Строение и основные свойства мышечной ткани
Мышцы тела человека образованы в основном мышечной тканью, состоящей из мышечных клеток. Различают гладкую и поперечнополосатую мышечную ткань. Гладкая мышечная ткань бразует мускулатуру, которая входит в состав некоторых внутренних органов, а поперечнополосатаяобразует скелетные мышцы. Общим свойством мышечной ткани является её возбудимость, проводимость и сократимость.
Поперечнополосатая мышечная ткань отличается от гладкой более высокой возбудимостью, проводимостью и сократимостью. Клетки поперечнополосатой мускулатуры имеют очень малый диаметр и большую длину (до 10-12 см). В связи с этим их называют волокнами.
Как и другие клетки, мышечные клетки имеют протоплазму, которая называется саркоплазмой (от греч. саркос — мясо). Мембрана мышечных клеток называется сарколеммой. Внутри мышечного волокна находятся многочисленные ядра и другие составные части клеток.
В состав мышечных волокон входит большое количество еще более тонких волоконец — миофибрилл, которые, в свою очередь, состоят из тончайших нитей — протофибрилл. Протофибриллы — это сократительный аппарат мышечной клетки, они представляют собой специальные сократительные белки — миозин и актин. Механизм мышечных сокращений представляет собойсложный процесс физических и химических превращений в мышечном волокне при обязательном участии сократительного аппарата. Запуск этого механизма осуществляется нервным импульсом, а энергия для процесса сокращения поставляется аденозинтрифосфорной кислотой(АТФ). В этой связи особенностью строения мышечных волокон является также большой количество митохондрий, обеспечивающих мышечное волокно необходимой энергией. Расслабление мышечного волокна, по предположению многих ученых, осуществляется пассивно, благодаря эластичности сарколеммы и внутримышечной соединительной ткани.
Строение, форма и классификация скелетных мышц
Анатомической единицей самой активной части мышечной системы человека — скелетной, или поперечнополосатой, мускулатуры — является скелетная мышца. Скелетная мышца — это орган, образованный поперечнополосатой мышечной тканью, содержащей, кроме того, соединительную ткань, нервы и сосуды.
Каждая мышца окружена своеобразным «футляром» из соединительной ткани — фасцией.
Во внешнем строении мышцы различают сухожильную головку, соответствующую началу мышцы, брюшко мышцы, или тело, образованное мышечными волокнами, и сухожильный конец мышцы, или хвост, с помощью которого мышца прикрепляется к другой кости. Обычно хвост мышцы является подвижной точкой прикрепления, а начало — неподвижной. В процессе движения их функции могут меняться: подвижные точки становятся неподвижными и наоборот.
Форма мышц очень разнообразна и в значительной степени зависит от функционального назначения мышцы. Различают длинные, короткие, широкие, круговые и другие мышцы. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие — там, гдеразмах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище (мышцы живота, спины, груди). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами. Если мышца имеет одну головку, её называют простой, если две или больше — сложной (например, двуглавая, трёхглавая и четырёхглавая мышцы). Важным морфологическим признаком является расположение мышечных волокон. Различают параллельное, косое, поперечное и круговое расположение волокон (у сфинктеров). если при косом расположении мышечных волокон они присоединяются только с одной стороны сухожилиями, то мышцы называют одноперистыми, если с двух сторон — двуперистыми.
Функционально мышцы можно разделить на сгибатели и разгибатели, вращатели снаружи и вращатели внутри, приводящие мышцы и отводящие. Выделяют также мышцы — синергисты и мышцы — антагонисты. Первые образуют группу мышц, содружественно выполняющих какое-либо движение, сокращение вторых вызывает противоположные движения.
Основные группы мышц
Скелетные мышцы взрослого человека составляют около 40% массы его тела. У новорождённых и детей раннего возраста мышцы составляют не более 20-25% массы тела, а в пожилом возрасте отмечается постепенное уменьшение массы мускулатуры до 25-30% от массы тела. Всего в теле человека насчитывается более 600 мышц.
По месту расположения, т.е. по топографическому признаку, выделяют мышцы спины, груди, живота, головы, шеи, верхних и нижних конечностей.
Мышцы спины делятся на поверхностные и глубокие. К поверхностным мышцам спины относятся: трапециевидная мышца, широчайшая мышца спины, ромбовидные мышцы (большая и малая), зубчатые мышцы (верхняя и нижняя).
Эти мышцы участвуют в движениях верхних конечностей и изменении объёма грудной клетки (акт дыхания).
Глубокие мышцы спины представлены многочисленными мышцами, расположенными вдоль позвоночного столба. Они прикрепляются главным образом к отросткам позвонков и участвуют в движениях позвоночника назад и в сторону.
Мышцы груди делятся на мышцы, относящиеся к плечевому поясу и верхней конечности (большая и малая грудные мышцы, подключичная и передняя зубчатая мышцы),и собственные мышцы груди (наружные внутренние межрёберные мышцы). Они приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности и участвуют в функции дыхания. К дыхательным мышцам принадлежит и диафрагма (она отделяет грудную полость от брюшной).
Мышцы живота представлены наружной и внутренней косыми, поперечной и прямой мышцами живота, а также квадратной мышцей поясницы.
Прямые мышцы живота участвуют в сгибании туловища вперёд, а косые мышцы обеспечивают наклоны позвоночника в стороны и его повороты вместе с грудной клеткой вправо и влево. Мышцы живота не только участвуют в движениях туловища и грудной клетки. Они образуют стенку брюшной полости и, благодаря своему тонусу, удерживают внутренние органыв их нормальном положении. Своим сокращением они повышают внутрибрюшное давление, образуя так называемый брюшной пресс. Мышцы брюшного пресса облегчают опорожнение кишечника (дефекацию), мочеиспускание, а у женщин изгнание плода при родах. Сокращение мышц брюшного пресса также способствует движению крови в венозной системе и осуществлению дыхательных движений, но и образование грыжи. При грыже происходит выпячивание внутренних органов (кишечника, желудка и др.) из брюшной полости под кожу.
Среди мышц головы различают жевательные мышцы и мимические. К жевательным мышцам относится височная, жевательная, крыловидные. Сокращение этих мышц вызывает сложные жевательные движения нижней челюсти. Мимические мышцы отличаются от других мышц человеческого тела тем, что одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. Сокращение этих мышц смещение кожи, образование складок и морщин. Это определяет мимику, т.е. то или иное выражение лица. Проявление сложных ощущений (эмоций) — радости, стыда, презрения, горя и боли и т.д. — определяется многочисленными комбинациями сокращений мимических мышц, подчиненных импульсам, идущим к ним от коры головного мозга по лицевому нерву. Круговые мышцы глаза и рта также относятся к числу мимических мышц. Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют её и поворачивают. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращении изменяют положение языка и гортани при глотании и произнесении звуков.
Мышцы верхней конечности подразделяются на мышцы плечевого пояса и мышцы свободной верхней конечности. Мышцы плечевого пояса окружают плечевой сустав, обеспечивая многочисленные движения в нём. Среди них важнейшая — дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку плечевом суставе и отводит руку до горизонтального положения.
К мышцам свободной верхней конечности относятся мышцы плеча, предплечья и кисти.
В области плеча спереди расположена группа мышц — сгибателей, сзади — разгибателей. Среди мышц передней группы наиболее важной является двуглавая мышца плеча (бицепс), задней — трёхглавая мышца плеча.
Мышцы предплечья также на передней поверхности представлены сгибателями, на задней — разгибателями. Мышцы кисти расположены только на ладонной поверхности. Среди них выделяются — длинная ладонная мышца и сгибатели пальцев. Благодаря наличию собственного мышечного аппарата, пальцы кисти, особенно большой палец, приобретают большую подвижность и способны к разнообразным движениям, в том числе к максимальному сгибанию и разгибанию, что чрезвычайно важно при работе.
Мышцы, расположенные в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также при фиксированной конечности сгибают позвоночник в поясничном отделе. В переднюю группу мышц входит одна крупная мышца — подвздошно-поясничная. Среди задненаружной группы мышц тазового пояса — большая, средняя и малая ягодичные мышцы.
Нижние конечности имеют более массивные скелет, чем верхние; их мускулатура обладает большой силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений.
На бедре спереди располагается самая длинная в человеческом теле (до 50 см) портняжная мышца. Она сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах.
Четырёхглавая мышца бедра лежит глубже портняжной мышцы, облегая бедренную кость почти со всех сторон.
Основная функция этой мышцы — разгибание коленного сустава. При стоянии четырёхглавая мышца не даёт коленному суставу сгибаться.
На стопе различают тыльную и подошвенные мышцы. Эти мышцы участвуют в сгибании и разгибании пальцев стопы, а также в их сближении и разведении.
Мышечные ткани
Мышечные ткани составляют активную часть опорно-двигательного аппарата (пассивной частью являются кости.) Важнейшие функции мышечной ткани: сократимость и возбудимость. К данной группе тканей относятся гладкая, скелетная и поперечно-полосатая мышечные ткани.
Гладкая (висцеральная) мускулатура
Эта мышечная ткань встречается в стенках внутренних органах (кишечник, мочевой пузырь), в стенках сосудов, протоках желез. Эволюционно является наиболее древним видом мускулатуры.
Состоит из веретенообразных миоцитов — коротких одноядерных клеток. Слабо выражено межклеточное вещество, клетки сближены друг с другом: благодаря этому возбуждение, возникшее в одной клетке, волнообразно распространяется на все остальные клетки.
Гладкая мышечная ткань отличается своей способностью к длительному тоническому напряжению, что очень важно для работы внутренних органов (к примеру, мочевого пузыря), практически не утомляется. Скелетная мышечная ткань, которую мы изучим чуть позже, такой способностью не обладает и утомляется быстро.
Осуществляется сокращение с помощью клеточных органоидов — миофиламентов, которые расположены в клетке хаотично и не имеют такой упорядоченной структуры, как миофибриллы в скелетной мускулатуре (все познается в сравнении, уже скоро мы их изучим.)
Работа гладких мышц обеспечивается вегетативной (автономной) нервной системой: человек не может управлять ей произвольно. К примеру, невозможно по желанию сузить или расширить зрачок.
Скелетная поперечно-полосатая мускулатура
Скелетная ткань образует мышцы туловища, конечностей и головы.
В отличие от гладкой мускулатуры, скелетная образована не отдельными одноядерными клетками, а длинными многоядерными волокнами, имеющими до 100 и более ядер — миосимпластами. Миосимпласт представляет совокупность слившихся клеток, имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметром.
Внутри миосимпласта находится саркоплазма, снаружи миосимпласт покрыт сарколеммой.
Характерная черта данной ткани — поперечная исчерченность, выражающаяся в равномерном чередовании светлых и темных полос на мышечном волокне. Это происходит потому, что границы саркомеров в соседних миофибриллах совпадают, вследствие чего все волокно приобретает поперечную исчерченность. Теперь самое время изучить микроскопическую основу мышцы — саркомер.
Саркомер
Сократимость мышечной ткани обусловлена наличием в клетках миофиламентов. Саркомер — элементарная сократительная единица мышцы. Состоит из тонкого белка — актина, и толстого — миозина. Сокращение осуществляется благодаря трению нитей актина о нити миозина, в результате чего саркомер укорачивается.
Источником энергии для сокращения служат молекулы АТФ. К тому же невозможно представить сокращение мышц без участия ионов кальция: именно они связываются с тропонином (белком между нитями актина), что обуславливает соединение актина и миозина. При сокращении мышц выделяется тепло.
Замечу, что трупное окоченение — посмертное затвердевание мышц — связано именно с ионами кальция, которые устремляются в область низкой концентрации (мышцы), способствуя связыванию актина и миозина. Мертвый организм не способен разорвать цикл, возникший в мышцах, в связи с чем наблюдается стойкая мышечная контрактура: конечности очень сложно разогнуть или согнуть.
Вернемся к скелетным мышцам. Имеется еще ряд важных моментов, о которых нужно знать.
В процесс возбуждения вовлекается изолированно один миосимпласт, соседние волокна не возбуждают друг друга, в отличие от гладких миоцитов. Скелетные мышцы быстро утомляются и сокращаются мгновенно (у гладких мышц фазы сокращения и расслабления растянуты во времени.)
Скелетные мышцы поддаются нашему осознанному контролю, их скоращение регулируется произвольно. К примеру, по желанию мы можем изменить скорость движения руки, темп бега, силу прыжка. Мышцы покрыты фасцией, крепятся к костям сухожилиями, и, сокращаясь, приводят в движение суставы.
Сердечная мышечная ткань
Мышечная ткань сердца — миокард (от др.-греч. μῦς «мышца» + καρδία — «сердце») — средний слой сердца, составляющий основную часть его массы.
Этот тип мышечной ткани удивительным образом сочетает характеристики двух предыдущих, изученных нами, тканей (возбудимость, сократимость) и имеет одно новое уникальное свойство. Сердечная мышечная ткань состоит из одиночных клеток, имеющих поперечно-полосатую исчерченность.
В некоторых участках эти клетки смыкаются, образуя между собой контакты, благодаря которым возбуждение одной клетки волнообразно передается на соседние, таким образом, охватываются новые участки миокарда. Сокращается эта ткань непроизвольно, не утомляется.
Сердечная ткань обладает уникальным свойством — автоматизмом — способностью возбуждаться и сокращаться без влияний извне, самопроизвольно. Это легко можно подтвердить, изолировав сердце лягушки из организма в физиологический раствор: сокращения сердца в нем будут продолжаться еще несколько часов.
Автоматизм возможен благодаря наличию в миокарде особых пейсмекерных клеток, которые также называют водителями ритма. Они спонтанно генерируют нервные импульсы, которые охватывают весь миокард, в результате чего осуществляется сокращение. Именно благодаря водителям ритма сердце лягушки продолжает биться, будучи полностью отделенным от тела.
Ответ мышц на физическую нагрузку
Физические нагрузки приводят к гипертрофии мышц (от др.-греч. ὑπερ- «чрез, слишком» + τροφή — «еда, пища») — в них увеличивается количество мышечных волокон, объем мышечной массы нарастает.
В условиях гиподинамии (от греч. ὑπό — «под» и δύνᾰμις — «сила»), то есть пониженной активности, мышцы уменьшаются вплоть до полной атрофии. В худшем случае волокна мышечной ткани перерождаются в соединительную ткань, после чего пациент становится обездвиженным.
Необходимо отметить, что сердечная мышечная ткань также дает ответную реакцию на чрезмерную нагрузку: сердце увеличивается в размере, нарастает масса миокарда. Причиной могут быть генетические заболевания, повышенное артериальное давление. Гипертрофия сердца — состояние, требующее вмешательства врача и наблюдения за пациентом.
В большинстве случае гипертрофия сердца обратима, а у спортсменов наблюдается так называемая физиологическая гипертрофия (вариант нормы).
Происхождение мышц
Мышцы развиваются из среднего зародышевого листка — мезодермы.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Мышечная ткань. Строение, функции, классификация
Мышечная ткань образует активную часть опорно-двигательного аппарата – скелетные мышцы и мышечные оболочки внутренних органов. Её главной особенностью является способность сокращаться и возвращаться в исходное положение под влиянием нервных импульсов. Именно так осуществляются процессы дыхания, движения крови по сосудам, различные перемещения тела в пространстве. Мышечная ткань развивается из мезодермы еще на стадии эмбрионального развития. Выделяют 3 различных вида этой ткани, каждый из которых следует рассмотреть детально. Это поперечнополосатая, гладкая и сердечная поперечнополосатая мышечная ткань.
Поперечнополосатая мышечная ткань
Эта ткань характерна для наших скелетных мышц, отвечающих за движение тела, мимику и т.д. Выглядит как длинные волокна чаще всего закрепленные концами с сухожилиями. Когда волокно сокращается, сухожилие натягивается, что приводит к некому движению, например сгибанию пальца. Длина мышечного волокна в разных участках тела сильно различается от нескольких миллиметров до 12,5 см. Диаметр составляет от 10 до 70 мкм. Снаружи отдельные мышцы и группы мышц покрыты соединительно тканым «чехлом» – фасцией.
Клеточное строение
В поперечнополосатой мышечной ткани клеток в привычном понимании этого слова нет. Здесь клетки сливаются в единое целое, образуя многоядерное волокно, с общими органоидами – так называемый симпласт. Внутренняя среда симпласта – саркоплазма, содержит включения жира и гликогена, что совершенно необходимо для окислительных процессов, происходящих в мышцах.
Сократительный аппарат
Главным элементом сократительного аппарата являются миофибриллы – многочисленные белковые полоски, протянутые вдоль симпласта. Их диаметр составляет примерно 1 мкм. Миофибриллы как раз и придают мышечной ткани полосатость и состоят из нитей, называемых миофиламентами – удлиненных молекул сократительных белков: актина и миозина.
Миофибрилла состоит из участков (полос) обладающих различными химическими и физическими свойствами. Эти участки принято называть дисками. I-диски преломляют луч света только один раз, это свойство называется изотропностью. Они светлого цвета и состоят из белков актина. А-диски являются анизотропными, т.к. преломляют луч дважды. Они заметно темнее и состоят из актина и миозина. Структура миофибриллы состоит из повторяющих участков с актином и миозином. Каждый такой участок, является сократительной единицей и назывется саркомером. При получении нервного импульса происходит сокращение саркомеров, а вместе с ними и миофибриллы. Важную роль в мышечном сокращении играют ионы кальция.
Иннервация
Двигательные нервные клетки (мотонейроны), имеют длинный отросток (аксон), который подходит к мышце. У поверхности мышечного волокна аксон заканчивается, разделяясь на несколько коротких отростков, которые проникают в мышечные углубления. Так формируется нервное окончание. Мышечная ткань в области «подключения» нерва именуется двигательной концевой пластинкой.
Соединение двигательной концевой пластинки и окончания аксона называется нервно-мышечным синапсом. Мотонейрон и все мышечные волокна, которые он контролирует, посредством аксона образуют двигательную (нейромоторную) единицу – функциональную единицу скелетной мускулатуры.
Типы волокон скелетных мышц
Большинство мышц человеческого тела включает в состав волокна различных типов, обычно с преобладанием какого-то одного вида, лучше выполняющего функции данной мышцы. Давайте рассмотрим эти типы:
- Медленные физические волокна окислительного типа – отличаются высоким содержанием белка миоглобина, способного связывать кислород. По своим свойствам миоглобин схож с гемоглобином. Мышцы с преобладанием этих волокон называют красными из-за их темно-красного цвета. Они выполняют функцию поддержания позы. Утомление происходит чрезвычайно медленно, а период полного восстановления очень короткий. Это достигается за счет миоглобина и большого числа митохондрий. Нейромоторные единицы красных мышц содержат большое количество мышечных волокон.
- Быстрые физические волокна окислительного типа способны производить быстрые сокращения без заметного утомления. Содержат большое количество митохондрий и способны образовывать АТФ методом окислительного фосфолирования. Нейромоторная единица содержат меньшее число волокон, чем в красных мышцах.
- Быстрые физические волокна с гликолитическим типом окисления – отличаются тем, что получают АТФ методом гликолиза. Из-за отсутствия миоглобина имеют белый цвет. Способны к сильным, быстрым сокращениям, но сравнительно быстро утомляются.
- Тонические волокна принципиально отличаются от остальных групп имеющих одну, максимум несколько концевых пластинок. Тонические волокна имеют очень много синаптических контактов с аксоном, вследствие чего напряжение и расслабление мышцы происходит постепенно. Тонические волокна входят в состав наружных мышц глаза.
Функции и свойства скелетных мышц
Функции удобно представить в виде следующего списка:
- обеспечение и поддержание позы;
- перемещение тела в пространстве;
- перемещение одной части тела относительно другой;
- терморегуляция (выделение тепла).
Свойства скелетных мышц:
- возбудимость – способность реагировать на действия раздражителя с последующим изменением мембранного потенциала и ионной проводимости (например, для ионов кальция). Пресипнатическое окончание аксона выделяет стимулирующее вещество – медиатор ацетилхолин, который и исполняет роль раздражителя;
- проводимость – способность распространять возбуждение (потенциал действия) вдоль и вглубь мышечного волокна;
- сократимость – способность укорачиваться или увеличивать напряжение во время возбуждения;
- эластичность – увеличения напряжения при растягивании;
- тонус – скелетные мышцы постоянно находятся в состоянии некоторого сокращения. При неврологических заболеваниях тонус может быть повышен либо понижен относительно нормы.
Гладкая мышечная ткань
Данный вид ткани находится в стенках внутренних органов, в лимфатических и кровеносных сосудах. Сокращения этой ткани в отличие от поперечнополосатой не подчиняется нашей воли. Поэтому ее еще называют непроизвольной мышечной тканью. Сокращается медленно, приблизительно за 60-80 секунд. Визуально отличается от других разновидностей мышечной ткани отсутствием поперечной исчерченности. Выделяют 2 подвида:
- висцеральные (унитарные) гладкие мышцы – почти вся гладкая мускулатура образована этим подвидом, за исключением ресничной мышцы и мышцы радужки глаза.
- мультиунитарные гладкие мышцы образуют ресничную мышцу и мышцы радужки глаза. Мультиунитарные отличаются от висцеральных большим количеством точек иннервации, что позволяет им работать с высокой скоростью. Это они отвечают за изменения диаметра зрачка под влиянием света.
Клеточное строение
Гладкая мышечная ткань состоит из отдельных клеток – миоцитов, имеющих веретенообразную форму. Длина миоцитов составляет 20-500 мкм, толщина 5-8 мкм. Ядро имеет эллипсовидную форму. Мембраны прилегающих к друг другу клеток образуют соединения – нексусы. Нексусы передают нервное возбуждение от одной клетки к другой. Миоциты содержат нити актина и миозина, но здесь они расположены менее упорядоченно, чем в поперечнополосатой мышечной ткани.
Иннервация
Гладкая мышечная ткань имеет двойную иннервацию: симпатическую (адренергическую) и парасимпатическую (холинэргическую). В зависимости от органа одна из них способствует возбуждению, а другая наоборот расслаблению гладкой мускулатуры. Например, мышечный тонус кишечника повышается под влиянием парасимпатической системы и уменьшается под влиянием симпатической. В тоже время адренергические нервы повышает тонус сосудистой стенки, а парасимпатическое влияние способствует снижению этого тонуса.
В гладкой мышечной ткани отсутствуют концевые пластинки и отдельно взятые нервные окончания. Холинергические и адренергические нервные волокна содержат утолщения – варикозы, которые расположены по всей длине мышцы. Эти варикозы содержат гранулы с химическими активными веществами – медиаторами. Для парасимпатической нервной системы медиатором служит ацетилхолин, а в симпатической системе его роль исполняет норадреналин. Миоциты не контактирующие с варикозами напрямую, активируются через нексусы.
Сердечная поперечнополосатая ткань
Данная ткань образует сердечную мышцу. По своей структуре частично совмещает в себе свойства гладкой и поперечнополосатой мышечной ткани. Клеточное строение представлено кардиомицитами. Сократительные кардиомиоциты отличаются цилиндрической формой и имеют длину 100-150 мкм. Их концы соединяются, образуя функциональные волокна толщиной 10-20 мкм. Также в сердечной ткани присутствуют проводящие кардиомиоциты. Они принимают сигналы от синусно-предсердного узла (главный узел проводящей системы сердца) и передают его сократительным кардиомиоцитам.
Источники:
http://megapredmet.ru/2-16923.html
http://studarium.ru/article/79
http://psycheetcorpus.ru/myshechnaya-tkan-stroeniefunkcii-klassifikaciya.html