Вопрос 15:Суммация мышечных сокращений. Тетанус и его виды. Оптимум и пессимум раздражения.

Если на мышцу действуют не одиночные импульсы, а быстро следующие один за другим, то сократительные эффекты суммируются, в результате чего мышца сокращается более продолжительное время.(при однократных сокращениях)

Тетанус – это длительное суммированное фазное сокращение.

Механизм формирования тетануса

Если в фазу расслабления мышцы нанести повторное раздражение, то виден эффект суммации – одно мышечное сокращение наслоится на другое. Если нанести через какой-то интервал времени еще одно раздражение, то снова виден эффект суммации. И каждый раз новая суммация на серию импульсов будет начинаться с нового уровня.

Зубчатый тетанус: очередной импульс приходит в фазу расслабления, характеризуетсянеполной суммацией амплитуды с частотой сокращений от 10 до 20 в минуту.

Гладкий тетанус: очередной импульс приходит в фазу сокращения, характеризуется полной суммацией амплитуды с частотойсокращений от 20 до 100 в минуту.

Для одного и того же объекта в одном и том же физиологическом состоянии большая частота будет давать гладкий тетанус, меньшая – зубчатый, совсем редкая частота – одиночное мышечное сокращение.

Чем больше сила раздражения, тем, до известных пределов, сильнее ответная реакция.

Раздражители имеют нижний предел - подпороговое раздражение не вызывает ответной реакции. Возбудимые ткани работают только на пороговых и надпороговых раздражителях.

Но есть сила раздражения для любого биологического раздражителя, которая способна вызывать max эффект - оптимальная сила (оптимум частоты и силы раздражения).

Если сила больше, чем оптимальная, то ответная реакция ниже - пессимум частоты или силы раздражения.

Вопрос 16: Сила и работа мышц. Динамическая, статическая, преодолевающая и уступающая.

Сила мышцы определяется по максимальной величине груза, который мышца способна переместить или удержать.

Абсолютная сила мышцы – это максимальная масса груза, которую мышца способна переместить в пересчёте на 1 см2 её поперечного сечения.

Мышцы выполняют работу:

А) Динамическая работа:

1. Преодолевающая работа (когда сила мышцы, прикладываемая к объекту, больше, чем масса объекта, что позволяет переместить или удержать груз в пространстве).

2. Уступающая работа (когда сила мышцы, приложенная к объекту, меньше массы, которую мышца способна переместить).

Б)Статическая работа – выполняется при изометрическом режиме сокращения

Этапы работы:

1. Врабатываемость – этот этап работы отличается постепенностью нарастания нагрузок, ритмичностью.

2. Период устойчивой работоспособности – это период максимальной работоспособности

3. Утомление – снижение работоспособности.

Теорий утомления:

а) теория засорения – при работе в мышце накапливается избыточное количество метаболитов, многие из них токсичны.

б) теория отравления – мышца отравляется собственными метаболитами,

в) теория удушения – нехватка кислорода.

г) теория истощения – истощение энергетических запасов.

Первично в нервно-мышечном препарате утомление происходит в синапсе. Синапс обладает низкой лабильностью.

Вопрос 17: Современная теория мышечного сокращения и расслабления. Роль сократительных белков, Са2+ в развитии мышечного сокращения. Электромеханическое сопряжение.

Современная теория мышечного сокращения…

Мышцы состоят из мышечных волокон, которые имеют диаметр от 10 до 100 микрон, длину от 5 до 400 микрон. В каждом мышечном волокне содержится до 1000 сократительных элементов (до 1000 миофибрилл - каждое мышечное волокно). Каждая миофибрилла состоит из множества параллельно лежащих тонких и толстых нитей. Толстые нити - это белок миозин, тонкие нити - это белок актин и расположенные на нем вспомогательные белки тропонин и тропомиозин. Это важнейшие сократительные белки. Демонстрация рисунка "Толстые и тонкие нити"

К Z-мембране прикреплены нити актина. Между двумя нитями актина лежит одна толстая нить миозина (между двумя Z-мембранами) и она взаимодействует с двумя нитями актина. На нитях миозина есть выросты (ножки), на концах выростов имеются головки миозина (150 молекул миозина). Головки ножек миозина обладают АТФ-азной активностью. Так как именно головки миозина (именно эта АТФ-аза) катализирует АТФ и высвобождающаяся при этом энергия обеспечивает мышечные сокращения (при взаимодействии актина и миозина). На актине имеются активные центры определенной формы, с которым будут взаимодействовать головки миозина. Кроме этих двух важнейших сократительных белков есть еще два белка:

-тропомиозин (в состоянии покоя, т.е. когда мышца расслаблена, пространственно препятствует взаимодействию головок миозина с активными центрами актина; он находится радом с ними). Рядом с тропомиозином находится молекула тропонина.

Сокращение мышц

Сокращение мышц возникает тогда, когда в районе нитей актина и миозина создается избыток ионов кальция. Ион кальция, когда он в избытке, начинает взаимодействовать с молекулой тропонина. Возникает тропонин-кальциевый комплекс. При этом молекула тропонина меняет свою конфигурацию, причем меняет таким образом, что тропонин выталкивает молекулу тропомиозина в желобок между двумя отростками миозина (рисунок).

Это создает условия для взаимодействия актина и миозина. При этом создаются все условия для гребкового движения. Это и смещает нити актина и миозина относительно друг друга. Одно гребковое движение дает смещение на 1% длины, 50 гребковых движений обеспечивают полное укорочение мышц.

Это - теория скольжения. Суть ее заключается в том, что при сокращении мышечного волокна не происходит истинного укорочения нитей актина и миозина, а происходит их скольжение относительно друг друга. Это энергоемкий процесс.

Электромеханическое сопряжение

Мембрана мышечного волокна имеет вертикальные углубления, которые располагаются в районе нахождения саркоплазматического ретикулума. Эти углубления получили название Т-системы. Возбуждение, которое возникает в мышце, осуществляется обычным путём, то есть за счет входящего натриевого тока. Натрий (Na+), вошедший в клетку в области Т-систем, быстро оказывается в саркоплазматическом ретикулуме. Избыток натрия (Na+) начинает вытеснять кальций (Ca++) из саркоплазматического ретикулума. Обычно концентрация кальция (Ca++) в цитоплазме равна 10-8 г/л. При этом (при вытеснении Na+) в районе сократительных белков (актина и миозина) концентрация кальция (Ca++) становится равной 10-6 г/л. (т.е. возрастает в 100 раз). Это и запускает процесс сокращения.

Т-системы, обеспечивающие быстрое появление натрия (Na+) в области сарко¬плаз¬ма¬ти-ческого ретикулума, вытеснение натрием кальция из саркоплазматического ретикулума - это и есть процессы, обеспечивающие электромеханическое сопряжение (т.е. взаимосвязь между возбуждением и сокращением).

22