Возбудимость, проводимость и лабильность нервного волокна; величина потенциала покоя и потенциала действия. Увеличиваются.

1. 3. ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ

(одно занятие)

1. Назовите основные структурные элементы мышечного волокна, обеспечивающие его возбуждение и сокращение.

Клеточная мембрана (сарколемма), саркоплазматический ретикулум, миофибриллы.

2. Каково функциональное значение мембраны мышечного волокна в выполнении его сократительной функции?

Сарколемма является оболочкой для структурных элементов мышечного волокна, обеспечивает формирование потенциала покоя, возникновение потенциала действия и проведение возбуждения.

3. Что представляет собой миофибрилла, каково ее значение в механизме мышечного сокращения?

Миофибрилла – структура мышечного волокна, состоящая из большого числа протофибрилл (совокупность нитей актина и миозина);является сократительным элементом мышечного волокна.

4. Что представляет собой саркоплазматический ретикулум, каково его значение в механизме мышечного сокращения?

Это замкнутая система внутриклеточных трубочек и цистерн, окружающих каждую миофибриллу. Является резервуаром для хранения, выброса и обратного захвата кальция при сокращении и расслаблении мышцы.

5. Назовите структурную и функциональную единицы изолированной мышцы и двигательного аппарата в организме. Что называют двигательной единицей?

Мышечное волокно и двигательная единица соответственно. Мотонейрон с группой иннервируемых им мышечных волокон.

6. На какие группы по скорости сокращения делятся двигательные единицы, какова продолжительность их сокращения?

На быстрые и медленные. 0,01 – 0,03 с и 0,1с, соответственно.

7. Назовите группы мышц, состоящие преимущественно из быстрых или медленных мышечных волокон.

Из быстрых – некоторые мышцы глаза, мышцы пальцев рук; из медленных – дыхательные мышцы, разгибатели конечностей и спины, обеспечивающие поддержание позы.

8. Назовите функциональные отличия быстрых и медленных двигательных единиц.

У быстрых двигательных единиц скорость и сила сокращения больше, но быстрее наступает утомление, у медленных – обратные взаимоотношения.

9. Перечислите свойства мышечной ткани.

Возбудимость, проводимость, сократимость, растяжимость, эластичность.

10. Перечислите основные функции скелетных мышц.

Обеспечивают все виды двигательной активности, поддержание определенной позы, дыхательную функцию, жевание, выработку тепла, способствуют движению крови и лимфы по сосудам к сердцу.

11. Что называют сократимостью мышцы? Что является непосредственной причиной сокращения (укорочения) мышцы?

Способность мышечной ткани изменять длину или напряжение. Скольжение нитей актина вдоль нитей миозина навстречу друг другу.

12. Почему потенциал действия считается инициатором мышечного сокращения? Дайте соответствующие пояснения.

Потенциал действия повышает проницаемость саркоплазматического ретикулума, что обеспечивает выход из него ионов кальция, необходимых для запуска процесса сокращения мышцы.

13. Нарисуйте потенциал действия скелетной мышцы, полученный при внутриклеточном отведении. Укажите его амплитуду в мВ.

14. Нарисуйте, сопоставив во времени, потенциал действия и цикл одиночного сокращения скелетной мышцы. Назовите фазы сокращения мышцы.

А – потенциал действия; Б – изометрическое сокращение мышцы: 1 – латентный период; 2 – фаза напряжения; 3 – фаза расслабления; – момент нанесения раздражения.

15. Опишите кратко роль ионов кальция в механизме мышечного сокращения.

Ионы кальция взаимодействуют с белковым комплексом тропонин-тропомиозин, что ведет к освобождению активных участков на нитях актина и зацеплению за них головок миозиновых мостиков.

16. На какие процессы, обеспечивающие сокращение мышцы, расходуется энергия АТФ?

На взаимодействие актиновых и миозиновых нитей, обеспечивающее их скольжение относительно друг друга (укорочение) и работу ионных насосов.

17. Опишите последовательно процессы, обеспечивающие освобождение энергии АТФ при мышечном сокращении.

Контакт головок миозина с нитями актина – активация АТФ-азы миозина в присутствии ионов магния – расщепление АТФ – выделение энергии.

18. Что является непосредственной причиной скольжения нитей актина и миозина, обеспечивающего мышечное сокращение? Почему?

"Сгибание" миозиновых мостиков. Потому что в этот момент они «зацеплены» своими головками за активные участки нитей актина.

19. Активным (с затратой энергии АТФ) или пассивным (без затраты энергии АТФ) является процесс расслабления мышцы?

Расслабление мышцы обеспечивают как активные, так и пассивные процессы.

20. Какой из процессов, обеспечивающих мышечное расслабление, является активным, какой – пассивным?

Активным (с затратой энергии АТФ) является процесс переноса ионов кальция в саркоплазматический ретикулум, пассивным – скольжение нитей актина и миозина, ведущее к уменьшению зон их взаимного перекрытия.

21. Что является причиной скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга при расслаблении мышцы.

Эластические свойства самой мышцы и сухожилия, растянутых при сокращении мышцы и масса органа (сила тяжести).

22. Назовите две фазы теплообразования в мышцах. Каким периодам мышечного сокращения соответствует первая из них?

Первая фаза – начальное теплообразование, соответствует возбуждению, укорочению и расслаблению мышцы, вторая – восстановительное (запаздывающее) теплообразование.

23. На какие процессы расходуется энергия восстановительного теплообразования в мышцах?

На ресинтез АТФ и работу ионных помп, обеспечивающих перенос ионов Na⁺, K⁺ и Ca²⁺.

24. Назовите источники энергии, обеспечивающие ресинтез АТФ.

Расщепление креатинфосфата, анаэробный гликолиз; аэробное окисление углеводов и жирных кислот, т. е. через окислительное фосфорилирование.

25. На что расходуется энергия (укажите распределение в процентах), освобождаемая при мышечном сокращении? Каков КПД мышцы?

50% энергии расходуется на сокращение и расслабление (из них: 25% – на механическую деятельность [это КПД мышцы], 25% – на работу ионных помп); 50% тепла выделяется в окружающую среду.

26. Назовите типы сокращения скелетных мышц в зависимости от условий сокращения и от характера раздражения.

В зависимости от условий сокращения различают изометрическое и изотоническое сокращения. В зависимости от характера раздражения различают одиночное и тетаническое сокращения.

27. Назовите три фазы одиночного мышечного сокращения. Какой основной процесс происходит в первую фазу?

Латентный период, период укорочения и расслабления. Возбуждение.

28. Какие факторы влияют на силу одиночного мышечного сокращения?

Степень предварительного растяжения мышцы и сила ее раздражения.

29. Почему увеличение силы раздражения мышцы увеличивает силу ее сокращения?

Вследствие увеличения числа сокращающихся волокон. В возбуждение дополнительно вовлекаются волокна, которые при слабом раздражении не возбуждались из-за более низкой их возбудимости или более глубокого расположения в мышце.

30. Почему предварительное умеренное растяжение изолированной мышцы увеличивает силу ее сокращения при одиночном раздражении?

В результате того, что в умеренно растянутой мышце увеличивается как пассивное напряжение упругих элементов, так и активная сила сокращения вследствие увеличения зон взаимодействия нитей актина и миозина.

31. До какой степени необходимо растянуть изолированную мышцу, чтобы сила ее активного сокращения в изометрическом режиме была максимальной при одиночном раздражении? Почему?

До ее длины в состоянии покоя in situ, что обеспечивает максимальную зону контакта между нитями актина и миозина, и следовательно, максимальное число точек взаимодействия миозиновых мостиков с нитями актина.

32. Как и почему будет изменяться сила активного сокращения мышцы, если ее предварительно растянуть более ее длины в состоянии покоя in situ, а затем, перед каждым последующим раздражением увеличивать степень ее растяжения?

Будет уменьшаться вплоть до нуля в результате уменьшения зон взаимного перекрытия нитей актина и миозина (уменьшается число точек зацепления миозиновых мостиков с нитями актина, вплоть до полного их отсутствия).

33. Что называют тетаническим сокращением мышцы? Какое явление лежит в основе механизма тетануса?

Слитное, длительное сокращение скелетной мышцы, возникающее в ответ на ритмическое раздражение. Явление суммации мышечных сокращений.

34. Что называют суммацией мышечных сокращений?

Увеличение силы (или амплитуды) и длительности сокращения мышцы под действием ее повторного раздражения в период предыдущего сокращения.

35. За счет чего увеличивается амплитуда мышечного сокращения при суммации в изотоническом режиме? Объясните механизм.

За счет дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в результате увеличения зон зацепления миозиновых мостиков под влиянием дополнительного выхода ионов Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума.

36. Почему при суммации мышечных сокращений в изометрическом режиме возможно дополнительное скольжения нитей актина относительно миозина?

Потому что мышца обладает растяжимостью, что делает возможным дополнительное укорочение саркомеров.

37. При каких условиях раздражения скелетной мышцы вместо одиночных сокращений возникает тетанус? Какие виды тетануса Вам известны?

При ритмическом раздражении с интервалами между импульсами меньшими, чем период одиночного мышечного сокращения. Зубчатый и гладкий.

38. В какую фазу одиночного сокращения должно попасть каждое последующее раздражение, чтобы возник зубчатый или гладкий тетанус? Какие факторы влияют на высоту гладкого тетануса изолированной мышцы?

В фазу расслабления мышцы или в фазу укорочения (напряжения) мышцы соответственно. Степень предварительного растяжения мышцы, сила и частота ее раздражения.

39. Какова зависимость высоты гладкого тетануса от частоты раздражения мышцы (в динамике)?

С увеличением частоты раздражения до известного предела величина тетанического сокращения нарастает, а затем уменьшается, вплоть до полного расслабления мышцы.

40. Какую частоту раздражения мышцы называют оптимальной, какую – пессимальной?

Оптимальная частота – при которой гладкий тетанус наиболее высокий и устойчивый, пессимальная – высокая частота, превышающая лабильность мышц, при которой она расслабляется.

41. Почему при оптимальной частоте раздражения изолированной мышцы тетанус наиболее высокий и устойчивый, а при пессимальной частоте раздражения мышца расслабляется?

Потому что при оптимальной частоте раздражения каждый последующий стимул попадает в фазу экзальтации, а при пессимальной – в фазу абсолютной рефрактерности.

42. В каком звене нервно-мышечного препарата (нерв-синапс-мышца) и почему при ритмическом раздражении нерва развивается пессимальное торможение Н. Е. Введенского?

В мионевральном синапсе, так как его лабильность наименьшая.

43. С помощью какого приема, можно доказать, что пессимум не связан с утомлением мионеврального синапса?

Уменьшение частоты раздражения до оптимальной сразу же ведет к восстановлению исходного гладкого тетануса.

44. Синхронно или асинхронно сокращаются отдельные мышечные волокна в естественных условиях? За счет каких механических эффектов увеличивается сила сокращения скелетной мышцы в естественных условиях?

Асинхронно. За счет вовлечения в реакцию большего числа двигательных единиц, увеличения степени синхронизации их возбуждения, дополнительного скольжения нитей актина и миозина относительно друг друга в каждой миофибрилле.

45. Подчиняется ли двигательная единица закону "все или ничего"? Почему?

Подчиняется, так как импульсы по ветвлениям аксона подходят одновременно ко всем мышечным волокнам двигательной единицы, и они сокращаются синхронно, т. е. двигательная единица функционирует как единое целое.

46. В каких условиях отдельные двигательные единицы одного нейронного пула возбуждаются синхронно, в каких – асинхронно?

При умеренных мышечных нагрузках – асинхронно, т. е. независимо друг от друга, при чрезмерных усилиях – синхронно.

47. Почему асинхронное возбуждение отдельных двигательных единиц в естественных условиях дает плавное тетаническое сокращение скелетных мышц?

Вследствие суммации сокращений большого числа асинхронно сокращающихся мышечных волокон различных двигательных единиц.

48. В каких отделах центральной нервной системы находятся мотонейроны, аксоны которых иннервируют скелетные мышцы?

В передних рогах спинного мозга, в продолговатом мозгу, в мосту и среднем мозге.

49. Что называют тонусом скелетных мышц, развивается ли при этом их утомление, велик ли расход энергии?

Постоянное слабое напряжение (сокращение) скелетных мышц, поддерживаемое редкими импульсами из центральной нервной системы и осуществляемое с малым расходом энергии без признаков утомления.

50. Какова зависимость работы изолированной скелетной мышцы от величины нагрузки?

С увеличением нагрузки работа мышцы сначала возрастает, а затем уменьшается вплоть до нуля при чрезмерно сильных нагрузках, когда мышца не в состоянии поднять груз.

51. Сформулируйте правило "средних нагрузок". Как и почему изменится работоспособность скелетной мышцы при увеличении частоты ее сокращений?

Работа мышцы максимальна при средних нагрузках. С увеличением частоты сокращений работоспособность сначала возрастает, а при превышении оптимальной частоты работоспособность уменьшается, т. к. быстрее развивается утомление.

52. Что называют утомлением мышцы? Чем оно объясняется?

Временное понижение работоспособности мышцы, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Накоплением продуктов обмена веществ, постепенным истощением энергетических запасов.

53. В условиях целого организма или в изолированной мышце утомление наступает медленнее? Почему?

В условиях целого организма, т. к. мышца постоянно снабжается кровью: получает питательные вещества и кислород и освобождается от продуктов метаболизма.

54. Где в условиях целого организма утомление наступает раньше: в центральной нервной системе, в нервно-мышечном синапсе или в самой мышце? Что такое активный отдых?

В центральной нервной системе. Восстановление работоспособности утомленных мышц при двигательной активности других мышц.

55. Как доказать в эксперименте, что в изолированной мышце утомление связано с накоплением продуктов обмена?

Изолированную мышцу поместить в раствор Рингера и длительным раздражением вызвать ее утомление, после замены раствора – работоспособность мышцы на некоторое время восстанавливается.

56. Перечислите структурные особенности гладкой мышцы.

Нерегулярное расположение нитей актина и миозина, вследствие чего отсутствует поперечная исчерченность, слабое развитие саркоплазматического ретикулума, наличие нексусов между мышечными волокнами.

57. Перечислите особенности потенциала покоя и потенциала действия гладкой мышцы по сравнению с таковыми поперечнополосатой мышцы.

Величина потенциала покоя гладкой мышцы меньше (30 – 50 мВ), наблюдается спонтанная деполяризация. Потенциалы действия бывают пикообразными и платообразными, более продолжительны – до 0, 5 с, деполяризация обеспечивается, главным образом, с помощью кальция и частично посредством натрия.

58. Назовите функциональные особенности гладкой мышцы по сравнению со скелетной.

Гладкой мышце присущи: автоматия, пластичность, более продолжительное сокращение (от нескольких секунд до 1 мин).

59. Что такое пластичность гладких мышц, каково ее значение для функционирования внутренних полых органов?

Способность длительно сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Благодаря пластичности гладкой мышцы давление в полых органах почти не меняется при медленном их наполнения.

60. Что является функциональной единицей гладкой мышцы? Почему?

Пучок мышечных волокон, заключенный в соединительнотканную оболочку, в пределах которого возбуждение передается от одного волокна к другому, охватывая весь пучок одновременно.

1. Какими свойствами обладает скелетная мышца плода к моменту рождения? Как изменяется упругость, прочность и эластичность мышц с возрастом?