Лекция 3 Тема: Физиология мышц План Функции мышц и их значение. Физические и физиологические свойства мышц. Виды мышечного сокращения. Механизмы мышечного сокращения. Работа, сила и утомление мышц. 1 В организме существуют 3 вида М. (скелетные, сердечные, гладкие), которые осуществляют Передвижение в пространстве Взаимоперемещение частей тела Поддержание позы (сидя, стоя) Выработку тепла (терморегуляция) Передвижение крови, лимфы Вдох и выдох Рецепторную (мышечные веретена) Передвижение пищи Депонирование воды и солей Защиту внутренних органов 2 3 4 Скелетные – поперечнополосатые М. бывают: анатомически физиологически короткие, фазные длинные, тонические широкие, быстрые (белые) циркулярные, медленные (красные) параллельные, интрофузальные перистые, экстрофузальные; веретенообразные; КПД мышц около 50%; двигателя внутреннего сгорания 35; паровой машины 20%. Скелетные мышцы также сравнивают с моторами 5 6 7 8 М. обладают свойствами: Физические Физиологические 1. Растяжимость 1. Возбудимость 2. Напряжение 2. Проводимость 3. Эластичность 3. Сократимость 4. Пластичность 4. Рефрактерность 9 Каждая М. состоит из 10 – 10000 М. клеток (волокон), которые под световым микроскопом имеют поперечную исчерченность. Длина М. волокна L - 12см, а диаметр d – 0.1мм, общее их количество около 30млн (600 мышц). В М. волокнах группами располагаются миофибриллы (актин, миозин) окруженные саркоплазматическим ретикулумом 10 11 1. 2. 3. 4. 5. 6. М. сокращения бывают: Изотонические Изометрические Ауксотонические Концентрические Эксцентрические Контрактура Обратимая Необратимая Одиночное, тетаническое Фазные, тонические Быстрые, медленные 12 13 Сокращение М происходит в моторных единицах (М.Е) это к-во мышечных волокон (10-2000) иннервируемое одним мотонейроном спинного мозга. Каждая анатомическая М. состоит из их МЕ., которые могут быть быстрыми (фазными) и медленными (тонические) 14 15 Сокращение (возбуждение) М возникает при прямом (на мышцу) и непрямом (на нерв) раздражении пороговой силой. Возбудимость мышцы ниже чем нерва (порог больше). ПП – 90мв. КУД – 40мв ПД – 120мв. Длительность ПД 1 – 3мсек. Возбуждение целой М. не подчиняется закону “всё или ничего” а М. волокна подчиняется. В целой М амплитуда сокращения зависит от силы до опр. периода… 16 17 Скелетная М в обычной деятельности сокращается тетанически (суммация), которая в зависимости от частоты раздражения бывает зубчатой и гладкой. Чем чаще частота тем выше амплитуда и слитность сокращения, (оптимум), но до определенной частоты… Дальнейшее учащение приводит к снижению амплитуды (пессимуму)… После длительного тетануса наблюдается посттетаническая контрактура. 18 19 20 Контрактура (К) – вид М сокращения, характеризующаяся продолжительностью, которая бывает обратимой (физиологическая) после длительной работы и необратимой (патологическая) при ожоге, после смерти. Причиной К. является прекращение откачивания ионов Ca++ в саркоплазматический ретикулум “Ca++ насосом” из-за недостатка энергетических веществ (АТФ). 21 В покое М. находится в состоянии тонического напряжения (сокращения), обусловленной длительным сокращением низкопороговых медленных моторных единиц, без развития утомления. Тонус М обусловлен афферентными влияниями с М веретен (интрофузальные) После смерти тонус М исчезает. (Труп удлиняется. 22 23 24 25 Сила М – это величина максимального груза которую может поднять М при максимальном сокращении. Абсолютная сила М – это сила М рассчитанная на 1см² поперёчного её сечения (жевательная – 10кг, разгибатели – 9, трехглавая – 17) перистые М имеют наибольшую силу. 26 При сокращении М выполняет физическую работу (w=ph), при этом потенциальная химическая энергия переходит в кинетическую энергию движения. Работа бывает статическая (напряжение), динамическая (перемещение), внутренняя (трение) и внешняя. 27 Внешняя работа является показателем деятельности М. (КПД). В начале сокращения М с грузом по мере её увеличения W растёт, а затем уменьшается до “O” (при максимальном грузе). Наибольшее значение W при определённом грузе выражается как средняя нагрузка (Закон средних нагрузок) 28 При длительной работе (тренировки) происходит гипертрофия М а при длительной бездеятельности (гиподинамия) развивается атрофия М. Эти процессы связаны с морфологическими изменениями в мышечных волокнах. 29 Утомление М развивается при длительной её деятельности и выражается в уменьшении силы и убывании амплитуды сокращений. Утомление развивается быстрее при частом сокращении и наоборот. Причиной утомления считается уменьшение пит. веществ, накопление прод. обмена (изол. мышца), а также изменениями в синапсах ЦНС (целост. орг.) Активный отдых – быстрое восстановление работоспособности утомленной мышцы при деятельности других групп мышц. 30 31 32 33 Механизм мышечного сокращения: Переход возбуждения по нерву Уменьшение ПП мембраны мышечного волокна на 40мв Начало образование ПД М Увеличение проницаемости саркоплазматического ретикулума для Ca++ Выход Ca++ и попадания в межфибриллярное пространства (5·106) Действие Ca++ на тропонин актина образование связи с миозином Передвижение актина между миозиновыми волокнами. 34 35 Каждый актин связан с 3мя выростами миозина и они гребут (тянут) актины разновременно, и поэтому актин плавно сдвигается между миозиновыми нитями до тех пор пока концентрация Ca++ высока. При этом уменьшается длина саркомера, (изотропного диска) 36 Расслабление М происходит при уменьшении Ca++ в межфибриллярном пространств, вследствие прекращения прихода на мышцу возбуждения (ПД) через нерв. При этом Ca++ откачиваются (Ca++ насосом) в саркоплазматический ретикулум энергией АТФ. Связи выростов миозина отщепляются от актина и она сдвигается (отталкивается) в исходное состояние. (увеличение изотропного диска) 37 Гладкие мышцы (Г.М) отличаются от скелетных М длительным тоническим сокращением, автоматией, пластичностью и возбуждением на растяжение. ПД ГМ низкий, длительный до 80мсек, нередко с плато, которое обусловлено с Ca++. Проведение ПД медленное и поэтому сокращение, особенно расслабление длительное. 38