Скелетные мышцы: строение и функции

Введение

В теле человека отличают три вида мышечной ткани: скелетная (поперечнополосатая), гладкая и мышца сердца. В данной работе будут разобраны скелетные мышцы, которые сформировывают мускулатуру опорно-двигательного аппарата, составляют стены нашего туловища и некоторых внутренних органов (пищевого тракта, глотки, гортани). В случае если всю мышечную ткань принять за 100%, то на часть скелетных мышц приходится более половины (52%), гладкая мышечная ткань составляет 40%, сердечная мышца – 8%. Масса скелетных мышц с возрастом наращивается (вплоть до зрелого возраста), а у пожилых людей мышцы атрофируются, так как имеет место функциональная зависимость массы мышц от их функции. У взрослого человека скелетные мышцы составляют 40-45% от общей массы туловища, у новорожденного – 20-24%, у стариков – 20-30%, а у спортсменов (в особенности представителей скоростно-силовых видов спорта) – 50% и более [3].
Степень развития мускулатуры находится в зависимости от отличительных черт конституции, пола, специальности и иных условий. У спортсменов уровень развития мускулатуры обусловливается характером двигательной деятельности. Регулярные физические нагрузки приводят к структурной перестройке мышц, повышению их массы и размера. Данный процесс перестройки мышц под воздействием физической нагрузки именуют функциональной (рабочей) гипертрофией. Физические упражнения, сопряженные с разными типами спорта, активизируют рабочую гипертрофию тех мышц, какие оказываются более нагруженными.
Правильно дозированные физические упражнения вызывают пропорциональное развитие мускулатуры всего туловища. Активная работа мышечной системы проявляет воздействие не только лишь на мышцы, она приводит кроме того к перестройке костной ткани и соединений костей, воздействует на внешние формы человеческого организма и его внутреннюю структуру.
1. Строение и функции
Скелетные мышцы — активная часть опорно-двигательного аппарата, содержащего также кости, связки, сухожилия и их сочленения.
Скелетные мышцы заключаются из мышечных волокон, каковые соединяются в мышечные пучки. Совокупность мышечных волокон, иннервируемых веточками аксона одного моторного нейрона, именуют двигательной (либо моторной) единицей. В глазных мышцах 1 двигательная единица может включать 3-5 мышечных волокон, в мышцах тела — сотни волокон, в камбаловидной мышце — 1500-2500 волокон[6]. Мышечные волокна 1 двигательной единицы имеют однообразные морфофункциональные качества.
С функциональной точки зрения к двигательному аппарату возможно причислить и мотонейроны, инициирующие возбуждение мышечных волокон. Аксон мотонейрона при входе в скелетную мышцу ветвится, и каждая веточка принимет участие в создании нервно-мышечного синапса в раздельном мышечном волокне.
Мотонейрон совместно с иннервируемыми им мышечными волокнами именуют нейромоторной (либо двигательной) единицей (ДЕ). В глазных мышцах одна двигательная часть содержит 13—20 мышечных волокон, в мышцах тела — сотни волокон, в камбаловидной мышце — 1500—2500 волокон. Мышечные волокна одной ДЕ имеют похожие морфофункциональные свойства[1].
Обычно средняя часть мышцы заключается из мышечной ткани и образует брюшко. Края мышц — сухожилия созданы из крепкой соединительной ткани; они объединяются с костями при помощи надкостницы, однако могут прикрепляться и к иной мышце, и к соединительному слою кожи. В мышце мышечные и сухожильные волокна соединяются в пучки при помощи рыхлой соединительной ткани. Между пучками размещаются нервы и кровеносные сосуды. Сила мышцы соразмерна числу волокон, составляющих брюшко мышцы.
Скелетные мышцы состоят из огромного количества мышечных волокон, которые соединяются в мышечные пучки.
В одном пучке находится 20-60 волокон. Мышечные волокна предполагают собою клетки цилиндрической формы протяженностью 10-12 см и диаметр 10-100 мкм.
Каждое мышечное волокно имеет оболочку (сарколемму) и цитоплазму (саркоплазму). В саркоплазме пребывают все элементы животной клетки и вдоль оси мышечного волокна размещаются тонкие нити - миофибриллы, Любая миофибрилла состоит из протофибрилл, в состав каковых вкючены нити белков миозина и актина, являющихся сократительным аппаратом мышечного волокна. Миофибриллы распределены между собою перегородками, какие называют Z-мембранами, на участки - саркомеры. На двух концах саркомеров к Z-мембране закреплены тонкие актиновые нити, а в середине находятся толстые миозиновые нити. Нити актина собственными концами отчасти входят между миозиновыми нитями. В световом микроскопе нити миозина выглядят в виде светлой полосы в темном диске. При электронной микроскопии скелетные мышцы смотрятся исчерченными (поперечно-полосатыми) [2].

Рис.1. Поперечные мостики: Ак — актин; Мз — миозин; Гл — головка; Ш — шейка
На боковых сторонах миозиновой нити существуют выступы, получившие наименование поперечных мостиков (рис.1), какие находятся под углом 120° по взаимоотношению к оси миозиновой нити

. Актиновые филаменты выглядят в варианте двойной нити, скрученной в двойственную спираль. В продольных бороздках актиновой спирали пребывают нити белка тропомиозина, к каким присоединен белок тропонин. В состоянии спокойствия молекулы белка тропомиозина расположены таким образом, чтобы избегать прикрепление поперечных мостиков миозина к актиновым нитям[4].

Рис.2. А — организация цилиндрических волокон в скелетной мышце, закрепленной к костям сухожилиями. Б — структурная организация филаментов в волокне скелетной мышцы, образовывающая вид поперечных полос.
Во многочисленных местах поверхностная мембрана углубляется в типе микротрубок вовнутрь волокна, перпендикулярно его продольной оси, создавая систему поперечных трубочек (Т-система). Одновременно миофибриллам и перпендикулярно поперечным трубочкам между миофибрилл находится система продольных трубочек (саркоплазматический ретикулум). Концевые расширения данных трубочек - терминальные цистерны - подходят весьма близко к поперечным трубочкам, создавая вместе с ними так именуемые триады. В цистернах сосредоточено основное количество внутриклеточного кальция[7].
Функциями скелетных мышц считаются:
1) перемещение туловища в пространстве;
2) перемещение элементов тела относитель¬но друг друга, втом количестве осуществление дыхательных движе¬ний, которые обеспечивают вентиляцию легких;
3) поддержание по¬ложения и позы туловища.
Кроме этого, поперечно-полосатые мыш¬цы имеют роль в выработке тепла, поддерживающего температурный гомеостаз, и в депонировании некоторых пита¬тельных веществ.
Скелетные мышцы совместно со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая гарантирует поддержание позы и перемещение туловища в пространстве. Наравне с данным скелетные мышцы и скелет осуществляют защищающую функцию, защищая внутренние органы от повреждения[1].

Рис.4. Функции скелетных мышц

2. Физиологические свойства скелетных мышц
Скелетные мышцы обладают следующими физиологическими свойствами.
Возбудимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны (сарколеммы) отвечать возбуждением на поступление нервного импульса. Из-за большей разности потенциала покоя мембраны поперечно-полосатых мышечных волокон (Е0 около 90 мВ) возбудимость их ниже, чем нервных волокон (Е0 около 70 мВ). Амплитуда потенциала действия у них больше (около 120 мВ), чем у других возбудимых клеток.
Это позволяет на практике достаточно легко регистрировать биоэлектрическую активность скелетных мыши. Длительность потенциала действия составляет 3-5 мс, что определяет короткую продолжительность фазы абсолютной рефрактерности возбужденной мембраны мышечных волокон.
Проводимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны формировать локальные круговые токи, генерировать и проводить потенциал действия. В результате потенциал действия распространяются по мембране вдоль мышечного волокна и вглубь по поперечным трубочкам, формируемым мембраной. Скорость проведения потенциала действия составляет 3-5 м/с[2].
Сократимость. Представляет собой специфическое свойство мышечных волокон изменять свою длину и напряжение вслед за возбуждением мембраны. Сократимость обеспечивается специализированными сократительными белками мышечного волокна.
Скелетные мышцы обладают также вязкоэластическими свойствами, имеющими важное значение для расслабления мышц.
Физические свойства скелетных мышц
Скелетные мышцы характеризуются растяжимостью, эластичностью, силой и способностью совершать работу.
Растяжимость - способность мышцы изменять длину под действием растягивающей силы.
Эластичность - способность мышцы восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы.
Сила мышц - способность мышцы поднимать груз. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу путем деления максимальной массы на число квадратных сантиметров ее физиологического сечения. Сила скелетной мышцы зависит от многих факторов. Например, от числа двигательных единиц, возбуждаемых в данный момент времени. Также она зависит от синхронности работы двигательных единиц. Сила мышцы зависит и от исходной длины. Существует определенная средняя длина, при которой мышца развивает максимальное сокращение[4].
Сила гладких мышц тоже зависит от исходной длины, синхронности возбуждения мышечного комплекса, а также от концентрации ионов кальция внутри клетки.
Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением массы поднятого груза на высоту подъема.
Работа мышц возрастаете увеличением массы поднимаемого груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.е. снижается высота подъема. Максимальная работа совершается мышцей при средних нагрузках. Это называется законом средних нагрузок. Величина мышечной работы зависит от числа мышечных волокон. Чем толще мышца, тем больший груз она может поднять