7. Механизм и режимы мышечного сокращения (изометрический, изотонический, ауксотонический).

Режим сокращений мышечных волокон определяется частотой импульсации мотонейронов. Механический ответ мышечного волокна или отдельной мышцы на однократное их раздражение называется одиночным сокращением. В режиме одиночного сокращения мышца способна работать дли­тельное время без развития утомления. При гладком тетанусе развиваемое ДЕ напряжение в 2-4 раза больше, чем при одиночных сокращениях. В тех случаях, когда промежутки между последовательными импульсами мотонейрона меньше времени полного цикла одиночного сокращения, но больше длительности фазы напряжения, сила сокращения ДЕ колеблется. Этот режим сокращения называется зубчатым тетанусом. По величине укорочения различают три типа мышечного сокращения:

1. Изотонический — это сокращение мышцы, при которой ее волокна укорачи­ваются при постоянной внешней нагрузке. В реальных движениях чисто изотоническое сокращение практически отсутствует;

2. Изометрический — это тип активации мышцы, при котором она развивает напряжение без изменения своей длины. Изометрическое сокращение лежит в основе статической работы;

3. Ауксотонический или анизотонический тип — это режим, в котором мышца развивает напряжение и укорачивается. Именно такие сокращения имеют место в организме при естественных локомоциях — ходьбе, беге и т.д.

Изотонический и анизотонический типы сокращения лежат в основе динамической работы локомоторного аппарата человека.

При динамической работе выделяют:

1. Концентрический тип сокращения — когда внешняя нагрузка меньше, чем развиваемое мышцей напряжение. При этом она укорачивается и вызывает движение;

2. Эксцентрический тип сокращения — когда внешняя нагрузка больше, чем напряжение мышцы. В этих условиях мышца, напрягаясь, все же растягивается (удлиняется), совершая при этом отрицательную (уступающую) динамическую работу.

8. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности в аэробных и анаэробных условиях (креатинфосфатный, гликолитический, миокиназный и кислородный механизмы).

Любая деятельность человека связана с расходованием энергии. Непосредственным источником этой энергии в организме является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Именно при её расщеплении и происходит освобождение необходимой для работы энергии. При этом очень важно знать, что текущий запас АТФ в мышцах весьма невелик. В условиях мощных мышечных сокращений его может хватить только на несколько секунд работы. Из этого следует, что расходуемые в процессе работы запасы АТФ должны немедленно пополняться, иначе мышцы потеряют возможность сокращаться. Такое восстановление носит название - ресинтез АТФ, и происходит благодаря реакциям двоякого рода: а) аэробных, идущих с участием кислорода и б) анаэробных, происходящих в безкислородных условиях.

Возможности аэробного механизма энергообеспечения можно проследить измеряя величину потребления кислорода во время работы. Максимальное количество (объём) кислорода, который способен потребить человек за 1 минуту, характеризует его аэробную производительность и обозначается показателем - МПК (максимальное потребление кислорода). При определённых величинах интенсивности работы обеспечение организма кислородом происходит в пределах этого показателя, то есть организм получает его столько, сколько ему необходимо.

Анаэробные возможности человека характеризуются той критической величиной кислородного долга, при которой он уже не может продолжать работу. Необходимость включения анаэробных механизмов может возникнуть и в первые секунды работы, например, при беге на 60, 100 м. с максимальной скоростью. Несмотря на кратковременность такой работы, она тоже требует активного восстановления АТФ. Причём. её ресинтез происходит в отсутствии кислорода, который “транспортная система” организма просто не успевает за столь короткий промежуток времени доставить к работающим мышцам.

В этих условиях в действие вступает первый механизм анаэробного энергообеспечения - креатинфосфатный.. Он получил такое название из-за специального энергетического вещества - креатинфосфата (КрФ). Расщепляясь, он передаёт свои фосфатные группировки аденозиндифосфорной кислоте (АДФ), образующейся в результате распада АТФ и, таким образом, осуществляется ресинтез последней.

Энергообеспечение при беге на средние дистанции (800, 1000, 1500 м.) также осуществляется за счёт энергоисточников, работающих в анаэробном режиме. Но здесь в действие вступает уже второй механизм анаэробного энергообеспечения - гликолитический.. Организм теперь добывает энергию для работы за счёт расщепления углеводов, в результате которого происходит опять-таки ресинтез АТФ.

В процессе этой реакции (гликолиза) используется глюкоза, содержащаяся в крови и гликоген, содержащийся в мышцах и печени. Основным источником энергии, обеспечивающим работу на протяжении десятков минут и нескольких часов является аэробный механизм энергообеспечения, то есть такой, когда запросы организма в кислороде полностью удовлетворяются. В этом режиме организм добывает энергию в 20 раз больше, чем при гликолизе.

Аэробные и анаэробные возможности вместе характеризуют “функциональный потолок” энергетического обмена у конкретного человека, то есть его общие энергетические возможности. При этом аэробные возможности определяются совокупностью тех свойств организма , которые обеспечивают поступление кислорода к тканям:

производительность системы кровообращения (ударный и минутный объёмы сердца, ЧСС, скорость кровотока и т.п.);

производительность системы дыхания (жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ), минутный объём дыхания, максимальная лёгочная вентиляция и т.п.); система самой крови (гемоглобин); степень слаженности деятельности всех перечисленных систем.

Анаэробные возможности определяются: запасами энергетических веществ в тканях, устойчивостью организма к гипоксии (недостатку кислорода); буферными возможностями крови, то есть её способностью нейтрализовать продукты распада, образующиеся в процесс гликолиза.

Аэробные и анаэробные возможности , определяемые по величине МПК (максимальное потребление кислорода) и МКД (максимальный кислородный долг) , являются ведущим фактором, от которого зависит выносливость при напряжённой мышечной работе. Есть и ещё один важный показатель, обозначаемый как ПАНО - порог анаэробного обмена. Он тоже у всех людей разный и характеризует уровень мощности работы, при котором происходит переключение с аэробного на анаэробный механизм энергообеспечения, и - наоборот. В процессе целенаправленной тренировочной работы показатели ПАНО тоже повышаются.