Физиология мышц

Слайд 3

План:
1. Мышечные волокна и их типы
2. Сокращение и расслабление

мышечного волокна.
3. Двигательные единицы (ДЕ) и их функциональные свойства
4. Режимы и типы мышечных сокращений
5. Работа мышцы. Гипертрофия. Утомление

Слайд 4

1.Мышечные волокна
и их типы

Слайд 5

Гладкие мышцы
Скелетные мышцы
Сердечная мышца
Типы мышечной ткани

Слайд 6

Функции мышц:
Локомоторная
Удержание позы
Дыхательная
Жевание и глотание
Сосудодвигательная
Аккомодация

Слайд 7

Уровни организации скелетной мышцы
Н.Б.Гусев Соросовский образовательный
журнал 2000, том 6, №8,

с.24-32

Миофибрилла

Волокна (клетки) скелетных мышц очень крупные
диаметр - до 100 мкм, длина – до 10 см и более
многоядерные
В процессе развития сливаются несколько миобластов и их ядра сохраняются
Нервно-мышечный синапс только один - расположен ближе к центру волокна
Поперечные трубочки (T-tubules - от transverse)
Регулярные впячивания сарколеммы вдоль волокна
Они проводят ПД внутрь волокна

Слайд 8

Основные свойства скелетных мышц:
Проводимость
Возбудимость
Сократимость

Слайд 9

Классификация мышечных волокон

Слайд 10

Типы мышечных
волокон
Тонические
Фазические
Не генерируют ПД
Двигательный аксон образует множество синапсов
Медленно сокращаются и

медленно расслабляются
У человека входят в состав наружных мышц глаз

Сокращению всегда предшествует ПД
Моносинаптическая иннервация
Сокращается все волокно в целом («все или ничего»)

Слайд 11

Фазические м.в.
Медленные (красные)
МВ1
Окислительные
IIА
Быстрые (белые)
Гликолитические
IIВ
красного цвета
большое содержание миоглобина и митохондрий
медленно

утомляются
В одной моторной единице их очень много (до 30 000)
Входят в состав мышц, поддерживающих позу
Содержат много
митохондрий
Синтезируют АТФ путем окислительного фосфорилирования
Выполняют быстрые сокращения
Утомляются медленно
В составе моторной единицы их меньше

Мало митохондрий
АТФ образуется за счет гликолиза
Миоглобина нет (белый цвет)
Быстро сокращаются и быстро утомляются
В моторной единице небольшое количество волокон

Слайд 12

Закон «все или ничего»
Одиночное мышечное волокно подчиняется этому закону:
Подпороговое раздражение не

вызывает сокращение, а пороговое – вызывает максимально возможное сокращение м.в.
следовательно, амплитуда мышечного сокращения не зависит от силы раздражения

Целая мышца закону
не подчиняется, потому что состоит из множества моторных единиц (ДЕ), обладающих разным порогом деполяризации

Слайд 13

2. Сокращение
и расслабление
мышечного волокна

Слайд 14

Уровни организации скелетной мышцы
Волокна (клетки) скелетных мышц очень крупные
диаметр - до

100 мкм, длина – до 10 см и более
многоядерные
В процессе развития сливаются несколько миобластов и их ядра сохраняются
Нервно-мышечный синапс только один - расположен ближе к центру волокна
Поперечные трубочки (T-tubules - от transverse)
Регулярные впячивания сарколеммы вдоль волокна
Они проводят ПД внутрь волокна

Саркомер

Слайд 15

Строение саркомера
Миозин
Актин

Слайд 16

Почему начинается мышечное сокращение?
Инициатором мышечного сокращения является ПД, который поступает по

нервно-мышечному синапсу и распространяется по мембране мышечного волокна

Слайд 17

Начало мышечного сокращения
ПД
ПД достигает каналов СПР
Ионы Са++ поступают в саркоплазму
При достижении

пороговой концентрации Са++ запускается процесс мышечного сокращения

Слайд 18

Мембрана мышечного волокна
(сарколемма)
Миофибриллы
T-трубочки
Цистерны СПР
Поперечные трубочки и цистерны СПР

Слайд 19

Саркомер в расслабленном
состоянии
Саркомер в состоянии
сокращения
Теория скольжения нитей:
во время сокращения

мышцы длина толстых и тонких филаментов не изменяется, происходит их скольжение друг относительно друга

Слайд 20

Октябрь 2007
Низкая концентрация Са2+ (<10-9 M)
Высокая концентрация Са2+ (>10-5 M)
Тонкий филамент
Толстый

филамент

Взаимодействие головок миозина с актином возможно лишь при повышении концентрации Са2+ в цитоплазме!!!

Слайд 21

Актин-миозиновые мостики

Слайд 22

Са++
Са++
Са++
СПР
МИОЗИН
АКТИН
Ζ
Ζ
дегидропиридин
рианодин
Без ПД кальций в цитоплазму не выйдет!!

Слайд 23

Чем выше концентрация кальция в цитоплазме, тем больше мостиков образуется, тем

сильнее будет сокращение

Резюме:

Слайд 24

Механизм расслабления мышцы
[Са+2]
107 М
+ кальциевый насос в СПР
СПР
Са+2
Са+2
Са+2
АТФ
>

Слайд 25

Схема мышечного сокращения и расслабления:

Слайд 26

Активация Са-насоса
Раздражение мышцы
Возникновение ПД
Проведение ПД по клеточной мембране и в СПР
Освобождение

Са++ из СПР

Диффузия Са++ к миофибриллам

Скольжение актиновых и миозиновых нитей (сокращение)

Расслабление мышцы

Снижение концентрации Са++ в саркоплазме

Слайд 27

Затраты энергии АТФ во время мышечного сокращения
На образование мостиков («приклеивание» миозиновых

головок к нитям актина)
на образование 1-го мостика расщепляется 1 молекула АТФ
На работу кальциевого насоса!

Таким образом, АТФ расходуется дважды: для сокращения и для расслабления м.в.

Слайд 28

Источники энергии в скелетной мышце человека

Слайд 29

3. Двигательные единицы (ДЕ),
их функциональные свойства

Слайд 30

Двигательные (моторные) единицы (ДЕ)
ЦНС
Двигательная единица = мотонейрон + группа иннервируемых им

мышечных волокон

Все мышечные волокна ДЕ принадлежат к одному типу (быстрому или медленному)

Мотонейроны

Слайд 31

Двигательные (моторные) единицы (ДЕ)
ЦНС
Мотонейронный пул мышцы: группа мотонейронов, иннервирующих данную мышцу
Число

мышечных волокон в ДЕ зависит от функции, которую выполняет данная мышца (от 10 до 30 000)

Каждая ДЕ занимает обширную территорию в толще мышцы, поскольку ее волокна «перемешаны» с волокнами других ДЕ

Слайд 32

4.Режимы и типы
мышечных сокращений

Слайд 33

Типы сокращения мышц
Изометрический
Изотонический
Ауксотонический
увеличение напряжения без изменения длины мышцы (подъем большой

тяжести, статическое усилие)
Длина - const

уменьшение длины мышцы без изменения её напряжения (свободное поднятие груза, динамическая работа мышцы)
Напряжение - const

смешанный (и напряжение, и укорочение)

Слайд 34

Режим мышечных сокращений зависит от частоты импульсации мотонейронов
Одиночное сокращение
Тетанус
Механический ответ

м. на однократное раздражение

Величина сокращения зависит от силы раздражения

Подчиняется закону «все или ничего»

В режиме одиночного сокращения м. способна работать длительное время без утомления

Тетанус - это сильное и длительное сокращение мышцы в ответ на серию раздражений

Происходит за счет суммации одиночных сокращений вследствие увеличения концентрации кальция в цитоплазме

Слайд 35

Тетанус
Зубчатый:
Возникает в условиях, когда каждый последующий импульс попадает в период расслабления

Интервал между импульсами меньше, чем длительность одиночного сокращения, но больше, чем период укорочения

Гладкий:

Возникает в условиях, когда каждый последующий импульс попадает в период укорочения

Интервал между импульсами меньше чем длительность периода укорочения, но больше чем латентный период .

Слайд 36

В режиме тетанического сокращения м. способна работать короткое время, т.к. из-за

отсутствия расслабления не может восстановить энергоресурсы

Слайд 37

Тетанус
Частота раздражения, при которой наблюдается тетанус наибольшей амплитуды - Оптимум
Оптимум
В оптимуме

каждый последующий импульс попадает в период супернормальности, т.е. сразу после ПД

В саркоплазме поддерживается наибольшая концентрация кальция (насос не успевает включиться)

Пессимум

Частота раздражения, при которой наблюдается снижение тетануса
- Пессимум

Каждый последующий импульс попадает в период рефрактерности (в период развития ПД)

Все каналы на мембране для натрия остаются инактивированными и невозможно возникновение нового ПД

Слайд 38

5.Работа мышцы.
Утомление

Слайд 39

Сила мышц
Зависит от толщины мышцы и её поперечного физиологического сечения

Слайд 40

Работа мышцы -
это энергия, затрачиваемая на перемещение тела с определенной силой

на определенное расстояние:
A = F x S
Если F=0, то и работа А=0
Если S=0, то и работа А=0
Максимальная работа совершается при средних нагрузках (закон средних нагрузок)
Amax= Fср x Sмах

Слайд 41

От чего зависит сила мышцы?
От сократительной силы одиночных м.волокон
От количества волокон

в мышце

От длины мышцы

От характера нервных воздействий на мышцу

От механических условий действия м. на кости скелета

Слайд 42

Задача: У человека около 300 000 000 м.волокон. Они могли бы

развить силу в
25 тонн, но не развивают. Почему?

Ответ: Регуляция силы мышечного сокращения зависит от ФС ЦНС

Слайд 43

Феномен Орбели-Гинецинского

Слайд 44

Способы увеличения силы сокращения мышцы:
Активация большего числа мотонейронов (рекрутирование ДЕ)
Увеличение частоты

разрядов мотонейронов: суммация одиночных сокращений (тетанус)
Синхронизация активности разных ДЕ во времени (медленных и быстрых)

Регуляция силы мышечного сокращения

Слайд 45

Рабочая гипертрофия мышц
Саркоплазматический тип
Миофибриллярный тип
За счет увеличения V саркоплазмы, рост кол-ва

белков и гликогена, КрФ, миоглобина, увеличивается кол-во капилляров
МВ1 и БВ IIА
Увеличивается выносливость

Рост числа и V миофибрилл, повышается плотность их укладки
БВ IIВ
Увеличивается сила

Слайд 46

Утомление -
процесс временного снижения работоспособности мышцы
уменьшение энергетических запасов (АТФ) в

мышечном волокне

уменьшение медиатора в нервно-мышечном синапсе

Причины развития утомления в мышце:

В нервно-мышечном препарате утомление в первую очередь развивается в синапсе!

Слайд 47

Утомление в целом организме
Утомление развивается сначала в нервных центрах – это

защитный механизм
При этом в мышцах остается «аварийный» запас энергии
Доказательство – опыты Сеченова И.М. с активным отдыхом

Физиология мышц

Содержание