Енергетика м’язового скорочення. Теплоутворення

Сила і робота м’язів.

Сила м’яза – це напруга, яку розвиває м’яз при скороченні. Максимальне її значення вимірюється в ізометричному режимі (в умовах ізометричного скорочення) й виражається в кілограмах (максимальний вантаж, який вона може підняти).

Фактори залежності сили м’яза:

1) Товсті волокна розвивають силу більшу, ніж тонкі, що залежить від кількості білків, що входять до його складу.

2) Сила м’яза залежить від кількості м’язових волокон одночасно втягнутих в процес скорочення. Найменша кількість м’язових волокон, що може бути одночасно збудженою, дорівнює 3%, а найбільша 80% м’яза.

3) Сила м’яза залежить від довжини, яку він має на початку скорочення. Попередньо розтягнутий м’яз сильніший.

4) Сила м’яза залежить від розташування волокон у ньому. Розрізняють паралельно волокнисті, веретеноподібні і перисті м’язи. Сила м’яза прямо пропорційна її фізіологічному поперечнику (перпендикулярно м’язовим волокнам). Сила косих м’язів більша за поздовжньо розташованими м’язовими волокнами в поздовжніх м’язах. Абсолютна сила – максимальна сила в кг на 1 см2 фізіологічного поперечника м’яза. Абсолютна сила литкового м’яза – 5,9 кг/см2, жувального – 10 кг/см2.

5) Сила м’яза залежить від характеру впливу симпатичної НС – СНС підвищує силу м’яза.

Робота м’яза:

1) Внутрішня робота – пов’язана з процесами, які відбуваються в самому волокні: рух іонів під час збудження і після нього, тертя, втрати енергії при ресинтезі АТФ тощо.

2) Зовнішня робота – при переміщенні будь-якого вантажу, тіла або його частин у просторі.

При статичній формі скорочень роботу необхідно оцінювати енергетичними витратами, що йдуть на підтримання напруження м’яза у скоротливому стані. Величина роботи, яку виконує м’яз, залежить від навантаження. Максимальна зовнішня робота буває при середній швидкості (закон середніх навантажень і середніх швидкостей). Показник ефективності роботи – коєфіціент корисної дії. Він залежить від механічної роботи і від загальних енергетичних витрат(ККД= А/Q). ККД м’язів людини становить 0,25-0,30 на механічну роботу використовується 25%-30% енергії, 70% енергії розсіюється у вигляді тепла.

В основі м’язового скорочення – перетворення хімічної енергії в механічну.

Хімічні процеси:

1) Безкисневі (анаеробні) процеси –розпад АТФ, креатинфосфату на забезпечення м’язового скорочення. Однак, запаси АТФ в м’язі невеликі, тому йде постійний ресинтез за рахунок розпаду КФ і енергії при розщепленні глікогену (анаеробний гліколіз). За рахунок енергії анаеробного гліколізу ресинтезує креатинфосфат. При цьому утворюються продукти гліколізу – молочна і пировиноградна кислоти, які накопичуються в м’язах.

2) Кисневі (аеробні) процеси – окислення молочної і пировиноградної кислот, вуглеводів і жирів на мітохондріях м’язових клітин. Молочна кислота окисляється до вуглекислого газу і води. Енергія, яка утворюється при цьому, йде на ресинтез АТФ і, частково, на ресинтез глюкози і самого глікогену.

Отже, витрати організму при м’язовому скороченні зводяться лише до часткових витрат глікогену.

При скороченні 40% хімічної енергії перетворюється на тепло. Тепло в м’язах необхідно для нормального перебігу ферментативних процесів.

В процесі скорочення теплоутворення перебігає у дві фази:

1) Фаза початкового теплоутворення:

- теплоактивація (під час латентного періоду);

- теплоскорочення (під час скорочення м’яза);

- теплорозслаблення (під час розслаблення м’яза);

В основному це теплоутворюється за рахунок анаеробних хімічних процесів в м’язах.

2) Запізненого теплоутворення (відновлювального) – триває декілька хвилин, після того, як м’язове скорочення закінчилося. Тепло в цю фазу утворюється за рахунок процесів окислення.

Втома м’язів.

Втома – тимчасове зниження працездатності в результаті роботи. Для пояснення механізмів розвитку втоми було висунуто декілька теорій. За теорією «виснаження». Втома розвивається внаслідок втрати м’язом енергетичних запасів – глікогену, АТФ, креатин фосфату, які потрібні для його скорочення. Теорія «засмічення» базується на тому, що в процесі роботи у м’язі накопичуються продукти метаболізму (фосфорна, молочна кислота), які знижують його працездатність. Теорія «удушення» пояснює розвиток втоми внаслідок гіпоксії, яка виникає в процесі роботи. В цілому організмі втома залежить не лише від процесів, що проходять у м’язах, але і від процесів в нервовій системі, яка регулює м’язову активність. Дослідження І.М. Сєченова, І.П.Павлова, М.Є. Введенського було доведено, що в тривалому збереженні працездатності і розвитку втоми головну роль відіграє ЦНС. Введенський спостерігав у досліді втому м’яза при рефлекторному впливі, що досягалось подразненням одного з відцентрових нервів. Після цього наносили подразнення іншому відцентровому нерву. На це подразнення м’яз відповідав скороченням з попередньою силою. Очевидно, що втома настає спочатку не в м’язі, а в ЦНС (периферичні нерви практично невтомні). Вплив ВНС (симпатичних нервів) на роботу м’язів було показано на класичному досліді Орбеллі і Гінецинським. Експеримент проводився на нервово-м’язовому препараті жаби. Електричним струмом подразнювали спочатку руховий нерв литковий м’яза; при цьому м’яз скорочувався до того часу, поки не настала втома. Після цього подразнювали симпатичний нерв, що іннервував цей м’яз. І спостерігали відновлення його працездатності. Таким чином, зробили висновок, що симпатичний відділ ВНС відіграє трофічну роль і збільшує інтенсивність обмінних процесів у м’язі, що призводить до підвищення його працездатності.

Кора великих півкуль має вплив на працездатність і розвиток втоми. В експерименті, колі досліджуваному, який виконував значну роботу, навіювалось, що він виконує легку роботу, затрата енергії зменшувалась, а інтенсивність роботи не знижувалась, і втома наставала пізніше. Поширена думка, що найкращім засобом відновлення працездатності є цілковий спокій. Але дослідження І.М. Сєченова довели, що працездатність відновлюється швидше при активному відпочинку, тобто зміні одного виду діяльності іншим.

Дата добавления: 2014-01-05