Функциональная организация скелетных мышц
Физиология двигательного аппарата.
ЛЕКЦИЯ № 15
Потребность организма в кислороде
При многих состояниях, включая упомянутые выше, кислород назначается в лечебных целях. В тех случаях, когда поступление О2 прекращается более чем на 4 минуты, в мозге происходят необратимые изменения и человек умирает. Подобная ситуация возникает, например, когда ребенок, играя с полиэтиленовым пакетом, надевает его себе на голову и задыхается. Если поступление СО2 только уменьшается, может развиваться гипоксия мозга. Обычно это происходит с людьми, работающими в ограниченном пространстве (трюмах, цистернах, котлах). В этих условиях они быстро используют имеющийся в распоряжении воздух и могут погибнуть от аноксии, если их дополнительно не обеспечить кислородом или не вывести на свежий воздух.
При недостатке кислорода кровь теряет присущий ей ярко красный цвет и приобретает голубоватый оттенок. Одновременно губы пациента, ушные раковины и конечности становятся цианотическими, то есть синюшного цвета.
У человека существует три вида мышц (Рис. 32):
Ø поперечно-полосатые скелетные мышцы составляют 30-35% массы тела и имеют площадь около 3 м2. Целая мышца – отдельный орган, а мышечное волокно – отдельная клетка (Рис. 33);
Ø особая поперечно-полосатая сердечная мышца;
Ø гладкие мышцы внутренних органов.
Рис. 32. Виды мышечной ткани: I— продольный разрез; II— поперечный срез; А — гладкая (неисчерченная); Б — поперечнополосатая скелетная; В — поперечнополосатая сердечная
Мышцы иннервируются тремя способами:
Ø двигательными нервами, которые передают из центра моторные команды;
Ø чувствительными нервами, информация по которым передается в центр о напряжении и движении мышц;
Ø симпатическими нервными волокнами, которые влияют на обменные процессы в мышцах.
Функции скелетных мышц:
– перемещение частей тела друг относительно друга, фиксация внутренностей;
– перемещение тела в пространстве (локомоция);
– поддержание позы;
– участите в обмене веществ, терморегуляции и поддержания тонуса нервной и сердечно-сосудистой систем.
Рис. 33. Схема скелетной мышцы: А — мышечные волокна прикреплены к сухожилиям; Б— отдельное волокно, состоящее из миофибрилл; В— отдельная миофибрилла: чередование светлых актиновых I-дисков и темных миозиновых А-дисков; наличие Н-зоны и М-линии; Г— поперечные мостики между толстыми миозиновыми и тонкими актиновыми нитями
Функциональной единицей скелетной мышцы является двигательная единица, которая состоит из мотонейрона спинного мозга, его аксона (двигательного нерва) с многочисленными окончаниями, и иннервируемых им мышечных волокон. Возбуждение мотонейрона вызывает одновременное сокращение всех входящих в эту единицу мышечных волокон. Двигательные единицы (ДЕ) небольших мышц содержат мало мышечных волокон (ДЕ глазного яблока 3-6 волокон), ДЕ крупных мышц туловища и конечностей – около 2000 волокон.
Мышечное волокно представляет собой вытянутую клетку длиной 10-12 см (длина мышечного волокна обычно равна длине самой мышцы), диаметр волокна около 10-100 мкм. В состав мышечного волокна входит (Рис. 33):
· Оболочка – сарколемма.
· Жидкое содержимое – саркоплазма.
· Ядро.
· Митохондрии – энергетические центры клетки.
· Рибосомы – белковые депо.
· Миофибриллы (фибриллы) – сократительные элементы, кторые состоят из 2 видов белков (тонкие нити актина и вдвое более толстые нити миозина). Миофибриллы разделены Z – мембранами (или Z – линиями) на отдельные участки – саркомеры, в средней части которых расположены преимущественно миозиновые нити (толстые филаменты), а актиновые нити (тонкие филаменты) прикреплены к Z – мембранам по бокам саркомера (разная способность преломлять свет у актина и миозина создает в состоянии покоя мышцы поперечно-полосатый вид в световом микроскопе). Темные участки называются А-диски, светлые I-диски. В средней части А-диска есть более светлый участок – Н-зона. В покоящейся мышце в Н-зоне нет тонких филаментов, а в I-диске нет толстых.
· Саркоплазматический ретикулум – замкнутая система продольных трубочек и цистерн, расположенных вдоль миофибрилл и содержащих ионы Са2+
Толстые филаменты состоят примерно из 400 молекул миозина (закрученных друг относительно друга), который имеет вид палочковидной молекулы с утолщенным концом – головкой (Рис. 33, Г).
Тонкие филаменты образованы тремя белками (Рис. 34):
- актин – глобулярный белок, который образует спиральный двухнитевой полимер, состоящий из 13-14 молекул;
- тропомиозин – палочковидная молекула, которая располагается в желобке двойной спирали актина, длина молекулы тропомиозина равна длине 7 мономеров актина
- тропонин – сферическая молекула состоит из 3 субъединиц (ТнС, ТнТ, ТнI): Са-связывающая, тропомиозинсвязывающая и ингибирующая.