Вопрос №5 Виды мышечных сокращений.

По характеру сокращений мышцы делятся на:

1.     Изометрические – сокращение мышцы без изменения ее длинны, при этом нарастает напряжение .

2.     Изотонические – сокращение мышцы при котором изменяется ее длинна, а напряжение не меняется.

В зависимости от частоты импульсов поступающих из двигательных центров.

1.     Одиночное

2.     Тетаническое

a)    Зубчатый тетанус, частота нервных импульсов из двигательных центров 20-30 гц.

b)   Гладкий тетанус, частота нервных импульсов из двигательных центров 40-60 гц.

Мышца обладает свойством рефрактерности – когда возбужденная (сокращенная) мышца не принимает дополнительные раздражители:

a)     Абсолютная (гладкий), период когда мышца не отвечает на действие раздражителя любой силы. 

b)    Относительная (зубчатый), период когда мышца может ответить на раздражитель если его сила будет больше чем обычно.

Вопрос №6 Свойства скелетных мышц:

Возбудимость – способность отвечать на действие раздражителя изменением ионной проводимости и мембранного потенциала.

Проводимость способность проводить потенциал действия вдоль и в глубь мышечного волокна.

красные 3-5 см/сек

белые 13-15 см/сек

Сократимость - способностью укорачиваться или развивать напряжение при возбуждении; При возникновении потенциала действия сокращаются вместе все миофибриллы.

Эластичность способностью развивать напряжение при растягивании. При расслаблении мышцы принимают первоначальную форму.

Вопрос №7.     Работа скелетных мышц. См

Сила мышц.

Сила — мера механического воздействия на мышцу со сто­роны других тел, выражается в ньютонах или кг-силах.

При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом — максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).

Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100—200 мг-сил. Чем толще волокно, тем больше напряжение. Увеличение силы мышц при тренировках обусловлено именно гипертрофией мышечных волокон, а не уве­личением их числа.

При определении же силы целых мышц решающее значение имеет не их толщина, а «физиологическая» площадь поперечного сечения отдельных волокон. Физиологическое поперечное сечение совпадает с анатомическим только в мышцах с продольно расположенными волокнами. У мышц с косым расположением волокон (полуперистые и перистые) «физиологический поперечник» всегда превышает анатомический. Поэтому сила мышц с косыми волокнами всегда больше, чем мышц той же толщины, но с продольными волокнами.

Наиболее сильными являются многоперистые мышцы, затем идут одно-двухперистые, полуперистые, веретенообразные и продольно-волокнистые. Первые две группы по анатомо-функциональной классификации относят к статодинамическим, а остальные к динамостатическим или динамическим. Первые имеют большую силу и выносливость, но ограниченную способ­ность к укорочению; вторые — хорошо укорачиваются, но легко утомляются. Понятно, что расположение этих мышц на скелете неодинаково.

Сравнительным показателем силы разных мышц является абсолютная мышечная сила, т. е. максимальный груз, который поднимает мышца, делен­ный на суммарную площадь всех мышечных волокон. Она определяется при тетаническом раздражении и при оптимальном исходном растяжении мышцы. У сельскохозяйственных животных абсолютная сила скелетных мышц колеблется от 5 до 15 кг-сил, в среднем 6—8 кг-сил (60—80 Н) на 1 см² площади физиологического поперечника.

Понятно, что в данном случае речь идет об ауксотонической силе, когда при сокращении мышц растягиваются и сухожилия, прикрепляющие их к ко­стям, а длина мышцы уменьшается при некотором увеличении ее напря­жения.

 Работа мышц.

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность. Эти показа­тели могут быть определены в эксперименте (на нервно-мышечном препа­рате) или при выполнении определенной мышечной нагрузки организмом.

При этом полученные абсолютные результаты будут различными в зави­симости от преобладающего типа сокращения мышц, т. е. от характера выполняемой работы (динамической или статической). И в том и в другом случае эффект будет зависеть от структуры работающих мышц (длины, числа и расположения волокон), величины их растянутости, а также степени утомления мышц.

Работа совершается не только при изотоническом сокра­щении (внешняя работа), но и при изометрическом, что подтверждается электромиографически и калориметрически. Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу, т. е. укоро­чение мышцы против груза или сопротивления.

В наиболее простом случае, когда сила по направлению постоянна, а перемещение груза прямолинейно, работа (W) может быть оценена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

W = Ph ДЖ (кг/см, гс/см). В эксперименте на изолированной мышце работу определяют путем тетанического сокращения мышцы при так называемой запаздывающей нагрузке, когда меняющийся груз до сокращения не растягивает мышцу.

Работа, выполняемая при умерен­ных нагрузках, больше  чем при очень малой или очень большой на­грузках. Внешняя работа равна нулю, если нагрузка равна макси­мальной изометрической силе (max) или если мышца укорачивается силь­но, но без нагрузки (min).

Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу вре­мени (у быстрых мышц она больше, чем у медленных). Мощность дости­гает максимума у всех типов мышц также при средних нагрузках. Зави­симость работы и мощности мышц от величины нагрузки называется зако­ном средних нагрузок.

Эффективность, или производительность работы мышцы (именуемая также коэффициентом полезного действия), оценивается как процентное отношение выполненной механической работы к общей внешней энергопро­дукции.

где W — механическая энергия (ккал, Дж); Н — расход энергин на образование тепла.

При работе на изолированной мышце in situ с нормальным кровообра­щением расходуемую ею энергию Е(Н + W) рассчитывают по величине потре­бления кислорода.

Для расчета общей производительности мышечной работы у животного расход энергии (Е) определяют по объему кислорода, потребленного во время выполнения работы и в восстановительный период.

При работе с постоянной мощностью наибольшая производительность мышечной работы (25—30 %) наблюдается у животных при средних значе­ниях нагрузки, амплитуды и частоты движений.

 Утомление мышц.

 Утомление — это временное снижение или потеря работоспособности отдельных органов или организма в целом, наступающее после нагрузок.Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (напряжении) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя о частичном истощении ресурсов.

Кривую утомления можно записать на кимографе при прямом раздра­жении слегка растянутой грузом мышцы ритмическими одиночными или тетаническими импульсами. Характерными признаками кривой утомления являются увеличение латентного периода, уменьшение силы (амплитуды) сокращений, удлинение периода расслабления, а в крайнем выражении  ригидность мышцы (неспособность к расслаблению). Получаемая при этом кривая является интегральным выражением сокращения волокон мышц разных функциональных типов (быстрых, медленных, промежуточных), нахо­дящихся в одной мышце и обладающих разной степенью утомляемости.

Причины описанных изменений остаются недостаточно ясными. Основ­ными из них являются, видимо, истощение непосредственного источника энергии - АТФ, снижение запасов гликогена, недостаток кислорода и накоп­ление продуктов обмена (молочной и фосфорной кислот). Эти продукты изменяют возбудимость мембраны, хотя генерируемые ею потенциалы сохра­няют нормальную амплитуду. Иногда лишь смена раствора, омывающего утомленную мышцу, позволяет восстановить ее работоспособность.

В опытах с непрямым раздражением мышцы (через нерв) показано, что в нервно-мышечном синапсе нарушаются передачи импульсов задолго до того, как сама мышца теряет способность к сокращению. Это обусловлено, видимо, истощением запасов ацетилхолина в окончаниях аксона и недоста­точной амплитудой возникающих постсинаптических потенциалов.

В естественных условиях утомление двигательного аппарата организма в целом является многофакторным процессом. При этом сохраняется нор­мальное кровоснабжение мышц, т. е. постоянно подводятся энергетические субстраты и кислород, удаляются продукты обмена. Характерными внешними признаками утомления (помимо снижения производительности работы) являются дискоординация движений, одышка, потливость.

Все это свидетельствует о том, что нарушается деятельность многих органов и систем (периферического нервно-мышечного аппарата, дыхатель­ной, сердечно-сосудистой систем), а также координация со стороны централь­ной и вегетативной нервной систем. Функция нервных клеток угнетается, по-видимому, вследствие гипоксии, гипогликемии, накопления в крови недо-окисленных продуктов обмена, тканевых метаболитов.

Что касается мышечного (периферического) утомления, то оно может явиться результатом изменений либо в сократительном аппарате волокон, либо в нервно-мышечных синапсах, либо в системе электромеханического сопряжения. Эти изменения обусловливаются в принципе теми же механиз­мами, что и в изолированной мышце (истощение запасов ацетилхолина, недостаток АТФ и КФ, накопление лактата, истощение углеводных ресурсов). Однако при разных видах двигательной активности роль каждого из этих механизмов в развитии утомления неодинакова.

Восстановительный период после утомления зависит от степени трени­рованности животного и тяжести выполненной работы. Средством, ускоряю­щим процесс восстановления, особенно после средних нагрузок, является переключение на другой вид мышечной деятельности (И. М. Сеченов).