Мышцы. Особенности мышечного сокращения. Динамический и статический режимы мышечной работы и их энергетическая стоимость
 Скачать 335.2 Kb.
|
Скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, имеющих точки прикрепления к костям и расположенных параллельно друг другу. Каждое мышечное волокно (миоцит) включает множество субъединиц – миофибрилл , которые построены из повторяющихся в продольном направлении блоков (саркомеров). Саркомер является функциональной единицей сократительного аппарата скелетной мышцы. Миофибриллы в мышечном волокне лежат таким образом, что расположение саркомеров в них совпадает. Это создает картину поперечной исчерченности.  Двигательная единица – совокупность мышечных волокон, которые иннервируются отростками одного мотонейрона. Возбуждение и сокращение волокон, входящих в состав одной ДЕ, происходит одновременно (при возбуждении соответствующего мотонейрона). Отдельные ДЕ могут возбуждаться и сокращаться независимо друг от друга. Саркомеры в миофибрилле отделены друг от друга Z -пластинками, в обоих направлениях от Z -пластинки отходят тонкие актиновые филламенты.В промежутках между ними располагаются более толстые миозиновые филламенты. Мышечное сокращение происходит благодаря скользящему движению актиновых и миозиновых филламентов друг относительно друга. 1) Головки миозина присоединяются к центрам связывания актинового филламента 2) Взаимодействие миозина с актином приводит к конформационным перестройкам молекулы миозина. Головки приобретают АТФазную активность и поворачиваются на 120 ° . За счет поворота головок нити актина и миозина передвигаются на «один шаг» друг относительно друга. 3) Рассоединение актина и миозина и восстановление конформации головки происходит в результате присоединения к головке миозина молекулы АТФ и ее гидролиза в присутствии Са++. 4) Цикл «связывание – изменение конформации – рассоединение – восстановление конформации» происходит много раз, в результате чего актиновые и миозиновые филламенты смещаются друг относительно друга, Z -диски саркомеров сближаются и миофибрилла укорачивается. В состоянии покоя скольжения нитей в миофибрилле не происходит, так как центры связывания на поверхности актина закрыты молекулами белка тропомиозина. Когда к мышце приходит возбуждение, возникает смещение молекул белка тропомиозина (благодаря входу Са++ в саркоплазму), которые закрывали центры связывания актина, начинается сокращение. Расслабление мышцы вызывается обратным переносом ионов Са++ посредством кальциевого насоса в каналы саркоплазматического ретикулума. При раздражении скелетной мышцы одиночным импульсом электрического тока сверхпороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение, в котором различают 3 фазы: • латентный (скрытый) период сокращения (около 10 мс), во время которого развивается потенциал действия и протекают процессы электромеханического сопряжения; возбудимость мышцы во время одиночного сокращения изменяется в соответствии с фазами потенциала действия; • фаза укорочения (около 50 мс); • фаза расслабления (около 50 мс). Одиночные мышечные сокращения возникают при низкой частоте электрических импульсов. Если очередной импульс приходит в мышцу после завершения фазы расслабления, возникает серия последовательных одиночных сокращений. • При более высокой частоте импульсов очередной импульс может совпасть с фазой расслабления предыдущего цикла сокращения. Амплитуда сокращений будет суммироваться, возникнет зубчатый тетанус– длительное сокращение, прерываемое периодами неполного расслабления мышцы. • При дальнейшем увеличении частоты импульсов каждый следующий импульс будет действовать на мышцу во время фазы укорочения, в результате чего возникнет гладкий тетанус– длительное сокращение, не прерываемое периодами расслабления. Виды работы скелетной мышцы: • динамическая преодолевающая работасовершается, когда мышца, сокращаясь, перемещает тело или его части в пространстве; • статическая (удерживающая) работавыполняется, если благодаря сокращению мышцы части тела сохраняются в определенном положении; • динамическая уступающая работасовершается, если мышца функционирует, но при этом растягивается, так как совершаемого ею усилия недостаточно, чтобы переместить или удержать части тела. Во время выполнения работы мышца может сокращаться: • изотонически– мышца укорачивается при постоянном напряжении (внешней нагрузке); изотоническое сокращение воспроизводится только в эксперименте; • изометричеки– напряжение мышцы возрастает, а ее длина не изменяется; мышца сокращается изометрически при совершении статической работы; • ауксотонически– напряжение мышцы изменяется по мере ее укорочения; ауксотоническое сокращение выполняется при динамической преодолевающей работе. Если усилие мышцы превышает 15% от ее максимальной силы, то динамическое укорачивание является самым энергозатратным типом работы, если усилие не превышает 12%, то статическая работа более энергозатратна, а удлинение мышцы всегда наименее энергозатратно.
Функции двигательного аппарата опорная — фиксация мышц и внутренних органов; защитная — защита жизненно важных органов (головной мозг и спинной мозг, сердце и др.); двигательная — обеспечение простых движений, двигательных действий (осанка, локомоции, манипуляции) и двигательной деятельности; рессорная — смягчение толчков и сотрясений; биологическая - участие в обеспечении жизненно важных процессов, такие как минеральный обмен, кровообращение, кроветворение и другие. кроветворная - система органов организма, отвечающих за постоянство состава крови. Мышцы управляются нервной системой. Схема Бернштейна:  Кинематическая цепь (англ. kinematic chain) — это связанная система объектов, образующих между собойкинематические пары. Кинематические цепи имеют такую классификацию: Простые и сложные. В простой кинематической цепи каждое из ее звеньев входит в состав одной или двух кинематических пар, а в сложной кинематической цепи имеются звенья, входящие в состав трех и более кинематических пар. Открытые и замкнутые. В открытой (незамкнутой) кинематической цепи имеются звенья, входящие в состав одной кинематической пары, а в замкнутой цепи каждое звено входит в состав 2-х и более кинематических пар. Плоские и пространственные. Если точки всех звеньев кинематической цепи двигаются в одной или параллельных плоскостях, то такая кинематическая цепь называется плоской, в противном случае кинематическая цепь — пространственная, так как точки её звеньев описывают плоские кривые в непараллельных плоскостях или пространственные кривые. Замкнутая кинематическая цепь ограничивает количество степеней свободы в суставах, что в свою очередь позволяет значительно уменьшить число инерционных моментов. Незамкнутая цепь может стать замкнутой, и наоборот, например, две ноги могут замкнуть кинематическую цепь через опору в обычном положении стоя, но если одна нога оторвана от опоры – цепь будет незамкнута. Кисть руки имеет 6 степеней свободы. Особенности движения техники: запрограммированные, линейные; а у живых организмов – есть тренировка, разброс уменьшается с количеством повторений (коррекции) и нелинейность усилия (сначала развивается, потом угасает).
Правильная рабочая поза позволяет избегать перенапряжения мышц, способствует лучшему кровотоку и дыханию, дышать ритмично, свободно, глубоко, чтобы обеспечивать кислородом все части тела;
Экран монитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 60-70 см, но не ближе 50 см с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов. Так же при работе необходимо чаще моргать и смотреть в даль. Моргание способствует не только увлажнению и очищению поверхности глаз, но и расслаблению лицевых, лобных мышц (без сдвигания бровей). Малая подвижность и длительное напряжение глазных мышц могут стать причиной нарушения аккомодации. Ходьба: медленный шаг: 3,5-4,5 км/ч, 1 шаг – 50-70см; быстрый шаг: 5-6 км/ч, 1 шаг – 70-80см; Подниматься по лестнице энергетически более выгодно, чем по склону. При работе: Движения на силу и точность выполняются ведущей рукой. В движения вовлекается минимальное количество звеньев конечности, при проектировании необходимо исходить из функций звеньев. Необходимо максимально использовать кинетическую энергию звеньев и инструмента (КПД?) Резко меняющие направления движения должны быть исключены. Статическая работа должна быть исключена. Пространственное расположение оборудования должно соответствовать антропометрическим свойствам человека. При статическом режиме работы и равенстве интервалов работы и отдыха допустимая мышечная нагрузка 10-12% от максимума, а при динамическом – 12-14%. Виды кистевых захватов: Шарообразный, Крюкообразный, Боковой, Ногтевой… Определение рабочей позы Характер рабочей позы (свободная, неудобная, фиксированная, вынужденная) определяется визуально. Рабочая поза Свободные рабочие позы, это удобные позы сидя, которые дают возможность изменения рабочего положения тела или его частей (откинуться на спинку стула, изменить положение ног, рук). Фиксированная рабочая поза - невозможность изменения взаимного положения различных частей тела относительно друг друга. Подобные позы встречаются при выполнении работ, связанных с необходимостью в процессе деятельности различать мелкие объекты. Наиболее жестко фиксированы рабочие позы у представителей тех профессий, которым приходится выполнять свои основные производственные операции с использованием оптических увеличительных приборов - луп и микроскопов. Неудобные рабочие позы - позы с большим наклоном или поворотом туловища, с поднятыми выше уровня плеч руками, с неудобным размещением нижних конечностей. Вынужденные рабочие позы - рабочие позы лежа, на коленях, на корточках и т.д. Абсолютное время (в минутах, часах) пребывания в той или иной позе определяется на основании хронометражных данных за смену, после чего рассчитывается время пребывания в относительных величинах, т.е. в процентах к 8-часовой смене в независимости от фактической длительности смены. Если по характеру работы рабочие позы разные, то оценку следует проводить по наиболее типичной позе для данной работы. Оценка рабочей позы Оценка класса условий труда по рабочей позе осуществляется визуально и может быть отнесёна к 4-м классам тяжести трудового процесса по гигиенической классификации: - оптимальный (легкая физическая нагрузка) - 1 класс (свободная, удобная поза, возможность смены рабочего положения тела (сидя, стоя). Нахождение в позе стоя ддо 40% времени смены); - допустимый (средняя физическая нагрузка) - 2 класс (периодическое до 25% времени смены, нахождение в неудобной (работа с поворотом туловища, неудобным размещением конечностей) или фиксированной позе (невозможность изменения взаимного положения различных частей тела относительно друг друга). Нахождение в позе стоя до 60% рабочего времени); - вредный (тяжёлый труд) 1 степени - 3.1 класс (периодическое, до 50% времени смены, нахождение в неудобной или фиксированной позе; пребывание в вынужденной позе (на коленях, на корточках) до 25% времени смены. Нахождение в позе стоя до 80% времени смены); - вредный (тяжёлый труд) 2 степени - 3.2 класс (периодическое, более 50% времени смены, нахождение в неудобной или фиксированной позе; пребывание в вынужденной позе (на коленях, на корточках) более 25% времени смены. Нахождение в позе стоя более 80% времени смены. 
См вопрос 3
Условно процесс дыхания делится на 3 этапа:
Благодаря постоянному движению крови в сосудах, обеспечивают ся основные функции системы кровообращения: 1) транспорт ве ществ, необходимых для обеспечения функций клеток организма; 2) доставка к клеткам организма химических веществ, регулирующих их обмен; 3) отвод от клеток, переработанных в них, веществ (мета болитов); 4) гуморальная, т.е. осуществляемая через жидкость, связь органов и тканей между собой; 5) доставка тканям средств защиты; 6) удаление вредных веществ из организма; 7) обмен тепла в ор ганизме. См. вопрос 3 Аэробная способность – это максимальная способность утилизации кислорода организмом, считается самым показательным индексом «физической пригодности» сердечно-сосудистой и респираторной системы.
Аэробная способность – это максимальная способность утилизации кислорода организмом. В среднем в состоянии покоя организм утилизирует около 0,3 л кислорода в минуту. Верхний предел потребления кислорода может быть достигнут при очень тяжелой физической работе. Величина АС зависит от особенностей строения тела человека, и от степени его индивидуальной спортивной тренированности. Этот показатель очень важен для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, и считается самым показательным индексом «физической пригодности» сердечно-сосудистой и респираторной системы. У водолазов АС, как правило, больше 3 л/мин, встречаются показатели около 6 л/мин. 
К методам оценки физической работоспособности относятся: определение максимального поглощения кислорода (МПК); PWC-170; Гарвардский степ-тест (дозированное восхождение на ступеньку. Достоинства теста – простота и доступность, вовлечение в работу большого объема мускулатуры. Недостатки точно дозировать нагрузку, опасность травматизма.). Основу пробы PWC-170 составляет определение мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает 170 уд/мин, т.е. уровня оптимального функционирования кардиореспираторной системы. С этой целью используется велоэргометрический вариант. |