Базовые физиологические свойства мышечной ткани
Абсолютно все типы мышечной ткани обладают тремя фундаментальными физиологическими свойствами, которые обеспечивают их нормальное функционирование и реакцию на внешние или внутренние стимулы. К этим свойствам относятся:
- Возбудимость — способность ткани переходить в состояние физиологической активности в ответ на действие раздражителя.
- Проводимость — способность распространять возникший потенциал действия (возбуждение) вдоль клеточной мембраны.
- Сократимость — специфическое свойство мышечной ткани. Оно заключается в способности мышцы укорачиваться, а также увеличивать свое напряжение (тонус) при воздействии порогового и надпорогового раздражения.
Функции скелетной мускулатуры
Скелетные мышцы выполняют в организме ряд жизненно важных задач, которые не ограничиваются исключительно обеспечением движения. Выделяют четыре основные функции:
- Двигательная. Отвечает за непосредственное перемещение всего тела, а также его отдельных частей в трехмерном пространстве.
- Статическая (позная). Обеспечивает поддержание равновесия тела в самых различных пространственных положениях и во время движения. Эта функция реализуется за счет постоянного поддержания базового мышечного тонуса.
- Теплопродукция. Мышцы играют важнейшую роль в процессах терморегуляции организма. Выработка тепла многократно увеличивается как при целенаправленном сокращении мускулатуры, так и при непроизвольной мышечной дрожи в условиях холода.
- Насосная. Ритмичные сокращения скелетных мышц оказывают механическое давление на проходящие сквозь них сосуды, что активно способствует току лимфы в организме.
Закон «Все или ничего» и рекрутирование волокон
В нормальной физиологии существует закон «Все или ничего», однако его применимость к мышечной ткани зависит от того, рассматриваем ли мы отдельную клетку или орган в целом.
Отдельное мышечное волокно строго подчиняется этому закону: при достижении пороговой силы раздражителя оно отвечает максимально возможным сокращением, а при подпороговом стимуле не сокращается вообще.
В отличие от одиночного волокна, целая скелетная мышца не подчиняется закону «Все или ничего». Это связано с ее гетерогенным строением и принципами иннервации:
- В составе мышцы находится огромное количество волокон, и каждое из них обладает своим собственным порогом раздражения.
- По мере увеличения силы наносимого раздражения происходит рекрутирование — в процесс возбуждения и последующего сокращения вовлекается всё большее количество мышечных волокон с более высокими порогами.
- Прямым следствием этого механизма является то, что амплитуда общего сокращения мышцы плавно увеличивается пропорционально силе раздражения.
Ключевые параметры мышечного ответа
При оценке функционального состояния и характеристик ответа скелетной мышцы на раздражение, физиологи анализируют ряд базовых параметров. К ним относятся:
- Длительность — время, в течение которого длится цикл сокращения и расслабления.
- Частота — количество стимулов, поступающих к мышце в единицу времени.
- Амплитуда — степень укорочения мышцы, которая, как было отмечено выше, зависит от количества рекрутированных волокон.
- Сила — напряжение, развиваемое мышцей при сокращении.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие виды мышечных сокращений выделяют в зависимости от частоты раздражения?
В зависимости от частоты раздражения выделяют следующие виды мышечных сокращений:
- Одиночные сокращения — возникают при редких импульсах (низкой частоте), когда каждый цикл завершается полным расслаблением.
- Тетанические сокращения (тетанус) — слитные сокращения, возникающие при увеличении частоты раздражения. К ним относятся:
- Зубчатый тетанус — возникает, когда последующий импульс приходит в фазу расслабления предыдущего сокращения.
- Гладкий тетанус — возникает при высокой частоте, когда импульсы приходят в фазу укорочения, делая сокращение слитным и устойчивым.
При чрезмерном увеличении частоты может наступать отсутствие ответа на каждый импульс (трансформация ритма) или пессимум.
Какие типы мышечных волокон входят в состав скелетных мышц?
В состав скелетных мышц входят разные типы мышечных волокон:
- Фазные — генерируют полноценный потенциал действия распространяющегося типа; среди них выделяют быстрые (белые, гликолитические) и медленные (красные, окислительные).
- Тонические — не способны генерировать полноценный потенциал действия.
- По гистохимической классификации выделяют красные волокна I типа, белые волокна II типа и промежуточные волокна.
- Также выделяют интрафузальные волокна, находящиеся внутри мышечного веретена, и экстрафузальные волокна — волокна данной мышцы, не входящие в состав мышечного веретена.
- В составе моторных единиц: медленные S-единицы содержат волокна I типа; быстрые утомляемые FF-единицы — волокна IIБ типа; быстрые устойчивые FR-единицы — волокна IIА типа.
Каковы основные режимы мышечного сокращения?
Выделяют три основных режима мышечного сокращения, основанных на изменении длины и тонуса мышцы:
- Изометрическое сокращение — увеличивается напряжение (тонус), но длина мышцы не изменяется.
- Изотоническое сокращение — мышца укорачивается (длина изменяется), но тонус (напряжение) остается постоянным.
- Ауксотоническое (смешанное) сокращение — изменяются и длина, и напряжение мышцы. В естественных условиях чаще всего встречаются смешанные сокращения.
Каков механизм мышечного сокращения согласно теории скользящих нитей?
Механизм мышечного сокращения основан на взаимном перемещении нитей актина и миозина без изменения их собственной длины. Процесс включает цикл поперечных мостиков, использующий энергию гидролиза АТФ:
- При возбуждении повышается концентрация ионов кальция, которые связываются с тропонином. Тропонин меняет конформацию, открывая участки на актине.
- Поперечный мостик (головка миозина) прикрепляется к актине.
- Освобождается неорганический фосфат, и головка миозина совершает гребковое движение, передвигая актиновую нить к середине саркомера.
- Связывание новой молекулы АТФ приводит к отсоединению поперечного мостика от актина.
- Энергия гидролиза АТФ переводит миозин в высокоэнергетическую конформацию для нового цикла.
Для запоминания основных функций скелетных мышц используйте фразу «Движение Создает Тепловой Насос»: Двигательная, Статическая, Теплопродукция, Насосная.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему целая мышца не подчиняется закону «все или ничего»?
Потому что целая мышца состоит из множества мышечных волокон, каждое из которых имеет свой индивидуальный порог раздражения. При увеличении силы стимула возбуждается большее количество волокон, что приводит к плавному увеличению амплитуды сокращения.
Что в физиологии понимают под сократимостью?
Сократимость — это способность мышечной ткани изменять свою длину (укорачиваться) и увеличивать тонус при воздействии на нее порогового или надпорогового раздражителя.
Каким образом мышцы участвуют в токе лимфы?
Скелетная мускулатура выполняет насосную функцию. Во время сокращения мышцы утолщаются и сдавливают лимфатические сосуды, проталкивая лимфу вперед.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы рекрутирования мышечных волокон при увеличении силы раздражения
- Влияние параметров стимула (длительность, частота, амплитуда, сила) на характер сокращения
- Роль мышечного тонуса в реализации статической (позной) функции
- Отличия порогового и надпорогового раздражения для мышечной ткани
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Свойства и функции скелетных мышц» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 112 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Мышечное сокращение»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.