2 курс / Нормальная физиология / физиология в вопросах и ответах

3. Перечислите основные функции скелетных мышц.

Скелетные мышцы обеспечивают все виды двигательной активности, поддержание определенной позы, дыхательную функцию, жевание, выработку тепла, способствуют движению крови и лимфы по сосудам к сердцу.

4. Назовите основные структурные элементы мышечного волокна, обеспечивающие его возбуждение и сокращение.

Основными структурными элементами мышечного волокна являются:

1)клеточная мембрана (сарколемма);

2)саркоплазматический ретикулум;

3)миофибриллы.

5. Каково функциональное значение мембраны мышечного волокна в выполнении его сократительной функции?

Сарколемма является оболочкой для структурных элементов мышечного волокна, обеспечивает формирование потенциала покоя, возникновение потенциала действия и проведение возбуждения.

6. Что представляет собой миофибрилла, каково ее значение в механизме мышечного сокращения?

Миофибрилла — структура мышечного волокна, состоящая из большого числа протофибрилл (совокупность нитей актина и миозина). Она является сократительным элементом мышечного волокна.

7. Дайте определение понятию «саркомер». Зарисуйте саркомер.

Саркомер — участок миофибриллы между двумя Z- мембранами длиной 2–3 мм.

А — анизотропные диски (темные); I — изотропные диски (светлые). Z–Z-мембрана; Н–Н-полоска; 1 — актин; 2 — миозин.

41

8. Что представляет собой саркоплазматический ретикулум, каково его значение в механизме мышечного сокращения?

Саркоплазматический ретикулум — это замкнутая систе-

ма внутриклеточных трубочек и цистерн, окружающих каждую миофибриллу. Он является резервуаром для хранения, выброса и обратного захвата кальция при сокращении и расслаблении мышцы.

9. Назовите структурную и функциональную единицы изолированной мышцы и двигательного аппарата в организме. Что называют двигательной единицей?

Структурной и функциональной единицей изолированной мышцы является мышечное волокно, двигательного аппарата в организме — двигательная единица. Двигательная единица — это мотонейрон с группой иннервируемых им мышечных волокон.

10. На какие группы по строению делятся двигательные единицы, охарактеризуйте их.

Двигательные единицы по строению делятся на малые и большие. Малые имеют малый мотонейрон и тонкий аксон, способный иннервировать 10–12 мышечных волокон. Большие представлены крупным телом мотонейрона, толстым аксоном, который способен иннервировать более 1000 мышечных волокон.

11. На какие группы по скорости сокращения делятся двигательные единицы, какова продолжительность их сокращения?

По скорости сокращения двигательные единицы делятся на быстрые и медленные. Продолжительность сокращения быстрых двигательных единиц 0,01–0,03 с, медленных — 0,1 с.

12. Назовите функциональные отличия быстрых и медленных двигательных единиц.

Функциональные отличия быстрых и медленных двигательных единиц состоят в том, что у быстрых двигательных единиц скорость и сила сокращения больше, но быстрее наступает утомление,

умедленных — обратные взаимоотношения.

13.Назовите группы мышц, состоящие преимущественно из быстрых или медленных мышечных волокон.

Из быстрых двигательных единиц состоят преимущественно некоторые мышцы глаза, мышцы пальцев рук; из медленных — дыхательные мышцы, разгибатели конечностей и спины, обеспечивающие поддержание позы.

42

14. Подчиняется ли двигательная единица закону «все или ничего»? Почему?

Двигательная единица подчиняется закону «все или ничего», так как импульсы по ветвлениям аксона подходят одновременно ко всем мышечным волокнам двигательной единицы, и они сокращаются синхронно, т. е. двигательная единица функционирует как единое целое.

15. В каких условиях отдельные двигательные единицы одного нейронного пула возбуждаются синхронно, в каких — асинхронно?

При умеренных мышечных нагрузках двигательные единицы одного нейронного пула возбуждаются асинхронно, т. е. независимо друг от друга, при чрезмерных усилиях — синхронно.

16. Что называют сократимостью мышцы? Назовите типы сокращения скелетных мышц в зависимости от условий сокращения и от характера раздражения.

Сократимостью мышцы называют способность мышечной ткани изменять длину или напряжение.

В зависимости от условий сокращения различают изометрическое и изотоническое сокращения. В зависимости от характера раздражения различают одиночное и тетаническое сокращения.

17. Дайте определение понятиям «изотоническое сокращение», «изометрическое сокращение».

Изотоническое сокращение — сокращение, при котором мышца укорачивается, но не изменяет своего напряжения. Например, ходьба.

Изометрическое сокращение — сокращение, при котором мышца изменяет свое напряжение, но не изменяет длины. Наблюдается при поддержании позы или преодолении силы земного притяжения.

18. Назовите три фазы одиночного мышечного сокращения. Какой основной процесс происходит в первую фазу?

Фазы одиночного мышечного сокращения:

1) латентный период; 2) период укорочения; 3) расслабления. В первую фазу основным процессом является возбуждение.

19. Какие факторы влияют на силу одиночного мышечного сокращения?

На силу одиночного мышечного сокращения влияют степень предварительного растяжения мышцы и сила ее раздражения.

43

20. Почему увеличение силы раздражения мышцы увеличивает силу ее сокращения?

Увеличение силы раздражения мышцы увеличивает силу ее сокращения вследствие увеличения числа сокращающихся волокон. В возбуждение дополнительно вовлекаются волокна, которые при слабом раздражении не возбуждались из-за более низкой их возбудимости или более глубокого расположения в мышце.

21. Что называют тетаническим сокращением мышцы? Какое явление лежит в основе механизма тетануса?

Тетаническое сокращение — это слитное, длительное сокращение скелетной мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение. В основе механизма тетануса лежит явление суммации мышечных сокращений.

22. Что называют суммацией мышечных сокращений?

Суммация мышечных сокращений — это увеличение силы

(или амплитуды) и длительности сокращения мышцы под действием ее повторного раздражения в период предыдущего сокращения.

23. За счет чего увеличивается амплитуда мышечного сокращения при суммации в изотоническом режиме? Объясните механизм.

В изотоническом режиме увеличение амплитуда мышечного сокращения при суммации происходит за счет дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в результате увеличения зон зацепления миозиновых мостиков под влиянием дополнительного выхода ионов Са2+ из саркоплазматического ретикулума.

24. При каких условиях раздражения скелетной мышцы вместо одиночных сокращений возникает тетанус? Какие виды тетануса Вам известны?

Тетанус возникает при ритмическом раздражении с интервалами между импульсами меньшими, чем период одиночного мышечного сокращения. Выделяют зубчатый и гладкий тетанус.

25. В какую фазу одиночного сокращения должно попасть каждое последующее раздражение, чтобы возник зубчатый или гладкий тетанус? Какие факторы влияют на высоту гладкого тетануса изолированной мышцы?

Чтобы возник зубчатый тетанус каждое последующее раздражение должно попасть в фазу расслабления мышцы, чтобы

44

возник гладкий тетанус — в фазу укорочения (напряжения) мышцы. На высоту гладкого тетануса изолированной мышцы влияют степень предварительного растяжения мышцы, сила и частота ее раздражения.

26. Какую частоту раздражения мышцы называют оптимальной, какую — пессимальной?

Оптимальная частота раздражения мышцы — это частота, при которой гладкий тетанус наиболее высокий и устойчивый, пессимальная — высокая частота, превышающая лабильность мышц, при которой она расслабляется.

27. Почему при оптимальной частоте раздражения изолированной мышцы тетанус наиболее высокий и устойчивый, а при пессимальной частоте раздражения мышца расслабляется?

При оптимальной частоте раздражения изолированной мышцы тетанус наиболее высокий, потому что каждый последующий стимул попадает в фазу экзальтации, а при пессимальной частоте раздражения мышца расслабляется, так как каждый последующий стимул попадает в фазу абсолютной рефрактерности.

28. Дайте определение понятию «контрактура». Перечислите виды контрактур.

Контрактура (судорога) — это стойкое непрерывное стационарное обратимое сокращение мышцы с сильно замедленным его расслаблением. Виды контрактур: 1) калиевая; 2) кофеиновая; 3) посттетаническая.

29. Что является непосредственной причиной сокращения (укорочения) мышцы?

Непосредственной причиной сокращения (укорочения) мышцы является скольжение нитей актина вдоль нитей миозина навстречу друг другу.

30. Почему потенциал действия считается инициатором мышечного сокращения? Дайте соответствующие пояснения.

Потенциал действия считается инициатором мышечного сокращения, так как повышает проницаемость саркоплазматического ретикулума, что обеспечивает выход из него ионов кальция, необходимых для запуска процесса сокращения мышцы.

45

31. Нарисуйте, сопоставив во времени, потенциал действия и цикл одиночного сокращения скелетной мышцы. Назовите фазы сокращения мышцы.

А — потенциал действия; Б — изометрическое сокращение мышцы: 1 — латентный период; 2 — фаза напряжения; 3 — фаза расслабления; — момент нанесения раздражения.

32. Опишите кратко роль ионов кальция в механизме мышечного сокращения.

Роль ионов кальция в механизме мышечного сокращения состоит в том, что ионы кальция взаимодействуют с белковым комплексом тропонин-тропомиозин, что ведет к освобождению активных участков на нитях актина и зацеплению за них головок миозиновых мостиков.

33. На какие процессы, обеспечивающие сокращение мышцы, расходуется энергия АТФ?

При сокращении мышцы энергия АТФ расходуется на взаимодействие актиновых и миозиновых нитей, обеспечивающее их скольжение относительно друг друга (укорочение) и работу ионных насосов.

34. Опишите последовательно одиночный цикл образования поперечных мостиков и процессы, обеспечивающие освобождение энергии АТФ при мышечном сокращении.

Одиночный цикл мышечного сокращения включает:

1)выход ионов кальция из саркоплазматического ретикулума (СПР), связывание с С-субъединицей тропонина, смещение тропонина на актиновой нити, освобождение актиновых центров актина для связывания с миозином;

2)связывание головок миозина с актином — образование поперечных мостиков (головка миозина энергизирована: АТФ расщеплена, но АДФ и фосфат не отсоединились;

46

3)завершение гидролиза АТФ (АДФ и фосфат отсоединяются), поворот головки миозина, скольжение нитей актина, укорочение саркомера;

4)присоединение новой молекулы АТФ, разъединение мостиков между актином и миозином;

5)энергизация головки миозина — частичный гидролиз АТФ (АДФ и фосфат не отделяются), восстановление исходной конформации головки миозана;

6)откачивание ионов кальция назад в СПР.

35. Что является непосредственной причиной скольжения нитей актина и миозина, обеспечивающего мышечное сокращение? Почему?

Непосредственной причиной скольжения нитей актина и миозина, обеспечивающего мышечное сокращение, является «сгибание» миозиновых мостиков. Потому что в этот момент они «зацеплены» своими головками за активные участки нитей актина.

36. Какой из процессов, обеспечивающих мышечное расслабление, является активным, какой — пассивным?

Активным (с затратой энергии АТФ) процессом, обеспечивающим мышечное расслабление, является процесс переноса ионов кальция в саркоплазматический ретикулум, пассивным — скольжение нитей актина и миозина, ведущее к уменьшению зон их взаимного перекрытия.

37. Что является причиной скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга при расслаблении мышцы.

Причиной скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга при расслаблении мышцы являются эластические свойства самой мышцы и сухожилия, растянутых при сокращении мышцы, и масса органа (сила тяжести).

38. Назовите две фазы теплообразования в мышцах. Каким периодам мышечного сокращения соответствует первая из них? На какие процессы расходуется энергия восстановительного теплообразования в мышцах?

Первая фаза теплообразования в мышцах — начальное теплообразование — соответствует возбуждению, укорочению и расслаблению мышцы, вторая — восстановительное (запаздывающее) теплообразование.

Энергия восстановительного теплообразования в мышцах расходуется на ресинтез АТФ и работу ионных помп, обеспечивающих перенос ионов Na+, K+ и Ca2+.

47

39. Назовите источники энергии, обеспечивающие ресинтез АТФ.

Источниками энергии, обеспечивающими ресинтез АТФ, являются расщепление креатинфосфата, анаэробный гликолиз; аэробное окисление углеводов и жирных кислот, т. е. через окислительное фосфорилирование.

40. На что расходуется энергия (укажите распределение в процентах), освобождаемая при мышечном сокращении? Каков КПД мышцы?

Энергия, освобождаемая при мышечном сокращении, расходуется: 50 % на сокращение и расслабление (из них: 25 % — на механическую деятельность (это КПД мышцы); 25 % — на работу ионных помп); 50 % тепла выделяется в окружающую среду.

41. Синхронно или асинхронно сокращаются отдельные мышечные волокна в естественных условиях? За счет каких механических эффектов увеличивается сила сокращения скелетной мышцы в естественных условиях?

Отдельные мышечные волокна в естественных условиях сокращаются асинхронно. Сила сокращения скелетной мышцы увеличивается за счет вовлечения в реакцию большего числа двигательных единиц, увеличения степени синхронизации их возбуждения, дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в каждой миофибрилле.

42. Что называют тонусом скелетных мышц, развивается ли при этом их утомление, велик ли расход энергии?

Тонус скелетной мышцы — это постоянное слабое напряжение (сокращение) скелетных мышц, поддерживаемое редкими импульсами из центральной нервной системы и осуществляемое с малым расходом энергии без признаков утомления.

43. Какова зависимость работы изолированной скелетной мышцы от величины нагрузки?

Зависимость работы изолированной скелетной мышцы от величины нагрузки состоит в следующем: с увеличением нагрузки работа мышцы сначала возрастает, а затем уменьшается вплоть до нуля при чрезмерно сильных нагрузках, когда мышца не в состоянии поднять груз.

48

44. Сформулируйте правило «средних нагрузок». Как и почему изменится работоспособность скелетной мышцы при увеличении частоты ее сокращений?

Правило «средних нагрузок»: работа мышцы максимальна при средних нагрузках. С увеличением частоты сокращений работоспособность сначала возрастает, а при превышении оптимальной частоты работоспособность уменьшается, так как быстрее развивается утомление.

45. Что называют утомлением мышцы? Чем оно объясняется?

Утомление мышцы — это временное понижение работоспособности мышцы, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Оно объясняется накоплением продуктов обмена веществ, постепенным истощением энергетических запасов.

46. В условиях целого организма или в изолированной мышце утомление наступает медленнее? Почему?

Утомление наступает медленнее в условиях целого организма, так как мышца постоянно снабжается кровью: получает питательные вещества и кислород и освобождается от продуктов метаболизма.

47. Где в условиях целого организма утомление наступает раньше: в центральной нервной системе, в нервно-мышечном синапсе или в самой мышце? Что такое активный отдых?

Вусловиях целого организма утомление наступает раньше всего

вцентральной нервной системе. Активный отдых — это восста-

новление работоспособности утомленных мышц при двигательной активности других мышц.

48. Какие виды гипертрофии мышц выделяют?

Выделяют два вида гипертрофии:

Миофибриллярный тип. Развивается при статической работе (поднятие тяжести). При этом типе гипертрофии увеличивается число актиновых и миозиновых нитей и значительно увеличивается сила мышцы. Например, тяжелоатлеты.

Саркоплазматический тип — увеличение объема саркоплазмы (гликогена, креатининфосфата, миоглобина, числа капилляров). При этом типе гипертрофии развивается выносливость. Например, бегуны на длинной дистанции.

49. Гладкие мышцы являются произвольно или непроизвольно возбудимыми? Какие структуры они формируют?

Гладкомышечная ткань является непроизвольно возбудимой. Она формирует мышечные оболочки внутренних органов, все внутренние сфинктеры, входит в состав стенки сосудов.

49

50. Перечислите структурные особенности гладкой мышцы.

Структурные особенности гладкой мышцы:

1) нерегулярное расположение нитей актина и миозина, вследствие чего отсутствует поперечная исчерченность;

2) слабое развитие саркоплазматического ретикулума;

3) наличие нексусов между мышечными волокнами.

51. Назовите функциональные особенности гладкой мышцы по сравнению со скелетной.

Гладкой мышце присущи: автоматия, пластичность, более продолжительное сокращение (от нескольких секунд до 1 мин).

52. Перечислите особенности потенциала покоя и потенциала действия гладкой мышцы по сравнению с таковыми поперечнополосатой мышцы.

Особенности потенциала покоя и потенциала действия гладкой мышцы по сравнению с таковыми поперечнополосатой мышцы: величина потенциала покоя гладкой мышцы меньше (30–50 мВ), наблюдается спонтанная деполяризация. Потенциалы действия бывают пикообразными и платообразными, более продолжительны — до 0,5 с, деполяризация обеспечивается, главным образом, с помощью кальция и частично посредством натрия.

53. Что такое пластичность гладких мышц, каково ее значение для функционирования внутренних полых органов?

Пластичность гладких мышц — это способность длительно сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Благодаря пластичности гладкой мышцы давление в полых органах почти не меняется при медленном их наполнении.

54. Что является функциональной единицей гладкой мышцы? Почему?

Функциональной единицей гладкой мышцы является пучок мышечных волокон, заключенный в соединительнотканную оболочку, в пределах которого возбуждение передается от одного волокна к другому, охватывая весь пучок одновременно.

55. Как классифицируются гладкие мышцы?

Мультиунитарные — входят в состав цилиарной мышцы, мышц радужки глаза, мышцы поднимающей волос.

Унитарные (висцеральные) — находятся во всех внутренних органах, протоках пищеварительных желез, кровеносных и лимфатических сосудах, коже.

50