Самостоятельная работа по теме 2.2 Чеповский А.В.. 2. Чеповский А. В
 Скачать 277.1 Kb.
|
|
Самостоятельная работа по теме 2. 2. Чеповский А.В. Цель занятия: закрепление знаний о мышечной системе организма человека, формирование умения применять их. Задание 1. Выполните рисунок «Строение скелетной мышцы».  Задание 2. Напишите реферат на тему "Работа мышц". Мышцы — активная часть двигательного аппарата. Благодаря им, возможны: все многообразие движений между звеньями скелета (туловищем, головой, конечностями), перемещение тела человека в пространстве (ходьба, бег, прыжки, вращения и т. п.), фиксация частей тела в определенных положениях. С помощью мышц осуществляются механизмы дыхания, жевания, глотания, речи, мышцы влияют на положение и функцию внутренних органов, способствуют току крови и лимфы, участвуют в обмене веществ, в частности теплообмене. Кроме того, мышцы — один из важнейших анализаторов, воспринимающих положение тела человека в пространстве и взаиморасположение его частей. В теле человека насчитывается около 600 мышц. Большинство из них парные и расположены симметрично по обеим сторонам тела человека. Мышцы составляют: у мужчин — 42% веса тела, у женщин — 35%, в пожилом возрасте — 30%, у спортсменов — 45-52%. Более 50% веса всех мышц расположено на нижних конечностях; 25-30% — на верхних конечностях и, наконец, 20-25% — в области туловища и головы. Нужно, однако, заметить, что степень развития мускулатуры у разных людей неодинакова. Она зависит от особенностей конституции, пола, профессии и других факторов. У спортсменов степень развития мускулатуры определяется не только характером двигательной деятельности. Систематические физические нагрузки приводят к структурной перестройке мышц, увеличению ее веса и объема. Этот процесс перестройки мышц под влиянием физической нагрузки получил название функциональной гипертрофии. В зависимости от места расположения мышц их подразделяют на топографические группы. Различают мышцы головы, шеи, спины, груди, живота; пояса верхних конечностей, плеча, предплечья, кисти; таза, бедра, голени, стопы. Кроме этого, могут быть выделены передняя и задняя группы мышц, поверхностные и глубокие мышцы, наружные и внутренние. 1. Физиология мышечной деятельности Физиология мышечной деятельности — специальный раздел физиологии, изучающий изменения функций организма под влиянием мышечной работы. Мышца — основной элемент, подвергающийся нагрузке в процессе тренировок. Она является сложным молекулярным двигателем, способным непосредственно преобразовывать химическую энергию в механическую работу. Отдельное мышечное волокно представляет собой вытянутую гигантскую многоядерную клетку. Как и любая другая клетка, мышечное волокно имеет мембранную оболочку — сарколемму. Сарколемма обладает избирательной проницаемостью для различных веществ, — таким образом регулируется поступление веществ из внеклеточной среды в клетку, и из клетки во внеклеточную среду. На поверхности сарколеммы располагаются окончания двигательных нервов, по которым к мышечному волокну передаются нервные импульсы, вызывающие сокращение мышечного волокна. В отличие от всех остальных видов клеток, имеющих по одному ядру, расположенному в центре, в мышечном волокне содержатся несколько ядер, которые расположены на периферии, непосредственно под мембранной оболочкой (сарколеммой). В каждом ядре содержатся дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). В молекулах ДНК хранится информация о первичной структуре белка. Процессы синтеза белка локализованы вне ядра клетки — в рибосомах, — клеточных образованиях, расположенных в саркоплазме мышечных волокон. Сами ДНК непосредственного участия в синтезе белка не принимают, — их функциональное значение — сохранение и передача генетической информации о структуре белковых молекул. Всё внутреннее пространство мышечного волокна заполнено саркоплазмой, — коллоидным белковым раствором, обладающим значительной вязкостью. В саркоплазме расположены миофибриллы — длинные тонкие белковые нити, являющиеся сократительными элементами мышечного волокна. Миофибриллы состоят из тонких и толстых нитей. При сокращении мышечного волокна миофибриллярные нити не укорачиваются, — сокращение осуществляется посредством скольжения толстых и тонких нитей относительно друг друга (тонкие нити втягиваются между толстыми). Степень перекрывания толстых и тонких нитей относительно друг друга во многом зависит от развиваемого мышцей напряжения. При значительной нагрузке степень перекрывания сократительных нитей близка к максимальной. При максимальном растяжении мышечных волокон число образованных связей между толстыми и тонкими миофибриллярными нитями незначительно. Чем больше связей образуется между миофибриллярными нитями, тем большую силу проявляют мышечные волокна. В скелетных мышцах различают два основных типа мышечных волокон: быстросокращающиеся, белые или быстрые волокна, и медленносокращающиеся, красные или медленные волокна. Быстросокращающиеся мышечные волокна характеризуются большим количеством миофибрилл, высоким содержанием креатинфосфата, гликогена, высокой активностью ферментов гликолиза, низким содержанием митохондрий, слаборазвитой капиллярной сетью. По площади поперечного сечения миофибриллы белых мышечных волокон значительно превосходят миофибриллы красных волокон. Увеличение мышечной массы связано, главным образом, с утолщением (гипертрофией) быстросокращающихся белых волокон. Гипертрофия мышечных волокон (увеличение площади поперечного сечения) представляет собой физиологический механизм адаптации к кратковременной физической работе максимальной мощности. Скелетные мышцы подчиняются нервной регуляции. Возбуждение и сокращение мышечных волокон возникает в ответ на нервные импульсы, исходящие от мотонейронов, — нервных клеток, расположенных в спинном мозге. Передача возбуждения в виде нервного импульса от нейронов головного мозга к мотонейронам, и от мотонейронов к мышечным волокнам осуществляется через аксоны. Аксон представляет собой длинное нервное волокно диаметром 10 — 15 микрон. Разветвлённое окончание аксона позволяет каждому мотонейрону иннервировать несколько мышечных волокон. Клеточные образования, обеспечивающие переход возбуждения с аксона на иннервируемое им мышечное волокно называется синапсами. Окончания аксона образуют многочисленные синапсы на клеточных мембранах мышечных волокон. В процессе функциональной адаптации к регулярно повторяющимся физическим нагрузкам в нейронах и мотонейронах происходят структурные изменения, направленные на повышение работоспособности данных отделов центральной нервной системы. В результате адаптации, наряду с гипертрофией нервных клеток, повышается способность нервной системы в ответ на нагрузку рекрутировать большее количество мотонейронов. Утомление в процессе мышечной деятельности во многом определяется биохимическими изменениями, происходящими в центральной нервной системе, — в двигательных центрах головного мозга развивается предельное торможение, предохраняющее нервные клетки от переутомления. Распространение возбуждения по мышечным волокнам происходит вследствие образования в них потенциала действия, который распространяется вдоль всего мышечного волокна. Скорость, с которой потенциал действия распространяется по поверхности мышечного волокна, составляет от 4 до 6 метров в секунду. Между внешней и внутренней мембранной оболочкой мышечного волокна (сарколеммой) в покое существует разность потенциалов (внешняя сторона мембраны заряжена положительно, внутренняя — отрицательно). Нервный импульс, поступающий от мотонейрона к мышечному волокну, вызывает локальную деполяризацию мембраны, с последующим образованием потенциала действия и распространением электрической волны по поверхности всего мышечного волокна. Свойства мышечных волокон (скорость и сила сокращения) коррелируют со свойствами иннервирующих их мотонейронов и толщиной аксонов, по которым нервные импульсы передаются от мотонейронов к мышечным волокнам. Чем больше диаметр аксона, тем больше скорость проведения возбуждения. Высокопороговые крупные мотонейроны, иннервирующие быстрые (белые) мышечные волокна, имеют наибольшие по диаметру аксоны. Тогда как от низкопороговых мотонейронов, иннервирующих медленные (красные) мышечные волокна, отходят аксоны с небольшим диаметром. Мотонейрон, его аксон и все иннервируемые им мышечные волокна образуют двигательную единицу. Мышечные волокна, относящиеся к одной двигательной единице, обладают одинаковыми морфологическими свойствами и гистохимической структурой. Количество мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном, может быть различным и варьируется от пяти — десяти до нескольких сотен. Наименьшее число волокон содержится в двигательных единицах мышц, обеспечивающих быстрые и точные движения. Двигательные единицы с большим числом мышечных волокон иннервируются крупными высокопороговыми мотонейронами, от которых отходят наибольшие по диаметру аксоны. Медленные двигательные единицы, иннервирующиеся низкопороговыми мотонейронами, содержат меньшее количество мышечных волокон, чем быстрые двигательные единицы. Поэтому высокопороговые двигательные единицы способны развивать значительно большую силу, чем низкопороговые. Каждое мышечное волокно иннервируется только одним мотонейроном и входит в состав одной двигательной единицы. Точная регуляция силы мышечного сокращения может осуществляться изменением частоты нервных импульсов, которые поступают к мышечным волокнам от мотонейронов. Изменение количества активных мотонейронов и частоты их импульсации — два наиболее важных механизма управления мышечным сокращением. При этом максимальная частота импульсации двигательных единиц не означает максимального напряжения, развиваемого мышцей. Если сила сокращения мышечных волокон, входящих в состав отдельной двигательной единицы определяется частотой импульсации мотонейрона, то сила сокращения целой мышцы в большей степени зависит от синхронизации нервных импульсов, поступающих к мышечным волокнам рекрутированных двигательных единиц. Сила, проявляемая мышцей, зависит не столько от характера нервной импульсации, сколько от вида рекрутированных двигательных единиц (структурной организации и физико-химических свойств мышечных волокон, входящих в состав данных двигательных единиц). Так, например, известно, что сила отдельного мышечного волокна прямо пропорциональна площади его поперечного сечения. Соответственно, внутренняя структура мышечных волокон, сформировавшаяся под характерным влиянием центральной нервной системы посредством нервных импульсов, исходящих от мотонейронов и предопределяющих режим и характер сокращений мышечных волокон в процессе работы заданной мощности, в дальнейшем непосредственным образом влияет на возможности целой мышцы в демонстрации как максимальной силы, так и выносливости. Мышечные волокна двигательных единиц отвечают на раздражение сократительным актом, характер которого не зависит от силы раздражения, так как на одиночный нервный импульс отдельное мышечное волокно всегда сокращается с максимальной силой. Сила сокращения мышечных волокон зависит от частоты импульсации мотонейрона, иннервирующего данные волокна. Количество двигательных единиц в разных мышцах варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Определяющим механизмом регулирования силы мышечного сокращения являются процессы рекрутирования (включения) и дерекрутирования (выключения) двигательных единиц. 2. Основные механизмы мышечной деятельности Режим сокращений мышечных волокон определяется частотой импульсации мотонейронов. Механический ответ мышечного волокна или отдельной мышцы на однократное их раздражение называется одиночным сокращением. При одиночном сокращении выделяют: 1. фазу развития напряжения или укорочения; 2. фазу расслабления или удлинения. Фаза расслабления продолжается примерно в два раза дольше, чем фаза напряжения. Длительность этих фаз зависит от морфофункциональных свойств мышечного волокна: у наиболее быстро сокращающихся волокон глазных мышц фаза напряжения составляет 7-10 мс, а у наиболее медленных волокон камбаловидной мышцы — 50-100 мс. В естественных условиях мышечные волокна двигательной единицы и скелетная мышца в целом работают в режиме одиночного сокращения только в том случае, когда длительность интервала между последовательными импульсами мотонейрона равна или превышает длительность одиночного сокращения иннервируемых им мышечных волокон. Так, режим одиночного сокращения медленных волокон камбаловидной мышцы человека обеспечивается при частоте импульсации мотонейрона менее 10 имп/с, а быстрых волокон глазодвигательных мышц — при частоте импульсации мотонейрона менее 50 имп/с. В режиме одиночного сокращения мышца способна работать длительное время без развития утомления. Однако в связи с тем, что длительность одиночного сокращения невелика, развиваемое мышечными волокнами напряжение не достигает максимально возможных величин. При относительно высокой частоте импульсации мотонейронов каждый последующий раздражающий импульс приходится на фазу предшествующего напряжения волокона, то есть до того момента, когда оно начинает расслабляться. В этом случае механические эффекты каждого предыдущего сокращения суммируются с последующим. Причем величина механического ответа на каждый последующий импульс меньше, чем на предыдущий. После нескольких первых импульсов последующие ответы мышечных волокон не изменяют достигнутого напряжения, а лишь поддерживают его. В подобном режиме двигательные единицы мышц человека работают при развитии максимальных изометрических усилий. При гладком тетанусе развиваемое ДЕ напряжение в 2-4 раза больше, чем при одиночных сокращениях. Механическая реакция целой мышцы при ее возбуждении выражается в двух формах — в развитии напряжения и в укорочении. В естественных условиях деятельности в организме человека степень укорочения мышцы может быть различной. По величине укорочения различают три типа мышечного сокращения: изотонический — это сокращение мышцы, при которой ее волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке. В реальных движениях чисто изотоническое сокращение практически отсутствует; изометрический — это тип активации мышцы, при котором она развивает напряжение без изменения своей длины. Изометрическое сокращение лежит в основе статической работы; 3. ауксотонический или анизотонический тип — это режим, в котором мышца развивает напряжение и укорачивается. Именно такие сокращения имеют место в организме при естественных локомоциях — ходьбе, беге и т.д. Изотонический и анизотонический типы сокращения лежат в основе динамической работы локомоторного аппарата человека. Покоящаяся мышца эластична и обладает упругостью. Следовательно, в определенных пределах, чем больше она растягивается, тем большее продольное напряжение в ней развивается. Изолированная мышца имеет равновесную длину, при которой ее упругое напряжение равно нулю. Зависимость между длиной мышцы и ее напряжением в покое называется кривой пассивного напряжения. Кривая напряжения нарастает тем круче, чем больше степень растяжения мышцы. Степень предварительного растяжения определяет не только величину пассивного эластического напряжения покоящейся мышцы, но и величину дополнительной силы, которую может развивать мышца в случае ее активации при данной исходной длине. Прирост силы при изометрическом сокращении суммируется с пассивным напряжением мышцы. Пиковые (максимальные) напряжения в этих условиях называют максимум изометрического напряжения. Напряжение сокращающейся мышцы максимально, если ее длина составляет примерно 120% от равновесной. Это состояние носит название длины покоя. Укорочение мышцы меньше длины покоя или ее растяжение больше этой величины приводит к снижению силы сокращения. Причина этого состоит в специфике взаимодействия актиновых и миозиновых нитей. Поскольку напряжение, которое развивают миофибриллы в процессе развития сокращения, зависит от числа поперечных замкнутых мостиков, при значительном укорочении мышцы сила ее сокращения уменьшается, так как часть актиновых нитей выходит из зоны возможного образования мостиков на нитях миозина. Снижение силы по мере растяжения мышцы, а значит и саркомеров, больше длины покоя обусловлено уменьшением длины зон взаимного перекрытия актиновых и миозиновых нитей и, следовательно, меньшим количеством образуемых поперечных мостиков, обеспечивающих силу сокращения. При чрезмерном растяжении мышечного волокна актиновые и миозиновые нити теряют возможность перекрываться, между ними не могут возникать поперечные мостики. Поэтому сила сокращения падает до нуля. мышечный двигательный саркоплазма 3. Виды мышечной работы Мышечная работа — перемещение и поддержание положений тела и его частей благодаря работе мышц, обеспечиваемой координацией всех физиологических процессов в организме. Различные группы мышц находятся в сложном взаимодействии между собой и с различными механическими силами — тяжести, инерции и пр. Различают динамическую работу при движениях в суставах и статические усилия для поддержания неподвижного положения. Важной характеристикой динамической работы являются величины затрат энергии на ее выполнение. Вид мышечной работы, характеризуемый периодическими сокращениями и расслаблениями скелетных мышц с целью перемещения тела или отдельных его частей, а также выполнения определенных рабочих действий. Физиологические реакции при динамической работе (возрастание ударного и минутного объема крови, изменения регионарного и общего сосудистого сопротивления и др.) зависят от силы и частоты сокращений, размеров работающих мышц, степени тренированности человека, положения тела, в котором выполняется работа, условий окружающей среды. Мышечную работу принято называть общей, если в ней участвует более двух третей всей скелетной мускулатуры, регионарной — от одной до двух третей и локальной — менее трети всей массы скелетной мускулатуры. Количественные показатели мышечной работы характеризуют двигательную активность. Двигательная активность — общее количество мышечных движений, регулярно выполняемых данным человеком. Уровень двигательной активности связан с особенностями труда, быта и отдыха. Отклонения от оптимального диапазона действуют неблагоприятно. Чрезмерная мышечная работа приводит к переутомлению и перенапряжению, недостаточная двигательная активность (гиподинамия) — к физической детренированности. Резко выраженные крайности сопровождаются стрессом. Уровень двигательной активности оценивают по сумме затрат энергии и иногда по сумме сокращений сердца сверх уровня покоя, в среднем — за определенное время. Часто используют подсчет какого-либо вида мышечных движений, составляющих существенную часть общей двигательной активнсоти за час, сутки или иной период (например, количество пройденных шагов, в спорте — сумма пробегаемых или проплываемых отрезков дистанции) и т. п. Вид мышечной работы, характеризуемый непрерывным сокращением скелетных мышц с целью удержания тела или отдельных частей, а также выполнения определенных трудовых действий. При статической работе, в отличие от динамической, имеют место весьма незначительные увеличения потребления кислорода и минутного объема крови. При этом существенно возрастает общее периферическое сопротивление сосудов. Физиологические реакции сердечно-сосудистой системы при статической работе зависят от силы и продолжительности сокращения мышц. В случае работы до сильного утомления при равных величинах относительных усилий эти реакции мало зависят от размеров работающих мышц. Познание самого себя является необходимым условием обеспечения жизнедеятельности специалиста в условиях современных воздействий внешней среды. Формирование физической культуры личности будущего специалиста при этом немыслимо без умения рационально корректировать свое состояние средствами физической культуры и двигательной деятельности. Движения играют существенную роль во взаимодействии человека с внешней средой. Выполняя разнообразные и сложные движения, человек может осуществлять трудовую деятельность, общаясь с другими людьми, заниматься спортом и т. д. При этом организм получает более высокую способность к сохранению постоянства внутренней среды. Под воздействием физической тренировки происходит неспецифическая адаптация организма человека к разнообразным проявлениям факторов внешней среды. Экспериментальные данные подчеркивают стимулирующее влияние оптимально организованной двигательной активности на уровень умственной работоспособности студентов. Таким образом, можно сделать вывод, что двигательная функция — основная функция человеческого организма, которую следует постоянно совершенствовать для повышения работоспособности в любом виде деятельности. Задание 3. Заполните таблицу «Характеристика основных групп скелетных мышц»:
|