Физиологические свойства скелетной мышцы. Механизм мышечного сокращения и расслабления.

Скелетное мышечное волокно

Мышечное волокно представляет собой симпласт, образованный в результате слияния отдельных миоцитов. Это многоядерное образование. Обладает следующими функциональными характеристиками: возбудимость, рефрактерность, лабильность, проводимость, сократимость.

МПП мышечных волокон довольно высокий и составляет 80— 90 мВ, формируется двумя ионными потоками: выходом калия из клетки и входом хлора в клетку. ПД мышечного волокна имеет длительность от 3 до 5 мс. Лабильность мышечных волокон — 250 имп/с. Проведение ПД по мембране осуществляется с помощью местных токов со скоростью 5 м/c.

Свойстваскелетноймышцы:

1) Обладаетсократительнойспособностью

2) В световом микроскопе имеют поперечнополосатую исчерченность

3) Высокий МПП (80-90 мВ) формируется 2мя ионными протоками: выходом К из клетки и входом Cl в клетку. ПД=3-5 мс

4) Имеется система электромеханического сопряжения: саркоплазматический ретикулум; система T-, L-трубочек.

К основным функциональным свойствам мышечной ткани относятся возбудимость, сократимость, растяжимость, эластичность и пластичность.,рефрактерность (снижение возбудимости), лабильность (250 имп/с)

Возбудимость — способность мышечной ткани приходить в состояние возбуждения при действии тех или иных раздражителей.

В мышцах имеется пассивный упругий компонент, который включает сухожилия, соединительную ткань, покрывающую мышечные волокна, их пучки и мышцу в целом, а также упругие образования боковых поперечных мостиков миозиновой нити. Упругостью обладают активные сократительные и пассивные компоненты мышцы, которые и обеспечивают растяжимость, эластичность и пластичность мышц.

Растяжимость — свойство мышцы удлиняться под влиянием силы тяжести (нагрузки). Чем больше нагрузка, тем больше растяжимость мышцы. Даже в условиях покоя мышцы всегда несколько растянуты, поэтому они упруго напряжены (находятся в состоянии мышечного тонуса).

Эластичность — свойство деформированного тела возвращаться к первоначальному своему состоянию после удаления силы, вызвавшей деформацию. Это свойство изучается при растяжении мышцы грузом. После удаления груза, мышца не всегда достигает первоначальной длины, особенно при длительном растяжении или под действием большого груза. Это связано с тем, что мышца теряет свойство совершенной упругости.

Пластичность — свойство тела деформироваться под действием механических нагрузок, сохранять приданную или длину или вообще форму после прекращения действия внешней деформирующей силы. Чем длительнее действует большая внешняя сила, тем сильнее пластические изменения.

Пластичность мышц связана и с остаточным укорочением мышц после длительного тетанического сокращения, или контрактуры.

Механизм мышечного сокращения описывает теория скользящих нитей. Миофибриллы мышечного волокна состоят из белковых нитей — тонких нитей актина и толстых миозина. Нити актина и миозина образуют упорядоченную структуру — саркомер. Нити актина прикрепляются к Z-мембранам, а нити миозина располагаются между ними. Участокмиофибриллы между двумя соседними Z-мембранами — это один саркомер. В миофибрилле находятся тысячи саркомеров. При сокращении нити актина двигаются вдоль толстых нитей миозина, а Z-мембраны на встречу друг другу, длина нитей при этом не меняется. На нитях актина через определенные промежутки находятся места прикрепления головок миозина, которые в состоянии расслабления блокируются белком тропомиозином. Тропомиозин связан с комплексом белковых молекул тропонина. При взаимодействии с ионами кальция происходит конформационная перестройка субъединиц тропонина, что меняет положение тропомиозина и открывает места прикрепления для головок миозина. Головка миозина прикрепляется к нити актина под углом 90°, после чего совершает поворот на 45° — гребок, что продвигает нить актина относительно миозина. Совместные гребущие усилия тысячи головок миозина создают мышечное сокращение.

Отделение головки миозина от нити актина возможно только с затратой энергии молекулы АТФ. Сокращение продолжается до тех пор, пока в пространстве между нитями сохраняется высокая концентрация ионов кальция. Снижение концентрации кальция и, следовательно, расслабление происходит за счет активации кальциевого насоса мембран саркоплазматического ретикулума.

9. Типы и режимы работы мышцы. Энергетика и теплообразование при работе мышц.

Режимы мышечного сокращения

1. Одиночное сокращение. В этом режиме мышца сокращается, если интервал между импульсами больше времени сокращения и расслабления мышцы.

2. Тетаническое сокращение развивается в результате суммации одиночных сокращений. Суммация одиночных сокращений происходит вследствие сохранения высокой концентрации кальция в пространстве между нитями.

Возможны два вида суммации:

— зубчатый тетанус развивается, если следующий импульс возникает на мембране мышечного волокна во время расслабления;

— гладкий тетанус развивается, если интервал между импульсами меньше времени одиночного сокращения.

Виды мышечного сокращения

1. Изотоническое сокращение. При сокращении происходит уменьшение длины мышечного волокна без изменения напряжения.

2. Изометрическое сокращение. При сокращении изменяется напряжение без изменения длины.

3. Смешанное (ауксотоническое) сокращение. Происходит изменение и длины и напряжения мышцы. Чаще всего встречается в естественных условиях работы мышцы.

Энергетика мышцы

Единственным прямым источником энергии для мышечного сокращения является молекула АТФ. Для образования АТФ в сокращающейся мышце существуют три энергетические системы:

1. Фосфагенная или АТФ-креатинфосфатная система. Ресинтез АТФ происходит за счет высокоэнергетического соединения креатинфосфата. Обеспечивает работу мышцы в течение 5—6 секунд.

2. Гликолитическая система. АТФ образуется в результате анаэробного распада углеводов. Обеспечивает работу мышцы в течение от 20 секунд до 1—2 минут.

3. Окислительная система. Энергия образуется в результате аэробного распада углеводов и жиров. При достаточном обеспечении мышцы кислородом может обеспечивать работу умеренной мощности в течение нескольких часов.