какие структурные элементы входят в состав скелетной мышцы
Мышечные ткани
Общими свойствами всех мышечных тканей является сократимость и возбудимость. К данной группе тканей относятся гладкая, поперечнополосатая скелетная и поперечнополосатая сердечная мышечные ткани. Клетки мышечной ткани имеют хорошо развитый цитоскелет, содержат много митохондрий.
Гладкая (висцеральная) мускулатура
Эта мышечная ткань встречается в стенках внутренних органах (бронхи, кишечник, желудок, мочевой пузырь), в стенках сосудов, протоках желез. Эволюционно является наиболее древним видом мускулатуры.
Особо заметим, что в гладкой мышечной ткани миофиламенты собираются в миофибриллы только во время сокращения. У таких временных миофибрилл не может быть регулярной организации, а значит ни у таких миофибрилл, ни у гладких миоцитов не может быть поперечной исчерченности.
Гладкая мышечная ткань сокращается непроизвольно (неподвластна воле человека). Работа гладких мышц обеспечивается вегетативной (автономной) нервной системой. К примеру невозможно по желанию сузить или расширить бронхи, кровеносные сосуды, зрачок.
Гладкая мышечная ткань называется неисчерченной, так как не обладает поперечной исчерченностью, характерной для поперечнополосатых скелетной и сердечной мышечных тканей.
Скелетная (поперечнополосатая) мышечная ткань
Скелетная мышечная ткань образует диафрагму (дыхательную мышцу), мускулатуру туловища, конечностей, головы, голосовых связок.
Саркомер состоит из актиновых (тонких) и миозиновых (толстых) филаментов, которые образованы главным образом белками актином и миозином. Сокращение происходит за счет взаимного перемещения миофиламентов: они тянутся навстречу друг другу, саркомер укорачивается (и мышца в целом).
Вернемся к скелетным мышцам. Имеется еще ряд важных моментов, о которых нужно знать.
Скелетные мышцы сокращаются произвольно: они подконтрольны нашему сознанию. К примеру, по желанию мы можем изменить скорость движения руки, темп бега, силу прыжка. Мышцы покрыты фасцией, крепятся к костям сухожилиями, и, сокращаясь, приводят в движение суставы.
Сердечная поперечнополосатая мышечная ткань
Большое число контактов между кардиомиоцитами обеспечивает высокую эффективность и надежность проведения возбуждения по миокарду. Сокращается эта ткань непроизвольно, не утомляется.
Ответ мышц на физическую нагрузку
В большинстве случае гипертрофия сердца обратима, а у спортсменов наблюдается так называемая физиологическая гипертрофия (вариант нормы).
Происхождение мышц
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Структура скелетной мышцы
Основным элементом скелетной мышцы является мышечная клетка. В связи с тем, что мышечная клетка по отношению к своему поперечному сечению (0,05-0,11мм) относительно длинна (волокна бицепса, например, имеют длину до 15 см), ее называют также мышечным волокном.
Скелетная мышца состоит из большого количества этих структурных элементов, составляющих 85-90% от ее общей массы. Так, например, в состав бицепса входит более одного миллиона волокон.
Между мышечными волокнами расположена тонкая сеть мелких кровеносных сосудов (капилляров) и нервов (приблизительно 10% от общей массы мышцы). От 10 до 50 мышечных волокон соединяются в пучок. Пучки мышечных волокон и образуют скелетную мышцу. Мышечные волокна, пучки мышечных волокон и мышцы окутаны соединительной тканью.
Мышечные волокна на своих концах переходят в сухожилия. Через сухожилия, прикрепленные к костям, мышечная сила воздействует на кости скелета. Сухожилия и другие эластичные элементы мышцы обладают, кроме того, и упругими свойствами. При высокой и резкой внутренней нагрузке (сила мышечной тяги) или при сильном и внезапном внешнем силовом воздействии эластичные элементы мышцы растягиваются и тем самым смягчают силовые воздействия, распределяя их в течение более продолжительного промежутка времени.
Поэтому после хорошей разминки в мускулатуре редко происходят разрывы мышечных волокон и отрывы от костей. Сухожилия обладают значительно большим пределом прочности на растяжение (около 7000 Н/кв см), чем мышечная ткань (около 60 Н/кв см), где Н – ньютон, поэтому они гораздо тоньше, чем брюшко мышцы. В мышечном волокне содержится основное вещество, называемое саркоплазмой. В саркоплазме находятся митохондрии (30-35% от массы волокна), в которых протекают процессы обмена веществ и накапливаются вещества, богатые энергией, например фосфаты, гликоген и жиры. В саркоплазму погружены тонкие мышечные нити (миофибриллы), лежащие параллельно длинной оси мышечного волокна.
Миофибриллы составляют в совокупности приблизительно 50% массы волокна, их длина равна длине мышечных волокон, и они являются, собственно говоря, сократительными элементами мышцы. Они состоят из небольших, последовательно включаемых элементарных блоков, именуемых саркомерами (рис. 33).
Рис. 33. Схема скелетной мышцы: мышца (до 5 см), пучок мышечных волокон (0,5 мм), мышечное волокно (0,05-0,1 мм), миофибрилла (0,001-0,003 мм). Цифры в скобках обозначают приблизительный размер поперечного сечения строительных элементов мышцы
Так как длина саркомера в состоянии покоя равна приблизительно лишь 0,0002 мм, то для того, чтобы, к примеру, образовать цепочки из звеньев миофибрилл бицепса длиной 10-15 см, необходимо «соединить» огромное количество саркомеров. Толщина мышечных волокон зависит главным образом от количества и поперечного сечения миофибрилл.
В миофибриллах скелетных мышц наблюдается правильное чередование более светлых и более темных участков. Поэтому часто скелетные мышцы называют поперечнополосатыми. Миофибрилла состоит из одинаковых повторяющихся элементов, так называемых саркомеров. Саркомер ограничен с двух сторон Z-дисками. К этим дискам с обеих сторон прикрепляются тонкие актиновые нити. Нити актина обладают низкой плотностью и поэтому под микроскопом кажутся более прозрачными или более светлыми. Эти прозрачные, светлые области, располагающиеся с обеих сторон от Z-диска, получили название изотропных зон (или I-зон).
В середине саркомера располагается система толстых нитей, построенных преимущественно из другого сократительного белка, миозина. Эта часть саркомера обладает большей плотностью и образует более темную анизотропную зону (или А-зону). В ходе сокращения миозин становится способным взаимодействовать с актином и начинает тянуть нити актина к центру саркомера. Вследствие такого движения уменьшается длина каждого саркомера и всей мышцы в целом. Важно отметить, что при такой системе генерации движения, получившей название системы скользящих нитей, не изменяется длина нитей (ни нитей актина, ни нитей миозина). Укорочение является следствием лишь перемещения нитей друг относительно друга. Сигналом для начала мышечного сокращения является повышение концентрации Са 2+ внутри клетки. Концентрация кальция в клетке регулируется с помощью специальных кальциевых насосов, встроенных в наружную мембрану и мембраны саркоплазматического ретикулума, который оплетает миофибриллы.
Двигательная единица(ДЕ) – группа мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном. Мышца и ее нервный привод состоят из большого количества параллельно расположенных ДЕ (рис. 34).
Рис. 34. Строение двигательной единицы: 1 – спинной мозг; 2 – мотонейроны; 3 – аксоны; 4 – мышечные волокна
В нормальных условиях ДЕ работает как единое целое: посылаемые мотонейроном импульсы приводят в действие все входящие в ее состав мышечные волокна. Благодаря тому, что мышца состоит из множества ДЕ (в крупных мышцах до несколько сотен), она может работать не всей массой, а по частям. Это свойство используется при регуляции силы и скорости мышечного сокращения. В естественных условиях частота импульсов, посылаемых мотонейронами в ДЕ, находится в пределах 5–35 имп./с, лишь при максимальных мышечных усилиях удается зарегистрировать частоту разрядов выше 50 имп./с.
Компоненты ДЕ обладают различной лабильностью: аксон – до 1000 имп./с, мышечное волокно – 250-500, мионевральный синапс – 100–150, тело мотонейрона – до 50 имп./с. Утомляемость компонента тем выше, чем меньше его лабильность.
Различают быстрые и медленные ДЕ. Быстрые обладают большой силой и скоростью сок-ращения в короткое время, высокой активностью гликолитических процессов, медленные рабо-тают в условиях высокой активности окислительных процессов длительно, при меньшей силе и скорости сокращения. Первые быстро утомляемы, содержат много гликогена, вторые выносливы – в них много митохондрий. Медленные ДЕ активны при любом напряжении мышцы, тогда как быстрые ДЕ активны лишь при сильных мышечных напряжениях.
Основываясь на анализе ферментов мышечных волокон, их классифицируют на три вида: тип I, тип IIа, тип IIб.
В зависимости от скорости сокращения, аэробной и анаэробной возможности используют понятия: медленно-сокращающийся, окислительный тип (МО), быстро-сокращающийся, окислительно-гликолитический тип (БОГ) и быстро-сокращающийся, гликолитический тип (БГ).
Существуют и другие классификации ДЕ. Так, основываясь на двух параметрах – снижении прерывистого тетануса и сопротивлении утомлению – ДЕ делят на три группы (Burke, 1981): медленно сокращающиеся, невосприимчивые к утомлению (тип S); быстро сокращающиеся невосприимчивые к утомлению (тип FR) и быстро сокращающиеся восприимчивые к утомлению (тип FF).
Волокна I типа соответствуют волокнам типа МО, волокна IIа типа– волокнам типа БОГ, а волокна IIб типа– волокнам типа БГ. Мышечные волокна типа МО относятся к ДЕ типа S, волокна типа БОГ – к ДЕ типа FR, а волокна типа БГ – к ДЕ типа FF.
Каждая мышца человека содержит совокупность всех трех типов волокон. ДЕ типа FF характеризуется наибольшей силой сокращения, наименьшей продолжительностью сокращения и наибольшей восприимчивостью к утомлению.
Говоря о пропорциях различных мышечных волокон у человека, следует отметить, что и у мужчин, и у женщин несколько больше медленных волокон (по данным различных авторов –
от 52 до 55%).
Имеется строгая зависимость между количеством медленно- и быстро сокращающихся волокон в мышечной ткани и спортивными достижениями на спринтерских и стайерских дистанциях.
Икроножные мышцы чемпионов мира по марафону содержат 93–99% медленных волокон, тогда как у сильнейших спринтеров мира в этих мышцах больше количество быстрых волокон (92%).
У нетренированного человека число двигательных единиц, которые могут быть мобили-зованы при максимальных силовых напряжениях, обычно не превышает 25–30%, а у хорошо тренированных к силовым нагрузкам лиц число вовлеченных в работу моторных единиц может превышать 80–90%. В основе этого явления лежит адаптация центральной нервной системы, приводящая к повышению способности моторных центров мобилизовывать большее число мотонейронов и к совершенствованию межмышечной координации (рис. 35).
Рис. 35. Характеристика двигательных единиц
Скелетные мышцы человека
Скелетные мышцы по массе преобладают над другими мышцами тела (гладкими мышцами внутренних органов и сердцем). Скелетная мускулатура может достигать 50% от массы всего тела.
В теле человека в зависимости от способа подсчета насчитывают около 600 мышц.
Скелетную мускулатуру называют скелетной потому, что почти все ее мышцы так или иначе присоединены к костям скелета. Кроме того, составляющая ее мышечная ткань характеризуется поперечно-полосатой исчерченностью, то есть относится к одному подвиду мышечной ткани: поперечно-полосатой мускулатуре.
Скелетные мышцы выполняют в организме несколько основных функций. Это перемещение человека и частей тела в пространстве, удержание позы, дыхательные движения, жевание и глотание, артикуляция и мимика, а также защита внутренних органов.
Строение скелетной мышцы
Внутри мышечной клетки есть миофибриллы. Это клеточные органеллы, отвечающие за сокращение. В состав миофибриллы входят белки актин и миозин. В то время как миозин стоит на месте, актин перемещается относительно него.
Миоциты – мышечные клетки – также называют мышечными волокнами.
Мышечные волокна группируются в пучки мышечных волокон. Несколько пучков вместе со вспомогательными структурами формируют мышцу.
Мышца покрыта оболочкой из соединительной ткани и прикрепляется к кости при помощи сухожилия. Некоторые мышцы одним концом могут присоединяться к кости, а другим — к органам (глазу, коже).
Таким образом, структурной основой скелетных мышц является поперечно-полосатая мышечная ткань, которая состоит из многоядерных клеток, имеющих вид поперечно исчерченных волокон, способных к изменению своей длины, то есть к сокращению. Именно эта ткань образует часть мышцы, называемую брюшко. Волокна собраны в пучки, каждый пучок покрыт оболочкой из соединительной ткани. Пучки, в свою очередь, собраны в скелетную мышцу и тоже покрыты общей соединительно-тканной оболочкой – фасцией. На концах мышц эта оболочка утолщается и превращается в сухожилия, которые прикрепляют мышцу к специальным шероховатостям, бугоркам и выростам на костях.
Поперечно-полосатые мышечные клетки (волокна) очень тонкие, но длинные. Мышечные сократительные белки расположены в этих клетках в строгом порядке и образуют регулярно чередующиеся светлые и тёмные полоски поперёк волокна мышцы, хорошо различимые под микроскопом. Поэтому скелетные мышцы и получили название поперечно-полосатых.
Сокращение клеток гладкой мышечной ткани обеспечивается теми же сократительными белками, что и клеток поперечно-полосатых мышц, но эти белки расположены не так упорядоченно, поэтому поперечная исчерченность клеток не видна.
Группы скелетных мышц
Мышцы тела человека подразделяют в соответствии с их расположением в организме.
Мышцы головы по функциям делят на жевательные и мимические.
Жевательные мышцы одним концом прикреплены к костям черепа, другим – к нижней челюсти. Они необходимы для механического измельчения и перемешивания пищи, то есть для её пережёвывания.
Мимические мышцы одним концом прикреплены к лицевой части черепа, а другим – к внутренней поверхности кожи лица. Круговые мышцы рта и глаз являются исключением среди скелетных мышц, они не прикреплены к костям. Мимические мышцы осуществляют открывание и закрывание глаз, придают лицу определённое выражение, а также служат для произнесения некоторых звуков.
Мышцы шеи обеспечивают движения шеи и головы, а также нижней челюсти.
Мышцы спины осуществляют движения головы, шеи, лопаток. Они могут приподнимать и опускать руки. Также благодаря спинным мышцам поддерживается вертикальное положение тела.
Одна группа мышц груди присоединена к костям плечевого пояса и рук и участвует в их движении. Другая – межреберные мышцы, они поднимают и опускают рёбра при внешнем дыхании.
Мышцы живота формируют передние и боковые стенки живота, вместе их называют брюшным прессом. Их так назвали потому, что при совместном сокращении они надавливают на внутренние органы, располагающиеся в брюшной полости. Мышцы живота необходимы для поворотов туловища в стороны и наклонов. Они участвуют в дыхательных движениях, а также во многих других процессах жизнедеятельности. При этом брюшной пресс выполняет не только двигательную, но и защитную функцию.
К мышцам живота относят также диафрагму, которая герметично разделяет полость тела человека на грудную и брюшную полости. Основная функция диафрагмы – участие в дыхательных движениях.
Мышцы плечевого пояса и руки обслуживают разные и сложные перемещения руки и её отделов.
Мышцы тазового пояса и ноги:
Особенности работы мышц
Большинство скелетных мышц приводят в движение тот или иной сустав. Есть мышцы-сгибатели, разгибатели, приводящие сустав, отводящие сустав, вращатели сустава.
Обычно в любом движении сустава участвует несколько групп мышц. Мышцы, совместно участвующие в каком-либо движении сустава, называют синергистами, а мышцы, участвующие в движении этого же сустава в противоположном направлении, антагонистами. Например, в локтевом суставе сгибатель (двуглавая мышца) и разгибатель (трёхглавая мышца) являются антагонистами.
Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. Для сокращения мышц необходима энергия.
Сгибание в суставе осуществляется при сокращении мышц сгибателей и одновременном расслаблении мышц разгибателей. Их согласованная деятельность возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в нервных клетках спинного мозга. Например, сокращение мышц сгибателей руки вызывается возбуждением двигательных нейронов спинного мозга. Одновременно расслабляются мышцы разгибатели. Это связано с торможением других двигательных нейронов, связанных с мышцами разгибателями.
Мышцы сгибатели и мышцы разгибатели сустава могут одновременно находиться в расслабленном состоянии. Так, мышцы свободно висящей вдоль тела руки находятся в состоянии расслабления. При удержании тяжелого предмета в горизонтально вытянутой руке наблюдается одновременное сокращение и сгибателей, и разгибателей сустава.
Скелетная мышца: определение, функция, структура, местоположение
Определение скелетных мышц
скелетный мускул является специализированным сократительным ткань встречается у животных, которые функционируют для перемещения организм Тело Скелетная мышца состоит из ряда пучков мышечных волокон, окруженных защитными мембранами. Такое расположение позволяет скелетным мышцам быстро сокращаться и быстро высвобождаться, не подвергая отдельные волокна слишком сильному трению. скелетный мышечная ткань можно найти по всему животному царство в большинстве многоклеточных форм жизни.
Структура скелетных мышц
Скелетная мышца состоит из ряда мышечных волокон, состоящих из мышечных клеток. Эти мышечные клетки длинные и многоядерные. На концах каждой скелетной мышцы сухожилие соединяет мышцу с костью. Это сухожилие соединяется непосредственно с эпимизием или наружным коллагеновым покрытием скелетных мышц. Под эпимизием мышечные волокна сгруппированы в пучки, называемые пучками. Эти пучки окружены другим защитным покрытием, образованным из коллагена. Перимизия, как ее называют, позволяет нервам и кровь сосуды пробиваются через мышцы. Эти структуры могут быть расположены на изображении ниже.
Каждый пучок образован от десятков до сотен связанных мышечных волокон. Каждое мышечное волокно образовано цепочкой многоядерных мышечных клеток. Эти волокна затем защищаются другим слоем, называемым эндомизием, поскольку они связаны в пучки. каждый мышечная клетка имеет четкие области при просмотре под микроскопом. Они известны как саркомеры и придают скелетным мышцам полосатый или поперечно-полосатый вид. каждый саркомера это комплекс белков, который действует для сокращения мышц.
Саркомеры образуются из актина и миозина, а также ряда ассоциированных белков-помощников. Нити, видимые между темными полосами, представляют собой нити актина и миозина. Актин, как видно на изображении выше, состоит из множества единиц актина и принимает форму крученой нити. Актин сопровождается рядом белков, которые помогают стабилизировать его и обеспечивают путь для сокращения мышц. Двумя наиболее важными являются тропонин и тропомиозин. Тропомиозин окружает актиновую нить и препятствует прикреплению головок миозина. Тропонин блокирует тропомиозин на месте до получения сигнала о сокращении. Миозин представляет собой волокно, состоящее из множества переплетенных хвостов отдельных единиц миозина. Головки блоков прилипают к волокну и притягиваются к нити актина.
Функция скелетных мышц
Когда вы хотите двигать рукой, ваш головной мозг посылает нервный сигнал через нервы. Для простого поднятия руки требуется много мышц, поэтому сигнал посылается по многим нервам ко многим мышцам. Каждая скелетная мышца получает нервный импульс в нервно-мышечные соединения, Это места, где нервы могут стимулировать импульс в мышце. клетка, Импульс распространяется по каналам в сарколеммы, плазматическая мембрана скелетных мышечных клеток. В определенных местах в мембране есть каналы, которые ведут внутрь клетки. Эти поперечные канальцы несут нервный импульс внутри клетки. Импульс освобождает ионы кальция от специализированного эндоплазматическая сеть саркоплазматический ретикулум. Эти ионы кальция активно выделяют тропонин из тропомиозина. Тропомиозин может затем сместить положение, позволяя головкам миозина прикрепляться к актиновому филаменту.
Как только головки миозина прикреплены, имеющаяся СПС будет использоваться для сокращения нити накала. Это делается каждой парой головок миозина, медленно ползущих по нити. Энергия от АТФ используется для перемещения одного глава, а другой прилагается. Когда задействовано много сотен или тысяч голов, это быстро сокращает саркомер до 70% его первоначальной длины. Когда нервный импульс одновременно поражает каждое мышечное волокно и мышцу, рука может подниматься плавным движением. В качестве дополнительной меры обратной связи каждая скелетная мышца имеет специальные сенсорные клетки, которые посылают обратную связь в мозг. Эти клетки, называемые мышечными веретенами, содержат специализированные белки, которые могут чувствовать напряжение. Когда клетка получает напряжение, она начинает нервный импульс и посылает сигнал через нейроны в мозг.
Собрав воедино эту сложную структуру входов и выходов, мозг может почувствовать, где находится тело в космосе. соматическая нервная система контролирует эти действия и позволяет нам скоординированно двигаться. Скелетные мышцы контролируются почти исключительно соматическими нервная система в то время как инфаркт и гладкая мышца контролируется автономной нервной системой. Эта система может быть легко продемонстрирована. Закрыть твой глаза затем несколько раз хлопните в ладоши. Ваши руки встретились? Это потому, что ваш мозг тренируется в координации с рождения и распознает специфическое напряжение в каждой мышце, когда вы размахиваете руками. Когда вы хлопаете в ладоши, эти входы контролируются и вносятся коррективы, чтобы ваши руки продолжали контактировать друг с другом. Та же система отвечает за баланс, координацию и большинство физических движений.
Расположение скелетных мышц
Как следует из названия, скелетные мышцы – это любые мышцы, которые соединяются и контролируют движения скелет, Всего в организме человека от 600 до 900 мышц, но точное количество сложно. Многие мышцы малопонятны или иногда сгруппированы с похожими мышцами. Скелетная мышца находится между костями и использует сухожилия для соединения эпимизия с надкостницей или внешним покрытием кости.
Скелетная мышца адаптируется и формируется многими различными способами, которые вызывают сложные движения. Скелеты не всегда являются внутренними, как у людей. Даже животные с экзоскелетами, такие как крабы и мидии, имеют скелетные мышцы. В то время как мышца может быть адаптирована по-разному в зависимости от животного, скелетная мышца определяется ее исчерченностью и связями со скелетом. Все, от взмахов крыльев птицы до ползания жука, осуществляется скелетными мышцами.
викторина
Ответ на вопрос № 1
В верно. Соматическая, или добровольная, нервная система точно названа. Чтобы контролировать это, разум должен быть в какой-то форме сознания. Тот, кто без сознания, не может контролировать свои скелетные мышцы. Поэтому просить их использовать свои скелетные мышцы – пустая трата времени.
2. У моллюсков есть интересный приспособление чтобы помочь им выжить. Их мышца аддуктора, которая держит свою оболочку закрытой, состоит из двух меньших мышц. Одна из мышц – скелетная мышца, а другая – гладкая мышца. Почему это было бы полезно для моллюсков?A. Удвойте мышцы, удвойте силу!B. Скелетные мышцы могут действовать быстро, в то время как гладкие мышцы могут поддерживать сокращениеC. Гладкая мышца используется для открытия раковины, а скелет для ее закрытия.
Ответ на вопрос № 2
В верно. Скелетные и гладкие мышцы специализированы для различных целей. Скелетные мышцы могут сокращаться и быстро высвобождаться с большим количеством энергии. Гладкая мышца может поддерживать сокращение в течение длительного периода времени. Таким образом, моллюск может быстро закрыть свою раковину, если он чувствует опасность, используя скелетные мышцы. Если опасность сохраняется или моллюск не находится в воде, гладкая мышца может держать раковину закрытой в течение нескольких дней, прежде чем она должна расслабиться.
3. Тренеры часто рекомендуют растяжку до и после тренировки. Почему это?A. Растяжение помогает расширить мышечные волокнаB. Растяжение помогает сохранить эластичность сухожилийC. Оба вышеперечисленных!
Ответ на вопрос № 3
С верно. Растяжение является важным аспектом разработки. Когда вы сокращаете свои скелетные мышцы во время упражнений, вы сильно напрягаетесь. Давление и напряжение в мышцах может быть огромным. Растяжение помогает противостоять этому, растягивая саркомеры обратно на длину, снимая напряжение на сухожилиях и позволяя жидкости циркулировать в тканях.