Мышечное сокращение

Ф КГМА 1-8-21/02

МУ «Организация  методической  работы в соответствии с ГОСО 2006 года» от 04.07.2007 г

Карагандинская государственная  медицинская академия

Кафедра физиологии

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ

Тема: «Мышечное  сокращение»

 

 

 

 

 

Дисциплина FIZ-1 2207  «Физиология-1»

Специальность 051301 «Общая медицина» 

 

Курс 2

Время (продолжительность) – 1 час

 

Составитель – проф. Миндубаева Ф.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Караганда 2008 г.

Утверждена на методическом совещании  кафедры

21.06.2008 . Протокол № 22

Заведующий кафедрой _________________проф. Миндубаева Ф.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Тема: «Мышечное сокращение»
• Цель: разобрать механизм проведения возбуждения по мышечному волокну, механизм сокращения и расслабления мышц, силу мышц их работу и утомление).

 

• План лекции
1. Современная теория механизма сокращения и расслабления мышц.
2. Сила мышц и их работа. Закон средних нагрузок.
3. Утомление мышц и целого организма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Современная теория механизма сокращения и расслабления мышц.

В настоящее время  наиболее принята теория скольжения (Г. Хаксли, 1954).

Согласно теории укорочение саркомера, включающего актиновые  и миозиновые нити при возбуждении  волокна происходит посредством  «втягивания» актиновых миофибрилл между миозиновыми, а при расслаблении такие протофибриллы выходят из промежутков между толстыми.

«Втягивание» тонких протофибрилл в промежутке толстых  производится за счет сил химического  взаимодействия между молекулами миозина  и актина, по-видимому, с помощью  поперечных мостиков.

Как же устроены протофибриллы  и каковы те силы, которые «втягивают»  тонкие протофибриллы между толстыми?

К настоящему времени  известно следующее. Каждая толстая  протофибрилла состоит примерно из 500 молекул миозина. Молекула миозина  имеет нитевидную форму с утолщением на одном конце. Она может быть разделена на два компонента – легкий меромиозин (ЛММ), образующий нитевидную часть молекулы миозина и тяжелый меромиозин (ТММ), образующий конечное утолщение или головку молекулы миозина. ТММ обладает ферментативными свойствами в определенной солевой среде, он расщепляет АТФ на АДФ и неорганический фосфат; при этом освобождается энергия макроэргической фосфатной связи, имевшейся в АТФ.

Каждая тонкая протофибрилла состоит  из молекул актина и молекул тропомиозина.

Первичной химической реакцией поставляющей энергию для сокращения является ферментативное отщепление одной  фосфатной группы от молекулы АТФ  с превращением богатой энергетической связи в простую и с освобождением  потенциальной энергии.

Ферментом, расщепляющим АТФ является сократительный белок миозин, его активность стимулируется ионами Са⁺⁺.

При возбуждении положительно заряженные ионы Са⁺⁺ переходят из саркоплазматического ретикулума в межфибриллярное пространство и образуют связи между АТФ сорбированной на миозине, и АДФ, сорбированной на актине. Происходит втягивание тонких протофибрилл в промежутке между толстыми за счет химического взаимодействия между молекулами миозина и актина. Это происходит в области поперечных мостиков (они расположены с наружной стороны миозиновых нитей).

АТФ при сокращении является донатором, а при расслаблении является пластификатором. Механизм  расслабления мышц и ослабления связи между миозиновыми и  актиновыми протофибриллами проявляется  только в условиях малого содержания ионов Са⁺⁺ , либо при полном его удалении. В тонических волокнах, как говорилось выше, инактивация Са⁺⁺ происходит так медленно, что практически не прекращает сокращение мышцы, и оно протекает очень медленно. Расслаблению способствую и ионы Mg⁺⁺ .

Закон средних  нагрузок.

Относительная сила мышц определяется тем максимальным грузом, который еще в состоянии поднять  мышца. Мышечная сила зависит от числа  волокон и от ее поперечного сечения. Чем больше физиологическое поперечное сечение мышцы, тем больший груз она в состоянии поднять. Физиологическое поперечное сечение совпадает с геометрическим в мышцах с параллельным ходом волокон.

У мышц с косым расположением  волокон физиологическое поперечное сечение превышает ее геометрическое сечение. Поэтому сила мышц с косым  расположением волокон больше силы мышцы с параллельным расположением  волокон.

Абсолютная сила мышц – это величина такого максимального груза, который приходится на 1 кв.см ее физиологического сечения. Например,

у жевательной мышцы  – 10 кг на 1 кв.см,

у трехглавой мышцы – 16,8 кг на 1 кв.см.

Работа мышцы выражается в килограммометрах или граммосантиметрах  и измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения.

Существуют определенные соотношения между величиной  нагрузки степенью укорочения мышцы  и величиной работы. Внешняя работа мышцы равна нулю, если мышцы сокращаются  без нагрузки. По мере увеличения груза  работа постепенно увеличивается. Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках. Мощность мышцы при этом также достигает максимальной величины. Зависимость величины работы и мощности от нагрузки называют законом средних нагрузок, при дальнейшем увеличении он поднимается на все меньшую высоту. Поэтому работа постепенно снижается, в том случае, когда мышца не способна поднять груз работа ее вновь равна нулю.

Утомление мышц и целого организма.

Утомление – это состояние  проявляющееся во временном снижении их работоспособности, в результате проведенной работы и исчезающая после отдыха.

На кривой утомления  изолированной мышцы различают  несколько периодов.

1. В начале отмечается  постепенное увеличение амплитуды  сокращения – период врабатывания.

2. Затем амплитуда,  достигнув максимума сохраняется  на постоянном уровне – плато.

3. При дальнейшем раздражении  амплитуда сокращений постепенно  понижается вследствии наступления  утомления мышцы – период истинного  утомления.

Методы исследования утомления.

Эргография (И.М. Сеченов, 1903 г.). В настоящее время пользуется велоэргометрами.

Теории утомления (изолированной  мышцы).

а) Истощение в ней  энергетических запасов (гликогена) из – за этого нарушается ресинтез АТФ (теория истощения Шиффа, 1868 г.)

б) Теория засорения (Пфлюгер, 1872 г.). Образуется фосфорная кислота, которая связывает ионы Са⁺⁺ накапливаются продукты обмена – кислота, смена омывающего раствора Рингера снимает утомление.

Утомление в  целом организме

В организме импульсы, поступающие к мышце, проходят через мионевральные и центральные синапсы, обладающие большой утомляемостью. Однако в условиях целого организма при утомлении все же раньше всего наступает в ЦНС.

На это обратили внимание Моссо (1890 г.). И.М. Сеченов (1903 г.) показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц человека ускоряется при активном отдыхе.

Опыты с внушением (В.М. Василевский) также служат подтверждением роли ЦНС в утомлении. Клетки ЦНС  обладают быстрой истощаемостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Иллюстративный материал

Слайд – карты:

1. Оптимум и пессимум (по Н. Введенскому)

2. Строение мышечного волокна и миофибриллы

3. Схема скольжения нитей актина и миозина в процессе сокращения (по  Дж. Бендоллу, 1970)

4. Миофибриллы с саркоплазматическим ретикулом (по Дж. Бендоллу, 1970)

 

Таблицы:

1. Утомление мышцы

2. Работа и утомление («активный отдых» по И. Сеченову)

 

• Литература

1. Физиология человека/ Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф.  Коротько. – М.: Медицина, 2003.

2. Физиология человека. Под ред. П.З. Тель, Н.А. Агаджаняна. А-Ата, Казахстан, 1992, кн.1, с. 33-46.

3. Основы физиологии человека. Под ред. Б.И. Ткаченко. Спб,  1994.

4. Основы физиологии человека. Под  ред. Н.А. Агаджаняна, М., РУДМ, 2001, 406 с.

 

• Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Какова современная  теория механизма мышечного сокращения?

2. Строение протофибриллы.

3. Какова роль актина и меазина?

4. Какова роль ионов кальция?

5. Теории утомления мышц.

6. Теории утомления целого организма.