Физиологические особенности и функции скелетных мышц. Механизм сокращения и расслабления поперечно-полосатых мышц

Скелетные (поперечно-полосатые) мышцы имеют три основных физиологических свойства:

1. Возбудимость - способность переходить в активное состояние после раздражения. В мембране мышечного волокна имеются каналы для K⁺, Na⁺, Cl^- - ионов, которые обеспечивают мембранный потенциал и потенциал действия мышечного волокна.

2. Проводимость – ПД распространяется на все структуры мышечного волокна, в частности, по саркоплазматическому ретикулуму.

3. Сократимость - способность мышцы уменьшать свою длину и тонус, проделывая при этом определённую работу.

Сократительная функция тесно связана со строением мышц. Они состоят из отдельных волокон, которые содержат два вида белков - актин и миозин. Миозиновые нити в два раза толще, чем актиновые. В состоянии покоя тонкие длинные актиновые нити входят в промежутки между более толстыми и короткими нитями миозина.

Светлая центральная зона (рис. 13, I; 14, II) - зона Н —не имеет актиновых нитей. Пластинка Z лежит посредине диска I, скрепляя между собой эти нити (рис. 13,1; 14, II). Участки неофибрил между пластинками называются саркомерами. Пучок нитей миозина в средине соркомера имеет вид тёмной зоны (А - диск). По обе стороны от него располагаются светлые полосы (диски I) – рис. 13, I ; 14, II. Вследствие такого чередования светлых и темных полос волокна скелетной мускулатуры называют поперечно-полосатая.

Рис. 13. Схематическое строение мышечного подокна (I) и миофибриллы (II). А- анизотропные диски, I - изотропные диски, H и Z-пластинки.

Миозиновые и актиновые нити соединены между собой поперечными мостиками, имеющими головку и шейку (рис. 14, II). Эти мостики расположены в несколько рядов вдоль миозиновых нитей.

Механизм сокращения получил название теории скользящих нитей.

Рисунок 13, II («сокращение») показывает основные положения этой теории - во время сокращения мышцы сами актиновые и миозиновые нити не укорачиваются. Скольжение актиновых нитей относительно миозиновых происходит с помощью поперечных мостиков миозиновых нитей. Они располагаются перпендикулярно актиновой нити, а в момент скольжения угол между мостиками и актиновой нитью существенно уменьшается. Происходит т.н. «гребок» - аналогично движению вёсел при гребле. В результате однократного движения саркомеры укорачиваются всего на 1% длины. Однако частота этих «гребков» составляет до 20-30/с; в результате саркомер укорачивается на 20-30% длины (рис. 13, II).

Рис. 14. Миофибриллы с саркоплазматическим ретикулумом. I- саркомеры, II - саркомеры с удаленным ретикулумом.

Обозначения: А-анизотропные диски, I- изотропные диски, H и Z-пластинки.

При расслаблении мышцы миозиновые головки поперечных мостиков отделяются от актиновых нитей. В этом случае нити актина и миозина легко скользят друг относительно друга. Удлинение мышечных волокон при расслаблении носит пассивный характер.