Как работают мышцы — физиология и биомеханика 🔵

Всем людям приходится пользоваться своими мышцами. Для выполнения элементарных движений, для профессиональной деятельности, а также непроизвольно. Однако мало кто задумывался за счет чего они функционируют и сколько их всего. Как работают мышцы, читайте далее в нашей статье.

Содержание

Мышцы

Мышцы являются наиболее активной частью опорно-двигательного аппарата человека. Следуя мозговым сигналам, человек совершает движения благодаря этим органам.

В среднем, мышцы составляют около 40 процентов массы зрелого индивидуума. В любом человеке примерно 400 отдельных мышц, большинство которых достаточно слабые и небольшие. Подобное солидное число мышц нужно для совершения самых разнообразных безупречно согласованных движений.

Мышцы тесно контактируют с иными частями человеческого организма. Например:

С костным аппаратом, к которому они прикреплены при помощи сухожилий;
С кожным покровом тела (лицевая мускулатура);
Слизистыми оболочками (мышцы языка).

Удивительно изящные па профессиональных танцоров являются результатом согласованной работы мышечных групп, натренированных постоянными упражнениями.

Состав мышц

Мышцы строятся из мышечных волокон.

Пучок мышечный;
Эпимизий;
Перимизий;
Cухoжилия;
Mышечнoе бpюшкo.

Данные волокна, образуют пучки мышц, собираясь вместе. Большое количество подобных пучков, разделенных перемизием — специальной оболочкой, формируют саму мышцу.

Мышцу в целом, включая сухожилие, с помощью которого она держится на кости, покрывает полупрозрачная оболочка соединительной ткани — эпимизий. Волокна мышц могут сокращаться и удлиняться по мере необходимости. Движение происходит, когда мышца удлиняется и сокращается.

Какие бывают мышцы

Всего существует 2 видa мышц, в зависимости от их предназначения.

Поперечно-полосатые — состоят из темных и светлых ленточек или полосок, благодаря которым они носят такое название. Они держатся на костях с помощью сухожилий и примыкают к самому большому органу человека — коже. Данные мышцы могут быть приведены в движение осознанно. Можно отметить среди них такие известные, как бицепс, трицепс и квадрицепс;
Мышцы гладкие — гораздо мельче поперечно-полосатых и цвет имеют розовый. Данные мышцы составляют стенки внутренних органов, таких как пищевод, желудок, мочевой пузырь и кишечник. Также они есть в стенках вен и артерий. Они совершают непроизвольные движения, то есть независимо от воли человека.

При рассмотрении при помощи микроскопа поперечно-полосатых и гладких мышц, то можно хорошо разглядеть их различия. Внутри миофибрилл, которые составляют их волокна, можно заметить темные и светлые участки различной толщины.

В основе любого сокращения лежит теория скольжения нитей. Когда нервный импульс достигает саркоплазматического ретикулума, высвобождаются ионы кальция, выступающие «ключом» к молекулярному замку. Они открывают активные центры на актине, позволяя головкам миозина прикрепиться и совершить силовой гребок.

Молекулярный механизм: актин и миозин

Для каждого миозинового шага требуется энергия АТФ. Аденозинтрифосфат расщепляется, отдавая фосфатную группу и обеспечивая механический поворот белкового мостика. Вы когда-нибудь задумывались, почему мышцы немеют при экстремальной нагрузке? При критическом дефиците энергии мостики просто не могут разомкнуться, удерживая волокно в состоянии жесткой сцепки.

Саркомер, элементарная единица мускулатуры, укорачивается за счет встречного движения филаментов. Этот процесс цикличен и повторяется тысячи раз в секунду, пока поступает сигнал от нервной системы. Как только поток ионов кальция прекращается, белки возвращаются в исходное положение, и наступает фаза релаксации.

Типы волокон и метаболические пути

Наши мышцы неоднородны: в них соседствуют клетки с разным типом энергообмена. Красные волокна (тип I) богаты миоглобином и митохондриями, что делает их идеальными для марафонских дистанций. Они сокращаются относительно медленно, но способны работать часами, эффективно окисляя жирные кислоты и глюкозу в присутствии кислорода.

Белые волокна (тип II) — это спринтеры нашего тела. Они обладают колоссальной мощностью, но быстро «забиваются» из-за накопления продуктов распада. Основные способы ресинтеза АТФ в них включают:

Креатинфосфатный путь для мгновенных взрывных усилий;
Анаэробный гликолиз, работающий без участия кислорода;
Окислительное фосфорилирование для поддержания выносливости.

Нейронный контроль и мышечный тонус

Мозг управляет мускулатурой через так называемые двигательные единицы. Один аксон может иннервировать как гигантский пучок из тысячи волокон в квадрицепсе, так и всего три-пять клеток в мышцах глазного яблока. Чем меньше волокон приходится на один нейрон, тем ювелирнее и точнее будет выполняемое движение.

Даже в состоянии полного покоя мышцы сохраняют определенное напряжение. Проприорецепторы постоянно транслируют в ЦНС данные о степени растяжения тканей, формируя мышечный тонус. Без этой обратной связи мы бы не смогли удерживать позу или координировать движения в пространстве, не глядя на свои конечности.