23.09.21 біологія Функції і будова скелетних м’язів. Робота м’язів. Втома м’язів. Основні групи скелетних м’язів. Розвиток опорно-рухової системи людини з віком.

 

 У людини – близько 600 скелетних м’язів. Які дають змогу їй пересуватися у просторі – ходити, бігати, рухати окремі частини тіла; підтримувати рівновагу та певну позу тіла. Вони є місцем, де запасається глікоген. Скелетні м’язи містять специфічні рецептори м’язового чуття, які дають змогу контролювати положення тіла. Один з результатів м’язового скорочення є вироблення тіла. М’язи виконують захисну функцію – м’язи живота (органи черевної порожнини від зовнішніх факторів) та беруть участь у дихальних рухах – діафрагма, міжреберні м’язи.

Основними фізіологічними функціями м’язів є збудливість і скоротливість.

М’язи – це активна підсистема опорно-рухової системи.

В організмі людини є три види м’язової тканини: поперечно-смугаста скелетна (посмугована), поперечно-смугаста серцева та гладенька (непосмугована). М’язи, що прикріплюються до кісток скелета і прииводять в рух тіло складаються з поперечно-смугастої м’язової тканини скелетної.

Особливості будови та функції посмугованих (скелетних) м’язів

Скелетних м’язів налічується близько 6000 (становлять 44% загальної маси тіла.

Кожний скелетний м’яз являє собою складну конструкцію, котра побудована з:

• Посмугованої м’язової тканини (формує скоротливу частину – тіло м’яза або м’язове черевце).
• Сполучної тканини (формує нескоротливу частину – сухожилля та оболонки і фасції м’яза). Як правило, м’яз має 2 сухожилки, якими він прикріплюється до кісток (місце прикріплення сухожилка до кістки позбавлене окістя і називається горбистістю.
• Нервової тканини (чутливі нервові закінчення).
• Кровоносних судин, котрі кровопостачають м’яз.

Скелетний м’яз, складається з м’язових клітин (міоцитів) або м’язових волокон. Вони мають циліндричну форму і розташовані паралельно одне одному. Це багатоядерні клітини 0,01-0,1 мм у діаметрі, завдовжки близько 12 см. Зовні вкриті сарколемою (сполучна тканина). Кожне волокно має велику кількість міофібрил – м’язових ниток (скорочувальні волоконця). Міофібрили складаються з двох типів протофібрил: товстих – утворених скоротливим білком міозином; тонких – утворених білком актином.

Протофібрили надають м’язовим клітинам смугастості, що можна побачити у мікроскоп.

У клітинах м’яза є величезні запаси глікогену. Вони потрібні йому як джерело енергії під час скорочення, а організм може використати ці запаси у надзвичайних ситуаціях. Оскільки робота м’язової клітини дуже напружена і потребує багато енергії й кисню, то в ній міститься багато мітохондрій.

М’язові волокна утворюють пучки, оточені сполучнотканинною оболонкою – фасцією, яка відокремлює різні групи м’язів робить їх відносно самостійними.

Скелетні м’язи повністю вкривають скелет людини; тільки в деяких місцях кістки розміщені безпосередньо під покриттям шкіри. Тому не тільки скелет, але й м’язи визначають фігуру людини.

За кольором розрізняють білі та червоні м’язи. В основі такого поділу лежить більший (червоні м’язи) або менший (білі м’язи) вміст білкового пігменту міоглобіну. Міоглобін зв’язує кисень, завдяки чому в червоних м’язах запаси кисню більші і вони можуть довше працювати без втоми. Білі м’язи, навпаки, втомлюються швидше, але зате відрізняються сильнішими та більш швидкими скороченнями.

У дорослої людини кількість м’язових волокон стала, а їхній діаметр залежить від тренованості м’язів. Чим частіше і напруженіше працює м’яз, тим його волокна товщі, а отже, сам м’яз міцніший. Початковий нерухомий відділ м’яза називають головкою, а протилежний, перекинутий через суглоб до іншої кістки - хвостом, між ними потовщена частина – його тіло або черевце.

За формою м’язи поділяються на:

• Веретеноподібні (більшість м’язів, кінцівок).
• Прямі (м’язи спини, грудей).
• Кругові (м’язи рота, ока).
• Двоперисті (міжкісткові м’язи кисті, стопи).
• Одноперисті.

Веретеноподібні м’язи можуть мати кілька головок, що визначає їх назву: двоголовий м’яз плеча, триголовий м’яз гомілки, чотириголовий м’яз стегна.

За розмірами розрізняють м’язи: довгі, короткі, широкі.

У відповідності з функцією можна розглядати м’язи, як і згиначі та розгиначі; відвідні та привідні; привертачі та відвертачі; стискачі або сфінктери.

За видами рухів м’язи умовно поділяють на антагоністи, синергісти.

Роль нервової та гуморальної системи у регуляції діяльності м’язів.

Характер роботи скелетних м’язів – довільний. Узгоджене чергування скорочень і розслаблень різних груп м’язів контролюється нервовою системою (соматичною) і носить рефлекторний характер. Часто м’язові рефлекси виникають у відповідь на подразнення рецепторів, які містяться в самих м’язах або сухожилках (колінний рефлекс).

Скорочення спричиняють нервові імпульси, що надходять руховими нервами з ЦНС – зі спинного та головного мозку і мозочка. На кінці кожного нервового волокна є мембрана, яка містить пухирці з спеціальною рідиною – медіатором. Коли мембрана збуджується. Рідина з пухирців потрапляє у простір між нервом і м’язовою тканиною й передає їй імпульс збудження.

Чим інтенсивніше збудження рухових нервів, тим сильніше скорочення. Якщо нерви уражені, м’яз стає нерухомим і атрофується.

Посмуговані м’язи ніколи не бувають у стані повного розслаблення. Вони завжди трохи скорочені, тобто мають певний тонус. Це відбувається тому, що вони постійно одержують імпульси з головного і спинного мозку.

Механізми скорочення м’язових клітин

Актин і міозин називають скоротливими білками, але самі вони не здатні скорочуватися. Скорочується лише актиноміозиновий комплекс за рахунок того, що нитки міозину глибше заходять між нитками актину.

Для скорочення м’яза і виконання певної роботи потрібна енергія. В м’язах використовується хімічна енергія поживних речовин, переважно глюкози. Але хімічна енергія глюкози не йде безпосередньо на виконання механічної роботи. Ця енергія, внаслідок гліколізу, накопичується в хімічних зв’язках, АТФ. При ферментативному відщепленні від АТФ однієї молекули фосфорної кислоти утворюється АДФ і виділяється енергія.

Ферментом, який розщеплює АТФ, є актиноміозиновий комплекс, він утворюється в момент збудження м’яза внаслідок з’єднання головки міозинової протофібрили з актиновою, що відбувається лише в присутності іонів Са, а останні викидаються в цитоплазму м’язового волокна під впливом нервового імпульсу. Енергія, що виділяється при розщеплення АТФ, використовується на втягування міозинових протифібрил поміж актиновими.

Під час скорочення м’яза не вся хімічна енергія переходить у механічну, частина її виділяється у вигляді тепла і йде на зігрівання організму. Тому, коли людина працює фізично, їй стає гаряче.

Робота м’язів. Статистична і динамічна робота м’язів, їх втомлюваність та її фізіологічні причини.

Під час скорочення м’язи здатні виконувати механічну роботу. Величезна робота м’яза (А) визначається добутком сили (Р) на відстань (S), на яку дана сила перемістить вантаж, або добутком маси (m) на висоту (h) піднімання даного вантажу. Величина роботи залежить від швидкості скорочення м’язів і максимальна при середній швидкості скорочення.

Більш точним і важливим показником ефективності роботи м’язів є коефіцієнт корисної дії (ККД). Це відношення виконаної механічної роботи (А) до загальних енергетичних витрат (Q). Q складається із витрат на механічну роботу і на утворення тепла (Н), тобто:

Q = А + Н, звідки ККД = А/Q.

ККД м’язів людини складає 25-30%, тобто тільки 30% всієї енергії скорочення витрачається на механічну роботу, а 70% розсіюється у вигляді тепла. Це тепло необхідне для підтримання сталої температури тіла.

Робота м’язів супроводжується витратами енергії. Енергія для скорочення м’язів утворюється при розпаді та окисненні органічних сполук (вуглеводів). Для процесів окиснення потрібен кисень.

Поживні речовини, кисень постачаються м’язам, а продукти розпаду виносяться від м’язів кров’ю.

Робота (працездатність) залежить від правильного підбору величини навантажень, темпу і величезне значення має стан нервової системи (свідомість).

Роботу м’язів поділяють на статичну і динамічну:

• статична (утримання вантажу, пози) – м’язи при цьому знаходяться в тривалій напрузі, але не змінюють свого положення в просторі.
• динамічна (біг. Їзда на велосипеді) – м’язи при цьому по черзі скорочуються і розслаблюються, тобто здійснюється їхнє переміщення. Ця робота менше втомлива.

Тривала безперервна робота викликає поступове зниження працездатності – втому.

Втома розвивається тим швидше, чим більша нагрузка на м’язи і частіше їх скорочення. Це закономірний результат попередньої роботи, вона запобігає надмірному виснаженню.

Причини стомлення м’язів:

• Нервово-м’язовий синапс, по якому збудження передається з нерва на м’яз, стомлюється раніше, ніж м’язові волокна.
• Накопичення в м’язі недоокислених продуктів розпаду (молочної кислоти) внаслідок нестачі кисню, а також використання в ньому енергетичних запасів, (нестача О2 в органі – гіпоксія).

Усунення причин стомлення м’язів:

• Відновлення працездатності стомлених м’язів відбувається швидше при переключенні з одного виду роботи на інший. Такий відпочинок Сєченов назвав активним відпочинком. Наприклад. Стомлена рука відпочиває швидше, коли працюють м’язи іншої руки.
• При розслабленні стомленого м’яза (стан спокою) кров виносить з нього продукти розпаду і приносить м’язу поживні речовини і кисень, стомлення зникає.
• Під час відпочинку відбувається не тільки відновлення, але навіть їх збільшення (понад відновлення). Завдяки цьому м’язи можуть виконувати ще більшу роботу, ніж до стомлення.

Основні групи м’язів: голови, шиї, тулоба (грудної клітки, живота, спини), верхніх і нижніх кінцівок.

Серед м’язів голови розрізняють жувальні, мімічні та колові

• Жувальні кріпляться одним кінцем до скроневої кістки, другим до щелеп, рухають щелепи. До них належать: власне жувальний м’яз, скроневий, зовнішній та внутрішній крилоподібні.
• Мімічні м’язи кріпляться одним кінцем до кісток черепа, другим до шкіри. Їх функція – мімічні рухи обличчя (відбивають емоційний стан людини). До них належать: щічний та надчерепний м’язи.
• Колові м’язи прикріплені тільки до шкіри (круглий м’яз рота та ока).

М’язи шиї утворюють дві групи: поверхневі та глибокі.

До поверхневих належать: підшкірний м’яз та грудинно-ключично-соскоподібний

Глибокі м’язи – драбинчасті м’язи шиї. Потиличний м’яз розташований в задній частині шиї, підтримує голову в нормальному положенні.

М’язи тулоба

Грудна клітка. М’язи грудей діляться на м’язи грудей, які належать до плечового поясу і верхніх кінцівок (великий і малий грудні м’язи здійснюють рухи верхніх кінцівок, підключичний), і власне грудні м’язи (зовнішні і внутрішні міжреберні м’язи беруть участь у дихальних рухах.

М’язи спини

Поверхневі: трапециєвидний та широкий м’язи спини рухають лопатки, голову, шию і плече, опускають руки.

Глибокі: ромбоподібний, верхній і нижній задні зубчасті рухають лопатки, опускають ребра при диханні. Крижово-остичний розгинає спину й підтримує вертикальне положення тіла.

М’язи живота

Передня і бічні стінки живота утворені косими, поперечним і прямим м’язами живота. Ці м’язи разом називають черевним пресом, бо при одночасному їх скороченні вони тиснуть на органи черевної порожнини. Основною функцією черевного прес є утримання в певному положенні внутрішніх органів, участь в акті дихання, сприяння сечовипускання, випорожненню кишечника, пологам.

Якщо м’язи живота слабкі, не треновані, то при піднятті великих вантажів можуть розходитися. В утворені між м’язами проміжки під шкіру живота можуть виходити внутрішні органи. Так виникають грижі.

М’язи верхніх кінцівок поділяються на м’язи плечового поясу та м’язи вільної верхньої кінцівки.

М’язи плечового поясу: дельтоподібний, великий і малий круглий, підлопатковий.

М’язи вільної верхньої кінцівки: двоголовий (біцепс) та триголовий м’яз (трицепс). Ці м’язи антагоністи, вони згинають і розгинають руку в плечовому і ліктьовому суглобах. М’язи передпліччя мають коротке тіло і довгий сухожилок.

Особливо розвинені дрібні м’язи кисті. Завдяки цьому вона може виконувати найскладніші операції.

М’язи нижніх кінцівок поділяються на м’язи тазового пояса і м’язи вільної нижньої кінцівки.

М’язи тазового пояса: поверхневий (великий сідничний м’яз) та глибокі (середній та малий сідничні м’язи, клубово-поперековий). Вони зумовлюють згинання і розгинання в кульшовому суглобі, нахилення тулоба вперед, підтримують тіло у вертикальному положенні.

М’язи вільної нижньої кінцівки: двоголовий та чотириголовий м’язи стегна, кравецький м’яз найдовший у людини.

Литковий м’яз гомілки у людини досягає найбільшого розвитку, бо уся маса тіла припадає на ноги (згинає стопу). Передній великогомілковий розгинає стопу.

Рухова активність і здоров’я.

Струнка постава, гармонійно розвинене тіло завжди привертали до себе увагу. У поєднанні з духовністю, розумом і здоров’ям гармонія тіла становить найбільший скарб, яким може володіти людина.

Фізична робота, фізичні вправи справляють дуже великий вплив на фізичний, розумовий і психічний розвиток людини, особливо в перші роки її життя. Вони позитивно впливають не тільки на фізичну працездатність, а й стимулюють ріст і розвиток усіх органів і систем органів організму. Систематичні заняття фізичними вправами підвищують працездатність серцевого м’яза. Треноване серце в стані спокою скорочується повільніше, що під час роботи і надходження кисню та поживних речовин.

Фізичні вправи сприяють кращому дає йому змогу краще відпочивати, працювати економніше, збільшувати хвилинний об’єм крові розвиткові системи дихання. Під впливом фізичної роботи підвищується інтенсивність обміну речовин у всіх органах і системах організму. Фізичні вправи підвищують стійкість організму до дії чинників навколишнього середовища.

Фізична робота є єдиним фізіологічним засобом зняття емоційних напружень. Систематичні заняття фізкультурою підвищують захисні властивості крові і шкіри, стійкість організму до нестачі кисню (гіпоксії), до низьких і високих температур.

Фізичне навантаження цілюще впливає на організм лише у тому разі, коли їхній обсяг, інтенсивність, тривалість, відповідають вікові і стану здоров’я людини.

Гіподинамія та запобігання їй

Гіподинамія – знижена рухова активність спричинена особливостями способу життя професійної діяльності, тривалим постільним режимом, перебуванням людини у стані невагомості (космічні польоти). Гіподинамію можна ще назвати малорухомим способом життя.

Негативний вплив гіподинамії виявляється у знижені обміну речовин і енергії. Відповідно зменшується кровопостачання тканин, постачання їх поживними речовинами і киснем. Виникає кисневе голодування головного мозку, серця та інших важливих органів, зменшується життєва ємність легень, кількість еритроцитів і гемоглобіну крові. Організм відчуває енергетичне голодування, бо в непрацюючих м’язах не утворюється енергія. Така людина завжди мерзне.

Погіршується обмін жирів і холестерину, вони накопичуються в крові, що призводить до ожиріння та атеросклерозу. В крові накопичується і глюкоза тереалізована, може виникнути діабет. Незасвоєні білки, спричинюють подагру та сечокам’яну хворобу.

Порушується мінеральний обмін, зокрема кальцію (кістки легко ламаються, руйнуються зуби). Кальцій виходить у кров, що збільшує її здатність до згортання (утворення тромбів). У жовчному міхурі та нирках відкладаються камінці.

Оскільки серцевий м’яз при гіподинамії не працює з постійним навантаженням, він слабшає, знижується його скорочувальна функція.

Непрацюючим м’язам треба менше крові, а погіршене кровопостачання м’язів призводить до їхньої атрофії.

Зменшується виділення травних соків у органах травлення. Погіршується перетравлення і засвоєння поживних речовин, знижується стійкість організму до інфекційних хвороб (ослаблення імунітету).

Гіподинамія спричинює зниження не тільки фізичної, а й розумової працездатності, життєвого тонусу, порушені сон і пам’ять.

Щоб запобігти гіподинамії ще з шкільного віку треба підтримувати правильний режим дня (чергувати розумове та фізичне навантаження, ранкова гімнастика), відвідувати уроки фізкультури, перебувати на свіжому повітрі, менше користуватися транспортом.

Причини виникнення викривлення хребта і розвитку плоскостопості, засоби запобігання цим аномаліям.

Викривлення хребта – це такі порушення, коли посилюються фізіологічні вигини хребта або з’являються нові, нефізіологічні. Вони бувають наслідком рахіту. Травм хребта, слабкості м’язів, неправильної постави у школярів (тривале сидіння на одному місці, спання в дуже м’якому ліжку, не відповідність робочого місця до зросту, носіння сумки в одній руці).

Хребет дорослої людини має 4 фізіологічні вигини, які утворюються поступово, у міру росту організму, особливо після того, як дитина навчається стояти та ходити. Ці вигини пом’якшують різкі вертикальні навантаження на хребет.

Розрізняють такі основні викривлення хребта:

• поперековий лордоз – надмірний вигин хребта в поперековому відділі вперед.
• грудний кіфоз – вигин назад у грудному відділі.
• сколіоз – бокові викривлення хребта. Який з віком може призводити до значних ускладнень; деформування ніг. До викривлення хребта призводять також недостатнє харчування, нестача вітамінів, тривалі негативні емоції, перевтома.

Що запобігти викривленням треба:

• Постійно тренувати своє тіло, робити ранкову гімнастику, грати в рухливі ігри на свіжому повітрі, плавати в річці або басейні, загартовуватися.
• Добре харчуватися.
• Спати на твердому ліжку, на різних боках, подушка має бути невисокою.
• Запобігати плоскостопості.
• Правильно сидіти за столом.
• Стежити за своєю поставою, не сутулитися.

Плоскостопість – деформація стопи, обумовлена погано розвиненими м’язами гомілки і стопи. Це вада розвитку опорно-рухової системи в дитячому віці.

Плоскостопість буває вродженою або набутою внаслідок носіння надто тісного чи вільного взуття, без підборів або з дуже високими підборами, великої маси тіла, слабкості м’язів стопи, надто велике навантаження на стопу.

Для плоскостопості характерні болі в ногах, хребті, підвищена втомлюваність ніг, спотворення постави і ходи.

Щоб запобігти плоскостопості, обов’язково слід стежити за поставою – тримати голову прямо, не розводити широко носки під час ходьби, ходити босоніж по нерівному ґрунту, піску – це рефлекторно спричинить напруження м’язів, що підтримують склепіння стопи.

Значення праці, фізичного виховання, заняття спортом та активного відпочинку для правильного формування скелета і розвитку м’язів.

Опорно-рухова система людини починає формуватись ще в зародковому стані.

Ще з перших своїх внутрішньоутробних рухів плід задовольняє потребу м’язів у рухах. Після народження – потреба в русі у дитини проявляється в несвідомому маханні ручками і ніжками. Але такі рухи являються доцільними:

• Вони привчають дитину координувати рухи кінцівок.
• Тренують м’язи.

Поступово у дитини розвиваються узгоджені рухи і зростає сила м’язів. Систематична інтенсивна робота м’язів приводить до збільшення маси м’язової тканини, що тягне за собою посилений ріст кісток.

Дряблі (слабкі) м’язи важко витримують тулуб у правильному положенні, в зв’язку з чим з’являється сутулуватість, викривлення хребта, котрі порушують нормальну діяльність серцево-судинної системи, дихання, травлення.

Чим сильніше розвинені м’язи тіла, тим міцнішими стають скелет і здоров’я людини.