Мышечная система человека

Мышечная система человека

Мышечная система человекаОбщие сведения о мышцах. В организме человека насчитывается около 600 скелетных мышц (цвет. табл. III, IV). Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека. Если у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет — 27%, то в 17—18 лет она достигает 43—44%, а у спортсменов с хорошо развитой мускулатурой — даже 50%.

Отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей прежде всего развиваются мышцы живота, позднее — жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз.

Рис. 38. Строение мышцы:

а — мышца на поперечном разрезе: 1 — пучок мышечных волокон; 2— отдельные мышечные волокна; б — общий вид скелетной мышцы: 1 — брюшко; 2 — сухожилие

В период полового созревания (12—16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются интенсивно и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, а подростки кажутся длинноногими и длиннорукими.

Строение мышц

В мышце различают среднюю часть — брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам (глазному яблоку), к коже (на лице и шее) и т. д.

Каждая мышца состоит из большого количества поперечнополосатых мышечных волокон (рис. 38), расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой — фасцией.

Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена. Имеются в мышцах и лимфатические сосуды.

В мышцах расположены нервные окончания — рецепторы, которые воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы.

Форма и величина мышц зависят от выполняемой ими работы. Различают мышцы длинные, короткие, широкие и круговые. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие — там, где размах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела (мышцы живота, спины). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами.

Один из концов мышцы называют началом. Обычно этот конец остается при сокращении неподвижным. Другой конец мышцы называют местом прикрепления или подвижной точкой. В сложных мышцах начало не одно, а могут быть две, три, четыре головки, которые, сливаясь, образуют общее брюшко. Это двуглавые, трехглавые и четырехглавые мышцы.

Разделенным может быть и тот конец мышцы, который называют прикреплением (например, длинный разгибатель пальцев). Брюшко мышцы также может быть поделено сухожилием (дву-

брюшная мышца), а может быть таких сухожильных перемычек много, как, например, в прямой мышце живота.

Работа мышц

Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работу скелетной мышцы определяют произведением веса поднятого груза на высоту его поднятия. Работу мышца совершает только в момент сокращения: она укорачивается, становясь при этом толще, и сближает кости, на которых укреплена. При расслаблении мышца работы не производит. Поэтому движение в любом суставе обеспечивается минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Такие мышцы называют антагонистами (например, сгибатели и разгибатели). При каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым придающие движению точность и плавность. Приводя в движение кость, мышца действует как рычаг.

Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При поперечном сечении 1 см2 мышца способна поднять груз до 10 кг.

Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной.

При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Обычно же различные группы мышечных волокон сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия (до 25 и 35%). Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых работа будет максимальной, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что способствует физическому развитию всего организма.

Мышцы человека даже в состоянии покоя несколько сокращены. Это состояние длительно удерживаемого напряжения называют тонусом мышц. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколь-

ко снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Тонические сокращения мышц не сопровождаются утомлением; благодаря им внутренние органы удерживаются в нормальном положении.

Утомление мышц

После длительной работы происходит снижение работоспособности мышц, которая восстанавливается после отдыха. Такое временное понижение работоспособности называют утомлением.

Развитие утомления связано прежде всего с изменениями, происходящими в центральной нервной системе. При этом нарушается координация движений. При утомлении используются запасы химических веществ, служащих источниками энергии сокращения, накапливаются продукты обмена (молочная кислота и др.).

Скорость наступления утомления зависит от состояния нервной системы, частоты ритма, в котором производится работа, и от величины нагрузки. Утомление может быть вызвано неблагоприятной обстановкой. Неинтересная работа быстрее вызывает наступление утомления.

Физическое утомление—нормальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и часто превышает исходный уровень. Впервые И. М. Сеченов в 1903 г. показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц правой руки происходит значительно быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой. В отличие от простого покоя такой отдых был назван И. М. Сеченовым активным.

Это явление можно объяснить следующим образом. Известно, что работающие мышцы получают импульсы из соответствующих участков нервной системы. При длительной работе происходит утомление ранее всего в нервных центрах, связанных с определенными группами работающих мышц. Оказывается, восстановление работоспособности нервных клеток, посылавших импульсы к мышцам правой руки, происходит быстрее, если нервные клетки, связанные с мышцами левой руки, находятся в состоянии возбуждения.

Механизм мышечного сокращения

В основе мышечных сокращений лежат сложные химические превращения органических веществ мышцы. Распад этих веществ сопровождается освобождением энергии, которая идет не только на работу мышц, но и в значительном количестве превращается в тепло. Это тепло согревает тело.

В составе мышечных волокон собственно сократительным аппаратом являются миофибриллы. В поперечнополосатых мышечных волокнах миофибриллы разделены на правильно чередующиеся участки (диски). Одни из этих участков обладают двойным лучепреломлением. В обыкновенном свете под микроскопом они кажутся темными. Это анизотропные участки, их обозначают буквой А. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми.

Механизм мышечного сокращенияРис. 39. А — электронно-микроскопическая картина миофибриллы (схематизировано). Показаны диски AиI, полоски Z и Н. Б, В — взаимное расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) нитей в расслабленной (Б) и сокращенной (В) миофибрилле

Они не обладают двойным лучепреломлением. Это изотропные диски, обозначаемые буквой I (рис. 39, А).

В середине диска А проходит светлая полоса И, посредине диска I — темная полоса Z. Полоса Z представляет собой тонкую мембрану, сквозь поры которой проходят миофибриллы.

Американскому цитологу Хаксли с помощью электронной микроскопии удалось показать, что каждая из миофибрилл мышечного волокна состоит в среднем из 2500 протофибрилл. Толстые протофибриллы состоят из белка миозина, а тонкие протофибриллы — из белка актина. Согласно представлениям Хаксли, миозин и актин в миофибрилле пространственно отделены друг от друга.

Содержание миозина в мышцах велико: в 1 кг мышц содержится около 200 г белков, из них можно выделить почти 100 г миозина. Другой белок — актин — содержится в мышцах в меньшем количестве: из 1 кг мышц выделяется примерно около 30 г актина.

В состоянии покоя мышечного волокна нити расположены в миофибрилле так, что тонкие и длинные актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями (рис. 39, Б). Поэтому диски I состоят только из актиновых нитей, а диски А — из нитей миозина.

Светлая полоска Н свободна от актиновых нитей. Мембрана Z, проходя через середину диска I, скрепляет между собой эти нити.

Согласно представлениям Хаксли, при сокращении миофибрилл происходит вдвижение нитей актина в промежутки между нитями миозина, своеобразное «скольжение» (рис. 39, В)В результате такого вдвижения длина дисков Iукорачивается, а диски А сохраняют свой размер. В связи с тем, что актиновые нити при сокращении сближаются друг с другом своими концами, светлая полоска Н почти исчезает.

Наиболее интересное свойство миозина — его способность расщеплять АТФ. Это свойство миозина открыто советскими биохимиками В. А. Энгельгардтом и М. Н. Любимовой в 1939 г. Под влиянием миозина от молекулы АТФ отщепляется одна молекула фосфорной кислоты. При этом освобождается энергия. Миозин

таким образом является не только сократительным белком, но и одновременно ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФ-азой).

Что же заставляет белковые нити «скользить» при сокращении? Механизм этот пока еще не выяснен. Предполагают, что под влиянием ферментативных свойств миозина АТФ-аза толстых нитей расщепляет АТФ, находящуюся на тонких нитях актина. АТФ при этом разрушается и сходит с актиновых нитей. Последние скручиваются, скользят вдоль миозиновых нитей. Очевидно, на этом уровне происходит переход химической энергии расщепления АТФ в механическую энергию движения. Энергию для мышечного сокращения поставляет АТФ. В скелетной мышце содержание АТФ составляет 0,2—0,4%. Этого количества АТФ достаточно примерно для 30 одиночных сокращений мышцы. Однако в нормальных условиях мышца может работать очень долго. Это связано с тем, что в мышце идет процесс ресинтеза, т. е. восстановления АТФ, процесс ее синтеза.

За счет чего синтезируется АТФ в работающей мышце? В мышце есть богатое энергией фосфорное соединение — креатинфосфат. В молекуле креатинфосфата содержится одна макроэргическая связь:

Креатинфосфат

При гидролитическом расщеплении креатинфосфата образуются креатин и фосфорная кислота. При этом освобождается энергия. Этот процесс происходит под влиянием фермента фосфокиназы. При этом освобождающаяся фосфорная кислота восстанавливает АТФ. Ресинтез АТФ в присутствии креатинфосфата идет в течение тысячных долей секунды. Но при усиленной мышечной работе истощаются запасы креатинфосфата. Тогда важную роль приобретают процессы гликолиза и окисления, протекающие в мышце (см. стр. 29, 34). Окисление молочной и пировиноградной кислот, образующихся в мышце во время сокращения, способствует ресинтезу креатинфосфата и АТФ.

Основные группы мышц человеческого тела

К мышцам туловища относятся мышцы грудной клетки, живота и спины (цвет, табл. V—X).

Мышцы, располагающиеся между ребрами, а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания и называются дыхательными. К их числу принадлежит и диафрагма.

Мощно развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности (большая и малая грудные, передняя зубчатая мышцы).

Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания, выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы в качестве брюшного пресса, что способствует выведению мочи, кала, а также родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса способствует движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед.

При слабости мышц живота может произойти не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. При грыжах происходит выход внутренних органов — кишечника, желудка, большого сальника, почки из брюшной полости под кожу живота.

К мышцам брюшной стенки относятся прямая мышца живота, пирамидальная мышца, квадратная мышца поясницы и широкие мышцы живота — наружная и внутренняя косые и поперечная. По средней линии живота тянется плотный сухожильный тяж. Это белая линия. По бокам от белой линии располагается прямая мышца живота с продольным направлением волокон.

На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются главным образом к отросткам позвонков. Эти мышцы участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону. К поверхностным мышцам спины относятся трапециевидная мышца и широчайшая мышца спины. Они участвуют в движении верхних конечностей и грудной клетки.

Среди мышц головы различают жевательные мышцы и мимические. К жевательным мышцам относятся височная, жевательная, крыловидные. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти. Мимические мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, вызывая соответствующую мимику, т. е. то или иное выражение лица. Круговые мышцы глаза и рта также относятся к числу мимических мышц.

Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют ее и поворачивают. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя во вдохе. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращений изменяют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков. |

Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем лишь в области грудино-ключичного сустава. Укреплен пояс верхних конечностей мышцами туловища (трапециевидная, малая грудная, ромбовидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку).

Мышцы пояса верхних конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Среди них важнейшая — дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руку до горизонтального положения.

В области плеча спереди расположена группа мышц-сгибателей, сзади—разгибателей. Среди мышц передней группы — двуглавая мышца плеча, задней — трехглавая мышца плеча.

Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней — разгибателями.

Среди мышц кисти — длинная ладонная мышца, сгибатели пальцев.

Мышцы, расположенные в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. В переднюю группу мыши- входит одна крупная мышца — подвздошно-поясничргая. Среди задненаружной группы мышц тазового пояса — большая, средняя и малая ягодичные

мышцы.

Ноги имеют более массивный скелет, чем руки; их мускулатура обладает большой силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений.

На бедре спереди располагается самая длинная в человеческом теле (до 50 см) портняжная» мышца. Она сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах. Четырехглавая мышца бедра лежит глубже портняжной мышцы, облетая бедренную кость почти со всех сторон. Основная функция этой мышцы — разгибание коленного сустава. При стоянии четырехглавая мышца не дает коленному суставу сгибаться.

 

Статья на тему Мышечная система человека