И что представляет из себя мышца, Вы уже имеете понятие. Но, как же осуществляется сокращение мышцы? Что заставляет наши мышцы работать?
Говоря доступным языком, сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов, которые активируют нервные клетки спинного мозга – мотонейроны , ответвления которых — аксоны подведены к мышце. Если разобраться подробнее, то внутри мышцы аксон разделяется и образует сеть ответвлений, которые, подобно электрическим контактам, «подсоединены» к мышечной клетке. Посредством таких контактов и осуществляется сокращение мышц.
Получается, что каждый мотонейрон управляет группой мышечных клеток. Такие группы получили название – нейромоторные единицы , благодаря которым человек может задействовать в работе часть мышцы. Поэтому, мы можем сознательно контролировать скорость и силу сокращения мышц.
Итак, мы рассмотрели процесс «запуска» сокращения мышц. Теперь давайте детально разберемся, что же происходит непосредственно внутри мышцы во время сокращения. Этот материал несколько сложен для восприятия, но весьма важен. Вам необходимо разобраться в нем, иначе Вы не сможете до конца уяснить, каким образом растут наши мышцы.
Сокращение мышц в грубом приближении
В первую очередь необходимо уяснить, что состоит из многочисленных нитей двух белков: миозина и актина , которые располагаются вдоль миофибриллы. Причем, миозин – толстые нити, а актин – тонкие нити. Этим и объясняется светло-темное полосатое строение миофибриллы (темные полосы – миозин, светлые полосы – актин).
В литературе темные участки миофибриллы получили название А-диск, а светлые участки именуются I-диск. Актиновые нити крепятся к так называемой Z-линии, которая расположена в центре I-диска. Сегмент миофибриллы между Z-линииями, включающий миозиновый А-диск называется саркомером , который можно считать некой сократительной единицей миофибриллы.
Саркомер сокращается следующим образом: при помощи боковых ответвлений (мостиков) толстые нити миозина втягивают вдоль себя тонкие нити актина.
То есть головки мостиков входят в зацепление с актиновой нитью и втягивают ее между нитями миозина. По окончанию движения головки отсоединяются и входят в новое зацепление, продолжая втягивание. Получается, что сокращение мышц – совокупность сокращений множества саркомеров.
Если рассмотреть отдельно тонкую нить актина, то она представляет собой двойную спираль актиновых нитей, между которыми расположена двойная цепь тропомиозина.
Тропомиозин – это также белок, который блокирует зацепления миозиновых мостиков с актином в расслабленном состоянии мышцы. Как только нервный импульс через мотонейрон подается в мышцу, происходит смена полярности заряда мембраны мышечной клетки, в результате чего клетки насыщается ионами кальция (Ca++), которые высвобождаются из специальных хранилищ, находящихся вдоль каждой миофибриллы. Тропомиозиновая нить, в присутствии ионов кальция, мгновенно углубляется между актиновыми нитями, и мостики миозина получают возможность зацепления с актином – сокращение мышц становится возможным.
Однако после поступления Са++ в клетку, он тут же возвращается в свои хранилища и происходит расслабление мышцы. Только при постоянных импульсах, исходящих от нервной системы, мы можем поддерживать длительное сокращение – это состояние получило определение тетаническое сокращение мышц .
Разумеется, сокращение мышц требует энергии. А откуда же она берется, как формируется энергия, поддерживающая движение миозинового мостика? Об этом Вы узнаете в следующей статье .
Материалы данной статьи охраняются законом о защите авторских прав. Копирование без указания ссылки на первоисточник и уведомления автора ЗАПРЕЩЕНО!
Мускулатура человека
Для занятий бодибилдингом и пауэрлифтингом требуется знание анатомии человека и всех групп мышц. Также требуются знания в области строения мышц и их функций. Все это позволяет правильно разработать тренировочные программы и правильно выполнять определенные комплексы упражнений.
Что такое мышцы и зачем они нужны
Мышцы образованы мышечными тканями и участвуют во всех движения человеческих частей тела. В мышцах кроется сила, поэтому человек, решивший увеличить свои силовые показатели должен знать, что перед ним стоит задача по тренировке определенных групп мышц. В человеческом организме имеется несколько групп мышц, каждая из них выполняет определенную функцию и для развития ее силовых показателей необходимы специальные упражнения.
Сильные мышцы необходимы человеку для того, чтобы он мог справиться с высокими физическими нагрузками, а также для повышения общего тонуса организма. Элементарная физкультура позволяет поддерживать тонус мышц, однако для повышения силовых показателей необходимо интенсивные тренировки в зале.
Основные группы мышц
В каждой части тела имеется несколько групп мышц, некоторые крупные мышцы в человеческом организме необходимо рассматривать отдельно. Группа мышц – это несколько связанных между собой мышц, которые выполняют одну и ту же функцию. Итак, существует несколько групп мышц в человеческом организме:
- мышцы рук (бицепсы, трицепсы, квадрицепсы);
- мышцы спины и груди ;
- мышцы живота и ног .
Мышцы образованы мышечной тканью и наделены способностью сокращаться под воздействием нервных импульсов. Контроль работы мышц осуществляется головным и спинным мозгом. У человека насчитывается более 600 мышц, знать название каждой мышцы и функцию необязательно, но требуется знать функцию и расположение групп мышц в частях тела.
Мышцы спины состоят из нескольких слоев, имеют разное происхождение и строение. В верхнем слое находятся трапециевидная и широчайшая мышцы , последняя поднимает лопатку. На поверхности спины также находятся большая и малая ромбовидные мышцы , верхняя и нижняя зубчатая мышцы . Тренировка мышц спины проводится для повышения силовых показателей и создания рельефного тела. Преимущество тренировки данной группы мышц заключается в том, что они крупные и способны увеличиваться в несколько раз в процессе интенсивных тренировок.
Мышцы таза участвуют в движении и представлены наружной и внутренней группой мышц . Большая, средняя и малые ягодичные мышцы – это малоподвижные мышцы, которые играют важную роль в обеспечении возможности передвижения. Также существует группа мышц шеи, которые делятся на поверхностные, срединные и глубокие. Они участвуют в полукруговых движениях, их тренировка необходима для достижения цели увеличения общей мышечной массы тела.
Мышцы груди делятся на поверхностные и глубокие , они представлены большой и малой грудной мышцей , межреберные и подреберные мышцы . Мышцы плеч играют роль сгибателей-разгибателей и образованы двуглавой мышцей , плечевой мышцей и задней группой мышц .
Мышцы бедер обладают высокой силой и имеют большие размеры, представлены передней, задней и медиальной группой мышц . Таким образом, в человеческом организме насчитывается свыше 600 мышц, которые образованы группами, выполняющими одни и те же функции. Зная функцию мышц, можно поставить перед собой цели тренировки определенных групп мышц. Для силовых тренировок – это занятия с группой грудных мышц и мышц спины, таза. Для наращивания общей мышечной массы тела в первую очередь выполняются упражнения на тренировку крупных срединных и поверхностных мышц.
Мышечная ткань признана доминантной тканью человеческого организма, удельный вес которой в общем весе человека составляет до 45 % у мужчин и до 30 % у представительниц прекрасного пола. Мускулатура включает разнообразные мышцы. Виды мышц насчитывают более шестисот наименований.
Значение мышц в организме
Мышцы играют крайне важную роль в любом живом организме. С их помощью приводится в движение опорно-двигательный аппарат. Благодаря работе мышц человек, как другие живые организмы, может не только ходить, стоять, бегать, совершать любое движение, но и дышать, жевать и перерабатывать пищу, и даже самый главный орган - сердце - тоже состоит из мышечной ткани.
Как осуществляется работа мышц?
Функционирование мышц происходит благодаря следующим их свойствам:
- Возбудимость - это процесс активации, проявляемый в виде ответной реакции на раздражитель (как правило, это внешний фактор). Свойство проявляется в виде изменения обмена веществ в мышце и её мембране.
- Проводимость - свойство, означающее способность мышечной ткани передавать образовавшийся в результате воздействия раздражителя нервный импульс от мышечного органа к спинному и головному мозгу, а также в обратном направлении.
- Сократимость - конечное действие мускулатуры в ответ на стимулирующий фактор, проявляется в виде укорачивания мышечного волокна, также меняется тонус мышц, то есть степень их напряжённости. При этом скорость сокращения и максимальная напряжённость мускулатуры могут быть различными как следствие разного влияния раздражителя.
Следует отметить, что работа мышц возможна благодаря чередованию вышеописанных свойств чаще всего в следующем порядке: возбудимость-проводимость-сократимость. В случае если речь идёт о произвольной работе мускулатуры и импульс идёт от центральной нервной системы, то алгоритм будет иметь вид проводимость-возбудимость-сократимость.
Строение мышц
Любая мышца человека состоит из совокупности продолговатых действующих в одном и том же направлении клеток, называемой мышечным пучком. Пучки, в свою очередь, содержат мышечные клетки длиной до 20 см, именуемые также волокнами. Форма клеток поперечно-полосатых мышц продолговатая, гладких - веретенообразная.
Мышечное волокно представляет собой продолговатой формы клетку, ограниченную внешней оболочкой. Под оболочкой параллельно друг другу располагаются способные сокращаться белковые волокна: актиновые (светлые и тонкие) и миозиновые (тёмные, толстые). В периферийной части клетки (у поперечно-полосатых мышц) располагается несколько ядер. У гладких мышц ядро всего одно, оно имеет местоположение в центре клетки.
Классификация мышц по различным критериям
Наличие различных характеристик, отличных у тех или иных мышц, позволяет их условно группировать по объединяющему признаку. На сегодняшний день анатомия не располагает единой классификацией, по которой можно было бы сгруппировать человеческие мышцы. Виды мышц однако можно классифицировать по разнообразным признакам, а именно:
- По форме и длине.
- По выполняемым функциям.
- По отношению к суставам.
- По локализации в теле.
- По принадлежности к определённым частям тела.
- По расположению мышечных пучков.
Наряду с видами мышц выделяют три основные группы мышц в зависимости от физиологических особенностей строения:
- Поперечно-полосатые скелетные мышцы.
- Гладкие мышцы, составляющие структуру внутренних органов и сосудов.
- Сердечные волокна.
Одна и та же мышца может принадлежать одновременно к нескольким группам и видам, перечисленных выше, поскольку может содержать сразу несколько перекрёстных признаков: форму, функции, отношение к части тела и т.д.
Форма и величина мышечных пучков
Несмотря на относительно одинаковое строение всех мышечных волокон, они могут быть разной величины и формы. Таким образом, классификация мышц по данному признаку выделяет:
- Короткие мышцы приводят в движение небольшие участки опорно-двигательной системы человека и, как правило, находятся в глубоких слоях мускулатуры. Пример - межпозвоночные спинные мышцы.
- Длинные, наоборот, локализованы на тех частях тела, которые совершают большие амплитуды движений, например конечности (руки, ноги).
- Широкие покрывают в основном туловище (на животе, спине, грудине). Могут иметь разную направленность мышечных волокон, обеспечивая тем самым разнообразные сократительные движения.
Встречаются в организме человека и различные формы мускулатуры: круглые (сфинктеры), прямые, квадратные, ромбовидные, веретенообразные, трапециевидные, дельтовидные, зубчатые, одно- и двухперистые и мышечные волокна других форм.
Разновидности мускулатуры по выполняемым функциям
Скелетные мышцы человека могут выполнять различные функции: сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение. Исходя из данного признака, мышцы можно условно сгруппировать следующим образом:
- Разгибатели.
- Сгибатели.
- Приводящие.
- Отводящие.
- Вращательные.
Первые две группы всегда находятся на одной части тела, но в противоположных сторонах таким образом, что когда сокращаются первые, вторые расслабляются, и наоборот. Сгибающие и разгибающие мышцы приводят в движение конечности и являются мышцами-антогонистами. Например, мышца плеча бицепс сгибает руку, а трицепс разгибает. Если в результате работы мускулатуры часть тела или орган совершает движение в сторону тела, эти мышцы приводящие, если в обратном направлении - отводящие. Вращатели обеспечивают круговые движения шеи, поясницы, головы, при этом вращатели делятся на два подвида: пронаторы, осуществляющие движение внутрь, и супинаторы, обеспечивающие движение в наружную сторону.
По отношению к суставам
Мускулатура крепится с помощью сухожилий к суставам, приводя их в движение. В зависимости от варианта крепления и количества суставов, на которые воздействуют мышцы, они бывают: односуставные и многосуставные. Таким образом, если мускулатура крепится только к одному суставу, то это односуставная мышца, если к двум - двусуставная, а если больше суставов - многосуставная (сгибатели/разгибатели пальцев).
Как правило, односуставные мышечные пучки длиннее многосуставных. Они обеспечивают более полную амплитуду движения сустава относительно своей оси, поскольку расходуют свою сократительную способность только на один сустав, в то время как свою сократимость распределяют на два сустава многосуставные мышцы. Виды мышц последние короче и могут обеспечить гораздо меньшую подвижность при одновременном движении суставов, к которым они прикреплены. Ещё одним свойством многосуставной мускулатуры называют пассивную недостаточность. Её можно наблюдать, когда под влиянием внешних факторов мышца полностью растягивается, после этого она не продолжает движение, а, напротив, затормаживает.
Локализация мускулатуры
Мышечные пучки могут располагаться в подкожном слое, образуя поверхностные группы мышц, а могут и в более глубоких слоях - к ним относятся глубинные мышечные волокна. Так например, мускулатура шеи состоит из поверхностных и глубинных волокон, одни из которых отвечают за движения шейного отдела, а другие оттягивают кожу шеи, прилегающего участка кожи груди, а также участвуют в поворотах и опрокидываниях головы. В зависимости от расположения по отношению к определённому органу могут быть внутренние и наружные мышцы (наружные и внутренние мышцы шеи, живота).
Виды мускулатуры по частям тела
По отношению к частям тела мускулатура делится на следующие виды:
- Мышцы головы подразделяются на две группы: жевательные, отвечающие за механическое измельчение пищи, и мимические мышцы - виды мышц, благодаря которым человек выражает свои эмоции, настроение.
- Мышцы туловища подразделяются по анатомическим отделам: шейные, грудные (большая грудинная, трапециевидная, грудинно-ключичная), спинные (ромбовидная, широчайшая спинная, большая круглая), брюшные (внутренние и наружные брюшные, в том числе пресс и диафрагма).
- Мышцы верхних и нижних конечностей: плечевые (дельтовидная, трёхглавая, двуглавая плечевая), локтевые сгибатели и разгибатели, икроножные (камбаловидная), берцовые, мышцы стопы.
Разновидности мускулатуры по расположению мышечных пучков
Анатомия мышц у различных видов может отличаться расположением мышечных пучков. В связи с этим выделяют такие мышечные волокна, как:
- Перистые напоминают строение птичьего пера, в них пучки мышц крепятся к сухожилиям только одной стороной, а другой расходятся. Перистая форма расположения мышечных пучков характерна для так называемых сильных мышц. Место их крепления к надкостнице является довольно обширным. Как правило, они короткие и могут развивать большую силу и выносливость, при этом тонус мышц не будет отличаться большой величиной.
- Мышцы с параллельным расположением пучков также называют ловкими. По сравнению с перистыми они имеют большую длину, при этом менее выносливы, однако могут выполнять более тонкую работу. При сокращении напряжение в них значительно увеличивается, что значительно снижает их выносливость.
Группы мускулатуры по структурным особенностям
Скопления мышечных волокон образуют целые ткани, структурные особенности которых обуславливает их условное разделения на три группы:
Прежде чем окунуться в мир бодибилдинга, необходимо понять в теории как наши мышцы работают, а потом уже создавать в тренажерном зале тело культуриста. Конечно, вы можете и не знать этого, и достигнуть хороших результатов в бодибилдинге, но все-токи любой уважающий себя культурист, который подходит к своему занятию профессионально, обязан знать, как работает его тело.
Статья писалась доступным языком, ничего лишнего, все самое необходимое, что должен знать атлет.
Как работают мышцы
В теле человека три типа мышц – гладкая и скелетная мускулатура, и мышца сердца. Гладкая мускулатура покрывает наши внутренние органы, и ее мы не сможем накачать. Скелетные мышцы, это те самые мышцы, которые качают изо дня в день культуристы.
Скелетная мускулатура состоит из волокон, а они в свою очередь состоят из мышечных клеток. В каждой мышечной клетке имеется два ядра, которые отвечают за деление и восстановление. За сокращение мышцы отвечают, так называемые миофибриллы (нити), которые содержаться в мышечных клетках. Количество миофибрилл в мышечной клетке может достигать до несколько тысяч. Таким образом, мышечные клетки формируют ткань, а она в свою очередь образовывает мышцу.
Наши мышцы содержат волокна, нервные окончание, сосуды. Сокращение мышцы происходит с помощью нервных импульсов, которые поступают от спинного мозга до мышечной ткани.
Сокращение мышц
Что бы нарастить мышцы нужно совершать большую работу в тренажерном зале, то есть сокращать свои мышцы. Сокращение мышц происходит путем передачи нервного импульса по пути - головной мозг - спинной мозг – нужные нам мышцы. Теперь понятно, почему повреждение спинного мозга так опасно.
Человек регулирует интенсивность сокращения мышц с помощью силы подаваемого импульса по нервным окончаниям.
Энергия мышц
Молекула АТФ (аденозинтрифосфат) - основной источник энергии мышечного сокращения. В процессе распада АТФ высвобождается энергия, которая дает импульс для сокращения мышц. Во время интенсивной работы расходуется АТФ, поэтому бесконечно нагружать себя невозможно.
Есть три основных источника АТФ это – креотинофосфат, глюкоза и окисление органических элементов.
Креотинофосфат расщепляется до креатина и фосфатной группы, которая в свою очередь прикрепляется к АДФ (аденозинфосфат), образуя АТФ.
Гликолиз – процесс расщепления гликогена, который содержится в мышцах. В результате образуются одна молекулы глюкозы и две молекулы молочной кислоты. Расщепление гликогена, так же как и распад креотинфосфата происходит без участия кислорода. Чем больше наш организм накопил гликогена, тем больше у нас будет энергии на тренировке.
И последний источник АТФ это - окисление органических веществ, которое протекает с активным участием кислорода. Сначала расщепляются углеводы, потом жиры. При работе на выносливость используется данный источник энергию.
Как работают мышцы? Этот вопрос волнует умы ученых давно. Причиной является то, что мышцы играют важную роль практически во всех проявлениях жизни на нашей планете. Направленное движение, связанное с работой мышц, имеет место в процессах расхождения хромосом при делении клетки, при активном транспорте молекул, при передвижении простейших и наиболее выражено при мышечных сокращениях у высших позвоночных и человека.
Наши мышцы под микроскопом выглядят поперечно-полосатыми, т. е. представляют собой сочетание темных и светлых полос. Мышцы состоят из взаимодействующих друг с другом толстых и тонких белковых нитей. Мышечные клетки окружены специальной оболочкой - мембраной и состоят из большого количества миофибрилл. Миофибриллы погружены во внутриклеточную жидкость, которая и обеспечивает их энергетическими субстратами. Во внутриклеточной жидкости содержатся аденозинтрифосфат (впоследствии мы будем пользоваться сокращением АТФ), гликоген, фосфокреатин и гликолитические ферменты. Не будем вдаваться в более детальное описание строения мышцы. Отметим только, что в активно функционирующей мышце обнаруживается много митохондрий. Это своеобразные энергетические "станции" клеток растений и животных, которые содержат различные ферменты - ускорители биохимических процессов накопления энергии путем синтеза или, проще говоря, образования АТФ.
При мышечном сокращении происходит скольжение толстых и тонких нитей относительно друг друга. Толстые нити миофибрилл, по существу, состоят из молекул миозина. Актин - основной компонент тонких нитей. Именно связывание миозином актина играет ключевую роль в обеспечении смещения толстых и тонких нитей друг относительно друга.
Физиологическим регулятором сокращения мышц служат ионы кальция. Нервный импульс запускает высвобождение их в пространство, где и происходит взаимодействие между актином и миозином. В состоянии покоя работает система активного транспорта ионов кальция и накапливает его в своеобразном хранилище, из которого он освобождается при прохождении нервного импульса, обеспечивая мышечное сокращение,
Система транспорта ионов кальция работает за счет энергии АТФ. Того количества АТФ, которое имеется в мышце, хватает на поддержание работы сократительного аппарата всего в течение доли секунды.
Как же работает мышца более продолжительное время? Оказывается, в мышце энергия запасается в форме фосфокреатина или креатинфосфата. Креатинфосфат имеет более высокий потенциал переноса высокоэнергетических фосфатных групп, чем универсальный АТФ. Фосфогены в виде фосфокреатина восстанавливают АТФ, обеспечивая тем самым приток энергии для мышечного сокращения. Однако в работающей мышце запасы фосфокреатина быстро истощаются, а это снижает и содержание АТФ.
Следующим каскадом обеспечения мышцы энергией при более продолжительной физической нагрузке является гликолиз. С истощением запасов креатина в мышце понижается энергетический заряд мышечного сокращения. Это и приводит к стимуляции гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и окислительного фосфорилирования в работающей мышце. Гликолиз представляет собой процесс расщепления углеводов под действием ферментов с накоплением энергии в виде АТФ. Что происходит в последующем с молекулой АТФ, Вы уже знаете.
У этой реакции есть один очень известный побочный продукт. В отсутствие кислорода при расщеплении углеводов образуется лактат, или молочная кислота. Биохимики подсчитали, что конечными продуктами расщепления молекулы углеводов в условиях недостатка кислорода или анаэробных условиях являются две молекулы лактата и две молекулы АТФ. Однако, если для гликолиза используется гликоген мышц, то возникают две молекулы лактата и три молекулы АТФ. Не правда ли, это несколько более эффективный путь использования энергии?
Гликоген представляет собой главный резервный запасенный полисахарид в мышцах и печени. В отношении этого важного источника энергии для мышечного сокращения работает двунаправленный механизм. Суть реакций этого механизма состоит в том, что при пониженном уровне гликогена в мышцах и печени и наличии свободной глюкозы в крови она используется для синтеза гликогена. И, наоборот, при потребностях организма в энергетическом источнике для процессов гликолиза гликоген используется для этих целей и весьма успешно.
Еще немного сложностей биохимии. Цикл трикарбоновых кислот, о котором мы упомянули выше, называют еще циклом Кребса. Цикл трикарбоновых кислот служит универсальным завершающим этапом расщепления углеродсодержащих соединений в организме и играет центральную роль в обмене веществ и энергии в организме. Цикл Кребса тесно связан с процессами дыхания и окислительного фосфорилирования. Последнее протекает в митохондриях клеток. Энергия, которая освобождается при окислительном фосфорилировании, также частично используется для синтеза АТФ.
Итак, мы проследили упрощенную нами, а на самом деле очень сложную и многокомпонентную цепь реакций и описали основные формы получения энергии, которая, повторимся, используется в виде АТФ для механизмов мышечного сокращения.
Как Вы обратили внимание, путей получения энергии много. Относительный вклад каждого из процессов в ресинтезе АТФ зависит от времени мышечной работы и от типа мышц. Так, например, процессы окислительного фосфорилирования намного выше в красных мышечных волокнах, цвет которых обусловлен более высоким содержанием миоглобина и цитохромов дыхательной цепи, чем в белых мышцах.
K. Aльцивaнoвич
"Как работают мышцы" и другие статьи из раздела