Кісткова система та її функції

Загальний огляд скелета. Скелет (грец. sceleton - висохлий, висушена людина) - комплекс кісток, різних за формою і величиною. У людино більше 200 кісток (85 парних і 36 непарних), які залежно від форми і функції поділяються на: трубчасті (кістки кінцівок); губчасті (виконують в основному захисну і опорну функції - ребра, грудина, хребці та ін.); плоскі (кістки черепа, таза, поясів кінцівок); змішані (підстава черепа).

У кожної кістки містяться всі види тканин, але переважає кісткова, що представляє різновид сполучної тканини. До складу кістки входять органічні і неорганічні речовини. Неорганічні (65-70 % сухої маси кістки) - це в основному фосфор і кальцій. Органічні (30-35%) - це клітини кістки, колагенові волокна. Еластичність, пружність кісток залежить від наявності в них органічних речовин, а твердість забезпечується мінеральними солями. Поєднання органічних речовин і мінеральних солей в живої кістки надає їй надзвичайну міцність і пружність, які можна порівняти з твердістю і пружністю чавуну, бронзи або міді. Кістки дітей бо-леї еластичні і пружні - в них переважають органічні речовини, кістки ж літніх людей більш крихкі - вони містять велику кількість неорганічних сполук. На зростання і формування кісток істотний вплив мають соціально-екологічні фактори: харчування, навколишнє середовище і т.д. Дефіцит поживних речовин, солей або порушення обмінних процесів, пов'язаних з синтезом білка, негайно відображаються на зростанні кісток. Недолік вітаміну С, D, кальцію або фосфору порушує природний процес вапнування і синтезу білка в кістках, робить їх більш крихкими. На зміну кісток впливають і фізичні навантаження. При систематичному виконанні значних за обсягом і інтенсивності статичних і динамічних вправ кістки стають більш масивними, в місцях прикріплення м'язів формуються добре виражені потовщення - кісткові виступи, горби і гребені. Відбувається внутрішня перебудова компактного кісткової речовини, збільшується кількість і розміри кісткових клітин, кістки стають значно міцніше. Правильно організовані фізичні навантаження при виконанні силових і швидкісно-силових вправ сприяє уповільненню процесу старіння кісток.

Скелет людини (рис. 2.1) складається з хребта, черепа, грудної клітки, поясів кінцівок і скелета вільних кінцівок.

Рис. 2.1. Скелет людини. Вид спереду:

1 - череп, 2 - хребетний стовп, 3 - ключиця, 4 - ребро, 5 - грудина, 6 - плечова кістка, 7 - променева кістка, 8 - ліктьова кістка, 9 - кістки зап'ястя, 10 - п'ястно кістки, 11 - фаланги пальців кисті, 12 - клубова кістка, 13 - крижі, 14 - лобкова кістка, 15 - сідалішна кістка, 16 - стегнова кістка, 17 - надколінник, 18 - велика гомілкова кістка, 19 – мала гомілкова кістка, 20 - кістки стопи, 21 - плеснові кістки, 22 - фаланги пальців стогони

Хребет, що складається з 33-34 хребців, має п'ять відділів: шийний (7 хребців), грудний (12), поперековий (5), крижовий (5), куприковий (4-5). Хребетний стовп дозволяє здійснювати згинання вперед і назад, в сторони, обертальні рухи навколо вертикальної осі. У нормі він має два вигини вперед (шийний і поперековий лордози) і два вигини назад (грудний і крижовий кіфози). Названі вигини мають функціональне значення при виконанні різних рухів (ходьба, біг, стрибки, перекиди і т.д.), вони послаблюють поштовхи, удари і т.п., виконуючи роль амортизатора.

Грудна клітка утворена 12 грудними хребцями, 12 парами ребер і грудною кісткою (грудниною), вона захищає серце; легені, печінка і частина травного тракту; об'єм грудної клітини може змінюватися в процесі дихання при скороченні міжреберних м'язів і діафрагми.

Череп захищає від зовнішніх впливів головний мозок і центри органів почуттів. Він складається з 20 парних і непарних кісток, з'єднаних один з одним нерухомо, крім нижньої щелепи. Череп з'єднується з хребтом за допомогою двох виростків потиличної кістки з верхнім шийним хребцем, що має відповідні суглобові поверхні.

Скелет верхньої кінцівки утворений плечовим поясом, що складається з двох лопаток і двох ключиць, і вільної верхньої конечністю, що включає плече, передпліччя і кисть. Плече - це одна плечова трубчаста кістка; передпліччя утворено променевою та ліктьовою кістками; скелет кисті ділиться на зап'ястя (8 кісток, розташованих у два ряди), п'ястів (5 коротких трубчатих кісток) і фаланги пальців (14 фаланг).

Скелет нижньої кінцівки утворений тазовим поясом (2 тазових кістки і крижі) і скелетом вільної нижньої кінцівки, який складається з трьох основних відділів - стегна (одна стегнова кістка), гомілки (велика і мала гомілкові кістки) і стопи (передплесно - 7 кісток, плюсна - 5 кісток і 14 фаланг).

Всі кістки скелета з'єднані за допомогою суглобів, зв'язок і сухожиль. Суглоби (рис. 2.2) - рухомі з'єднання, область дотику кісток в яких покрита суглобової сумкою з щільної сполучної тканини, що зростається з окістям кісток, що зчленовуються. Порожнина суглобів герметично закрита, вона має невеликий об'єм, що залежить від форми і розмірів суглоба. Суглобова рідина зменшує тертя Між поверхнями при русі, цю ж функцію виконує і гладкий хрящ, що покриває суглобові поверхні. У суглобах можуть відбуватися згинання, розгинання, приведення, відведення, обертання.

Рис. 2.2. Схема будови суглоба:

1 - окістя, 2 - кістка, 3 - суглобова капсула, 4 - суглобовий хрящ, 5 - суглобова порожнина

Отже, опорно-руховий апарат складається з кісток, зв'язок, м'язів, м'язових сухожиль. Більшість кісток з'єднані суглобами і м'язовими сухожиллями, утворюючи суглоби кінцівок, хребта та ін. Основні функції - опора і переміщення тіла і його частин у просторі.

Головна функція суглобів - брати участь у здійсненні рухів. Вони виконують також роль демпферів, що гасять інерцію руху і дозволяють миттєво зупинятися в процесі руху. При систематичних заняттях фізичними вправами і спортом суглоби розвиваються і зміцнюються, підвищується еластичність зв'язок і м'язових сухожиль, збільшується гнучкість. І навпаки, при відсутності рухів розпушується суглобний хрящ і змінюються суглобові поверхні, з’єднання кісток, з’являються больові відчуття, виникають запальні процеси.

В умовах нормальної фізіологічної діяльності та рухової активності суглоби довго зберігають об'єм (амплітуду) рухів і повільно піддаються старінню. Але надмірні фізичні навантаження згубно впливають на будову і функції суглобів: суглобові хрящі можуть ставати більш тонкими, суглобова капсула і зв'язки склерозуються, по периферії утворюються кісткові виступи і т.д. Іншими словами, морфологічні зміни в суглобах призводять до функціональних обмежень рухливості в суглобах і зменшенню амплітуди рухів.

2.3.2. М'язова система та її функції (будова, фізіології та біохімії м'язових скорочень, загальний огляд скелетної мускулатури)

Існує два види мускулатури: гладка (мимовільна) і поперечно-смугаста (довільна). Гладкі м'язи розташовані в стінках кровоносних судин і деяких внутрішніх органах. Вони звужують або розширюють судини, просувають їжу по шлунково-кишковому тракту, скорочують стінки сечового міхура. Поперечно-смугасті м'язи - це все скелетні м'язи, які забезпечують різноманітні рухи тіла. До поперечно-смугастих м'язів відноситься також і серцевий м'яз, автоматично забезпечує ритмічну роботу серця протягом усього життя. Основа м'язів - білки, складають 80-85% м'язової тканини (виключаючи воду). Головна властивість м'язової тканини - скоротність, вона забезпечується завдяки дії м'язових білків - актину і міозину. М'язова тканина побудована дуже складно. М'яз має волокнисту структуру, кожне волокно - це м'яз в мініатюрі, сукупність цих волокон і утворюють м'яз в цілому. М'язове волокно, в свою чергу, складається з міофібрил. Кожна міофібрила розділена на почергові світлі й темні ділянки. Темні ділянки - протофібріли складаються з довгих ланцюгів молекул міозину, світлі утворені більш тонкими білковими нитками актину. Коли м'яз знаходиться в нескорочені (розслабленому) стані, нитки актину і міозину лише частково просунуті відносно один одного, причому кожної нитки міозину протистоять, оточуючи її, кілька ниток актину. Більш глибоке просування відносно один одного обумовлює скорочення міофібрил окремих м'язових волокон і всієї м'язи в цілому (рис. 2.3). До м'язів підходять і від неї відходять (принцип рефлекторної дуги) багаточисленні нервові волокна (рис. 2.4).

Рухові (еферентні) нервові волокна передають імпульси від головного і спинного мозку, що призводять м’язи в робочий стан; чутливі волокна передають імпульси в зворотньому напрямку, інформуючи центральну нервову, систему про діяльність м'язів. Через симпатичні нервові волокна здійснюється регуляція обмінних процесів в м'язах, за допомогою чого їх діяльність пристосовується до зміни умов роботи, до різних м'язових навантажень. Кожен м'яз пронизує розгалужена мережа капілярів, по яких поступають необхідні для життєдіяльності м'язів речовини і виводяться продукти обміну.

Рис. 2.3. Схематичне зображення м'яза.

М'яз (А) складається з м'язових волокон (Б), кожне з них - з міофібрил (В). Міофібрилла (Г) складена з товстих і тонких міофиіаментів (Д). На малюнку показаний один саркомер, обмежений з двох сторін лініями: 1 - ізотропний диск, 2 - анізотропний диск, 3 - ділянка з меншою анізотропією. Поперечний середовища мнофібрілли (4), що дає уявлення про гексагональні розподіли товстих і тонких міофіламсів.

Скелетна мускулатура. Скелетні м'язи входять в структуру опорно-рухового апарату, кріпляться до кісток скелета і при скороченні приводять в рух окремі ланки скелета, важелі. Вони беруть участь в утриманні тіла і його частин у просторі, забезпечують рухи при ходьбі, бігу, жуванні, ковтанні, диханні і т.д., виробляючи при цьому тепло. Скелетні м'язи мають здатність збуджуватися під впливом нервових їм - пульсів. Збудження проводиться до скорочувальних структур (міофібрил), які, скорочуючись, виконують певний руховий акт - рух або напруга.

Рис. 2.4. Схема найпростішої рефлекторної дуги:

1 - аффрерентний (чутливий) нейрон, 2 - спинномозковий вузол, 3 - вставний нейрон, 4 - сіра речовина спинного мозку, 5 - еферентної (руховий) нейрон, 6 - рухове нервове закінчення в м'язах; 7 - чутливе нервове закінчення в шкірі.

Нагадаємо, що вся скелетна мускулатура складається з поперечно-смугастих м'язів. У людини їх налічується близько 600 і більшість з них - парні. Їх маса становить 35-40% загальної маси тіла дорослої людини. Скелетні м'язи зовні покриті щільною з’єднувальнотканною оболонкою. У кожній м'язі розрізняють активну частину (тіло м'яза) і пасивні (сухожилля). М'язи діляться на довгі, короткі і широкі.

М'язи, дія яких спрямована протилежно, називаються антагоністами, однонаправлені-синергістами. Одні й ті ж м'язи в різних ситуаціях можуть виступати в тому і іншій якості. У людини частіше зустрічаються веретеноподібні і стрічкоподібні. Веретеноподібні м'язи розташовані та функціонують в районі довгих кісткових утворень ко-кінцівок, можуть мати два черевця (двохбрюшкові м'язи) і кілька головок (двоголові, триглаві, чотириглаві м'яза).

Стрічкоподібні м'язи мають різну ширину і зазвичай беруть участь в корсетному просвіту стінок тулуба. М'язи з перистим будовою, володіючи великим фізіологічним поперечником за рахунок великої кількості коротких м'язових структур, значно сильніше тих м'язів, хід волокон в яких має прямолінійне (поздовжнє) розташування.

Перші називають сильними м'язами, здійснюють малоамплітудні рухи, другі - спритними, які беруть участь в рухах з великою амплітудою. За функціональним призначенням і напрямку рухів у суглобах розрізняють м'язи згиначі і розгиначі, що приводять і відводять, сфінктери (стискають) та розширювачі.

Сила м'яза визначається вагою вантажу, який вона може підняти на певну висоту (або здатна утримувати при максимальному збудженні), не змінюючи своєї довжини. Сила м'яза залежить від суми сил м'язових волокон, їх скорочувальної здатності; від кількості м'язових волокон в м'язі і кількості функціональних одиниць, одночасно збуджуються при розвитку напруги; від вихідної довжини м'яза (попередньо ростягуючи м'яз розвиває велику силу); від умов взаємодії з кістками скелета.

Скорочувальна здатність м'яза характеризується її абсолютною силою, тобто силою, що припадає на 1 см² поперечного розрізу м'язових волокон. Для розрахунку цього показника силу м'язи ділять на площу її фізіологічний поперечника (тобто на суму площ всіх м'язових волокон, складових м'яз). Наприклад: у середньому в людини сила (на 1 см² поперечного розтину м'язу) литкового м'яза. - 6,24 кг; розгиначів шиї - 9,0 кг; трьохглавою м'яза плеча - 16,8 кг.

Центральна нервова система регулює силу скорочення м'яза шляхом зміни кількості функціональних одиниць, які одночасно беруть участь у скороченні, а також частотою посилаються до них імпульсів. Від частоти імпульсів залежить зростання величини напруги.

Робота м'язів. У процесі м'язового скорочення потенційна хімічна енергія переходить в потенційну механічну енергію напруги і кінетичну енергію руху. Розрізняють внутрішню і зовнішню роботу. Внутрішня робота пов'язана з тертям в м'язовому волокні при його скороченні. Зовнішня робота проявляється при переміщенні власного тіла, вантажу, окремих частин організму (динамічна робота) в просторі. Вона характеризується коефіцієнтом корисної дії (ККД) м'язової системи, тобто ставленням виробленої роботи до загальних енергетичних витрат (для м'язів людини ККД становить 15-20%, у фізичнорозвинених тренованих людей цей показник трохи вище).

При статичних зусиллях (без переміщення) можна говорити не про роботу як такої з точки зору фізики, а про роботу, яку слід оцінювати енергетичними фізіологічними витратами організму.

М'яз як орган. В цілому м'яз як орган являє собою складне структурне утворення, яке виконує певні функції, складається на 72-80 % з води і на 16-20 % з щільної речовини. М'язові волокна складаються з міофібрил з клітинними ядрами, рибосомами, мітохондріями, саркоплазматичним ретікулом, чутливими нервовими утвореннями - пропріорецепторами та іншими функціональними елементами, що забезпечують синтез білків, окислення, фосфорулювання і ресинтез АТФ, транспортування речовин усередині м'язової клітки і т. д. в процесі функціонування м'язових волокон. Важливим структурно-функціональним утворенням м'яза є рухова, або нейромоторна одиниця, що складається з одного мотонейрону і інервованих нею м'язових волокон. Розрізняють малі, середні і великі рухові одиниці в залежності від кількості м'язових волокон, які задіяні в акті скорочення.

Система сполучнотканинних прошарків і оболонок пов'язує м’язові волокна в єдину робочу систему, що забезпечує за допомогою сухожиль передачу при м'язовому скороченні тяги на кістки скелета.

Вся м'яз пронизана розгалуженою мережею кровоносних і лімфатичних судин. Червоні м'язові волокна мають більш густою мережею кровоносних судин, ніж білі. Вони мають великий запас глікогену і ліпідів, характеризуються значною тонічною активністю, здатних до тривалої напруги і виконанню тривалої динамічної роботи. Кожне червоне волокно має більше, ніж біле, мітохондрій - генераторів і постачальників енергії, оточених 3-5 капілярами, і це створює умови для більш інтенсивного кровопостачання червоних волокон і високого рівня обмінних процесів.

Білі м'язові волокна мають міофібрили, які товщі і сильніше міофібрил червоних волокон, вони швидко скорочуються, але не здатні до тривалої напруженої роботи. Мітохондрій білої речовини мають тільки один капіляр. У більшості м'язів містяться червоні і білі волокна в різних пропорціях. Розрізняють також м'язові волокна тонічні (здатні до локального збудженню без його поширення); фазні, здатні реагувати на розповсюджену хвилю збудження як скороченням, так і розслабленням; перехідні, що поєднують обидві властивості.

М'язовий насос - фізіологічне поняття, пов'язане з м'язової функцією і її впливом на власне кровопостачання. Принципове його дія проявляється наступним чином: під час скорочення скелетних м'язів приплив артеріальної крові до них сповільнюється і прискорюється відтік її по венах; в період розслаблення венозний відтік зменшується, а артеріальний приплив досягає свого максимуму. Обмін речовин між кров'ю і тканинною рідиною відбувається через стінку капіляра. Механізми м'язового Функції м'язів регулюються різними скороченнями відділів центральної нервової системи (ЦНС), які багато в чому визначають характер їх різнобічної активності (фази руху, тонічної напруги та ін.)

Рецептори рухового апарату дають початок аферентні волокнах рухового аналізатора, які становлять 30-50 % волокон змішаних (аферентні-еферентних) нервів, що прямують в спинний мозок. Скорочення м'язів Викликає їм - пульси, які є джерелом м'язового почуття - кінестезії.

Передача збудження з нервового волокна на м'язове здійснюється через нервово- м'язовий синапс (рис. 2.5), який складається з двох розділених щілиною мембран - пресинаптичної (нервового походження) і пострадянського (м'язового походження). При впливі нервового імпульсу виділяються кванти ацетилхоліну, який призводить до виникнення електричного потенціалу, здатного порушити м'язове волокно. Швидкість проведення нервового імпульсу через синапс в тисячі разів менше, ніж в нервовому волокні. Він проводить збудження тільки в напрямку до м'яза. У нормі через нервово- м'язовий синапс ссавців може пройти до 150 імпульсів в секунду. При втомі (або патології) рухливість нервово-м'язових закінчень знижується, а характер імпульсів може змінюватися.

Рис. 2.5. Схематичне зображення процесів, що відбуваються в синапсі при порушенні:

1 - синаптичні пухирці, 2 - пресинаптична мембрана, 3 - медіатор, 4 - постсинаптична мембрана, 5 - синаптична щілину.

Хімізм та енергетика м'язового скорочення. Скорочення і напруження м'язу здійснюється за рахунок енергії, що звільняється при хімічних перетвореннях, які відбуваються під час поступання до м'язу нервового імпульсу або нанесення на нього безпосереднього подразнення. Хімічні перетворення в м'язі протікають як при наявності кисню (в аеробних умовах), так і при його відсутності (в анаеробних умовах).

Розщеплення і ресинтез аденозінтрифосфорної кислоти (АТФ). Первинним джерелом енергії для скорочення м'язи служить розщеплення АТФ (вона знаходиться в клітинній мембрані, ретикулі і міозинових волокнах) на аденозіндіфосфорну кислоту (АДФ) і фосфорні кислоти. При цьому з кожної грам - молекули АТФ звільняється 10000 кал:

АТФ = АДФ + НзР04 + 10 000 кал.

АДФ в ході подальших перетворень дефосфоліріруется до аденонілові кислоти. Розпад АТФ стимулює білковий фермент актоміозін (аденозінтріфосфотаза). У спокої він не активний, активізується при збудженні м'язового волокна. У свою чергу АТФ впливає на нитки міозину, збільшуючи їх розтяжність. Активність актоміозіна збільшується під дією іонів Са, які в стані спокою розташовуються в саркоплазматичному ретікулі.

Запаси АТФ в м'язі незначні і, щоб підтримувати їх діяльність, необхідний безперервний ресинтез АТФ. Він відбувається за рахунок енергії, одержуваної при розпаді креатинфосфату (КРФ) на креатин (Кр) і фосфорну кислоту (анаеробна фаза). За допомогою ферментів фосфатна група від КрФ швидко переноситься на АДФ (протягом тисячних часток секунди). При цьому на кожен моль КрФ звільняється 46 кДж:

Таким чином, кінцевий процес, що забезпечує всі енергетичні витрати м'язу - процес окислення. Тим часом тривала діяльність м'язи можлива лише при достатньому надходженні до неї кисню, так як вміст речовин, здатних віддавати енергію, в анаеробних умовах поступово падає. Крім того, при цьому накопичується молочна кислота, зрушення реакції в кислу сторону порушує ферментативні реакції і може приріст ваги до пригнічення і дезорганізації обміну речовин і зниження працездатності м'язів. Подібні умови виникають в організмі людини при роботі максимальною, субмаксимальної і великої інтенсивності (потужності), наприклад при бігу на короткі та середні дистанції. Через розвиток гіпоксії (нехватки кисню) неповністю відновлюється АТФ, виникає так званих кисневий борг і накопичується молочна кислота.

Аеробний ресинтез АТФ (синоніми: окислювальне фосфолювання, тканинне дихання) - в 20 разів ефективніше анаеробного енергоутворення. Накопичена під час анаеробної діяльності і в процесі тривалої роботи частина молочної кислоти окислюється до вуглекислоти та води (1/4-1/6 її частину), що утворюється енергія використовується на відновлення залишається -ся частин молочної кислоти в глюкозу і глікоген, при цьому забезпечується ресинтез АТФ і КРФ. Енергія окислювальних процесів використовується також і для ресинтезу вуглеводів, необхідних м'язі для її безпосередньої діяльності.

В цілому вуглеводи дають найбільшу кількість енергії для м'язової роботи. Наприклад, при аеробному окисленні глюкози утворюються 38 молекул АТФ (для порівняння: при анаеробному розпаді вуглеводу утворюється лише 2 молекули АТФ).

Час протікання аеробного шляху утворення АТФ становить 3-4 хв (у тренованих - до 1 хв), максимальна потужність при цьому 350-450 кал/хв/кг, час підтримки максимальної потужності - десятки хвилин. Якщо в спокої швидкість аеробного ресинтезу АТФ невисока, то при фізичних навантаженнях його потужність стає максимальною і при цьому аеробний шлях може працювати годинами. Він відрізняється також високою економічністю: у ході цього процесу йде глибокий розпад вихідних речовин до кінцевих продуктів СОr і НаО. Крім того, аеробний шлях ресинтезу АТФ відрізняється універсальністю у використанні субстратів: окислюються всі органічні речовини організму (амінокислоти, білки, вуглеводи, жирні кислоти, кетонові тіла та ін.)

Однак аеробний спосіб ресинтезу АТФ має і недоліки: 1) він вимагає споживання кисню, доставка якого в м'язову тканину забезпечуються дихальною та серцево-судинними системами, що, природно, пов’язані з їх напругою; 2) будь-які фактори, що впливають на стан і властивість мембран мітохондрій, порушують утворення АТФ; 3) розгортання аеробного утворення АТФ тривале в часі і невелика за потужністю.

М'язова діяльність, здійснювана в більшості видів спорту, не може повністю бути забезпечена аеробним процесом ресинтезу АТФ, і організм змушений додатково включати анаеробні способи утворення АТФ, що мають більш короткий час розгортання і велику максимальну потужність процесу (тобто найбільша кількість АТФ, утворена в одиницю часу) - 1 моль АТФ відповідає 7,3 кал, або 40 Дж (1 кал == 4,19 Дж).

Повертаючись до анаеробних процесів енергоутворення, слід уточнить, що вони протікають щонайменше у вигляді двох типів реакцій:

1. Креатинфосфокінозна - коли здійснюється розщеплення КрФ, фосфорні угрупування з якого переносяться на АДФ, ресинтезуючи при цьому АТФ. Але запаси креатинфосфату в м'язах невеликі і це обумовлює швидке (протягом 2-4 с) згасання цього типу реакції.

2. Гліколітична (гліколіз) - розвивається повільніше, протягом 2-3 хв інтенсивної роботи. Гліколіз починається з фосфолірування запасів глікогену м'язів і надходить з кров'ю глюкози. Енергії цього процесу вистачає на кілька хвилин напруженої роботи. На цьому етапі завершується перша стадія фосфолірування глікогену і відбувається підготовка до окислювального процесу. Потім настає друга стадія гліколітичної реакції - дегідрогенирування і третя - відновлення АДФ в АТФ. Гліколітична реакція закінчується утворенням двох молекул молочної кислоти, після чого розгортаються дихальні процеси (до 3-5 хв роботи), коли починає окислюватися молочна кислота (лактат), утворена в процесі анаеробних реакцій.

Біохімічними показниками оцінки креатинфосфатного анаеробного шляху ресинтезу АТФ є креатиновий коефіцієнт і алактатний (без молочної кислоти) кисневий борг. Креатиновий коефіцієнт - це виділення креатиу з сечею за добу в розрахунку на 1 кг маси тіла. У чоловіків виділення креатину коливається в межах 18-32 мг/добу х кг, а у жінок - 10-25 мг/добу х кг. Між вмістом креатинфосфату і утворенням у нього креатину існує прямолінійна залежність. Отже, за допомогою креатиніну коефіцієнта можна оцінити потенційні можливості ресинтезу АТФ.

Біохімічні зрушення в організмі, зумовлені накопиченням молочної кислоти в результаті гліколізу. Якщо в спокої до початку м’зової діяльності концентрація лактату в крові становить 1 - 2 ммоль/л, то після інтенсивних, нетривалих навантажень протягом 2-3 хв ця величина може досягати 18-20 ммоль/л. Іншим показником, що відображає накопичення в крові молочної кислоти, служить показник крові (рН): у спокої 7,36, після навантаження зниження до 7,0 і більше. Накопичення лактату в крові визначає її лужний резерв - лужні компоненти всіх буферних систем крові.

Закінчення інтенсивної м'язової діяльності супроводжується зниженням споживання кисню - спочатку різко, потім більш плавно. У зв'язку з цим виділяють два компоненти кисневого боргу: швидкий (алактатний) і повільний (лактатний). Лактатний - це та кількість кисню, яка використовується після закінчення роботи для усунення молочної кислоти: менша частина окислюється до J bO і СОа, більша частина перетворюється в глікоген. На це перетворення витрачається значна кількість АТФ, яка утвориться аеробним шляхом за рахунок кисню, що становить лактатну заборгованість. Метаболізм лактату здійснюється в клітинах печінки і міокарда.

Кількість кисню, необхідне для повного забезпечення виконуваних мій роботи, називають кисневим запитом. Наприклад, у бігу на 400 м кисневим запит, дорівнює приблизно 27 л. Час пробігання дистанції на рівні світового рекорду становить близько 40 с. Дослідження показали, що за цей час спортсмен поглинає 3-4 л 0₂. Отже, 24 л - це загальний кисневий борг (близько 90 % кисневого запиту), який ліквідується після забігу.

У бігу на 100 м кисневий борг може доходити до 96% запиту. У бігу на 800 м частка анаеробних реакцій дещо знижується - до 77 %, у бігу на 10000 м - до 10%, тобто переважна частина енергії поставляється за рахунок дихальних (аеробних) реакцій.

Механізм м'язового розслаблення. Як тільки в м'язове волокно перестають надходити нервові імпульси, іони Са ^- під дією кальцієвого насоса за рахунок енергії АТФ йдуть у цистерни саркоплазматичного ретікулу і їх концентрація в саркоплазмі знижується до вихідного рівня. Це викликає зміни конформації тропоніну, який, фіксує тропоміозін в певній ділянці актинових ниток, робить неможливим утворення поперечних містків між товстими і тонкими нитками. За рахунок пружних сил, що виникають при м'язовому скороченні в колагенонових нитках, які оточують м'язове волокно, воно при розслабленні повертається в початковий стан. Таким чином, процес м'язового розслаблення, або релаксації, так само, як і процес м'язового скорочення, здійснюється з використанням енергії гідролізу АТФ.

У ході м'язової діяльності в м'язах черзі відбуваються процес скорочення і розслаблення і, отже, швидкісно-силові якості м'язів рівною мірою залежать від швидкості м'язового скорочення і від здатності м'язів до релаксації.

Коротка характеристика гладких м'язових волокон. У гладких м'язових волокнах відсутні міофібрили. Тонкі нитки (актинові) з’єднані з сарколемою, товсті (міозінові) знаходяться всередині м'язових клітин. У гладких м'язових волокнах відсутні також цистерни з іонами Са. Під дією нервового імпульсу іони Са повільно надходять в саркоплазму з позаклітинної рідини і також повільно йдуть після того, як припиняють надходити нервові імпульси. Тому гладкі м'язові волокна повільно скорочуються і повільно розслабляються.

Загальний огляд скелетних м'язів людини. М'язи тулубу (рис. 2.6 і 2.7) включають м'язи грудної клітки, спини і живота. М'язи грудної клітини беруть участь в рухах верхніх кінцівок, а також забезпечують довільні й мимовільні дихальні рухи. Дихальні м'язи грудної клітини називаються зовнішніми і внутрішніми міжреберними м’язами. До дихальним м'язам відноситься також і діафрагма. М'язи спини складаються з поверхневих і глибоких м'язів. Поверхневі забезпечують деякі рухи верхніх кінцівок, голови та шиї. Глибокі (випрямлення тулубу) прикріплюються до остистих відростків хребців і тягнуться вздовж хребта. М'язи спини беруть участь у підтримці вертикального положення тіла, при сильній напрузі (скороченні) викликають прогинання тулуба назад. Черевні м'язи підтримують тиск усередині черевної порожнини (черевний прес), беруть участь в деяких рухах тіла (згинання тулуба вперед, нахили і повороти в сторони), в процесі дихання.

М'язи голови і шиї - мімічні, жувальні і приводять у рух голову і шию. Мімічні м'язи прикріплюються одним своїм кінцем до кістки, іншим - до шкіри обличчя, деякі можуть починатися і закінчуватися в шкірі. Мімічні м'язи забезпечують рухи шкіри обличчя, відображають раз - особисті психічні стани людини, супроводжують мови і мають значення в спілкуванні. Жувальні м'язи при скороченні викликають рух нижньої щелепи вперед і в сторони. М'язи шиї беруть участь в рухах голови. Задня група м'язів, у тому числі і м'язи потилиці, при тонічному (від слова «тонус») скороченні утримує голову у вертикальному положенні.

М'язи верхніх кінцівок забезпечують рухи плечового пояса, плеча, передпліччя і приводять в рух кисть і пальці. Головними м'язами - антагоністами є двоголовий (згинач) і триголовий (розгинач) м'язи плеча. Рухи верхньої кінцівки і насамперед кисті надзвичайно різноманітні. Це пов'язано з тим, що рука служить людині органом праці.

Рис. 2.6. М'язи передньої половини тіла (по Сильвановічу):1 - скронева м'яз, 2 - жувальний м'яз, 3 - грудинно-ключично-соскоподібного м'яза, 4 - велика грудний м'яз, 5 - середня сходова м'яз, б - зовнішній косий м'яз живота, 7 - медіальний широкий м'яз стегна, 8 - латеральна широка м'яз стегна, 9 - пряма м'яз стегна, 10 - кравецький м'яз, 11 - ніжний м'яз, 12 - внутрішньо косий м'яз живота, 13 - пряма м'яз живота, 14 - двоголовий м'яз плеча, 15 ~ зовнішні міжреберні м'язи, 16 - круговий м'яз рота, 17 - круговий м'яз ока, 18 - лобовий м'яз

М'язи нижніх кінцівок забезпечують рухи стегна, гомілки і стопи. М'язи стегна відіграють важливу роль у підтримці вертикального розгинання тіла, але у людини вони розвинені сильніше, ніж у інших хребетних. М'язи, які здійснюють руху гомілки, розташовані на стегні (наприклад, чотириглавий м'яз, функцією якої є розгинання гомілки в колінному суглобі; антагоніст цього м'яза - двоголовий м'яз стегна). Стопа і пальці ніг приводяться в рух м'язами, розташованими на гомілки і стопі. Згинання пальців стопи здійснюється при скороченні м'язів, розташовані на підошві, а розгинання - м'язами передньої поверхні гомілки і стопи. Багато м'язи стегна, гомілки і стопи беруть участь у підтриманні тіла людини у вертикальному положенні.

Рис. 2.7. М'язи задньої половини тіла (по Сильвановічу):

1 - ромбовидний м'яз, 2 - випрямляч тулуба, 3 - глибокі м'язи ягодічний м'яз, 4 - двоголовий м'яз стегна, 5 - литковий м'яз, 6 - ахілове сухожилля, 7 - велика сідничний м'яз, 8 - найширша м'яз скіпи, 9 - дельтовидний м'яз, 10 – трапецієвидний м'яз.