ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.12.2021
Просмотров: 438
Скачиваний: 3
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
126
Рис. 6.2.1.
Скорочення саркомеру:
1
– міозинова нить,
2
– активний центр,
3
– актинова нить,
4
– міозинова голівка,
5
– Z-лінія;
а
– взаємодія між тонкими і товстими нитяма відсутня,
б
– в
присутності
Ca
2+
міозинові голівка зв’язується з активним центром на
актиновій ниті;
в
– поперечні мостики схиляються і протаскують тонку
нить відносно товстої, внаслідок чого довжина саркомеру зменшується;
г
– зв’язки між нитями розриваються за рахунок енергії АТФ,
міозинові голівки є готовими до взаємодії з новими активними
центрами [33].
На одиночний стимул м’яз відповідає одиночним скороченням.
Тривалість одинокого скорочення – 0,1 с. Як правило, у швидких
м’язевих волокнах більш розвинений саркоплазматичний ретикулум, і
вони є менш вакуолорязованими – через що відбувається швидкий
викид кальцію. Повільні м’язи побудовані з більш мілких волокон.
Вони називаються червоними через колір, що пов’язаний з високим
вмістом міоглобіну.
Основи біофізики і біомеханіки
127
Електрична відповідь м’язу на подразнення (потенціал дії)
характеризується періодом рефлекторності – коли м’яз не відповідає
на подразнення; в механічному ж скороченні такого періоду немає.
Тому, якщо на м’яз наносити вторинне подразнення у той час, коли він
ще не розслабився після попереднього скорочення, можна спостерігати
підвищення скорочення або сумацію. Розвинена при цьому напруга
буде вищою, ніж при одинокому скороченні.
Ізотонічне та ізометричне скорочення.
Розповсюдження потенціалу
дії за м’язовим волокном активізує його скорочувальний апарат,
внаслідок чого волокно скорочується. Залежно від умов, за яких
відбувається скорочення, розрізнюють два його типи:
ізотонічне та
ізометричне скорочення
І з о т о н і ч н и м
називають таке
скорочення м’язу, за якого його
волокна скорочуються, а напруга залишається постійною
. Прикладом
є вільне підняття м’язом важкого тіла, що зумовлює його поступову
напругу (
рис. 6.2.2.).
Рис. 7.2.2.
Ізотонічне скорочення
І з о м е т р и ч н и м
називається таке
скорочення, за якого м’яз
скоротитися не може, наприклад, якщо обидва його кінці нерухомо
закріплені
. В цьому випадку довжина м’язових волокон залишається
незмінною, але напруга зростає (
рис. 6.2.3
.).
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
128
Рис. 6.2.3.
Ізометричне скорочення
Природні скорочення м’язів ніколи не бувають чисто ізотонічним
або ізометричним через те, що м’язи, піднімаючи вантаж (наприклад,
згинаючи кінцівку у суглобі), скорочуються і разом з тим змінюють
свою напругу. При виконанні роботи з переміщення вантажу м’яз
звичайно скорочується спочатку ізометрично, потім – ізотонічно.
Максимальний коефіцієнт корисної дії при ізотонічних скороченнях
дорівнює приблизно 25 %. М’язи-згиначі типа двоголового м’язу плеча
скорочуються ізотонічно, тобто зменшуються у довжині, а чотирьох-
головий м’яз стегна напружується і скорочується в ізометричному режимі.
§ 6.3. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ М’ЯЗОВОЇ ТКАНИНИ.
МОДЕЛЮВАННЯ М’ЯЗІВ
6.3.1. Моделювання м’язів різних типів
Для розгляду механічних властивостей розглянемо модель м’язу.
Поведінка
гладких м’язів
на напругу відповідає
моделі Максвела,
що являє собою послідовне з’єднання поршня з пружиною (
рис. 6.3.1.1.
).
Рис. 6.3.1.1.
Механічна модель гладких м’язів (модель Максвела):
1 –
скорочувальний компонент (актинові ниті), 2 – пружний компонент
(сухожилля, міофібрили)
Основи біофізики і біомеханіки
129
Тому гладкі м’язи можуть значно розтягуватись без особливої
напруги, що сприяє підвищенню об’єму порожнистих органів, наприклад,
сечового міхура.
Залежність
σ=f(ε)
для цієї моделі є лінійною, тобто виконується
закон Гука (
рис. 6.3.1.2.):
σ –
напруга
ε –
деформація
Е
– модуль Юнга (
Е = 10
5
Па)
Рис. 6.3.1.2.
Залежність між деформацією і напругою для гладких
м’язів
Для поперечно-волокнистих м’язів
властива
трикомпонентна
модель
(
рис. 6.3.1.3.
) м’язу, в якій сполучнотнотканинні утворення
мають механічний аналог у вигляді пружини (паралельний пружний
компонент 1 на
рис. 6.3.1.3.
). До цих сполучнотканинних утворень
відносяться: оболонка м’язових волокон і її пучків, сарколема і фасції.
При скороченні м’язу утворюються поперечні актин-міозинові
мостики, від кількості яких залежить сила скорочення м’язів. Актин-
міозинові мостики скорочувальної компоненти зображуються на
моделі у вигляді циліндру, за яким рухається поршень (
2 рис. 6.3.1.3.
).
Послідовна пружна компонента (
3 рис. 6.3.1.3.
) моделює сухожилля і
ті міофібрили (скорочувальні ниті, які складають м’яз), які на даний
час не беруть участі у скороченні.
Графічно механічну поведінку поперечно-волокнистих м’язів на
напруження наведено на
рис. 6.3.1.4.
f(
σ
ε
Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін
130
Рис. 6.3.1.3.
Трикомпонентна модель поперечно-волокнистого м’язу:
1 – паралельний пружний компонент (сарколема, фасції); 2 –
скорочувальний компонент (міозин-актинові ниті); 3 – послідовний
пружний компонент (сухожилля, міофібрили)
Рис. 6.3.1.4.
Поведінка поперечно-волокнистих м’язів після
напруження
При швидкому розтягуванні м’язів на деяку величину напруга різко
зростає, а потім зменшується до
σ
зал.
А
В
σ
зал
t