Мязи людини, їх будова. Механізми скорочення і роботи мязів

21.09.2015

Загальний огляд м’язової системи людини

У хребетних тварин та людини розрізняють три різних за будовою групи м’язів. поперечно-смугасті м’язи скелета, поперечно-смугаста м’яз серця і гладкі м’язи внутрішніх органів, судин і шкіри. З двох видів м’язової тканини (поперечно-смугастої і гладкої) гладка м’язова тканина знаходиться на більш низькому ступені розвитку і притаманна нижчих тварин. Гладка м’яз, як і серцева, має будову синцитія, тобто одні м’язові волокна переходять в інші, і хоча між ними є прото — плазматичні перерви, збудження може поширюватися з одного м’язового волокна на інше. Це призводить до того, що порушується вся м’яз, якщо збудження надходить до малого числа волокон.

Гладкі м’язи

Гладкі м’язи здійснюють рухи внутрішніх органів, кровоносних і лімфатичних судин. В стінках внутрішніх органів вони, як правило, розташовуються у вигляді двох шарів: внутрішнього кільцевого і зовнішнього поздовжнього. В стінках артерій вони формують спіральні структури.

Характерною особливістю гладких м’язів є їх здатність до спонтанної автоматичної діяльності (м’язи шлунка, кишечника, жовчного міхура, сечоводів). Це властивість регулюється нервовими закінченнями. Гладкі м’язи пластичні, тобто здатні зберігати додану розтягуванням довжину без зміни напруги. Скелетний м’яз, навпаки, володіє малою пластичністю і цю різницю легко встановити в наступному досвіді: якщо розтягнути з допомогою вантажів і гладку і поперечно-поло — сатую м’язи і зняти вантаж, то скелетний м’яз відразу ж після цього коротшає до первісної довжини, а гладка м’яз довгий час може перебувати в розтягнутому стані.

Така властивість гладких м’язів має велике значення для функціонування внутрішніх органів. Саме пластичність гладких м’язів забезпечує лише невелика зміна тиску усередині сечового міхура при його наповненні.

Скорочення і розслаблення гладких м’язів відбувається повільно. Це сприяє настанню перестальтических і маятникообразных рухів органів травного тракту, що призводить до переміщенню харчової грудки. Тривале скорочення гладеньких м’язів необхідно сфинктерах порожнистих органів і перешкоджає виходу вмісту жовчі в жовчному міхурі, сечі в сечовому міхурі. Скорочення гладком’язових волокон відбувається незалежно від нашого бажання, під впливом внутрішніх, не підлеглих свідомості причин.

Поперечно-смугасті м’язи

Поперечно-смугасті м’язи розташовуються на кістках скелета і скороченням приводять у рух окремі суглоби і все тіло. Скелетні м’язи утворюють тіло, або сому, тому їх ще називають соматичними, а иннервируюшую їх систему — соматичною нервовою системою.

Завдяки діяльності скелетної мускулатури здійснюється пересування тіла у просторі, різноманітна робота кінцівок, розширення грудної клітки при диханні, рух голови і хребта, жування, міміка обличчя. Налічується понад 400 м’язів. Загальна маса м’язів становить 40% ваги. Зазвичай середня частина м’яза складається з м’язової тканини і утворює черевце. Кінці м’язів — сухожилля побудовані з щільної сполучної тканини; вони з’єднуються з кістками за допомогою окістя, але можуть прикріплятися і до іншої м’язі, і до сполучного шару шкіри. У м’язах м’язові і сухожильні волокна об’єднуються в пучки за допомогою пухкої сполучної тканини. Між пучками розташовуються нерви і кровоносні судини. Сила м’яза пропорційна кількості волокон, складових черевце м’яза.

Деякі м’язи проходять тільки через один суглоб і при скороченні приводять його в рух — односуставные м’язи. Інші м’язи проходять через два або кілька суглобів — многосуставние, вони виробляють рух у кількох суглобах.

При скороченні кінці м’яза, прикріплені до кісток, наближаються один до одного, а розміри м’яза (довжина) зменшується. Кістки, сполучені суглобами, діють як важелі.

Змінюючи положення кісткових важелів, м’язи діють на суглоби. При цьому кожна м’яз впливає на суглоб тільки в одному напрямку. У одновісного суглоба (циліндричний, бло — ковидный) є дві діючі на нього м’язи або групи м’язів, які є антагоністами: одна м’яз — згинач, інша — розгинач. У той же час на кожен суглоб в одному напрямку діє, як правило, два м’язи і більше, є синергістами (синергізм — спільна дія).

У двовісного суглоба (еліпсоїдний, мышелковый, сідлоподібний) м’язи групуються відповідно двом його осей, навколо яких відбуваються руху. До кулясті суглобу, має три осі руху (многоосный суглоб), м’язи прилежат з усіх боків. Так, наприклад, у плечовому суглобі є м’язи-згиначі і розгиначі (руху навколо фронтальної осі), що відводять і приводять (сагітальній вісь) та позиціонери навколо поздовжньої осі, усередину і назовні. Розрізняють три види роботи м’язів: преодолевающую, поступливу і утримуючу.

Якщо завдяки скороченню м’яза змінюється положення частини тіла, то долається сила опору, тобто виконується долає робота. Робота, при якій сила м’яза поступається дії сили тяжіння і утримуваного вантажу, називається поступається. У цьому випадку м’яз функціонує, однак вона не коротшає, а подовжується, наприклад, коли неможливо підняти або утримати на вазі тіло, що має велику масу. При великому зусиллі м’язів доводиться опустити це тіло на яку-небудь поверхню.

Утримуюча робота виконується завдяки скороченню м’язів, тіло або вантаж утримується в певному положенні без переміщення в просторі, наприклад людина тримає вантаж, не рухаючись. При цьому м’язи скорочуються без зміни довжини. Сила скорочення м’язів врівноважує масу тіла і вантажу.

Коли м’яз, скорочуючись, перемішати тіло або його частини в просторі, вони виконують преодолевающую або гіршу роботу, яка є динамічною. Статистичної є утримуюча робота, при якій не відбувається рухів всього тіла або його частини. Режим, при якому м’яз може вільно коротшати, називається ізотонічним (не відбувається зміни напруги м’язи і змінюється тільки її довжина). Режим, при якому м’яз не може вкоротитися, називається изометрическим — змінюється тільки напруження м’язових волокон.

Будова та механізм скорочення скелетного м’яза

М’язова тканина складається з клітин, званих м’язовими волокнами. Зовні волокно оточене оболонкою — сарколеммой. Всередині сарколеми міститься цитоплазма (саркоплазма), що містить ядра і мітохондрій. У ній міститься величезна кількість скоротливих елементів, званих міофібриллами. Міофібрили проходять від одного кінця м’язового волокна до іншого. Вони існують порівняно короткий термін близько 30 діб, після чого і відбувається їх повна зміна. У м’язах йде інтенсивний синтез білка, необхідний для утворення нових міофібрил.

М’язове волокно містить велику кількість ядер, які розташовуються безпосередньо іод сарколеммой, оскільки основна частина м’язового волокна зайнята міофібриллами. Саме наявність великого числа ядер забезпечує синтез нових міофібрил. Така швидка зміна міофібрил забезпечує високу надійність фізіологічних функцій м’язової тканини.

Кожна миофибрилла складається з правильно чергуються світлих і темних ділянок. Ці ділянки, володіючи різними оптичними властивостями, створюють поперечну исчсрченность м’язової тканини.

В скелетної м’яза скорочення викликається надходженням до неї імпульсу по нерву. Передача нервового імпульсу з нерва на м’яз здійснюється через нервово-м’язовий синапс (контакт).

Одиночний нервовий імпульс, або одноразове роздратування, призводить до елементарного сократительному актом — одиночного скорочення. Початок скорочення не совпадаете моментом нанесення роздратування, оскільки існує прихований, або латентний період (інтервал між нанесенням роздратування і початком скорочення м’яза). В цей період відбувається розвиток потенціалу дії, активація ферментних процесів і розпад АТФ. Після цього починається скорочення. Розпад АТФ в м’язі призводить до перетворення хімічної енергії в механічну. Енергетичні процеси завжди супроводжуються виділенням тепла і теплова енергія зазвичай є проміжною між хімічною і механічними енергіями. В м’язі ж хімічна енергія перетворюється безпосередньо в механічну. Але тепло в м’язі утворюється і за рахунок укорочення м’яза, і під час її розслаблення. Тепло, що утворюється в м’язах, відіграє велику роль в підтриманні сталої температури тіла.

На відміну від серцевого м’яза, яка володіє властивістю автоматики, тобто вона здатна скорочуватися під впливом імпульсів, що виникають в ній самій, і на відміну від гладкої мускулатури, також здатної до скорочення без надходження сигналів ззовні, скелетний м’яз скорочується тільки при надходженні до неї сигналів з ЦНС. Безпосередньо сигнали до м’язових волокнах надходять по аксонах рухових клітин, розташованих в передніх рогах сірої речовини спинного мозку (мотонейронам).

М’язова тканина у відповідь на роздратування, яке приходить з спинного мозку за мотонейронам, порушується, тобто м’язова тканина має властивість збудливості. Поріг подразнення є величиною, яка характеризує збудливість живої тканини. Максимальна сила подразнення м’яза — це та сила подразнюючого стимулу, на яке відповідає м’язове волокно однієї м’язи, і відповідь на максимальну силу подразнення є максимальним. Якщо сила подразнення досягла максимальної величини, то як би ми не збільшували дратівливий стимул, більшого відповіді ми не отримаємо. Коли настає потенціал дії і м’яз починає скорочуватися, вона стає невозбудимой, як би велике воно не було. Такий стан м’яза називається абсолютною рефрактерність. Поступово відновлюється збудливість, та ще в період скорочення можна отримати відповідь м’язи на додаткове роздратування, але сила його повинна бути більшою, ніж та, яка викликала початковий відповідь. Якщо слідом за одним роздратування приходить інше, причому через інтервал менший, ніж весь період скорочення м’яза, то відбувається сумація окремих скорочень і настає тривале і сильне скорочення м’язи — тетанус. Після припинення подразнення м’яз розслабляється, але не відразу, а поступово, і час розслаблення значно більше часу скорочення.

Нервовий імпульс, що приходить по аксону до місця контакту нервового волокна з м’язовим, викликає накопичення і вивільнення специфічної речовини — медіатора. В нервово-м’язовому синапсі це ацетилхолін. В закінченнях аксона він знаходиться в бульбашках — везикулах. У стані спокою медіатор виділяється в незначних кількостях в синаптичну щілину. При порушенні бульбашки у великій кількості підходять до синаптичес — кою мембрані (з боку аксона) і медіатор виливається в щілину. Підходячи до мембрани м’язового волокна, він взаємодіє з білком-рецепиентом (холипорецептором), що призводить до зміни властивостей мембрани, відкриваються канали для іонів натрію. Рух іонів всередину волокна створює місцеву деполяризацію мембрани тільки в ділянках контакту, що і є джерелом виникнення потенціалу дії м’язового волокна. Виникнувши в ділянці синапсу, потенціал дії поширюється вздовж волокна, викликаючи поширення хвилі збудження та ініціацію скорочення.

Рефлекторний характер діяльності м’язів і координація м’язових скорочень

Участь певних м’язів у згинанні або розгинанні залежить від їх анатомічного положення. Дійсно, при русі в тому суглобі, з яким вони безпосередньо пов’язані, м’язи надходять як антагоністи: коли одна м’яз скорочується, інша гальмується і розслабляється. Такий рух може виникати рефлекторно (відсмикування руки при уколі, опіку, тобто при дії подразника на рецептори шкіри руки), але може бути викликане і довільно. Звідки б не викликалося рух у даному суглобі, узгодженість, звана в фізіології координацією рухів, складається в спинному мозку, в нервових клітинах, довгі відростки (аксони) йдуть до м’язів, утворюючи аферентні пучки волокон у нерві.

При збудженні нервових клітин, иннервируюших м’язи — згиначі, відбувається гальмування нервових клітин, відростки яких йдуть до м’язів-разгибателям. Однак при більш загальних рухах (рух в плечовому суглобі, розмахування руками) або при робочих інструментальних рухах м’язи-антоганисты можуть працювати як синергісти, тобто збуджуватися та скорочуватися одночасно. Це забезпечує, наприклад, фіксацію суглобів в одному положенні. Отже, антагонізм між розгиначів і згиначів, що визначається анатомічним положенням м’язів, функціонально складається в нервових клітинах спинного мозку.

Скелетні м’язи на відміну від гладких здатні здійснювати довільні швидкі скорочення і виробляти цим значну роботу. Робочим елементом м’язи є м’язове волокно. Типове м’язове волокно являє собою структури з декількома ядрами, відсунутими на периферію масою скорочувальних міофібрил. М’язові волокна володіють трьома основними властивостями: збудливістю — здатністю відповідати на дії подразника генерацією потенціалу дії; провідністю — здатність проводити хвилю збудження вздовж всього волокна в обидві сторони від точки роздратування; скоротливістю — здатністю скорочуватися або змінювати напругу при збудженні.

У фізіології є поняття рухової одиниці, під якою мається на увазі один руховий нейрон і всі м’язові волокна, які цей нейрон іннервує. Рухові одиниці бувають різними за обсягом: від 10 м’язових волокон на одиницю для м’язів, що виконують точні рухи, до 1000 і більше волокон на рухову одиницю для м’язів «силової спрямованості». Характер роботи скелетних м’язів може бути різним: статична робота (підтримання пози, утримання вантажу) і динамічна робота (переміщення тіла або вантажу в просторі). М’язи беруть участь також у пересуванні крові і лімфи в організмі, вироблення тепла, актах вдиху і выдыха, є своєрідними депо для води і солей, захищають внутрішні органи, наприклад м’язи черевної стінки.

Мотонейрони, що управляють м’язами, приймають імпульси від кори головного мозку двома шляхами. Причому по одному передається інформація переважно про довільних і цілеспрямованих рухах, з іншого — про рефлекторних рухах, а також про автоматизованих рухах, необхідних для підтримання пози або виконання фізіологічно значущих стереотипичных рухів — ходьби, бігу та ін Для того щоб управління було ефективним, необхідна наявність зворотного зв’язку. Центральні структури мозку повинні «знати» про стан відповідної м’язи. Зворотній зв’язок здійснюється насамперед з участю рецепторів, розташованих в самих м’язах — це м’язові веретена і сухожильні рецептори. Вони вловлюють відповідно ступінь розтягування м’язи, а також силу, яку розвиває дана м’яз, і посилають інформацію в центральну нервову систему.

Для скелетного м’яза характерні два основних режими скорочення — ізометричний та ізотонічний. Ізометричний режим проявляється в тому, що в м’язі під час її активності наростає напруга (генерується сила), але з-за того, що обидва кінці м’яза фіксовані (наприклад, при спробі підняти дуже великий вантаж), — вона не коротшає. Ізотонічний режим проявляється в тому, що м’яз спочатку розвиває напруження (силу), здатне підняти цей вантаж, а потім м’яз коротшає — змінює свою довжину, зберігаючи напругу, рівну вазі утримуваного вантажу. Чисто ізометричного або ізотонічного скорочення практично спостерігати не можна, але існують прийоми так званої ізометричної гімнастики, коли спортсмен напружує м’язи без зміни довжини. Ці вправи більшою мерс розвивають силу м’язів, ніж вправи з ізотонічними елементами.

Скорочувальний апарат скелетної м’язи представлений міо — фібрилами. Кожна миофибрилла діаметром 1 мкм складається з декількох тисяч протофибрилл — тонких, подовжених полімерізірованних молекул білків міозину і актину. Миозиновые нитки в два рази тонше актииовых, і в стані спокою м’язового волокна акгиновые нитки вільними кільцями входять між миозиновыми нитками.

У передачі збудження велику роль відіграють іони кальцію, які входять в межфибриллярное простір і запускають механізм скорочення: взаємне втягування відносно один одного актиновых і миозиновых ниток. Втягування ниток відбувається за обов’язкової участі АТФ. В активних центрах, розташованих на одному з кінців миозиновых ниток, АТФ розщеплюється. Енергія, що виділяється при розщепленні АТФ, перетворюється в рух. У скелетних м’язах запас АТФ невеликий — всього на 10 одиночних скорочень. Тому необхідний постійний ре синтез АТФ, який йде трьома шляхами: перший — за рахунок запасів креатинфосфату, які обмежені; другий — гликолитический шлях при анаеробному розщепленні глюкози, коли на одну молекулу глюкози утворюється дві молекули АТФ, але одночасно утворюється молочна кислота, яка гальмує активність гли — колитических ферментів, і нарешті третій — аеробне окислення глюкози та жирних кислот у циклі Кребса, що відбувається в мітохондріях і утворює 38 молекул АТФ на 1 молекулу глюкози. Останній процес найбільш економічний, але дуже повільний. Постійна тренування активізує третій шлях окислення, в результаті чого підвищується витривалість м’язів до тривалих навантажень.

Біда сучасної людини в малорухливості. Саме гіподинамія є однією з основних причин хвороб. Важливість фізичних навантажень стала для людини першорядною, оскільки м’язова система відчуває все більший дефіцит своєї діяльності. Будь-яка фізична навантаження припускає перш за все активацію всього організму: нервової системи, гормональної регуляції, систем забезпечення енергією і киснем. Однак це забезпечення неможливо без головної комунікативної системи забезпечення організму — системи кровопостачання.

Недостатня м’язова активність (гіподинамія), обмеження фізичної активності підвищує захворюваність і смертність. Встановлено, що малорухливий спосіб життя, відсутність достатнього фізичного навантаження викликає атрофію м’язової і кісткової тканини, зменшує життєву ємність легенів, а головне — порушення діяльності серцево-судинної системи, тісно пов’язаної з роботою скелетної мускулатури. М’язова активність регулює роботу серця як рефлекторно, за допомогою нервової системи, так і гуморальним шляхом, оскільки при скороченні м’язів в кров надходить багато біологічно активних речовин (молочної кислоти, вуглекислого газу), які, впливаючи на серце, підвищують інтенсивність біохімічних процесів у серцевому м’язі. Скорочення м’язів сприяє поверненню крові в серце, що попереджує застій крові у м’язах ніг, варикозне розширення, тромбофлебіт. При гіподинамії серцево-судинна система дстрснирустся, серце втрачає здатність посилювати свою роботу навіть при невеликих нафузках, звідки недалеко від розвитку серцево-судинних захворювань. В цілому детренованість характеризується зниженням функціональних здібностей всього організму, і в першу чергу серцево-судинної системи, дихання, нервової системи і окислювально-відновних метаболічних процесів. Зменшення фізичного навантаження з віком, зазвичай супроводжується збільшенням кількості споживаної їжі, є основними причинами розвитку атеросклерозу та ожиріння. Дослідження на тваринах показали, що навіть помірне фізичне навантаження зменшує вміст жирових частинок і холестерину в крові, знижує небезпека тромбоутворення, сприяє відкриттю колатеральних (додаткових) кровоносних судин. Фізична активність покращує умови живлення як самої м’язової системи, так і всіх інших органів людини.

Короткий опис статті: будову органів людини

Джерело: М’язи людини, їх будова. Механізми скорочення і роботи м’язів

Також ви можете прочитати