Мышцы и их функции – биология

Структура и функции мышечного волокна

Мышечное сокращение — наиболее совершенная форма биоло­гической подвижности – представляет собой механохимический процесс, который характеризуется высокой степенью регуляции.

Основная функция мышцы заключается в развитии напряжения и укорочения. Эта функция, названная сократительной, обеспечи­вает разнообразную деятельность организма.

Мышца является сложным молекулярным двигателем, способ­ным преобразовывать химическую энергию непосредственно в ме­ханическую работу, минуя промежуточные превращения. Вследст­вие этого потери энергии сравнительно невелики, мышца обладает высоким коэффициентом полезного действия (от 30 до 50 %).

Во время мышечного сокращения в мышце протекают разнооб­разные процессы: синхронное изменение проницаемости мембран и работы «ионных насосов», последовательное изменение активности ферментов, скорости процессов энергообеспечения, электростати­ческих взаимодействий, структурная перестройка мышечных воло­кон. Энергия при сокращении расходуется на изменение характера взаимосвязей сократительных белков мышц и их взаимного рас­положения.

У животных и человека имеется два основных типа мышц: по­перечнополосатые и гладкие. Поперечнополосатые мышцы при­креплены к костям и поэтому называются скелетными.

Поперечно­полосатые волокна составляют также основу сердечной мышцы, хотя она и биохимически и структурно несколько отличается от скелетных мышц. Гладкие мышцы образуют мускулатуру стенок кровеносных сосудов и кишечника, пронизывают ткани внутренних органов и кожу.

Наибольший интерес для биохимии спорта представляют ске­летные мышцы.

Структурной единицей мышцы является мышечное волокно. Мышечные волокна бывают трех типов: белые быстросокращающиеся (FR), промежуточные (FT) и красные медленно сокращающиеся (ST).

Биохимически они различаются главным образом механиз­мами энергетического обеспечения мышечного сокращения. Их иннервируют разные мотонейроны, чем обусловлены неодновремен­ность включения в работу и различная скорость сокращений волокон.

Разные мышцы имеют неодинаковое сочетание этих типов волокон.

Каждая мышца состоит из нескольких тысяч мышечных воло­кон, объединяемых соединительнотканными прослойками и такой же оболочкой. Усилия мышцы складываются из усилий всех мы­шечных волокон.

Отдельное волокно имеет длину от 0,1 до 2—3 см (в портняжной мышце до 12 см) и толщину от 0,01 до 0,2 мм. Мышечное во­локно представляет собой одну гигантскую клетку, а точнее, бес­клеточное образование—симпласт.

Оно окружено оболоч­кой — сарколеммой, на поверхности которой располагаются окон­чания двигательных нервов. К одному волокну может подходить несколько нервных окончаний. Все скелетные мышцы пронизаны множеством кровеносных сосудов.

Каждый структурный компонент мышечного волокна выполняет свою определенную функцию.

Сарколемма представляет собой двухслойную липопротеидную (плазматическую) мембрану толщиной около 10 нм, как бы опле­тенную коллагеновыми волокнами. При расслаблении мышцы в ней создаются упругие силы; при расслаблении эти силы растягивают мышечное волокно в исходное положение,

Сарколемма отгораживает внутреннее содержимое мышечного волокна от омываемой его межклеточной жидкости. Она облада­ет свойством избирательной проницаемости для различных ве­ществ.

Через нее не проходят высокомолекулярные вещества: жир­ные кислоты, белки, полисахариды, но проходят глюкоза, молоч­ная и пировиноградная кислоты, кетоновые тела, аминокислоты якороткие пептиды.

Перенос веществ через сарколемму носит актив­ный характер, что позволяет накапливать внутри клетки некоторые вещества в большей концентрации, чем снаружи. Сдвиг реакций среды в кислую сторону увеличивает проницаемость сарколеммы для высокомолекулярных веществ.

Избирательная проницаемость сарколеммы играет большую роль в возникновении возбуждения в мышечном волокне. Сарколемма проницаема для ионов К+, накап­ливающихся внутри волокна, и содержит “ионный насос”, удаляю­щий из клетки ионы Nа+. Концентрация ионов Nа+ в межклеточной жидкости больше, чем концентрация ионов К+ внутри клетки.

Во внутренних зонах волокна содержится большое количество орга­нических анионов. Все это приводит к возникновению на наружной поверхности сарколеммы избытка положительных, а на внут­ренней — отрицательных зарядов. Этот мембранный потенциал, который в состоянии покоя равен 90—100 мВ, является необходи­мым условием возникновения и проведения возбуждения.

Все внутреннее пространство мышечного волокна занято сарко­плазмой, представляющей собой коллоидную белковую структуру, в которую вкраплены глыбки гликогена, жировые капли и некото­рые другие включения.

В саркоплазме имеются различные субкле­точные частицы: ядра, митохондрии, миофибриллы, рибосомы и др.

Их функция заключается в регуляции обмена веществ в мышечном волокне путем воздействия на синтез специфических мышечных белков.

Миофибриллы(мышечные нити) являются сократительными элементами мышцы. Их длина может соответствовать длине мы­шечного волокна, а диаметр составляет около 1—2 мк. В нетрени­рованных мышцах миофибриллы располагаются рассеянно, а в тренированных сгруппированы в пучки.

Каждая миофибрилла имеет поперечную исчерченность благодаря чередующимся светлым и темным дискам, причем темные диски одной миофибриллы рас­полагаются рядом с темными дисками другой, что создает попе­речную полосатость всего мышечного волокна. Изучение тончай­ших срезов с мышц позволило установить внутреннюю структуру миофибрилл (рис.).

В темных дисках (дисках А — анизотроп­ных, неоднородных, обладающих двойным лучепреломлением} со­держание белкового вещества больше, чем в светлых (дисках S— изотропных, однородных). Светлые диски пересечены мембранами Z (телофрагмами). Участок миофибриллы между двумя Z-мембранами называется саркомером.

Длина его в покоящейся мышце со­ставляет около 1,8 мк. Диски А имеют в середине более светлую полосу — зону Н, пересекаемую более темной зоной М. В одной миофибрилле может содержаться до 1000—1200 саркомеров. Они построены из толстых и тонких нитей (протофибрилл, или миофиламентов).

Толстые протофибриллы имеют диаметр 11 —14 нм и длину около 1500 нм, тонкие — диаметр 4—6 нм и длину около 1000 нм. Протофибриллы располагаются таким образом, что тон­кие входят своими концами в промежутки между толстыми.

Диски S состоят только из тонких протофибрилл, диски А — из прото­фибрилл двух видов, зона Н содержит только толстые протофиб­риллы, мембраны скрепляют тонкие протофибриллы между собой. Между тонкими и толстыми протофибриллами расположены по­перечные мостики (спайки) толщиной около 3 нм, расстояние между которыми около 40 нм.

В момент мышечного сокращения длина диска А не изменяется, так как остается постоянной длина толстых протофибрилл. Длина диска S уменьшается вследствие того, что тонкие протофибриллы вдвигаются в промежутки между толстыми. При этом возможно скручивание тонких протофибрилл в спираль вокруг толстых. Дли­на умеренно сокращенного саркомера составляет 1,5 мк.

В момент полного сокращения Z-мембраны упираются в концы толстых про­тофибрилл. В некоторых случаях наблюдается сверхсокращение, когда концы тонких нитей в центре саркомера наползают друг на друга, а Z-мембраны сминают концы толстых протофибрилл. При полном сокращении саркомер имеет длину около 1 мк.

В момент сокращения поперечные мостики принимают стреловидное поло­жение.

Между миофибриллами располагаются митохондрии — “энер­гетические станции” мышечных волокон. Количество митохондрий в тренированных мышцах по сравнению с нетренированными уве­личивается.

Внутри саркоплазмы находится система продольных и попе­речных трубочек, мембран, пузырьков, носящая название сарко-плазматической сети или саркоплазматического ретикулума — SR, который делит саркоплазму на отдельные отсеки, где протекают различные биохимические процессы. Пузырьки и тру­бочки SR оплетают каждую миофибриллу.

Через трубочки, связан­ные с наружной клеточной мембраной (Г-система), возможен пря­мой обмен веществами между клеточными органеллами и межкле­точной жидкостью. Трубочки могут служить и для распростране­ния волны возбуждения от наружной мембраны волокна к внут­ренним его зонам.

Толщина мембран саркоплазматического рети­кулума

около 6 нм. Мембраны пузырьков, прилегающих к миофибриллам, содержат белки, способные связывать ионы Са++. В не­посредственной близости от мембран располагаются рибосомы, в которых происходит синтез белков. Рибосомы можно обнаружить также внутри ядер и митохондрий.

Источник: https://megaobuchalka.ru/3/18618.html

Мышцы человека, их строение и функции

Различают два вида мышц: поперечно-полосатые (скелетные и сердечная) и гладкие. Основная особенность мышечных клеток состоит в том, что они способны преобразовывать химическую энергию АТФ в механическую энергию сокращения.

Поперечно-полосатые мышцы выполняют в организме целый ряд функций: передвижение человека и частей его тела в пространстве; поддержание позы; дыхание; жевание и глотание; артикуляция и мимика; защита внутренних органов.

Большая часть поперечнополосатых мышц прикреплена к костям скелета, их и называют скелетными. К скелетным мышцам относят мышцы головы, туловища, конечностей. Мускулатура у мужчин составляет 30-40% от массы тела. У тренированных людей этот показатель достигает 50%.

В теле человека насчитывают около 400 мышц.

Скелетные мышцы прикреплены к костям сухожилиями. Большинство скелетных мышц обеспечивает движение какого-либо сустава. Они делятся на сгибатели и разгибатели сустава, на мышцы, приводящие и отводящие сустав, на вращатели сустава (внутрь и наружу).

Обычно в любом движении сустава участвуют несколько групп мышц. Так как движение каждого сустава находится под контролем высших отделов нервной системы, работа всех групп мышц, обслуживающих какой-либо сустав, происходит согласованно.

Так, если необходимо согнуть локтевой сустав, то двуглавая мышца сокращается, а разгибатель (трехглавая), соответственно, расслабляется, чтобы не мешать движению сустава.

Если же двуглавая и трехглавая мышцы одновременно сократятся, развивая одинаковое усилие, то локтевой сустав зафиксируется в каком-то определенном положении.

Каждая мышца покрыта соединительнотканной оболочкой — фасцией, отделяющей ее от других мышц. Эти оболочки переходят в сухожилия, которые образованы очень прочными соединительнотканными оболочками, сросшимися с костью.

Поперечно-полосатые мышцы образованы длинными тонкими многоядерными клетками, которые называются мышечными волокнами. Поперечно-полосатые мышцы сокращаются произвольно, то есть по нашему желанию.

Сокращаются мышцы рефлекторно, то есть под действием нервных импульсов из соответствующих отделов центральной нервной системы, приходящих по аксонам двигательных нейронов.

Когда к мышечному волокну приходит нервный импульс, оно сокращается и укорачивается, а при сокращении многих волокон укорачивается и вся мышца.

Примером сгибательного рефлекса может служить коленный рефлекс. Рецепторы этого простейшего двигательного рефлекса лежат в сухожилиях мышц, и когда невропатолог ударяет молоточком по сухожилию, рецептор растяжения возбуждается и посылает нервные импульсы в спинной мозг.

Тела этих нейронов находятся в специальных узлах, расположенных вдоль спинного мозга. По аксону чувствительного нейрона возбуждение (сигнал о том, что сухожилие растянуто) достигает двигательного нейрона, или мотонейрона. Тела мотонейронов расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга.

Мотонейрон возбуждается, по его аксону возбуждение достигает ноги, мышца возбуждается и сокращается.

Аксон мотонейрона ветвится в мышце и образует нервно- мышечные окончания (синапсы) на нескольких мышечных волокнах. Мотонейрон и те мышечные волокна, которыми этот мотонейрон управляет, вместе называются двигательной единицей.

Читайте также:  Вегетативное размножение растений в природе - биология

В глазных мышцах, где требуются очень тонкие движения, один мотонейрон управляет всего 2-5 мышечными волокнами, то есть двигательная единица очень маленькая.

В икроножной мышце, которая не должна совершать очень тонких движений, двигательная единица включает до 1000 волокон.

На работу мышц тратится большое количество АТФ. Вот почему содержание этого вещества в мышцах заметно выше, чем в клетках большинства органов. Скелетные мышцы способны развивать значительные усилия. Так, одно мышечное волокно, сокращаясь, способно поднять груз весом до 200 миллиграммов.

Чем чаще сокращается какая-либо мышца и чем выше на нее нагрузка, тем быстрее развивается в ней утомление. Утомлением называется временное снижение работоспособности мышц.

Причины утомления заключаются в том, что при работе в мышце накапливаются продукты обмена, препятствующие ее нормальному сокращению: молочная кислота, фосфорная кислота, калий и др. Кроме того, при длительной работе происходит утомление в тех отделах мозга, которые управляют движениями.

Однако при кратковременном прекращении работы, то есть отдыхе, работоспособность мышц быстро восстанавливается, так как кровь удаляет из мышц вредные продукты обмена.

Поперечно-полосатые мышцы подразделяют на несколько групп: мышцы верхних и нижних конечностей, мышцы живота, мышцы груди, мышцы спины, мышцы шеи и головы. Мышцы головы подразделяют на жевательные и мимические.

Гладкие мышцы входят в состав стенок внутренних органов: желудка, кишечника, матки, мочевого пузыря и др., а также большинства кровеносных сосудов. Гладкие мышцы сокращаются медленно и непроизвольно. Гладкомышечные клетки имеют одно ядро и невелики, их длина не более 0,5 мм.

Основой сократимости гладких мышц, так же как и поперечно-полосатых, является взаимодействие белков актина и миозина. Однако нити актина и миозина расположены в клетках гладких мышц не так упорядоченно, и скорость скольжения актина относительно миозина в 100 раз медленнее, чем в поперечнополосатых мышцах.

Поэтому гладкие мышцы сокращаются медленно — в течение десятков секунд. Но благодаря этому тратится меньше АТФ, образуется меньше продуктов обмена и гладкие мышцы могут находиться в состоянии сокращения очень долго, утомление в них практически не развивается.

Например, мышцы стенок артерий находятся в сокращенном состоянии всю жизнь человека. Клетки гладких мышц очень тесно прижаты друг к другу, и между ними образованы специальные контакты, через которые возбуждение свободно переходит с одной клетки на другую.

Поэтому при возбуждении одной клетки может возбудиться вся гладкая мышца, и по ней пройдет волна сокращения. Это очень важно для нормальных движений стенок желудка и кишечника.



Источник: https://scribble.su/ege/ege-2018-biology/73.html

МЫШЦЫ

МЫШЦЫ, органы тела животных и человека, за счет сокращения и расслабления которых происходят все движения тела и внутренних органов. Мышцы образуются мышечной тканью в сочетании с другими тканевыми структурами – соединительнотканными компонентами, нервами и кровеносными сосудами.

Мышечная ткань состоит из мышечных клеток, которым в наибольшей степени присуще свойство сократимости. Издавна эти клетки называют мышечными волокнами; данный термин указывает лишь на то, что мышечные клетки имеют вытянутую форму.

Сократимость мышечных волокон обеспечивается аппаратом, образованным сократительными белками (актином и миозином), взаимодействие которых, протекающее с использованием энергии (АТФ), приводит к сокращению клеток (укорочению). Вслед за сокращением наступает расслабление, и тогда они возвращаются к своей исходной длине.

Благодаря такому свойству клеток мышечной ткани достигается все многообразие двигательных функций организма и протекающих в нем механических процессов.

Существует три типа мышечной ткани и соответственно мышц, различающихся по структуре мышечных волокон и характеру иннервации.

Так называемые скелетные мышцы, как правило, прикреплены к определенной части скелета, и с их помощью тело удерживается и перемещается в пространстве, осуществляются дыхательные и глотательные движения, формируется мимика.

Микроскопическое изучение показало, что волокно скелетной мышцы по всей длине имеет регулярную поперечную исчерченность в виде чередующихся светлых и темных участков, что послужило основанием для другого названия – поперечнополосатые мышцы.

Функции скелетных мышц находятся под контролем центральной нервной системы, т.е. контролируются нашей волей, поэтому их называют также произвольными мышцами. Однако они могут находиться в состоянии частичного сокращения и независимо от нашего сознания; такое состояние называют тонусом.

Сердечная мышечная ткань (миокард) составляет основную часть массы сердца. Сердечная мышца образована множеством ветвящихся и перекрещивающихся длинных волокон. У рыб и амфибий волокна создают рыхлую сеть, сквозь которую легко проходит кровь, питая работающую мышцу.

У человека мышца сердца плотная, и ее кровоснабжение обеспечивается системой коронарных сосудов. Каждое волокно – это цепь отдельных мышечных сердечных клеток, прочно соединенных конец в конец. Подобно волокнам скелетных мышц, эти клетки имеют поперечную исчерченность.

Ритмические сокращения сердечной мышцы (в отличие от скелетной) не находятся под контролем сознания, поэтому она является непроизвольной.

Гладкая мышечная ткань обязана своим названием тому, что в составляющих ее клетках отсутствует поперечная исчерченность. Фибриллы сократительных белков (миофибриллы), расположенные в их цитоплазме, не имеют той жесткой структурной организации, которая характерна для рассмотренных выше двух других типов волокон.

Гладкомышечные волокна имеют удлиненную веретеновидную форму с заостренными концами и центрально расположенным ядром. Гладкие мышцы входят в состав стенок сосудов и большинства полых внутренних органов, например желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, мочеполовой системы и т.п.

Гладкомышечные клетки могут образовывать во внутренних органах пласты или тяжи большой протяженности, объединенные соединительнотканными прослойками и пронизанные сосудами и нервами. Работа гладких мышц, как и сердечной, находится под контролем вегетативной нервной системы, и потому они являются непроизвольными.

В функциональном отношении они отличаются от других типов мышц тем, что способны осуществлять относительно медленные движения и длительно поддерживать тоническое сокращение. Ритмические сокращения гладких мышц стенок желудка, кишок, мочевого или желчного пузыря обеспечивают перемещение содержимого этих полых органов.

Яркий пример – перистальтические движения кишечника, способствующие проталкиванию пищевого комка.

Функционирование сфинктеров полых органов непосредственно связано со способностью гладкой мускулатуры к длительным тоническим сокращениям; именно это позволяет надолго перекрывать выход содержимого таких органов, обеспечивая, например, накопление желчи в желчном пузыре.

Тонус мышечного слоя стенок артерий определяет величину их просвета и тем самым уровень кровяного давления. При гипертонической болезни (гипертензии) повышенный тонус гладких мышц в стенках малых артерий и артериол приводит к значительному сужению их просвета, повышая сопротивление току крови. Аналогичная картина наблюдается при бронхиальной астме: в ответ на некоторые внешние или внутренние факторы резко возрастает тонус гладких мышц в стенках малых бронхов, вследствие чего просвет бронхов быстро сужается, нарушается выдох и возникает дыхательный спазм.

Мышечная система человека

В организме человека насчитывается примерно 300–330 парных поперечнополосатых мышц, которые в совокупности со скелетом образуют опорно-двигательный аппарат. Скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, расположенных параллельно друг другу. Эти многоядерные волокна порой достигают нескольких сантиметров в длину.

В каждом мышечном волокне содержится большое количество упорядоченно расположенных миофибрилл, образованных специфическими белками, главными из которых являются актин и миозин. Мышечные волокна объединены в пучки, окруженные соединительной тканью. Множество таких пучков, в свою очередь, окружены как футляром волокнистой соединительной тканью.

Соединительнотканные оболочки мышцы пронизаны кровеносными сосудами и снабжены нервами. В мышце различают мышечную и сухожильные части; утолщенную среднюю, активно сокращающуюся часть называют брюшком (телом), а два конца – головкой и хвостом. В зависимости от количества головок мышца бывает двуглавой, трехглавой и четырехглавой.

У многих мышц на обоих концах имеются сухожилия, посредством которых они прикрепляются к костям. Сухожилия образованы плотной волокнистой соединительной тканью и способны выдерживать большие нагрузки при растяжении; прикрепляясь к костям, они плотно срастаются с надкостницей.

У различных мышц они неодинаковы по ширине и длине и могут иметь форму шнура, ленты или широких плоских образований (например, у мышц, формирующих стенку брюшной полости), называемых сухожильным растяжением, или апоневрозом. В состав мышц входят также кровеносные сосуды и нервы.

Обычно мышца прикрепляется к двум различным костям. Функция ее сводится к тому, что при сокращении она или притягивает кости друг к другу, или удерживает их в определенном положении.

При сокращении один конец мышцы остается неподвижным (фиксированная точка), а второй, прикрепленный к другой кости, меняет свое положение (подвижная точка). При выполнении различных движений фиксированная и подвижная точки могут меняться местами. Кости, соединенные суставами, при сокращении мышц действуют как механические рычаги.

У животных (например, у лошадей) часть мышц прикрепляется к коже и образует широкий подкожный слой, играющий важную роль в защите от укусов насекомых. У людей мышцы этого типа сохранились лишь на голове и шее, особенно они хорошо развиты вокруг глаз и рта; это т.н.

лицевые, или мимические, мышцы, с помощью которых выражается эмоциональное состояние человека. Сила мышцы, развиваемая в процессе сокращения или напряжения, зависит от анатомических, механических, физиологических и других факторов.

Названия

присваивались мышцам на протяжении веков. Большей частью это описательные термины, отражающие размеры, положение, форму, строение, место прикрепления или функцию мышцы. Они до сих пор остаются в употреблении, например большая ромбовидная мышца (форма и размеры), квадратный пронатор (форма и функция), мышца, поднимающая лопатку (функция и прикрепление).

Размеры

мышц варьируют от большой ягодичной мышцы, которая разгибает бедро, например при ходьбе по лестнице, до очень маленькой (длиной 3 мм) стремянной мышцы, регулирующей чувствительность уха к звуковым колебаниям.

Функции

Двигательная

Это одна из основных функций скелетных мышц. Мышцы способны развивать силу только при укорочении (т.е. могут только тянуть, а не толкать); следовательно, для того чтобы сместить кость, а затем вернуть ее в прежнее положение, необходимы по меньшей мере две мышцы или две группы мышц. Пары мышц, действующих таким образом, называются антагонистами.

Классификация мышц по типам движений, производимых парами мышц-антагонистов, обширна; остановимся на одной из главных пар. Сгибатели сгибают конечность, притягивая два скелетных элемента друг к другу; разгибатели распрямляют конечность. Рассмотрим простейшее движение – сгибание руки в локте.

В нем участвуют две группы мышц плеча: передняя (сгибатели) и задняя (разгибатели). Переднюю группу мышц составляют двуглавая мышца плеча (бицепс) и плечевая мышца, а заднюю – трехглавая мышца (трицепс) и малая локтевая мышца. Передняя, проходящая над локтевым суставом, группа при сгибании руки сокращается, а задняя, проходящая позади сустава, расслабляется.

При выпрямлении руки укорачивается трицепс, а бицепс постепенно расслабляется, обеспечивая этим плавность движения.

Читайте также:  Многообразие пресмыкающихся. их значение в природе и для человека - биология

Очень редко в движении участвует лишь одна пара мышц-антагонистов. Обычно каждое отдельное движение обеспечивается группами мышц; мышцы, действующие совместно и однонаправленно (например, группа сгибателей), называются синергистами.

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).

Физиология

Физиология и биохимия мышечной деятельности – важная составляющая обмена веществ в организме.

См. также АНАТОМИЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ; МЕТАБОЛИЗМ.

Источник: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/MISHTSI.html

Мышечная система

Масса скелетной мускулатуры у взрослого человека составляет 30-35% массы тела. У человека более 600 скелетных мышц, образованы они поперечно-полосатой мышечной тканью.

Строение скелетных мышц

1 – Схема строения мышечного волокна:
а – миофибрилла
б – ядро
2 – Схема строения миофибриллы:
а – оболочка
б – миозин
в – актин
г – мостик между ними
д – нервное волокно

Каждая мышца состоит из параллельных пучков поперечно-полосатых мышечных волокон. Каждый пучок одет оболочкой.

И вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой, защищающей нежную мышечную ткань. Каждое мышечное волокно также имеет снаружи тонкую оболочку, а внутри него находятся многочисленные тонкие сократительные нити – миофибриллы и большое количество ядер.

Миофибриллы, в свою очередь, состоят из тончайших нитей двух типов – толстых (белковые молекулы миозина) и тонких (белок актина). Так как они образованы различными видами белка, под микроскопом видны чередующиеся темные и светлые полосы. Отсюда и название скелетной мышечной ткани – поперечно-полосатая. У человека скелетные мышцы состоят из волокон двух типов – красных и белых.

Они различаются составом и количеством миофибрилл, а главное – особенностями сокращения. Так называемые белые мышечные волокна сокращаются быстро, но быстро и устают; красные волокна сокращаются медленнее, но могут оставаться в сокращенном состоянии долго. В зависимости от функции мышц в них преобладают те или иные типы волокон.

Мышцы выполняют большую работу, поэтому они богаты кровеносными сосудами, по которым кровь снабжает их кислородом, питательными веществами, выносит продукты обмена веществ. Мышцы крепятся к костям с помощью нерастяжимых сухожилий, которые срастаются с надкостницей. Обычно мышцы одним концом крепятся выше, а другим ниже сустава. При таком креплении сокращение мышц приводит в движение кости в суставах. 

Гладкие мышцы

Но, кроме скелетных мышц, в нашем организме в соединительной ткани находятся гладкие мышцы в виде одиночных клеток. В отдельных местах они собраны в пучки.

Много гладких мышц в коже, они расположены у основания волосяной сумки. Сокращаясь, эти мышцы поднимают волосы и выдавливают жир из сальной железы. В глазу вокруг зрачка расположены гладкие кольцевые и радиальные мышцы. Они все время работают: при ярком освещении кольцевые мышцы сужают зрачок, а в темноте сокращаются радиальные мышцы и зрачок расширяется.

В стенках всех трубчатых органов – дыхательных путей, сосудов, пищеварительного тракта, мочеиспускательного канала и др. – есть слой гладкой мускулатуры. Под влиянием нервных импульсов она сокращается. Благодаря сокращению и расслаблению гладких клеток стенок кровеносных сосудов их просвет то сужается, то расширяется, что способствует распределению крови в организме.

Гладкие мышцы пищевода, сокращаясь, проталкивают комок пищи или глоток воды в желудок. Сложные сплетения гладких мышечных клеток образуются в органах с широкой полостью – в желудке, мочевом пузыре, матке. Сокращение этих клеток вызывает сдавливание и сужение просвета органа. Сила каждого сокращения клеток ничтожна, т.к. они очень малы.

Однако сложение сил целых пучков может создать сокращение огромной силы. Мощные сокращения создают ощущение сильной боли. Возбуждение в гладкой мускулатуре распространяется относительно медленно, что обусловливает медленное длительное сокращение мышцы и столь же длительный период расслабления. Мышцы способны также к самопроизвольным ритмическим сокращениям.

Растяжение гладкой мускулатуры полого органа при наполнении его содержимым сразу же ведет к ее сокращению – так обеспечивается проталкивание содержимого дальше.

 Работа мышц

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определенном положении, удерживания груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа.

Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу. Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы. Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях.

Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, – флексторы – находятся спереди, а производящие разгибание – экстензоры – сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние – сгибание.

Мышцы, лежащие снаружи (латерально) от сустава, – абдукторы – выполняют функцию отведения, а лежащие кнутри (медиально) от него – аддукторы – приведение. Вращение производят мышцы, расположенные косо или поперечно по отношению к вертикальной оси (пронаторы – вращающие внутрь, супинаторы – кнаружи).

В осуществлении движения участвует обычно несколько групп мышц. Мышцы, производящие одновременно движение в одном направлении в данном суставе, называют синергистами (плечевая, двуглавая мышцы плеча); мышцы, выполняющие противоположную функцию (двуглавая, треглавая мышца плеча), – антагонистами.

Работа различных групп мышц происходит согласованно: так, если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели в это время расслабляются. “Пускают” мышцы в ход нервные импульсы. В одну мышцу в среднем поступает 20 импульсов в секунду. В каждом шаге, например, принимает участие до 300 мышц и множество импульсов согласует их работу.

Количество нервных окончаний в различных мышцах неодинаково. В мышцах бедра их сравнительно мало, а глазодвигательные мышцы, целыми днями совершающие тонкие и точные движения, богаты окончаниями двигательных нервов. Кора полушарий неравномерно связана с отдельными группами мышц.

Например, огромные участки коры занимают двигательные области, управляющие мышцами лица, кисти, губ, стопы, и относительно незначительные – мышцами плеча, бедра, голени. Величина отдельных зон двигательной области коры пропорциональна не массе мышечной ткани, а тонкости и сложности движений соответствующих органов.

Каждая мышца имеет двойное нервное подчинение. По одним нервам подаются ипмульсы из головного и спинного мозга. Они вызывают сокращение мышц. Другие, отходя от узлов, которые лежат по бокам спинного мозга, регулируют их питание. Нервные сигналы, управляющие движением и питанием мышцы, согласуются с нервной регуляцией кровоснабжения мышцы. Получается единый тройной нервный контроль.

Источник: http://bio9klass.blogspot.com/2013/10/blog-post_18.html

Строение и функции скелетных мышц

Мышцы образуют активную часть опорно-двигательного аппарата. Они прикрепляются к костям скелета, действуют на костные рычаги, приводят их в движение. Поэтому их называют также скелетными мышцами.

Скелетные мышцы построены из поперечно-полосатой мышечной ткани. Они выполняют следующие функции: 1) удерживают положение тела и его частей в пространстве; 2) обеспечивают передвижение тела (бег, ходьба и другие виды движений);

3) перемещают части тела друг относительно друга; 4) осуществляют дыхательные и глотательные движения; 5) участвуют в артикуляции речи и формировании мимики; 6) вырабатывают тепло; 7) преобразуют химическую энергию в механическую.

В теле человека насчитывают около 600 мышц. Общая масса скелетной мускулатуры у новорожденных детей в среднем составляет 22% от массы тела, в 17 – 18 лет она достигает 35 – 40%. У пожилых и старых людей относительная масса скелетных мышц уменьшается до 25 – 30%. У тренированных спортсменов мышцы могут составлять до 50% от всей массы тела.

Основные функциональные свойства мышц: 1) возбудимость – способность быстро отвечать на действие раздражителя возбуждением, в результате чего мышца способна сокращаться; 2) проводимость – способность к проведению возбуждения от нервных окончаний до сократительных структур мышечных волокон;

3) сократимость – способность к сокращению, к укорочению или изменению напряжения.

Возбуждение и сокращение мышц происходят под влиянием нервных импульсов, приходящих по нервам из центральной нервной системы, из головного и спинного мозга. Чтобы мышца возбудилась и ответила сокращением, сила нервного импульса должна иметь достаточную величину. Силу раздражения, способную вызвать сокращение мышцы, называют пороговым раздражением.

Возникшая в мышце волна возбуждения быстро распространяется по всей мышце, в результате мышца сокращается, действует на костные рычаги, приводя их в движение.

Читайте также:  Тип плоские черви - биология

В мышце различают брюшко, состоящее из поперечно-полосатой мышечной ткани, и сухожильные концы (сухожилия), образованные плотной волокнистой соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям скелета (рис. 28).

Рис. 28. Схема начала и прикрепления мышц:

1 – мышца, 2 – сухожилие, 3 – кость

Однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к другим органам (коже, глазному яблоку).

Конец мышцы, расположенный ближе к срединной плоскости тела. принято называть началом мышцы, другой конец, отстоящий от срединной плоскости, называют прикреплением мышцы.

Начало мышцы обычно остается неподвижным при изменении длины мышцы. Это место на кости называют неподвижной точкой.

Место прикрепления мышцы, расположенное на кости, которая приводится в движение, называют подвижной точкой.

Основная рабочая ткань скелетной мышцы – поперечно-полосатая (исчерченная) мышечная ткань. Ее главным структурным и функциональным элементом является сложно устроенное мышечное волокно. Мышечные волокна – это многоядерные образования. В одном волокне может быть более 100 ядер рис. 29). Длина мышечных волокон достигает нескольких сантиметров.

Снаружи мышечное волокно подрыто оболочкой – сарколеммой. В цитоплазме мышечного волокна – саркоплазме наряду с клеточными ‘рганеллами общего характера наедятся и специализированные органеллы – миофибриллы. Это основные структуры мышечного волокна, состоящие из сократительных белков актина и миозина.

Каждая миофибрилла состоит из сократительных участков – саркомеров. На границах саркомеров белковые молекулы расположены поперек мышечного волокна. Эти участки, прикрепляющиеся к сарколемме, получили название телофрагм. На середине саркомеров находятся мезофрагмы, также представляющие собой поперечную белковую сеть.

К телофрагме прикреплены нити актина, а к мезофрагме – нити миозина.

Из-за различного строения белковых молекул и преломления лучей света в саркомерах и на их границах в мышечных волокнах видны светлые и темные участки, создающие впечатления поперечно-полосатой исчерченности.

В основе мышечного сокращения лежит скольжение нитей актина и миозина относительно друг друга. Нити актина, двигаясь при возбуждении навстречу друг другу, уменьшают длину саркомеров.

Сократимость мышцы проявляется или в ее укорочении, или в напряжении, при котором длина мышечных волокон не изменяется. В организме мышечное сокращение возникает под влиянием нервных импульсов, которые получает мышца из центральной нервной системы по подходящим к ней нервам.

Двигательные нервные волокна, подходя к мышечным волокнам, образуют на них окончания – моторные пластинки. Нервные импульсы, приходящие в область нервно-мышечных окончаний, стимулируют выделение биологически активного вещества – ацетилхолина, который вызывает возникновение потенциала действия.

Потенциал действия распространяется по мембране мышечного волокна, мембранам саркоплазматического ретикулюма, вызывая выход ионов кальция в саркоплазму, образование актомиазина, расщепление молекул АТФ. Освобождаемая при этом энергия используется для скольжения белковых нитей и сокращения мышцы.

Рецепторы в скелетных мышцах представлены нервно-мышечными веретенами. Каждое нервно-мышечное веретено окружено соединительно-тканной капсулой и содержит специализированные мышечные волокна, на которых располагаются чувствительные нервные окончания – рецепторы. Они воспринимают растяжения мышцы и передают нервные импульсы в центральную нервную систему.

Каждая мышца состоит из большого количества мышечных волокон, связанных между собой тонкими прослойками рыхлой волокнистой соединительной ткани в пучки. Группы пучков покрываются более толстой и плотной соединительнотканной оболочкой и образуют мышцу.

Соединительнотканные волокна, окружающие мышечные волокна и их пучки, выходя за пределы мышцы, формируют сухожилие. Сухожилия у разных мышц неодинаковые. У мышц, расположенных на конечностях, сухожилия обычно узкие и длинные.

Сухожилия мышц, участвующих в образовании стенок полостей, широкие, их называют апоневрозами.

Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена Источником энергии для мышечного сокращения является гликоген. В процессе его расщепления вырабатывается аденозинтрифосфатная кислота (АТФ), которая и являетсяисточником энергии для мышечного сокращения.

1. Какой процент от всей массы тела составляет мышечная у новорожденного ребенка, в юношеском возрасте, у старых людей?

2. Какие функции выполняют скелетные мышцы?

Дополнительные материалы:

Мышцы. Типы мышц, их строение и значение

Источник: http://dnatree.ru/stroenie-i-funkcii-skeletnyh-myshc/

Скелетные мышцы, их строение и функции

Скелетная мышца состоит из большого количества расположенных параллельно и собранных в пучки мышечных волокон (рис.). Это ее активная, сокращающаяся часть.

Мышечное волокно образовано тонкими нитями — миофибриллами, которые в свою очередь содержат упорядоченно расположенные тончайшие белковые нити актина и миозина. Благодаря взаимодействию последних происходит напряжение и/или укорочение мышцы.

Мышцы прикреплены к костям с помощью беловатых тяжей соединительной ткани — сухожилий (пассивная, несокращающаяся часть). Сухожилия очень прочны, практически нерастяжимы и выдерживают огромную нагрузку (до 600 кг на растяжение). Посредством сухожилий мышцы крепятся к костям.

Мышцы хорошо снабжаются кровью, которая поставляет необходимые для их жизнедеятельности кислород и питательные вещества и удаляет конечные продукты обмена. В мышцах находятся нервные окончания — рецепторы. Они воспринимают степень растяжения и укорочения мышцы и доставляют эту информацию в спинной и головной мозг. Там осуществляются процессы управления движениями.

Сокращаясь, мышца перемещает кость как рычаг и производит механическую работу. В момент сокращения она укорачивается, становясь при этом толще, и сближает кости, к которым прикреплена. Таким образом мышцы производят перемещение тела или его частей в пространстве, а также другие движения. Вспомните из курса физики, в чем состоит преимущество рычага и как сила мышцы зависит от длины рычага?

Движение в любом суставе обеспечивается как 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.

В одном направлении (сгибание или разгибание) могут действовать не одна, а несколько мышц. В этом случае их называют синергистами.

Работа мышцы зависит от ее длины и диаметра. Чем больше поперечный диаметр мышцы, тем она сильнее и тем большую работу может осуществлять. Степень сокращения мышцы определяется длиной образующих ее мышечных волокон: чем они длиннее, тем больше укорачиваются.

Основные группы скелетных мышц

Поперечнополосатые мышцы составляют от 28—32 % (женщины) до 35—45 % (мужчины) массы тела. У спортсменов их на 10—20 % больше.

В зависимости от расположения выделяют следующие группы мышц: головы, шеи, туловища, верхних и нижних конечностей. Основные мышцы тела человека показаны на форзаце II.

Мышцы головы делятся на жевательные и мимические. Жевательные мышцы обеспечивают движения нижней челюсти, мимические — отличаются тем, что крепятся к кости только одним концом, другой — заканчивается в коже. Сокращения мимических мышц позволяют нам выражать свои эмоции, настроение.

Мышцы шеи контролируют движения головы. Если повернуть голову в сторону, то можно легко прощупать одну из самых крупных мышц шеи — грудино-ключично – сосцевидную.

К мышцам туловища относятся:

  1. мышцы груди — обеспечивают движения грудной клетки и верхних конечностей;
  2. мышцы спины — способствуют движению верхних конечностей, головы и шеи, обеспечивают сохранение вертикального положения тела;
  3. мышцы живота — образуют брюшной пресс; с их участием происходят различные движения туловища.

Мышцы конечностей подразделяются на мышцы поясов верхних и нижних конечностей и свободных верхних и нижних конечностей.

Найдите на форзаце II дельтовидную, дву- и трехглавую мышцы верхней конечности. При сокращении дельтовидная мышца поднимает руку, двуглавая и трехглавая приводят в движение предплечье (первая сгибает руку в локтевом суставе, а вторая — разгибает).

Мышцы нижней конечности обеспечивают сгибание и разгибание в коленном суставе, приводят в движение голень. Самой крупной мышцей голени является трехглавая. Она очень хорошо развита у человека, так как принимает участие в поддержании вертикального положения тела.

Работа и утомление мышц

По степени укорочения мышцы различают два основных режима мышечных сокращений: статический и динамический. К статической работе относится стояние, удержание головы в вертикальном положении или груза на вытянутой руке и др.

При некоторых гимнастических упражнениях (на кольцах, брусьях), удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон, составляющих мышцу. Это, естественно, не может продолжаться долго, так как наступает утомление. При длительном напряжении мышцы сдавливают проходящие в них кровеносные сосуды.

Это ведет к ухудшению снабжения мышц кислородом и питательными веществами, а также накоплению конечных продуктов распада.

При динамической работе различные группы мышц сокращаются поочередно, более того, не всегда сокращаются все мышечные волокна одной мышцы. Такой режим дает мышце возможность совершать работу продолжительное время.

Работа мышц — необходимое условие их жизнедеятельности. Длительное снижение двигательной активности (гипокинезия) ведет к потере силы мышечного сокращения — гиподинамии. Тренировка мышц способствует увеличению их объема, силы и работоспособности, что в целом благотворно влияет на физическое состояние всего организма.

В случае выполнения тяжелой физической работы работоспособность мышц снижается. Это временное явление, оно зависит от состояния нервной системы, количества накопленных в мышцах продуктов обмена, содержания в крови питательных веществ. Так, например, быстро вызывает утомление однообразный, монотонный труд.

При выполнении ритмичной работы утомление наступает позднее, так как в промежутках между сокращениями работоспособность мышц частично восстанавливается. В то же время мышечная деятельность, совершаемая в высоком ритме, приводит к быстрому развитию утомления. Быстрее развивается утомление и при больших физических нагрузках.

Влияние физической нагрузки на работоспособность и наступление утомления мышц впервые изучил русский физиолог И. М. Сеченов. Он установил, что мышечная работоспособность достигает максимального уровня при умеренном ритме и средней величине нагрузки. Вспомните поговорку: «Тише едешь, дальше будешь».

Для отдыха большое значение имеет смена деятельности. Активный отдых полезнее и эффективнее пассивного. Так, время восстановления утомленных мышц сокращается, если в период отдыха работа производится другой мышечной группой.

Утомление — нормальное биологическое явление. После отдыха работоспособность обычно не только восстанавливается, но какое-то время даже превосходит исходный уровень.

Источник: https://belmathematics.by/shkolniku/biologiya-9-klass/3723-skeletnye-myshtsy-ikh-stroenie-i-funktsii

Ссылка на основную публикацию