Режимы и типы сокращений скелетных мышц. Характеристика двигательных единиц.

Режим сокращений мышечных волокон определяется частотой импульсации мотонейронов.

Режимы:

1) Одиночное сокращение – когда происходит механический ответ мышечного волокна на однократное раздражение (выделяют 2 фазы). Мышца способна работать длительное время без утомления. Напряжение – немаксимальное.

2) Гладкий тетанус – когда после нескольких импульсов последующие ответы мышечного волокна не изменяют достигнутого напряжения. При данном режиме ДЕ работают при развитии максимальных изометрических усилий. Напряжение в 2-4 раза больше, чем при одиночном.

3) Зубчатый тетанус – когда промежутки между последовательными импульсами нейрона меньше времени полного сокращения.

4) Динамическая работа

Типы сокращений:

1) Изотонический – сокращение, при котором волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке.

2) Изометрический – сокращение, при котором мышца развивает напряжение без изменения своей длины.

3) Ауксотонический – сокращение, когда мышца развивает напряжение и укорачивается.

4) Концентрический (при динамике) – когда внешняя нагрузка меньше, чем развиваемое напряжение.

5) Эксцентрический (при динамике) – когда внешняя нагрузка больше, чем напряжение.

Двигательная единица(ДЕ) – это мотонейрон с иннервируемыми им мышечными волокнами. Это основной морфофункциональный элемент нервно-мышечного аппарата.

Число мышечных волокон, входящих в одну ДЕ, отличается в разных мышцах.

· Медленные, неутомляемые ДЕ: наименьшие, по сравнению с другими типами, величины мотонейронов, меньшая толщина аксона и скорость проведения возбуждения. Они функционируют при малых мышечных условиях. Мотонейроны способны поддерживать постоянную частоту разрядов в течение десятков минут.

Мышечные волокна развивают небольшую силу при сокращении. Это связано с наличием меньшего количества миофибрилл. Скорость сокращения меньше в 1,5-2 раза, чем в быстрых, т.к. низкая активность миозин АТФ-азы и меньшая скорость выхода кальция из каналов в саркоплазму. Волокна малоутомляемы, обладают хорошо развитой капиллярной сетью (1 волокно -4-6 капиляров). Способны выполнять работу умеренной мощности длительное время без утомления.

· Быстрые, легко утомляемые ДЕ: Наиболее крупные мотонейроны. Аксон иннервирует большую группу мышечных волокон. Эти мотонейроны обладают высоким порогом возбуждения, аксоны с большей скоростью проводят импульс. Не способны в течение длительного времени поддерживать устойчивую частоту разрядов, т.е. быстро утомляются.

Мышечные волокна содержат большее количество миофибрилл, поэтому при сокращении развивают большую силу. Волокна этой ДЕ приспособлены к выполнению кратковременной и мощной работы.

· Быстрые, устойчивые к утомлению ДЕ: Этот тип занимает промежуточное положение. Это сильные, быстро сокращающиеся волокна, обладающие большой аэробной выносливостью, т.к. они способны использовать для получения энергии и аэробные процессы, и анаэробные процессы.

6. Электpомеханическое сопряжение. Теория скольжения: роль ионов кальция, регуляторных и сократительных белков в мышечном сокращении и расслаблении

В покоящихся мышечных волокнах при отсутствии нервного импульса головки миозина (миозиновые мостики) не прикрепляются к актиновым протофибриллам.

При сокращении – ПД распространяется по системе перечных трубочек (Т-каналы) вглубь волокна, вызывая деполяризацию мембран цистерн саркоплазматического ретикулума (Л-каналы или ЭПС). В их мембране происходит открытие ионных каналов и кальций выходит в саркоплазму, где его концентрация увеличивается. Кальций и запускает процесс сокращения.

Кальций взаимодействует с тропонином (актиновая протофибрилла). Из-за этого конфигурация тропонина изменяется и он оттягивает молекулы тропомиозина в желобок между нитями актина. Вследствие этого, оголяется активный центр, с которым взаимодействует головка миозиновых протофибрилл. Головки миозиновых волокон совершают гребкообразные движения, и происходит скольжение актиновых волокон относительно миозиновых, что приводит к укорочению мышцы.

Источник энергии для сокращения – АТФ. За счет энергии АТФ головка миозина от одного активного центра перемещается к другому. В итоге мышечного сокращения практически полностью исчезают И-диски.

Таким образом, сокращение – это процесс скольжения актиновых волокон между миозиновых.

Расслабление: Са²⁺-насосы закачивают кальций в цистерны саркоплазматического ретикулума, следовательно его концентрация в саркоплазме уменьшается. Ионы кальция возвращаются в каналы ретикулума против градиента концентрации, поэтому источником энергии является АТФ. Одна АТФ затрачивается на возврат 2 ионов кальция в каналы. Тропонин восстанавливает свою конфигурацию и закрывает активные центры. Это приводит к растяжению волокон и расслаблению мышцы.