Мышечное сокращение

Материал из Documentation.

Перейти к: навигация, поиск



Мышечное сокращение — уко­ро­че­ние или на­пря­же­ние мышц в от­вет на по­сту­паю­щий нерв­ный им­пульс или на воз­дей­ст­вие ме­диа­то­ра.[1]

Мо­ле­ку­ляр­ные ме­ха­низ­мы М. с. сход­ны в разл. ти­пах мышеч­ной тка­ни. Впер­вые ги­по­те­тич. мо­дель, объ­яс­няю­щая ме­ха­низм М. с. (мо­дель «сколь­зя­щих ни­тей»), пред­ло­же­на в 1954 англ. (А. Ф. Хакс­ли и Р. Ни­дер­гер­ке) и амер. (Х. Хакс­ли и Дж. Хан­сон) учё­ны­ми.[2]

Наи­бо­лее упо­ря­до­чен со­кра­тит. ап­па­рат по­пе­реч­но-по­ло­са­тых (ске­лет­ных) мышц. Вдоль их мышечных волокон располагаются миофибриллы. Каждая из них состоит из последовательно расположенных повторяющихся элементов — саркомеров, отделяемых друг от друга Z-дисками. В саркомерах находятся тонкие нити (филаменты), состоящие преим. из белка актина, и расположенные параллельно им толстые, образованные гл. обр. белком миозином. На поверхности толстых филаментов с определённой периодичностью и строгой симметрией располагаются т. н. головки, образованные глобулярными N-концевыми участками молекул миозина, в которых находятся актин-связывающий и АТФазный центры. Головки левой и правой частей толстого филамента имеют противоположную направленность. Каждому миозиновому филаменту соответствуют неск. тонких актиновых; одним концом они прикрепляются к Z-диску, а другим обращены к центру саркомера. Актиновые нити, расположенные в левой и правой частях каждого саркомера, имеют противоположную направленность. В состоянии покоя нити актина и миозина пространственно частично перекрывают друг друга, однако головки миозина слабо взаимодействуют с актином и мышца находится в расслабленном состоянии. М. с. скелетных мышц инициирует нервный импульс, поступающий от двигательного нейрона и вызывающий высвобождение ионов Ca2 + из саркоплазматич. ретикулума. Повышение концентрации Ca2 + сопровождается структурными изменениями в регуляторных белках (тропонине и тропомиозине), расположенных на активном филаменте, что делает возможным присоединение головок миозина к актину и пошаговое проталкивание тонких филаментов к центру саркомера. В результате скольжения двух типов филаментов относительно друг друга (без изменения их длины) происходит укорочение саркомера и миофибрилл в целом. При уменьшении концентрации ионов Ca2 + в саркоплазме регуляторные белки приобретают своё первоначальное состояние, что приводит к ослаблению взаимодействия между толстыми и тонкими филаментами и расслаблению мышцы. Для осуществления М. с. необходима энергия, которая освобождается за счёт гидролиза АТФ головками миозина.[3]

В гладких мышцах толстые и тонкие филаменты расположены менее упорядоченно, чем в поперечно-полосатых. Регуляция сокращения гладких мышц осуществляется преим. путём обратимого фосфорилирования лёгких цепей миозина, катализируемого спец. ферментом, активность которого зависит от концентрации ионов Ca2 + и присутствия белка кальмодулина. Стимулом для М. с. служат импульсы, приходящие по вегетативным нервам, или гормональные сигналы, приводящие к повышению концентрации Ca2 + в саркоплазме и фосфорилированию лёгких цепей.[4]

Содержание

[править] Виды мышечной работы

В зависимости от нагрузки и количества силы, производимой мышцей, при мышечном сокращении может выполняться три различных вида работы.[5]

1. Концентрическая (преодолевающая) работа мышцы. Происходит она тогда, когда сила мышцы превосходит внешнее сопротивление, — это приводит к сгибанию сустава и сопровождается укорачиванием мышцы. Например, концентрическую работу совершает бицепс плеча в восходящей фазе движения в упражнении с гантелей.[6]

2. Эксцентрическая (уступающая) работа мышцы. Возникает, когда внешнее сопротивление превосходит силу, вырабатываемую мышцей, что приводит к разгибанию сустава, и сопровождается удлинением мышцы. Эксцентрическую работу совершает бицепс плеча в нисходящей фазе движения в упражнении с гантелей. В этом случае, несмотря на то, что мышечные волокна удлиняются, они все равно находятся в состоянии сокращения, позволяя вернуться в исходное положение плавно. В фазе эксцентрической работы происходят микроразрывы мышечных волокон, вызывающие мышечную боль и следствием имеющие рост мышечной массы и силы.[7]

Концентрическая и эксцентрическая работа объединяются в понятии динамического режима тренировки.[8]

3. Изометрическая (удерживающая) работа мышцы. Этот тип мышечной работы происходит тогда, когда мышца сокращается в статичном положении. Мышца генерирует силу, сокращается, но длина мышцы остается неизменной. Примером изометрической работы мышцы является фиксация положения руки в фазе наибольшего напряжения бицепса плеча в упражнении с гантелей, или попытка сдвинуть закрепленный предмет. Изометрическая работа осуществляется в статическом режиме тренировки.[9]

[править] Энергетическое обеспечение

Непосредственно мышечное сокращение происходит за счёт энергии АТФ, однако запасы АТФ в миоцитах невелики и расходуются в течение 1-2 секунд, в это время включаются резервные источники АТФ: креатинкиназная и аденилаткиназная реакции, использующие креатинфосфат и АДФ.[10]

[править] Креатинфосфокиназная реакция

Специальная реакция субстратного фосфорилирования. Это самый быстрый способ ресинтеза АТФ. Запасов креатинфосфата хватает для обеспечения мышечной работы в течение 20 секунд. Максимально эффективен. Не требует присутствия кислорода, не дает побочных нежелательных продуктов, включается мгновенно. Его недостаток — малый резерв субстрата (хватает только на 20 секунд работы).[11]

[править] Миокиназная реакция

Протекает только в мышечной ткани. 2АДФ->АТФ+АМФ. Реакция катализируется миокиназой (аденилаткиназой). Главное значение этой реакции заключается в образовании АМФ — мощного аллостерического активатора ключевых ферментов гликолиза, гликогенолиза, ГБФ-пути (гексозобифосфатный путь: гликолиз, гликогенолиз). Частично АМФ путём дезаминирования превращается в ИМФ, сдвигая миокиназную реакцию в сторону образования АТФ.[12]

[править] Энергообеспечение по видам мышечных клеток

Обеспечение энергией у разных мышечных клеток принципиально различается: есть «красные» мышцы и «белые» мышцы.[13]

Красные мышцы — «медленные» оксидативные мышцы. Они имеют хорошее кровоснабжение, много митохондрий, высокую активность ферментов окислительного фосфорилирования. Предназначены для работы в аэробном режиме. Например, такие мышцы служат для поддержания тела в определенном положении (позы, осанка).[14]

Белые мышцы — «быстрые», гликолитические. В них много гликогена, слабое кровоснабжение, высока активность ферментов гликолиза, креатинфосфокиназы, миокиназы. Они обеспечивают работу максимальной мощности, но кратковременную.[15]

У человека нет специализированных мышц, но есть специализированные волокна: в мышцах-разгибателях больше «белых» волокон, в мышцах спины больше «красных» волокон.[16]

Мышцы
Виды 

БицепсБольшая грудная мышцаБольшая приводящая мышцаБольшая ягодичная мышцаВеретенообразные мышцыВисцеральная мускулатураГладкие мышцыДвуглавая мышца бедраДельтовидная мышцаЖевательные мышцыИкроножная мышцаКвадрицепсЛентовидные мышцыМалая грудная мышцаМалая ягодичная мышцаМимические мышцыМиокардМышцы бедраМышцы верхней конечностиМышцы голениМышцы головыМышцы грудиМышцы животаМышцы кистиМышцы нижней конечностиМышцы плечаМышцы предплечьяМышцы спиныМышцы тазаМышцы туловищаМышцы шеиНаружная косая мышца животаПеристые мышцыПолуперепончатая мышцаПоперечно-полосатые мышцыПрямая мышца животаСкелетные мышцыСоматическая мускулатураСредняя ягодичная мышцаТрапециевидная мышцаТрицепсШирочайшая мышца спины

Характеристики 

ВыносливостьПоперечникСила

Строение 

МиофибриллыМиофиламентМиоцитыМышечная тканьМышечное волокноСаркомерСаркоплазматический ретикулумСкелетные мышечные волокна

Темы 

Гипертрофия соматической мускулатурыИзолирующее упражнениеМышечная системаМышечное сокращениеМышечный отказМышцы человекаСокращение скелетной мышцыТренировкаФункциональная гипертрофияЭлектромеханическое сопряжениеЭнергетическое снабжение

Личные инструменты