмерной нагрузки на организм мышечной системе необходим сбалансированный уход.

Жидкость

Главный компонент питания мышц - вода, из которой они состоят на 75%. Даже незначительная потеря воды ведет к упадку силы и скорости мышц. Поэтому для поддержания здоровья мышц чрезвычайно важно, чтобы уровень воды в организме был постоянным. Этого можно достичь, употребляя воду до, во время и после тренировок, а также через равномерные интервалы в течение дня.

• Чтобы избежать обезвоживания во время упражнений, надо перед занятием пить воду. Она хранится в мышцах в виде гликогена и расходуется на производство энергии.
• Во время физических упражнений температура тела поднимается, и излишнее тепло удаляется с потом, что может вызвать обезвоживание. В то же время происходит расширение сосудов: кровь притекает от мышц к коже, чтобы охладить организм. Питье во время занятия позволяет организму более эффективно охлаждаться за счет потоотделения без обезвоживания, а кровь может оставаться в мышцах и участвовать в производстве энергии.
• Питье после занятия позволяет вымыть все побочные продукты, образовавшиеся в ходе выработки энергии, и, кроме того, избавиться от напряжения в мышцах.

Питание

Для нормального функционирования мышц необходимо потреблять продукты, содержащие углеводы, жиры и витамины.

• Углеводы хранятся в в; де гликогена в мышцах и в печени и используются для производства энергии. К пище, содержащей углеводы, относятся макароны, рис, фрукты, бобовые и чечевица.
• Жиры - запасной источник энергии. Ими особенно богаты орехи, зерновые и их масла.
• Витамины А, С и Е - окислители; они помогают мышцам использовать кислород и нейтрализовать свободные радикалы, побочный продукт при производстве энергии. К тому же витамины группы В очень важны для производства энергии; они содержатся в водяном крессе, грибах и тунце.

Отдых

Для нормальной работы нужен адекватный отдых, пропорциональный нагрузкам. Во время отдыха мышцы восполняют кислородную задолженность, связанную с переутомлением, у организма есть время избавиться от побочных продуктов процесса производства энергии. Мышцы расслабляются, т.е. меньшее их количество одновременно сокращается, это позволяет избежать переутомления. Самый оптимальный отдых - глубокий сон. однако можно восстановить силы и за несколько периодов покоя в течение дня. Косметические процедуры и терапия вносят значительный вклад в укрепление здоровья мышечной системы. Положение лежа позволяет телу и мозгу расслабиться, касание стимулирует кровообращение, согревает мышцы, позволяя им полностью восстановиться.

Активность

Для поддержания здоровья мышц необходимо давать им разнообразные физические нагрузки. Упражнения позволяют мышцам развить силу, скорость, выносливость и гибкость. Достигнутый уровень физической подготовки необходимо постоянно поддерживать регулярными упражнениями. Для сохранения здоровья мышечной системы рекомендуется заниматься хотя бы по 20 минут три раза в неделю. Физические нагрузки
должны быть разнообразными и интересными и тренировать основные мышцы, а также сердце и легкие. Это увеличит количество кислорода, получаемое при вдохе, и выносливость дыхательной системы. Наша жизнь наполнена различными устройствами, заменяющими труд, из-за которых мы становимся менее активными. Поэтому потребность в физической активности в настоящее время еще более возрастает.

Воздух

Для производства энергии мышцам необходимо обильное снабжение кислородом. При этом очень важно качество как дыхания, так и самого воздуха. Во время физических упражнений особенно важно следить за дыханием: нужно делать глубокий неторопливый вдох, а затем глубокий выдох. При силовых упражнениях вдох нужно делать на расслабление, а выдох - на напряжение. Например, во время приседаний мы выдыхаем, когда встаем, и вдыхаем, когда опускаемся. Это обеспечивает оптимальную работу мышц и минимальную мышечную усталость. Удивительно, что часто мы вообще забываем дышать, концентрируясь на выполнении упражнения. В таком случае тело не может работать в полную силу, поэтому нужно всегда помнить, что глубина дыхания должна соответствовать уровню нагрузки.

Возраст

В связи со старением и снижением активности мышцы слабеют. Эти процессы совместно с общим замедлением процессов, происходящих в организме, приводят к появлению морщин, потере упругости кожи, так как мышцы ослабевают и уже не могут выносить такие же нагрузки, как раньше. Регулярные упражнения помогут сохранить мышцы упругими и здоровыми, что окажет благоприятное воздействие на пищеварительную и скелетную системы, стимулируя кровообращение и обновление клеток. В результате улучшается внешний вид и функционирование всех систем организма, что в конечном итоге продлевает жизнь.

Цвет

Мышечная система опирается на скелетную, кости которой служат рычагами, а суставы обеспечивают движения. Мышечная система также зависит от сигналов нервной системы, энергии в форме кислорода и гликогена из дыхательной и пищеварительной систем, все из которых являются условиями для совершения движений. На здоровье мышечной системы влияют чакры, расположенные вдоль осевого скелета, и связанные с ними цвета. Визуализация этого.цветового ряда позволит активизировать энергию тела, имеющих до 50% мышц, и даст толчок всему организму. Отдельные цвета имеют свои особые функции, например красный стимулирует, голубой успокаивает и т.д.

Знание

Мышечная система дает нам исключительный способ невербального общения - язык тела. Мышцы лица формируют его выражения, которые отражают наши чувства и эмоции. Мышцы теле позволяют совершать контролируемые движения, действуя в зависимости от ситуации. Язык тела обычно принимает форму интуитивных действий, которые позволяют правильно оценивать других людей, что невозможно при исключительно вербальном общении.

Особый уход

Первая задача мышечной системы - поддержание мышечного тонуса, т.е. обеспечение начала движения, которое в свою очередь оказывает влияние на температуру тела. Осанка - термин, описывающий статическое положение тела, очень важно для полноценной работы мышечной системы.

Правильное положение тела способствует общему здоровью организма:

• Оно позволяет полноценно дышать: глубоко и непрерывно.
• Органы пищеварения не сжимаются, и происходит оптимально эффективное пищеварение.
• Вес тела распределяется равномерно, что позволяет избежать проблем с осанкой.
• Тело человека, имеющего хорошую осанку, выглядит красиво.

Общие сведения о мышцах. В организме человека насчитывается около 600 скелетных мышц (цвет. табл. III, IV). Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека. Если у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет - 27%, в 17-18 лет она достигает 43-44%, а у спортсменов с хорошо развитой мускулатурой - даже 50%.

Отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей прежде всего развиваются мышцы живота, позднее - жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз.

Рис. 38. Строение мышцы:

а - мышца на поперечном разрезе: 1 - пучок мышечных волокон; 2 - отдельные мышечные волокна; б - общий вид скелетной мышцы: 1 - брюшко; 2 - сухожилие

В период полового созревания (12-16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются интенсивно и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, а подростки кажутся длинноногими и длиннорукими.

Строение мышц

В мышце различают среднюю часть - брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам (глазному яблоку), к коже (на лице и шее) и т. д.

Каждая мышца состоит из большого количества поперечнополосатых мышечных волокон (рис. 38), расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой - фасцией.

Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым приносит к ним питательные и , а выносит продукты обмена. Имеются в мышцах и лимфатические сосуды.

В мышцах расположены нервные окончания - рецепторы, которые воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы.

Форма и величина мышц зависят от выполняемой ими работы. Различают мышцы длинные, короткие, широкие и круговые. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие - там, где размах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела (мышцы живота, спины). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами.

Один из концов мышцы называют началом. Обычно этот конец остается при сокращении неподвижным. Другой конец мышцы называют местом прикрепления или подвижной точкой. В сложных мышцах начало не одно, а могут быть две, три, четыре головки, которые, сливаясь, образуют общее брюшко. Это двуглавые, трехглавые и четырехглавые мышцы.

Разделенным может быть и тот конец мышцы, который называют прикреплением (например, длинный разгибатель пальцев). Брюшко мышцы также может быть поделено сухожилием (дву-

брюшная мышца), а может быть таких сухожильных перемычек много, как, например, в прямой мышце живота.

Работа мышц

Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работу скелетной мышцы определяют произведением веса поднятого груза на высоту его поднятия. Работу мышца совершает только в момент сокращения: она укорачивается, становясь при этом толще, и сближает кости, на которых укреплена. При расслаблении мышца работы не производит. Поэтому движение в любом суставе обеспечивается минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Такие мышцы называют антагонистами (например, сгибатели и разгибатели). При каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым придающие движению точность и плавность. Приводя в движение кость, мышца действует как рычаг.

Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При поперечном сечении 1 см 2 мышца способна поднять груз до 10 кг.

Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной.

При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Обычно же различные группы мышечных волокон сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. , управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия (до 25 и 35%). Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых работа будет максимальной, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц - необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что способствует физическому развитию всего организма.

Мышцы человека даже в состоянии покоя несколько сокращены. Это состояние длительно удерживаемого напряжения называют тонусом мышц. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколь-

ко снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Тонические сокращения мышц не сопровождаются утомлением; благодаря им внутренние органы удерживаются в нормальном положении.

Утомление мышц

После длительной работы происходит снижение работоспособности мышц, которая восстанавливается после отдыха. Такое временное понижение работоспособности называют утомлением.

Развитие утомления связано прежде всего с изменениями, происходящими в центральной нервной системе. При этом нарушается координация движений. При утомлении используются запасы химических веществ, служащих источниками энергии сокращения, накапливаются продукты обмена (молочная кислота и др.).

Скорость наступления утомления зависит от состояния нервной системы, частоты ритма, в котором производится работа, и от величины нагрузки. Утомление может быть вызвано неблагоприятной обстановкой. Неинтересная работа быстрее вызывает наступление утомления.

Физическое утомление -нормальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и часто превышает исходный уровень. Впервые И. М. Сеченов в 1903 г. показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц правой руки происходит значительно быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой. В отличие от простого покоя такой отдых был назван И. М. Сеченовым активным.

Это явление можно объяснить следующим образом. Известно, что работающие мышцы получают импульсы из соответствующих участков нервной системы. При длительной работе происходит утомление ранее всего в нервных центрах, связанных с определенными группами работающих мышц. Оказывается, восстановление работоспособности нервных клеток, посылавших импульсы к мышцам правой руки, происходит быстрее, если нервные клетки, связанные с мышцами левой руки, находятся в состоянии возбуждения.

В основе мышечных сокращений лежат сложные химические превращения органических веществ мышцы. Распад этих веществ сопровождается освобождением энергии, которая идет не только на работу мышц, но и в значительном количестве превращается в тепло. Это тепло согревает тело.

В составе мышечных волокон собственно сократительным аппаратом являются миофибриллы. В поперечнополосатых мышечных волокнах миофибриллы разделены на правильно чередующиеся участки (диски). Одни из этих участков обладают двойным лучепреломлением. В обыкновенном свете под микроскопом они кажутся темными. Это анизотропные участки, их обозначают буквой А. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми.

Рис. 39. А - электронно-микроскопическая картина миофибриллы (схематизировано). Показаны диски AиI, полоски Z и Н. Б, В - взаимное расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) нитей в расслабленной (Б ) и сокращенной (В ) миофибрилле

Они не обладают двойным лучепреломлением. Это изотропные диски, обозначаемые буквой I (рис. 39, А).

В середине диска А проходит светлая полоса И, посредине диска I - темная полоса Z. Полоса Z представляет собой тонкую мембрану, сквозь поры которой проходят миофибриллы.

Американскому цитологу Хаксли с помощью электронной микроскопии удалось показать, что каждая из миофибрилл мышечного волокна состоит в среднем из 2500 протофибрилл. Толстые протофибриллы состоят из белка миозина, а тонкие протофибриллы - из белка актина. Согласно представлениям Хаксли, миозин и актин в миофибрилле пространственно отделены друг от друга.

В состоянии покоя мышечного волокна нити расположены в миофибрилле так, что тонкие и длинные актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями (рис. 39, Б). Поэтому диски I состоят только из актиновых нитей, а диски А - из нитей миозина.

Светлая полоска Н свободна от актиновых нитей. Мембрана Z, проходя через середину диска I , скрепляет между собой эти нити.

Согласно представлениям Хаксли, при сокращении миофибрилл происходит вдвижение нитей актина в промежутки между нитями миозина, своеобразное «скольжение» (рис. 39, В ). В результате такого вдвижения длина дисков I укорачивается, а диски А сохраняют свой размер. В связи с тем, что актиновые нити при сокращении сближаются друг с другом своими концами, светлая полоска Н почти исчезает.

Наиболее интересное свойство миозина - его способность расщеплять АТФ. Это свойство миозина открыто советскими биохимиками В. А. Энгельгардтом и М. Н. Любимовой в 1939 г. Под влиянием миозина от молекулы АТФ отщепляется одна молекула фосфорной кислоты. При этом освобождается энергия. Миозин

таким образом является не только сократительным белком, но и одновременно ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФ-азой).

Что же заставляет белковые нити «скользить» при сокращении? Механизм этот пока еще не выяснен. Предполагают, что под влиянием ферментативных свойств миозина АТФ-аза толстых нитей расщепляет АТФ, находящуюся на тонких нитях актина. АТФ при этом разрушается и сходит с актиновых нитей. Последние скручиваются, скользят вдоль миозиновых нитей. Очевидно, на этом уровне происходит переход химической энергии расщепления АТФ в механическую энергию движения. Энергию для мышечного сокращения поставляет АТФ. В скелетной мышце содержание АТФ составляет 0,2-0,4%. Этого количества АТФ достаточно примерно для 30 одиночных сокращений мышцы. Однако в нормальных условиях мышца может работать очень долго. Это связано с тем, что в мышце идет процесс ресинтеза, т. е. восстановления АТФ, процесс ее синтеза.

За счет чего синтезируется АТФ в работающей мышце? В мышце есть богатое энергией фосфорное соединение - креа тинфосфат. В молекуле креатинфосфата содержится одна макроэргическая связь:

При гидролитическом расщеплении креатинфосфата образуются креатин и фосфорная кислота. При этом освобождается энергия. Этот процесс происходит под влиянием фермента фосфокиназы. При этом освобождающаяся фосфорная кислота восстанавливает АТФ. Ресинтез АТФ в присутствии креатинфосфата идет в течение тысячных долей секунды. Но при усиленной мышечной работе истощаются запасы креатинфосфата. Тогда важную роль приобретают процессы гликолиза и окисления, протекающие в мышце (см. стр. 29, 34). Окисление молочной и пировиноградной кислот, образующихся в мышце во время сокращения, способствует ресинтезу креатинфосфата и АТФ.

Основные группы мышц человеческого тела

К мышцам туловища относятся мышцы грудной клетки, живота и спины (цвет, табл. V-X).

Мышцы, располагающиеся между ребрами, а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания и называются дыхательными. К их числу принадлежит и диафрагма.

Мощно развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности (большая и малая грудные, передняя зубчатая мышцы).

Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания, выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы в качестве брюшного пресса, что способствует выведению мочи, кала, а также родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса способствует движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед.

При слабости мышц живота может произойти не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. При грыжах происходит выход внутренних органов - кишечника, желудка, большого сальника, почки из брюшной полости под кожу живота.

К мышцам брюшной стенки относятся прямая мышца живота, пирамидальная мышца, квадратная мышца поясницы и широкие мышцы живота - наружная и внутренняя косые и поперечная. По средней линии живота тянется плотный сухожильный тяж. Это белая линия. По бокам от белой линии располагается прямая мышца живота с продольным направлением волокон.

На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются главным образом к отросткам позвонков. Эти мышцы участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону. К поверхностным мышцам спины относятся трапециевидная мышца и широчайшая мышца спины. Они участвуют в движении верхних конечностей и грудной клетки.

Среди мышц головы различают жевательные мышцы и мимические. К жевательным мышцам относятся височная, жевательная, крыловидные. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти. Мимические мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, вызывая соответствующую мимику, т. е. или иное выражение лица. Круговые мышцы глаза и рта также относятся к числу мимических мышц.

Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют ее и поворачивают. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя во вдохе. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращений изменяют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков.|

Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем лишь в области грудино-ключичного сустава. Укреплен пояс верхних конечностей мышцами туловища (трапециевидная, малая грудная, ромбовидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку).

Мышцы пояса верхних конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Среди них важнейшая - дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руку до горизонтального положения.

В области плеча спереди расположена группа мышц-сгибателей, сзади-разгибателей. Среди мышц передней группы - двуглавая мышца плеча, задней - трехглавая мышца плеча.

Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней - разгибателями.

Среди мышц кисти - длинная ладонная мышца, сгибатели пальцев.

Мышцы, расположенные в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. В переднюю группу мыши- входит одна крупная мышца - подвздошно-поясничргая. Среди задненаружной группы мышц тазового пояса - большая, средняя и малая ягодичные

мышцы.

Ноги имеют более массивный скелет, чем руки; их мускулатура обладает большой силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений. Следующая →

Существует два вида мускулатуры: гладкая (непроизвольная) и поперечно-полосатая (произвольная). Гладкие мышцы расположены в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигают пищу по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря. Поперечно-полосатые мышцы – это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, автоматически обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни. Основа мышц – белки, составляющие 80–85% мышечной ткани (исключая воду). Главное свойство мышечной ткани – сократимость, она обеспечивается благодаря сократительным мышечным белкам – актину и миозину.

Мышечная ткань устроена очень сложно. Мышца имеет волокнистую структуру, каждое волокно – это мышца в миниатюре, совокупность этих волокон и образуют мышцу в целом. Мышечное волокно, в свою очередь, состоит из миофибрилл. Каждая миофибрилла разделена на чередующиеся светлые и темные участки. Темные участки – протофибриллы состоят из длинных цепочек молекул миозина, светлые образованы более тонкими белковыми нитями актина. Когда мышца находится в несокращенном (расслабленном) состоянии, нити актина и миозина лишь частично продвинуты относительно друг друга, причем каждой

нити миозина противостоят, окружая ее, несколько нитей актина. Более глубокое продвижение относительно друг друга обусловливает укорочение (сокращение) миофибрилл отдельных мышечных волокон и всей мышцы в целом (рис. 3.).

Рис. 3. Схематическое изображение мышцы

1 – изотропный диск, 2 – анизотропный диск, 3 – участок с меньшей анизотропностью. Поперечный срез миофибриллы (4), лающий представление о гексагональном распределении толстых и тонких миофиламентов

Мышца (А) состоит из мышечных волокон (Б), каждое из них – из миофибрилл (В). Миофибрилла (Г) составлена из толстых и тонких миофила-ментов (Д). На рисунке показан один саркомер, ограниченный с двух сторон линиями:

К мышце подходят и от нее отходят (принцип рефлекторной дуги) многочисленные нервные волокна (рис. 4). Двигательные (эфферентные) нервные волокна передают импульсы от головного и спинного мозга, приводящие мышцы в рабочее состояние; чувствительные волокна передают импульсы в обратном направлении информируя центральную нервную систему о деятельности

Рис. 4. Схема простейшей рефлекторной дуги:

1 – афферентный (чувствительный) нейрон, 2 – спинномозговой узел, 3 – вставочный нейрон, 4 – серое вещество спинного мозга, 5 – эфферентный (двигательный) нейрон, 6 – двигательное нервное окончание в мышцах; 7 – чувствительное нервное окончание в коже.

Через симпатические нервные волокна осуществляется регуляция обменных процессов в мышцах, посредством чего их деятельность приспосабливается к изменившимся условиям работы, и к различным мышечным нагрузкам. Каждую мышцу пронизывает разветвленная сеть капилляров, по которым поступают необходимые для жизнедеятельности мышц вещества и выводятся продукты обмена.

Скелетная мускулатура . Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата, крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение отдельные звенья скелета, рычаги. Они участвуют в удержании положения тела и его частей пространстве, обеспечивает движения при ходьбе, беге, жевании, глотании, дыхании и т.д., вырабатывая при этом тепло. Скелетные мышцы обладают способностью возбуждаться под влиянием нервных импульсов. Возбуждение проводится до сократительных структур (миофибрилл), которые, сокращаясь, выполняют определенный двигательный акт – движение или напряжение.

Напомним, что вся скелетная мускулатура состоит из поперечно-полосатых мышц. У человека их насчитывается около 600 и большинство из них – парные. Их масса составляет 35-40% общей массы тела взрослого человека. Скелетные мышцы снаружи покрыты плотной соединительнотканной оболочкой. В каждой мышце различают активную часть (тело мышцы) и пассивную (сухожилие). Мышцы делятся на длинные, короткие и широкие.

Мышцы, действие которых направлено противоположно, называются антагонистами, однонаправленно – синергистами. Одни и те же мышцы в различных ситуациях могут выступать в том и другом качестве. У человека чаще встречаются веретенообразные и лентовидные. Веретенообразные мышцы расположены и функционируют в районе длинных костных образований конечностей, могут иметь два брюшка (двубрюшные мышцы) и несколько головок (двуглавые, трехглавые, четырехглавые мышцы). Лентовидные мышцы имеют различную ширину и обычно участвуют в корсетном образовании стенок туловища. Мышцы с перистым строением, обладая большим физиологическим поперечником за счет большого количества коротких мышечных структур, значительно сильнее тех мышц, ход волокон в которых имеет прямолинейное (продольное) расположение. Первые называют сильными мышцами, осуществляющими малоамплитудные движения, вторые – ловкими, участвующими в движениях с большой амплитудой. По функциональному назначению и направлению движений в суставах различают мышцы сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, сфинктеры (сжимающие) и расширители

Рис. 3. Форма мыши:

1 – веретснообразная; 2 - одноперистая; 3 - двуперистая; 4 - двуглавая; 5 – лентовидная; 6 - двубрюшная; 7- сжиматель (сфинктер)

Сила мышцы определяется весом груза, который она может поднять на определенную высоту (или способна удерживать при максимальном возбуждении), не изменяя своей длины. Сила мышцы зависит от суммы сил мышечных волокон, их сократительной способности; от количества мышечных волокон в мышце и количества функциональных единиц, одновременно возбуждающихся при развитии напряжения; от исходной длины мышцы (предварительно растянутая мышца развивает большую силу); от условий взаимодействия с костями скелета.

Сократительная способность мышцы характеризуется ее абсолютной силой, т.е. силой, приходящейся на 1 см2 поперечного сечения мышечных волокон. Для расчета этого, показателя силу мышцы делят на площадь ее физиологического поперечника (т.е. на сумму площадей всех мышечных волокон, составляющих мышцу). Например: в среднем у человека сила (на 1 см2 попереченого сечения мышцы) икроножной мышцы – 6,24; разгибателей шеи – 9,0; трехглавой мышцы плеча – 16,8 кг.

Центральная нервная система регулирует силу сокращения мышцы путем изменения количества одновременно участвующих в сокращении функциональных единиц, а также частотой посылаемых к ним импульсов. Учащение импульсов ведет к возрастанию величины напряжения.

Работа мышц. В процессе мышечного сокращения потенциальная химическая энергия переходит в потенциальную механическую энергию напряжения и кинетическую энергию движения. Различают внутреннюю и внешнюю работу. Внутренняя работа связана с трением в мышечном волокне при его сокращении. Внешняя работа проявляется при перемещении собственного тела, груза, отдельных частей организма (динамическая работа) в пространстве. Она характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД) мышечной системы, т.е. отношением производимой работы к общим энергетическим затратам (для мышц человека кпд составляет 15–20%, у физически развитых тренированных людей этот показатель несколько выше).

При статических усилиях (без перемещения) можно говорить не о работе как таковой с точки зрения физики, а о работе, которую следует оценивать энергетическими физиологическими затратами организма.

Мышца как орган. В целом мышца как орган представляет собой сложное структурное образование, которое выполняет определенные функции, состоит на 72–80% из воды и на 16–20% из плотного вещества. Мышечные волокна состоят из миофибрилл с клеточными ядрами, рибосомами, митохондриями, чувствительными нервными образованиями – проприорецепторами и другими функциональными элементами, обеспечивающими синтез белков, окислительное фосфорилирование и ресинтез аденозинтрифосфорной кислоты, транспортировку веществ внутри мышечной клетки и т.д.

Важным структурно-функциональным образованием мышцы является двигательная, или нейромоторная, единица, состоящая из одного мотонейрона и иннервируемых им мышечных волокон. Различают малые, средние и большие двигательные единицы в зависимости от количества мышечных волокон, задействованных в акте сокращения.

Система соединительнотканных прослоек и оболочек связывает мышечные волокна в единую рабочую систему, обеспечивающую с помощью сухожилий передачу возникающей при мышечном сокращении тяги на кости скелета.

Вся мышца пронизана разветвленной сетью кровеносных и веточками лимфатических сосудов. Красные мышечные волокна обладают более густой сетью кровеносных сосудов, чем белые. Они имеют большой запас гликогена и липидов, характеризуются значительной тонической активностью, способностью к длительному напряжению и выполнению продолжительной динамической работы. Каждое красное волокно имеет больше, чем белое, митохондрий – генераторов и поставщиков энергии, окруженных 3–5 капиллярами, и это создает условия для более интенсивного кровоснабжения красных волокон и высокого уровня обменных процессов.

Белые мышечные волокна имеют миофибриллы, которые толще и сильнее миофибрилл красных волокон, они быстро сокращаются, но не способны к длительному напряжению. Митохондрии белого вещества имеют только один капилляр. В большинстве мышц содержатся красные и белые волокна в разных пропорциях. Различают также мышечные волокна тонические (способные к локальному возбуждению без его распространения); фазные, способные реагировать на распространяющуюся волну возбуждения как сокращением, так и расслаблением; переходные, сочетающие оба свойства.

Мышечный насос – физиологическое понятие, связанное с мышечной функцией и ее влиянием на собственное кровоснабжение. Принципиальное его действие проявляется следующим образом: во время сокращения скелетных мышц приток артериальной крови к ним замедляется и ускоряется отток ее по венам; в период расслабления венозный отток уменьшается, а артериальный приток достигает своего максимума. Обмен веществ между кровью и тканевой жидкостью происходит через стенку капилляра.

Все энергетические расходы мышцы обеспечивает процесс окисления. Между тем длительная деятельность мышцы возможна лишь при достаточном поступлении к ней «кислорода, так как содержание веществ, способных отдавать энергию, в анаэробных условиях постепенно падает. Кроме того, при этом накапливается молочная кислота, сдвиг реакции в кислую сторону, нарушает ферментативные реакции и может привести к угнетению и дезорганизации обмена веществ и снижению работоспособности мышц. Подобные условия возникают в организме человека при работе максимальной, субмаксимальной и большой интенсивности (мощности), например при беге на короткие и средние дистанции. Из-за развившейся гипоксии (нехватки кислорода) не полностью восстанавливается АТФ, возникает так называемый кислородный долг и накапливается молочная кислота.

Аэробный ресинтез АТФ (синонимы: окислительное фосфолирирование, тканевое дыхание) – в 20 раз эффективнее анаэробного энергообразования. Накопленная во время анаэробной деятельности в процессе длительной работы часть молочной кислоты окисляется до углекислоты и воды (1/4–1/6 ее часть), образующаяся энергия используется на восстановление оставшихся частей молочной кислоты в глюкозу и гликоген, при этом обеспечивается ресинтез АТФ и КрФ. Энергия окислительных процессов используется также и для ресинтеза углеводов, необходимых мышце для ее непосредственной деятельности.

В целом углеводы дают наибольшее количество энергии для мышечной работы. Например, при аэробном окислении глюкозы образуются 38 молекул АТФ (для сравнения: при анаэробном распаде углевода образуется лишь 2 молекулы АТФ).

Мышечная деятельность, осуществляемая в большинстве видов спорта, не может полностью быть обеспечена аэробным процессом ресинтеза АТФ, и организм вынужден дополнительно включать анаэробные способы образования АТФ, имеющие более короткое время развертывания и большую максимальную мощность.

Биохимические сдвиги в организме, обусловленные накоплением молочной кислоты в результате гликолиза. Накопление лактата в крови определяет и ее щелочной резерв – щелочные компоненты всех буферных систем крови. Окончание интенсивной мышечной деятельности сопровождается снижением потребления кислорода – вначале резко, затем более плавно. В связи с этим выделяют два компонента кислородного долга: быстрый (алактатный) и медленный (лактатный). Лактатный – это то количество кислорода, которое используется после окончания работы для устранения молочной кислоты.

Количество кислорода, необходимое для полного обеспечения выполняемой работы, называют кислородным запросом. Например, в беге на 400 м кислородный запрос равен приблизительно 27 л. Время пробегания дистанции на уровне мирового рекорда составляет около 40 с. Исследования показали, что за это время спортсмен поглощает 3–4 л. Следовательно, 24 л – это общий кислородный долг (около 90% кислородного запроса), который ликвидируется после забега.

В беге на 100 м кислородный долг может доходить до 96% запроса. В беге на 800 м доля анаэробных реакций несколько снижается – до 77 %, в беге на 10000 м – до 10%, т.е. преобладающая часть энергии поставляется за счет дыхательных (аэробных) реакций.

Мышечное расслабление. За счет упругих сил, возникающих при мышечном сокращении в коллагеновых нитях, окружающих мышечное волокно, оно при расслаблении возвращается в исходное состояние. Таким образом, процесс мышечного расслабления, или релаксации, так же, как и процесс мышечного сокращения, осуществляется с использованием энергии гидролиза АТФ.

В ходе мышечной деятельности в мышцах поочередно происходят процессы сокращения и расслабления и, следовательно, скоростно-силовые качества мышц в равной мере зависят от скорости мышечного сокращения и от способности мышц к релаксаций.

Краткая характеристика гладких мышечных волокон. В гладких мышечных волокнах отсутствуют миофибриллы. Тонкие нити (актиновые) соединены с сарколеммой, толстые (миозиновые) находятся внутри мышечных клеток. В гладких мышечных волокнах отсутствуют также цистерны с ионами Са**. Под действием нервного импульса ионы Са** медленно поступают в саркоплазму из внеклеточной жидкости и также медленно уходят после того, как прекращают поступать; нервные импульсы. Поэтому гладкие мышечные волокна медленно сокращаются и медленно расслабляются.

Общий обзор скелетных мышц человека. Мышцы туловища (рис. 6 и 7) включают мышцы грудной клетки, спины и живота.

Мышцы грудной клетки участвуют в движениях верхних конечностей, а также обеспечивают произвольные и непроизвольные дыхательные движения. Дыхательные мышцы грудной клетки называются наружными и внутренними межреберными мышцами. К дыхательным мышцам относится также и диафрагма. Мышцы спины состоят из поверхностных и глубоких мышц. Поверхностные обеспечивают некоторые движения верхних конечностей, головы и шеи. Глубокие («выпрямители туловища) прикрепляются к остистым отросткам позвонков и тянутся вдоль позвоночника. Мышцы спины участвуют в поддержании вертикального положения тела, при сильном напряжении (сокращении) вызывают прогибание туловища назад. Брюшные мышцы поддерживают давление внутри брюшной полости (брюшной пресс), участвуют в некото­рых движениях тела (сгибание туловища вперед, наклоны и повороты в стороны), в процессе дыхания.

Мышцы головы и шеи – мимические, жевательные и приводящие в движение голову и шею. Мимические мышцы прикрепляются одним своим концом к кости, другим – к коже лица, некоторые могут начинаться и оканчиваться в коже. Мимические мышцы обеспечивают движения кожи лица, отражают различные психические состояния человека, сопутствуют речи и имеют значение в общении. Жевательные мышцы при сокращении вызывают движение нижней челюсти вперед и в стороны. Мышцы шеи участвуют в движениях головы. Задняя группа мышц, в том числе и мышцы затылка, при тоническом (от слова «тонус») сокращении удерживает голову в вертикальном положении.

Рис. 6. Мышцы передней половины тела (по Сыльвановичу):

1 – височная мышца, 2 – жевательная мышца, 3 – грудино-ключично-сосцевидиая мышца, 4 – большая грудная мышца, 5 – передняя лестничная мышца, 6 – наружная косая мышца живота, 7 – медиальная широкая мышца бедра, 8 – латеральная широкая мышца бедра, 9 – прямая мышца бедра, 10 – портняжная мышца, 11 – нежная мышца, 12 – внутренняя косая мышца живота, 13 – прямая мышца живота, 14 – двуглавая мышца плеча, 15 – наружные межреберные мышцы, 16 – круговая мышца рта, 17 – круговая мышца глаза, 18 – лобная мышца

Мышцы верхних конечностей обеспечивают движения плечевого пояса, плеча, предплечья и приводят в движение кисть и пальцы. Главными мышцами-антагонистами являются двуглавая (сгибатель) и трехглавая (разгибатель) мышцы плеча. Движения верхней конечности и прежде всего кисти чрезвычайно многообразны. Это связано с тем, что рука служит человеку органом труда.

Рис. 7. Мышцы задней половины тела (по Сыльвановичу):

1 – ромбовидная мышца, 2 – выпрямитель туловища, 3 – глубокие мышцы ягодичной мышцы, 4 – двуглавая мышца бедра, 5 – икроножная мышца, 6 – ахиллово сухожилие, 7 – большая ягодичная мышца, 8 – широчайшая мышца спины» 9 – дельтовидная мышца, 10 – трапециевидная мышца

Мышцы нижних конечностей обеспечивают движения бедра, голени и стопы. Мышцы бедра играют важную роль в поддержании вертикального положения тела, но у человека они развиты сильнее, чем у других позвоночных. Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырехглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в коленном суставе; антагонист этой мышцы – двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы ног приво­дятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе.

Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, расположенных на подошве, а разгибание – мышцами передней поверхности голени и стопы. Многие мышцы бёдра, голени и стопы принимают не в поддержании тела человека в вертикальном положении.