Біофізичні властивості м'язового скорочення

Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

Кіровоградський державний  педагогічний університет 
імені Володимира Винниченка

 

 

Природничо-географічний факультет

Кафедра біології

 

 

 

 

Реферат

на тему:

"Біофізичні властивості м'язового скорочення"

 

 

 

Виконала:

 студентка 15 групи

           природничо-географічного

  факультету

     Банік Анастасія

                  перевірив:

     доцент Аркушина Ганна Феліксівна

 

 

 

 

 

 

 

Кіровоград – 2012 

ЗМІСТ

 

 

ВСТУП 3

1. Механічна  будова м'язу 4

2. Механізм  м'язового скорочення. Ізотонічне та ізометричне скорочення 7

3. Механічні  властивості м'язової тканини. 10

3.1. Моделювання  м’язів різних типів. 10

3.2. Пружність,  в’язкість, повзучість та релаксація  м’язів 14

4. Анатомо-фізіологічні  фактори, що визначають механічні властивості м'язів 17

ВИСНОВОК 21

Список використаних джерел 23

 

 

 

ВСТУП

 

Рух - одна із важливих і характерних  властивостей всього живого. Біофізичні механізми, які лежать в основі руху, дуже різноманітні. Розрізняють м'язові і нем'язові форми рухливості [1]. М’язова (грец. μιοδ — м'яз; лат. musculus — мишка, маленька миша)  активність є однією із загальних властивостей високоорганізованих живих організмів [5]. Дослідження процесу скорочення м'язів, зокрема з'ясування молекулярних механізмів трансформації хімічної енергії у механічну роботу, генерації сили та регуляції м'язового скорочення є актуальною проблемою біофізики біологічної рухливості [3].  Уся життєдіяльність людини пов’язана з м’язовою активністю, бо вона забезпечує роботу окремих органів і цілих систем: роботу опорно-рухового апарату, легенів,  судинну активність, роботу шлунково-кишкового тракту, скорочувальну властивість серця тощо. Порушення роботи м’язів може призвести до патології, а припинення їх роботи – навіть, до летального кінця (наприклад, смерть при електричній травмі від задушення через параліч дихальних м’язів) [2, c.121].

Два основні білки - актин  і міозин, які виконують функцію м’язової активності, складають біля 80% загального білка м’язу. Актин - міозиновий комплекс є наочним прикладом біологічної системи, де відбувається пряме перетворення хімічної енергії в механічну роботу. Крім того, на прикладі м'язової клітини можна добре вивчити і прослідкувати зв'язок процесів на плазматичній мембрані (збудження) з активацією специфічної функції клітини, в даному випадку з активацією скорочення, і роль в цьому процесі регуляторних білків та іонів Са²⁺. Актин і міозин наявність у всіх еукаріотичних клітинах. Ці білки забезпечують  рух як самих клітин, так і органел всередині них[1].

 

1. Механічна будова м'язу

 

Як відомо, м’язи є  різними за формою, розмірами, особливостями  прикріплення, величиною максимальної сили, яка ними розвивається. При  цьому саме анатомічні особливості  будови м’язів різних типів визначають їхні механічні властивості. Кількість  м’язів перевищує кількість ланок  тіла.

До складу м’язів входить  сукупність м’язових клітин (волокон):

• тонкі (діаметром 7 нм і довжиною 1 мкм), які складаються з трьох видів білку: актин, тропоміозін, тропонін (рис. 1.1.);
• товсті (діаметром 15 нм, довжиною 1,5 мкм), які мають у своєму складі лише один білок – міозин (весь комплекс міозинових молекул є однією з найбільших біологічних молекулярних структур, які відомі у природі) (рис. 1.2.);
• сполучна тканина  ендомізій, яка складається з волокон колагену і еластину, а також густа мережа нервових волокон і кровоносних судин. М’язові волокна через ендомізій утворюють спочатку первинний пучок, які, об’єднуючись, утворюють вторинний пучок. Товщина м’язових пучків залежить від кількості волокон. М’яз скріплюється з кісткою через сухожилля, яке тісно пов’язане з ендомізієм і поверхневою клітинною мембраною. Сухожилля складається з міцної волокнистої тканини.

 

Рис.1.1. Будова тонкої ниті міофібрили

 

 

 

Рис. 1.2. Будова молекули міозину

 

Скорочувальний апарат клітини  м’язу – це міофібрили. Міофібрили –це скорочувальні пучки нитей (товстих – міозінових і тонких  – актинових) діаметром приблизно 1 мкм; через спеціальні перегородки, які мають назву Z-пластинок, вони поділяються на саркомери довжиною біля 2,5 мкм. (рис. 1.3.).

 

 

 

 

Рис. 1.3. Будова міофібрили (поперечний зріз):

А – темні анізотропні  ділянки (складаються з товстих  і тонких нитей); І – світлі ізотропні ділянки (складаються з тонких нитей); Н – світла зона, яка не містить тонких нитей; Z – тонка пластина (мембрана), яка скріплює між собою кінці тонких нитей. Ділянки між двома Z – лініями – це саркомер.

За будовою м’язи поділяються  на 2 види: гладкі паралельно-волокнисті та поперечно-смугасті (поперечно-волокнисті.).

Основу  паралельно-волокнистих  м’язів складають веретеноподібні клітини з подовженим ядром, тонкі м’язові волокна представлені білками актину і тропоміозіну. Ці м’язи характеризуються тривалим скороченням і малою стомлюваністю. До них відносяться стінки внутрішніх органів (судин, шлунка, сечового міхура, деяких залоз).

Поперечно-волокнисті м’язи  складаються або з довгих (декілька см) багатоядерних волокон (скелетні м’язи), або з відносно коротких волокон (серцеві м’язи) з поперечно розташованими міофібрилами; тонкі ниті цих м’язів представлені, крім актину і тропоміозину, ще й тропоніном. До них відносяться скелетні м’язи, м’язи серця, м’язи, що міцно прикріплені до кісток і забезпечують рухи голови, тулуба, кінцівок. Поперечно-смугасті м’язи дуже тісно (анатомічно і фізіологічно) пов’язані зі скелетом, утворюючи разом з ним систему органів опори і руху.

М’язи, як фізичне тіло, мають  ряд механічних (пружність, жорсткість, міцність і релаксація) і біологічних (збудження, скорочення) властивостей, які відіграють важливу роль при виконанні рухів. Скорочуючись м’яз стає коротшим та товстішим, наближуючи точки прикріплення та розвиваючи при цьому силу.

З точки зору рухової діяльності м’яз складається з великої кількості рухових одиниць (волокон), кожна з яких управляється через власний мотонейрон.( рис. 1.4.).

 

Рис. 1.4. Будова м’язу  з точки зору рухової діяльності

Через це кількість управляючих  впливів у м’язовій (нервово-м’язовій) системі є великою. Незважаючи на це, система володіє унікальною надійністю і здатністю не тільки багаторазово повторювати одні й ті ж самі стандартні рухи, але і виконувати нестандартні рухи.

Кожне нервове волокно  може подразнювати не одну, а цілу групу м’язових волокон. Така група має назву моторної одиниці. Кількість м’язових волокон, що входять до складу моторної одиниці  у різних м’язах людини варіює в широких межах. Так, найменша кількість волокон – у моторних одиницях тих м’язів, які забезпечують здійснення дуже швидких і точних рухів (м’язи очного яблука, в яких м’ язи складаються з 3-6 м’язових волокон, пальці рук – де одне нервове волокно збуджує 10-25 м’язових волокон). У м’язах тулуба і кінцівок,  від яких залежить здійснення відносно нешвидких рухів і які не потребують такого контролю, моторні одиниці складаються з 500 і більше м’язових волокон.

Розрізняють  швидкі та  повільні моторні одиниці, які складаються відповідно зі швидких і повільних м’язових волокон. Тривалість електричного збудження у повільних волокнах є приблизно у 2 рази більшою, ніж у швидких; тривалість хвилі скорочення  – у 5 разів більшою, а швидкість скорочення приблизно у 2 рази меншою. Швидкість скорочення м’язів є неоднаковою залежно від їх функції [2, c. 121-124].

2. Механізм м'язового скорочення. Ізотонічне та ізометричне скорочення

 

Молекулярний механізм скорочення. Один грам тканини скелетного м’язу  містить приблизно 100 мг  «скорочувальних» білків  – актину (молекулярна  маса 42 000) і  міозину (молекулярна  маса 50 000). Механізм взаємодії під  час м’язового скорочення був  пояснений теорією ковзання (змінних) нитей, яка була розроблена Х. Хакслі і Дж. Хансоном (1954 р.). Суть цієї теорії  полягає у тому, що скорочувальні білки (тонкі актинові волокна і товсті міозинові волокна) при скороченні, як і при розтягуванні м’язу, не скорочуються, а рухаються паралельно  один одному. Тобто довжина актинових і міозинових волокон не змінюється. М’яз скорочується в результаті скорочення багатьох послідовно з’єднаних саркомерів у міофібрилах (рис. 2.1.).[2, c.124 -126]

 

 

Рис.2.1. Скорочення саркомеру: 1 – міозинова нить, 2 – активний центр,3 – актинова нить, 4 – міозинова голівка, 5 – Z-лінія;

а – взаємодія між тонкими  і товстими нитями відсутня, б – в присутності Ca²⁺ міозинова голівка зв’язується з активним центром на актиновій ниті; в – поперечні мостики схиляються і протаскують тонку нить відносно товстої, внаслідок чого довжина саркомеру зменшується; г – зв’язки між нитями розриваються за рахунок енергії АТФ, міозинові голівки є готовими до взаємодії з новими активними центрами.

 

 

 Проте, цей механізм не пояснює результатів експериментів, які вказують на зменшення довжини міозинового філаменту під час скороченнях [4].

На одиночний стимул м’яз відповідає одиночним скороченням. Тривалість одинокого скорочення  – 0,1 с. Як правило, у швидких м'язових волокнах більш розвинений саркоплазматичний  ретикулум, і вони є менш вакуолорязованими  – через що відбувається швидкий  викид кальцію. Повільні м’язи побудовані з більш мілких волокон. Вони називаються  червоними  через колір, що пов’язаний з високим вмістом міоглобіну.

Електрична відповідь  м’язу на подразнення (потенціал  дії) характеризується періодом рефлекторності  – коли м’яз  не відповідає на подразнення; в механічному ж скороченні такого періоду немає. Тому, якщо на м’яз наносити вторинне подразнення у той час, коли він ще не розслабився після  попереднього скорочення, можна спостерігати підвищення скорочення або сумацію. Розвинена при цьому напруга  буде вищою, ніж при одинокому  скороченні.

Ізотонічне та ізометричне  скорочення. Розповсюдження потенціалу дії за м’язовим волокном активізує  його скорочувальний апарат, внаслідок  чого волокно скорочується. Залежно  від умов,  за яких відбувається скорочення, розрізнюють два його типи: ізотонічне та ізометричне скорочення.

Ізотонічним називають таке  скорочення м’язу, за якого його волокна  скорочуються, а напруга залишається  постійною. Прикладом є вільне підняття м’язом важкого тіла, що зумовлює його поступову напругу. (рис. 2.2.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.2. Ізотонічне скорочення

Ізометричним називається  таке  скорочення,  за якого м’яз скоротитися не може, наприклад, якщо обидва його кінці нерухомо закріплені. В цьому випадку довжина м’язових  волокон залишається незмінною, але напруга зростає (рис. 2.3.).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3. Ізометричне  скорочення

 

Природні скорочення м’язів ніколи не бувають чисто ізотонічним  або ізометричним через те, що м’язи, піднімаючи вантаж (наприклад, згинаючи кінцівку у суглобі), скорочуються і  разом з тим змінюють свою напругу. При виконанні роботи з переміщення  вантажу м’яз звичайно скорочується спочатку ізометрично, потім  – ізотонічно. Максимальний коефіцієнт корисної дії  при ізотонічних скороченнях  дорівнює приблизно 25 %. М’язи-згиначі  типа двоголового м’язу плеча  скорочуються ізотонічно, тобто зменшуються  у довжині, а чотирьох-головий  м’яз стегна напружується і скорочується в ізометричному режимі [2, c.126-128].

3. Механічні властивості  м'язової тканини.

 

3.1. Моделювання м’язів різних типів. Для розгляду механічних властивостей розглянемо модель м’язу. Поведінка гладких м’язів на напругу відповідає  моделі Максвела,що являє собою послідовне з’єднання поршня з пружиною (рис. 3.1.).

 

Рис.3.1.Механічна  модель гладких м’язів (модель Максвела): 1 –

скорочувальний компонент (актинові ниті), 2 – пружний компонент 

(сухожилля, міофібрили)

 

Тому гладкі м’язи можуть значно розтягуватись без особливої  напруги, що сприяє підвищенню об’єму порожнистих органів, наприклад, сечового міхура.

Залежність σ=f(ε) для цієї моделі є лінійною, тобто виконується  закон Гука (рис.3.2.):

σ – напруга

ε – деформація

Е – модуль Юнга (Е = 10⁵Па)

 

Рис. 3.2. Залежність між деформацією і напругою для гладких

м’язів

Для поперечно-волокнистих  м’язів властива  трикомпонентна модель  (рис. 3.3.) м’язу, в якій сполучнотнотканинні утворення мають механічний аналог у вигляді пружини (паралельний пружний компонент 1 на  рис. 3.3.). До цих  сполучнотканинних утворень відносяться: оболонка м’язових волокон і її пучків, сарколема і фасції. При скороченні м’язу утворюються поперечні актин-міозинові мостики, від кількості яких залежить сила скорочення м’язів. Актин-міозинові мостики скорочувальної компоненти зображуються на моделі у вигляді циліндру, за яким рухається поршень (2 рис..3.3.). Послідовна пружна компонента (3 рис..3.3.) моделює сухожилля і ті міофібрили (скорочувальні ниті, які складають м’яз), які на даний час не беруть участі у скороченні.

 

 

 

Рис .3.3. Трикомпонентна модель поперечно-волокнистого м’язу:

1 – паралельний пружний  компонент (сарколема, фасції); 2 - скорочувальний компонент (міозин-актинові ниті); 3 – послідовний пружний компонент (сухожилля, міофібрили)

Графічно механічну поведінку  поперечно-волокнистих м’язів на напруження наведено на рис. 3.4.

 

Рис.3.4. Поведінка  поперечно-волокнистих м’язів після

напруження

 

При швидкому розтягуванні м’язів на деяку величину напруга  різко зростає, а потім зменшується  до σ_зал.

Залежність σ = f(ε) для  поперечно-волокнистих м’язів є  нелінійною (рис. 3.5.):

 

Рис.3.5. Залежність між деформацією і напругою для  поперечно-волокнистих м’язів: σ  – напруга, ε – деформація

Обидві моделі відображують пружні властивості м’язу, тобто  його здатність відновлювати початкову  довжину після припинення дії  деформуючої сили. Існування пружних властивостей пояснюється тим, що при розтягуванні в м’язах (за рахунок актин-міозинової системи) виникає енергія пружної деформації. Тут м’яз можна порівняти з пружиною або з резиновим джгутом: чим сильніше розтягнутий м’яз, тим запас енергії у ньому є більшим. Це явище широко використовується у спортивній практиці: наприклад, при метанні чи штовханні важкого предмета попереднє розтягування м’язів призводить до розтягування і паралельної, і послідовної пружної компоненти. В останніх запасається енергія пружної деформації, яка у фінальній частині переходить в енергію руху (кінетичну енергію). Таким чином, актин-міозинова система представляє собою важливий приклад біологічної перебудови хімічної енергії в механічну роботу.

3.2. Пружність, в’язкість,  повзучість та релаксація м’язів

Пружна деформація виникає  у м’язі під дією навантаження і зникає при його знятті. При  цьому у м’язі виникають пружні сили. Від цих сил, сила тяги збуджених м’язів і величини їхнього скорочення залежить рухова діяльність людини. Робота, що витрачається на деформацію, переходить у потенційну енергію пружної деформації. Пружні сили, при підвищенні деформуючого навантаження, зростають і, наприкінці, зупиняють деформацію. Після зняття навантаження вони ж і поновлюють початкову форму (розтягнутого) м’язу. Кожній величині деформації (довжині розтягнутого м’яза) відповідає відповідна напруга. І властивість м’язу – пружність. Напруга м’яза залежить лише від пружної деформації. З підвищенням навантаження (F) збільшується і довжина м’язу (l) (рис. 3.6) Щоб  розтягнути м’яз, необхідно прикласти до нього силу. М’яз, подовжуючись під дією навантаження, підвищує свою напругу. Отже, підвищити напругу м’яза (без його збудження) можна тільки при підвищенні навантаження на нього.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.6. Прояв пружності  м’язу

З графіку видно, що при  розтягуванні м’язу одну й ту саму добавку напруги  (∆F1=∆F2=∆F3) викликають усе менші добавки її довжини (∆l1>∆l2>∆l3)  – що вказує на те, що  пружність м’яза є нелінійною. Нелінійність подовження м’яза від  значення розтягуючої сили зумовлюється залежністю Гука (рис. 3.7). Ця крива (її називають  «сила  – довжина») є однією з  характеристичних залежностей, що описують закономірності м’язового скорочення.

IІ властивість м’язу   – в’язкість. Для цієї  механічної  властивості м’язів характерним  є те, що в’язкість м’яза проявляється  у запізненні деформації м’яза  при зміні навантаження. На  рис.  3.8 жирною лінією (А) зображено співвідношення «довжина – напруга» в ідеальному випадку, коли нема опору внутрішнього тертя у не збудженому м’язі. Переривчаста лінія (Б) показує, як при наявності в’язкості для кожного напруження м’язу її довжина відстає від «ідеального». Штрихова лінія (В) характеризує м’яз з ще більшою в’язкістю: запізнення деформації є ще більшим, ніж у випадку (Б). Більш того, м’яз з великою в’язкістю після зняття навантаження може не зразу повернутися до вихідної довжини (l1)  – у ньому залишається залишкова деформація: ∆l1=l2–l1.

Криві (Б і  В) утворюють  так звані  «петлі гістерезису». Вони характеризують, по-перше, запізнення деформації і при розтягуванні, і при скорочені (Б2 і  В2). Крім того, вони показують, яка робота витрачається на перемагання в’язкості. Ця робота відповідає втраті енергії у цьому циклі, що чисельно дорівнює площині, яку обмежує петля гістерезису.

Рис. 3.7 Зв’язок  між силою тяги і довжиною м’язів

 

Рис. 3.8 Прояв в’язкості  м’язу

 

ІII властивість м’язу  – повзучість. Повзучість м’язу  проявляється у подовженні м’язу  з часом при  незмінній напрузі. Ця властивість характеризує мінливість співвідношення  «довжина – напруга» м’язу, що не залежить безпосередньо від його збудження, тобто від управління м’язом як живим органом. Так, залишкова деформація теж може бути розглянута як прояв повзучості.

ІV властивість м’язу  – релаксація. Релаксація проявляється у зменшенні його напруги, хоча довжина  його не змінюється. Вона проявляється, наприклад, при зістрибуванні і  стрибках людини догори, якщо під час  глибокого присідання людина робить паузу. Чим пауза є довшою, тим  сила відштовхування і висота вистрибування  є меншими.

Взагалі, прояви повзучості і релаксації м’язу розглядаються  не в прямій залежності від його збудження. Для живого організму  такий підхід є чисто умовним. Зміст його полягає в тому, що навіть з позицій механіки не потрібно розуміти зв’язок між напругою і довжиною м’язу як постійні співвідношення. Пружні сили, які виникають у м’язі можуть складати переважну частину сили тяги м’язу, тому на використання пружних властивостей м’язу при аналізі рухів потрібно приділяти особливу увагу.

V властивість  м’язу   – жорсткість. Жорсткість  – це здатність протидіяти прикладеним силам. Коефіцієнт жорсткості визначається як відношення приросту відновлюючої сили до приросту довжини м’язу під дією зовнішньої сили:  K_ж=_∆F/_∆l (Н/м). Величина, що є зворотною до жорсткості, має назву  податливості м’яза. Коефіцієнт податливості: K_п=_∆l/_∆F (м/н) вказує, як збільшиться довжина м’яза при зміні зовнішньої сили на 1 Н. Наприклад, податливість згинача передпліччя є близькою до 1 мм/Н.

VI властивість м’язу –  міцність. Міцність м’язу оцінюється величиною розтягуючої сили, при якій відбувається розривання м’язу. Сила, при якій відбувається розривання м’язу (в перерахунку на 1 мм² його поперечного перетину) складає від 0,1 до 0,3 H/мм². Однак при дуже швидких рухах можливе розривання сухожилля, а м’яз залишається цілим. Це відбувається через те, що м’яз встигає амортизувати, а сухожилля – ні [2, c.128-134].

4. Анатомо-фізіологічні  фактори, що визначають механічні  властивості м'язів.

Як  зазначено  вище, рухова діяльність людини визначається, в  основному, силою тяги збуджених  м’язів, швидкістю і величиною їхнього скорочення. Довжина, сила  і  швидкість скорочення є найбільш  важливими характеристиками механічних властивостей м’язів. Розглянемо анатомо-фізіологічні фактори, що визначають величину цих характеристик.

1 . Відносно сили м'язів. Сила тяги м’язів залежить від сукупності механічних, анатомічних і фізіологічних умов. Основною механічною умовою, що визначає тягу м’язу, є навантаження. Без навантаження у м’язі виникне напруга, а через це – і сила тяги. Першим правилом м’язової механіки є принцип Вебера: Сила м’язів, при інших однакових умовах пропорційна його поперечному перетину. Тобто чим більша кількість волокон входять до складу м’язу, тим більшою є його сила. Через це товсті волокна розвивають більш високу напругу, ніж тонкі. Багато скелетних м’язів володіють силою, яка переважає вагу тіла.

Для характеристики здібності  до напруги важливим є визначення абсолютної сили м’язу – це  сила, що припадає на 1 см² поперечного перетину через м’язові волокна. Для її визначення потрібно величину сили, що розвивається м’язом в цілому, поділити на величину її фізіологічного поперечника.  Фізіологічний поперечник – площа поперечного перетину через всі волокна м’язу – не завжди співпадає з анатомічним поперечником (площа поперечного перетину через м’яз). Співпадання спостерігається лише у паралельно-волокнистихм’язів. Для поперечно-волокнистих м’язів, за типом яких побудована більшість скелетних м’язів, фізіологічний поперечник дуже перевищує анатомічний. Завдяки цьому ці м’язи є відносно більш сильними, ніж паралельно-волокнисті. Абсолютна сила м’язів людини має такі величини: для розгиначів шиї – 9,0 кг, жувального – 10 кг, двоголового плеча – 11,4 кг, плечового – 12,1 кг, триголового – 16,87 кг. Це визначає анатомічні умови прояву сили тяги м’язів: фізіологічний поперечник визначає сумарну тягу всіх волокон з врахуванням їх взаємного розташування, тобто їх пружної деформації. Розташування м’язу у кожний момент руху визначає кут його тяги відносно кісткового важелю, тобто впливає на значення моменту сили тяги м’язу. При кутах, що відрізняються від прямого, крім обертальної, є ще і підкріплююча складова тяги м’язу. З появою підкріплюючої складової зменшується обертальна.

Фізіологічні умови прояву тяги м’язу, в основному можна  звести до його збудження і стомлення, які відображуються на можливостях  м’язів у підвищенні чи зниженні його напруги.

Крім того, сила напруги  м’язу може бути різною залежно  від:

– впливу на неї нервових імпульсів: центральна нервова система  може змінювати силу напруги м’язу  як через залучення в роботу різної кількості рухових (моторних) одиниць, так і через зміну частоти  імпульсів, що вона посилає. Тобто сила тяги м’язового скорочення залежить від кількості моторних одиниць, які залучаються одночасно і  від частоти збудження кожної з них;

– вихідної довжини м’язу: якщо попередньо зблизити кінці м’язу,то він, при інших однакових умовах, буде розвивати меншу напругу. І, навпаки, якщо м’яз попередньо розтягнути, то він становиться здібним розвинути  більш високу напругу. Однак при  дуже великому розтягуванні м’язова  сила знов падає.

У стані спокою м’язи  не є повністю розслабленими, а зберігають деяку напругу, яка називається т о н у с о м (ступінь пружності м’язу).

2 . Відносно швидкості  скорочення м’язів.

Величина тяги м’язу пов’язана  зі швидкістю його деформації.

Це залежить:

– від величини внутрішнього тертя, тобто в’язкості: м’язи, що складаються  зі  «швидких» волокон, наприклад, ікроножний, скорочується з більш великою швидкістю, ніж ті, що побудовані з «повільних» волокон;

– від сили, яка розвивається м’язами;

– від навантаження:  чим  більшою є сила напруження і чим  меншою є маса частин тіла, що переміщується, тим більшою є швидкість скорочення (при інших однакових умовах).

3 . Відносно величини  скорочення  м’язу. Тут діє принцип Бернуллі:  Величина скорочення м’язу пропорційна довжині його волокон. Найбільше за величиною скорочення дають м’язи, які побудовані з довгих волокон – паралельно-волокнисті. Скорочення м’язу залежить також від сили, що виникає у ньому при збудженні, і від величини вантажу, який він переміщує. Чим більшою є активна сила м’язу і чим меншою є протидіюча йому зовнішня сила, тим більшим є його скорочення. Сила напруги, величина і швидкість скорочення м’язу не є константами. У початковий період м’язової роботи відбувається підвищення сили напруги, швидкості  і величини скорочення м’язів. При стомленні ці показники зменшуються. Також вони зменшуються через систематичні заняття фізичними вправами.[2, c.140-142]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВОК

 

 

 Сучасні уявлення про механізм м’язового скорочення формуються понад 50 років з часу висунення моделі загальноприйнятої серед дослідників моделі ковзання товстого і тонкого філаментів, у якій генерація сили здійснюється конформацією (поворотом чи вигином) поперечного міозинового містка . З моменту створення перших кінетичних моделей Хакслі і Дещеревського, які базуються на механізмі генерації сили поперечним містком і описують скорочення м'язу за стаціонарних умов, з'явилося багато інших математичних моделей генерації сили скоротливим апаратом скелетних м'язів. Ці неоднозначності, що виникають при тлумаченні молекулярних механізмів скорочення, свідчать про необхідність пошуку альтернативних підходів для формування цілісної системи поглядів на даний механізм. Всі прояви рухової активності хребетних визначаються не лише принципами нейрональної регуляції м’язової системи, але й особливостями її структурної та функціональної організації. Результати дослідження механізмів скорочення м’язів є актуальними не лише в теоретичному, а й в прикладному аспекті, одержані дані можуть бути застосовані в клінічній медицині при розробці комплексів реабілітаційних вправ для хворих з порушенням м’язової системи . Описані параметри скорочення м’язового волокна повинні враховуватись при дослідженні динаміки м’язового скорочення та створенні теоретичних моделей скоротливих процесів.

Силові характеристики м’язу  не можна розглядати лише як суму сил  складових волокон, оскільки його властивості  значною мірою залежать від розміщення волокон, характеру їх неоднорідності за розмірами та властивостями і  т. ін. Отже, дослідження скоротливих  процесів на рівні поодинокого волокна  можуть дати більш точну інформацію про механізм скорочення.

В сучасних роботах, стосовно розглянутої мною теми, частіше з’являються результати, що свідчать про нелінійний характер протікання скоротливих процесів. Зокрема, слід згадати про гістерезисні ефекти, які виникають стаціонарно та при контрольованому переході скорочення м’язу з ізометричного в ізотонічний режим. Природа даного явища залишається малодослідженою і сьогодні. Експерименти в цьому напрямку проводились на різних структурних рівнях м’язової системи. Дослідження нелінійних явищ є важливою проблемою, оскільки такі дані дозволять значно поглибити уявлення про принципи м’язового скорочення та сприятимуть формуванню єдиної концепції загального механізму скорочення.

 

 

Список використаних джерел

 

1. Біофізика м'язів і клітинної рухливості [Електронний ресурс] – Режим доступу: biol.univ.kiev.ua/liter_biophysics/R%2011.doc