Меню

Что образуют скелет и мышцы

Скелетные мышцы

  • Физиология
  • История физиологии
  • Методы физиологии

Скелетные мышцы: строение, свойства и функции

У человека различают три вида мышц: поперечнополосатые скелетные мышцы; поперечнополосатая сердечная мышца; гладкие мышцы внутренних органов, кожи, сосудов.

Скелетные мышцы совместно со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Кроме того, они выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждений.

Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата, включающего также кости и их сочленения, связки, сухожилия. Масса мышц может достигать 50% общей массы тела.

С функциональной точки зрения к двигательному аппарату можно отнести и моторные нейроны, посылающие нервные импульсы к мышечным волокнам. Тела моторных нейронов, иннервирующих аксонами скелетную мускулатуру, располагаются в передних рогах спинного мозга, а иннервирующих мышцы челюстно-лицевой области — в моторных ядрах ствола мозга. Аксон мотонейрона при входе в скелетную мышцу ветвится, и каждая веточка участвует в формировании нервно-мышечного синапса на отдельном мышечном волокне (рис. 1).

Рис. 1. Разветвления аксона моторного нейрона на аксонные терминалы. Электронограмма

Рис. Строение скелетной мышцы человека

Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, которые объединяются в мышечные пучки. Совокупность мышечных волокон, иннервируемых веточками аксона одного моторного нейрона, называют двигательной (или моторной) единицей. В глазных мышцах 1 двигательная единица может содержать 3-5 мышечных волокон, в мышцах туловища — сотни волокон, в камбаловидной мышце — 1500-2500 волокон. Мышечные волокна 1 двигательной единицы имеют одинаковые морфофункциональные свойства.

Функциями скелетных мышц являются:

  • передвижение тела в пространстве;
  • перемещение частей тела относительно друг друга, в том числе осуществление дыхательных движений, обеспечивающих вентиляцию легких;
  • поддержание положения и позы тела.

Скелетные мышцы вместе со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Наряду с этим скелетные мышцы и скелет выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждения.

Кроме того, поперечно-полосатые мышцы имеют значение в выработке тепла, поддерживающего температурный гомеостаз, и в депонировании некоторых питательных веществ.

Рис. 2. Функции скелетных мышц

Физиологические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы обладают следующими физиологическими свойствами.

Возбудимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны (сарколеммы) отвечать возбуждением на поступление нервного импульса. Из-за большей разности потенциала покоя мембраны поперечно-полосатых мышечных волокон (Е около 90 мВ) возбудимость их ниже, чем нервных волокон (Е около 70 мВ). Амплитуда потенциала действия у них больше (около 120 мВ), чем у других возбудимых клеток.

Это позволяет на практике достаточно легко регистрировать биоэлектрическую активность скелетных мыши. Длительность потенциала действия составляет 3-5 мс, что определяет короткую продолжительность фазы абсолютной рефрактерности возбужденной мембраны мышечных волокон.

Проводимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны формировать локальные круговые токи, генерировать и проводить потенциал действия. В результате потенциал действия распространяются по мембране вдоль мышечного волокна и вглубь по поперечным трубочкам, формируемым мембраной. Скорость проведения потенциала действия составляет 3-5 м/с.

Сократимость. Представляет собой специфическое свойство мышечных волокон изменять свою длину и напряжение вслед за возбуждением мембраны. Сократимость обеспечивается специализированными сократительными белками мышечного волокна.

Скелетные мышцы обладают также вязкоэластическими свойствами, имеющими важное значение для расслабления мышц.

Рис. Скелетные мышцы человека

Физические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы характеризуются растяжимостью, эластичностью, силой и способностью совершать работу.

Растяжимость — способность мышцы изменять длину под действием растягивающей силы.

Эластичность — способность мышцы восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы.

Сила мышц — способность мышцы поднимать груз. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу путем деления максимальной массы на число квадратных сантиметров ее физиологического сечения. Сила скелетной мышцы зависит от многих факторов. Например, от числа двигательных единиц, возбуждаемых в данный момент времени. Также она зависит от синхронности работы двигательных единиц. Сила мышцы зависит и от исходной длины. Существует определенная средняя длина, при которой мышца развивает максимальное сокращение.

Сила гладких мышц тоже зависит от исходной длины, синхронности возбуждения мышечного комплекса, а также от концентрации ионов кальция внутри клетки.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением массы поднятого груза на высоту подъема.

Работа мышц возрастаете увеличением массы поднимаемого груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.е. снижается высота подъема. Максимальная работа совершается мышцей при средних нагрузках. Это называется законом средних нагрузок. Величина мышечной работы зависит от числа мышечных волокон. Чем толще мышца, тем больший груз она может поднять. Длительное напряжение мышцы приводит к ее утомлению. Это обусловлено истощением энергетических запасов в мышце (АТФ, гликоген, глюкоза), накоплением молочной кислоты и других метаболитов.

Вспомогательные свойства скелетной мускулатуры

Растяжимость — это способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей ее силы. Эластичность — способность мышцы принимать свою первоначальную длину после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы. Живая мышца обладает малой, но совершенной эластичностью: уже небольшая сила способна вызвать относительно большое удлинение мышцы, а возвращение ее к первоначальным размерам является полным. Это свойство очень важно для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

Сила мышцы определяется максимальным грузом, который мышца в состоянии поднять. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу, т.е. максимальный груз, который мышца в состоянии поднять, делят на число квадратных сантиметров ее физиологического поперечного сечения.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъема. Работа мышцы постепенно увеличивается с увеличением груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, так как снижается высота подъема груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок.

Утомление мышц. Мышцы не могут работать беспрерывно. Длительная работа приводит к снижению их работоспособности. Временное понижение работоспособности мышцы, наступающее при длительной работе и исчезающее после отдыха, называется утомлением мышцы. Принято различать два вида утомления мышц: ложное и истинное. При ложном утомлении утомляется не мышца, а особый механизм передачи импульсов с нерва на мышцу, называемый синапсом. В синапсе истощаются резервы медиаторов. При истинном утомлении в мышце происходят следующие процессы: накопление недоокисленных продуктов распада питательных веществ вследствие недостаточного поступления кислорода, истощение запасов источников энергии, необходимой для мышечного сокращения. Утомление проявляется уменьшением силы сокращения мышцы и степени расслабления мышцы. Если мышца на некоторое время прекращает работу и находится в состоянии покоя, то восстанавливается работа синапса, а с кровью удаляются продукты обмена и доставляются питательные вещества. Таким образом, мышца вновь приобретает способность сокращаться и производить работу.

Одиночное сокращение

Раздражение мышцы или иннервирующего ее двигательного нерва одиночным стимулом вызывает одиночное сокращение мышцы. Различают три основные фазы такого сокращения: латентная фаза, фаза укорочения и фаза расслабления.

Амплитуда одиночного сокращения изолированного мышечного волокна от силы раздражения не зависит, т.е. подчиняется закону «все или ничего». Однако сокращение целой мышцы, состоящей из множества волокон, при ее прямом раздражении зависит от силы раздражения. При пороговой силе тока в реакцию вовлекается лишь небольшое число волокон, поэтому сокращение мышцы едва заметно. С увеличением силы раздражения число волокон, охваченных возбуждением, возрастает; сокращение усиливается до тех пор, пока все волокна не оказываются сокращенными («максимальное сокращение») — этот эффект называется лестницей Боудича. Дальнейшее усиление раздражающего тока на сокращение мышцы не влияет.

Рис. 3. Одиночное сокращение мышцы: А — момент раздражения мышцы; а-6 — скрытый период; 6-в — сокращение (укорочение); в-г — расслабление; г-д — последовательные эластические колебания.

Тетанус мышцы

В естественных условиях к скелетной мышце из центральной нервной системы поступают не одиночные импульсы возбуждения, которые служат для нее адекватными раздражителями, а серии импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение, получило название тетанического сокращения, или тетануса. Различают два вида тетануса: зубчатый и гладкий (рис. 4).

Гладкий тетанус возникает, когда каждый последующий импульс возбуждения поступает в фазу укорочения, а зубчатый — в фазу расслабления.

Советуем прочитать:  За сколько качаются мышцы при отжиманиях

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного сокращения. Академик Н.Е. Введенский обосновал изменчивость амплитуды тетануса неодинаковой величиной возбудимости мышцы и ввел в физиологию понятия оптимума и пессимума частоты раздражения.

Оптимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение поступает в фазу повышенной возбудимости мышцы. При этом развивается тетанус максимальной величины (оптимальный).

Пессимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу пониженной возбудимости мышцы. Величина тетануса при этом будет минимальной (пессимальной).

Рис. 4. Сокращение скелетной мышцы при разной частоте раздражения: I — сокращение мышцы; II — отметка частоты раздражения; а — одиночные сокращения; б- зубчатый тетанус; в — гладкий тетанус

Режимы мышечных сокращений

Для скелетных мышц характерны изотонический, изометрический и смешанный режимы сокращения.

При изотоническом сокращении мышцы изменяется ее длина, а напряжение остается постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, когда мышца не преодолевает сопротивления (например, не перемещает груз). В естественных условиях близкими к изотоническому типу сокращениями являются сокращения мышц языка.

При изометрическом сокращении в мышце во время ее активности нарастает напряжение, но из-за того, что оба конца мышцы фиксированы (например, мышца пытается поднять большой груз), она не укорачивается. Длина мышечных волокон остается постоянной, меняется лишь степень их напряжения.

Гладкие мышцы сокращаются по аналогичным механизмам.

В организме сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническими или изометрическими. Они всегда имеют смешанный характер, т.е. происходит одновременное изменение и длины, и напряжения мышцы. Такой режим сокращения называется ауксотоническим, если преобладает напряжение мышцы, или ауксометрическим, если преобладает укорочение.

источник

СПАДИЛО.РУ

Теория для подготовки к блоку №4 ОГЭ/ №5 ЕГЭ по биологии: человек и его здоровье

Опорно-двигательная система

Опорно-двигательная система относится к исполнительным системам органов. Она образована двумя составляющими:

  • костями скелета, обеспечивающими функции опоры для организма (создания каркаса) и защиты внутренних органов от механических повреждений;
  • и поперечно-полосатой мускулатурой, которая приводит в движении кости скелета и делает возможным перемещение человека в пространстве. Кроме того, мускулатура придаёт организму форму, защищает часть внутренних органов. Мимические мышцы изменяют выражение лица, что играет значительную роль в невербальном общении.

Также к опорно-двигательной системе относят структуры, обеспечивающие сочленение костей скелета и прикрепление к ним мышц.

Строение кости

По внешнему строению выделяют несколько видов костей:

Трубчатые кости состоят из двух головок (эпифизов) и тела (диафиза). Внутри тела трубчатых костей находится полость с костным мозгом. Красный костный мозг, он же «деятельный» – это стволовые клетки, из которых появляются новые элементы крови, иммунные клетки. Жёлтый, или «недеятельный» костный мозг представляет собой жировую ткань. Некоторые вредные для организма вещества, например, тяжелые металлы или лекарства, могут накапливаться в нем годами, вызывая хроническую интоксикацию. Различают длинные (плеча, предплечья, бедра и голени) и короткие (пястневые и плюсневые) трубчатые кости.

Плоские кости имеют плоскую форму. Это, например, лопатки, кости черепа, тазовые кости, ребра.

Короткие кости обычно имеют неправильную форму и небольшой размер. Они образуют скелет запястья, предплюсны.

Смешанные кости сочетают в себе элементы нескольких костей. Например, тело позвонка представлено короткой костью, а отростки и дуга – плоской.

Снаружи каждая кость покрыта тонкой живой тканью — надкостницей. Она обильно кровоснабжается, здесь находится много нервов и болевых рецепторов, что делает ушиб кости очень болезненным по сравнению с ушибом мышцы.

Ниже надкостницы расположено плотное (компактное) вещество кости, очень плотный твёрдый слой, образующий наружный каркас. Кнутри от него находится рыхлое губчатое вещество. Оно менее прочно, зато и весит гораздо меньше.

В месте соединения двух костей контактирующие поверхности покрыты хрящевыми пластинами. Хрящ упругий (то есть может незначительно сжиматься при увеличении нагрузки) и гладкий, благодаря чему кости не стираются от трения.

Костная ткань относится к соединительным тканям, для них характерно преобладание межклеточного вещества над клеточным элементом. Это хорошо видно на микроскопическом уровне.

Кость состоит из двух типов веществ: органического (около 30%, в основном белки и углеводы) и неорганического (около 60 %, в основном соли кальция и магния, фосфаты); оставшиеся 10% составляет вода. Неорганическая часть придает костям твердость, но при этом повышает их хрупкость. Если кость прокалить, в ней останутся только минеральные соли и она будет легко ломаться. Органическое вещество более эластичное, если кость обработать кислотой, минеральные вещества растворятся и останется только гибкий коллагеновый остов, который может сгибаться, не ломаясь.

У детей преобладает содержание органического вещества, поэтому кости у них более эластичные и упругие. С возрастом повышается доля минеральных веществ и кости становятся менее упругими, но более прочными. При старении происходит гормональная перестройка организма, снижается число костных балок в губчатом веществе, основное вещество теряет воду, а минеральные составляющие вымываются, кости становятся хрупкими и легко ломаются. Эти явления называются остеопорозом.

Строительные клетки, остеобласты, создают вокруг себя каркас из минеральных веществ, преимущественно кальция. Единица строения кости называется остеоном.

Остеобласты активны не только в период роста организма, они работают на протяжении всей жизни человека. Кости постоянно обновляются и перестраиваются. Для этого нужно не только создать новые элементы каркаса, но и уничтожить старые или поврежденные участки. Этим занимаются остеокласты – клетки, разрушающие костную ткань.

Совместная работа остеокластов и остеобластов обеспечивает сращение переломов и реакцию кости на изменение привычной нагрузки. Например, если человек перестает ходить на несколько месяцев, вертикальная нагрузка на кости ног, которую давал вес тела, значительно снижается. Костные балки компактного вещества при этом перестраиваются, приспосабливаясь к отсутствию прежних действующих сил. При попытке снова начать ходить кости могут сломаться, не выдержав вес тела. Подобное происходит с космонавтами после длительных полетов.

Кровеносные сосуды и нервы, проходящие в кости.

На рисунке можно видеть кровеносные сосуды и нервы, проходящие в кости. Цилиндрические структуры вокруг них – остеоны. Они образуются клетками кости (изображены в виде розовых овальных тел с отростками).

Скелет человека

Скелет человека состоит из нескольких частей: осевого скелета, поясов конечностей и, собственно, свободных конечностей. Основу осевого скелета составляют позвоночник и череп.

Позвоночник

Позвоночник делится на пять отелов:

  • шейный (7 позвонков);
  • грудной (12 позвонков, к каждому прикреплена пара ребер);
  • поясничный (5 позвонков);
  • крестцовый (5 позвонков, сросшихся в единую кость – крестец);
  • копчик (3-5 небольших сросшихся позвонков образуют одну кость. Это пример редуцированного хвоста).

Позвонки разных отделов имеют свои отличительные признаки. Общая закономерность такова, что размер тел позвонков увеличивается сверху вниз. Самые крупные свободные позвонки в поясничном отделе. Между телами позвонков находятся эластичные межпозвоночные диски, состоящие из хрящевой ткани. Дуги каждого позвонка образуют отверстие, в котором проходит спинной мозг.

Естественные изгибы позвоночника имеют свои названия – шейный и поясничный лордозы (изгибы вперед), грудной и крестцовый кифозы (изгибы назад). Боковой изгиб называется сколиозом, в норме его не должно быть. Изгибы необходимы для амортизации: позвоночник работает как пружина между ногами и головным мозгом, смягчая тряску и удары при ходьбе, беге. Без лордозов и кифозов прямохождение было бы невозможным.

Рёбра

Рёбра, прикрепленные к позвоночнику, образуют грудную клетку. Сзади она ограничена грудным отделом позвоночника и задними отрезками ребер, спереди – грудиной и реберными хрящами. Грудная клетка придает форму грудной полости и защищает такие важные органы как сердце, лёгкие, трахея, пищевод.

Цифрами обозначены: 1 – ребра; 2 – реберный хрящ истинных ребер; 3 – реберный хрящ ложных ребер; 4 – реберный угол; 5 – реберная дуга;

Двенадцать пар ребер можно разделить на три группы. Первая группа – «истинные» ребра, с 1-го по 7-е; они крепятся непосредственно к грудине с помощью хрящей, образуя полуподвижное сочленение. Ребра с 8-е по 10-е называют «ложными», так как их хрящи крепятся не к грудине, а к хрящам вышележащих ребер. 11 и 12 ребра называют «колеблющимися», их концы не закреплены и свободно лежат в толще мышц.

Советуем прочитать:  Упражнения для разминки челюстных мышц

Череп

Череп человека образован парными и непарными костями, срастающимися в процессе взросления организма. Единственная подвижная кость черепа – нижняя челюсть. Различают мозговой и висцеральный (лицевой) отделы черепа.

Кости мозгового отдела достаточно массивные, они образуют черепную коробку, которая защищает головной мозг от повреждений. Сюда относят: лобную, парные теменные и височные, затылочную кость. Височные кости содержат в себе сложную систему каналов, где проходят крупные кровеносные сосуды, находятся органы слуха и равновесия. В затылочной кости находится большое затылочное отверстие, через которое сообщаются полости спинного мозга и головного.

Висцеральный скелет образует рельеф лица, глазницы, носовые ходы. Кости в нем небольшие, могут иметь тонкие стенки и полости внутри, что делает их легкими.

Конечности

Конечности не крепятся непосредственно к осевому скелету, для этого служат пояса конечностей. Пояс верхних конечностей представлен лопаткой и ключицей. Благодаря наличию ключицы человек может разводить руки в стороны, в то время как некоторые животные (например, лошади, собаки) на такое движение не способны. Пояс нижних конечностей составляют три пары сросшихся костей таза: лобковые, подвздошные и седалищные кости.

Верхняя и нижняя конечности имеют схожее строение: по одной кости в бедре и плече, по две в голени и предплечье. Две кости в дистальных отделах конечностей позволяют совершать вращательные движения кистью и стопой.

Скелет ноги образован бедренной костью с шаровидной головкой, сочленяющейся с тазом, большой и малой берцовыми костями, костями предплюсны, плюсны и пальцев стопы.

Скелет руки схожим образом состоит из плечевой, лучевой и локтевой костей, костей запястья, пясти и пальцев кисти. Локтевая кость больше лучевой, имеет крупную головку, образующую локтевой сустав.

Каждый палец состоит из трех фаланг: дистальной, проксимальной и средней. Большой палец образован всего двумя фалангами, на кисти он расположен отдельно от остальных. Такое противопоставление большого пальца позволяет совершать хватательные движения, держать в руке предметы.

Соединение костей

Есть несколько форм соединения костей. Подвижное соединение называется суставом. Чем свободнее сочленение в суставе, тем больше движений могут совершать кости друг относительно дуга и тем больше уязвимость такого соединения. В месте соединения костей их покрывает суставная сумка, которая защищает место соединения и вырабатывает суставную жидкость. Снаружи суставная сумка укреплена связками, которые предотвращают ее от разрывов и растяжений. Поверхности костей внутри суставной сумки покрыты хрящом. Гладкая поверхность хряща и наличие суставной жидкости не дают костям истираться при движении.

Другой вариант соединения –полуподвижное сочленение. Таким образом ребра соединены с грудиной, позвонки примыкают друг к другу. Полуподвижные сочленения более надежны, в них реже происходят растяжения связок или вывихи.

Третий тип соединения – костный шов, неподвижное сочленение. Так соединены кости черепа, таза.

Мышцы

Для того, чтобы привести в движение кости скелета, необходимы мышцы. Это уникальные органы тела, способные быстро изменять свою форму (сокращаться) под действием нервных импульсов двигательных нейронов. К опорно-двигательной системе относят поперечно-полосатые (скелетные) мышцы, их отличает произвольность сокращения (человек способен сознательно контролировать их сокращение и расслабление).

Скелетные мышцы крепятся к костям при помощи нерастяжимых сухожилий. Мышца лежит внутри сумки из соединительной ткани, фасции, и состоит из нескольких мышечных пучков. Каждый пучок также покрыт фасциальной оболочкой. Пучки состоят из мышечных волокон, каждое волокно состоит из клеток.

Каждая мышечная клетка образована слиянием нескольких, она имеет много ядер и огромное число митохондрий, которые необходимы для получения энергии. Внутри вдоль клетки тянутся пучки сократительных белков – миофибриллы.

Основные сократительные белки мышечной клетки – актин и миозин. Используя энергию АТФ, миозиновая головка скользит по цепочке актина, как будто вытягивает канат. Актин смещается и вместе с ним сжимается вся клетка. Чтобы запустить процесс сокращения, необходимы ионы кальция, для расслабления нужны ионы магния. Таким образом, нарушение электролитного состава крови может вызывать судороги.

Возле мембраны в мышечной клетке находятся резервуары с ионами кальция. При поступлении нервного импульса в мембране открываются кальциевые каналы, незначительное число ионов попадают в цитоплазму клетки. Небольшое повышение внутриклеточной концентрации кальция активирует каскады, в результате которых кальций высвобождается из внутриклеточных депо, его количество растет лавинообразно, клетка сокращается.

В мышцах есть особенный тип рецепторов – проприорецепторы. Они отвечают за контроль напряжения мышечных пучков. Человек с закрытыми глазами, не видя свои конечности, все равно знает, в каком положении они находятся. Это происходит оттого, что мозг анализирует информацию от проприорецепторов и «знает», какие именно мышцы в данный момент напряжены.

Ответ любой мышцы зависит от силы пришедшего импульса. Существует порог возбуждения, то есть минимальная сила импульса, начиная с которой мышца начинает сокращаться. При постепенном увеличении мышца достигает своего максимума силы сокращения, при котором задействованы все двигательные единицы.

Чувствительность мышц к возбуждению различна. Самые трудновозбудимые мышцы – бедренные, управляющие движением ноги. Самые чуткие – мышцы глаз, так как движения глазного яблока должны быть максимально точными.

Самую большую силу развивают жевательные мышцы, на коренных зубах человека они способны развить усилие до 72 кг. Икроножная мышца самая сильная на растяжение, она способна удержать вес около 130 кг.

Единственными скелетными мышцами, которые не крепятся к костям, являются мимические мышцы. Они необходимы для передачи эмоций и общения в социуме.

Для нормального движения необходима согласованная работа мышц. Есть несколько основных типов взаимодействия между мышцами: синергизм и антагонизм. Мышцы-синергисты совершают работу в одном направлении, мышцы-антагонисты – в разных, они совершают работу в противофазе (при сокращении одной мышцы вторая расслабляется и наоборот). Пример мышц-антагонистов: двуглавая (бицепс) и трехглавая (трицепс) мышцы плеча, первая сгибает руку в локтевом суставе, вторая разгибает.

источник

Скелетные мышцы. Группы скелетных мышц. Строение и функции скелетных мышц

Мышцы – одна из основных составляющих тела. Они основаны на ткани, волокна которой сокращаются под воздействием нервных импульсов, что позволяет телу двигаться и удерживаться в окружающей среде.

Мышцы располагаются в каждой части нашего тела. И даже если мы не знаем об их существовании, они все равно есть. Достаточно, например, первый раз сходить в тренажерный зал или позаниматься аэробикой – на следующий день у вас начнут болеть даже те мышцы, о наличии которых вы и не догадывались.

Они отвечают не только за движение. В состоянии покоя мышцы тоже требуют энергии, чтобы поддерживать себя в тонусе. Это необходимо для того, чтобы в любой момент определенная часть тела смогла ответить на нервный импульс соответствующим движением, а не тратила время на подготовку.

Чтобы понять, как устроены мышцы, предлагаем вспомнить основы, повторить классификацию и заглянуть в клеточное строение мышц. Также мы узнаем о болезнях, которые могут ухудшить их работу, и о том, как укрепить скелетную мускулатуру.

Общие понятия

По своему наполнению и происходящим реакциям мышечные волокна делятся на:

Скелетные мышцы – продолговатые трубчатые структуры, количество ядер в одной клетке которых может доходить до нескольких сотен. Состоят они из мышечной ткани, которая прикреплена к различным частям костного скелета. Сокращения поперечно-полосатых мышц способствуют движениям человека.

Разновидности форм

Чем различаются мышцы? Фото, представленные в нашей статье, помогут нам в этом разобраться.

Скелетные мышцы являются одной из главных составляющих опорно-двигательной системы. Они позволяют двигаться и сохранять равновесие, а также задействованы в процессе дыхания, голосообразования и других функциях.

В организме человека насчитывается более 600 мышц. В процентном соотношении их общая масса составляет 40% от общей массы тела. Мышцы классифицируются по форме и строению:

  • толстые веретенообразные;
  • тонкие пластинчатые.

Классификация упрощает изучение

Деление скелетных мышц на группы осуществляется в зависимости от места нахождения и значения их в деятельности различных органов тела. Основные группы:

  • мимические – задействуются при улыбке, общении и создании различных гримас, обеспечивая при этом движение составляющих частей лица;
  • жевательные – способствуют смене положения челюстно-лицевого отдела;
  • произвольные мышцы внутренних органов головы (мягкого неба, языка, глаз, среднего уха).
Советуем прочитать:  Выпирают мышцы живота после родов

Группы скелетных мышц шейного отдела:

  • поверхностные – способствуют наклонным и вращательным движениям головы;
  • средние – создают нижнюю стенку ротовой полости и способствуют движению вниз челюсти, подъязычной кости и гортанных хрящей;
  • глубокие осуществляют наклоны и повороты головы, создают поднятие первого и второго ребер.

Мышцы, фото которых вы видите здесь, отвечают за туловище и делятся на мышечные пучки следующих отделов:

  • грудной – приводит в действие верхнюю часть торса и руки, а также способствует изменению положения ребер при дыхании;
  • отдел живота – дает движение крови по венам, осуществляет изменения положения грудной клетки при дыхании, воздействует на функционирование кишечного тракта, способствует сгибанию туловища;
  • спинной – создает двигательную систему верхних конечностей.
  • верхние – состоят из мышечных тканей плечевого пояса и свободной верхней конечности, помогают двигать рукой в плечевой суставной сумке и создают движения запястья и пальцев;
  • нижние – играют основную роль при передвижении человека в пространстве, подразделяются на мышцы тазового пояса и свободную часть.

Строение скелетной мышцы

В своей структуре она имеет огромное количество мышечных волокон продолговатой формы диаметром от 10 до 100 мкм, длина их колеблется от 1 до 12 см. Волокна (микрофибриллы) бывают тонкими – актиновые, и толстыми – миозиновые.

Первые состоят из белка, имеющего фибриллярную структуру. Он называется актин. Толстые волокна состоят из различных типов миозина. Отличаются они по времени, которое требуется на разложение молекулы АТФ, что обуславливает разную скорость сокращений.

Миозин в гладких мышечных клетках находится в дисперсном состоянии, хотя имеется большое количество белка, который, в свою очередь, является многозначащим в продолжительном тоническом сокращении.

Строение скелетной мышцы похоже на сплетенный из волокон канат или многожильный провод. Сверху ее окружает тонкий чехол из соединительной ткани, называемый эпимизиум. От его внутренней поверхности вглубь мышцы отходят более тонкие разветвления соединительной ткани, создающие перегородки. В них «завернуты» отдельные пучки мышечной ткани, которые содержат до 100 фибрилл в каждом. От них еще глубже отходят более узкие ответвления.

Сквозь все слои в скелетные мышцы проникают кровеносная и нервная системы. Артериальная вена проходит вдоль перимизиума – это соединительная ткань, покрывающая пучки мышечных волокон. Артериальные и венозные капилляры располагаются рядом.

Процесс развития

Скелетные мышцы развиваются из мезодермы. Со стороны нервного желобка образуются сомиты. По истечении времени в них выделяются миотомы. Их клетки, приобретая форму веретена, эволюционируют в миобласты, которые делятся. Некоторые из них прогрессируют, а другие остаются без изменений и образуют миосателлитоциты.

Незначительная часть миобластов, благодаря соприкосновению полюсов, создает контакт между собой, далее в контактной зоне плазмалеммы распадаются. Благодаря слиянию клеток создаются симпласты. К ним переселяются недифференцированные молодые мышечные клетки, находящиеся в одном окружении с миосимпластом базальной мембраны.

Функции скелетных мышц

Эта мускулатура является основой опорно-двигательного аппарата. Если она сильна, тело проще поддерживать в нужном положении, а вероятность появления сутулости или сколиоза сводится к минимуму. О плюсах занятий спортом знают все, поэтому рассмотрим роль, которую играет в этом мускулатура.

Сократительная ткань скелетных мышц выполняет в организме человека множество различных функций, которые нужны для правильного расположения тела и взаимодействия его отдельных частей друг с другом.

Мышцы выполняют следующие функции:

  • создают подвижность тела;
  • берегут тепловую энергию, созданную внутри тела;
  • способствуют перемещению и вертикальному удержанию в пространстве;
  • содействуют сокращению дыхательных путей и помогают при глотании;
  • формируют мимику;
  • способствуют выработке тепла.

Постоянная поддержка

Когда мышечная ткань находится в покое, в ней всегда остается незначительное напряжение, называемое мышечным тонусом. Оно образуется из-за незначительных импульсных частот, которые поступают в мышцы из спинного мозга. Их действие обуславливается сигналами, проникающими из головы к спинным мотонейронам. Тонус мышц также зависит от их общего состояния:

  • растяжения;
  • уровня наполняемости мышечных футляров;
  • обогащения кровью;
  • общего водного и солевого баланса.

Человек обладает способностью регулировать уровень нагрузки мышц. В результате длительных физических упражнений либо сильного эмоционального и нервного перенапряжения тонус мышц непроизвольно увеличивается.

Сокращения скелетных мышц и их разновидности

Эта функция является основной. Но даже она, при кажущейся простоте, может делиться на несколько видов.

  • изотонические – способность мышечной ткани укорачиваться без изменений мышечных волокон;
  • изометрические – при реакции волокно сокращается, но его длина остается прежней;
  • ауксотонические – процесс сокращения мышечной ткани, где длина и напряжение мышц подвергнута изменениям.

Рассмотрим этот процесс более подробно

Сначала мозг посылает через систему нейронов импульс, которых доходит до мотонейрона, примыкающего к мышечному пучку. Далее эфферентный нейрон иннервируется из синоптического пузырька, и выделяется нейромедиатор. Он соединяется с рецепторами на сарколемме мышечного волокна и открывает натриевый канал, который приводит к деполяризации мембраны, вызывающей потенциал действия. При достаточном количестве нейромедиатор стимулирует выработку ионов кальция. Затем он соединяется с тропонином и стимулирует его сокращение. Тот, в свою очередь, оттягивает тропомеазин, позволяя актину соединиться с миозином.

Дальше начинается процесс скольжения актинового филамента относительно миозинового, вследствие чего происходит сокращение скелетных мышц. Разобраться в процессе сжатия поперечно-полосатых мышечных пучков поможет схематическое изображение.

Принцип работы скелетных мышц

Взаимодействие большого количества мышечных пучков способствует различным движениям туловища.

Работа скелетных мышц может происходить такими способами:

  • мышцы-синергисты работают в одном направлении;
  • мышцы-антагонисты способствуют выполнению противоположных движений для осуществления напряжения.

Антагонистическое действие мышц является одним из главных факторов в деятельности опорно-двигательного аппарата. При осуществлении какого-либо действия в работу включаются не только мышечные волокна, которые совершают его, но и их антагонисты. Они способствуют противодействию и придают движению конкретность и грациозность.

Поперечно-полосатая скелетная мышца при воздействии на сустав совершает сложную работу. Ее характер определяется расположением оси сустава и относительным положением мышцы.

Некоторые функции скелетных мышц являются недостаточно освещенными, и зачастую о них не говорят. Например, некоторые из пучков выступают рычагом для работы костей скелета.

Работа мышц на клеточном уровне

Действие скелетной мускулатуры осуществляется за счет двух белков: актина и миозина. Эти составляющие обладают способностью передвигаться относительно друг друга.

Для осуществления работоспособности мышечной ткани необходим расход энергии, заключенной в химических связях органических соединений. Распад и окисление таких веществ происходят в мышцах. Здесь обязательно присутствует воздух, и выделяется энергия, 33% из всего этого расходуется на работоспособность мышечной ткани, а 67% передается другим тканям и тратится на поддержание постоянной температуры тела.

Болезни мускулатуры скелета

В большинстве случаев отклонения от нормы при функционировании мышц обусловлены патологическим состоянием ответственных отделов нервной системы.

Наиболее распространенные патологии скелетных мышц:

  • Мышечные судороги – нарушение электролитного баланса во внеклеточной жидкости, окружающей мышечные и нервные волокна, а также изменения осмотического давления в ней, особенно его повышение.
  • Гипокальциемическая тетания – непроизвольные тетанические сокращения скелетных мышц, наблюдаемые при падении внеклеточной концентрации Са2+ примерно до 40% от нормального уровня.
  • Мышечная дистрофия характеризуется прогрессирующей дегенерацией волокон скелетных мышц и миокарда, а также мышечной нетрудоспособностью, которая может привести к летальному исходу из-за дыхательной либо сердечной недостаточности.
  • Миастения – хроническое аутоиммунное заболевание, при котором в организме образуются антитела к никотиновому ACh-рецептору.

Релаксация и восстановление скелетных мышц

Правильное питание, образ жизни и регулярные тренировки помогут вам стать обладателем здоровых и красивых скелетных мышц. Необязательно заниматься тяжелой атлетикой и наращивать мышечную массу. Достаточно регулярных кардиотренировок и занятий йогой.

Не стоит забывать про обязательный прием необходимых витаминов и минералов, а также регулярные посещения саун и бань с вениками, которые позволяют обогатить кислородом мышечную ткань и кровеносные сосуды.

Систематические расслабляющие массажи повысят эластичность и репродуктивность мышечных пучков. Также положительное воздействие на структуру и функционирование скелетных мышц оказывает посещение криосауны.

источник