Физиология нервно-мышечной системы
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Понятия двигательного аппарата, нервно-мышечной системы, двигательной единицы.
2. Характеристика двигательных единиц.
Механизм мышечного сокращения.
Химизм и энергетика мышечного сокращения.
5. Формы и типы мышечного сокращения.
6. Одиночный и тетанический режимы мышечного сокращения.
7. Работа мышц. Закон средних нагрузок .
8. Механизмы регуляции мышечного напряжения.
Понятие о двигательном аппарате (да).
Передвижение животных и человека, выполнение различных физических упражнений, принятие и сохранение разнообразных поз обеспечивается опорно-двигательной системой (двигательным аппаратом), ведущими составными компонентами которой являются: 1) кости скелета; 2) мышцы; 3) нервная система, обеспечивающая механизмы биологической регуляции движений.
Нервная и мышечная части ДА называется нервно-мышечной системой (НМС).
Функции ОДА: а) опорная - кости скелета являются местом фиксации мышц и внутренних органов; б) защитная - надежно защищает жизненно важные органы (головной и спинной мозг, сердце и др. органы); в) локомоторная (двигательная) - обуславливает различные двигательные акты; г) рессорная функция - смягчает толчки и сотрясения; д) кроветворная функция; е) функция участия в минеральном обмене.
Структура и функции двигательной единицы (де).
Термин двигательная единица введен Шеррингтоном и сотр. (1929).
ДЕ является структурной и функциональной единицей нервно-мышечной системы как части двигательного аппарата.
ДЕ - это группа мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном (рис.)..
Мышца и ее нервный привод состоят из большого количества параллельно расположенных ДЕ.
На рис. представлены две ДЕ. Мотонейрон - это двигательная нервная клетка, тело которой находится в передних рогах спинного мозга.
Один мотонейрон иннервирует в мышцах глаза 3-5 мышечных волокон, туловища - 120-160, голени - 3-5 тысяч.
ДЕ работает как единое целое; в нормальных условиях импульсы, посылаемые мотонейроном, приводят в действие все мышечные волокна, входящие в ее состав. Благодаря тому, что мышца состоит из множества функциональных единиц (в крупных мышцах несколько сотен), она может работать не всей своей массой, а по частям. Это постоянно используется при регуляции силы и скорости мышечного сокращения. В естественных условиях частота импульсов, посылаемых мотонейронами в их ДЕ, лежит в пределах 5-35 в 1 сек.; лишь при максимальных мышечных усилиях удается зарегистрировать частоту разрядов, превышающую 50 в 1 сек..
Компоненты ДЕ обладают различной лабильностью:
аксон - до 1000 имп сек; 2. мышечное волокно - 250 - 500 имп сек; мионевральный синапс - 100-150 имп сек; тело мотонейрона - до 50 имп сек.. Наименее лабильное звено - более утомляемо.
Рис….. Строение ДЕ
Механизм мышечного сокращения.
Потенциал действия распространяющийся по мышечному волокну инициирует выход ионов Сa++ из цистерн саркоплазматического ретикулума в межфибриллярное пространство. Выход ионов Сa++ блокирует тропонин - тормозное вещество не дающее взаимодействовать актину с миозином (мышечным сократительным белкам). В результате повышается АТФазная активность миозина. Образующаяся в результате расщепления АТФ энергия используется для взаимодействия актина с миозином, образуется сократительный комплекс актомиозин. Поперечные мостики между миозином и актином осуществляют продольную тягу, в результате происходит скольжение тонких нитей актина вдоль толстых - миозина (теория скольжения, предложенная А. Хаксли и Х. Хаксли в 1954 г.).
Возвращение Ca++ в цистерны прекращает сократительный процесс, то есть приводит к расслаблению мышечного волокна.
Рис. Строение мифибриллы (І) и схема скольжения нитей актина и миозина в процессе сокращения (ІІ) (Дж. Бендолл, 1970): А - анизотропные диски, I - изотропные диски, H и Z – пластинки, ІІа - расслабленная миофибрилла, ІІб - сокращенная миофибрилла