Какие мышцы существуют и как работают. Как работают мышцы человека? Как работают мышцы

И что представляет из себя мышца, Вы уже имеете понятие. Но, как же осуществляется сокращение мышцы? Что заставляет наши мышцы работать?

Говоря доступным языком, сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов, которые активируют нервные клетки спинного мозга – мотонейроны , ответвления которых — аксоны подведены к мышце. Если разобраться подробнее, то внутри мышцы аксон разделяется и образует сеть ответвлений, которые, подобно электрическим контактам, «подсоединены» к мышечной клетке. Посредством таких контактов и осуществляется сокращение мышц.

Получается, что каждый мотонейрон управляет группой мышечных клеток. Такие группы получили название – нейромоторные единицы , благодаря которым человек может задействовать в работе часть мышцы. Поэтому, мы можем сознательно контролировать скорость и силу сокращения мышц.

Итак, мы рассмотрели процесс «запуска» сокращения мышц. Теперь давайте детально разберемся, что же происходит непосредственно внутри мышцы во время сокращения. Этот материал несколько сложен для восприятия, но весьма важен. Вам необходимо разобраться в нем, иначе Вы не сможете до конца уяснить, каким образом растут наши мышцы.

Сокращение мышц в грубом приближении

В первую очередь необходимо уяснить, что состоит из многочисленных нитей двух белков: миозина и актина , которые располагаются вдоль миофибриллы. Причем, миозин – толстые нити, а актин – тонкие нити. Этим и объясняется светло-темное полосатое строение миофибриллы (темные полосы – миозин, светлые полосы – актин).

В литературе темные участки миофибриллы получили название А-диск, а светлые участки именуются I-диск. Актиновые нити крепятся к так называемой Z-линии, которая расположена в центре I-диска. Сегмент миофибриллы между Z-линииями, включающий миозиновый А-диск называется саркомером , который можно считать некой сократительной единицей миофибриллы.

Саркомер сокращается следующим образом: при помощи боковых ответвлений (мостиков) толстые нити миозина втягивают вдоль себя тонкие нити актина.

То есть головки мостиков входят в зацепление с актиновой нитью и втягивают ее между нитями миозина. По окончанию движения головки отсоединяются и входят в новое зацепление, продолжая втягивание. Получается, что сокращение мышц – совокупность сокращений множества саркомеров.

Если рассмотреть отдельно тонкую нить актина, то она представляет собой двойную спираль актиновых нитей, между которыми расположена двойная цепь тропомиозина.

Тропомиозин – это также белок, который блокирует зацепления миозиновых мостиков с актином в расслабленном состоянии мышцы. Как только нервный импульс через мотонейрон подается в мышцу, происходит смена полярности заряда мембраны мышечной клетки, в результате чего клетки насыщается ионами кальция (Ca++), которые высвобождаются из специальных хранилищ, находящихся вдоль каждой миофибриллы. Тропомиозиновая нить, в присутствии ионов кальция, мгновенно углубляется между актиновыми нитями, и мостики миозина получают возможность зацепления с актином – сокращение мышц становится возможным.

Однако после поступления Са++ в клетку, он тут же возвращается в свои хранилища и происходит расслабление мышцы. Только при постоянных импульсах, исходящих от нервной системы, мы можем поддерживать длительное сокращение – это состояние получило определение тетаническое сокращение мышц .

Разумеется, сокращение мышц требует энергии. А откуда же она берется, как формируется энергия, поддерживающая движение миозинового мостика? Об этом Вы узнаете в следующей статье .

Материалы данной статьи охраняются законом о защите авторских прав. Копирование без указания ссылки на первоисточник и уведомления автора ЗАПРЕЩЕНО!

Поистине диву даешься, насколько разнообразны все эти действия, основанные на одном и том же принципе со­кращения мышц. Например, мышца моллюска, сжимающая створки его раковины, может пребывать в ста­дии сокращения несколько дней подряд! А как работают мышцы человека? Давайте разберемся.

Как работают мышцы

Сколько мышц мы имеем?

За счет мышечных сокращений совершают движения практически все многоклеточные, в том числе и человек. Много ли мышечной энергии нам требуется?

В зависимости от пола, состояния здоровья и некоторых других показателей люди могут иметь разное количество мышц - от 400 до 680. Цифра эта не так уж велика, если брать в сравнение следующие факты: у саранчи 900 мышц, у некоторых гусениц - до 4 тысяч.

Современный человек не так много времени проводит в по сравнению со своим первобытнообщинным пред­ком. Тем не менее, по подсчетам ученых, за 70 лет он рас­ходует ровно столько мышечной энергии, сколько требу­ется, чтобы покрыть расстояние от Земли до Луны - 384 тыс. км.

Двигательная и «греющая» сила мышцы

КПД мышц человека при движении составляет 50%. Это на 15% больше КПД легкового автомобиля (35%).

Но и неизрасходованные в движении 50% мышечной энергии человека не бездействуют - они идут на поддер­жание привычной температуры тела.

Вспомним довольно распространенный способ согрева­ния на морозе: мы начинаем двигаться, то есть работать мышцами, чтобы повысить температуру своего тела.

Но даже когда мы не пытаемся согреться в движении, наши мышцы все равно заботятся о нас - они начинают сокращаться, выделяя определенную дозу тепла. При этом наше тело начинает непроизвольно дрожать. Но это очень хорошая реакция - она означает, что наши дрожащие мышцы не дают нам замерзнуть окончательно.

Мышечное топливо

Для эффективной работы мышц требуется немало энер­гии. Она освобождается за счет специального мышечного топлива аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Когда она отщепляет от себя фосфорную кислоту, выделяется срав­нительно много энергии, ее-то и расходует организм.

Кроме того, без АТФ наш организм был бы не в состо­янии получить доступ к энергии, выделяющейся в процес­се .

Если запас АТФ в организме истощается, мы чувствуем резкую слабость. За что разные группы мышц, получили разные названия.

В состав мышечных волокон входят нити двух видов: тол­стые, состоящие из белка миозина, и тонкие, образован­ные белком актином.

Для поперечно-полосатых мышц, рассматриваемых под микроскопом, характерно правильное и четкое чередова­ние темных и светлых полос - нитей миозина и актина. Вот откуда название «поперечно-полосатые».

Что касается происхождения названия гладкой муску­латуры, миозиновые и актиновые нити, которые содер­жатся в ней, как и в скелетных мышцах, расположены беспорядочно и хаотично, так что под микроскопом не увидишь четких линий. И стали называть эти мышцы глад­кими.

Как мышцы делают нас худыми или полными

Однажды исследователи Медицинского колледжа при лондонском госпитале провели любопытный эксперимент: они брали у испытуемых-добровольцев микроскопические пробы мышц при помощи специальной иглы. Исследуя их, устроители эксперимента хотели найти ответ на следую­щий вопрос: почему некоторые остаются худощавыми, не ограничивая свой рацион, другие же наоборот - мало едят и полнеют.

Исследователи из Англии сделали вывод: во всем «вино­ваты» мышцы, точнее, их волокна, которые бывают двух типов: быстрые и медленные.

Первые и сокращаются, и устают быстрее. Вследствие чересчур высокой утомляемости обладателей таких мышеч­ных волокон им не под силу спортивные тренировки. Ис­пользуют они энергию глюкозы, дефицит которой в орга­низме не ведет к .

Медленные волокна сокращаются не быстро, но они и не устают в рабочем состоянии достаточно долго, поэтому никакие виды физической деятельности обладателей таких волокон не выбьют из колеи. И используют они энергию жира, что необходимо для похудения.

Но, руководствуясь данными этих экспериментов, анг­лийские ученые сделали достаточно пессимистический вывод: к сожалению, изменить свою конституцию сложно. Вот почему кто-то из нас годами тщетно пытается поху­деть или поправиться. А во всем виноваты мышцы!

Мышцы состоят из длинных мышечных волокон, которые крепятся к костям при помощи сухожилий. Волокна состоят из миллионов мышечных клеток, к которым подходят капилляры для их питания и нервные окончания для управления их работой.

Когда говорят «мышцы», обычно имеют в виду скелетные мышцы. Еще бывают гладкие мышцы, из которых состоят стенки некоторых внутренних органов, а так же сердечная мышца. Сердечная мышца по строению очень похожа на скелетную, но в нее встроен , благодаря которому сердце непрерывно работает на протяжении всей жизни человека.

Мышечная клетка состоит из множества маленьких секций - саркомеров. Саркомер выглядит как трубочка, к боковым стенкам которой внутри прикреплены длинные нити белка миозина, как щетина у зубной щетки. А в середине параллельно этим нитям находятся нити белка актина, которые состоят из множества цепочек, заканчивающихся головкой. Выглядят они как маленькие гусеницы с лапками.

Когда на нервное окончание приходит импульс - это сигнал к действию, надо сокращать мышцу. Запускается химическая реакция, которая притягивает головки актина к нитям миозина, после чего головка сгибается и подтягивает нити миозина и актина друг к другу.

В результате этого нити миозина подтягиваются друг к другу и саркомер сокращается. Получается, что маленькие гусеницы ножками идут по щетине двух зубных щеток и притягивают их друг к другу.

Сила сокращения каждой отдельной такой клетки очень мала. Но поскольку в мышце их огромное количество, и сила складывается, мышца в целом может развивать большое усилие.

В расслабленном состоянии головки актина отцепляются от миозина и саркомер разъезжается обратно.

Вот так это выглядит в движении:

Почему мышцы болят

Бывает совсем уж неприятная боль в мышцах - когда сводит ногу ночью или в воде. Обычно это связано с нарушенным обменом веществ, недостатком калия, магния, кальция, натрия или воды, плохим кровообращением.

Очень часто после серьезных нагрузок мышцы на следующий день начинают болеть. Раньше в этом обвиняли молочную кислоту - продукт химической реакции во время работы мышцы. Но на самом деле вся молочная кислота уходит из мышц почти сразу после нагрузок.

При больших нагрузках часть мышечных клеток повреждается. Но в этом нет ничего страшного, если нет действительно серьезных травм: мышцы быстро восстанавливаются и даже при этом увеличиваются в объеме и наращивают силу. Результатом этой восстановительной деятельности является неприятная нудящая боль. Мазохистское удовольствие от боли в мышцах оправдано: вы же в это время становитесь сильнее.

Мышечная система обеспечивает движение тела. Состоит более чем из 640 скелетных мышц, прикрепленных к костям скелета, с помощью суставов. Скелетные мышцы составляют примерно 40% массы тела и вместе с костями и кожей придают ему определенную форму. Мышцы используют энергию для того, чтобы сокращаться, или становиться короче.

Сокращение мышц передает энергию костям скелета, которые смещаются и производят большое количество движений тела - от стремительного бега до легкой улыбки. Мышцы также обеспечивают осанку и укрепляют суставы. Выделяемое при движении тепло является побочным продуктом мышечных сокращений и помогает поддерживать температуру тела.

Прикрепление мышц

Каждая скелетная мышца прикрепляется к костям в 2 или нескольких точках при помощи воло кон соединительной ткани, которые называются сухожилиями. Когда мышца сокращается, одна кость остается неподвижной, а другая двигается. Конец мышцы, прикрепленный к неподвижной кости, называют местом ее прикрепления. Тело двигается, когда мышцы, перекидывающиеся через суставы, сокращаются, и точки прикрепления мышцы сближаются.

Направления движений

Движение или движения, совершаемые мышцей, зависят от ее расположения, сочетания с работой других мышц и типа сустава, через который она перекидывается. Основные движения совершаются перечисленными ниже мышцами. Основное действие, совершаемое той или иной мышцей, например, сгибание или разгибание, отражается в ее названии.

• Флексия - сгибание - уменьшение угла между костями в суставе, в результате чего кости приближаются друг к другу (например, сгибание руки).
• Экстензия - разгибание - противоположно сгибанию; увеличение, угла между костями в суставе (например, выпрямление руки).
• Абдукция - отведение - движение кости в сторону от срединной линии тела (например, отведение руки в сторону).
• Аддукция - противоположна абдукции; движение кости к срединной линии тела (например, опускание руки вниз).
• Элевация - поднятие вверх (например, движение подбородка или плеч при пожимании плечами).
• Опускание - противоположно элевации (движение вниз).
• Супинация - движение лучевой кости вокруг локтевой кости (например, кисть поворачи- вается вверх ладонной поверхностью).
• Пронация - движение, противоположное супинации (например, поворот кисти ладонью вниз).
• Ротация - движение кости вокруг своей оси.

Названия скелетных мышц

На первый взгляд, названия скелетных мышц могут показаться несколько несуразными. Большинство из них имеют латинские или греческие корни. Однако их названия отражают в основном структурные или функциональные характеристики, перечисляемые ниже.

• Форма - относительная форма мышцы, например дельтовидная (треугольник), трапе- циевидная (трапеция) или ромбовидная (ромб).
• Расположение - участок тела или кости, с которым связана мышца. Например, межреберные мышцы проходят между ребер; лобная мышца покрывает лобную кость черепа.
• Количество мест прикрепления - некоторые мышцы имеют несколько мест прикрепления, или головок. Двуглавая и трехглавая мышцы руки имеют соответственно два и три, а четырехглавая мышцы бедра - четыре места прикрепления.
• Направление мышечных волокон по отношению к срединной линии тела. Прямые мышцы проходят параллельно срединной линии, например прямая мышца бедра. Поперечные мышцы проходят под углом к срединной линии, например поперечная мышца живота. Косые мышцы проходят по диагонали к срединной линии, например наружная косая мышца живота.
• Места присоединения мышц - грудино-ключично-сосцевидная мышца, например, присое динена к грудине, ключице и сосцевидному отростку височной кости черепа.
  Действие мышцы - например сгибатель, означает, что мышца сгибает конечность. К другим терминам, описы- вающим деятельность мышц, относятся: разгибатель, абдуктор (отводящая мышца), аддуктор (приводящая мышца), элеватор (поднимающая мышца), депрессор (опускающая мышца), супинатор и пронатор (вращающие мышцы).
• Комбинированные названия - например, длинный лучевой разгибатель запястья, означает, что эта мышца разгибает запястье, проходит вдоль лучевой кости и длиннее, чем другие мышцы - разгибатели запястья.

Форма и положение мышц

Скелетные мышцы имеют в основном одинаковые характерные признаки. Центр мышцы, называемый брюшком, прикрепляется двумя концами к костям и другим структурам. Однако форма и сила каждой отдельной мышцы зависят от того, как расположены составляющие ее пучки мышечных волокон.

• Параллельные мышцы - пучки волокон расположены параллельно длинной оси мышцы. Они могут быть веретенообразными с объемным брюшком (например двуглавая мышца бедра) или плоскими и длинными (портняжная мышца на бедре).
• Перистые мышцы - пучки волокон идут наискось к сухожилию, проходящему вдоль центра мышцы. Такие мышцы могут быть одноперистыми (пучки мышечных волокон присоединены к одной стороне сухожилия, например, длинный разгибатель пальцев в нижней части ноги); двуперистыми (пучки присоединены к обеим сторонам сухожилия наподобие пера, например прямая мышца бедра); или многоперистыми (большое количество двуперистых соединений, например, дельтовидная мышца плеча).
• Круговые мышцы - концентрические круги пучков, которые образуют сфинктер (кольцевидная мышца, действующая наподобие клапана; круглая мышца с концентрическими кольцами пучков мышечных волокон), контролирующий состояние внешнего отверстия тела (например, круговая мышца глаза, закрывающая его).

Сокращение мышечных волокон

Волокно скелетной мышцы может растягиваться от 1 до 30 мм. Оно состоит из тысяч миофибрилл. Каждая миофибрилла состоит из цепочки соединенных между собой единиц, называемых сакромерами. Каждый сакромер состоит из параллельно расположенных нитей, построенных из сократительных белков. Тонкие активные нити присоединяются к каждому концу сакромера, но не связаны с его центром. Толстые миозиновые нити расположены в центре сакромера. Когда мышца расслаблена, актиновые и миозиновые нити частично перекрываются.

Типы волокон скелетной мышцы

Скорость сокращения мышцы и время, в течение которого она может находиться в сокращенном состоянии и не уставать, не одинаковы для раз личных мышц. Эти различия вызваны в первую очередь разнообразием типов мышечных волокон. Существует 3 основных типа мышечных волокон, которые отличаются по скорости сокращения, и количеству содержащегося в них красного пигмента миоглобина. Миоглобин, как и гемоглобин крови, накапливает кислород, необходимый для совершения работы.
Красные (медленные) волокна содержат много миоглобина и медленно сокращаются. Обладают большой выносливостью и медленно устают, что позволяет им сокращаться в течение длительного времени.
Белые (быстрые) волокна мышц содержат мало миоглобина и быстро устают. Сокращаются быстро, мощно, но в течение коротких периодов.
Промежуточные волокна имеют красный цвет, содержат много миоглобина. Быстро сокраща ются и медленно устают.
Большинство скелетных мышц состоит из волокон разных типов, но их соотношение зависит от функции конкретной мышцы. Мышцы шеи, спины и ног, которые стабилизируют осанку, содержат больше красных (медленных) волокон. Мышцы руки, участвующие в осуществлении быстрых и мощных движений, например бросании или поднятии тяжестей, содержат больше белых (быстрых) волокон. А мышцы ноги, участвующие, например, в беге, содержат больше промежуточных волокон.

С помощью мышц человек способен двигать различными частями тела. В скелете человека, к его костям мышцы или как мы их еще называем мускулы, присоединены с помощью сухожилий. Когда та или иная мышца сокращается, кости нашего скелета, к которым эти мышцы прикреплены, начинают двигаться.

Большинство человеческих мышц работают парно, это означает, что если одна из них сокращается, другая рефлексно расслабляется. Например, двуглавая мышца нашего плеча, сокращаясь, укорачивается и сгибает руку, при этом трехглавая мышца расслабляется. При необходимости обратного движения сокращается трехглавая мышца, а двуглавая расслабляется, и рука распрямляется.

Действительно, ученые во всем мире до сих пор спорят, сколько мышц у человека, а , они до сих пор не пришли к единому мнению относительно числа мышц в нашем организме. Дело в том, что мышц у человека очень много и каждая либо самостоятельно выполняет свою функцию, либо работает в паре с остальными. Поэтому не ясно, как их считать - по отдельности или как составляющие большей мышцы. В результате количество мышц колеблется между 660 и 850 . Некоторыми из них человек управляет сам, сокращает или расслабляет по своему желанию, а другие работают «автоматически». Например, сердце качает кровь, а кишечник передвигает пищу, даже если мы не думаем об этом.

Это действительно так. Когда человек хмурится, ему приходится напрягать гораздо большее количество лицевых мышц, чем когда он доволен и улыбается. Для улыбки на нашем лице используются всего 17 мышц, а для того чтобы нахмуриться, вам придется задействовать 43 мышцы. Вывод очевиден - улыбайтесь как можно чаще!

Главная » Программы тренировок » Какие мышцы существуют и как работают. Как работают мышцы человека? Как работают мышцы