Скелетные мышцы. Скелетная мышца как орган

Мышцы - одна из основных составляющих тела. Они основаны на ткани, волокна которой сокращаются под воздействием нервных импульсов, что позволяет телу двигаться и удерживаться в окружающей среде.

Мышцы располагаются в каждой части нашего тела. И даже если мы не знаем об их существовании, они все равно есть. Достаточно, например, первый раз сходить в тренажерный зал или позаниматься аэробикой - на следующий день у вас начнут болеть даже те мышцы, о наличии которых вы и не догадывались.

Они отвечают не только за движение. В состоянии покоя мышцы тоже требуют энергии, чтобы поддерживать себя в тонусе. Это необходимо для того, чтобы в любой момент определенная смогла ответить на нервный импульс соответствующим движением, а не тратила время на подготовку.

Чтобы понять, как устроены мышцы, предлагаем вспомнить основы, повторить классификацию и заглянуть в клеточное Также мы узнаем о болезнях, которые могут ухудшить их работу, и о том, как укрепить скелетную мускулатуру.

Общие понятия

По своему наполнению и происходящим реакциям мышечные волокна делятся на:

• поперечно-полосатые;
• гладкие.

Скелетные мышцы - продолговатые трубчатые структуры, количество ядер в одной клетке которых может доходить до нескольких сотен. Состоят они из мышечной ткани, которая прикреплена к различным частям костного скелета. Сокращения поперечно-полосатых мышц способствуют движениям человека.

Разновидности форм

Чем различаются мышцы? Фото, представленные в нашей статье, помогут нам в этом разобраться.

Скелетные мышцы являются одной из главных составляющих опорно-двигательной системы. Они позволяют двигаться и сохранять равновесие, а также задействованы в процессе дыхания, голосообразования и других функциях.

В организме человека насчитывается более 600 мышц. В процентном соотношении их общая масса составляет 40% от общей массы тела. Мышцы классифицируются по форме и строению:

• толстые веретенообразные;
• тонкие пластинчатые.

Классификация упрощает изучение

Деление скелетных мышц на группы осуществляется в зависимости от места нахождения и значения их в деятельности различных органов тела. Основные группы:

Мышцы головы и шеи:

• мимические - задействуются при улыбке, общении и создании различных гримас, обеспечивая при этом движение составляющих частей лица;
• жевательные - способствуют смене положения челюстно-лицевого отдела;
• произвольные мышцы внутренних органов головы (мягкого неба, языка, глаз, среднего уха).

Группы скелетных мышц шейного отдела:

• поверхностные - способствуют наклонным и вращательным движениям головы;
• средние - создают нижнюю стенку ротовой полости и способствуют движению вниз челюсти, и гортанных хрящей;
• глубокие осуществляют наклоны и повороты головы, создают поднятие первого и второго ребер.

Мышцы, фото которых вы видите здесь, отвечают за туловище и делятся на мышечные пучки следующих отделов:

• грудной - приводит в действие верхнюю часть торса и руки, а также способствует изменению положения ребер при дыхании;
• отдел живота - дает движение крови по венам, осуществляет изменения положения грудной клетки при дыхании, воздействует на функционирование кишечного тракта, способствует сгибанию туловища;
• спинной - создает двигательную систему верхних конечностей.

Мышцы конечностей:

• верхние - состоят из мышечных тканей плечевого пояса и свободной верхней конечности, помогают двигать рукой в плечевой суставной сумке и создают движения запястья и пальцев;
• нижние - играют основную роль при передвижении человека в пространстве, подразделяются на мышцы тазового пояса и свободную часть.

Строение скелетной мышцы

В своей структуре она имеет огромное количество продолговатой формы диаметром от 10 до 100 мкм, длина их колеблется от 1 до 12 см. Волокна (микрофибриллы) бывают тонкими - актиновые, и толстыми - миозиновые.

Первые состоят из белка, имеющего фибриллярную структуру. Он называется актин. Толстые волокна состоят из различных типов миозина. Отличаются они по времени, которое требуется на разложение молекулы АТФ, что обуславливает разную скорость сокращений.

Миозин в гладких мышечных клетках находится в дисперсном состоянии, хотя имеется большое количество белка, который, в свою очередь, является многозначащим в продолжительном тоническом сокращении.

Строение скелетной мышцы похоже на сплетенный из волокон канат или многожильный провод. Сверху ее окружает тонкий чехол из соединительной ткани, называемый эпимизиум. От его внутренней поверхности вглубь мышцы отходят более тонкие разветвления соединительной ткани, создающие перегородки. В них «завернуты» отдельные пучки мышечной ткани, которые содержат до 100 фибрилл в каждом. От них еще глубже отходят более узкие ответвления.

Сквозь все слои в скелетные мышцы проникают кровеносная и нервная системы. Артериальная вена проходит вдоль перимизиума - это соединительная ткань, покрывающая пучки мышечных волокон. Артериальные и венозные капилляры располагаются рядом.

Процесс развития

Скелетные мышцы развиваются из мезодермы. Со стороны нервного желобка образуются сомиты. По истечении времени в них выделяются миотомы. Их клетки, приобретая форму веретена, эволюционируют в миобласты, которые делятся. Некоторые из них прогрессируют, а другие остаются без изменений и образуют миосателлитоциты.

Незначительная часть миобластов, благодаря соприкосновению полюсов, создает контакт между собой, далее в контактной зоне плазмалеммы распадаются. Благодаря слиянию клеток создаются симпласты. К ним переселяются недифференцированные молодые мышечные клетки, находящиеся в одном окружении с миосимпластом базальной мембраны.

Функции скелетных мышц

Эта мускулатура является основой опорно-двигательного аппарата. Если она сильна, тело проще поддерживать в нужном положении, а вероятность появления сутулости или сколиоза сводится к минимуму. О плюсах занятий спортом знают все, поэтому рассмотрим роль, которую играет в этом мускулатура.

Сократительная ткань скелетных мышц выполняет в организме человека множество различных функций, которые нужны для правильного расположения тела и взаимодействия его отдельных частей друг с другом.

Мышцы выполняют следующие функции:

• создают подвижность тела;
• берегут тепловую энергию, созданную внутри тела;
• способствуют перемещению и вертикальному удержанию в пространстве;
• содействуют сокращению дыхательных путей и помогают при глотании;
• формируют мимику;
• способствуют выработке тепла.

Постоянная поддержка

Когда мышечная ткань находится в покое, в ней всегда остается незначительное напряжение, называемое мышечным тонусом. Оно образуется из-за незначительных импульсных частот, которые поступают в мышцы из спинного мозга. Их действие обуславливается сигналами, проникающими из головы к спинным мотонейронам. Тонус мышц также зависит от их общего состояния:

• растяжения;
• уровня наполняемости мышечных футляров;
• обогащения кровью;
• общего водного и солевого баланса.

Человек обладает способностью регулировать уровень нагрузки мышц. В результате длительных физических упражнений либо сильного эмоционального и нервного перенапряжения тонус мышц непроизвольно увеличивается.

Сокращения скелетных мышц и их разновидности

Эта функция является основной. Но даже она, при кажущейся простоте, может делиться на несколько видов.

Виды сократительных мышц:

• изотонические - способность мышечной ткани укорачиваться без изменений мышечных волокон;
• изометрические - при реакции волокно сокращается, но его длина остается прежней;
• ауксотонические - процесс сокращения мышечной ткани, где длина и напряжение мышц подвергнута изменениям.

Рассмотрим этот процесс более подробно

Сначала мозг посылает через систему нейронов импульс, которых доходит до мотонейрона, примыкающего к мышечному пучку. Далее эфферентный нейрон иннервируется из синоптического пузырька, и выделяется нейромедиатор. Он соединяется с рецепторами на сарколемме мышечного волокна и открывает натриевый канал, который приводит к деполяризации мембраны, вызывающей При достаточном количестве нейромедиатор стимулирует выработку ионов кальция. Затем он соединяется с тропонином и стимулирует его сокращение. Тот, в свою очередь, оттягивает тропомеазин, позволяя актину соединиться с миозином.

Дальше начинается процесс скольжения актинового филамента относительно миозинового, вследствие чего происходит сокращение скелетных мышц. Разобраться в процессе сжатия поперечно-полосатых мышечных пучков поможет схематическое изображение.

Принцип работы скелетных мышц

Взаимодействие большого количества мышечных пучков способствует различным движениям туловища.

Работа скелетных мышц может происходить такими способами:

• мышцы-синергисты работают в одном направлении;
• мышцы-антагонисты способствуют выполнению противоположных движений для осуществления напряжения.

Антагонистическое действие мышц является одним из главных факторов в деятельности опорно-двигательного аппарата. При осуществлении какого-либо действия в работу включаются не только мышечные волокна, которые совершают его, но и их антагонисты. Они способствуют противодействию и придают движению конкретность и грациозность.

Поперечно-полосатая скелетная мышца при воздействии на сустав совершает сложную работу. Ее характер определяется расположением оси сустава и относительным положением мышцы.

Некоторые функции скелетных мышц являются недостаточно освещенными, и зачастую о них не говорят. Например, некоторые из пучков выступают рычагом для работы костей скелета.

Работа мышц на клеточном уровне

Действие скелетной мускулатуры осуществляется за счет двух белков: актина и миозина. Эти составляющие обладают способностью передвигаться относительно друг друга.

Для осуществления работоспособности мышечной ткани необходим расход энергии, заключенной в химических связях органических соединений. Распад и окисление таких веществ происходят в мышцах. Здесь обязательно присутствует воздух, и выделяется энергия, 33% из всего этого расходуется на работоспособность мышечной ткани, а 67% передается другим тканям и тратится на поддержание постоянной температуры тела.

Болезни мускулатуры скелета

В большинстве случаев отклонения от нормы при функционировании мышц обусловлены патологическим состоянием ответственных отделов нервной системы.

Наиболее распространенные патологии скелетных мышц:

• Мышечные судороги - нарушение электролитного баланса во внеклеточной жидкости, окружающей мышечные и нервные волокна, а также изменения осмотического давления в ней, особенно его повышение.
• Гипокальциемическая тетания - непроизвольные тетанические сокращения скелетных мышц, наблюдаемые при падении внеклеточной концентрации Са2+ примерно до 40% от нормального уровня.
• характеризуется прогрессирующей дегенерацией волокон скелетных мышц и миокарда, а также мышечной нетрудоспособностью, которая может привести к летальному исходу из-за дыхательной либо сердечной недостаточности.
• Миастения - хроническое аутоиммунное заболевание, при котором в организме образуются антитела к никотиновому ACh-рецептору.

Релаксация и восстановление скелетных мышц

Правильное питание, образ жизни и регулярные тренировки помогут вам стать обладателем здоровых и красивых скелетных мышц. Необязательно заниматься и наращивать мышечную массу. Достаточно регулярных кардиотренировок и занятий йогой.

Не стоит забывать про обязательный прием необходимых витаминов и минералов, а также регулярные посещения саун и бань с вениками, которые позволяют обогатить кислородом мышечную ткань и кровеносные сосуды.

Систематические расслабляющие массажи повысят эластичность и репродуктивность мышечных пучков. Также положительное воздействие на структуру и функционирование скелетных мышц оказывает посещение криосауны.

Внутренних органов, кожи, сосудов.

Скелетные мышцы совместно со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Кроме того, они выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждений.

Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата, включающего также кости и их сочленения, связки, сухожилия. Масса мышц может достигать 50% общей массы тела.

С функциональной точки зрения к двигательному аппарату можно отнести и моторные нейроны, посылающие нервные импульсы к мышечным волокнам. Тела моторных нейронов, иннервирующих аксонами скелетную мускулатуру, располагаются в передних рогах спинного мозга, а иннервирующих мышцы челюстно-лицевой области — в моторных ядрах ствола мозга. Аксон мотонейрона при входе в скелетную мышцу ветвится, и каждая веточка участвует в формировании нервно-мышечного синапса на отдельном мышечном волокне (рис. 1).

Рис. 1. Разветвления аксона моторного нейрона на аксонные терминалы. Электронограмма

Рис. Строение скелетной мышцы человека

Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, которые объединяются в мышечные пучки. Совокупность мышечных волокон, иннервируемых веточками аксона одного моторного нейрона, называют двигательной (или моторной) единицей. В глазных мышцах 1 двигательная единица может содержать 3-5 мышечных волокон, в мышцах туловища — сотни волокон, в камбаловидной мышце — 1500-2500 волокон. Мышечные волокна 1 двигательной единицы имеют одинаковые морфофункциональные свойства.

Функциями скелетных мышц являются:

• передвижение тела в пространстве;
• перемещение частей тела относительно друг друга, в том числе осуществление дыхательных движений, обеспечивающих вентиляцию легких;
• поддержание положения и позы тела.

Скелетные мышцы вместе со скелетом составляют опорно-двигательную систему организма, которая обеспечивает поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Наряду с этим скелетные мышцы и скелет выполняют защитную функцию, предохраняя внутренние органы от повреждения.

Кроме того, поперечно-полосатые мышцы имеют значение в выработке тепла, поддерживающего температурный гомеостаз, и в депонировании некоторых питательных веществ.

Рис. 2. Функции скелетных мышц

Физиологические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы обладают следующими физиологическими свойствами.

Возбудимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны (сарколеммы) отвечать возбуждением на поступление нервного импульса. Из-за большей разности потенциала покоя мембраны поперечно-полосатых мышечных волокон (Е 0 около 90 мВ) возбудимость их ниже, чем нервных волокон (Е 0 около 70 мВ). Амплитуда потенциала действия у них больше (около 120 мВ), чем у других возбудимых клеток.

Это позволяет на практике достаточно легко регистрировать биоэлектрическую активность скелетных мыши. Длительность потенциала действия составляет 3-5 мс, что определяет короткую продолжительность фазы абсолютной рефрактерности возбужденной мембраны мышечных волокон.

Проводимость. Обеспечивается свойством плазматической мембраны формировать локальные круговые токи, генерировать и проводить потенциал действия. В результате потенциал действия распространяются по мембране вдоль мышечного волокна и вглубь по поперечным трубочкам, формируемым мембраной. Скорость проведения потенциала действия составляет 3-5 м/с.

Сократимость. Представляет собой специфическое свойство мышечных волокон изменять свою длину и напряжение вслед за возбуждением мембраны. Сократимость обеспечивается специализированными сократительными белками мышечного волокна.

Скелетные мышцы обладают также вязкоэластическими свойствами, имеющими важное значение для расслабления мышц.

Рис. Скелетные мышцы человека

Физические свойства скелетных мышц

Скелетные мышцы характеризуются растяжимостью, эластичностью, силой и способностью совершать работу.

Растяжимость - способность мышцы изменять длину под действием растягивающей силы.

Эластичность - способность мышцы восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы.

- способность мышцы поднимать груз. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу путем деления максимальной массы на число квадратных сантиметров ее физиологического сечения. Сила скелетной мышцы зависит от многих факторов. Например, от числа двигательных единиц, возбуждаемых в данный момент времени. Также она зависит от синхронности работы двигательных единиц. Сила мышцы зависит и от исходной длины. Существует определенная средняя длина, при которой мышца развивает максимальное сокращение.

Сила гладких мышц тоже зависит от исходной длины, синхронности возбуждения мышечного комплекса, а также от концентрации ионов кальция внутри клетки.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением массы поднятого груза на высоту подъема.

Работа мышц возрастаете увеличением массы поднимаемого груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, т.е. снижается высота подъема. Максимальная работа совершается мышцей при средних нагрузках. Это называется законом средних нагрузок. Величина мышечной работы зависит от числа мышечных волокон. Чем толще мышца, тем больший груз она может поднять. Длительное напряжение мышцы приводит к ее утомлению. Это обусловлено истощением энергетических запасов в мышце (АТФ, гликоген, глюкоза), накоплением молочной кислоты и других метаболитов.

Вспомогательные свойства скелетной мускулатуры

Растяжимость — это способность мышцы изменять свою длину под действием растягивающей ее силы. Эластичность — способность мышцы принимать свою первоначальную длину после прекращения действия растягивающей или деформирующей силы. Живая мышца обладает малой, но совершенной эластичностью: уже небольшая сила способна вызвать относительно большое удлинение мышцы, а возвращение ее к первоначальным размерам является полным. Это свойство очень важно для осуществления нормальных функций скелетных мышц.

Сила мышцы определяется максимальным грузом, который мышца в состоянии поднять. Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную силу, т.е. максимальный груз, который мышца в состоянии поднять, делят на число квадратных сантиметров ее физиологического поперечного сечения.

Способность мышцы совершать работу. Работа мышцы определяется произведением величины поднятого груза на высоту подъема. Работа мышцы постепенно увеличивается с увеличением груза, но до определенного предела, после которого увеличение груза приводит к уменьшению работы, так как снижается высота подъема груза. Следовательно, максимальная работа мышцей производится при средних величинах нагрузок.

Утомление мышц. Мышцы не могут работать беспрерывно. Длительная работа приводит к снижению их работоспособности. Временное понижение работоспособности мышцы, наступающее при длительной работе и исчезающее после отдыха, называется утомлением мышцы. Принято различать два вида утомления мышц: ложное и истинное. При ложном утомлении утомляется не мышца, а особый механизм передачи импульсов с нерва на мышцу, называемый синапсом. В синапсе истощаются резервы медиаторов. При истинном утомлении в мышце происходят следующие процессы: накопление недоокисленных продуктов распада питательных веществ вследствие недостаточного поступления кислорода, истощение запасов источников энергии, необходимой для мышечного сокращения. Утомление проявляется уменьшением силы сокращения мышцы и степени расслабления мышцы. Если мышца на некоторое время прекращает работу и находится в состоянии покоя, то восстанавливается работа синапса, а с кровью удаляются продукты обмена и доставляются питательные вещества. Таким образом, мышца вновь приобретает способность сокращаться и производить работу.

Одиночное сокращение

Раздражение мышцы или иннервирующего ее двигательного нерва одиночным стимулом вызывает одиночное сокращение мышцы. Различают три основные фазы такого сокращения: латентная фаза, фаза укорочения и фаза расслабления.

Амплитуда одиночного сокращения изолированного мышечного волокна от силы раздражения не зависит, т.е. подчиняется закону «все или ничего». Однако сокращение целой мышцы, состоящей из множества волокон, при ее прямом раздражении зависит от силы раздражения. При пороговой силе тока в реакцию вовлекается лишь небольшое число волокон, поэтому сокращение мышцы едва заметно. С увеличением силы раздражения число волокон, охваченных возбуждением, возрастает; сокращение усиливается до тех пор, пока все волокна не оказываются сокращенными («максимальное сокращение») — этот эффект называется лестницей Боудича. Дальнейшее усиление раздражающего тока на сокращение мышцы не влияет.

Рис. 3. Одиночное сокращение мышцы: А — момент раздражения мышцы; а-6 — скрытый период; 6-в — сокращение (укорочение); в-г — расслабление; г-д — последовательные эластические колебания.

Тетанус мышцы

В естественных условиях к скелетной мышце из центральной нервной системы поступают не одиночные импульсы возбуждения, которые служат для нее адекватными раздражителями, а серии импульсов, на которые мышца отвечает длительным сокращением. Длительное сокращение мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение, получило название тетанического сокращения, или тетануса. Различают два вида тетануса: зубчатый и гладкий (рис. 4).

Гладкий тетанус возникает, когда каждый последующий импульс возбуждения поступает в фазу укорочения, а зубчатый - в фазу расслабления.

Амплитуда тетанического сокращения превышает амплитуду одиночного сокращения. Академик Н.Е. Введенский обосновал изменчивость амплитуды тетануса неодинаковой величиной возбудимости мышцы и ввел в физиологию понятия оптимума и пессимума частоты раздражения.

Оптимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение поступает в фазу повышенной возбудимости мышцы. При этом развивается тетанус максимальной величины (оптимальный).

Пессимальной называется такая частота раздражения, при которой каждое последующее раздражение осуществляется в фазу пониженной возбудимости мышцы. Величина тетануса при этом будет минимальной (пессимальной).

Рис. 4. Сокращение скелетной мышцы при разной частоте раздражения: I — сокращение мышцы; II — отметка частоты раздражения; а — одиночные сокращения; б- зубчатый тетанус; в — гладкий тетанус

Режимы мышечных сокращений

Для скелетных мышц характерны изотонический, изометрический и смешанный режимы сокращения.

При изотоническом сокращении мышцы изменяется ее длина, а напряжение остается постоянным. Такое сокращение происходит в том случае, когда мышца не преодолевает сопротивления (например, не перемещает груз). В естественных условиях близкими к изотоническому типу сокращениями являются сокращения мышц языка.

При изометрическом сокращении в мышце во время ее активности нарастает напряжение, но из-за того, что оба конца мышцы фиксированы (например, мышца пытается поднять большой груз), она не укорачивается. Длина мышечных волокон остается постоянной, меняется лишь степень их напряжения.

Сокращаются по аналогичным механизмам.

В организме сокращения мышц никогда не бывают чисто изотоническими или изометрическими. Они всегда имеют смешанный характер, т.е. происходит одновременное изменение и длины, и напряжения мышцы. Такой режим сокращения называется ауксотоническим, если преобладает напряжение мышцы, или ауксометрическим, если преобладает укорочение.

Поперечноисчерченное (поперечнополосатое) или скелетное мышечное волокно или миоцит, как структурная единица длиной от 150 мкм до 12 см, содержит в цитоплазме от 1 до 2 тысяч миофибрил, расположенных без строгой ориентации, часть из них группируются в пучки. Это особенно выражено у тренированных людей. Следовательно, чем больше организованной будет волокнистая структура, тем большую силу способна развивать эта мышца.

Мышечные волокна объединяются в пучки 1 порядка эндомизием, который регулирует степень его сокращения по принципу спирали (капронового чулка), чем больше спираль растягивается, тем сильнее она сжимает миоцит. Несколько таких пучков 1 порядка объединяются внутренним перимизием в пучки 2 порядка, и так до 4 порядка. Последнего порядка соединительная ткань окружает активную часть мышцы в целом и называется эпимизием (наружным перимизием). Эндо- и перимизий активной части мышцы переходит на сухожильную часть мышцы и называется перитендинием, благодаря которому обеспечивается передача усилий каждого мышечного волокна на волокна сухожилий. На границе этих 2 тканей чаще всего бывают травмы (у танцовщиков и балерин).

Сухожилия не передают суммарную тягу мышечных волокон костям. К кости сухожилия присоединяются за счет переплетения своих волокон с коллагеновыми волокнами надкостницы. К костям сухожилия прикрепляются либо по концентрированному типу, либо дисперсно. В первом случае на кости образуется бугорок или гребень, а во втором – углубление. Сухожилия очень прочны. Например, пяточное (Ахилово) сухожилие выдерживает нагрузку в 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра – 600 кг. Это приводит к тому, что при чрезмерных нагрузках отрывается бугристость кости, а сама кость остается целой. Сухожилия имеют богатый иннервационный аппарат и обильно кровоснабжается. Установлено, что кровоснабжение мышечной ткани как бы мозаично: в наружных областях васкуляризация в 2 раза больше, чем в глубоких. Обычно на 1 мм 3 приходится от 300-400 до 1000 капилляров.

Структурно-функциональной единицей мышцы является мион – мотонейрон с иннервируемой группой мышечных волокон.

Каждое подходящее к мышце нервное волокно ветвиться, и заканчивается моторными бляшками. Число мышечных волокон, связанных с одной нервной клеткой колеблется от 1 до 350 в плечелучевой мышце и 579 в трехглавой мышце голени.

Таким образом, мышца – это орган, состоящий из нескольких тканей, ведущей из которых является мышечная, имеющая определенную форму, строение и функцию.

Классификация мышц.

Мышца состоит из пучков исчерченных (поперечнополосатых) мышечных волокон. Эти волокна, идущие параллельно друг другу, связываются рыхлой соединительной тканью (endomysium ) в пучки первого порядка. Несколько таких первичных пучков соединяются, в свою очередь образуя пучки второго порядка и т. д. В целом мышечные пучки всех порядков объединяются соединительнотканной оболочкой - perimysium , составляя мышечное брюшко. Соединительнотканные прослойки, имеющиеся между мышечными пучками, по концам мышечного брюшка, переходят в сухожильную часть мышцы.

Так как сокращение мышцы вызывается импульсом, идущим от центральной нервной системы, то каждая мышца связана с ней нервами: афферентным, являющимся проводником «мышечного чувства» (двигательный анализатор, по И. П. Павлову), и эфферентным, приводящим к ней нервное возбуждение. Кроме того, к мышце подходят симпатические нервы, благодаря которым мышца в живом организме всегда находится в состоянии некоторого сокращения, называемого тонусом. В мышцах совершается очень энергичный обмен веществ, в связи с чем они весьма богато снабжены сосудами. Сосуды проникают в мышцу с ее внутренней стороны в одном или нескольких пунктах, называемых воротами мышцы . В мышечные ворота вместе с сосудами входят и нервы, вместе с которыми они разветвляются в толще мышцы соответственно мышечным пучкам (вдоль и поперек).

В мышце различают активно сокращающуюся часть - брюшко и пассивную часть, при помощи которой она прикрепляется к костям, - сухожилие . Сухожилие состоит из плотной соединительной ткани и имеет блестящий светло-золотистый цвет, резко отличающийся от красно-бурого цвета брюшка мышцы. В большинстве случаев сухожилие находится по обоим концам мышцы. Когда же оно очень короткое, то кажется, что мышца начинается от кости или прикрепляется к ней непосредственно брюшком. Сухожилие, в котором обмен веществ меньше, снабжается сосудами беднее брюшка мышцы. Таким образом, скелетная мышца состоит не только из поперечнополосатой мышечной ткани, но также из различных видов соединительной ткани (perimysium, сухожилие), из нервной (нервы мышц), из эндотелия и гладких мышечных волокон (сосуды). Однако преобладающей является поперечнополосатая мышечная ткань, свойство которой (сократимость) и определяет функцию мускула как органа сокращения. Каждая мышца является отдельным органом, т. е. целостным образованием, имеющим свою определенную, присущую только ему форму, строение, функцию, развитие и положение в организме.

Невозможно обойтись хотя бы без поверхностных знаний о том, как устроены мышцы, и о физиологических процессах, когда речь заходит о таких ключевых вещах в тренировках как: интенсивность, рост мышц, увеличение силы и скорости, правильное питание, грамотное снижение веса, аэробные нагрузки. Трудно объяснить человеку, ничего не знающему о строении и функционировании тела, почему некоторые культуристы обладают смехотворной выносливостью, почему марафонцы не могут иметь большой мышечной массы и силы, почему нельзя убрать жир только в области талии, почему нельзя накачать огромные руки, не тренируя всё тело, почему так важны белки для увеличения мышечной массы и много-много других тем.

Любые физические упражнения всегда имеют отношение к мышцам. Рассмотрим мышцы поближе.

Мышцы человека

Мышца — это сократительный орган, состоящий из особых пучков мышечных клеток, который обеспечивает движения костей скелета, частей тела, веществ в полостях тела. А также фиксацию определённых частей тела относительно других частей.

Обычно под словом «мышцы» понимают бицепс, квадрицепс или трицепс. Современная биология описывает три разновидности мышц тела человека.

Скелетные мышцы

Это как раз и есть мышцы, о которых мы думаем, произнося слово «мышцы». Прикреплённые сухожилиями к костям, эти мышцы обеспечивают движение тела и поддержание определённой позы. Эти мышцы ещё называют поперечно-полосатыми, поскольку при разглядывании в микроскоп бросается в глаза их поперечная исчерченность. Далее будет дано более детальное объяснение этой исчерченности. Скелетные мышцы управляются нами произвольно, то есть по команде нашего сознания. На фотографии Вы можете видеть отдельные мышечные клетки (волокна).

Гладкие мышцы

Этот тип мышц содержится в стенках внутренних органов, таких как пищевод, желудок, кишечник, бронхи, матка, уретра, мочевой пузырь, кровеносные сосуды и даже кожа (в которой они обеспечивают движение волос и общий тонус). В отличие от скелетных мышц, гладкие мышцы не находятся под контролем нашего сознания. Они управляются вегетативной нервной системой (бессознательной частью нервной системы человека). Строение и физиология гладких мышц отличается от таковой у скелетных мышц. В данной статье мы не будем касаться этих вопросов.

Сердечная мышца (миокард)

Эта мышца обеспечивает работу нашего сердца. Она также не контролируется нашим сознанием. Однако, эта разновидность мышц очень похожа на скелетные мышцы по своим свойствам. Кроме этого, сердечная мышца имеет специальный участок (сино-атриальный узел), называемый ещё пейсмейкером (водитель ритма). Этот участок обладает свойством вырабатывать ритмичные электрические импульсы, обеспечивающие чёткую периодичность сокращения миокарда.

В этой статье я буду говорить только о первой разновидности мышц – скелетных. Но Вам всегда стоит помнить, что существуют и две другие разновидности.

Мышцы в общем

У человека насчитывают около 600 скелетных мышц. У женщин масса мышц может достигать 32% от массы тела. У мужчин даже 45% от массы тела. И это прямое следствие гормональных различий полов. Полагаю, у культуристов это значение ещё больше, поскольку они целенаправленно наращивают именно мышечную ткань. После 40 лет, если не тренироваться, мышечная масса в теле начинает постепенно снижаться примерно на 0,5-1% в год. Поэтому физические упражнения с возрастом становятся просто необходимы, если конечно Вы не желаете превратиться в развалину.

Отдельная мышца состоит из активной части – брюшка, и пассивной части – сухожилий, которыми крепится к костям (с двух сторон). Различные разновидности мышц (по форме, по креплению, по функциям) будут рассмотрены в отдельной статье, посвящённой классификации мышц. Брюшко состоит из множества пучков мышечных клеток. Пучки разделены между собой прослойкой соединительной ткани.

Мышечные волокна

Мышечные клетки (волокна) имеют очень вытянутую форму (словно нити) и бывают двух типов: быстрые (белые) и медленные (красные). Часто встречаются данные и о третьем промежуточном типе мышечных волокон. Обсудим более детально типы мышечных волокон в отдельной статье, а здесь ограничимся лишь общими сведениями. В некоторых крупных мышцах длина мышечных волокон может достигать десятка сантиметров (например, в квадрицепсе).

Медленные мышечные волокна

Эти волокна не способны к быстрым и мощным сокращениям, но зато способны сокращаться долго (часами) и связаны с выносливостью. Волокна этого типа имеют много митохондрий (органоиды клетки, в которых происходят главные энергетические процессы), значительный запас кислорода в соединении с миоглобином. Преобладающим энергетическим процессом в этих волокнах является аэробное окисление питательных веществ. Клетки этого типа опутаны густой сетью капилляров. Хорошие марафонцы, как правило, имеют в своих мышцах больше волокон именно этого типа. Отчасти это имеет генетические причины, а отчасти объясняется особенностями тренировок. Известно, что при специальных тренировках на выносливость в течение длительного времени в мышцах начинает преобладать именно такая (медленная) разновидность волокон.

В статье я рассказал об энергетических процессах, происходящих в мышечных волокнах.

Быстрые мышечные волокна

Эти волокна способны к очень мощным и быстрым сокращениям, однако, они не могут сокращаться продолжительное время. Этот тип волокон имеет меньшее количество митохондрий. Быстрые волокна опутаны меньшим количеством капилляров по сравнению с медленными волокнами. Большинство тяжелоатлетов и спринтеров, как правило, имеют больше белых мышечных волокон. И это вполне закономерно. При специальных тренировках силовой и скоростной направленности в мышцах возрастает процент белых мышечных волокон.

Когда говорят о приёме таких препаратов спортивного питания, как , речь идёт как раз о развитии белых мышечных волокон.

Мышечные волокна тянутся от одного сухожилия до другого, поэтому зачастую длина их равна длине мышцы. В месте соединения с сухожилием оболочки мышечных волокон прочно связываются с коллагеновыми волокнами сухожилия.

Каждая мышца обильно снабжена капиллярами и нервными окончаниями, идущими от мотонейронов (нервных клеток, отвечающих за движение). Причём, чем тоньше работа, совершаемая мышцей, тем меньшее количество мышечных клеток приходится на один мотонейрон. Например, в мышцах глаза на одно нервное волокно мотонейрона приходится 3-6 мышечных клеток. А в трёхглавой мышце голени (икроножная и камбаловидная) на одно нервное волокно приходится 120-160 и даже более мышечных клеток. Отросток мотонейрона соединяется с каждой отдельной клеткой тонкими нервными окончаниями, образуя синапсы. Мышечные клетки, иннервируемые одним мотонейроном, называются двигательной единицей. По сигналу мотонейрона они сокращаются одновременно.

По капиллярам, опутывающим каждую мышечную клетку поступает кислород и другие вещества. Через капилляры же в кровь выводится молочная кислота, когда она образуется в избытке при интенсивных нагрузках, а также углекислый газ, продукты метаболизма. В норме у человека на 1 кубический миллиметр мышц приходится около 2000 капилляров.

Усилие, развиваемое одной мышечной клеткой, может достигать 200 мг. То есть при сокращении одна мышечная клетка может поднять вес в 200 мг. При сокращении мышечная клетка способна укоротиться более, чем в 2 раза, увеличиваясь в толщину. Поэтому мы имеем возможность демонстрировать свои мышцы, например, бицепс, сгибая руку. Он, как известно, приобретает форму шара, увеличиваясь в толщину.

Посмотрите на рисунок. Здесь хорошо видно, как именно расположены в мышцах мышечные волокна. Мышца в целом находится в соединительнотканной оболочке, называемой эпимизием. Пучки мышечных клеток также разделены между собой слоями соединительной ткани, в которых проходят многочисленные капилляры и нервные окончания.

Кстати говоря, мышечные клетки, принадлежащие одной двигательной единице могут лежать в разных пучках.

В цитоплазме мышечной клетки присутствует гликоген (в виде гранул). Интересно, что мышечного гликогена в организме может быть даже больше, чем гликогена в печени в силу того, что мышц в организме много. Однако, мышечный гликоген может быть использован только локально, в данной мышечной клетке. А гликоген печени используется всем организмом, в том числе и мышцами. О гликогене мы ещё поговорим отдельно.

Миофибриллы — это мышцы мышц

Обратите внимание, мышечная клетка буквально набита сократительными жгутами, которые называются миофибриллами. По сути дела — это мышцы мышечных клеток. Миофибриллы занимают до 80% всего внутреннего объёма мышечной клетки. Белый слой, опутывающий каждую миофибриллу – это ни что иное, как саркоплазматический ретикулум (или, по-другому, эндоплазматическая сеть). Этот органоид густой ажурной сеточкой опутывает каждую миофибриллу и имеет очень важное значение в механизме сокращения и расслабления мышцы (перекачка ионов Ca).

Как Вы можете видеть, миофибриллы состоят из коротких цилиндрических участков, называемых саркомерами. В одной миофибрилле обычно несколько сотен саркомеров. Длина каждого саркомера около 2,5 микрометров. Саркомеры отделены друг от друга тёмными поперечными перегородками (см. фото). Каждый саркомер состоит из тончайших сократительных нитей двух белков: актина и миозина. Строго говоря, в акте сокращения участвует четыре белка: актин, миозин, тропонин и тропомиозин. Но поговорим об этом в отдельной статье о сокращении мышц.

Миозин это толстая белковая нить, огромная длинная молекула белка, одновременно являющаяся и ферментом, расщепляющим АТФ. Актин – это более тонкая белковая нить, представляющая собой также длинную молекулу белка. Процесс сокращения происходит благодаря энергии АТФ. При сокращении мышцы, толстые нити миозина связываются с тонкими нитями актина, образуя молекулярные мостики. Благодаря этим мостикам, толстые нити миозина подтягивают нити актина, что приводит к укорочению саркомера. Само по себе сокращение одного саркомера незначительно, но поскольку саркомеров очень много в составе одной миофибриллы, сокращение получается весьма заметным. Важным условием сокращения миофибрилл является наличие ионов кальция.

Тонкое устройство саркомера объясняет поперечную исчерченность мышечных клеток. Дело в том, что сократительные белки имеют разные физико-химические свойства и по-разному проводят свет. Поэтому одни участки саркомера выглядят темнее других. А если учесть, что саркомеры соседних миофибрилл лежат в точности друг напротив друга, то отсюда и поперечная исчерченность всей мышечной клетки.

Мы более детально рассмотрим строение и работу саркомеров в отдельной статье о сокращении мышц.

Сухожилие

Это очень плотное и нерастяжимое образование, состоящее из соединительной ткани и волокон коллагена, служащее для крепления мышцы к костям. О прочности сухожилий говорит тот факт, что требуется усилие в 600 кг, чтобы разорвать сухожилие четырёхглавой мышцы бедра, и в 400 кг, чтобы разорвать сухожилие трёхглавой мышцы голени. С другой стороны, если говорить о мышцах, это не такие уж и большие цифры. Ведь мышцы развивают усилия в сотни килограммов. Однако система рычагов тела снижает это усилие, чтобы получить выигрыш в скорости и амплитуде движения. Но об этом в отдельной статье по биомеханике тела.

Регулярные силовые тренировки приводят к укреплению сухожилий и костей в местах крепления мышц. Таким образом, сухожилия тренированного атлета могут выдерживать и более серьёзные нагрузки без разрыва.

Соединение сухожилия с костью не имеет чёткой границы, поскольку клетки ткани сухожилия вырабатывают и вещество сухожилия, и вещество кости.

Соединение сухожилия с мышечными клетками происходит за счёт сложного соединения и взаимного проникновения микроскопических волокон.

Между клетками и волокнами сухожилий вблизи мышц лежат специальные микроскопические органы Гольджи. Их предназначение — определение степени растяжения мышцы. По сути, органы Гольджи — это рецепторы, оберегающие наши мышцы от чрезмерного растяжения и напряжения.