Реферат тема: мышцы
| Вид материала | Реферат |
- Лабораторная работа №2 Тема. Основные группы мышц человека и их функции, 38.96kb.
- Название мышцы, 98.96kb.
- План лекций для студентов по специальности «Лечебное дело с уфп». в весеннем (втором), 31.6kb.
- Тема урока мышцы, их строение и функции, 28.78kb.
- Упражнения выполняются сидя или стоя, отвернувшись от экрана при ритмичном дыхании,, 167.02kb.
- Упражнения выполняются сидя или стоя, отвернувшись от экрана при ритмичном дыхании,, 160.25kb.
- Мышцы головы, 154.77kb.
- Центр Интенсивных Технологий Образования, Интернет школа, название учебного предмета,, 89.88kb.
- Е. А. Коломиец Реферат по курсу "Зоопсихология" представляет собой самостоятельную, 241.52kb.
- 1 11 Тема 2 12 тема 3 13 Тема 4 14 Тема 5 15 Тема 6 17 Тема 7 20 Тема 8 22 Тема, 284.17kb.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МЫШЦ
Внутри мышцы моторные нервы производят разбивку на отдельные волокна и устанавливают клетку. Электрический импульс, сгенерированный мозгом (cerebrum), проходит вниз по нервам к окончанию двигательного (синапса), формируя переход между нервами и мышцами. Этот импульс передается от нерва к мышце с помощью ацетилхолина, вызывая сокращение мышцы. Этот процесс происходит следующим образом: в каждом мышечном волокне (волокно) содержатся два различных белка (актин и миозин). Они связаны поперечными мостиками. В покое, шаблон представляет собой свободную ячеистую сеть, с несколькими мостиками. Если нити перемещаются поперек относительно одна другой, мышцы сокращаются. Миозиновые и актиновые нити объединяются формируют дополнительные поперечные мостики и создают более тесно связанный сетчатый шаблон.
Так, достаточно сократиться мышечным волокнам, вся мышца тоже сокращается и кость (os) перемещается. Сила мышечного сокращения зависит от величины и частоты возникающей стимуляции. Если связь между нервом и мышцей прерывается, мышечные движения теряют свою упорядоченность либо вовсе наступает паралич. В результате мышечной активности генерируется молочная кислота (органическая оксикислота, которая генерируется при расщеплении углеводов) в мышцах. Если выделяется слишком много кислоты, мускулы становится тверже, его сокращения и перемещения становятся меньшими, возникает мышечная боль.
Некоторые мышцы постоянно находятся в сокращенном состоянии. Они находятся в состоянии натяжения (tonus), формируя осанку тела. Принятие выбранной позы тела (например. вертикальной или горизонтальной) является также результатом мускульного натяжения, силы, которая может поддерживаться только путем высокого потребления энергии. Подобная сила без наличия перемещения известна также под названием изометрическое сокращение. При перемещении тела мышечное натяжение должно увеличиться и мышцы сокращаются (в изотоническом сокращении). Мышцы, функционирующие синхронно во время движения, называются синэргетическими.
Мышцы, работающие противоположным образом, называются антагонистами.
В зависимости от вида перемещения изменяется комбинация синэнергетических и антагонистических мышц. Например, когда рука (manus) изгибается, многие мышцы работают совместно как синэргетические, но когда рука из нижнего положения (antebrachium) перемещается в сторону, те же самые мышцы работают как антагонисты. Синэргисты и антагонисты должны правильно взаимодействовать друг с другом для точного выполнения специфических движений. Наши естественные движения обычно влекут за собой не только сокращение нескольких мышц, но также при этом сокращаются многочисленные мышцы одна за другой.
Мышцы могут быть классифицированы в соответствии с выполняемыми ими основными движениями:
- Сгибатели и разгибатели
- Аддукторы и абдукторы
- Внешние вращатели (экзовращатели) и внутренние вращатели(эндовращатели)
Источник (origio) и вставка (sertio) поперечно-полосатых мышц построены на основе высокорастяжимой соединительной ткани. Свободная соединительная ткань (endomysium) может находиться между отдельными мышечными волокнами, облегчая их взаимное перемещение во время сокращения.
Усиливающая соединительная ткань (perimysium) удерживает несколько пучков (fasciae) мышечных волокон вместе, обеспечивая их взаимное соединение. Невооруженный глаз видит их как мясистые волокна. Миокард обладает гистологическими свойствами поперечно-полосатых и гладких мышц. Он состоит из мышечных волокон, формирующих клеточные связи без фиксированных границ между клетками. Сердечнуюмышцу (myocardial) образуют волокна, имеющие толщину 20-30 микрон. Миофибриллы одного волокна скрещиваются с другими волокнами в отмеченном продольном направлении, придавая волокнам сердечной мышцы вид ярко выраженных продольных борозд. Миофибриллы сердечной мышцы испещрены бороздами, которые более ярко выражены, чем соответствующие борозды у скелетных мышц. Миокард управляется с помощью 10-го черепного нерва (nervus cranialis).
Миокард имеет большие потребности в энергии, обеспечиваемые с помощью многочисленных кровеносных сосудов. Большие сосуды проходят через плотную соединительную ткань, в тол время, как капилляры расходятся, формируя сеть в эпимизиуме (перемещающийся слой). Сокращение каждой мышцы осуществляется с помощью двигательного нерва, ведущего к окончанию моторного (синапса). Это место контакта между нервным волокном и мышечными волокнами, в котором осуществляется стимуляция (через нервы от спинного мозга илиголовного мозга). Может одновременно поддерживаться от одного мышечного волокна до 100 (при разветвлении).
ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ
Исследование физиологических свойств мышц ведется издавна в основном в двух направлениях: исследование их возбудимости и исследование сократимости. Эти свойства тесно связаны, и сокращение мышц происходит только вследствие их возбуждения. Однако сократимость свойственна только мышечной ткани, возбудимость же свойственна и другим тканям, в первую очередь нервной. Используя сокращение мышц как индикатор возбуждения, физиологическая наука распознает общие закономерности возбудительного процесса. Наряду с этим она изучает и специально сократительный акт мышц как проявление их специфической деятельности.
Ряд вопросов физиологии мышц решался с помощью «нервно-мышечного препарата» – мышцы лягушки, вырезанной вместе с нервом. Сокращение мышц вызывают, производя различными способами (механическими воздействиями, резкими изменениями температуры, химическими агентами, но главным образом электрическим током) раздражение нерва или непосредственным раздражением мышц. Усовершенствование методических средств позволяет расширять исследования по физиологии мышц на целом организме, в частности на организме человека.
Функциональные свойства различных мышц неодинаковы. Гладкие мышцы отличаются от поперечнополосатых, например, меньшей скоростью протекания процессов возбуждения, замедленным сокращением. Поперечнополосатые мышцы в свою очередь также могут обладать различными функциональными показателями в зависимости от того, выполняют ли они функции поддержания определенного положения тела или осуществления быстрых движений и т.п.
Для того, чтобы раздражение вызвало сокращение мышцы, необходимы три условия:
- Сила раздражителя должна быть не менее определенной «пороговой» величины (по величине порога раздражения судят о возбудимости мышц: чем больше возбудимость, тем ниже порог раздражения).
- Сила раздражителя должна нарастать с достаточно большой скоростью, медленное нарастание силы раздражителя даже до большой величины может не вызвать сокращения мышц (эффект «вкрадывания»).
- Длительность действия раздражитель должна быть достаточной.
Возбуждение распространяется по мышцам с различной скоростью. Например: по скелетным мышцам человека – 12 – 13 м/сек, по тонкой кишке человека – 1 см/сек. Оно не сразу проявляется с сокращением мышц. Между моментом нанесения раздражения и началом сокращения мышц проходит скрытый (латентный) период.
Однократное раздражение мышц или подходящего к ней нерва вызывает одиночное сокращение мышц, характеризующееся относительно небольшой амплитудой и сразу сменяющееся расслаблением. Изменение длительности и силы сокращения мышц можно в широком диапазоне осуществлять путем нанесения серии раздражений, следующих друг за другом с такой частотой, чтобы каждое последующее раздражение заставало мышцы еще в периоде сокращения. Такое длительное сокращение называется тетанусом. Русский физиолог Н.Е. Введенский установил ряд закономерностей зависимости величины тетанического сокращения от силы и частоты раздражения. С увеличением частоты или силы раздражений величина тетануса растет лишь до известного предела (оптимум). При дальнейшем увеличении частоты или силы раздражений наступает уменьшение тетанического сокращения (пессиум). Оптимальный тетанус Н.Е. Введенский объяснил тем, что каждое последующее раздражение падает на мышцы во время фазы экзальтации, когда состояние повышенной возбудимости, возникшее от предыдущего возбуждения, усиливает эффект от предыдущего раздражения. При чрезмерно частых раздражениях каждое последующее раздражение падает на мышцы в так называемый рефрактерный период, когда происходит раздражение последующего раздражения. С рефрактерностью связана также установленная Н.Е. Введенским важная физиологическая характеристика мышц – функциональная подвижность, или лабильность. Она измеряется той предельной частотой раздражений, на которую мышца отвечает равным количеством возбуждений. Лабильность мышц непостоянна, она нарастает в процессе работы и снижается при развитии утомления.
Мышца является упруго-вязким телом. Ее упругость сравнительно с другими упругими телами характеризуется как относительно малая, почти совершенная и непостоянная. Показатель упругости (модуль Юнга) для мышцы равен приблизительно 0,95 кг. Вязкость мышцы, обусловленная внутренним трением ее частиц, невелика, но при возбуждении мышц возрастает в 10 – 20 раз.
При своем сокращении мышца преодолевает действие внешних сил (сила тяжести, инерции, трения и др.). При этом в мышце развивается напряжение. Небольшое напряжение, постоянно поддерживаемое мышцами и способствующее сохранению определенной позы тела, называется ее тонусом. Максимальное напряжение, развиваемое мышцами, характеризует силу мышц, которая при прочих равных условиях пропорциональна сечению, перпендикулярному направлению мышечных волокон. Сила, выраженная в килограммах и отнесенная к квадратному сантиметру поперечного сечения (абсолютная сила мышц), равна для мышц человека: икроножной – 6,2, разгибателей шеи – 9,0, жевательных – 10,0, двуглавой плеча – 11,4, трехглавой плеча – 16,8.
Сокращаясь мышцы производят работу – необходимое условие существования мышц. Величина работы тем больше, чем больше амплитуда сокращения и величина развиваемого при этом напряжения. В случае, когда мышца только напрягается, не сокращаясь, при этом развивает напряжение без изменения длины, (так называемые изометрические условия, или «статическая» работа), внешней механической работы не совершается. Также работа бывает и динамическая, которая заключается в смещении одних органов относительно других и перемещении тела в пространстве, при этом мышца изменяет длину и толщину.
Развитие сокращения и напряжения мышц в организме есть рефлекторный процесс. Работами И.М. Сеченова и И.П. Павлова установлена рефлекторная природа и так называемые рефлекторные движения человека. Среди рецепторов, возбуждение которых может являться причиной рефлекторного двигательного акта, особенное значение имеют проприорецепторы – органы мышечного чувства. Проприорецепторы возбуждаются при каждом сокращении, напряжении, пассивном растяжении мышцы. И.М. Сеченов подчеркивал огромное значение мышечного чувства во всех двигательных актах, его роль в восприятии простаранства и времени, его влияние на развитие мозга. И.П.Павлов обозначил всю сложную систему, включающую проприорецепторы, двигательную зону коры больших полушарий головного мозга и соединяющие их нервные образования, как двигательный анализатор и показал его исключительное значение в высшей нервной деятельности человека.
Для вычисления работы мышц используют следующую формулу:
A = F*S
F – величина груза;
S – высота, на которую поднят груз.
Величина работы зависит от силы мышц и из длины. Сила мышц прямо пропорционально зависит от поперечного сечения всех мышечных волокон данной мышцы, т.е. от ее толщины. Проявление силы мышц зависит от ряда факторов: анатомических, механических, физиологических и психологических (при поперечном сечении мышцы 1 см 2 мышца способна поднять груз 10 кг).
Работа мышц является важным условием развития самих мышц и всего организма. двигательная бездеятельность мышц, в особенности вызванная нарушением проводимости нервов, ведет к атрофии мышц, падению их силы и работоспособности. Чрезмерно длительная, непрерывная работа мышц приводит к утомлению, проявляющемуся в уменьшении амплитуды, скорости и силы мышечных сокращений. Падение мышечной работоспособности при утомлении связанно Сеченовым (1913) с процессами, происходящими в центральной нервной системе. Систематическая, сильная, но не чрезмерная, работа мышц (тренировка) ведет к увеличению их массы, к возрастанию силы и работоспособности мышц, способствует физическому развитию и повышению работоспособности всего организма.
ЭНЕРГИЯ, КОТОРУЮ ИСПОЛЬЗУЕТ ОРГАНИЗМ ДЛЯ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
Деятельность мышц, как любой процесс, происходящий в организме, требует энергии. Энергия нужна даже на работу мельчайших мышц глаза, дыхательных мышц и мышц сосудов или внутренних органов. Живой организм расходует энергию даже в состоянии глубокого наркоза или комы.
Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается в результате распада химических веществ. Мышечная клетка устроена природой так, что может использовать для своего сокращения энергию распада только одного-единственного химического вещества - аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Энергия распада других веществ для сокращения мышцы не подходит
(вот как все хитро в организме). Соответственно, во время мышечного сокращения происходит распад АТФ в работающей мышечной клетке. И если бы не было механизмов восстановления этого вещества, то мышца, сократившись один-два раза, навсегда потеряла бы эту способность. Но природа предусмотрела возможность восстанавливать АТФ. И вот для ее восстановления уже подходит энергия распада практически любого вещества. Обычно это углеводы, реже - жиры, еще реже - белки или другие вещества. Запасы этих веществ поступают в организм вместе с пищей.
Распад веществ в мышечной клетке может происходить двумя основными путями: при участии кислорода (аэробно) и без участия кислорода (анаэробно). У каждого способа есть свои преимущества и недостатки.
Преимущество распада веществ с участием кислорода (аэробного) в том, что такой распад не сопровождается накоплением в организме промежуточных недоокисленных продуктов обмена. Вещества расщепляются до конечных продуктов - углекислого газа и воды. Полный распад дает, соответственно, много энергии, поэтому является более экономичным, чем неполный распад (однако требует большого количества времени). Кроме того, с помощью кислорода можно расщепить практически любые вещества, имеющиеся в организме - углеводы, жиры, белки. Недостатком же является чрезвычайная длительность такого способа распада, поэтому он не может использоваться в начале работы или в случаях, когда деятельность достаточно интенсивна и требует высокой скорости освобождения энергии.
Преимуществом бескислородного (анаэробного) распада является высокая скорость освобождения энергии, необходимой для синтеза АТФ, что позволяет выполнять чрезвычайно интенсивную работу. Но существует и ряд недостатков такого способа расщепления.
Во-первых, без участия кислорода в мышечных клетках способны расщепляться не все вещества, а только определенные виды углеводов (глюкоза и ее производное - гликоген, причем обычно используется гликоген) и химическое вещество под названием креатинфосфат. Запасы этих веществ в клетке не безграничны. Креатинфосфат или гликоген должны либо восстанавливаться, либо поступать из крови. На оба процесса требуется определенное время, в течение которого интенсивную работу выполнять уже невозможно.
Запасов креатинфосфата в мышечной клетке хватает на работу в течение нескольких секунд (5-6 секунд). За счет запасов гликогена можно выполнять работу в течение нескольких минут (3-4 минуты), но это будет уже менее интенсивная деятельность. Во-вторых, без участия кислорода вещества расщепляются неполностью, поэтому в мышцах накапливаются недоокисленные продукты распада
(наиболее известным является молочная кислота - один из возможных продуктов неполного распада гликогена). Эти недоокисленные вещества, изменяют внутреннюю среду клеток так, что клетки становятся неспособны выполнять свои функции. То есть мышца становится неспособной более сокращаться, и человек прекращает работу.
Благодаря рекламе, сугубо биохимический термин pH стал известен широкому кругу людей. Показатель pH - это показатель кислотности-щелочности. Его величина указывает, кислотным, щелочным или нейтральным является среда, и насколько сильна щелочь или кислота. Уровень pH равный 7.0 указывает на нейтральность среды. Уровень pH больше 7.0 - на щелочность (чем выше, тем сильнее щелочь), и, наконец, уровень pH ниже 7.0 означает кислотность среды (чем меньше величина pH, тем сильнее кислота).
При бескислородном способе расщепления веществ недоокисленные продукты распада изменяют уровень pH клеток в кислую сторону, что чрезвычайно существенно сказывается на деятельности клеточных структур.
В действительности же во время мышечной деятельности наблюдаются оба варианта распада веществ, однако, один из них, как правило, преобладает.
Если при работе распад веществ для восстановления АТФ происходит преимущественно с участием кислорода, такая работа называется аэробной. Если же распад веществ происходит преимущественно без участия кислорода, такая работа называется анаэробной.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДОВ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В зависимости от того, какую мышечную деятельность выполняет организм, в нем происходят и соответствующие изменения, направленные на обеспечение выполнения именно данного вида работы В связи с этим, одни нагрузки могут быть полезны, а другие - вредны для организма, одни - приводить к снижению жировых отложений при относительной неизменности объема мышц, а другие - к увеличению мышечной массы при относительной неизменности жировых отложений и так далее.
Существует большое количество классификаций видов мышечной деятельности.
Например, мышечную работу разделяют на статическую, при которой происходит мышечное сокращение, но не происходит движение, и динамическую, при которой происходит как сокращение мышцы, так и перемещение частей тела друг относительно друга. Статическая работа более утомительна для организма и для мышц по сравнению с динамической той же интенсивности и длительности, так как при статической работе отсутствует фаза расслабления мышц, во время которой могут пополниться запасы веществ, израсходованные на мышечное сокращение.
Женский организм труднее переносит статическую работу по сравнению с мужским (например, женщинам тяжелее стоять, чем мужчинам, поэтому им следует уступать место в транспорте).
По числу групп мышц, включенных в работу, двигательную деятельность делят на работу локального, регионального и глобального характера. При работе локального характера в деятельности участвует менее одной трети мышечной массы (обычно мелкие мышечные группы). Это, например, работа одной рукой или кистями (ступнями). При работе регионального характера в деятельность включаются одна крупная или несколько мелких мышечных групп. Это, например, работа только руками или только ногами. При работе глобального характера в деятельности принимают участие более двух третьих мышц от общей мышечной массы. К работе глобального характера относятся, например, ходьба, бег, плавание (при этих видах двигательной деятельности работают практические все мышцы).
Чем больший процент мышечной массы участвует в работе, тем большие изменения такая работа вызывает в организме, и тем, соответственно, выше тренировочный эффект. Поэтому силовые упражнения на отдельные мышечные группы, разумеется, будут способствовать увеличению силы этих мышц, но практически не отразятся на деятельности других органов (сердца, легких, сосудов, органов иммунной системы). Такая работа не приведет к потере массы тела и не подходит для желающих похудеть или укрепить здоровье.
Все нижеприведенные классификации физических упражнений подразумевают, что организм осуществляет работу глобального характера.
Одной из наиболее известных классификаций физических упражнений является разделение их по преобладающему источнику энергии для мышечного сокращения. В организме человека распад веществ с образованием энергии может проходить с участием кислорода (аэробно) и без участия кислорода (анаэробно).
В действительности же во время мышечной работы наблюдаются оба варианта распада веществ, однако, один из них, как правило, преобладает.
По преобладанию того или иного способа распада веществ различают аэробную работу, энергообеспечение которой происходит преимущественно за счет кислородного распада веществ, анаэробную работу, энергообеспечение которой происходит преимущественно за счет бескислородного распада веществ и смешанную работу, при которой сложно выделить преобладающий способ распада веществ.
Примером аэробной работы может служить любая малоинтенсивная деятельность, которая может продолжаться длительное время. В том числе и наши повседневные движения. В спортивной же или физкультурной деятельности примеры такой работы - длительная ходьба, длительный непрерывный бег (например, трусцой), длительная езда на велосипеде, длительная гребля, длительное передвижение на лыжах, коньках и так далее.
Примером анаэробной работы может служить деятельность, которая может продолжаться только кратковременно (от 10-20 секунд до 3-5 минут). Это, например, бег на короткие дистанции с максимальной скоростью, плавание на короткие дистанции с максимальной скоростью, езда на велосипеде или гребля на короткие дистанции с максимальной скоростью.
Промежуточные виды деятельности, которые могут продолжаться более 5, но менее 30 минут непрерывной деятельности, являются примером работы со смешанным (бескислородно-кислородным) типом энергообеспечения.
Когда произносят термин «аэробная» или «анаэробная работа», подразумевают, что так воспринимает эту работу весь организм, а не отдельные мышцы. Отдельные же мышцы при этом могут работать как в режиме кислородного энергообеспечения (неработающие или принимающие незначительное участие в деятельности, например, мышцы лица), так и в режиме бескислородного энергообеспечения (выполняющие наибольшую нагрузку при данном виде деятельности).
Еще одной из распространенных классификаций физических упражнений является разделение мышечной работы по зонам мощности. В основу положено максимальное время, которое может длиться работа определенной интенсивности.
Удобно объяснять различия между зонами мощности на примере бега.
Например, бег с максимальной скоростью не может длиться более нескольких секунд. Такую работу называют работой максимальной мощности. При этой работе происходит преимущественно бескислородный распад веществ (анаэробная работа). Условную максимальную границу такой работы определили в 20 секунд.
Если бежать не максимально интенсивно, но все же очень быстро, такой бег не может продолжаться более нескольких минут. Это - пример работы субмаксимальной мощности. При данном виде деятельности также происходит преимущественно бескислородное расщепление веществ (анаэробная работа), границы такой работы определили от 20 секунд до 5 минут.
Бег с интенсивностью, которую можно поддерживать более 5, но менее 40 минут, является примером работы большой мощности. При таком виде деятельности расщепление веществ происходит как при участии кислорода, так и бескислородным путем (смешанная работа).
И, наконец, длительный, более 40 минут, бег, является примером работы умеренной мощности. При этом виде деятельности расщепление веществ происходит преимущественно с участием кислорода (аэробная работа). Верхняя граница этой работы индивидуальна и в большой степени зависит от тренированности человека. Именно эта работа дает наилучший оздоровительный эффект и даже подходит для людей с ослабленным здоровьем. Она же показана желающим похудеть.
Можно также бежать не равномерно, а ускоряясь и замедляясь на отдельных участках. Такая работа называется работой переменной мощности.
В связи с тем, что данном виде деятельности происходит перестройка с одного способа энергообеспечения на другой, такая работа для организма чрезвычайно утомительна. Поэтому же она обеспечивает хороший тренировочный эффект.
Существуют и более сложные и подробные классификации физических упражнений, представляющие интерес только для специалистов.