Меню Рубрики

Физические свойства мышц это

Функции поперечно-полосатых мышц:

1) двигательная (динамическая и статическая);

6) терморегуляторная. Функции гладких мышц:

1) поддержание давления в полых органах;

2) регуляция давления в кровеносных сосудах;

3) опорожнение полых органов и продвижение их содержимого.

Функция сердечной мышцы – насосная, обеспечение движения крови по сосудам.

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность.

Сила мышц. Сила — мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом — максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).

Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.

Напряжение, которое могут развивать миофибриллы, определяется числом поперечных мостиков миозиновых нитей, взаимодействующих с нитями актина, так как мостики служат местом взаимодействия и развития усилия между двумя типами нитей. В состоянии покоя довольно значительная часть поперечных мостиков взаимодействует с актиновыми нитями. При сильном растяжении мышцы актиновые и миозиновые нити почти перестают перекрываться и между ними образуются незначительные поперечные связи.

Величина сокращения снижается также при утомлении мышцы.

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см2.

Работа мышц. При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу. Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу. Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической. Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h) W= P·h Дж (кг/м, г/см)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Закон силы: чем больше сила раздражителя, тем больше величина ответной реакции

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9990 — | 7784 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

У человека различают три вида мышц:

• поперечно-полосатые скелетные мышцы;

• поперечно-полосатая сердечная мышца;

• гладкие мышцы внутренних органов, кожи, сосудов.

Мышцы обладают физическими и физиологическими свойствами. Рассмотрим те свойства, которые характерны для скилетных мышц.

Физические свойства скелетных мышц.

1. Растяжимость — способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей ее силы.

2. 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. Эти свойства очень важны для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

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

4. 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, т. к. снижается высота подъема груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок (закон средних нагрузок).

Физиологические свойства мышц.

Возбудимость — способность приходить в состояние возбуждения при действии раздражителей.

Проводимость — способность проводить возбуждение.

Сократимость — способность мышцы изменять свою длину или напряжение в ответ на действие раздражителя.

Лабильность — лабильность мышцы равна 200-300 Гц.

При непосредственном раздражении мышцы (прямое раздражение) или опосредовано через иннервирующий ее двигательный нерв (непрямое раздражение) одиночным стимулом возникает одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют три фазы:

латентный период — время от начала действия раздражителя до начала ответной реакции;

фаза сокращения (фаза укорочения);

В естественных условиях к скелетной мышце из ЦНС поступают не одиночные импульсы, а серия импульсов, следующих друг за другом с определенными интервалами, на которую мышца отвечает длительным сокращением. Такое длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение получило название тетанического сокращения или тетануса. Различают два вида тетануса: зубчатый и гладкий.

Если каждый последующий импульс возбуждения поступает к мышце в тот период, когда она находится в фазе укорочения, то возникает гладкий тетанус, а если в фазу расслабления — зубчатый тетанус (рис. 5).

Рис. 5. Различные виды тетануса при повышении частоты раздражения. I — одиночные сокращения; II-III — зубчатый тетанус; VI — гладкий (сплошной) тетанус

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного мышечного сокращения. Исходя из этого Гельмгольц объяснил процесс тетанического сокращения простой суперпозицией, т. е. простой суммацией амплитуды одного мышечного сокращения с амплитудой другого. Однако в дальнейшем было показано, что при тетанусе имеет место не простое сложение двух механических эффектов, т. к. эта сумма может быть то большей, то меньшей. Н. Е. Введенский объяснил это явление с точки зрения состояния возбудимости мышцы, введя понятие об оптимуме и пессимуме частоты раздражения.

Оптимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу повышенной возбудимости. Тетанус при этом будет максимальным по амплитуде — оптимальным.

Пессимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу пониженной возбудимости. Тетанус при этом будет минимальным по амплитуде — пессимальным.

Режимы мышечных сокращений. Различают изотонический, изометрический и смешанный режимы сокращения мышц.

При изотоническом сокращении мышцы происходит изменение ее длины, а напряжение остается постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, когда мышца не перемещает груз. В естественных условиях близкими к изотоническому типу сокращений являются сокращения мышц языка.

При изометрическом сокращении длина мышечных волокон остается постоянной, меняется напряжение мышцы. Такое сокращение мышцы можно получить при попытке поднять непосильный груз.

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

Механизм мышечного сокращения. Мышцы состоят из мышечных волокон, которые состоят из множества тонких нитей — миофибрилл, расположенных продольно. Каждая миофибрилла состоит из протофибрилл — нитей сократительных белков актина и миозина. Перегородки, называемые 2-пластинами, разделяют миофибриллы и, следовательно, мышечное волокно на участки — саркомеры. В саркомере наблюдают правильно чередующиеся поперечные светлые и темные полосы. Эта поперечная исчерченность миофибрилл обусловлена определенным расположением нитей актина и миозина. В центральной части каждого саркомера свободно расположены толстые нити миозина. На обоих концах саркомера находятся тонкие нити актина, прикрепленные к Z-пластинам. Нити миозина выглядят в световом микроскопе как светлая полоска (Н-зона) в темном диске, который дает двойное лучепреломление, т. к. содержит нити миозина и актина и называется анизотропным или А-диском. По обестороны от А-диска находятся участки, которые содержат только тонкие нити актина и кажутся светлыми, т. к. они обладают одним лучепреломлением и называются изотропными или j-дисками. По их середине проходит темная линия — Z-мембрана. Именно благодаря такому периодическому чередованию светлых и темных дисков сердечная и скелетная мышцы выглядят исчерченными (поперечно-полосатыми) (рис. 6).

Рис. 6. Электронномикроскопическая картина миофибриллы (схематизировано)(А). Взаимное расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) нитей в расслабленной (Б) и сокращенной (В) миофибрилле.

В состоянии покоя концы толстых и тонких: нитей лишь незначительно перекрываются на уровне А-диска. В соответствии с теорией скользящих нитей при сокращении тонкие актиновые нити скользят вдоль толстых миозиновых нитей, двигаясь между ними к середине саркомера. Сами актиновые и миозиновые нити своей длины не изменяют.

Механизм скольжения нитей. Миозиновые нити имеют поперечные мостики (выступы) с головками, которые отходят от нити биполярно. Актиновая нить состоит из двух закрученных одна вокруг другой цепочек (подобно скрученным ниткам бус) молекул актина. На нитях актина расположены молекулы тропонина, а в желобках между двумя нитями актина лежат нити тропомиозина. Молекулы тропомиозина в покое располагаются так, что предотвращают прикрепление поперечных мостиков миозина к актиновым нитям.

Во многих местах участки поверхностной мембраны мышечной клетки углубляются в виде трубочек внутрь волокна, перпендикулярно его продольной оси, образуя систему поперечных трубочек (Т-систему). Параллельно миофибриллам и перпендикулярно поперечным трубочкам расположена система продольных трубочек (альфа-система). Пузырьки на концах этих трубочек — терминальные цистерны — подходят очень близко к поперечным трубочкам, образуя совместно с ними так называемые триады. В этих пузырьках сосредоточено основное количество внутриклеточного кальция.

В состоянии покоя миозиновый мостик заряжен энергией (миозин фосфорилирован), но он не может соединиться с нитью актина, так как между ними находится система из нитей тропомиозина и глобул тропонина. При возбуждении ПД быстро распространяется по мембранам поперечной системы внутрь клетки и вызывает высвобождение ионов кальция из альфа-системы. С появлением ионов кальция в присутствии АТФ происходит изменение пространственного положения тропонина, в результате чего отодвигается нить тропомиозина и открываются участки актина, присоединяющие ми-озиновые головки. Соединение головки фосфорилированного миозина с актином приводит к изменению положения мостика (его «сгибанию»), в результате конформации этой части миозиновой молекулы, и перемещению нити актина на один шаг (на один «гребок») к середине саркомера. Затем происходит отсоединение мостика от актина. Ритмические прикрепления и отсоединения головок миозина позволяют «грести» или тянуть актиновую нить к середине саркомера.

При отсутствии повторного возбуждения ионы кальция закачиваются кальциевым насосом из протофибриллярного пространства в систему саркоплазматического ретикулума. Это приводит к снижению концентрации ионов кальция и отсоединению его от тропонина. Вследствие чего тропомиозин возвращается на прежнее место и снова блокирует активные центры актина. Вместе с тем, происходит фосфорилирование миозина за счет АТФ, который не только заряжает системы для дальнейшей работы, но и способствует временному разобщению нитей. Удлинение (расслабление) мышцы после ее сокращения является процессом пассивным, поскольку актиновые и миозиновые нити легко скользят в обратном направлении под влиянием сил упругости мышечных волокон и мышцы, а также силы растяжения мышц антагонистов.

Гладкие мышцы. Гладкие мышцы, формирующие мышечные слои стенок желудка, кишечника, мочеточников, бронхов, кровеносных сосудов и других полых внутренних органов, построены из веретенообразных одноядерных мышечных клеток. Отдельные клетки в гладких мышцах функционально связаны между собой низкоомны-ми электрическими контактами — нексусами. За счет этих контактов потенциалы действия и медленные волны деполяризации беспрепятственно распространяются с одного мышечного волокна на другое. Поэтому несмотря на то, что двигательные нервные окончания расположены на небольшом числе мышечных волокон, вследствие беспрепятственного распространения возбуждения с одного волокна на другое в реакцию вовлекается вся мышца. Следовательно, гладкие мышцы представляют собой не морфологический, а функциональный синцитий.

Особенностью гладких мышц является их способность осуществлять относительно медленные движения и длительные тонические сокращения. Медленные, имеющие ритмический характер, сокращения гладких мышц желудка, кишечника, мочеточников и других органов обеспечивают перемещение содержимого этих органов. Длительные тонические сокращения гладких мышц особенно хорошо выражены в сфинктерах полых органов, которые препятствуют выходу содержимого этих органов.

Гладкие мышцы стенок кровеносных сосудов, особенно артерий и артериол, также находятся в состоянии постоянного тонического сокращения. Изменение тонуса мышц стенок артериальных сосудов влияет на величину их просвета и, следовательно, на уровень кровяного давления и кровоснабжения органов.

Важным свойством гладких мышц является их пластичность, т. е. способность сохранять приданную им при растяжении длину. Скелетная мышца в норме почти не обладает пластичностью. Эти различия хорошо наблюдать при медленном растяжении гладкой и скелетной мышцы. При удалении растягивающего груза скелетная мышца быстро укорачивается, а гладкая остается растянутой. Высокая пластичность гладких мышц имеет большое значение для нормального функционирования полых органов. Благодаря высокой пластичности гладкая мышца может быть полностью расслаблена как в укороченном, так и в растянутом состоянии. Так, например, пластичность мышц мочевого пузыря по мере его наполнения предотвращает избыточное повышение давления внутри его.

Читайте также:  По утрам болят мышцы ног и рук в руки

Сильное и резкое растяжение гладких мышц вызывает их сокращение. Последнее обусловлено нарастающей при растяжении деполяризацией клеток, обусловливающих автоматию гладкой мышцы. Сокращение, индуцируемое растяжением, играет важную роль в авторегуляции тонуса кровеносных сосудов, а также обеспечивает непроизвольное (автоматическое) опорожнение переполненного мочевого пузыря в тех случаях, когда нервная регуляция отсутствует в результате повреждения спинного мозга.

В гладких мышцах одиночное сокращение продолжается несколько секунд. Тетаническое сокращение возникает при низкой частоте слияния одиночных сокращений и низкой частоте сопровождающих его ПД.

В отличие от скелетной мышцы гладкая мышца кишки, мочеточника, желудка и матки развивает спонтанные тетанообразные сокращения в условиях ее изоляции и денервации, и даже после блокады нейронов интрамуральных ганглиев. В этом случае они возникают не в результате передачи нервных импульсов с нерва, а вследствие активности клеток, обладающих автоматией, т. е. пейсмекерных клеток. Последние идентичны по структуре другим мышечным клеткам, но отличаются по электрофизиологическим свойствам. В этих клетках возникают препотенциалы или пейсмекерные потенциалы, депо-ляризующие мембрану до критического уровня. Вследствие входа, главным образом, ионов кальция мембрана деполяризуется до изо-электрического уровня, а затем поляризуется с обратным знаком (до + 20 мВ) . Реверсия потенциала длится в течении нескольких секунд. За реполяризацией следует новый препотенциал, который вызывает еще один потенциал действия.

Вегетативная нервная система и ее медиаторы оказывают на спонтанную активность пейсмекеров модулирующие влияния. При нанесении ацетил холина на препарат мышцы толстой кишки пейсмекерные клетки деполяризуются до околопорогового уровня и ча-стота ПД возрастает. Инициируемые ими сокращения сливаются, образуется почти гладкий тетанус. Чем выше частота ПД, тем сильнее суммированное сокращение. Нанесение на этот препарат норадрена-лина гиперполяризует мембрану и таким образом снижает частоту ПД и величину тонуса.

Возбуждение гладкомышечных клеток вызывает либо увеличение входа ионов кальция через мембрану клетки, либо высвобождение ионов кальция из внутриклеточных хранилищ. В результате повышения концентрации ионов кальция в саркоплазме активируются сократительные структуры. Так же как сердечная и скелетная мышца, гладкая мышца всегда пассивно расслабляется, если концентрация ионов кальция очень мала. Однако расслабление гладких мышц происходит более медленно, т. к. замедлено удаление ионов кальция.

источник

Виды мышечной ткани в организме человека, ее физические и физиологические свойства. Сравнительная характеристика поперечно-полосатой и гладкой мышечной ткани.

План лекции

ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

1. Виды мышечной ткани в организме человека, ее физические и физиологические свойства. Сравнительная характеристика поперечно-полосатой и гладкой мышечной ткани.

2. Двигательная единица. Классификация.

3. Современные представления о механизме мышечного сокращения.

4. Виды и режимы мышечного сокращения. Теория тетанического сокращения.

5. Утомление в мышечной ткани.

Одним из наиболее распространенных проявлений возбуждения в возбудимых тканях является изменение длины – сокращение. В основе способности к изменению длины лежит свойство сократимости. Наиболее выражено это свойство в мышечной ткани.

Различают поперечно-полосатую и гладкую мышечную ткань. Гладкая мышечная ткань представлена во внутренних полых органах: мышечном слое стенки сосудов, желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, матки и некоторых других. Поперечно-полосатая мышечная ткань составляет основу скелетных мышц. Особой разновидностью поперечно-полосатой мускулатуры является сердечная мышца. Физиологические особенности сердечной мышцы мы будем рассмат-ривать в четвертом семестре при изучении системы кровообращения.

Поперечно-полосатая мышечная ткань опорно-двигательного аппарата

Любая скелетная мышца состоит из 3-х типов мышечных волокон:

— быстрых, фазических мышечных волокон. В связи с относительно низким содержанием в указанных волокнах пигмента миоглобина данные волокна называют белыми;

— медленных, тонических мышечных волокон. В связи с относительно высоким содержанием в данных волокнах миоглобина, и в связи с особенностью окраски, данные мышечные волокна называют красными;

Основная функция первых двух групп волокон состоит в изменении длины мышц: формирование мышечного тонуса и различных вариантов быстрых (фазических) сокращений. Первые две группы мышечных волокон объединяют в группу экстрафузальных мышечных волокон. У волокон-рецепторов есть название-синоним – интрафузальные мышечные волокна.

На сегодняшней лекции мы рассмотрим особенности строения и физиологических свойств экстрафузальных волокон

Выделяют физические и физиологические свойства мышечной ткани. К физическим свойствам мышечной ткани относят вязкость, эластичность, пластичность. К физиологическим – раздражимость, возбудимость, лабильность, проводимость.

1. Растяжимость – способность менять длину под влиянием приложенной силы;

2. Эластичность – способность мышцы восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих ее деформацию;

3. Сила мышц – максимальный груз, который мышца способна еще приподнять;

4. Работа мышц – произведение поднимаемого груза на высоту подъема. Измеряется в кгм.

А = Р х Δh, где А – работа выполненная мышцой, Р – вес груза, Δh – высота, на которую поднят груз.

Максимальный объем выполненной мышцей работы отмечаеся при средних величинах нагрузки (см. рис. 1).

Работа (А)

0 Вес груза (Р)

Рис.1 Объем выполненной работы мышцей в зависимости от величины

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 5134 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

1. Что такое ткань? Какие типы тканей характерны для организма человека? Определите ткани на рисунке 1. Укажите особенности строения, свойства и местоположение ткани А. Охарактеризуйте строение, свойства и функции ткани Б. На рисунке В показаны три ткани, принадлежащие одному типу. Какая особенность в строении позволяет объединить эти ткани в одну группу? Укажите функции этих тканей в организме.

Ткань – это система клеток и внеклеточных структур, объединенных единством происхождения, строения и функций.

Ткани делятся на 4 типа с определенными функциональными особенностями.- эпителиальная – соединительная — мышечная — нервная

А – Эпителиальная: слой клеток, выстилающий поверхность и полости тела, а также слизистые оболочки внутренних органов, пищевого тракта, дыхательной системы, мочеполовые пути. Кроме того, образует большинство желёз организма. Функции: обмен веществ; защитная; секреция; всасывание; выделение. В зависимости от кол-ва клеточных слоев и формы различают: многослойный(кожа, пищевод); однослойный; железистый (железы). Много межклеточного вещества. На рисунке многослойный эпителий.

Б –Мышечная : это вид ткани, который осуществляет двигательные процессы в организме человека и животных (движение крови по кровяным сосудам, передвижении пищи при пищеварении) при помощи специальных сократительных структур – миофибрилл. На рисунке гладкая мышечная ткань. Существуют два типа мышечной ткани: гладкая ( неисчерченная); поперечнополосатая скелетная ( исчерченная); сердечная поперечнополосатая (исчерченная). Расположение в организме — гладкая мускулатура: кишечник, мочевой пузырь, кровеносные сосуды, мочеточники, матка, семявыносящий проток. Поперечнополосатая скелетная: язык, глотка, верхний отдел пищевода, наружный сфинктер прямой кишки. Сердечная поперечнополосатая: только в сердце.

В. — Соединительная: хрящевая, костная, по свойствам соединительная ткань объединяет значительную группу тканей: собственно соединительные ткани (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая – неоформленная и оформленная), ткани которые имеют особые свойства ( жировая, ретикулярная), скелетные твердые (костная и хрящевая) и жидкие (кровь, лимфа). Эта ткань состоит из множества клеток и межклеточного вещества, На рисунке по порядку – рыхлая волокнистая — Относительно клеток, межклеточного вещества больше, включает коллагеновые, эластические и ретикулярные волокна. Хрящевая — прочная, окружена надхрящницей, где идет формирование новых клеток. Выделяют гиалиновые хрящи, эластические и волокнистые. Костная — состоит из остеобластов, между которыми лежат кровеносные сосуды. Межклеточное пространство заполнено минеральными соединениями и в

Охарактеризуйте основные этапы процесса биосинтеза белка в эукариотической клетке.

Биосинтез белка – это создание молекул белка на основе информации о последовательности аминокислот в его первичной структуре, заключенной в структуре ДНК.

Схе­ма­тич­но про­цесс био­син­те­за можно пред­ста­вить сле­ду­ю­щим об­ра­зом: ДНК —> Ин­фор­ма­ци­он­ная РНК —> белок. Дан­ные, по­лу­чен­ные с по­мо­щью раз­лич­ных экс­пе­ри­мен­тов, по­ка­за­ли, что био­син­тез белка со­сто­ит из двух эта­пов: 1​ тран­скрип­ция, 2​ транс­ля­ция.

Тран­скрип­ци­ей на­зы­ва­ют ме­ха­низм, с по­мо­щью ко­то­ро­го нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность ДНК пе­ре­пи­сы­ва­ет­ся в ком­пле­мен­тар­ную по­сле­до­ва­тель­ность в виде мо­ле­ку­лы ин­фор­ма­ци­он­ной РНК. Или же про­цесс син­те­за ин­фор­ма­ци­он­ной РНК в ко­то­рой в ка­че­стве мат­ри­цы, ис­поль­зу­ет­ся одна из цепей мо­ле­ку­лы ДНК. То есть, тран­скрип­ция — это пе­ре­пи­сы­ва­ние ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции на ин­фор­ма­ци­он­ную РНК.

Как же осу­ществ­ля­ет­ся про­цесс тран­скрип­ции? Спе­ци­аль­ный фер­мент на­хо­дит ген и рас­кру­чи­ва­ет уча­сток двой­ной спи­ра­ли ДНК. Фер­мент пе­ре­ме­ща­ет­ся вдоль цепи ДНК и стро­ит цепь ин­фор­ма­ци­он­ной РНК в со­от­вет­ствии с прин­ци­пом ком­пле­мен­тар­но­сти. По мере дви­же­ния фер­мен­та рас­ту­щая цепь РНК мат­ри­цы от­хо­дит от мо­ле­ку­лы, а двой­ная цепь ДНК вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся. Когда фер­мент до­сти­га­ет конца ко­пи­ро­ва­ния участ­ка, то есть до­хо­дит до участ­ка, на­зы­ва­е­мо­го стоп-ко­до­ном, мо­ле­ку­ла РНК от­де­ля­ет­ся от мат­ри­цы, то есть от мо­ле­ку­лы ДНК. Таким об­ра­зом, тран­скрип­ция — это пер­вый этап био­син­те­за белка. На этом этапе про­ис­хо­дит счи­ты­ва­ние ин­фор­ма­ции путем син­те­за ин­фор­ма­ци­он­ной РНК.

Вто­рой этап био­син­те­за белка — транс­ля­ция. Во время транс­ля­ции нук­лео­тид­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти ин­фор­ма­ци­он­ной РНК пе­ре­во­дят­ся в по­сле­до­ва­тель­ность ами­но­кис­лот в мо­ле­ку­ле по­ли­пеп­тид­ной цепи. Этот про­цесс идет в ци­то­плаз­ме на ри­бо­со­мах. Об­ра­зо­вав­ши­е­ся ин­фор­ма­ци­он­ные РНК вы­хо­дят из ядра через поры и от­прав­ля­ют­ся к ри­бо­со­мам. Ри­бо­со­мы — уни­каль­ный сбо­роч­ный ап­па­рат. Ри­бо­со­ма сколь­зит по РНК и вы­стра­и­ва­ет из опре­де­лен­ных ами­но­кис­лот длин­ную по­ли­мер­ную цепь белка. Ами­но­кис­ло­ты до­став­ля­ют­ся к ри­бо­со­мам с по­мо­щью транс­порт­ных РНК. Для каж­дой ами­но­кис­ло­ты тре­бу­ет­ся своя транс­порт­ная РНК, со­от­вет­ству­ю­щая опре­де­лен­но­му три­пле­ту ин­фор­ма­ци­он­ной РНК (ко­до­ну) в мо­ле­ку­ле транс­порт­ной РНК, ко­то­рая имеет форму три­лист­ни­ка. У нее есть уча­сток, к ко­то­рой при­со­еди­ня­ет­ся ами­но­кис­ло­та и дру­гой три­плет­ный ан­ти­ко­дон, ко­то­рый свя­зы­ва­ет­­ся с ком­пле­мен­тар­ным ко­до­ном в мо­ле­ку­ле ин­фор­ма­ци­он­ной РНК.­ Биосин­тез белка со­сто­ит из двух эта­пов: тран­скрип­ция (об­ра­зо­ва­ние ин­фор­ма­ци­он­ной РНК по мат­ри­це ДНК, про­те­ка­ет в ядре клет­ке) и транс­ля­ция (эта ста­дия про­хо­дит в ци­то­плаз­ме клет­ки на ри­бо­со­мах).

1. Охарактеризуйте физические свойства скелетных мышц. Почему появляется болезненное состояние мышц после их работы без предварительной тренировки?

Физические свойства скелетных мышц.

1. Растяжимость – способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей её силы.

2. 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 её к первоначальным размерам является полным. Эти свойства очень важны для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

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

4. Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъёма. Работа мышцы постепенно увеличивается с увеличением груза, но до определённого предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.к. снижается высота подъёма груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок (закон средних нагрузок).

Боль сопровождает разрушение мышечной структуры. Физические упражнения смещают миофибриллы мышечных волокон, происходит распад митохондрий, а это приводит к увеличению количества лейкоцитов в крови. Явление свойственно травмам, воспалениям и инфекциям. При нагрузках, которые относятся к силовым, в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты. Это один из побочных эффектов интенсивной тренировки. Такой процесс вызывает у спортсменов неприятные ощущения тяжести и ноющей боли. Вещество полностью выводится из организма за сутки, поэтому желательно тренироваться не каждый день, а 3-4 раза в неделю. Это даст возможность мышцам отдохнуть и восстановиться.

2. Охарактеризуйте структурно-функциональную организацию животной клетки. Для описания можете использовать приведенную схему строения животной клетки (рисунок 1).

Кле́тка — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов.

Мембрана(6) состоит из двух слоёв, которые отделяют содержимое от внешней среды. По своей структуре она эластична, поэтому клетки могут иметь разнообразную форму;

цитоплазма (12) находится внутри клеточной мембраны. Это вязкая жидкость, которая постоянно двигается. За счёт движения цитоплазмы внутри клетки протекают различные химические процессы и обмен веществ.

Ядро ( 2) – имеет большие размеры, по сравнению с растениями. Располагается в центре, внутри него находится ядерный сок, ядрышко и хромосомы; внутри ядра находится генетический код, который передаётся из поколения в поколение. Именно ядро регулирует работу других органелл клетки; наследственность и изменчивость

Митохондрии ( 5) состоят из множества складок – крист; энергетическими станциями организма являются митохондрии. Именно здесь образуется вещество АТФ, при расщеплении которого выделяется большое количество энергии.

Гранулярная эндоплазматическая сеть (9) имеет множество каналов с рибосомами, синтез белка, по ним питательные вещества поступают в аппарат Гольджи;

Гладкаяэндоплазматическая сеть (10) имеет множество каналов, синтез углеводов и липидов.

комплекс трубочек, именуемый аппаратом Гольджи(4), накапливает питательные вещества;

лизосомы (7) — пузырьки с ферментами, регулируют количество углеродов и других питательных веществ; лизосомы расщепляют ненужные жиры и углеводы, а также вредные вещества;
рибосомы (13) расположены вокруг эндоплазматической сети. Их наличие делает сеть шероховатой, гладкая поверхность ЭПС свидетельствует об отсутствии рибосом. Синтез белка. Состоит из двух субъединиц, немебранная органелла.

Читайте также:  По утрам тянет икроножную мышцу

центриоли( 1) – особые микротрубочки, которые отсутствуют у растений, образуют клеточный центр – образование веретена деления.

Цитоскелет (11) – состоит и з белковых трубочек и нитей. Опора и движение.

Ядрышко (3) – плотное тельце ядра, образование р-РНК

Дата добавления: 2019-03-09 ; просмотров: 285 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

источник

Актуальность темы (мотивация). У человека различают три вида мышц: поперечно-полосатые (исчерченные) скелетные мышцы, поперечно-полосатая (исчерченная) мышца сердца и гладкие (неисчерченные) мышцы внутренних органов, кожи и сосудов.

Специфическим ответом мышцы на раздражение является сокращение. В зависимости от структуры мышцы сокращаются по-разному, быстро, фазнотетанически (скелетная мускулатура), одиночно (сердечная мышца), тонически (гладкая и скелетная мышцы).

В организме возбуждение и сокращение мышц вызываются нервными импульсами, поступающими к мышечным волокнам из нервных центров. В результате сократительной деятельности скелетных мышц, происходящей под влиянием импульсов, приходящих из ЦНС, возможны: передвижение организма в пространстве, перемещение частей тела относительно друг друга, поддержание позы, выработка тепла и т.д.

При перерезке нервов наступает паралич мышц, при длительной фиксации и бездействии – атрофия и контрактура. Чем больше функционирует мышца, тем лучше ее кровоснабжение и больше сила, связанная с мышечной массой.

Дидактические (учебные) цели:

— дать представление о функциях, физиологических свойствах мышц, механизмах, видах и режимах мышечных сокращений, двигательных единицах, явлении утомления мышц;

— дать представление о биоэлектрических, химических, тепловых процессах в мышцах;

— ознакомить с методами оценки функционального состояния мышц;

· Студент должен знать:

— физиологические и физические свойства скелетной мышцы;

— механизм мышечного сокращения и расслабления;

— виды и режимы мышечных сокращений;

— методы изучения функционального состояния мышц;

— оптимум и пессимум силы и частоты раздражения.

· Студент должен уметь:

— записать одиночное мышечное сокращение, зубчатый и гладкий тетанус;

— получить в опыте реакцию скелетной мышцы на раздражители нарастающей силы – оптимум и пессимум Введенского;

— определить силу мышц кисти у человека до и после физической нагрузки методом динамометрии.

Вопросы для самоподготовки

I. Вопросы по базисным знаниям

2. Особенности строения гладких мышц.

3. Строение поперечнополосатой мышечной ткани.

II. Вопросы по теме занятия

1. Функции мышц. Виды мышечной ткани. Двигательные единицы.

2. Физиологические и физические свойства мышц.

3. Механизм мышечных сокращений.

4. Тепловые процессы в мышцах

5. Виды и режимы мышечных сокращений. Суммация сокращений. Тетанус. Виды тетануса.

7. Оптимум и пессимум силы и частоты раздражения.

8. Теория утомления изолированной мышцы и целого организма.

· Специальность: «Лечебное дело»

1. Функции и физиологические особенности гладких мышц.

2. Особенности мышечных сокращений в раннем онтогенезе. Дифференциация моторных единиц на быстрые и медленные.

· Специальность: «Медико-профилактическое дело»

3. Электромиография, ее изменения при утомлении.

· Специальность: «Медико-биологическое дело»

4. Методы изучения механизма мышечных сокращений.

5. Функции мышц челюстно-лицевой области.

· Специальность: «Восточная медицина»

6. Оценка функционального состояния мышечной ткани у человека методами восточной медицины.

7. Влияние миорелаксантов на скелетные мышцы.

IV. Вопросы для самоконтроля

1. Физиологические и физические свойства мышц.

2. Механизм мышечного сокращения.

3. Виды и режимы мышечных сокращений

4. Гипертрофия и атрофия мышц.

Краткое содержание темы

(по вопросам для самоподготовки)

Функции мышц. Виды мышечной ткани. Двигательные единицы. Перемещение тела в пространстве и отдельных его частей, относительно друг друга, работа сердца, сосудов, пищеварительного тракта осуществляются у человека мышцами двух основных типов — поперечно-полосатыми (скелетные и сердечная) и гладкими. Скелетные мышцы являются составной частью опорно-двигательного аппарата человека. Сокращения скелетных мышц являются основным источником теплообразования в организме. Мышцы отличаются друг от друга клеточной и тканевой организацией, иннервацией, механизмами функционирования.

Скелетные мышцы человека состоят из нескольких типов, отличающихся друг от друга структурно-функциональными характеристиками. В настоящее время выделяют четыре основных типа мышечных волокон: медленные фазические волокна окислительного типа, быстрые фазические волокна окислительного типа, быстрые фазические волокна с гликолитическим типом и тонические волокна.

Функциональной единицей скелетной мускулатуры является двигательная единица. Мотонейрон вместе с группой иннервируемых им мышечных волокон называется двигательной единицей.

В скелетных мышцах теплокровных животных и человека различают быстрые и медленные двигательные единицы, состоящие соответственно из быстрых и медленных мышечных волокон. Длительность сокращения медленных двигательных единиц может быть 100 мс и более, быстрых от 10 до 30 мс. Большинство мышц смешанные, состоят как из быстрых, так и из медленных двигательных единиц, а также переходных форм между ними.

Медленные двигательные единицы, как правило, содержат меньше мышечных волокон и, следовательно, при сокращении развивают меньшую силу. Медленные двигательные единицы могут работать без утомления гораздо дольше, чем быстрые, что объясняется особенностями их обмена. При естественном напряжении мышцы мотонейроны медленных двигательных единиц обычно оказываются более низкопороговыми, т.е. вовлекаются в возбуждение раньше.

Разница в возбудимости мотонейронов позволяет нервной системе дозировать силу сокращения, вовлекая в возбуждение меньшее или большее количество двигательных единиц мышцы.

Физиологические и физические свойства мышц. К физическим свойствам скелетных мышц относятся: растяжимость, эластичность, сила мышц, работа мышц.

Растяжимость – это способность мышц под воздействием груза увеличивать длину.

Эластичность — это способность мышц после растяжения принимать исходное положение.

Сила мышц определяется либо максимальным грузом, который она в состоянии поднять, либо максимальным напряжением, которое она может развить в условиях изометрического сокращения. Сила мышц определяется сократительной способностью мышечных волокон.

Сила мышцы при прочих равных условиях зависит от ее поперечного сечения, т.е.чем больше физиологическое поперечное сечение мышцы, тем больший груз она в состоянии поднять. Физиологическое поперечное сечение совпадает с геометрическим только в мышцах с продольно расположенными волокнами; у мышц с косым расположением волокон сумма поперечных сечений может значительно превышать геометрическое поперечное сечение самой мышцы. Силы мышцы с косо расположенными волокнами значительно больше, чем сила мышцы той же толщины, но при продольном расположении волокон.

Работа мышцы измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения мышцы. Внешняя работа мышцы равна нулю, если мышца сокращается без нагрузки. По мере увеличения груза работа сначала увеличивается, а затем постепенно уменьшается. При очень большом грузе, который мышца не способна поднять, работа становится равной нулю. Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках.

Мощность мышцы, измеряемая величиной работы в единицу времени, достигает максимальной величины при средних нагрузках. Поэтому зависимость работы и мощности от нагрузки получила название правила средних нагрузок.

К физиологическим свойствам скелетных мышц относят возбудимость, проводимость, сократимость, лабильность.

Возбудимость – способность мышцы переходить из состояния покоя в состояние возбуждения при действии раздражителя. Возбудимость мышечной ткани меньше, чем нервной.

Проводимость – способность проводить потенциал дейст­вия вдоль и в глубь мышечного волокна по Т-системе.

Сократимость – способность укорачиваться или разви­вать напряжение при возбуждении.

Лабильность – способность воспроизводить максимальную частоту возбуждения в ритме с раздражением в единицу времени, с.

Механизм мышечных сокращений. Мышцы состоят из мышечных волокон. Мышечное волокно является многоядерной структурой, окруженной мембраной и содержащей митохондрии, саркоплазматическую сеть, Т –систему, специализированный сократительный аппарат, представленный множеством нитей миофибрилл, расположенных продольно. Каждая миофибрилла состоит из нитей сократительных белков — актина и миозина.Перегородки (Z-пластины) разделяют миофибриллы на участки – саркомеры.

Саркомер – функциональная единица сократительного аппарата. В саркомере чередуются поперечные светлые и темные полосы. Электронно-микроскопическими исследованиями было установлено, что поперечная исчерченность миофибрилл обусловлена определенным расположением нитей актина, миозина, тропонина, тропомиозина. В центральной части каждого саркомера расположены толстые нити миозина. На обоих концах саркомера находятся тонкие нити актина, прикрепленные к Z–пластинам.

В состоянии покоя концы толстых и тонких нитей лишь незначительно перекрываются на уровне анизотропных — А-дисков. В центре А-диска видна более светлая Н- полоска, в состоянии покоя в ней нет нитей актина. По обе стороны А-дисков видны светлые изотропные I-диски, образованные только нитями актина.

Миозиновые нити имеют поперечные мостики (выступы) с головками, которые отходят от нитей биполярно.

На нитях актина расположены молекулы тропонина, а в желобках между двумя нитями актина лежат нити тропомиозина. Молекулы тропомиозина в покое располагаются так, что предотвращают прикрепления поперечных мостиков миозина к актиновым нитям. В состоянии покоя миозин не может соединяться с нитью актина, так как между ними находится система из нитей тропомиозина и молекул тропонина.

С появлением ионов кальция в присутствии АТФ происходит изменение пространственного положения тропонина, нить тропомиозина сдвигается и открываются участки актина, присоединяющие миозиновые головки. Тонкие актиновые нити скользят вдоль толстых миозиновых нитей, двигаясь между ними к середине саркомера. Сами актиновые и миозиновые нити своей длины не изменяют (рисунок 7).

Соединение головки фосфорилированного миозина с актином приводит к изменению положения мостика- его «сгибанию», в результате, нити актина перемещаются к середине саркомера. Изменяется область взаимного перекрытия актиновых и миозиновых нитей. Ритмические прикрепления и отсоединения головок миозина тянут актиновую нить к середине саркомера.

Таким образом, согласно теории скольжения нитей H. Huxley и A. Huxley, при сокращении происходит уменьшение размера саркомера вследствие активного перемещения тонких актиновых нитей относительно толстых миозиновых, что приводит к развитию напряжения и укорочению мышечного волокна.

При отсутствии повторного возбуждения ионы кальция закачиваются кальциевым насосом из межфибриллярного пространства в систему саркоплазматического ретикулума. Это приводит к снижению концентрации ионов кальция и отсоединению его от тропонина.

Вследствие этого, тропомиозин возвращается на прежнее место и снова блокирует активные центры актина. Затем происходит фосфорилирование миозина за счет АТФ, что также способствует временному разобщению нитей.

Расслабление мышцы после сокращения происходит пассивно. Актиновые и миозиновые нити легко скользят в обратном направлении под влиянием сил упругости мышечных волокон, а также сокращения мышц-антагонистов.

Рисунок 7. Механизм мышечного сокращения

а- мышечное волокно в состоянии покоя;

б — мышечное волокно во время сокращения

1- поверхность мембраны, 2-поперечные трубочки, 3 — боковые цистерны саркоплазматического ретикулума мышечного волокна, 4 — продольные трубочки саркоплазматического ретикулума мышечного волокна, 5 — миофибриллы мышечного волокна, Z – мембрана, разделяющая саркомеры

Возбуждение тонических волокон имеет характер локального ответа, поэтому ограничивается областью нервно-мышечного окончания или тем участком, к которому непосредственно приложено электрическое или химическое раздражение. Охват возбуждением всего волокна возможен потому, что на каждом волокне имеется не одно, а множество нервных окончаний. Одновременное поступление к этим окончаниям нервного импульса вызывает сокращение всего волокна. Это сокращение существенно медленнее, чем сокращение фазных мышечных волокон.

Тепловые процессы в мышцах. Фаза начального теплообразования начинается с момента возбуждения мышцы и продолжается в течение всего сокращения, включая фазу расслабления.

Начальное теплообразование может быть разделено: а) тепло активации; б) тепло укорочения; в) тепло расслабления.

Тепло активацииосвобождается непосредственно после нанесения раздражения, но до сколь-нибудь различимого сокращения мышечных волокон. Поэтому указанная порция тепла рассматривается как тепловой эффект тех химических процессов, которые переводят мышцу из невозбужденного состояния в активное. При тетаническом сокращении тепло активации выделяется в течение всего времени раздражения мышцы при каждом потенциале действия.

Тепло укороченияобусловлено самим сократительным процессом. Если путем сильного растяжения мышцы воспрепятствовать ее сокращению, эта порция тепла не выделяется.

Тепло расслаблениясвязано с освобождением энергии в результате расслабления мышцы. Если мышца подняла груз во время сокращения, то по окончании его количество выделяемого тепла увеличивается.

Вторая фаза теплопродукции длится несколько минут после расслабления и носит название запаздывающего, или восстановительного, теплообразования. Она связана с химическими процессами, обеспечивающими ресинтез АТФ.

Виды и режимы мышечных сокращений. Суммация сокращений. Тетанус. Виды тетануса. При раздражении самой мышцы одиночным стимулом возникает одиночное мышечное сокращение, в котором выделяют три фазы: а) латентный период (от начала раздражения до начала ответной реакции), б) фазу укорочения (собственно сокращение), в) фазу расслабления.

В естественных условиях к мышцам поступают не одиночные импульсы, а серии импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Сокращение мышцы в ответ на ритмическое раздражение получило название тетанического сокращения,или тетануса.Различают зубчатый и гладкий тетанус.

Если каждый последующий импульс тока приходит к мышце в период, когда она начала расслабляться, возникает зубчатый, или несовершенный, тетанус. Если интервал между раздражениями уменьшается так, что каждый последующий импульс приходит к мышце в тот момент, когда она находится в фазе сокращения, возникает гладкий, или совершенный, тетанус.

Мышца может сокращаться в различных режимах. Различают изотонический, изометрический и ауксотонический режимы мышечного сокращения.

При изотоническом режиме сокращения мышцы происходит укорочение ее волокон, но напряжение остается постоянным. Такое сокращение мышцы можно получить, если ей при сокращении не приходится перемещать груз. В естественных условиях сокращения мышцы языка являются близкими к изотоническому режиму сокращения.

Читайте также:  По какому принципу растут мышцы

При изометрическом режиме сокращения длина мышечных волокон остается постоянной, Например, мышца укоротиться не может, например, когда оба ее конца неподвижно закреплены, а напряжение их изменяется. Такое сокращение мышцы можно получить при попытке поднять непосильный груз.

В целом организме сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническими или часто изометрическими, а всегда происходит изменение длины и напряжения мышцы. Такой режим сокращения называется ауксотоническим.

Тонус мышц. В естественных условиях мышцы редко бывают полностью расслабленными. Обычно в них наблюдается небольшая, так называемая позная активность, или позный тонус.

Тонус и особенно его нарушения при ряде заболеваний нервной системы связаны с изменением состояния рефлекторных механизмов, в частности рефлексов с проприорецепторов мышц, повышение возбудимости которых ведет к повышению тонуса.

Оптимум и пессимум силы и частоты раздражения. Н.Е. Введенским было показано, что при действии на мышцу ритмических раздражений амплитуда тетанического сокращения будет различной, она будет зависеть от частоты наносимых раздражений (рисунок 8).

Рисунок 8. Оптимум и пессимум (по Н.Е. Введенскому)

При действии на мышцу ритмических раздражений, каждое предыдущее раздражение приводит к изменению возбудимости мышцы и поэтому влияет на величину последующей ответной реакции. Существуют определенные оптимальные значения частоты и силы раздражения, при которых возникает тетанус максимальной амплитуды. Их называют оптимумом частоты и силы раздражения. При значительном увеличении силы и частоты раздражения амплитуды тетануса уменьшается – это пессимум частоты и силы раздражения.

Теория утомления изолированной мышцы и целого организма.Утомлением называется временное понижение работоспособности клетки, органа или целого организма, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха.

При утомлении нарастает латентный период сокращения и удлиняется период расслабления мышцы. Однако все эти изменения возникают не тотчас после начала работы, а спустя некоторое время. При дальнейшем длительном раздражении развивается утомление мышечных волокон.

Понижение работоспособности изолированной мышцы при ее длительном раздражении обусловлено двумя основными причинами. Первой из них является то, что во время сокращения в мышце накапливаются продукты обмена веществ (фосфорная, молочная кислоты и др.), оказывающие угнетающее действие на работоспособность мышечных волокон.

Другая причина развития утомления изолированной мышцы – постепенное истощение в ней энергетических запасов. Утомление изолированной скелетной мышцы при ее прямом раздражении является лабораторным феноменом.

В целом организме утомление зависит не только от процессов в мышце, но и от процессов, развивающихся в нервной системе, участвующих в управлении двигательной деятельностью.

Особенности мышечных сокращений в раннем онтогенезе. Дифференциация моторных единиц на быстрые и медленные.Становление сократительных свойств скелетных мышц происходит в периоде внутриутробного развития и продолжается длительное время после рождения. Особенностью мышц плода и новорожденных является медленность одиночных сокращений мышц – как фазы укорочения, так и фазы расслабления. Кроме того, у новорожденных, как правило, отсутствуют различия скорости сокращения будущих быстрых и медленных мышц, хотя сами мышцы уже различаются по цвету (белые и красные) и по гистохимическим признакам.

Начальная дифференцировка мышечных волокон на быстрые и медленные происходит во второй половине внутриутробного развития. После рождения наблюдается ускорение сокращений не только быстрых, но и медленных волокон. У медленных волокон, в дальнейшем, происходит вторичное замедление сокращений. Однако скорость сокращения медленных мышц у взрослых гораздо больше, чем у мышц плода.

Ускорение сокращений мышц в ходе развития обусловлено двумя факторами: ускорением, обусловленным интенсификацией активации мышечных белков, и ускорением, вследствие увеличения количества саркомеров, последовательно расположенных по длине миофибрилл.

Задание для самостоятельной работы студентов на практическом занятии

Работа 1. Запись и анализ одиночного мышечного сокращения

Цель работы: научиться проводить запись одиночных сокращений мышцы нервно-мышечного препарата, научиться анализу одиночных сокращений.

Для работы необходимы: лягушка, инструменты для препарования, салфетки, препаровальный столик, 0,65 % раствор NaCl, вертикальный миограф, электростимулятор, кимограф, чернила, секундомер, пипетка.

Ход работы. Препарат икроножной мышцы лягушки укрепляют в вертикальном миографе. Рычажок миографа в горизонтальном положении. С помощью потенциометра подбирают такую силу раздражения, на которую мышца развивает достаточно сильное сокращение. Под кривой одиночного мышечного сокращения записывается отметка времени. Для вычисления продолжительности фаз одиночного мышечного сокращения с определенных точек кривой мышечного сокращения опускают перпендикулярно на отметку времени.

Результаты работы и её оформление: кривую одиночного мышечного сокращения зарисуйте в тетрадь, обозначив фазы сокращения и расслабления, и их длительность.

Выводы: сделайте вывод о длительности одиночного сокращения икроножной мышцы лягушки.

Работа 3 .Запись оптимума и пессимума силы и частоты раздражений

Цель работы: научиться проводить запись оптимума и пессимума силы и частоты раздражений.

Для работы необходимы: лягушка, инструменты для препарования, салфетки, препаровальный столик, 0,65 % раствор NaCl, вертикальный миограф, электростимулятор, кимограф, чернила, секундомер, пипетка.

Ход работы. Препарата икроножной мышцы лягушки укрепляют в миографе, который соединен со стимулятором, приближают писчик миографа к кимографу. Находят величину стимула, вызывающего максимальное одиночное сокращение мышцы. Затем находят оптимальную частоту, которая вызывает возникновение гладкого тетануса максимальной амплитуды. Затем резко увеличивают частоту и силу раздражения, не прекращая запись миограммы. Амплитуда сокращения резко снижается. Это будет пессимум частоты и силы раздражения.

Результаты работы и ее оформление: кимограммы зарисуйте в тетради, объясните механизм оптимума и пессимума.

Выводы: проанализируйте результаты, обратив внимание на критические изменения частоты раздражения, когда кривые переходят из оптимума в пессимум.

Работа 4. Определение силы мышц кисти у человека до и после физической нагрузки методом динамометрии

Цель работы: научиться определять силу мышц кисти у человека с помощью динамометра.

Для работы необходимы: кистевой динамометр, объект исследования — человек.

Ход работы. Измерьте силу мышц кисти левой и правой руки динамометром. Затем сделайте 15 – 20 отжиманий на руках. Снова измерьте силу мышц кисти правой и левой руки динамометром.

Результаты работы и ее оформление: результаты измерения занесите в протокол.

Выводы: сделайте выводы о силе мышц до и после физической нагрузки и объясните снижение силы мышц после физической нагрузки.

Работа 5. Исследование максимального мышечного усилия и силовую выносливость мышц кисти методом динамометрии

Цель работы: научиться определять максимальное мышечное усилие и силовую выносливость мышц кисти методом динамометрии.

Для работы необходимо: кистевой динамометр, объект исследования — человек.

Ход работы. Испытуемый в положении стоя отводит вытянутую руку с динамометром в сторону под прямым углом к туловищу. Вторая, свободная рука опущена и расслаблена. По сигналу экспериментатора испытуемый дважды выполняет максимальное усилие на динамометре. Силу мышц оценивают по лучшему результату. Затем испытуемый выполняет 10-кратные усилия с частотой 1 раз в 5 с. Результаты записывают и определяют уровень работоспособности мышц по формуле:

где, Р – уровень работоспособности; f1, f2, f3и т.д. – показатели динамометра при отдельных мышечных усилиях; n – количество попыток.

Эти результаты используют для определения показателя снижения работоспособности мышц по формуле:

где, S –показатель снижения работоспособности мышц; f1– величина начального мышечного усилия; fmin– минимальная величина усилия; fmaxмаксимальная величина усилия.

Результаты работы и их оформление: начертите график, который выявит характер снижения работоспособности мышц: на оси абсцисс отложите порядковые номера усилий, на оси ординат – показатели динамометра при каждом усилии.

Выводы: объясните полученные результаты.

Работа 6.Работа мышцы при различных нагрузках методом эргографии

Цель работы: научиться определять работу мышцы при различных нагрузках методом эргографии.

Для работы необходимо: эргограф, электрометроном, набор грузов, объект исследования — человек.

Ход работы. Испытуемый садится на стул рядом со столом, на котором установлен эргограф. Предплечье испытуемого закрепляют в эргографе между опорной полукруглой планкой, куда опирается локоть, и вертикальной стойкой, которую охватывают кисть руки. Вертикальные стойки с двух сторон ограничивают боковые движения предплечья. На указательный палец надевают кольцо, которое тонким тросом через каретку с писчиком и блок связано с грузом массой от 1,5 до 3 кг. Включают метроном с частотой 60 сигналов/мин и рекомендуют испытуемому поднимать груз, т.е. сгибать и разгибать указательный палец в ритме метронома, пытаясь сохранить как можно дольше максимальную амплитуду движений. Работу продолжают до полного утомления, т.е. до момента, когда мышцы пальца перестают сокращаться.

По формуле А = РН вычисляют величину работы в джоулях, где Р – масса груза, Н – суммарная высота подъема, вычисляемая по эргограмме. Затем определяют длительность работы.

Результаты работы и их оформление: результаты записей занесите в протокол.

Выводы: оцените работу по частоте и амплитуде зубцов эргограммы, величине груза и длительности работы.

Инструкция к оформлению работ

5. Результаты с рисунками и анализом полученных результатов.

6. Выводы с использованием атласа, практикумов, руководств к практическим занятиям, учебных пособий по физиологии.

I. Ситуационные задачи

1. При раздражении нерва нервно-мышечного препарата мышца доведена до утомления. Что произойдет, если в это время подключить прямое раздражение мышцы?

Ответ. Мышца снова начинает сокращаться, т.к. при раздражении нервно-мышечного препарата утомление раньше всего наступает в синапсе.

2. Мышца сокращается тетанически. Как изменится ритм ее сокращения, если в перфузируемый раствор ввести атропин?

Ответ. Мышца расслабится, т.к. атропин блокирует передачу импульсов в холинергических синапсах.

3. Площадь физиологического поперечного сечения мышцы 25 см 2 . Рассчитайте удельную силу мышцы, если она в состоянии поднять 200 кг?

Ответ. Удельная сила равна отношению максимального груза к площади поперечного сечения. В данном случае она равна 8 кг/см 2 .

4. Длительность рефрактерности мышцы 10 мсек. Длительность одиночного сокращения 200 мс. Назовите интервал частот раздражения, при которых данная мышца будет сокращаться в режиме гладкого тетануса.

Ответ. Для гладкого тетанического сокращения необходимо, чтобы интервал между раздражениями был длиннее рефрактерного периода, но короче всей длительности сокращения, который равен примерно 1/3 всего времени одиночного сокращения (т.е. времени сокращения и расслабления. В данном случае этот интервал лежит в пределах от 10 до 70 мс, значит при частоте от 15 – 100 Герц будет наблюдаться тетанус. При меньшей частоте будут одиночные сокращения, при большей – пессимум.

5. В эксперименте на нервно-мышечном препарате было определено, что при неизменной силе тока пессимум наступает при частоте 150 Гц. При какой частоте раздражения можно получить на этом препарате состояние оптимума. Какова лабильность нервно-мышечных синапсов данного препарата?

Ответ. При частоте немного меньшей 150 Гц. Лабильность синапса 149 Гц т.к. это максимальная частота, которую воспроизвел нервно-мышечный препарат.

6. Схема какого процесса приведена ниже? Добавьте недостающие звенья, раздражения ____ возникновенья потенциала действия ____ проведение его вдоль клеточной мембраны и вглубь волокна по Т-системам____? Взаимодействие актина и миозина____?____ активации Са насоса ____? ____ расслабление мышцы?

Ответ. Приведена схема электро-механического сопряжения (ЭМС). Раздражение, возникновение потенциала действия, проведение его вдоль клеточной мембраны и вглубь волокна по Т-системам, освобождение Са ++ из саркоплазматического ретикулума, взаимодействие актина и миозина, сокращение мышечного волокна ____ активация Са ++ — насоса___возвращение Са ++ в цистероны ретикулума ____ расслабление мышцы.

7. Величина МП мышечного волокна уменьшилась. Станет ли при этом разница между возбудимостью этого волокна и иннервирующего его нервного волокна больше или меньше?

Ответ. При уменьшении МП мышечного волокна его пороговый потенциал тоже уменьшится и, следовательно, уровень возбудимости повысится.

8. К покоящейся мышце подвесили груз. Как при этом изменится ширина Н-зоны саркомера?

Ответ. При растяжении мышцы степень перекрытия миозиновых нитей уменьшается, так как актионовые нити частично выходят из промежутков между миозиновыми нитями. Соответственно ширина Н-зоны увеличивается.

9. Совпадает ли физическое и физиологическое понятия работы мышц?

Ответ. Нет, не всегда совпадают. В физическом смысле механическая работа измеряется произведением силы на расстояние. В случае изотонического сокращения мышца действительно перемещает какой-то груз на некоторое расстояние. Однако, при изометрическом сокращении (например, при попытке поднять непосильный груз) укорочения мышцы не происходит. Значит, в физическом смысле механическая работа равна нулю. Тем не менее, в мышце затрачивается энергия, которая идет на развитие напряжения в мышечных волокнах. Следовательно, в физиологическом смысле работа совершается.

10. Почему быстрые мышцы при сокращении потребляются в единицу времени больше энергии АТФ, чем медленные?

Ответ. Основное отличие быстрых мышц от медленных состоит в том, что они укорачиваются более быстро. При быстром сокращении мостики совершают больше гребковых движений в единицу времени, и на это затрачивается больше энергии.

I I. Тестовые вопросы

Инструкция. Для каждого вопроса дается 5 ответов. Выберите один наиболее правильный ответ или утверждение.

1. Продолжительность одиночного сокращения икроножной мышцы

2. Силу мышечных сокращений можно определить с помощью

источник