Скелетные мышцы, их строение и свойства. Роль скелетных мышц в организме животного

Скелетные мышцы, их строение и свойства. Роль скелетных мышц в организме животного.

Скелетная (поперечно-полосатая) мышечная ткань — упругая, эластичная ткань, способная сокращаться под влиянием нервных импульсов: один из типов мышечной ткани. Образует скелетную мускулатуру человека и животных, предназначенную для выполнения различных действий: движения тела, сокращения голосовых связок, дыхания. Мышцы состоят на 70-75 % из воды.

Гистогенез

Источником развития скелетной  мускулатуры являются клетки миотомов —миобласты. Часть из них дифференцируется в местах образования так называемых аутохтонных мышц. Прочие же мигрируют из миотомов в мезенхиму; при этом они уже детерминированы, хотя внешне не отличаются от других клеток мезенхимы. Их дифференцировка продолжается в местах закладки других мышц тела. В ходе дифференцировки возникает 2 клеточные линии. Клетки первой сливаются, образуя симпласты — мышечные трубки (миотубы). Клетки второй группы остаются самостоятельными и дифференцируются в миосателлиты (миосателлитоциты). В первой группе происходит дифференцировка специфических органелл миофибрилл, постепенно они занимают большую часть просвета миотубы, оттесняя ядра клеток к периферии. Клетки второй группы остаются самостоятельными и располагаются на поверхности мышечных трубок.

Строение миосимпласта.

Миосимпласт представляет собой совокупность слившихся клеток. В нем имеется большое количество ядер, расположенных по периферии мышечного волокна (их число может достигать десятков тысяч). Как и ядра, на периферии симпласта расположены другие органеллы, необходимые для работы мышечной клетки — эндоплазматическая сеть (саркоплазматический ретикулюм), митохондрии и др. Центральную часть симпласта занимают миофибриллы. Структурная единица миофибриллы — саркомер. Он состоит из молекулактина и миозина, именно их взаимодействие и обеспечивает изменение длины мышечного волокна и как следствие сокращение мышцы. В состав саркомера входят также многие вспомогательные белки — титин, тропонин, тропомиозин и др.^[1]

Строение миосателлитов.

Миосателлиты — одноядерные клетки, прилежащие к поверхности миосимпласта. Эти клетки отличаются низкой дифференцировкой и служат взрослыми стволовыми клеткамимышечной ткани. В случае повреждения волокна или длительном увеличении нагрузки клетки начинают делиться, обеспечивая рост миосимпласта.

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ.

Мышцы образуют активную часть опорно-двигательного аппарата. Они прикрепляются к костям скелета, действуют на костные рычаги, приводят их в движение. Поэтому их называют также скелетными мышцами.

Скелетные мышцы выполняют следующие функции:

1) удерживают положение тела и его частей в пространстве;

2) обеспечивают передвижение тела (бег, ходьба и другие виды движений);

3) перемещают части  тела друг относительно друга;

4) осуществляют дыхательные  и глотательные движения;

5) участвуют в артикуляции  речи и формировании мимики;

6) вырабатывают тепло;

7) преобразуют химическую  энергию в механическую.

В теле человека насчитывают  около 600 мышц. Общая масса скелетной мускулатуры у новорожденных детей в среднем составляет 22% от массы тела, в 17 – 18 лет она достигает 35 –  40%. У пожилых и старых людей относительная   масса   скелетных мышц уменьшается до 25 – 30%. У тренированных спортсменов мышцы могут составлять до 50% от всей массы тела.

Основные функциональные свойства мышц:

1) возбудимость  –  способность быстро отвечать на действие раздражителя возбуждением, в результате чего мышца способна сокращаться;

2) проводимость  –  способность к проведению возбуждения от нервных окончаний до сократительных структур мышечных волокон;

3) сократимость  –  способность к сокращению, к укорочению или изменению напряжения.

Возбуждение и сокращение мышц происходят под влиянием нервных  импульсов, приходящих по нервам из центральной  нервной системы, из головного и спинного мозга. Чтобы мышца возбудилась и ответила сокращением, сила нервного импульса должна иметь достаточную величину. Силу раздражения, способную вызвать сокращение мышцы, называют пороговым раздражением.

Возникшая в мышце  волна возбуждения быстро распространяется по всей мышце, в результате мышца сокращается, действует на костные рычаги, приводя их в движение.

В мышце различают брюшко, состоящее из поперечно-полосатой мышечной ткани, и сухожильные концы (сухожилия), образованные плотной волокнистой соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям скелета (рис. 28).

Рис. 28. Схема  начала и прикрепления мышц:

1. –  мышца, 2  –  сухожилие, 3  –  кость

Однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к другим органам

(коже, глазному яблоку).

Конец мышцы, расположенный  ближе к срединной плоскости  тела. принято называть началом мышцы, другой конец, отстоящий от срединной плоскости, называют прикреплением мышцы. Начало мышцы обычно остается неподвижным при изменении длины мышцы. Это место на кости называют неподвижной точкой. Место прикрепления мышцы, расположенное на кости, которая приводится в движение, называют подвижной точкой.

Основная рабочая ткань  скелетной мышцы  –  поперечно-полосатая (исчерченная) мышечная ткань. Ее главным структурным и функциональным элементом является сложно устроенное мышечное волокно. Мышечные волокна  –  это многоядерные образования. В одном волокне может быть более 100 ядер рис. 29). Длина мышечных волокон достигает нескольких сантиметров.

Снаружи мышечное волокно  подрыто оболочкой  –  сарколеммой.В цитоплазме мышечного волокна  –  саркоплазме наряду с клеточными органеллами общего характера наедятся и специализированные органеллы  –  миофибриллы. Это основные структуры мышечного волокна, состоящие из сократительных белков актина и миозина. Каждая миофибрилла состоит из сократительных участков  – саркомеров. На границах саркомеров белковые молекулы расположены поперек мышечного волокна. Эти участки, прикрепляющиеся к сарколемме, получили название телофрагм. На середине саркомеров находятся мезофрагмы, также представляющие собой поперечную белковую сеть. К телофрагме прикреплены нити актина, а к мезофрагме  –  нити миозина.

Из-за различного строения белковых молекул и преломления лучей света в саркомерах и на их границах в мышечных волокнах видны светлые и темные участки, создающие впечатления поперечно-полосатой исчерченности.

В основе мышечного сокращения лежит  скольжение нитей актина и миозина относительно друг друга. Нити актина, двигаясь при возбуждении навстречу друг другу, уменьшают длину саркомеров.

Сократимость мышцы проявляется или в ее укорочении, или в напряжении, при котором длина мышечных волокон не изменяется. В организме мышечное сокращение возникает под влиянием нервных импульсов, которые получает мышца из центральной нервной системы по подходящим к ней нервам.

Двигательные нервные волокна, подходя к мышечным волокнам, образуют на них окончания  –  моторные пластинки. Нервные импульсы, приходящие в область нервно-мышечных окончаний, стимулируют выделение биологически активного вещества  –  ацетилхолина,   который вызывает возникновение потенциала действия. Потенциал действия распространяется по мембране мышечного волокна, мембранам саркоплазматического ретикулюма, вызывая выход ионов кальция в саркоплазму, образование актомиазина, расщепление молекул АТФ. Освобождаемая при этом энергия используется для скольжения белковых нитей и сокращения мышцы.

Рецепторы в скелетных мышцах представлены нервно-мышечными веретенами. Каждое нервно-мышечное веретено окружено соединительно-тканной капсулой и содержит специализированные мышечные волокна, на которых располагаются чувствительные нервные окончания  –  рецепторы. Они воспринимают растяжения мышцы и передают нервные импульсы в центральную нервную систему.

Каждая мышца состоит из большого количества мышечных волокон, связанных между собой тонкими прослойками рыхлой волокнистой соединительной ткани в пучки. Группы пучков покрываются более толстой и плотной соединительнотканной оболочкой и образуют мышцу. Соединительнотканные волокна, окружающие мышечные волокна и их пучки, выходя за пределы мышцы, формируют сухожилие. Сухожилия у разных мышц неодинаковые. У мышц, расположенных на конечностях, сухожилия обычно узкие и длинные. Сухожилия мышц, участвующих в образовании стенок полостей, широкие, их называют апоневрозами.

Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена Источником энергии для мышечного сокращения является гликоген. В процессе его расщепления вырабатывается аденозинтрифосфатная кислота (АТФ), которая и является источником энергии для мышечного сокращения.

Управление движением. Способность животных, в том числе и человека, передвигаться и выполнять различные действия под контролем нервной системы  –  одна из важнейших особенностей, отличающих животных от растений. Сокращение мышечных волокон происходит под влиянием импульсов, приходящих из головного и спинного мозга по нервным волокнам (отросткам двигательных нейронов). Сокращаясь, мышцы обеспечивают движение. При этом они никогда не работают изолированно, в одиночку. Выполнение любого движения достигается согласованным действием групп мышц, как сгибателей, так и разгибателей. Например, вертикальное положение тела человека обеспечивают до 150 мышц.

В зависимости от направления  усилий, развиваемых мышцами, их принято  делить на синергисты и антагонисты. Мышцы, которые действуют на сустав в одном направлении (например, сгибают кисть), получили название мышц-синергистов, мышцы противоположного действия являются мышцами-антагонистами. При каждом движении сокращаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым придающие движению точность и плавность. В каждой группе мышц можно выделить главные мышцы, выполняющие это движение, и вспомогательные, которые уточняют, «моделируют» это движение, придают ему индивидуальные особенности.

Скелетные мышцы человека способны сокращаться, подчиняясь его воле. Такие движения называют произвольными. Движения этого типа отличаются от рефлекторных (непроизвольных движений), которые выполняются помимо воли человека, например, если человек, неосторожно коснувшись раскаленной плиты, отдергивает руку, еще не успев осознанно почувствовать боль. При произвольных движениях нервные импульсы к скелетным мышцам поступают из двигательных центров коры большого мозга. Непроизвольные движения управляются из соответствующих центров ствола головного и спинного мозга.

Мышечные волокна сокращаются  только по приказу двигательных нейронов. Двигательный нейрон и его длинный отросток  –  аксон вместе с мышечными волокнами, которые он контролирует, называютдвигательной единицей.

Двигательные нейроны ствола головного мозга и передних рогов спинного мозга контролируются нейронами двигательной зоны коры полушарий большого мозга.

Источником активации  нейронов двигательной зоны коры полушарий  большого мозга является зрительная, слуховая, кожная, мышечная информация, поступающая в кору от органов чувств. На основе ее двигательная зона коры формирует осознанный двигательный акт.

Нервная регуляция деятельности мышц. В большинстве движений участвует множество мышц, причем сокращение и расслабление различных групп мышц происходит в определенном порядке и с определенной силой. Такая согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется нервной системой. Скелетные мышцы иннервируются соматическим отделом нервной системы. К каждой мышце подходит один или несколько нервов, проникающих в ее толщу и разветвляющихся на множество мелких отростков, которые достигают мышечных волокон. Посредством нервов осуществляется связь мышц с ЦНС, которая регулирует любые двигательные акты (ходьба, бег, пищевые движения и т. д.) и длительное напряжение мышц — тонус, поддерживающий определенное положение тела в пространстве. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Мышечный рефлекс может запускаться с раздражения рецепторов, находящихся в самой мышце или в сухожилиях, либо с раздражения зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных рецепторов.

В регуляции безусловно-рефлекторных движений принимает участие мозжечок. Он осуществляет координацию движения, регуляцию мышечного тонуса, способствует поддержанию равновесия и позы тела. При поражении мозжечка его регуляторные двигательные функции нарушаются.

Сокращаясь, мышца действует  на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление  работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.). При длительной работе наступает утомление и снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Кроме того, утомление возникает и вследствие процессов, происходящих в нервных центрах.