Каждая мышца имеет собственное название. Эти названия разнообразны, и в основе их лежат разные принципы. Одни мышцы называются по их функции – сгибатель, разгибатель, приводящая и др. В названии других мышц отражена их форма: трапециевидная, ромбовидная, круглая, квадратная мышца и др. Третьи мышцы названы по особенности их строения: полусухожильная мышца, двуглавая и др. В названии некоторых мышц отражены одновременно их положение и форма или положение и функция: наружная косая мышца живота, длинный сгибатель пальцев (рис. 3).
Скелетные мышцы перебрасываются через один, иногда через два и даже несколько суставов и прикрепляются своими концами к разным костям. В соответствии с этим в каждой мышце принято различать ее начало и место прикрепления. Они при сокращении приближаются друг к другу, а сами мышцы при этом выполняют определенную работу. Поэтому тело человека или его части при сокращении соответствующих мышц изменяют свое положение, приходят в движение, преодолевают сопротивление силы тяжести. В других случаях при сокращении мышц тело удерживается в определенном положении без выполнения движения. Исходя из этого различают работу динамическую и статическую.
Динамическая работа осуществляется в изотоническом режиме, при этом поочередно сокращаются различные группы мышц, что дает возможность человеку длительное время совершать работу. Статическая работа – это форма деятельности, при которой мышечные волокна развивают напряжение, но почти не укорачиваются, т. е. работа совершается в изометрическом режиме. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении, сидение и т. д. [59].
Мышцы также могут выполнять преодолевающую, уступающую и удерживающую работу [38, 51, 80].
При преодолевающей работе мышца преодолевает тяжесть данного звена тела или какое-либо сопротивление, когда момент силы мышцы или группы мышц больше момента силы[1] тяжести.
При уступающей работе мышца, оставаясь напряженной, постепенно расслабляется, уступая действию силы тяжести или действию сопротивления; момент силы мышцы при этом меньше момента силы тяжести или сопротивления.
При удерживающей работе мышцы происходит уравновешивание действия сопротивления, моменты сил равны, в результате чего движение отсутствует.
При перемещении тела в пространстве в разных суставах происходит смена одних движений другими: сгибание-разгибание, отведение-приведение, супинация-пронация. В осуществлении каждого движения участвует обычно несколько групп мышц, причем мышцы одной группы сокращаются, а мышцы противоположной группы в это время расслабляются. Благодаря одновременному сокращению и расслаблению противоположных групп мышц обеспечивается плавность движения.
Рис. 3. Мышцы человека:
а – вид спереди:
1 – лобная мышца; 2 – круговая мышца глаза;3 – круговая мышца рта; 4 – жевательная мышца; 5 – подкожная мышца шеи; 6 – грудино-ключично-сосцевидная мышца; 7 – дельтовидная мышца; 8 – большая грудная мышца; 9 – двуглавая мышца плеча;10 – прямая брюшная мышца; 11 – наружная косая мышца живота;12 – внутренняя и широкая мышцы; 13 – икроножная мышца;14 – трехглавая мышца плеча; 15 – широчайшая мышца спины;16 – передняя зубчатая мышца; 17 – портняжная мышца;18 – четырехглавая мышца бедра; 19 – наружная широкая мышца;20 – сухожилие четырехглавой мышцы бедра;21 – передняя большеберцовая мышца;
б – вид сзади.
1 и 2 – разгибатели предплечья; 3 – трапециевидная мышца; 4 – широчайшая мышца спины; 5 – наружная косая мышца живота; 6 – большая ягодичная мышца; 7 – полусухожильная и полуперепончатая мышца; 8 – двуглавая мышца бедра; 9 – икроножная мышца; 10 – ременная мышца шеи; 11 – дельтовидная мышца; 12 – трехглавая мышца плеча; 13 – ахиллово сухожилие
Мышцы, производящие одну и ту же работу (одно и то же движение в данном суставе), называются синергистами, а мышцы, действующие в противоположном направлении, – антагонистами. Так, все мышцы, вызывающие сгибание в плечевом суставе, будут между собой синергисты, разгибатели этого сустава по отношению друг к другу также синергисты. Но две эти группы мышц – сгибатели и разгибатели – одна по отношению к другой являются антагонистами.
В Приложении 1 представлены основные группы мышц, их функции и развивающие упражнения.
? Контрольные вопросы и задания
1. Расскажите о строении и функциях мышц человека.
2. Какие мышцы составляют активную часть аппарата движения?
3. Дайте общую характеристику видам мышц человека.
4. Расскажите о видах работы мышц.
2.3. Общая характеристика мышечной деятельности
Специфическими элементами мышечного волокна являются миофибриллы (тонкие нити, которые тянутся от одного поперечно-полосатого волокна мышцы к другому), системы продольных трубочек – саркоплазматическая сеть (саркоплазматический ретикулум) и система поперечных трубочек – Т-система (она представляет собой выпячивание поверхностной мембраны мышечного волокна внутрь его) [38, 44].
Диаметр миофибрилл составляет 0,5–2 мкм. Поперечная исчерченность образована чередующимися светлыми и темными дисками; оба диска образуют саркомер – функциональную единицу сократительного аппарата мышечного волокна. Внутри каждого саркомера тонкие нити не доходят друг до друга, т. е. концы их не соединяются, оставляя пространство, называемое Н-зона. Между двумя рядами тонких миофибрилл находятся толстые миофибриллы, занимающие среднее положение в саркомере. Они скреплены сетевидной структурой, представленной темной полоской – М-линией. Толстые нити состоят из белка миозина, а тонкие – из актина. Между актиновыми и миозиновы-ми нитями расположены поперечные мостики [44, 59].
В основе мышечного сокращения лежит перемещение нитей актина относительно нитей миозина (рис. 4). Нити актина двигаются, как по туннелю, между миозиновыми фибриллами, за счет чего укорачивается ширина Н-полоски. Такое вклинивание актиновых нитей между миозиновыми приводит к уменьшению длины мышцы (изотоническое сокращение). При изометрическом сокращении одни саркомеры сокращаются, другие растягиваются, что обеспечивает отсутствие изменения длины волокна. В процессе скольжения нитей каждый мостик может сцепиться с одним актиновым участком, продвинуть нить актина на какое-то расстояние, затем отсоединиться от него и войти в контакт со следующим мостиком.
Рис. 4. Механизм мышечного сокращения:
А-диск – нити миозина; I-диск – нити актина;
Z-линия – линия тонкой мембраны, сквозь которую проходят миофибриллы; М-линия – сетевидная структура соединения миофибрилл
Сокращение мышечных волокон происходит со значительным потреблением энергии [38, 44, 59]. Энергию для перемещения нитей дает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) при ее расщеплении в присутствии ионов кальция (Са2+). Ферментом, расщепляющим АТФ в мышцах, является миозин, активность которого резко возрастает при соединении с актином и при образовании белка актомиозина в присутствии Са2+. В состоянии покоя сокращение мышцы не возникает, это связано с тем, что Са2+ находится внутри саркоплазматического ретикулума. Сокращение мышечных волокон и мышц возникает по причине прихода нервных импульсов из ЦНС, и в нервно-мышечном синапсе происходит выделение ацетилхолина, который вызывает деполяризацию мембраны мышечного волокна. Возникающий вследствие этого импульс распространяется по мембранам саркоплазматического ретикулума. Изменение потенциала мембраны сопровождается увеличением ее проницаемости для Са2+ и выходом его в межфибриллярное пространство. Кальций способствует образованию актомиозина, под влиянием которого расщепляется АТФ. Освобождаемая при этом энергия используется для скольжения нитей. Эта теория получила название теории «скользящих нитей». Вслед за распадом АТФ происходит расщепление ряда других, богатых энергией фосфатных соединений. Освобождаемая энергия в значительной степени используется для восстановления уровня АТФ. Распад фосфатных соединений осуществляется без доступа кислорода, поэтому эта фаза получила название «анаэробная фаза». Энергия высвобождается в результате следующей реакции:
1. АТФмиозин → Энергия + АДФ + H3PO4 + 10 ккал → Мышечное сокращение
Расщепление АТФ происходит с большой скоростью. АТФ дефосфорилируется благодаря ферментативному действию миозина и превращается в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ), а затем при потере еще одной группы фосфорной кислоты – в адениловую кислоту. Энергия расходуется для сокращения мышц. Так как АТФ расходуется, то длительная мышечная работа невозможна без восстановления (ресинтеза) АТФ.
