Mechanizm skurczu mięśni krótko

Procesy pracy mięśni są wielopoziomowym kompleksem funkcji fizjologicznych i biochemicznych, które są niezbędne do pełnej pracy ludzkiego ciała. Zewnętrznie takie procesy można zaobserwować na przykładach dobrowolnych ruchów podczas chodzenia, biegania, zmiany mimiki twarzy itp. Jednakże obejmują one znacznie większy zakres funkcji, w tym także pracę aparatu oddechowego, organów trawiennych i układu wydalniczego. W każdym przypadku mechanizm skurczu mięśni jest wspierany przez pracę milionów komórek, w których biorą udział pierwiastki chemiczne i włókna fizyczne.

Strukturalna organizacja mięśni

Mięśnie są tworzone przez różne włókna tkankowe, które mają punkty mocowania do kości szkieletu. Znajdują się one równolegle i współdziałają ze sobą w procesie pracy mięśni. To włókna po otrzymaniu impulsów zapewniają mechanizm skurczu mięśni. Pokrótce, strukturę mięśniową można przedstawić jako układ złożony z cząsteczek sarcomere i miofibryli. Ważne jest, aby zrozumieć, że każdy włókno mięśniowe utworzone przez wiele podjednostek miofibryli ułożonych podłużnie względem siebie. Teraz należy rozważyć oddzielnie sarkomery i włókna. Ponieważ odgrywają ważną rolę w procesach motorycznych.

Sarcomeres i filamenty

Sarcastres są segmentami włókien, które są oddzielone tak zwanymi płytkami Z zawierającymi beta-aktyninę. Filamenty aktyny rozciągają się z każdej płytki, a szczeliny są wypełnione grubymi analogami miozyny. Elementy aktyny z kolei wyglądają jak sznurki koralików skręcone w podwójną helisę. W tej strukturze każda perełka jest cząsteczką aktyny, a cząsteczki troponiny znajdują się w obszarach z zagłębieniami w spiralach. Każda z tych jednostek strukturalnych tworzy mechanizm skurczu i rozluźnienia włókien mięśniowych, łącząc je ze sobą. Odgrywa kluczową rolę w wzbudzaniu włókien błona komórkowa. Zawiera poprzeczne rurki do inaginacji, które aktywują funkcję retikulum sarkoplazmatycznego - będzie to stymulujący efekt dla tkanka mięśniowa.

Jednostka silnikowa

Teraz warto odejść od głębokiej struktury mięśnia i rozważyć jednostkę ruchową w ogólnej konfiguracji mięśnia szkieletowego. Będzie to zbiór włókien mięśniowych unerwionych przez procesy neuronu ruchowego. Praca tkanki mięśniowej, niezależnie od rodzaju działania, zostanie zapewniona przez włókna zawarte w jednej jednostce motorycznej. Oznacza to, że kiedy neuron ruchowy jest wzbudzony, mechanizm skurczów mięśni wywołuje się w tym samym kompleksie z procesami unerwionymi. Taki podział na neurony ruchowe umożliwia celowe wykorzystanie określonych mięśni, bez niepotrzebnego ekscytowania sąsiednich jednostek motorycznych. W rzeczywistości cała grupa mięśniowa jednego organizmu jest podzielona na segmenty neuronów ruchowych, które mogą zjednoczyć się w pracy nad skurczem lub rozluźnieniem i mogą działać różnorodnie lub naprzemiennie. Najważniejsze jest to, że są one niezależne od siebie i pracują tylko z sygnałami swojej grupy włókien.

Molekularne mechanizmy pracy mięśni

Zgodnie z molekularną koncepcją poślizgu nici praca grupy mięśniowej, a zwłaszcza jej redukcja, jest realizowana w trakcie przesuwania się miozyny i aktyny. Powstaje złożony mechanizm interakcji tych wątków, w którym można wyróżnić kilka procesów:

• Centralna część filamentu miozyny jest połączona z wiązkami aktyny.
• Uzyskany kontakt aktyny z miozyną sprzyja ruchowi konformacyjnemu cząsteczek tego ostatniego. Głowy wchodzą w fazę aktywności i rozwijają się. W ten sposób molekularne mechanizmy skurczów mięśni są wykonywane na tle restrukturyzacji wątków aktywnych elementów względem siebie.
• Następnie następuje wzajemna rozbieżność między miozynami i aktynami, a następnie przywrócenie części głowy tego ostatniego.

Cały cykl jest wykonywany kilkakrotnie, w wyniku czego wyżej wymienione nici są przemieszczane, a segmenty Z sarkomerów łączą się i skracają.

Fizjologiczne właściwości pracy mięśni

Wśród głównych fizjologicznych właściwości pracy mięśniowej jest kurczliwość i pobudliwość. Te cechy z kolei są powodowane przewodnością włókien, plastycznością i własnością automatyczną. W odniesieniu do konduktywności zapewnia rozprzestrzenianie się procesu pobudliwości miocytów na nexusie - są to specjalne obwody przewodzące prąd elektryczny odpowiedzialne za przewodzenie skurczu mięśni. Jednak po skurczeniu lub relaksacji wykonuje się także pracę włókien.

Plastyczność jest odpowiedzialna za ich spokojny stan w pewnej formie, która determinuje utrzymywanie stałego tonu, w którym obecnie znajduje się mechanizm skurczu mięśni. Fizjologia plastyczności może objawiać się zarówno w postaci zachowania skróconego stanu włókien, jak i ich rozciągniętej formy. Ciekawe i automatyzacja nieruchomości. Określa zdolność mięśni do wejścia w fazę pracy bez łączenia układu nerwowego. Oznacza to, że miocyty niezależnie wytwarzają rytmicznie powtarzające się impulsy dla pewnych działań włókien.

Biochemiczne mechanizmy pracy mięśni

Cała grupa pierwiastków chemicznych bierze udział w pracy mięśni, w tym wapnia i białek kurczliwych, takich jak troponina i tropomiozyna. Na podstawie tego zaopatrzenia w energię przeprowadza się opisane powyżej procesy fizjologiczne. Źródłem tych pierwiastków jest trójfosforan adenozyny kwas (ATP), i jego hydroliza. Jednocześnie zapas ATP w mięśniu jest w stanie zapewnić kurczenie się mięśni tylko przez ułamek sekundy. Pomimo tego włókna mogą reagować na impulsy nerwowe w trybie ciągłym.

Faktem jest, że biochemiczne mechanizmy skurczu i rozluźnienia mięśni przy wspomaganiu ATP są związane z procesem tworzenia rezerwy makrogeoksydów w postaci fosforanu kreatyny. Wielkość tej rezerwy jest kilkakrotnie wyższa niż w przypadku zasobów ATP i jednocześnie przyczynia się do jej wytworzenia. Oprócz ATP glikogen może również działać jako źródło energii dla mięśni. Nawiasem mówiąc, włókna mięśniowe stanowią około 75% całkowitego zapasu tej substancji w ciele.

Koniugacja procesów pobudzeniowych i kurczliwych

W spoczynku włókna nie stykają się ze sobą poprzez przesuwanie, ponieważ centra więzadeł są zamknięte przez cząsteczki tropomiozyny. Wzbudzenie może nastąpić tylko po sprzężeniu elektromechanicznym. Proces ten jest podzielony na kilka etapów:

• Kiedy aktywuje się synapsę nerwowo-mięśniową na membranie myofibril, powstaje tak zwany potencjał postsynaptyczny, który gromadzi energię do działania.
• Impuls stymulujący ze względu na układ rur rozchodzi się wzdłuż błony i aktywuje siatkę. Ten proces ostatecznie przyczynia się do usunięcia barier z kanałów błony, wzdłuż których uwalniane są jony związane z troponiną.
• Z kolei białko troponinowe otwiera centra więzadeł aktynowych, po których mechanizm skurczów mięśni staje się możliwy, ale aby go uruchomić, będzie również wymagał odpowiedniego impulsu.
• Użycie otwartych centrów rozpocznie się od momentu połączenia głowic miozyny według opisanego powyżej modelu.

Pełny cykl tych operacji odbywa się średnio w ciągu 15 ms. Okres od początkowego punktu wzbudzenia włókien do pełnej redukcji nazywany jest utajonym.

Proces relaksacji mięśni szkieletowych

Kiedy mięśnie są rozluźnione, następuje odwrotne przeniesienie jonów Ca ++ przy połączeniu siatkówki i kanałów wapniowych. W procesie uwalniania jonów z cytoplazmy zmniejsza się liczba centrów więzadła, co skutkuje rozdzieleniem włókien aktyny i miozyny. Innymi słowy, mechanizmy skurczu i rozluźnienia mięśni łączą te same elementy funkcjonalne, ale działają z nimi na różne sposoby. Po rozluźnieniu może wystąpić proces przykurczu, podczas którego obserwuje się ciągłe kurczenie się włókien mięśniowych. Ten stan może utrzymywać się do następnego działania irytującego impulsu. Istnieje również przykurcz krótkotrwałego działania, którego warunkiem wstępnym jest skurcz tężcowy w warunkach akumulacji jonów o dużych objętościach.

Redukcja fazy

Kiedy muskulatura jest wyzwalana przez irytujący impuls supersprawności, następuje pojedyncze skurczenie, w którym można wyróżnić 3 fazy:

• Wspomniany już okres redukcji jest typu utajonego, podczas którego włókna gromadzą energię, aby wykonać kolejne czynności. W tym czasie odbywają się elektromechaniczne procesy sprzęgania i otwierają się centra więzadeł. Na tym etapie przygotowywany jest mechanizm skurczu włókien mięśniowych, który aktywowany jest po propagacji odpowiedniego impulsu.
• Faza skracania trwa średnio 50 ms.
• Faza relaksacji trwa również około 50 ms.

Tryby redukcji mięśni

Praca z pojedynczym skurczem była uważana za przykład "czystej" mechaniki włókien mięśniowych. Jednak w warunkach naturalnych takie prace nie są wykonywane, ponieważ włókna są w stałej odpowiedzi na sygnały nerwów ruchowych. Inną rzeczą jest to, że w zależności od charakteru tej odpowiedzi praca może przebiegać w następujących trybach:

• Skróty występują przy niższej częstotliwości pulsu. Jeżeli impuls elektryczny rozprzestrzenia się po zakończeniu relaksacji, następuje seria pojedynczych aktów kurczenia się.
• Wysoka częstotliwość sygnałów impulsowych może pokrywać się z fazą relaksacyjną poprzedniego cyklu. W takim przypadku amplituda, w której działał mechanizm skurczu mięśni, byłaby sumowana, co zapewniałoby długotrwałe skurczenie z niekompletnymi aktami relaksacji.
• W warunkach wzrostu częstotliwości impulsów nowe sygnały będą działać w okresach skracania, co wywoła przedłużony skurcz, który nie zostanie przerwany przez relaksację.

Optymalne i pesymalne częstotliwości

Amplitudy skurczów są określane przez częstotliwość impulsów, które podrażniają włókna mięśniowe. W tym systemie interakcji sygnałów i odpowiedzi można rozróżnić optimum i pesymę częstotliwości. Pierwsza to częstotliwość, która w momencie działania zostanie nałożona na fazę zwiększonej pobudliwości. W tym trybie można aktywować mechanizm kurczenia mięśni o dużej amplitudzie. Z kolei pessimum określa wyższą częstotliwość, której puls przypada na fazę refrakcji. Odpowiednio, w tym przypadku amplituda maleje.

Rodzaje pracy mięśni szkieletowych

Włókna mięśni mogą pracować dynamicznie, statycznie i dynamicznie - gorsze. Standardowa praca dynamiczna zostaje przezwyciężona - to znaczy, że mięsień w momencie skurczu porusza obiektami lub jego częściami składowymi w przestrzeni. Statyczny efekt mięśnia jest łagodzony w pewien sposób stresu, ponieważ w tym przypadku nie przewiduje się zmiany jego stanu. Dynamicznie-gorszy mechanizm skurczu mięśni szkieletowych wyzwala się, gdy włókna działają pod napięciem. Potrzeba równoległego rozciągania może również wynikać z faktu, że działanie włókien implikuje wykonanie operacji z ciałami zewnętrznymi.

Podsumowując

Procesy organizacji ruchu mięśni łączą różnorodne funkcjonalne elementy i układy. Praca obejmuje złożoną grupę uczestników, z których każdy wykonuje swoje zadanie. Widać, że w procesie aktywacji mechanizmu skurczu mięśni działają również bloki funkcjonalne pośrednie. Dotyczy to na przykład procesów generowania potencjału energii do wykonywania pracy lub systemu blokowania centrów więzadeł, przez które dochodzi do połączenia miozyny i aktyny.

Główne obciążenie spada bezpośrednio na włókna, które wykonują określone działania na komendach jednostek motorycznych. Co więcej, charakter wykonania danej pracy może być inny. Wpływ na to mają parametry sterowanego impulsu, a także aktualny stan mięśnia.