Мускулни влакна: видове, свойства, структура

Мускулите или мускулите - най-важният компонент на опорно-двигателния апарат, който има контрактилна способност. Благодарение на способността на мускулната тъкан да се свие, човек може да изпълнява всякакви движения, като се започне с най-простия (мигащ и усмихнат) и завършва с най-фините (като бижутери) и енергични (като атлети). Функционалността на мускулния скелет е пряко свързана със състава на основните му структурни единици - мускулни влакна. Днес ще разгледаме структурата на мускулните влакна, тяхната класификация и роля във физическата активност на човека.

Защо мускулите се свиват

Скелетните мускулни влакна са свързани с гръбначния мозък чрез дебели нервни влакна. След като влязат в мускулите, всеки от нервните влакна се разделя на стотици разклонения, които доставят стотици мускулни влакна. Връзката между нерва и влакното мускулна тъкан наречен синапс или невромускулна връзка. Трябва да се отбележи, че само един синапс може да се образува на всяко мускулно влакно. С подходящ нервен сигнал възниква потенциал за действие, който се предава по нервите от гръбначния мозък към мускулите.

Свойствата на мускулните влакна определят как се адаптират мускулите към повтарящите се сигнали. Типовете влакна определят предразположението на спортиста за определена програма за обучение. По време на тренировка настъпва хипертрофия на мускулните влакна - увеличаване на техния обем и маса. Важно е да се разбере, че броят на влакната не се променя и се дължи на генетичните характеристики на човека.

структура

Съставът на мускулните влакна включва:

1. Миофибрили. Извършете контрактилна функция.
2. Митохондриите. Отговаря за производството на енергия.
3. Ядрата. Отговорен за регламента.
4. Сарколема. Това е обвивка на съединителната тъкан.
5. Ретикулум (саркоплазматичен или ендоплазмен). Това е калциево депо, което е необходимо за възбуждането на миофибрилите.
6. Капиляри. Отговаря за снабдяването с кислород и хранителни вещества.

Видове мускулни влакна

Скелетните мускулни влакна могат да имат различни механични и метаболитни свойства. Класификацията на влакната се основава на разликата в максималната скорост на тяхното намаляване (бърза и бавна) и метаболитния път, който те използват за образуване на аденозин трифосфат (АТФ) (окислително и гликолитично). Като цяло мускулните влакна се разделят на бавно окислително и бързо гликолитично.

Бавно окисляване

Тънките влакна от този тип са добре снабдени с кръв и съдържат много миоглобин, което им дава червен цвят (затова често се наричат ​​червени). Те също имат нисък праг за активиране на мотоневрона, бавна контракция и наличие на голям брой големи митохондрии, които съдържат ензими на окислително фосфорилиране. Бавните мускулни влакна, в сравнение с бързите, съдържат повече миозин и по-малко ензим аденозин трифосфатаза (АТФаза). Иннервацията на бавни окислителни влакна се осигурява от малки алфа мотоневрони на гръбначния мозък. Поради бавното намаляване, такива влакна са добре адаптирани към дълготрайното натоварване.

Бързо гликолитично

Дебелите влакна от този тип се характеризират с висока скорост на свиване, голяма сила и бърза умора. Те са по-лошо снабдени с кръв от предишния тип, имат по-малко митохондрии, миоглобин и липиди. Това се дължи на светлия цвят на бързите мускулни влакна, за които те са наречени "бели". За разлика от предишните видове те съдържат предимно анаеробни окислителни ензими и миофибрили, които включват малко количество миозин. В същото време, този миозин може бързо да се свие и по-добре да метализира АТФ. В допълнение, наличието на саркоплазматичен ретикулум е по-силно изразено при бързи влакна. Тъй като намаляването и умората на тези влакна се случват бързо, те участват в краткосрочна експлозивна работа. Иннервацията на бързите мускулни влакна се извършва от големи алфа-мотоневрони на гръбначния мозък.

Бързите влакна се разделят на два вида:

• IIa: бързо окислително-гликолитично. Те често се наричат ​​просто „бързо окисляване“. Влакна със средна дебелина имат по-голяма якост от влакната тип IIb, но се губят по-бързо и имат способността да намаляват значително. Източници на енергия за влакна от този тип са както окислителни, така и анаеробни процеси.
• IIb: бързи гликолитични влакна. Те имат голям размер, висок праг за активиране на двигателните неврони и умора. Активирането настъпва при краткотрайни натоварвания, които изискват голяма сила. Този тип влакна получават енергия чрез анаеробно окисление. Те се характеризират с високо съдържание на гликоген и ниско съдържание на митохондрии.

Освен това понякога е изолиран друг вид бързо фибри - IIc. Влакна от този тип могат да проявяват както окислителна, така и гликолитична функция. Делът им в мускулите не надвишава един процент. В зависимост от вида на натоварването, влакна от тип IIc могат да бъдат превърнати във влакна от други типове.

Бързо или бавно

Принадлежността на мускулните влакна към бързо или бавно зависи от активността на миозин АТФаза, която причинява скоростта на мускулната контракция. Активността на този ензим се наследява, следователно е невъзможно да се промени съотношението на бързите и бавни влакна чрез обучение.

Благодарение на АТФазата, енергията, съдържаща се в АТФ, се освобождава. Енергията на една молекула от аденозин трифосфат е достатъчна, за да може миозиновите мостове да направят един ход ("инсулт"). Скоростта на един инсулт е еднаква за всички типове мускули. В влакна, съдържащи силно активна АТФаза, ударът е по-бърз, което означава, че в определена единица време влакното се намалява повече пъти.

Бавните окислителни влакна с окислително фосфорилиране съдържат много митохондрии. В такива влакна липидите могат да се съдържат в значителни количества и гликоген в незначително количество. Голямото количество АТР, произведено от тези влакна, зависи пряко от молекулите на горивото и от подаването на кислород към кръвоносната система. Те са заобиколени от голям брой капиляри и съдържат много миоглобин, който увеличава абсорбцията на кислород от тъканите и насърчава слабото натрупване на кислород в клетките. При бързите влакна, митохондриите са малки, но концентрацията им е много по-голяма, както и концентрацията на гликолитични ензими и гликоген.

Гликолитично, междинно или окислително

Като правило, гликолитичните влакна имат по-голям диаметър от окислителните. Колкото по-голям е диаметърът, толкова по-голямо разтягане могат да постигнат и по-голямата им сила. Класификацията се основава на оксидативния потенциал на мускулите, т.е. броя на митохондриите, съдържащи се в мускулните влакна. Митохондриите наричат ​​клетъчни органели, в които глюкозата или мазнината се разпада на въглероден диоксид и вода, докато ресинтезират АТФ, което от своя страна отново синтезира креатин фосфата. Е, креатин фосфатът е необходим за ресинтеза на миофибриларните АТР молекули, които се използват при мускулни съкращения. Извън митохондриите също е възможно разцепване на глюкозата с ресинтеза на пируват и АТР, но в този случай се образува млечна киселина в мускулните тъкани, което причинява умора.

Чрез горната характеристика мускулните влакна се разделят на три групи:

1. Окисление. Съдържанието на митохондриите в тях е толкова високо, че в процеса на обучението им не настъпва печалба.
2. Междинно. Броят на митохондриите в тях се намалява и по време на работата на мускулите в него се натрупва млечна киселина. Това се случва доста бавно.
3. Глюколитични. Те съдържат малко количество митохондрии, така че в тях преобладава процесът на анаеробна гликолиза с натрупването на млечна киселина.

Съотношение на влакното

При хора, които не се занимават със спорт, като правило, бързите влакна са гликолитични или междинни, а бавните влакна са окислителни. Въпреки това, с подходящо обучение, бързите мускулни влакна могат да преминат от гликолитично към междинно и от междинно към окислително. Става дума за развиване на издръжливост. И по време на тренировка, насочена към развитие на сила, междинните влакна стават гликолитични. В същото време съотношението на бързите и бавни мускулни влакна е предварително определено генетично, поради което практически не се променя от обучение. Възможен е преход от 1-3%, но не повече.

Мускулите имат различен процент бели и червени влакна. Следователно, скоростта на свиване, сила и издръжливост на различни мускулни групи е различна. Например, стомашно-чревният мускул съдържа по-бързи влакна, които му дават възможност бързо и силно да намали, използва се, например, по време на скока. Въпреки това, soleus мускул, в съседство с gastrocnemius, напротив, съдържа по-бавни влакна, тъй като е отговорен за дългата дейност на краката.

Съотношението на основните типове мускулни влакна определя атлетичното предразположение на различните хора. Затова няма универсални атлети.

Висока праг и нисък праг

Наред с другите неща, мускулните влакна също се разделят на нивото на прага на възбудимост. Мускулите се свиват, когато са засегнати от нервни импулси, които са електрически в природата. Моторната единица (DE) се състои от: мотоневрон, аксон и колекция от мускулни влакна. Броят на DE в човешкото тяло не се променя през целия живот. Всяка от двигателните единици има свой собствен праг на възбудимост. Ако мозъкът изпраща нервни импулси с честота под този праг, тогава DE е пасивен. Ако нервните импулси имат прагова честота или го надхвърлят, тогава мускулните влакна се активират и намаляват. В DEs с нисък праг, малките мотоневрони, тънките аксони и инервираните бавни влакна, наброяващи стотици. Високо-праговите DE се отличават с големи моторни неврони, дебел аксон и хиляди иннервирани бързи влакна.

По този начин, бавните окислителни влакна са с нисък праг и се възбуждат с лек товар. И бързо влакна, съответно, принадлежат към висок праг и се активират само при интензивни натоварвания.

миозин

Значителната разлика между различните видове мускулни влакна причинява значителна хетерогенност на мускулната тъкан и способността им да изпълняват различни функционални задачи. Биохимичният и имунохистохимичен анализ на скелетните мускули показва, че структурното и функционално разнообразие на мускулните влакна се причинява от широк спектър от миозинови изоформи. Миозинът е фибриларен протеин, който е един от основните компоненти на контрактилните мускулни влакна. Той представлява от 40 до 60% от общото количество мускулни протеини в организма. Когато миозин се комбинира с актин (друг мускулен протеин), се образува актомиозинът, основният елемент на мускулната контрактилна система.

Молекулата на миозин съдържа две тежки вериги (MyHC) и четири светлини (MyLC). Тежките вериги имат няколко изоформи, свойствата на които причиняват силата и скоростта на мускулните влакна. Четири изоформи се считат за най-важни: MyHCI, MyHCIIA, MyHCIIX / IID и MyHCIIB. Всяка изоформа има специфична скорост на редукция и ви позволява да развиете определено усилие. Влакната, които съдържат MyHCI, в сравнение с влакна, съдържащи други форми на тежката верига на миозин, се свиват по-бавно и развиват по-малка сила. Най-бързите и най-силните влакна са тези, които съдържат изоформата на тежката верига MyHCIIB. Следват формуляра MyHCIIX и MyHCIIA.

Физическата активност може да доведе до значителни промени в контрактилните свойства на мускулите. Смята се, че при обучение за издръжливост се увеличава броят на бавните изоформи на миозина. Въпреки това, по време на силовите тренировки, има увеличение на размера на MyHCIIA и намаляване на MyHCIIX. В допълнение, смята се, че по-голямата част от хората, чиято дейност е ограничена до обикновени домакински задължения, влакна, съдържащи миозин под формата на MyHCIIX, са изключително рядко включени в работата. В процеса на физическото обучение те започват да участват и постепенно преминават към формата MyHCIIA. Факт е, че влакната, съдържащи IIA изоформа на тежката верига на миозин, имат по-голяма издръжливост, в сравнение с влакната тип IIX.

По време на тренировка, издръжливост или сила е значителна промяна в хормоналния фон на скелетните мускули, която служи като мощен сигнал, който задейства процеса на промяна на състава на миозина в мускулите при стрес.

заключение

В обобщение, заслужава да се отбележи, че мускулните влакна са основната структурна единица на мускулния скелет. Съотношението на белите и червените влакна е генетичен фактор, както и общото количество влакна в мускула. С подходящо обучение, можете не само да увеличите обема и масата на мускулните влакна, но и да постигнете промени в техните гликолитични и оксидативни свойства.