Что составляет основу скелетных мышц
Мышечные ткани
Общими свойствами всех мышечных тканей является сократимость и возбудимость. К данной группе тканей относятся гладкая, поперечнополосатая скелетная и поперечнополосатая сердечная мышечные ткани. Клетки мышечной ткани имеют хорошо развитый цитоскелет, содержат много митохондрий.
Гладкая (висцеральная) мускулатура
Эта мышечная ткань встречается в стенках внутренних органах (бронхи, кишечник, желудок, мочевой пузырь), в стенках сосудов, протоках желез. Эволюционно является наиболее древним видом мускулатуры.
Особо заметим, что в гладкой мышечной ткани миофиламенты собираются в миофибриллы только во время сокращения. У таких временных миофибрилл не может быть регулярной организации, а значит ни у таких миофибрилл, ни у гладких миоцитов не может быть поперечной исчерченности.
Гладкая мышечная ткань сокращается непроизвольно (неподвластна воле человека). Работа гладких мышц обеспечивается вегетативной (автономной) нервной системой. К примеру невозможно по желанию сузить или расширить бронхи, кровеносные сосуды, зрачок.
Гладкая мышечная ткань называется неисчерченной, так как не обладает поперечной исчерченностью, характерной для поперечнополосатых скелетной и сердечной мышечных тканей.
Скелетная (поперечнополосатая) мышечная ткань
Скелетная мышечная ткань образует диафрагму (дыхательную мышцу), мускулатуру туловища, конечностей, головы, голосовых связок.
Саркомер состоит из актиновых (тонких) и миозиновых (толстых) филаментов, которые образованы главным образом белками актином и миозином. Сокращение происходит за счет взаимного перемещения миофиламентов: они тянутся навстречу друг другу, саркомер укорачивается (и мышца в целом).
Вернемся к скелетным мышцам. Имеется еще ряд важных моментов, о которых нужно знать.
Скелетные мышцы сокращаются произвольно: они подконтрольны нашему сознанию. К примеру, по желанию мы можем изменить скорость движения руки, темп бега, силу прыжка. Мышцы покрыты фасцией, крепятся к костям сухожилиями, и, сокращаясь, приводят в движение суставы.
Сердечная поперечнополосатая мышечная ткань
Большое число контактов между кардиомиоцитами обеспечивает высокую эффективность и надежность проведения возбуждения по миокарду. Сокращается эта ткань непроизвольно, не утомляется.
Ответ мышц на физическую нагрузку
В большинстве случае гипертрофия сердца обратима, а у спортсменов наблюдается так называемая физиологическая гипертрофия (вариант нормы).
Происхождение мышц
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Строение, характеристики и группы скелетных мышц
На скелетной основе человеческого организма крепятся мышцы: большие и малые, главные и второстепенные. Без хорошо развитого, здорового мышечного комплекса человек будет лишен возможности двигаться, потому что именно мышцы отвечают даже за малейшие, незаметные движения. В теле человека количество скелетных мышц доходит до 400. Общая их масса у взрослого составляет 30–35 процентов от массы тела. Мышцы крепятся к скелету не в один слой, они могут быть глубокими и поверхностными, заходить друг на друга, создавать сложные перекрестья.
Каково строение скелетной мышцы?
1. Мышечное волокно скелетной мышцы — это структура, в которой нельзя выделить отдельные клетки. Она образуется в результате слияния множества клеток, так что их стенки исчезают, а ядра свободно лежат в цитоплазме. В результате получается так называемый многоядерный симпласт. Внутри него имеются сократительные волоконца миофибриллы, построенные из белков актина, миозина, титина и других, которые в каждом волокне при тренировке и интенсивной мышечной работе увеличиваются в количестве. Именно благодаря этому растет объем скелетных мышц. Таким образом, сила мышцы зависит от количества в ней мышечных волокон. Грамотно выстроенная система тренировок ведет к увеличению объема мышц, бездеятельность разрушает волокна, приводит к атрофии.
2. Мышечные волокна, работающие в одном направлении, собраны в пучки, каждый из которых окутан фасцией — тонкой оболочкой из соединительной ткани.
3. Множество пучков составляют скелетную мышцу, которую снаружи тоже покрывает соединительнотканная фасция. Названия частей скелетной мышцы напоминают отделы тела какого-то зверька: брюшко (самая толстая часть), головка и хвост — здесь фасция переходит в сухожилия, крепящие мышцу к шероховатостям, бугоркам, прочим выростам на костях.
Характеристики скелетной мышцы
1. Сократимость — мышца может изменять поперечный размер: она уменьшается в длину, при этом увеличиваясь в толщину.
2. Растяжимость — мышца способна увеличивать длину, уменьшаясь в толщину.
3. Возбудимость (раздражимость) — мышечная и нервная ткань способна как воспринимать раздражение, так и реагировать на него. Напомним, что возбудимость характерна для любой клетки.
4. Эластичность — после сокращения мышца возвращается в прежнее положение и приобретает изначальный размер.
Основные группы мышц
1. Мышцы головы и шеи. Среди них можно назвать жевательные мышцы, крепящиеся к костям черепа одним концом, а противоположным — к нижней челюсти. Мимические мышцы — крепятся к лицевой части черепа и к поверхности кожи. А вот круговые мышцы глаз вовсе не прикреплены к костям.
2. Мышцы спины. Примеры — широчайшая и трапециевидная мышцы. Обеспечивают движения головы, лопаток, наклоны и повороты шеи, помогают поднимать и опускать руки, поддерживают человека в вертикальном положении.
3. Мышцы груди. Первая группа присоединяется к костям плечевого пояса и рук, обеспечивает их двигательную активность. Вторая группа — межреберные мышцы, которые отвечают за колебательные движения ребер при дыхании.
4. Мышцы живота. Брюшной пресс образует стенки живота, выполняет двигательную и защитную функции. Диафрагма — ее главная функция: участие в дыхательных движениях.
5. Мышцы плечевого пояса и руки отвечают за движения руки и ее отделов, участвуют в мелких сложных операциях. Примеры мышц плечевого пояса: дельтовидная, большая круглая, подлопаточная. Мышцы руки: плечевая, локтевая, длинная ладонная.
6. Мышцы тазового пояса и ноги ответственны за подвижность бедра и голени. Икроножная мышца — самая массивная скелетная мышца. Сюда относятся ягодичные мышцы. Мышцы голени двигают стопу, мышцы стопы отвечают за сгибание и разгибание пальцев ног.
Скелетные мышцы двигают костями в суставах. По функциям, то есть по направлению сокращений, они делятся на следующие пять основных групп:
1. Сгибатели (например, бицепс).
2. Разгибатели (трицепс).
3. Приводящие сустав (широчайшая мышца спины).
4. Отводящие сустав (ягодичная, дельтовидная мышцы).
5. Вращатели сустава — мышцы вращения внутрь (пронаторы), мышцы вращения наружу (супинаторы). Так, пронатор — круглая мышца плеча. Супинатор — портняжная мышца.
Как мы понимаем, мышцы могут осуществлять совместные движения, а могут «тянуть» в разные стороны. Поэтому различают мышцы синергисты, которые вместе и дружно участвуют в движении сустава (например, плечевая мышца и бицепс) и антагонисты — они двигают сустав в противоположном направлении (например, антагонисты в локтевом суставе: двуглавая мышца сгибает, а трехглавая разгибает).
Скелетные мышцы человека
Скелетные мышцы по массе преобладают над другими мышцами тела (гладкими мышцами внутренних органов и сердцем). Скелетная мускулатура может достигать 50% от массы всего тела.
В теле человека в зависимости от способа подсчета насчитывают около 600 мышц.
Скелетную мускулатуру называют скелетной потому, что почти все ее мышцы так или иначе присоединены к костям скелета. Кроме того, составляющая ее мышечная ткань характеризуется поперечно-полосатой исчерченностью, то есть относится к одному подвиду мышечной ткани: поперечно-полосатой мускулатуре.
Скелетные мышцы выполняют в организме несколько основных функций. Это перемещение человека и частей тела в пространстве, удержание позы, дыхательные движения, жевание и глотание, артикуляция и мимика, а также защита внутренних органов.
Строение скелетной мышцы
Внутри мышечной клетки есть миофибриллы. Это клеточные органеллы, отвечающие за сокращение. В состав миофибриллы входят белки актин и миозин. В то время как миозин стоит на месте, актин перемещается относительно него.
Миоциты – мышечные клетки – также называют мышечными волокнами.
Мышечные волокна группируются в пучки мышечных волокон. Несколько пучков вместе со вспомогательными структурами формируют мышцу.
Мышца покрыта оболочкой из соединительной ткани и прикрепляется к кости при помощи сухожилия. Некоторые мышцы одним концом могут присоединяться к кости, а другим — к органам (глазу, коже).
Таким образом, структурной основой скелетных мышц является поперечно-полосатая мышечная ткань, которая состоит из многоядерных клеток, имеющих вид поперечно исчерченных волокон, способных к изменению своей длины, то есть к сокращению. Именно эта ткань образует часть мышцы, называемую брюшко. Волокна собраны в пучки, каждый пучок покрыт оболочкой из соединительной ткани. Пучки, в свою очередь, собраны в скелетную мышцу и тоже покрыты общей соединительно-тканной оболочкой – фасцией. На концах мышц эта оболочка утолщается и превращается в сухожилия, которые прикрепляют мышцу к специальным шероховатостям, бугоркам и выростам на костях.
Поперечно-полосатые мышечные клетки (волокна) очень тонкие, но длинные. Мышечные сократительные белки расположены в этих клетках в строгом порядке и образуют регулярно чередующиеся светлые и тёмные полоски поперёк волокна мышцы, хорошо различимые под микроскопом. Поэтому скелетные мышцы и получили название поперечно-полосатых.
Сокращение клеток гладкой мышечной ткани обеспечивается теми же сократительными белками, что и клеток поперечно-полосатых мышц, но эти белки расположены не так упорядоченно, поэтому поперечная исчерченность клеток не видна.
Группы скелетных мышц
Мышцы тела человека подразделяют в соответствии с их расположением в организме.
Мышцы головы по функциям делят на жевательные и мимические.
Жевательные мышцы одним концом прикреплены к костям черепа, другим – к нижней челюсти. Они необходимы для механического измельчения и перемешивания пищи, то есть для её пережёвывания.
Мимические мышцы одним концом прикреплены к лицевой части черепа, а другим – к внутренней поверхности кожи лица. Круговые мышцы рта и глаз являются исключением среди скелетных мышц, они не прикреплены к костям. Мимические мышцы осуществляют открывание и закрывание глаз, придают лицу определённое выражение, а также служат для произнесения некоторых звуков.
Мышцы шеи обеспечивают движения шеи и головы, а также нижней челюсти.
Мышцы спины осуществляют движения головы, шеи, лопаток. Они могут приподнимать и опускать руки. Также благодаря спинным мышцам поддерживается вертикальное положение тела.
Одна группа мышц груди присоединена к костям плечевого пояса и рук и участвует в их движении. Другая – межреберные мышцы, они поднимают и опускают рёбра при внешнем дыхании.
Мышцы живота формируют передние и боковые стенки живота, вместе их называют брюшным прессом. Их так назвали потому, что при совместном сокращении они надавливают на внутренние органы, располагающиеся в брюшной полости. Мышцы живота необходимы для поворотов туловища в стороны и наклонов. Они участвуют в дыхательных движениях, а также во многих других процессах жизнедеятельности. При этом брюшной пресс выполняет не только двигательную, но и защитную функцию.
К мышцам живота относят также диафрагму, которая герметично разделяет полость тела человека на грудную и брюшную полости. Основная функция диафрагмы – участие в дыхательных движениях.
Мышцы плечевого пояса и руки обслуживают разные и сложные перемещения руки и её отделов.
Мышцы тазового пояса и ноги:
Особенности работы мышц
Большинство скелетных мышц приводят в движение тот или иной сустав. Есть мышцы-сгибатели, разгибатели, приводящие сустав, отводящие сустав, вращатели сустава.
Обычно в любом движении сустава участвует несколько групп мышц. Мышцы, совместно участвующие в каком-либо движении сустава, называют синергистами, а мышцы, участвующие в движении этого же сустава в противоположном направлении, антагонистами. Например, в локтевом суставе сгибатель (двуглавая мышца) и разгибатель (трёхглавая мышца) являются антагонистами.
Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. Для сокращения мышц необходима энергия.
Сгибание в суставе осуществляется при сокращении мышц сгибателей и одновременном расслаблении мышц разгибателей. Их согласованная деятельность возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в нервных клетках спинного мозга. Например, сокращение мышц сгибателей руки вызывается возбуждением двигательных нейронов спинного мозга. Одновременно расслабляются мышцы разгибатели. Это связано с торможением других двигательных нейронов, связанных с мышцами разгибателями.
Мышцы сгибатели и мышцы разгибатели сустава могут одновременно находиться в расслабленном состоянии. Так, мышцы свободно висящей вдоль тела руки находятся в состоянии расслабления. При удержании тяжелого предмета в горизонтально вытянутой руке наблюдается одновременное сокращение и сгибателей, и разгибателей сустава.
Мышечная ткань: строение и функции
Содержание:
Ткань — сочетание похожих по строению клеток, выполняющих общие функции. Мышечная ткань в организме многоклеточного животного и человека отвечает за движения, механическую прочность и защиту внутренних органов. Ходьба, продвижение пищи, биение сердца — функции, выполняемые различными мышцами.
Строение и функции
Клеточные элементы мышечной ткани вытянуты в длину, за что получили название «волокна». Цитоплазма клеток содержит тонкие белковые нити миофибриллы, которые могут удлиняться и укорачиваться (табл. 1). Специальные органеллы, выработка энергии митохондриями обеспечивают сокращение и растяжение волокон.
Строение и функции мышечной ткани
Виды мышечной ткани
Строение
Функции
Расположение в организме
Поперечно-полосатая
Состоит из длинных и толстых волокон (рис. 1). Они образованы путем слияния отдельных клеток. Ядер много. Полосатая исчерченность вызвана чередованием светлых и темных дисков. Волокна объединяются в пучки.
Произвольные движения тела, дыхание, мимика лица и ряд других действий.
Основа скелетных мышц, языка, глотки, начальной части пищевода.
Гладкая
Отдельные веретеновидные клетки имеют небольшие размеры, объединены в пучки (по 5–10 шт.). В каждой клетке одно ядро (рис. 1). Тонкие миофибриллы протянулись между концами клетки. Ткань лишена поперечной полосатости.
Непроизвольные сокращения стенок внутренних органов с под влиянием нервных импульсов.
Мышечные слои кожи и внутренних органов (пищеварительной системы, мочевого пузыря, кровеносных и лимфатических сосудов, матки).
Поперечно-полосатая сердечная
Клетки удлиненные, разветвленной формы, с небольшим количеством ядер, образуют единую сеть (рис. 1). Поперечная полосатость возникает за счет блестящих полосок на соединениях между клетками.
«Двигатель» кровообращения. Непроизвольные сокращения сердечной мышцы могут происходить под управлением вегетативного отдела нервной системы.
Основная масса сердца.
Мышечные ткани обеспечивает передвижение организма в пространстве. Сокращения мышц необходимы для изменения положения отдельных частей тела. Мышцы, помимо двигательной, выполняют защитную и теплообменную функции.
Свойства
Мышечное волокно растягивается, но в состоянии покоя возвращается к своим первоначальным размерам. Это свойство — результат взаимодействия белковых нитей миофибрилл в цитоплазме клеток. Каждая миофибрилла состоит из протофибрилл: тонких, образованных актином, и более толстых — из миозина.
Свойства мышечной ткани:
Мышечная ткань способна к произвольным или непроизвольным сокращениям в ответ на нервные импульсы. Происходит взаимодействие фибриллярных белков — актина и миозина. В этом процессе обязательно участвуют неорганические ионы кальция. При сокращении тонкие нити актина скользят по толстым протофибриллам миозина.
Сравнительная характеристика видов мышечной ткани
В теле позвоночных животных и человека три типа мышечной ткани: поперечнополосатая, гладкая, сердечная. В организме низших животных мышцы состоят из гладкой ткани. У позвоночных животных и человека этот тип ткани образует стенки внутренних органов, кроме сердца (рис. 2).
Гладкая мышечная ткань
Медленные и продолжительные сокращения мышц контролирует вегетативная нервная система. Задача таких движений — сохранить или изменить объем полых органов против сил растяжения. Гладкие мышцы сокращаются и растягиваются больше, чем другие типы мышечной ткани. Сокращение длится намного дольше, что связано со скоростью прохождения ионов кальция, регулирующих процесс.
Свойства гладких мышц:
Сокращения гладкой мышечной ткани происходят непроизвольно, то есть независимо от воли человека. Сигнал нервной системы проходит через всю массу клеток, что объясняется особенностями иннервации гладкой мускулатуры.
Поперечнополосатая ткань
Клетки имеют толщину от 10 до 100 мкм, длину от 10 до 40 см. Цитоплазма содержит большое количество ядер и миофибрилл, занимающих центральное положение (рис. 2). В зрелых клетках насчитывается сотни миофибрилл, более 100 ядер. Актиновые и миозиновые нити внутри миофибрилл сцеплены друг с другом (рис. 3). Способность к быстрому сокращению у этой ткани выше, чем у других.
Мышечные волокна покрыты оболочкой — сарколеммой. Есть чередующиеся пластинки белков разной плотности, обладающие неодинаковыми коэффициентами преломления света. В оптический микроскоп такие мышцы кажутся исчерченными поперек. Сократительные элементы объединены в мышечные пучки, покрытые соединительнотканной оболочкой. Скелетные мышцы хорошо снабжены кровеносными сосудами и нервами.
Поперечнополосатая сердечная ткань
Особые свойства сердечной мышцы обусловлены строением волокон. Клетки длиной до 100 мкм встречаются только в сердце, не сливаются, как в поперечнополосатой мышечной ткани (рис. 2). Расположение актина и миозина, диски в мышце сердца такие же, как в волокнах скелетной мышечной ткани. Отличительная особенность — наличие глянцевых полосок в местах соединения клеток. Благодаря соединению волокон в единую сеть, возбуждение на одном участке быстро охватывает мышечную массу, участвующую в сокращении.
Мышечная ткань сердца способна к автоматической работе. Между сокращениями наступает рефракторный период, когда мышца находится в покое. При сокращении происходит уменьшении просвета полостей сердца — предсердий и желудочков.
Сердечная поперечнополосатая ткань сокращается в 10–15 раз дольше, чем скелетные мышцы. В нормальных условиях у человека сокращение и расслабление происходит 70–80 раз в минуту. Сокращение вызывают электрические импульсы, возникающие в самом сердце. Этот процесс связан носителем энергии — аденозинтрифосфатом (АТФ).
Полностью автономная работа, непрерывная ритмическая активность — физиологические отличия сердечной мышцы от скелетных. Нервные импульсы вегетативной нервной системы, иннервирующей сердце, не требуются для бесперебойной работы органа.
Скелетная мышечная ткань
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.
Содержание
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
Структурной единицей мышечной ткани является мышечное волокно. Оно состоит из миосимпласта и миосателлитоцитов (клеток-спутниц), покрытых общей базальной мембраной.
Длина мышечного волокна может достигать нескольких сантиметров при толщине в 50-100 микрометров.
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 молекул актина 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 клетками мышечной ткани. В случае повреждения волокна или длительном увеличении нагрузки клетки начинают делиться, обеспечивая рост миосимпласта.
Механизм действия
Функциональной единицей скелетной мышцы является моторная единица (МЕ). МЕ включает в себя группу мышечных волокон и иннервирующий их мотонейрон. Число мышечных волокон, входящих в состав одной МЕ, варьирует в разных мышцах. Например, там, где требуется тонкий контроль движений (в пальцах или в мышцах глаза), Моторные единицы небольшие, они содержат не более 30 волокон. А в икроножной мышце, где тонкий контроль не нужен, в МЕ насчитывается более 1000 мышечных волокон.
Моторные единицы одной мышцы могут быть разными. В зависимости от скорости сокращения моторные единицы разделяют на медленные (slow (S-МЕ)) и быстрые (fast (F-МЕ)). А F-МЕ в свою очередь делят по устойчивости к утомлению на устойчивые к утомлению (fast-fatigue-resistant (FR-МЕ)) и быстроутомляемые (fast-fatigable (FF-МЕ)).
Такая способность обуславливается наличием миоглобина и большого числа митохондрий. МЕ красных мышц, как правило, содержат большое количество мышечных волокон. FR-МЕ составляют мышцы, способные выполнять быстрые сокращения без заметного утомления. Волокна FR-ME содержат большое количество митохондрий и способны образовывать АТФ путем окислительного фосфорилирования.
Как правило, число волокон в FR-ME меньше, чем в S-ME. Волокна FF-ME характеризуются меньшим содержанием митохондрий, чем в FR-ME, а также тем, что АТФ в них образуется за счет гликолиза. В них отсутствует миоглобин, поэтому мышцы, состоящие из МЕ этого типа, называют белыми. Белые мышцы развивают сильное и быстрое сокращение, но довольно быстро утомляются.
Функция
Данный вид мышечной ткани обеспечивает возможность выполнения произвольных движений. Сокращающаяся мышца воздействует на кости или кожу, к которым она прикрепляется. При этом один из пунктов прикрепления остаётся неподвижным — так называемая точка фиксации (лат. púnctum fíxsum ), которая в большинстве случаев рассматривается в качестве начального участка мышцы. Перемещающийся фрагмент мышцы называют подвижной точкой, (лат. púnctum móbile ), которая является местом её прикрепления. Тем не менее, в зависимости от выполняемой функции, punctum fixum может выступать в качестве punctum mobile, и наоборот.