Мускулен контракционен механизъм за кратко

Процесите на мускулна работа са многостепенни комплекс от физиологични и биохимични функции, които са жизненоважни за пълното функциониране на човешкото тяло. Външно такива процеси могат да се наблюдават в примери за доброволни движения при ходене, бягане, промяна на изражението на лицето и др. Те обаче обхващат много по-широк спектър от функции, включително работата на дихателния апарат, храносмилателните органи и отделителната система. Във всеки случай, механизмът на свиване на мускулите се подкрепя от работата на милиони клетки, в които участват химични елементи и физични влакна.

Структурна организация на мускулите

Мускулите се формират от различни тъканни влакна, които имат точки на прикрепване към костите на скелета. Те са разположени паралелно и взаимодействат помежду си в процеса на мускулна работа. Именно влакната при получаване на импулси осигуряват механизма на мускулната контракция. Накратко, мускулната структура може да бъде представена като система, състояща се от саркомерни молекули и миофибрили. Важно е да се разбере това мускулни влакна образувани от множество субединици на миофибрили, разположени надлъжно един спрямо друг. Сега е необходимо да се разгледат отделно саркомери и нишки. Защото те играят важна роля в двигателните процеси.

Саркорери и нишки

Саркомерите са сегменти от влакна, които са разделени от така наречените Z-плочи, съдържащи бета-актинин. Актиновите филаменти се простират от всяка плака и празнините се пълнят с дебели миозинови аналози. Актиновите елементи на свой ред приличат на струни от мъниста, усукани в двойна спирала. В тази структура, всяко зърно е молекула на актин, а тропониновите молекули са разположени в области с депресии в спиралите. Всяка от тези структурни единици формира механизма на свиване и релаксация на мускулните влакна, свързващи се един с друг. Играе ключова роля в възбуждането на влакната клетъчна мембрана. Той съдържа напречни тръби за инвагинация, които активират функцията на саркоплазматичния ретикулум - това ще бъде стимулиращ ефект за мускулна тъкан.

Моторен агрегат

Сега си струва да се отдалечим от дълбоката структура на мускула и да разгледаме двигателната единица в общата конфигурация на скелетните мускули. Това ще бъде колекция от мускулни влакна, иннервирани от процесите на мотоневрона. Работата на мускулната тъкан, независимо от естеството на действието, ще бъде осигурена от влакната, включени в една двигателна единица. Тоест, когато моторният неврон е възбуден, механизмът на мускулните контракции се задейства в рамките на един и същ комплекс с инервираните процеси. Подобно разделение на моторни неврони дава възможност за целенасочено използване на специфични мускули, без ненужно вълнуващи съседни моторни единици. Всъщност цялата мускулна група от един организъм е разделена на сегменти на мотоневрони, които могат да се обединят в работа по свиване или релаксация и могат да действат разнообразно или алтернативно. Основното нещо е, че те са независими един от друг и работят само със сигналите на своята група влакна.

Молекулни механизми на мускулната работа

В съответствие с молекулярната концепция на подхлъзващите нишки, работата на мускулната група и по-специално нейното намаляване се осъществява в хода на плъзгащото действие на миозини и актини. Осъществява се комплексен механизъм на взаимодействие на тези нишки, в който могат да се разграничат няколко процеса:

• Централната част на миозиновата нишка е свързана с актинови връзки.
• Постигнатият контакт на актин с миозин насърчава конформационното движение на молекулите на последния. Главите влизат във фазата на активност и се разгъват. По този начин, молекулярните механизми на свиване на мускулите се извършват на фона на преструктурирането на нишките на активните елементи един спрямо друг.
• След това съществува взаимно несъответствие между миозини и актини, последвано от възстановяване на главата на последната.

Целият цикъл се изпълнява няколко пъти, в резултат на което гореспоменатите нишки се изместват и Z-сегментите на саркомерите се събират и съкращават.

Физиологични свойства на мускулната работа

Сред основните физиологични свойства на мускулната работа има свиваемост и възбудимост. Тези качества, от своя страна, са причинени от проводимостта на влакната, пластичността и свойството на автоматиката. По отношение на проводимостта, тя осигурява разпространението на процеса на възбудимост между миоцитите върху връзката - това са специални електрически проводими вериги, отговорни за провеждане на импулса на мускулното съкращение. Въпреки това, след свиване или релаксация, работата на влакната също се извършва.

Пластичността е отговорна за тяхното спокойно състояние в определена форма, което определя поддържането на постоянен тонус, при който в момента се намира механизмът на мускулната контракция. Физиологията на пластичността може да се прояви както под формата на запазване на съкратеното състояние на влакната, така и в тяхната опъната форма. Интересно и автоматизирано имущество. Той определя способността на мускулите да влязат в работната фаза без свързване на нервната система. Това означава, че миоцитите независимо произвеждат ритмично повтарящи се импулси за определени действия на влакната.

Биохимични механизми на мускулната работа

В работата на мускулите участват цяла група химични елементи, включително калциеви и контрактилни протеини като тропонин и тропомиозин. Въз основа на това енергийно снабдяване, физиологичните процеси, обсъдени по-горе, се извършват. Източникът на тези елементи е аденозин трифосфат киселина (АТР), и неговата хидролиза. В същото време, запасът от АТФ в мускула е в състояние да осигури мускулна контракция само за част от секундата. Въпреки това, влакната могат да реагират на нервните импулси в непрекъснат режим.

Факт е, че биохимичните механизми на мускулната контракция и релаксация с АТР подкрепа са свързани с процеса на разработване на резерв от макроерг под формата на креатин фосфат. Обемът на този резерв е няколко пъти по-висок от този на АТР и същевременно допринася за неговото производство. В допълнение към АТФ, гликогенът може да действа и като източник на енергия за мускулите. Между другото, мускулните влакна съставляват около 75% от общия запас от това вещество в тялото.

Конюгиране на възбудителни и контрактилни процеси

В покой, влакната на влакната не взаимодействат помежду си чрез плъзгане, тъй като центровете на лигаментите са затворени от тропомиозинови молекули. Възбуждането може да стане само след електромеханично свързване. Този процес е разделен на няколко етапа:

• Когато се активира невромускулен синапс върху миофибрилната мембрана, се образува т.нар. Постсинаптичен потенциал, който акумулира енергия за действие.
• Стимулиращият импулс, дължащ се на системата от тръби, се отклонява по протежение на мембраната и активира ретикулума. Този процес в крайна сметка допринася за отстраняването на бариерите от мембранните канали, по които се освобождават тропонин-свързани йони.
• Тропониновият протеин от своя страна отваря центровете на актиновите връзки, след което механизмът на мускулните контракции става възможен, но за да започне, той също ще изисква съответен импулс.
• Използването на отворените центрове ще започне в момента, когато се присъединят към миозиновите глави съгласно описания по-горе модел.

Пълният цикъл на тези операции се осъществява средно в рамките на 15 ms. Периодът от началната точка на възбуждане на влакната до пълна редукция се нарича латентен.

Процесът на релаксация на скелетните мускули

Когато мускулите се отпуснат, се извършва обратен трансфер на Са + йони, като ретикулумът и калциевите канали се свързват. В процеса на освобождаване на йони от цитоплазмата, броят на центровете на лигаментите се намалява, което води до отделянето на актиновите и миозиновите филаменти. С други думи, механизмите на свиване на мускулите и релаксация свързват едни и същи функционални елементи, но работят с тях по различни начини. След релаксация може да възникне процес на контрактура, по време на който се наблюдава стабилно свиване на мускулни влакна. Това състояние може да се запази до следващото действие на дразнещия импулс. Има и контрактура на кратко действие, предпоставките за което е тетанично свиване в условията на натрупване на йони с големи обеми.

Намаляване на фазите

Когато мускулатурата се задейства от дразнещ импулс на свръх-прагова сила, възниква единично свиване, в което могат да бъдат разграничени 3 фази:

• Вече споменатият период на редукция е от латентен тип, при който влакната акумулират енергия за извършване на последващи действия. По това време се осъществяват електромеханични процеси на свързване и центрове за свързване се отварят. На този етап се подготвя механизма на свиване на мускулните влакна, който се активира след разпространението на съответния импулс.
• Фазата на скъсяване продължава средно 50 ms.
• Фазата на релаксация също продължава около 50 ms.

Режими за намаляване на мускулите

Работата с единично свиване се разглежда като пример за „чиста“ механика на мускулните влакна. Въпреки това, в естествени условия такава работа не се извършва, тъй като влакната са в постоянен отговор на сигналите на двигателните нерви. Друго нещо е, че в зависимост от естеството на този отговор, работата може да се извърши в следните режими:

• Съкращения се появяват при по-ниска честота на пулса. Ако електрическият импулс се разпространи след завършване на релаксацията, следва последователност от отделни действия на свиване.
• Високата честота на импулсните сигнали може да съвпадне с релаксиращата фаза на предишния цикъл. В този случай, амплитудата, в която работи механизмът на мускулното съкращение, ще бъде добавена, което ще осигури дългосрочно свиване с непълни действия на релаксация.
• В условията на увеличаване на честотата на импулсите, новите сигнали ще действат в периоди на скъсяване, което ще предизвика продължително свиване, което няма да бъде прекъснато от релаксация.

Оптимална и максимална честота

Амплитудите на контракции се определят от честотата на импулсите, които дразнят мускулните влакна. В тази система на взаимодействие на сигнали и реакции може да се разграничи оптималността и песимумът на честотата. Първата е честотата, която по време на действието ще бъде наложена върху фазата на повишена възбудимост. В този режим може да се активира голям мускулен контракционен механизъм. На свой ред, песимумът определя по-висока честота, чийто пулс попада върху фазата на огнеустойчивост. Съответно в този случай амплитудата намалява.

Видове работа на скелетните мускули

Мускулните влакна могат да работят динамично, статично и динамично по-ниско. Преодолява се стандартна динамична работа - т.е. мускулът по време на свиване премества обекти или неговите съставни части в пространството. Статичният ефект на мускула се освобождава по някакъв начин от стреса, тъй като в този случай не се предвижда промяна в състоянието му. Динамично-долният механизъм на свиване на скелетните мускули се задейства, когато влакната функционират под напрежение. Необходимостта от успоредно разтягане може да се дължи и на факта, че работата на влакната предполага извършването на операции с външни тела.

В заключение

Процесите на организиране на мускулното действие свързват различни функционални елементи и системи. Работата включва сложен набор от участници, всеки от които изпълнява своята задача. Вижда се, че в процеса на активиране на механизма на мускулна контракция работят и индиректни функционални блокове. Например, това се отнася за процесите на генериране на енергиен потенциал за извършване на работа или система за блокиране на центровете на лигаментите, чрез които се осъществява връзката на миозини и актини.

Основният товар попада директно върху влакната, които изпълняват определени действия върху командите на моторните единици. Освен това естеството на изпълнението на дадено произведение може да бъде различно. То ще бъде повлияно от параметрите на управлявания импулс, както и от текущото състояние на мускула.