Здавалка
Главная | Обратная связь

Лекция 5: Физиология нервно-мышечного аппарата.



 

ВОПРОСЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ НА ЛЕКЦИИ

1. Нервно-мышечный аппарат, функциональная двигательная единица.

2. Нервно-мышечный синапс, механизм и энергетика мышечного сокращения.

3. Работоспособность и утомление мышц.

4. Морфо-функциональные особенности гладких мышц.

 

1.Любое движение осуществляется сократительной функцией мышц. Мышечная ткань разделяется на поперечно-полосатую, гладкую мускулатуру и со специальными свойствами. Поперечно-полосатые (соматические) мышцы осуществляют перемещение тела, движения, связанные с трудовой деятельностью, мимикой, определяют сокращения сердца, дыхательные движения. Они иннервируются периферическими нервами, включающими двигательные (передающие команды мышцам), чувствительные (несущие информацию о напряжении и движении мышц) и симпатические нервы, влияющие на обменные процессы. Гладкая мускулатура входит в состав внутренних органов, ее регуляция осуществляется ВНС.

Мышечное волокно состоит из сарколеммы (оболочки), киноплазмы (специализированной цитоплазмы), саркоплазмы (неспецифической цитоплазмы), клеточных образований и сократительного аппарата – миофибрилл. Сарколемма – трехслойная мембрана, определяющая проницаемость клетки и возникновение потенциала действия. Киноплазма включает специализированные белки (актомиозин, миозин, актотропомиозин), входящие в состав миофибрилл. Саркоплазма – жидкая цитоплазма (миоген, миоглобин, зерна крахмала и жира, ферменты – гликолитические и окислительные). Ядра с рибосомами участвуют в процессах синтеза белка. Митохондрии обеспечивают окислительные процессы. Саркоплазматический ретикулум – транспортная система, состоящая из продольной α-системы (внутриклеточная сосудистая сеть) и поперечной Т-системы, сообщающейся с внеклеточным пространством на уровне Н-дисков. Через Т-систему в клетку поступают питательные вещества, а α-система ответственна за транспорт Са. Сократительный аппарат мышечной клетки представлен миофибриллами, состоящими из миофиламентов, длинных и толстых молекул сократительного белка миозина, тонких филаментов – актина и тропомиозина. Миозин составлен из уложенных параллельно белковых нитей с утолщениями (головками) на концах. Нити актина (20 % сухого вещества миофибрилл) состоят из двух форм белка: 1) глобулярной формы – в виде сферических молекул и 2) палочковидных молекул тропомиозина в виде двунитчатых спиралей скрученных в длинную цепь.

Миофибриллы разделены на саркомеры, темные (анизотропные) диски с двойным лучепреломлением и светлые (изотропные).

Различают мышечные волокна: тонические (с локальным состоянием возбуждения, без его распространения), фазные (способные распространять волну возбуждения), переходные (совмещающие оба свойства).

Между волокнами имеется соединительно-тканная прослойка – эндомизий. Собранные в пучки мышечные волокна отделены перемизием. Мышечные волокна обладают способностью возбудимости, сократимости и проводимости.

Функциональной единицей мышцы является нейромоторная двигательная единица, состоящая из мотонейрона и группы мышечных волокон, им иннервируемых. Двигательные единицы небольших мышц содержат малое количество мышечных волокон, больших – до несколько тысяч. Нарастание нагрузки вызывает активацию различных двигательных единиц скелетной мышцы в соответствии с их размерами – от меньших к большим (правило Хеннемана). Сокращение двигательной единицы может быть синхронным и асинхронным.

Одной из важнейших характеристик скелетных мышц, влияющих на силу сокращения, является состав (композиция) мышечных волокон. Различают 3 типа мышечных волокон – медленные неутомляемые, аэробные (I тип – 50 %), быстрые неутомляемые или промежуточные, анаэробные (II–а тип – 20 %) и быстрые утомляемые, гликолитические (II–б тип – 30%).

Морфологически в мышцах I и II–б типам соответствуют красные и белые волокна. Красный цвет волокон связан с большим количеством в саркоплазме миоглобина, запасом гликогена и липидов, хорошим кровоснабжением. Они определяют силу и выносливость мышц. Белые волокна толще, они характеризуются большим количеством миофибрил. Они быстрые волокна, определяют силу.

Рост и физическое развитие детей и подростков, связанное с увеличением мышечной массы. У новорожденных она составляет 20 % от веса тела (у взрослых нетренированных людей – 44 %). Мышечные волокна ребенка тоньше и слабее, они менее возбудимы, чем у взрослых из-за неразвитости мышечного, суставного и сухожильного рецепторного аппарата. Масса мышц достигает уровня взрослого человека к 18-20 годам.

2. В поперечно-полосатых мышцах, ее сухожилиях имеются механорецепторы (проприорецепторы), реагирующие на ее растяжение (раздражимость мышцы). Следует отметить, что в дыхательных мышцах имеются рецепторы, реагирующие на изменение гуморального состава крови (гуморальные рецепторы). Рецепторы двигательного аппарата – мышечные веретена, сухожильные рецепторы Гольджи, чувствительные окончания суставных сумок, связок, фасций. Они реагируют на растяжение. В мышцах также имеются хеморецепторы и осморецепторы.

Передача возбуждения с нервного волокна на мышечное осуществляется через нервно-мышечный синапс (мионевральный синапс), состоящий из пресинаптической и постсинаптической мембраны, разделенных щелью, в которую под влиянием возбуждения выделяется ацетилхолин. Связываясь с рецепторами постсинаптической мембраны, ацетилхолин вызывает в ней деполяризацию, местное возбуждение небольшой амплитуды – потенциал концевой пластинки. При достаточной частоте нервных импульсов развивается мышечный потенциал действия. Кривая записи электрической активности мышц называется электромиограммой. При утомлении лабильность нервно-мышечных синапсов снижается. Структура миофибриллярного аппарата была изучена А. Хаксли и Г. Хаксли. В состоянии покоя более тонкие и длинные актиновые нити входят в начальные отрезки промежутков между толстыми и короткими миозиновыми нитями создавая при электронной микроскопии вид поперечной исчерченности, включающей диск А и I. В свою очередь диск I пресечен мембраной Z. При сокращении актиновые нити втягиваются в промежутки между миозиновыми нитями, при этом диски А остается без изменений. Актин состоит из двух форм белка: 1) в виде сферических молекул (глобул) и 2) палочковидных молекул тропомиозина, скрученных в виде двунитчатых спиралей в длинную цепь. Сокращение и расслабление мышечного волокна включает следующие этапы: раздражение ® возникновение потенциала действия ® проведение его вдоль клеточной мембраны ® по Т-системе ® распад АТФ с освобождением энергии в присутствии актина и миозина и Са ® скольжение нитей актина и миозина (укорочение) ® распад АТФ ® секвестрация Са ® расслабление. Первичным источником энергии для сокращения мышц является расщепление аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая находится в клеточной мембране, саркоплазматическом ретикулуме и миозиновых нитях. Запасы АТФ в мышце незначительны. Поэтому для деятельности мышц необходимо постоянное восстановление АТФ. Оно осуществляется за счет креатинфосфата, который распадается на креатин и фосфорную кислоту. АДФ + КрФ = АТФ+Кр. При истощении уровня креатинфосфата его количество восстанавливается за счет энергии освобождающейся при расщеплении гликогена и глюкозы и образования фосфата.

Работа мышц связана с теплообразованием, которое создает температурный оптимум для работы мышц. Различают фазу начального теплообразования (тепло активации, тепло укорочения, тепло расслабления) и фазу восстановительного или запаздывающего теплообразования.

Условие деятельности мышцы, при котором она сокращаясь не меняет свою длину, называется изометрическим (isos – постоянный ). Изотоническое сокращение – это сокращение, при котором меняется длина мышцы при относительно постоянном напряжении (тонусе). Ауксотонический режим (смешанный режим) характеризуется изменением длины и тонуса мышцы, при сокращение происходит перемещение груза.

Одиночное сокращение мышечного волокна включает латентный период (2,5 мс), потенциал действия, сокращение мышцы (50 мс) и расслабление мышцы (50 мс). В начале сокращения мышца находится в состоянии невозбудимости (фаза абсолютной рефрактерности) – 3,5 мс, далее следует фаза относительной рефрактерности, а затем фаза экзальтации – повышенной возбудимости. Для мышц возможно суммирование отдельных сокращений, когда одно сокращение накладывается на последующее. Если повторное раздражение приходится на фазу расслабления или относительной рефрактерности, то можно получить сокращения мышцы большой амплитуды, причем их пики начнут сливаться. Такое сокращение названо тетанусом. Длительное напряжение мышц, обеспечивающее поддержание позы, получило название мышечного тонуса.

Мышцы характеризуются упругостью, т.е. сопротивлением действию деформирующих сил; вязкостью, определяемой величиной внутреннего трения частиц тела при ее деформации; силой, способностью совершать работу. Сила мышц является суммой отдельных ее мышечных волокон. Различают анатомический и физиологический поперечник мышц. Анатомический поперечник – это площадь поперечного сечения мышцы. Физиологический поперечник – это площадь поперечного сечения всех мышечных волокон мышцы (например, перистых мышц). Сила мышцы прямо пропорциональна площади физиологического поперечника мышцы, т.е. сумме поперечного сечения каждого волокна. На силу сокращения мышцы влияет ее исходная длина, от которой зависит количество поперечных соединений (мостиков) между актином и миозином (большая тяга сократительных белков). Обобщая можно отметить, что сила сокращения мышц зависит от количества вовлеченных в сокращение двигательных единиц, от частоты нервной импульсации и синхронизации двигательных единиц. Если измерить в эксперименте силу мышцы (в кг) и полученную величину разделить на площадь ее физиологического поперечника (в см²), то получится удельная (абсолютная) сила мышцы. Между силой и скоростью сокращения мышцы существует определенное соотношение, имеющее графически вид гиперболы (соотношение сила–скорость, по А.Хиллу). Чем выше сила, развиваемая мышцей, тем меньше скорость ее сокращения.

3. Одним из функциональных проявлений человека является мышечная деятельность, характеризующаяся физической работоспособностью, под которой понимается способностью выполнять конкретную работу с определенной эффективностью в заданном времени и восстановлением функций организма во время отдыха. Критериями работоспособности являются прямые и косвенные показатели. Прямые показатели характеризуют качественную и количественную сторону выполненной работы (производительность труда, анализ рабочих движений, хронометраж работоспособности и т.д.). Косвенные критерии работоспособности отражают динамику функциональных систем организма на нагрузку. Субъективным выражением снижения работоспособности является чувство усталости.

В процессе выполнения физической работы организм человека проходит ряд состояний. 1). Предрабочее состояние. Изменение физиологических процессов организма под влиянием рабочей обстановки предстоящей работы, эмоциональная настроенность на работу. 2). Врабатывание. Включение физиологических и налаживание регуляторных систем организма в процессе работы, рост работоспособности. 3). Рабочий период. Стабилизация работо-способности, обусловленной оптимальным состоянием систем автоматического регулирования рабочий функций. 4).Снижение работоспособности в связи с утомлением. 5).Вторичное повышение работоспособности, как условно-рефлекторная реакция, связанная с отдыхом.

Утомление является функциональным состоянием организма, вызванным физической и умственной работой, при которой наблюдается временное снижение работоспособности и появление субъективного чувства усталости. Главными объективными критериями утомления являются снижение работоспособности, а также изменение функций организма (снижение скорости движений, психических реакций, учащение ЧСС, ЧД, ослабление внимания, памяти и т.д.). Являясь нормальной физиологической реакцией, утомление служит фактором, препятствующим истощению организма, сигналом к отдыху (пассивному или активному отдыху). Как при физической, так и умственной работе процессы утомления раньше развиваются в нервных центрах. При интенсивной физической нагрузке явления утомления развиваются также в нервно-мышечных синапсах, обладающих наибольшей утомляемостью. Блокада проведения нервных импульсов происходит в результате истощения запасов медиатора и АТФ в пресинаптических терминалях. Существует ряд теорий механизма развития утомления в интенсивно работающих мышцах: а) теория «истощения» энергетических запасов (АТФ, креатинфосфата, гликогена, жирных кислот); б) теория «удушения», недостатка доставки кислорода к работающим мышцам: в) теория «засорения» мышц молочной кислотой и токсических продуктов обмена вещества.

4.Особенности строения и функции гладких мышц. Гладкие мышцы не имеют поперечной исчерченности. Они входят в состав внутренних органов, разнообразны по форме; непроизвольно сокращаются; выполняют тоническую функцию.

Микроскопическая структура гладких мышц более хаотична, между клетками имеются контакты (нексусы), менее развитый эндоплазматический ретикулум, сократительный аппарат представлен миофибриллами, состоящими из актина.

Механизм сокращения скользящий, мембранный потенциал определяется натрием, калием и хлором, потенциал действия разнообразен по форме, возбудимость значительно ниже, чувствительность к химическим веществам выше, проводимость мала, сократимость характеризуется затяжным процессом; сила сокращения зависит от степени растяжения; способны к спонтанной активности (автоматии); имеют вегетативную иннервацию.

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов.

1.Дайте общие представления о морфофункциональных особенностях поперечно–полосатых мышц. Строение миофибриллярного аппарата.

2.Что является функциональной единицей нейро-моторного аппарата?

3.Охарактеризуйте строение мышечных волокон. Как разделяются мышечные волокна по режиму сокращения и морфологической цветности?

4.Дайте характеристику рецепторному аппарату мышц.

5.Мионевральный синапс. Механизм передачи возбуждения на мышечное волокно, сокращения и расслабления.

6.Энергетическое обеспечение мышечного сокращения. Теплообразование.

7.Фазы одиночного сокращения мышечного волокна.

8.Что представляет анатомический и физиологический поперечник мышцы? Сила мышцы. Что влияет на силу сокращения мышцы?

9.Что следует понимать под понятием «тетанус»?

10.Физиологические свойства и особенности гладких мышц, их тонус.

Ссылки на литературные источники, приведенные в рабочей программе дисциплины.

Основная литература.

1.Лекционный материал кафедры медико-биологических основ физического воспитания и смежных дисциплин.

2.Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник./А.С. Солодков, Е..Б. Сологуб. М.: Олимпия Пресс, 2005.- 527 с., С. 50–62.

Дополнительная литература.

1.Физиология человека / под ред. Г.И. Косицкого. М., 1985. С. 45–64, 74–79.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.