Tvorí kostrové svaly ľudí a zvierat, určené na vykonávanie rôznych činností: pohyb tela, kontrakcie hlasiviek, dýchanie. Svaly pozostávajú zo 70-75% vody.
Encyklopedický YouTube
1 / 3
Štruktúra svalovej bunky
Štruktúra kostrových priečne pruhovaných svalov
Kontrakcia svalových vlákien
titulky
Pozreli sme sa na mechanizmus svalovej kontrakcie na molekulárnej úrovni. Teraz si povedzme o štruktúre samotného svalu a o tom, ako je spojený s okolitými tkanivami. Nakreslím biceps. Takto... Stiahnutie bicepsu... Tu je lakeť, tu je ruka. Takto vyzerá biceps človeka pri kontrakcii. Pravdepodobne ste všetci videli nákresy svalov, aspoň schematicky je sval pripevnený ku kostiam z oboch strán. Označím kosti. Schematicky... Sval je obojstranne pripevnený ku kosti pomocou šliach. Tu máme kosť. A tu tiež. A bielou označím šľachy. Pripevňujú svaly ku kostiam. A toto je šľacha. Sval je pripojený k dvom kostiam; pri kontrakcii posúva časť kostrového systému. Dnes hovoríme o kostrových svaloch. Kostrové... Medzi ďalšie typy patrí hladký sval a srdcový sval. Srdcové svaly, ako ste pochopili, sú v našom srdci; a hladké svaly sa mimovoľne a pomaly sťahujú, tvoria napríklad tráviaci trakt. Pripravím o nich video. Ale vo väčšine prípadov sa slovo „sval“ vzťahuje na kostrové svaly, ktoré pohybujú kosťami a umožňujú chodiť, rozprávať, žuť a podobne. Pozrime sa na tieto svaly podrobnejšie. Ak sa pozriete na prierez bicepsovým svalom... prierez svalom... urobím väčší nákres. Nakreslíme biceps... Nie, nech je to len abstraktný sval. Pozrime sa na to v priereze. Teraz zistíme, čo je vo vnútri svalu. Sval sa zmení na šľachu. Tu je šľacha. A sval má puzdro. Medzi puzdrom a šľachou nie je jasná hranica; Svalové puzdro sa nazýva epimysium. Toto je spojivové tkanivo. Obklopuje sval, vykonáva niektoré ochranné funkcie a znižuje trenie medzi svalom a kosťou a inými tkanivami, v našom príklade tkanivom ruky. Vo vnútri svalu je tiež spojivové tkanivo. Vezmem inú farbu. Oranžová. Toto je membrána spojivového tkaniva; obklopuje zväzky svalových vlákien rôznej hrúbky. Nazýva sa to perimysium, čo je spojivové tkanivo vo vnútri svalu. Perimýzium... A každý z týchto zväzkov je obklopený perimýziom... Keď sa na to pozrieme podrobnejšie... Tu je jeden taký zväzok svalových vlákien, obklopený perimýziom... Zoberme si tento zväzok. Je obklopený škrupinou nazývanou perimysium. Toto je také „inteligentné“ slovo pre spojivové tkanivo. Sú tam samozrejme aj iné tkanivá – nervové vlákna, kapiláry, pretože do svalu treba dodať krv a nervové vzruchy. Takže okrem spojivového tkaniva existujú aj iné tkanivá, ktoré podporujú život svalových buniek. Každá z týchto skupín vlákien – a to sú veľké skupiny svalových vlákien – sa nazýva zväzok. Toto je drdol... Drdol. Vo vnútri takého zväzku je tiež spojivové tkanivo; nazýva sa to endomýzium. Teraz to označím. Endomysium. Opakujem: spojivové tkanivo obsahuje nervové vlákna, kapiláry - všetko potrebné na zabezpečenie kontaktu so svalovými bunkami. Pozeráme sa na štruktúru svalu. Toto je endomýzium. Zelená označuje spojivové tkanivo nazývané endomýzium. Endomysium. Ale toto „vlákno“ obklopené endomýziom je svalová bunka. Svalová bunka. Označím inou farbou. Tu je taká predĺžená bunka. Trochu ju "vytiahnem". Svalová bunka. Pozrime sa do nej a uvidíme, ako sa tam nachádzajú myozínové a aktínové vlákna. Takže tu je svalová bunka alebo svalové vlákno. Svalové vlákno... Často uvidíte dve predpony; prvé je „myo“, ktoré pochádza z gréckeho slova pre „sval“; A druhé je „sarco“, napríklad v slovách „sarcolemma“, „sarkoplazmatické retikulum“, ktoré pochádza z gréckeho slova „mäso“, „mäso“. Zachováva sa v mnohých slovách, napríklad „sarkofág“. „Sarco“ znamená mäso, „myo“ znamená sval. Takže toto je svalové vlákno. Alebo svalová bunka. Poďme sa na to pozrieť bližšie. Teraz to nakreslím väčšie. Svalová bunka, inak nazývaná svalové vlákno. „Vlákno“ - pretože je oveľa dlhšie ako široké; má podlhovastý tvar. Teraz budem kresliť. Toto je moja svalová bunka... Pozrime sa na to v reze. Svalové vlákno... Môžu byť relatívne krátke – niekoľko stoviek mikrometrov – a veľmi dlhé, aspoň podľa bunkových štandardov. Dajme si pár centimetrov. Predstavte si takú bunku! Je veľmi dlhý, preto má niekoľko jadier. A na naznačenie jadier si opravím kresbu. Tieto tuberkulózy pridám na bunkovú membránu a pod nimi budú jadrá. Dovoľte mi pripomenúť, toto je len jedna svalová bunka; Takéto bunky sú veľmi dlhé, takže majú niekoľko jadier. Tu bude prierez. Ako som povedal, v bunke je niekoľko jadier. Predstavme si, že membrána je priehľadná; tu je jedno jadro, tu je druhé, tu je tretie a štvrté. Je potrebných veľa jadier, aby proteíny nestrácali čas cestovaním na veľké vzdialenosti; Povedzme, z tohto jadra do tejto časti bunky. Vo viacjadrovej bunke sú informácie o DNA vždy nablízku. Ak sa nemýlim, v jednom milimetri svalového tkaniva je v priemere tridsať jadier. Neviem, koľko jadier je v našej bunke, ale sú umiestnené priamo pod membránou - a pamätáte si, ako sa to volá z poslednej lekcie. Membrána svalových buniek sa nazýva sarkolema. Poďme si to zapísať. Sarcolemma. Dôraz sa kladie na tretiu slabiku. Toto sú jadrá. Jadro... A keď sa pozrieme na prierez, uvidíme ešte tenšie štruktúry, nazývajú sa myofibrily. Sú to vláknité štruktúry vo vnútri bunky. Jeden z nich nakreslím na obrázku. Tu je jedno z týchto „vlákno“. Toto je myofibrila. Myofibrila... Ak sa na to pozriete cez mikroskop, môžete vidieť drážky. Toto sú drážky... Tu, tu a tu... A ešte pár tenkých... Vo vnútri myofibríl dochádza k interakcii myozínových a aktínových filamentov. Poďme si to priblížiť ešte viac. Toto budeme naďalej zvyšovať, kým nedosiahneme molekulárnu úroveň. Takže myofibrila; nachádza sa vo vnútri svalovej bunky alebo svalového vlákna. Svalové vlákno je svalová bunka. Myofibrila je vláknitá štruktúra vo svalovej bunke. Sú to myofibrily, ktoré zabezpečujú kontrakciu svalov. Nakreslím myofibrilu vo väčšej mierke. Niečo ako toto... Sú na ňom pruhy... Toto sa nazýva pruhovanie. Úzke pruhy. Tiež... Sú tam širšie pruhy. Pokúsim sa kresliť čo najopatrnejšie. Tu je ďalší prúžok... A potom sa všetko opakuje. Každá z týchto opakujúcich sa oblastí sa nazýva sarkoméra. Toto je sarkoméra. Sarkoméra... Takéto oblasti sa nachádzajú medzi takzvanými Z-líniami. Termíny boli vytvorené, keď vedci prvýkrát videli tieto čiary pod mikroskopom. Čoskoro si povieme, ako súvisia s myozínom a aktínom. Táto zóna sa zvyčajne nazýva Disk A alebo A-disk. Ale táto zóna tu a tu je disk I alebo I-disk. Za pár minút zistíme, ako súvisia s mechanizmami, molekulami, o ktorých sme hovorili v minulej lekcii. Ak sa pozriete dovnútra myofibríl, urobíme ich prierez, rozdelíme ho na časti rovnobežné s obrazovkou, na ktorú sa pozeráme, a toto uvidíme. Dobre, tu je jedna čiara Z. Z-line... Ďalší Z-line. Kreslím jednu sarkoméru vo veľkom meradle. Susedná Z-línia. A teraz prejdeme na molekulárnu úroveň, ako som sľúbil. Tu sú aktínové vlákna, ktoré označím vlnovkami. Nech sú tri... Označím ich... Aktínové vlákna... A medzi aktínovými vláknami sú myozínové vlákna. Nakreslím ich inou farbou... Pamätajte, myozínové vlákna majú dve hlavy. Každá z nich má dve hlavy, ktoré sa posúvajú alebo „plazú“ pozdĺž aktínových vlákien. Uvediem niekoľko... Tu sú priložené... Teraz sa pozrieme na to, čo sa stane, keď sa sval stiahne. Nakreslíme viac myozínových vlákien. V skutočnosti je myozínových hláv neporovnateľne viac, ale máme schematický diagram. Sú to vlákna myozínového proteínu, sú skrútené, ako sme videli v minulej lekcii; tu je ďalší. Schematicky načrtnem... Okamžite si môžete všimnúť, že myozínové vlákna sa nachádzajú v A-disku. Toto je oblasť A-disk. A-disk... Oblasti aktínových a myozínových filamentov sa navzájom prekrývajú, ale I-disk je oblasť, kde nie je žiadny myozín, iba aktín. I-disk... Myozínové vlákna sú držané na mieste titínom; je to elastický, elastický proteín. Označím to inou farbou. Toto sú tie špirály... Myozínové vlákna drží titín. Spája myozín so Z-zónou. Tak čo sa deje? Keď je neurón vzrušený... Nakreslíme koncovú vetvu neurónu, presnejšie koncovú vetvu axónu. Toto je motorický neurón. Dáva myofibrile príkaz na kontrakciu. Akčný potenciál sa šíri cez membránu všetkými smermi. A v membráne, pamätáme si, sú T-tubuly. Akčný potenciál cez ne prechádza do bunky a ďalej sa šíri. Sarkoplazmatické retikulum uvoľňuje ióny vápnika. Vápenaté ióny sa viažu na troponín, ktorý sa viaže na aktínové vlákna, tropomyozín sa posúva a myozín môže interagovať s aktínom. Myozínové hlavy môžu využívať energiu ATP a posúvať sa po aktínových vláknach. Pamätáte si tento „pracovný ťah“? To si možno predstaviť ako pohyb aktínových filamentov doprava (preč od nás) alebo ako pohyb myozínovej hlavy doľava (preč od nás); Toto je zrkadlový pohyb, však? Pozrite, myozín zostane na svojom mieste a aktínové vlákna sa budú navzájom priťahovať. Medzi sebou. Takto sa sval sťahuje. Prešli sme teda od všeobecného vzhľadu svalu k procesom vyskytujúcim sa na molekulárnej úrovni, o ktorých sme hovorili v predchádzajúcich lekciách. Tieto procesy prebiehajú vo všetkých myofibrilách vo vnútri bunky, pretože sarkoplazmatické retikulum uvoľňuje vápnik do cytoplazmy, iný názov je myoplazma, pretože hovoríme o svalovej bunke, o celej bunke. Vápnik vstupuje do všetkých myofibríl. Existuje dostatok iónov vápnika na to, aby sa naviazali na všetky - alebo väčšinu - troponínových proteínov na aktínových vláknach a celý sval sa stiahne. Jednotlivé svalové vlákna, svalové bunky, majú pravdepodobne malú kontrakčnú silu. Mimochodom, keď sa jedno alebo viac vlákien stiahne, pocítite zášklby. Ale keď všetci pracujú, ich sila je dostatočná na to, aby vykonali prácu, rozhýbali naše kosti, zdvihli váhu. Dúfam, že lekcia bola užitočná.
Histogenéza
Zdrojom vývoja kostrového svalstva sú myotómové bunky – myoblasty. Niektoré z nich sa diferencujú v miestach, kde sa tvoria takzvané autochtónne svaly. Iné migrujú z myotómov do mezenchýmu; zároveň sú už determinované, hoci navonok sa nelíšia od ostatných mezenchymálnych buniek. Ich diferenciácia pokračuje v miestach, kde sa tvoria ďalšie svaly tela. Pri diferenciácii vznikajú 2 bunkové línie. Bunky prvého sa spájajú a vytvárajú sympplasty - svalové trubice (myotrubice). Bunky druhej skupiny zostávajú nezávislé a diferencujú sa na myosatelity (myosatelitové bunky).
V prvej skupine dochádza k diferenciácii špecifických organel myofibríl, ktoré postupne obsadzujú väčšinu lumen myotrubice a vytláčajú bunkové jadrá na perifériu.
Bunky druhej skupiny zostávajú nezávislé a nachádzajú sa na povrchu myotrubíc.
Štruktúra
Štrukturálnou jednotkou svalového tkaniva je svalové vlákno. Pozostáva z myosimplastov a myosatelitocytov (satelitných buniek), pokrytých spoločnou bazálnou membránou. Dĺžka svalového vlákna môže dosiahnuť niekoľko centimetrov s hrúbkou 50-100 mikrometrov.
Kostrové svaly sú pripevnené ku kostiam alebo k sebe navzájom silnými, pružnými šľachami.
Štruktúra myosymplastu
Myosymplast je súbor fúzovaných buniek. Má veľké množstvo jadier umiestnených pozdĺž obvodu svalového vlákna (ich počet môže dosiahnuť desiatky tisíc). Podobne ako jadrá sa na periférii symplastu nachádzajú ďalšie organely potrebné pre fungovanie svalovej bunky - endoplazmatické retikulum (sarkoplazmatické retikulum), mitochondrie atď. Centrálnu časť symplastu zaberajú myofibrily. Štrukturálnou jednotkou myofibrily je sarkoméra. Skladá sa z molekúl aktínu a myozínu, práve ich vzájomné pôsobenie zabezpečuje zmenu dĺžky svalového vlákna a v dôsledku toho aj svalovú kontrakciu. Súčasťou sarkoméry sú aj mnohé pomocné proteíny – titín, troponín, tropomyozín a ďalšie motorické neuróny. Počet svalových vlákien, ktoré tvoria jednu IU, sa v rôznych svaloch líši. Napríklad tam, kde sa vyžaduje jemné ovládanie pohybov (v prstoch alebo vo svaloch oka), motorické jednotky sú malé a neobsahujú viac ako 30 vlákien. A v svale gastrocnemius, kde nie je potrebná jemná kontrola, je v ME viac ako 1000 svalových vlákien.
Motorické jednotky toho istého svalu môžu byť rôzne. Podľa rýchlosti kontrakcie sa motorické jednotky delia na pomalé (S-ME) a rýchle (F-ME). A F-ME sa zase delí podľa odolnosti voči únave na únavové (FR-ME) a rýchlo unavujúce (FF-ME).
Motorické neuróny inervujúce tieto ME sú rozdelené podľa toho. Vyskytujú sa tu S-motoneuróny (S-MN), FF-motoneuróny (F-MN) a FR-motoneuróny (FR-MN).S-ME sa vyznačujú vysokým obsahom proteínu myoglobínu, ktorý je schopný viazať kyslík (O2 ). Svaly zložené prevažne z tohto typu ME sa nazývajú červené svaly kvôli ich tmavočervenej farbe. Červené svaly vykonávajú funkciu udržiavania ľudského držania tela. Extrémna únava takýchto svalov nastáva veľmi pomaly a obnova funkcií naopak veľmi rýchlo.
Táto schopnosť je určená prítomnosťou myoglobínu a veľkého počtu mitochondrií. Červené svalové ME typicky obsahujú veľké množstvo svalových vlákien. FR-ME tvoria svaly, ktoré sú schopné vykonávať rýchle kontrakcie bez výraznej únavy. FR-ME vlákna obsahujú veľké množstvo mitochondrií a sú schopné generovať ATP prostredníctvom oxidačnej fosforylácie.
Typicky je počet vlákien vo FR-ME menší ako v S-ME. Vlákna FF-ME sa vyznačujú nižším obsahom mitochondrií ako FR-ME, ako aj tým, že sa v nich ATP vytvára prostredníctvom glykolýzy. Chýba im myoglobín, takže svaly pozostávajúce z tohto typu ME sa nazývajú biele. Biele svaly vyvíjajú silnú a rýchlu kontrakciu, ale pomerne rýchlo sa unavia.
Funkcia
Tento typ svalového tkaniva poskytuje schopnosť vykonávať dobrovoľné pohyby. Sťahujúci sval pôsobí na kosti alebo kožu, ku ktorej je pripojený. V tomto prípade zostáva jeden z upevňovacích bodov nehybný – tzv fixačný bod(lat. púnctum fíxsum), ktorý sa vo väčšine prípadov považuje za počiatočný úsek svalu. Pohyblivý svalový úlomok je tzv pohyblivý bod, (lat. púnctum móbile), čo je miesto jeho uchytenia. V závislosti od vykonávanej funkcie však punctum fixum môže pôsobiť ako punctum mobil, a naopak.
Kostrové svaly vyrobené z priečne pruhovaného tkaniva kostrového svalstva. Sú ľubovoľné, t.j. ich redukcia sa uskutočňuje vedome a závisí od našej túžby. Celkovo je v ľudskom tele 639 svalov, z toho 317 párových, 5 nepárových.
Kostrový sval- je to orgán s charakteristickým tvarom a stavbou, typickou architektúrou ciev a nervov, vybudovaný prevažne z priečne pruhovaného svalového tkaniva, na vonkajšej strane pokrytý vlastnou fasciou a má schopnosť kontrakcie.
Princípy klasifikácia svalov. Klasifikácia kostrových svalov ľudského tela je založená na rôznych charakteristikách: oblasť tela, pôvod a tvar svalov, funkcia,
tomotopografické vzťahy, smer svalových vlákien, vzťah svalov ku kĺbom. Vo vzťahu k oblastiam ľudského tela sa rozlišujú svaly trupu, hlavy, krku a končatín. Svaly trupu sa zase delia na svaly chrbta, hrudníka a brucha. Svaly
Horná končatina sa podľa existujúcich častí kostry delí na svaly pletenca hornej končatiny, svaly ramena, predlaktia a ruky. Homologické úseky sú charakteristické pre svaly dolnej končatiny - svaly pletenca dolnej končatiny (panvové svaly), svaly stehna, predkolenia a chodidla.
Podľa tvaru svaly môžu byť jednoduché alebo zložité. Jednoduché svaly zahŕňajú dlhé, krátke a široké. Viachlavové (biceps, triceps, kvadriceps), viacšľachové a digastrické svaly sa považujú za zložité. Svaly určitého geometrického tvaru sú tiež zložité: okrúhle, štvorcové, deltové, lichobežníkové, kosoštvorcové atď.
Podľa funkcie rozlišovať medzi flexorovými a extenzorovými svalmi; adduktorové a abduktorové svaly; rotačné (rotátory); zvierače (konstriktory) a dilatátory (expandéry). Svaly rotátora v
V závislosti od smeru pohybu sa delia na pronátory a supinátory (rotujúce dovnútra a von). Predpokladá sa tiež, že budú rozdelené na synergistov a antagonistov. Synergisti- sú to svaly, ktoré plnia rovnakú funkciu a zároveň sa navzájom posilňujú. Antagonisti- sú to svaly, ktoré plnia opačné funkcie, t.j. produkujúce pohyby oproti sebe.
Podľa polohy- povrchné a hlboké; vonkajšie a vnútorné; mediálne a laterálne.
V smere svalových vlákien- s paralelným, šikmým, kruhovým a priečnym priebehom svalových vlákien.
Svalová štruktúra. Kostrový sval ako orgán zahŕňa samotné svalové a šľachové časti, systém membrán spojivového tkaniva, vlastné cievy a nervy. Stredná, zhrubnutá časť svalu sa nazýva brucho. Vo väčšine prípadov sú na oboch koncoch svalu šľachy, pomocou ktorých je pripevnený ku kostiam. Štrukturálnou a funkčnou jednotkou samotnej svalovej partie je priečne pruhované svalové vlákno.
Počas svalovej kontrakcie sa aktínové vlákna vťahujú do priestorov medzi vláknami myozínu, menia svoju konfiguráciu a priľnú k sebe. K poskytovaniu energie pre tieto procesy dochádza v dôsledku rozpadu molekúl ATP v mitochondriách.
Funkčná jednotka svalov - mion- súbor priečne pruhovaných svalových vlákien inervovaných jedným motorickým nervovým vláknom. Pomocným aparátom kostrových svalov sú fascie, fibrózne a osteofibrózne kanály, synoviálne pošvy, burzy, svalové bloky a sezamské kosti. Fascia je membrána spojivového tkaniva, ktorá viaže podkožné tukové tkanivo, pokrýva svaly a niektoré vnútorné orgány.
Prvý zahŕňa všetky ľudské kostrové svaly, ktoré poskytujú schopnosť vykonávať dobrovoľné pohyby, svaly jazyka, hornú tretinu pažeráka a niektoré ďalšie, srdcový sval (myokard), ktorý má svoje vlastné charakteristiky (zloženie bielkovín, povaha kontrakcie atď.). Medzi hladké svaly patria svalové vrstvy vnútorných orgánov a steny ľudských ciev, ktoré poskytujú schopnosť vykonávať množstvo dôležitých fyziologických funkcií.
Štrukturálne prvky všetkých typov svalov sú svalové vlákna. Pruhované svalové vlákna v kostrových svaloch tvoria zväzky, ktoré sú navzájom spojené vrstvami spojivového tkaniva. Na ich koncoch sú svalové vlákna prepletené s vláknami šľachy, cez ktoré sa ťah svalov prenáša na kosti kostry. Pruhované svalové vlákna sú obrovské viacjadrové bunky, ktorých priemer sa pohybuje od 10 do 100 mikrónov a dĺžka často zodpovedá dĺžke svalov, u niektorých ľudských svalov dosahuje napríklad 12 cm.Vlákno je pokryté elastickým membrána - sarkolema a pozostáva zo sarkoplazmy, ktorej štrukturálnymi prvkami sú organely ako mitochondrie, ribozómy, trubice a vezikuly sarkoplazmatického retikula a tzv. T-systémy, rôzne inklúzie atď. V sarkoplazme sa zvyčajne v vo forme zväzkov existuje veľa vláknitých útvarov s hrúbkou 0,5 až niekoľko mikrónov - myofibrily, ktoré majú, podobne ako celé vlákno ako celok, priečne pruhované. Každá myofibrila je rozdelená na niekoľko stoviek sekcií dlhých 2,5-3 mikrónov, nazývaných sarkoméry. Každá sarkoméra sa zase skladá zo striedajúcich sa sekcií – diskov, ktoré majú nerovnakú optickú hustotu a dávajú myofibrilám a svalovému vláknu ako celku charakteristické priečne pruhovanie, jasne zistiteľné pri pozorovaní pod mikroskopom s fázovým kontrastom. Tmavšie disky majú schopnosť byť dvojlom a nazývajú sa anizotropné, alebo disky A. Svetlejšie disky túto schopnosť nemajú a nazývajú sa izotropné, alebo disky I. Strednú časť disku A zaberá zóna slabšieho dvojlomu – zóna H. Disk I je rozdelený na 2 rovnaké časti tmavou Z-platňou oddeľujúcou jednu sarkoméru od druhej. Každá sarkoméra má dva typy filamentov pozostávajúcich zo svalových bielkovín: hustý myozín a tenký aktín. Hladké svalové vlákna majú trochu inú štruktúru. Sú to vretenovité mononukleárne bunky bez priečnych ryhovaní. Ich dĺžka zvyčajne dosahuje 50-250 mikrónov (v maternici - až 500 mikrónov), šírka - 4-8 mikrónov; myofilamenty v nich zvyčajne nie sú spojené do samostatných myofibríl, ale sú umiestnené po dĺžke vlákna vo forme mnohých jednotlivých aktínových filamentov. V bunkách hladkého svalstva neexistuje usporiadaný systém myozínových filamentov. V hladkom svalstve mäkkýšov zohrávajú zrejme najdôležitejšiu úlohu pri realizácii funkcie obturátora paramyozínové vlákna (tropomyozín A).
Chemické zloženie svalov sa mení v závislosti od typu a funkčného stavu svalu a množstva ďalších faktorov. Hlavné látky, ktoré tvoria ľudské priečne pruhované svaly, a ich obsah (v % vlhkej hmotnosti) sú uvedené nižšie:
- Voda 72-80
- Husté látky 20-28
Počítajúc do toho:
- Veveričky 16,5-20,9
- Glykogén 0,3-3,0
- Fosfatidy 0,4-1,0
- Cholesterol 0,06-0,2
- Kreatín + kreatínfosfát 0,2-0,55
- Kreatinín 0,003-0,005
- ATP 0,25-0,4
- karnozín 0,2-0,3
- karnitín 0,02-0,05
- Anzerin 0,09-0,15
- Voľné aminokyseliny 0,1-0,7
- Kyselina mliečna 0,01-0,02
- Ash 1,0-1,5
V priemere asi 75% mokrej hmotnosti svalov tvorí voda. Proteíny tvoria väčšinu hustých látok. Existujú myofibrilárne (kontraktilné) proteíny – myozín, aktín a ich komplex – aktomyozín, tropomyozín a množstvo tzv. minoritných proteínov (a a b-aktiníny, troponín atď.), a sarkoplazmatické – globulíny X, myogény, respiračné pigmenty najmä myoglobín, nukleoproteíny a enzýmy, ktoré sa podieľajú na metabolických procesoch vo svaloch. Z ostatných zlúčenín sú najdôležitejšie extraktívne látky, ktoré sa podieľajú na metabolizme a kontrakčnej funkcii svalov: ATP, fosfokreatín, karnozín, anserín atď.; fosfolipidy, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri tvorbe bunkových mikroštruktúr a metabolických procesoch; látky bez dusíka: glykogén a produkty jeho rozkladu (glukóza, kyselina mliečna atď.), neutrálne tuky, cholesterol atď.; minerály - soli K, Na, Ca, Mg. Hladké svaly sa výrazne líšia chemickým zložením od priečne pruhovaných svalov (nižší obsah zmluvných bielkovín – aktomyozínu, vysokoenergetických zlúčenín, dipeptidov a pod.).
Funkčné vlastnosti priečne pruhovaných svalov. Pruhované svaly sú bohato zásobené rôznymi nervami, pomocou ktorých nervové centrá uskutočňujú reguláciu svalovej činnosti. Najdôležitejšie z nich sú: motorické nervy, ktoré vedú impulzy do svalov, spôsobujú ich excitáciu a kontrakciu; senzorické nervy, cez ktoré sa prenášajú informácie o jeho stave zo svalu do nervových centier, a napokon adaptačno-trofické vlákna sympatiku, ovplyvňujúce metabolizmus a spomaľujúce rozvoj svalovej únavy.
Každá vetva motorického nervu, ktorá inervuje celú skupinu svalových vlákien tvoriacich takzvanú motorickú jednotku, dosahuje samostatné svalové vlákno. Všetky svalové vlákna, ktoré tvoria takúto jednotku, sa pri vzrušení sťahujú takmer súčasne. Pod vplyvom nervového impulzu sa na zakončeniach motorického nervu uvoľňuje mediátor acetylcholín, ktorý interaguje s cholinergným receptorom postsynaptickej membrány (synapsie). V dôsledku toho sa zvyšuje priepustnosť membrány pre ióny Na a K, čo zase spôsobuje jej depolarizáciu (vznik postsynaptického potenciálu). Potom sa v priľahlých oblastiach membrány svalového vlákna objaví excitačná vlna (vlna elektronegativity), ktorá sa šíri pozdĺž vlákna kostrového svalstva, zvyčajne rýchlosťou niekoľkých metrov za sekundu. V dôsledku excitácie sval mení svoje elastické vlastnosti. Ak úponové body svalu nie sú fixované nehybne, skracuje sa (sťahuje sa). V tomto prípade sval produkuje určitú mechanickú prácu. Ak sú upevňovacie body svalu nehybné, vzniká v ňom napätie. Medzi výskytom excitácie a objavením sa kontrakčnej vlny alebo vlny napätia uplynie určitý čas, ktorý sa nazýva latentná perióda. Svalová kontrakcia je sprevádzaná uvoľňovaním tepla, ktoré pokračuje určitý čas aj po relaxácii.
V ľudských svaloch bola preukázaná existencia „pomalých“ svalových vlákien (medzi ne patria „červené“ s obsahom respiračného pigmentu myoglobín) a „rýchle“ („biele“, ktoré nemajú myoglobín), ktoré sa líšia rýchlosťou kontrakčnej vlny a jej trvania. V „pomalých“ vláknach je trvanie kontrakčnej vlny približne 5-krát dlhšie a rýchlosť vedenia je 2-krát nižšia ako v „rýchlych“ vláknach. Takmer všetky kostrové svaly sú zmiešaného typu, t.j. obsahujú „rýchle“ aj „pomalé“ vlákna. Podľa charakteru podráždenia nastáva buď jednorazová - fázová - kontrakcia svalových vlákien, alebo dlhodobá - tetanická. Tetanus nastáva, keď séria podráždení vstupuje do svalu s takou frekvenciou, že každé nasledujúce podráždenie stále nachádza sval v stave kontrakcie, čo vedie k súčtu kontrakčných vĺn. NIE. Vvedensky zistil, že zvýšenie frekvencie stimulácie spôsobuje zvýšenie tetanu, ale len do určitej hranice, ktorú nazval „optimálnym“. Ďalšie zvýšenie stimulácie znižuje tetanické kontrakcie (pesimum). Rozvoj tetanu má veľký význam pri kontrakcii „pomalých“ svalových vlákien. Vo svaloch s prevahou „rýchlych“ vlákien je maximálna kontrakcia zvyčajne výsledkom súčtu kontrakcií všetkých motorických jednotiek, do ktorých nervové impulzy spravidla neprichádzajú súčasne, asynchrónne.
V priečne pruhovaných svaloch bola tiež preukázaná existencia takzvaných čisto tonických vlákien. Tonické vlákna sa podieľajú na udržiavaní svalového tonusu „bez únavy“. Tonická kontrakcia je pomaly sa rozvíjajúca kontinuálna kontrakcia, ktorá môže byť udržiavaná po dlhú dobu bez výrazného výdaja energie a prejavuje sa „neúnavným“ odporom voči vonkajším silám, ktoré majú tendenciu naťahovať svalový orgán. Tonické vlákna reagujú na nervový impulz vlnou kontrakcie len lokálne (v mieste podráždenia). Avšak kvôli veľkému počtu terminálnych motorických plakov môže byť tonické vlákno vzrušené a kontrahované ako celok. Kontrakcia takýchto vlákien sa vyvíja tak pomaly, že aj pri veľmi nízkych frekvenciách stimulácie sa jednotlivé vlny kontrakcie navzájom prekrývajú a spájajú sa do dlhotrvajúceho skrátenia. Dlhodobá odolnosť tonických vlákien, ako aj vlákien s pomalou fázou, voči ťahovým silám je zabezpečená nielen elastickým napätím, ale aj zvýšením viskozity svalových bielkovín.
Na charakterizáciu kontraktilnej funkcie svalov sa používa pojem "absolútna sila", čo je množstvo úmerné svalový prierez, nasmerovaný kolmo na jeho vlákna a je vyjadrený v kg/cm2. Napríklad absolútna sila ľudského bicepsového svalu je 11,4 a svalu gastrocnemia 5,9 kg/cm2.
Systematická intenzívna práca svalov (tréning) zvyšuje ich hmotu, silu a výkonnosť. Nadmerná práca však vedie k rozvoju únavy, t.j. k zníženiu výkonnosti svalov. Svalová nečinnosť vedie k svalovej atrofii.
Funkčné vlastnosti hladkých svalov
Hladké svaly vnútorných orgánov sa výrazne líšia od kostrových svalov povahou inervácie, excitácie a kontrakcie. Vlny excitácie a kontrakcie sa vyskytujú v hladkých svaloch veľmi pomalým tempom. Rozvoj stavu „neúnavného“ tonusu hladkého svalstva je spojený, ako v tonických kostrových vláknach, s pomalosťou kontrakčných vĺn, ktoré sa navzájom spájajú aj pri zriedkavej rytmickej stimulácii. Hladké svaly sa vyznačujú aj schopnosťou automatizácie, t.j. k činnostiam, ktoré nesúvisia so vstupom nervových impulzov do svalu z centrálneho nervového systému. Zistilo sa, že nielen nervové bunky prítomné v hladkých svaloch, ale aj samotné bunky hladkého svalstva majú schopnosť rytmicky sa spontánne vzrušovať a sťahovať.
Schopnosť hladkého svalstva meniť dĺžku bez zvyšovania napätia (vypĺňanie dutých orgánov, ako je močový mechúr, žalúdok a pod.) je pre telo nevyhnutná.
Ľudské kostrové svaly
Ľudské kostrové svaly, ktoré sa líšia tvarom, veľkosťou a polohou, tvoria viac ako 40 % jeho telesnej hmotnosti. Pri kontrakcii sa sval skracuje, čo môže dosiahnuť 60 % jeho dĺžky; čím je sval dlhší (najdlhší sval v tele, sartorius, dosahuje 50 cm), tým väčší je rozsah pohybu. Kontrakcia kupolovitého svalu (napríklad bránice) spôsobuje jeho sploštenie, zatiaľ čo kontrakciu prstencových svalov (sfinkterov) sprevádza zúženie alebo uzavretie otvoru. Svaly radiálneho smeru naopak spôsobujú rozširovanie otvorov pri kontrakcii. Ak sa svaly nachádzajú medzi kostnými výbežkami a kožou, ich kontrakcia spôsobí zmenu textúry kože.
Všetky kostrové, alebo somatické (z gréckeho soma - telo), svaly podľa topograficko-anatomických princípov možno rozdeliť na svaly hlavy, medzi ktorými sú tvárové a žuvacie svaly, ktoré ovplyvňujú dolnú čeľusť, svaly hl. krku, trupu a končatín. Svaly trupu pokrývajú hrudník a tvoria steny brušnej dutiny, v dôsledku čoho sú rozdelené na svaly hrudníka, brucha a chrbta. Rozkúskovanie kostry končatín slúži ako základ na identifikáciu zodpovedajúcich svalových skupín: pre hornú končatinu - to sú svaly ramenného pletenca, nadlaktia, predlaktia a ruky; pre dolnú končatinu - svaly panvového pletenca, stehna, dolná časť nohy, chodidlo.
Osoba má asi 500 svalov spojených s kostrou. Medzi nimi sú niektoré veľké (napríklad štvorhlavý stehenný sval), iné sú malé (napríklad krátke chrbtové svaly). Spoločná práca svalov sa uskutočňuje podľa princípu synergie, hoci jednotlivé funkčné svalové skupiny pôsobia pri určitých pohyboch ako antagonisti. Pred ramenom sú teda bicepsové a brachialisové svaly, ktoré vykonávajú flexiu predlaktia v lakťovom kĺbe a vzadu je trojhlavý sval ramena, ktorého kontrakcia spôsobuje opačný pohyb - extenziu predlaktia.
V guľových kĺboch sa vyskytujú jednoduché a zložité pohyby. Napríklad v bedrovom kĺbe je flexia bedra spôsobená m. iliopsoas a extenzia gluteus maximus. Stehno je abdukované kontrakciou gluteus medius a minimus svalov a je addukované piatimi svalmi stredného stehna. Po obvode bedrového kĺbu sa nachádzajú aj svaly, ktoré spôsobujú rotáciu bedra dovnútra a von.
Najvýkonnejšie svaly sa nachádzajú na trupe. Sú to chrbtové svaly – vzpriamovač trupu, brušné svaly, ktoré tvoria u človeka špeciálny útvar – brušný lis. Vďaka vertikálnej polohe tela sa svaly dolnej končatiny človeka posilnili, pretože okrem účasti na pohybe poskytujú telu oporu. Naopak, v procese evolúcie sa svaly hornej končatiny stali obratnejšími, čo zaručuje vykonávanie rýchlych a presných pohybov.
Na základe analýzy priestorovej polohy a funkčnej aktivity svalov moderná veda používa aj nasledovné spojenie: skupina svalov, ktorá vykonáva pohyby trupu, hlavy a krku; svalová skupina, ktorá vykonáva pohyby ramenného pletenca a voľnej hornej končatiny; svaly dolnej končatiny. V rámci týchto skupín sa rozlišujú menšie súbory.
Svalová patológia
Poruchy kontrakčnej funkcie svalov a ich schopnosti rozvíjať a udržiavať tonus sa pozorujú pri hypertenzii, infarkte myokardu, myodystrofii, atónii maternice, čriev, močového mechúra, pri rôznych formách obrny (napríklad po obrne) atď. zmeny vo funkciách svalových orgánov môžu nastať v dôsledku porúch nervovej alebo humorálnej regulácie, poškodenia jednotlivých svalov alebo ich častí (napríklad pri infarkte myokardu) a napokon aj na bunkovej a subcelulárnej úrovni. V tomto prípade môže ísť o metabolickú poruchu (predovšetkým enzýmový systém na regeneráciu vysokoenergetických zlúčenín - hlavne ATP) alebo o zmenu kontraktilného substrátu proteínu. Tieto zmeny môžu byť dôsledkom nedostatočnej tvorby svalových bielkovín v dôsledku narušenej syntézy zodpovedajúcej informácie, alebo matrice, RNA, t.j. vrodené chyby v štruktúre DNA chromozomálneho aparátu buniek. Posledná skupina chorôb sa teda zaraďuje medzi dedičné choroby.
Sarkoplazmatické proteíny kostrového a hladkého svalstva sú zaujímavé nielen z hľadiska ich možnej účasti na vzniku viskózneho následného efektu. Mnohé z nich majú enzymatickú aktivitu a podieľajú sa na bunkovom metabolizme. Pri poškodení svalových orgánov napríklad pri infarkte myokardu alebo pri poruche priepustnosti povrchových membrán svalových vlákien sa môžu do krvi uvoľňovať enzýmy (kreatínkináza, laktátdehydrogenáza, aldoláza, aminotransferázy a pod.). Stanovenie aktivity týchto enzýmov v krvnej plazme pri mnohých ochoreniach (infarkt myokardu, myopatie atď.) je teda veľmi klinicky zaujímavé.
Prednáška 6. ODA. SVALOVÝ SYSTÉM
1. Stavba a funkcie kostrového svalstva
2. Klasifikácia kostrových svalov
4. Svaly ľudského tela
Štruktúra a funkcie kostrových svalov
Kostrové svaly sú aktívnou súčasťou pohybového aparátu. Tieto svaly sú postavené z priečne pruhovaných (priečne pruhovaných) svalových vlákien. Svaly sú pripevnené ku kostiam kostry a pri ich kontrakcii (skracovaní) uvádzajú do pohybu kostné páky. Svaly udržujú polohu tela a jeho častí v priestore, pohybujú pákami kostí pri chôdzi, behu a iných pohyboch, vykonávajú žuvacie, prehĺtacie a dýchacie pohyby, podieľajú sa na artikulácii reči a mimiky a vytvárajú teplo.
V ľudskom tele je asi 600 svalov, z ktorých väčšina je párových. Hmotnosť kostrových svalov u dospelého človeka dosahuje 30-40% telesnej hmotnosti. U novorodencov a detí tvoria svaly až 20 – 25 % telesnej hmotnosti. V starobe a senilnom veku hmotnosť svalového tkaniva nepresahuje 20-30%.
Každý sval pozostáva z veľkého počtu svalových vlákien. Každé vlákno má tenký obal – endomýzium, tvorené malým počtom vlákien spojivového tkaniva. Zväzky svalových vlákien sú obklopené voľným vláknitým spojivovým tkanivom, nazývaným vnútorné perimýzium, ktoré oddeľuje svalové zväzky od seba. Na vonkajšej strane má sval tiež tenký väzivový obal - vonkajšie perimýzium, tesne spojené s vnútorným perimýziom zväzkami väzivových vlákien prenikajúcich do svalu. Vlákna spojivového tkaniva obklopujúce svalové vlákna a ich zväzky, presahujúce za sval, tvoria šľachu.
Každý sval sa rozvetvuje na veľké množstvo krvných ciev, ktorými krv privádza živiny a kyslík do svalových vlákien a odvádza produkty látkovej výmeny. Zdrojom energie pre svalové vlákna je glykogén. Pri jeho rozklade vzniká kyselina adenozíntrifosforečná (ATP), ktorá sa využíva na svalovú kontrakciu. Nervy vstupujúce do svalu obsahujú senzorické a motorické vlákna.
Kostrové svaly majú vlastnosti ako excitabilita, vodivosť a kontraktilita. Svaly sú schopné byť excitované pod vplyvom nervových impulzov a dostať sa do pracovného (aktívneho) stavu. V tomto prípade sa vzruch rýchlo šíri (vedie) z nervových zakončení (efektorov) do kontraktilných štruktúr – svalových vlákien. V dôsledku toho sa sval stiahne, skráti a uvedie do pohybu kostné páky.
Svaly majú sťahovaciu časť (brucho), vybudovanú z priečne pruhovaných svalových vlákien a konce šliach (šľachy), ktoré sú pripevnené ku kostiam kostry. V niektorých svaloch sú šľachy votkané do kože (tvárové svaly), pripojené k očnej gule alebo k susedným svalom (perineálne svaly). Šľachy sú tvorené z vytvoreného hustého vláknitého spojivového tkaniva a vyznačujú sa veľkou pevnosťou. Svaly umiestnené na končatinách majú úzke a dlhé šľachy. Mnohé svaly v tvare stuhy majú široké šľachy nazývané aponeurózy.
Klasifikácia kostrových svalov
V súčasnosti sú svaly klasifikované na základe ich tvaru, štruktúry, umiestnenia a funkcie.
Tvar svalov. Najbežnejšie svaly sú vretenovité a stuhovité (obr. 30). Vretenovité svaly sa nachádzajú predovšetkým na končatinách, kde pôsobia na dlhé kostené páky. Stuhovité svaly majú rôznu šírku, zvyčajne sa podieľajú na tvorbe stien trupu, brušnej a hrudnej dutiny. Fusiformné svaly môžu mať dve brušká, oddelené medziľahlou šľachou (digastrický sval), dve, tri a štyri počiatočné časti - hlavy (biceps, triceps, štvorhlavý sval). Existujú svaly, ktoré sú dlhé a krátke, rovné a šikmé, okrúhle a štvorcové.
Svalová štruktúra. Svaly môžu mať perovú štruktúru, keď sú svalové zväzky pripevnené k šľache na jednej, dvoch alebo viacerých stranách. Sú to jednopenaté, dvojpenaté a mnohé penatové svaly. Pennate svaly sú postavené z veľkého počtu krátkych svalových zväzkov a majú značnú silu. Sú to silné svaly. Sú však schopné kontrahovať len na malú dĺžku. Zároveň svaly s paralelným usporiadaním dlhých svalových zväzkov nie sú príliš silné, ale sú schopné skrátiť až 50% svojej dĺžky. Sú to obratné svaly, sú prítomné tam, kde sa pohyby vykonávajú vo veľkom.
Podľa vykonávanej funkcie a účinku na kĺby sa svaly delia na flexory a extenzory, adduktory a abduktory, kompresory (sfinktery) a dilatátory. Svaly sa vyznačujú umiestnením v ľudskom tele: povrchové a hlboké, bočné a stredné, predné a zadné.
3. Pomocný aparát svalov
Svaly vykonávajú svoje funkcie pomocou pomocných zariadení, medzi ktoré patria fascie, fibrózne a osteofibrózne kanály, synoviálne burzy a bloky.
Fascia- Sú to obaly spojivového tkaniva svalov. Rozdeľujú svaly na svalové partie a eliminujú trenie medzi svalmi.
Kanály (vláknité a osteofibrózne) sú prítomné v tých miestach, kde sa šľachy rozprestierajú na viacerých kĺboch (na ruke, nohe). Kanály slúžia na držanie šliach v určitej polohe počas svalovej kontrakcie.
Synoviálne vagíny tvorená synoviálnou membránou (membránou), ktorej jedna doska lemuje steny kanálika a druhá obklopuje šľachu a spája sa s ňou. Obe platničky na svojich koncoch zrastú, tvoria uzavretú úzku dutinu, ktorá obsahuje malé množstvo tekutiny (synovium) a zmáča synoviálne platničky kĺzavé po sebe.
Synoviálne (slizničné) burzy vykonávať funkciu podobnú synoviálnej vagíne. Burzy sú uzavreté vaky naplnené synoviálnou tekutinou alebo hlienom, ktoré sa nachádzajú tam, kde šľacha prechádza cez kostný výbežok alebo cez šľachu iného svalu.
V blokoch nazývané kostné výbežky (kondyly, epikondyly), cez ktoré sa vrhá svalová šľacha. V dôsledku toho sa uhol pripojenia šľachy ku kosti zväčšuje. Zároveň sa zvyšuje sila pôsobenia svalu na kosť.
Svalová práca a sila
Svaly pôsobia na kostné páky, čo spôsobuje, že pohybujú alebo držia časti tela v určitej polohe. Každý pohyb zvyčajne zahŕňa niekoľko svalov. Svaly pôsobiace jedným smerom sa nazývajú synergisti, svaly pôsobiace rôznymi smermi sa nazývajú antagonisty.
Svaly pôsobia na kosti kostry určitou silou a vykonávajú prácu – dynamickú alebo statickú. Pri dynamickej práci páky kostí menia svoju polohu a pohybujú sa v priestore. Pri statickej práci sa svaly napínajú, ale ich dĺžka sa nemení, telo (alebo jeho časti) je držané v určitej stacionárnej polohe. Táto kontrakcia svalov bez zmeny ich dĺžky sa nazýva izometrická kontrakcia. Svalová kontrakcia sprevádzaná zmenou jeho dĺžky sa nazýva izotonická kontrakcia.
S prihliadnutím na miesto pôsobenia svalovej sily na kostnú páku a ich ďalšie charakteristiky sa v biomechanike rozlišujú páky prvého rádu a páky druhého rádu (obr. 32). Pri páke prvého druhu sú miesto pôsobenia svalovej sily a bod odporu (telesná hmotnosť, hmotnosť záťaže) umiestnené na opačných stranách otočného bodu (od kĺbu). Príkladom páky prvého druhu je hlavica, ktorá sa opiera o atlas (otočný bod). Váha hlavy (jej predná časť) je umiestnená na jednej strane osi atlanto-okcipitálneho kĺbu a miesto, kde sila týlnych svalov pôsobí na tylovú kosť, je na druhej strane osi. Rovnováha hlavy sa dosiahne za predpokladu, že krútiaci moment aplikovanej sily (súčin sily tylových svalov a dĺžky ramena, rovnajúcej sa vzdialenosti od otočného bodu k miestu pôsobenia sily) zodpovedá na gravitačný moment prednej časti hlavy (súčin gravitácie a dĺžky ramena, ktorý sa rovná vzdialenosti od bodu opory k bodu pôsobenia gravitácie).
Pri páke druhej triedy sa miesto pôsobenia svalovej sily aj bod odporu (gravitácia) nachádza na jednej strane otočného bodu (osi kĺbu). V biomechanike existujú dva typy pák druhého druhu. Pri prvom type páky druhého typu je rameno aplikácie svalovej sily dlhšie ako rameno odporu. Napríklad ľudská noha. Rameno na aplikáciu sily m. triceps surae (vzdialenosť od hrbolčeka päty po oporný bod - hlavičky metatarzálnych kostí) je dlhšie ako rameno na pôsobenie gravitačnej sily tela (od osi členku kĺb k otočnému bodu). V tejto páke dochádza k zosilneniu aplikovanej svalovej sily (páka je dlhšia) a k strate rýchlosti pohybu gravitácie tela (páka je kratšia). Pri druhom type páky druhého druhu bude rameno pôsobenia svalovej sily kratšie ako rameno odporu (aplikácia gravitácie). Rameno od lakťového kĺbu po úpon bicepsovej šľachy je kratšie ako vzdialenosť od tohto kĺbu k ruke, kde pôsobí gravitačná sila. V tomto prípade dochádza k zvýšeniu rozsahu pohybu ruky (dlhé rameno) a strate sily pôsobiacej na kostnú páku (krátke rameno aplikácie sily).
Svalová sila určená hmotnosťou (hmotnosťou) bremena, ktoré tento sval dokáže zdvihnúť do určitej výšky pri jeho maximálnej kontrakcii. Táto sila sa zvyčajne nazýva zdvíhacia sila svalu. Zdvíhacia sila svalu závisí od počtu a hrúbky jeho svalových vlákien. U ľudí je svalová sila 5-10 kg na meter štvorcový. cm fyziologický priemer svalu. Pre morfofunkčné charakteristiky svalov existuje koncepcia ich anatomických a fyziologických prierezov (obr. 33). Fyziologický prierez svalu je súčet prierezov (ploch) všetkých svalových vlákien daného svalu. Anatomický priemer svalu je veľkosť (plocha) jeho prierezu v najširšom mieste. Pre svaly s pozdĺžne umiestnenými vláknami (stužkovité, vretenovité svaly) budú anatomické a fyziologické priemery rovnaké. Keď je veľké množstvo krátkych svalových zväzkov orientovaných šikmo, ako je to v prípade pennatých svalov, fyziologický priemer bude väčší ako anatomický.
Rotačná sila svalu závisí nielen od jeho fyziologického alebo anatomického priemeru, prípadne zdvíhacej sily, ale aj od uhla uchytenia svalu ku kosti. Čím väčší je uhol, pod ktorým sa sval pripája ku kosti, tým väčší účinok môže mať na túto kosť. Bloky sa používajú na zvýšenie uhla pripojenia svalov ku kosti.
Svaly ľudského tela
V závislosti od ich umiestnenia v tele a pre uľahčenie štúdia sa rozlišujú svaly hlavy, krku a trupu; svaly horných a dolných končatín.
Svaly umiestnené v rôznych oblastiach ľudského tela nielen vykonávajú rôzne funkcie, ale majú aj svoje vlastné štrukturálne vlastnosti. Na končatinách s dlhými kostenými pákami prispôsobenými na pohyb, uchopenie a držanie rôznych predmetov sú svaly zvyčajne vretenovitého tvaru, s pozdĺžnym alebo šikmým usporiadaním svalových vlákien, úzkymi a dlhými šľachami. V oblasti trupu sa na tvorbe jeho stien podieľajú stuhovité svaly so širokými plochými šľachami. Takéto široké šľachy sa nazývajú aponeurózy. V oblasti hlavy začínajú žuvacie svaly jedným koncom na pevných kostiach spodiny lebečnej a druhým koncom sú pripevnené k jedinej pohyblivej časti lebky - dolnej čeľusti. Svaly tváre začínajú na kostiach lebky a pripájajú sa ku koži. Pri kontrakcii tvárových svalov sa vytvára reliéf zmien pokožky tváre a mimika.
Hlavným prvkom kostrového svalstva je svalová bunka. Vzhľadom na to, že svalová bunka je v pomere k svojmu prierezu (0,05-0,11 mm) pomerne dlhá (bicepsové vlákna majú napríklad dĺžku až 15 cm), nazýva sa aj svalové vlákno.
Kostrový sval pozostáva z veľkého počtu týchto štrukturálnych prvkov, ktoré tvoria 85 – 90 % jeho celkovej hmoty. Napríklad biceps obsahuje viac ako jeden milión vlákien.
Medzi svalovými vláknami je jemná sieť malých krvných ciev (kapilár) a nervov (približne 10% celkovej svalovej hmoty). Do zväzku je spojených 10 až 50 svalových vlákien. Zväzky svalových vlákien tvoria kostrové svalstvo. Svalové vlákna, zväzky svalových vlákien a svaly sú obalené spojivovým tkanivom.
Svalové vlákna na ich koncoch sa stávajú šľachami. Prostredníctvom šliach pripevnených na kosti pôsobí svalová sila na kosti kostry. Šľachy a iné elastické prvky svalov majú tiež elastické vlastnosti. Pri vysokej a náhlej vnútornej záťaži (svalová trakcia) alebo pri silnej a náhlej vonkajšej sile sa elastické prvky svalu natiahnu a tým zjemnia silu a rozložia ju na dlhší čas.
Po dobrom zahriatí sa preto vo svaloch zriedkavo vyskytujú praskliny svalových vlákien a oddeľovanie od kostí. Šľachy majú výrazne väčšiu pevnosť v ťahu (asi 7000 N/cm2) ako svalové tkanivo (asi 60 N/cm2), kde N je Newton, takže sú oveľa tenšie ako svalové brucho. Svalové vlákno obsahuje základnú látku nazývanú sarkoplazma. Sarkoplazma obsahuje mitochondrie (30-35% hmoty vlákniny), v ktorých prebiehajú metabolické procesy a hromadia sa energeticky bohaté látky, ako fosfáty, glykogén a tuky. Tenké svalové vlákna (myofibrily) sú ponorené do sarkoplazmy a ležia rovnobežne s dlhou osou svalového vlákna.
Myofibrily spolu tvoria približne 50 % hmoty vlákna, ich dĺžka sa rovná dĺžke svalových vlákien a sú to, prísne vzaté, kontraktilné elementy svalu. Pozostávajú z malých, postupne spojených elementárnych blokov nazývaných sarkoméry (obr. 33).
Ryža. 33. Schéma kostrového svalstva: sval (do 5 cm), zväzok svalových vlákien (0,5 mm), svalové vlákno (0,05-0,1 mm), myofibrila (0,001-0,003 mm). Čísla v zátvorkách označujú približnú veľkosť prierezu stavebných prvkov svalu
Keďže dĺžka pokojovej sarkoméry je približne len 0,0002 mm, na vytvorenie reťazcov 10-15 cm dlhých bicepsových myofibríl je potrebné „spojiť“ obrovské množstvo sarkomér. Hrúbka svalových vlákien závisí najmä od počtu a prierezu myofibríl.
Pri myofibrilách kostrového svalstva sa pozoruje pravidelné striedanie svetlejších a tmavších oblastí. Preto sa kostrové svaly často nazývajú pruhované. Myofibrila pozostáva z identických opakujúcich sa prvkov, takzvaných sarkomér. Sarkoméra je z oboch strán ohraničená Z-diskami. K týmto kotúčom sú na oboch stranách pripevnené tenké aktínové vlákna. Aktínové vlákna majú nízku hustotu, a preto sa pod mikroskopom javia ako priehľadnejšie alebo svetlejšie. Tieto priehľadné, svetlé oblasti umiestnené na oboch stranách Z-disku sa nazývajú izotropné zóny (alebo I-zóny).
V strede sarkoméry sa nachádza systém hrubých filamentov, vytvorených predovšetkým z iného kontraktilného proteínu, myozínu. Táto časť sarkoméry je hustejšia a tvorí tmavšiu anizotropnú zónu (alebo A-zónu). Počas kontrakcie sa myozín stáva schopným interagovať s aktínom a začína ťahať aktínové vlákna smerom k stredu sarkoméry. V dôsledku tohto pohybu sa znižuje dĺžka každej sarkoméry a celého svalu ako celku. Je dôležité poznamenať, že s týmto systémom generovania pohybu, nazývaným systém posuvných filamentov, sa dĺžka filamentov (ani aktínových filamentov ani myozínových filamentov) nemení. Skrátenie je dôsledkom iba vzájomného pohybu nití. Signálom pre začiatok svalovej kontrakcie je zvýšenie koncentrácie Ca 2+ vo vnútri bunky. Koncentráciu vápnika v bunke regulujú špeciálne vápnikové pumpy zabudované do vonkajšej membrány a membrán sarkoplazmatického retikula, ktoré prepletá myofibrily.
Motorová jednotka(DE) - skupina svalových vlákien inervovaných jedným motorickým neurónom. Sval a jeho nervový pohon pozostáva z veľkého počtu paralelných jednotiek (obr. 34).
Ryža. 34. Konštrukcia motorovej jednotky: 1 - miecha; 2 - motorické neuróny; 3 – axóny; 4 - svalové vlákna
Za normálnych podmienok funguje motorická jednotka ako jeden celok: impulzy vysielané motorickým neurónom aktivujú všetky svalové vlákna zahrnuté v jej zložení. Vzhľadom na to, že sval pozostáva z mnohých motorických jednotiek (vo veľkých svaloch až niekoľko stoviek), môže pracovať nie ako celok, ale po častiach. Táto vlastnosť sa využíva pri regulácii sily a rýchlosti svalovej kontrakcie. Frekvencia impulzov vysielaných motorickými neurónmi do motorickej jednotky sa v prirodzených podmienkach pohybuje v rozmedzí 5–35 impulzov/s, len pri maximálnej svalovej námahe je možné zaregistrovať frekvenciu výboja nad 50 impulzov/s.
DE komponenty majú rôznu labilitu: axón - do 1000 impulzov/s, svalové vlákno - 250-500, myoneurálna synapsia - 100-150, telo motorického neurónu - do 50 impulzov/s. Čím nižšia je labilita komponentu, tým vyššia je úroveň únavy.
Rozlišovať rýchlo A pomaly DE. Rýchle majú veľkú silu a rýchlosť kontrakcie v krátkom čase, vysokú aktivitu glykolytických procesov, pomalé pracujú v podmienkach vysokej aktivity oxidačných procesov dlhodobo, s menšou silou a rýchlosťou kontrakcie. Prvé sa rýchlo unavia a obsahujú veľa glykogénu, druhé sú odolné – majú veľa mitochondrií. Pomalé motorické jednotky sú aktívne pri akomkoľvek svalovom napätí, kým rýchle motorické jednotky sú aktívne iba pri silnom svalovom napätí.
Na základe analýzy enzýmov svalových vlákien sa delia na tri typy: typ I, typ IIa, typ IIb.
V závislosti od rýchlosti kontrakcie, aeróbnej a anaeróbnej kapacity sa používajú tieto pojmy: pomalé zášklby, oxidačný typ (MO), rýchle zášklby, oxidačno-glykolytický typ (GOG) a rýchle zášklby, glykolytický typ (FG).
Existujú aj iné klasifikácie DE. Na základe dvoch parametrov – pokles intermitentného tetanu a odolnosti voči únave – sa teda motorické jednotky delia do troch skupín (Burke, 1981): pomalé zášklby, imúnne voči únave (typ S); odolný proti únave rýchlych zášklbov (typ FR) a citlivý na rýchle zášklby (typ FF).
Vlákna typu I zodpovedajú vláknam typu MO, vlákna typu IIa zodpovedajú vláknam typu BOG a vlákna typu IIb zodpovedajú vláknam typu BG. Svalové vlákna typu MO patria k MU typu S, vlákna typu BOG patria k MU typu FR a vlákna typu BG patria k MU typu FF.
Každý ľudský sval obsahuje kombináciu všetkých troch typov vlákien. MU typu FF sa vyznačuje najväčšou silou kontrakcie, najkratšou dobou trvania kontrakcie a najväčšou náchylnosťou k únave.
Keď už hovoríme o proporciách rôznych svalových vlákien u ľudí, treba poznamenať, že muži aj ženy majú o niečo viac pomaly vlákna (podľa rôznych autorov -
od 52 do 55 %).
Existuje prísny vzťah medzi počtom pomalých a rýchlych zášklbových vlákien vo svalovom tkanive a športovými úspechmi pri šprinte a udržiavaní vzdialenosti.
Lýtkové svaly majstrov sveta v maratóne obsahujú 93–99 % pomalých vlákien, zatiaľ čo najsilnejší šprintéri sveta majú vyšší podiel rýchlych vlákien (92 %).
U netrénovaného človeka počet motorických jednotiek, ktoré je možné zmobilizovať pri maximálnom silovom strese, zvyčajne nepresahuje 25–30 % a u jedincov dobre trénovaných na silové zaťaženie môže počet motorických jednotiek zapojených do práce presiahnuť 80–90 %. . Tento jav je založený na adaptácii centrálneho nervového systému, čo vedie k zvýšeniu schopnosti motorických centier mobilizovať väčší počet motorických neurónov a k zlepšeniu intermuskulárnej koordinácie (obr. 35).
Ryža. 35. Charakteristika motorických jednotiek
