Главная Контакты Найти нас
Тренажерный зал
Аэробный зал
Наши инструкторы
Спортивное питание
Расписание
Инфракрасная сауна
Турбо Солярий
Вакансии
Цены

Почему мышца способна сокращаться с различной силой


Почему мышца способна сокращаться с различной силой?

Почему мышца способна сокращаться с различной силой?
Просмотров: 1429 | Добавил: V_V (01.04.2017) (Изменено: 01.04.2017)

Всего ответов: 1

0 buzz 01.04.2017 оставил(а) комментарий: Мышечное волокно скелетной мышцы способно сократиться лишь после того, как получит нервные сигналы от исполнительного (моторного) нейрона из центральной нервной системы. Один моторный нейрон и связанные с ним мышечные волокна называются двигательной единицей. Если в действие включается небольшое количество двигательных единиц, сокращение слабое, если количество двигательных единиц увеличено, сокращение мышц становится более сильным. Однако при самом сильном сокращении хорошо тренированного человека единомоментно работает небольшой процент двигательных единиц. При длительном сокращении они работают поочередно сменяя друг друга: сначала одна группа, потом другая, потом третья и т. д.

ingvarr.net.ru

Почему мышцы сокращаются? - Школьные Знания.com

Мышцы человека сокращаются, прежде всего, ввиду различных раздражений. Этот процесс сопровождается утолщением или укорочением мышечных волокон, и, следовательно, всей мышцы в целом. Как можно вызвать это сокращение?Например, можно провести короткий электрический разряд в тело, что вызовет мгновенное сокращение мышц. Оно будет продолжаться не более 0,1 секунды. Другой способ вызвать сокращение мышц – находиться на протяжении долгого времени в определенном положении. То есть во время лежания на кровати или сидения за компьютером. В этих случаях имеют место длительные мышечные сокращения. Все это обусловлено положением тела, при котором практически нет движения.Итак, почему же сокращаются мышцы?Этот процесс происходит в живом организме под влиянием возбуждения, которое поступает в мышцы из нервной системы по центробежным нервам. Можно провести два простых эксперимента, чтобы наглядно понять, как это происходит.Для начала сядьте на стул и положите одну ногу на другую. Попросите ударить вас краем ладони по колену. Данное действие повлечет за собой раздражение рецепторов сухожилия колена. Процесс возбуждения, возникший в них, передастся через спинной мозг по нервам в мышцы человека. Они сократятся на какое-то время, что приведет к «подскакиванию» голени. Этот процесс еще называют коленным рефлексом. Он вызван возбуждением, которое пришло из ЦНС в скелетные мышцы.Второй простой пример сокращения мышц. Окликните любого проходящего человека по улице. Вы увидите, как он повернет голову, несмотря на то, что вы можете его и вовсе не знать. Причем, он повернется именно в сторону звука. Это рефлекторный процесс, который вызван нервным возбуждением. Оно проникает в рецепторы органов слуха и идет через мозг к мышцам человека. Таким образом и происходит сокращение мышц.

znanija.com

Как и почему мышцы сокращаются? Новая модель мышечного сокращения «Поворот и замок» ≪ Scisne?

Рис. 1. Классическая картинка, показывающая структуру мышцы. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Почти всякая незыблемая общепринятая теория, которую с проклятьями зубрят школьники и которую устало и одинаково рассказывают учителя и даже профессора ВУЗов, при внимательном рассмотрении оказывается отнюдь не однозначной, захватывающей и полной загадок. К теории мышечного сокращения вышесказанное относится в полной мере. В общих чертах она была разработана еще в 50-х годах прошлого века, и классический рисунок (рис. 1) с актиновыми и миозиновыми нитями до сих пор кочует из учебника в учебник. Однако реальная картина сокращения мышцы куда запутаннее, интереснее и непонятнее, со множеством подробностей и неожиданных действующих лиц и со сложными ролями, которые исполняют эти лица. О новой и удивительной отрасли науки, находящейся на стыке физики, математики и биологии и изучающей механизмы мышечного сокращения, рассказали в своих лекциях на проходящей при поддержке РВК, Фонда «Династия» и РФФИ Зимней школе Future Biotech доктор физико-математических наук Андрей Кимович Цатурян и доктор биологических наук, заведующий Лабораторией биологической подвижности Института иммунологии и физиологии УрО РАН Сергей Юрьевич Бершицкий.

Азбучные истины

Начнем с азов — собственно, с классической теории мышечного сокращения. Базовая сократительная единица мышечной ткани называется саркомером. Края саркомера — Z-диски — состоят из переплетающихся нитей различных белков. К одному из этих белков цепляются актиновые микрофиламенты, вдоль которых тянутся регуляторные белки тропонин и тропомиозин (рис. 2). Другой белок — титин, самый большой из известных в настоящее время белков, — крепится к соседнему участку Z-диска и служит длинной-длинной основой, с которой связываются молекулы белка миозина. Таким образом, саркомер состоит из чередующихся тонких (образованных многочисленными молекулами актина и регуляторными белками) и толстых (состоящих из тоже многочисленных молекул миозина и вспомогательных белков) нитей.

Рис. 2. Актиновые микрофиламенты обмотаны регуляторными белками — тропомиозином и прикрепленным к нему тропонином, состоящим из трех различных субъединиц. Когда в мышечной клетке нет ионов кальция, тропомиозин загораживает миозину сайт связывания с актином. Однако когда ионы кальция есть, они присоединяются к тропонину, который меняет свою конформацию и перестает удерживать тропомиозин на актиновых нитях. В результате актиновые сайты оказываются открыты для связывания, миозиновые головки могут прицепиться к ним, и мышечное сокращение становится возможным. Изображение с сайта www.med4you.at

И вот начинается кое-что интересное. Импульс, подошедший к нервно-мышечному соединению, вызывает повышение внутриклеточного уровня кальция. Кальций присоединяется к регуляторным белкам, которые обматывали актин и загораживали его от миозина, в результате чего эти белки смещаются, и головка миозина, содержащая продукты гидролиза АТФ, приникает к молекуле актина. В результате различных пертурбаций (которые подробно описаны ниже), миозин крепко сцепляется с актином и меняет свою конформацию, поворачивая хвост относительно головки и выплевывая продукты гидролиза. Это происходит на множестве миозиновых головок и приводит к тому, что актиновая нить чуть-чуть сдвигается относительно миозиновой. Затем крепко сцепленный с актиновой нитью миозин связывается с АТФ, отцепляется от актина и претерпевает обратные конформационные изменения — то есть отворачивает хвост обратно (рис. 3).

Рис. 3. Схема мышечного сокращения (классический цикл Лимна–Тейлора)

Так, перебирая головками, миозиновые молекулы и обеспечивают работу мышцы. Расслабление же мышц происходит тогда, когда к мышечной клетке перестал подходить импульс и в нее перестал поступать кальций. Тогда отцепившиеся друг от друга актиновые и миозиновые нити постепенно возвращаются в свое первоначальное положение (отчасти благодаря эластичным свойствам молекул титина), и мышца расслабляется.

Рис. 4. Устрашающая схема, показывающая, какое астрономическое существует количество миозиновых моторов. Изображение с сайта www.motorprotein.de

Вообще, способность миозина двигаться вдоль актиновой нити — это слишком удобное свойство, чтобы использовать его только для мышечного сокращения. Поэтому множество различных видов миозина (их еще называют «миозиновыми моторами», их филогенетическое дерево показано на рис. 4) применяется разными видами клеток для множества разнообразных функций — помимо собственно сокращения мышц они могут обеспечивать внутриклеточный транспорт, двигать трансмембранные белки и так далее (рис. 5).

Рис. 5. Вот примеры функций, которые могут выполнять в клетке миозины различных видов. Они могут тянуть вдоль актиновой нити какой-либо груз (в данном случае везикулу), могут сдвигать актиновую нить относительно другой актиновой нити либо относительно мембраны и могут, наконец, обеспечивать мышечное сокращение. Изображение из слайдов к лекции А. К. Цатуряна на Зимней школе

Различные миозины сильно отличаются друг от друга по строению (рис. 6): они могут быть одноголовыми или двухголовыми, с длинными или короткими хвостами; однако главная функциональная часть — головка — имеет практически одинаковое строение у всех видов миозина. То есть принцип работы миозина одинаков во всех случаях, а детали (например, размер хвоста) обеспечивают ту или иную специализацию.

Рис. 6. Вот какие разные бывают миозины. Изображение из слайдов к лекции А. К. Цатуряна на Зимней школе

Миозины — это не единственные моторные белки. Помимо них существует еще два класса моторов — динеины и кинезины. В отличие от миозинов, которые двигаются по актиновой нити, динеины и кинезины бегают по микротрубочкам, причем динеины — только в одну сторону, а кинезины — только в противоположную.

Гипотеза рычага

Теперь пришло время подробней разобраться, что же происходит с миозином при мышечном сокращении. Начнем с общепринятой в настоящее время теории, известной под названием «Гипотеза рычага».

Посмотрим внимательнее на молекулу миозина (а конкретнее — самого удобного для исследований миозина II, рис. 7). Понятно, что в головке миозина должно быть как минимум два важных места — одно, хватающееся за актин, и второе, в которое залезает АТФ. Исследователи, работающие с миозином, остроумно назвали «актиновый» участок головки «пастью», а «АТФный» — «карманом». И пертурбации, происходящие с миозином, можно описать довольно грубым выражением: «закрой пасть и держи карман шире».

Рис. 7. Структура миозина. Легкие цепи вокруг хвоста выполняют регуляторную роль в гладких мышцах и в немышечных миозинах. Изображение из слайдов к лекции А. К. Цатуряна на Зимней школе

Дело в том, что, чтобы АТФный карман открылся и в него мог попасть АТФ, актиновая пасть должна быть закрыта (то есть миозин должен сидеть на актине): закрытая верхняя челюсть пасти оттягивает створку кармана, и тот открывается. АТФ влезает в широко раскрытый карман.

И вот тут начинается самое интересное. Гидролиз АТФ может происходить только в закрытом кармане, а для того, чтобы карман закрылся, должна открыться пасть — то есть миозин должен отвалиться от актина. Но это еще не всё. Чтобы обеспечить гидролиз, окрестности кармана должны немного перестроиться, сдвинуться. Сдвигаясь, околокарманные участки вызывают небольшие изменения соседних областей, которые, в свою очередь, приводят к тому, что жесткий домен миозина под названием «конвертер» перебрасывается из одного устойчивого положения в другое и тянет за собой миозиновый хвост, отклоняя его на целых 60°. Курок взводится.

Теперь начинается следующий акт. Миозин с карманом, набитым АДФ и фосфатом, должен обязательно прильнуть к актину и закрыть пасть, потому что иначе выплюнуть фосфат он не в состоянии (то есть чисто теоретически он его когда-нибудь выплюнет, но очень нескоро; поэтому миозин — это, по сути, актин-зависимая АТФаза). Миозин сначала слабо связывается с актином при помощи электростатических взаимодействий, а затем запускается процесс закрытия пасти. Происходит это так. В результате конформационных изменений миозиновая головка разворачивается к актиновой нити таким образом, что, во-первых, образует контакт, очень большой по площади (больше 18 нм2!), а во-вторых, миозин сцепляется сразу с двумя актиновыми молекулами с помощью гидрофобных и электростатических взаимодействий, в результате чего сродство миозина к актину оказывается в тысячу раз выше, чем при первом соединении.

Итак, миозин выплевывает фосфат и, крепко-накрепко вцепившись в актин, претерпевает обратные конформационные изменения — хвост его «выстреливает», сдвигается относительно головки. Это происходит сразу на множестве молекул миозина и потому приводит к движению актиновой нити относительно миозиновой, а следовательно — и к сокращению мышцы. После этого АДФ выбрасывается из кармана. Миозин остается сцеплен с актином; пасть его закрыта — даже заперта! — крепко-накрепко, и если клетка мертва и все АТФ в ней уже закончились, то на этом грустном моменте история заканчивается, миозин и актин так и остаются в навсегда сцепившемся, застывшем состоянии, а у организма начинается трупное окоченение. Более оптимистичный сценарий, характерный для живой клетки с солидным запасом АТФ, предполагает, что в карман (который, как мы помним, головка с закрытой пастью держит шире) влезает новая молекула АТФ, пасть открывается, миозин отлипает от актина и цикл повторяется заново.

Roll and lock: поворачиваем и запираем

По гипотезе рычага, в мышечном сокращении существует только один момент генерации силы — когда поворачивается миозиновый хвост (рычаг). Однако некоторые данные рентгенографии и томографии мышц не то чтобы не согласуются с этой теорией, а свидетельствуют о том, что существует еще какой-то непонятный момент в сокращении мышцы, который гипотеза рычага не объясняет. Поэтому группа исследователей под руководством А. К. Цатуряна предложила теорию мышечного сокращения под названием «Roll and lock» — «Поворачиваем и запираем» (см.: Michael A. Ferenczi et al., 2005. The «Roll and Lock» Mechanism of Force Generation in Muscle). По этой теории, миозиновые головки садятся на актин еще до гидролиза АТФ, причем садятся не стройно и организованно, а как попало. На головке миозина есть длинный выступающий домен — «щуп», — который «нащупывает» подходящую себе (кислую и отрицательно заряженную) часть актиновой нити и прилипает к ней — как придется, под первым попавшимся углом. Однако стоит произойти гидролизу АТФ, как миозин меняет свою конформацию, головки поворачиваются под нужным углом и крепко и четко, как ключ с замком, сцепляются с актиновой нитью, а из миозинового кармана выбрасывается фосфат. И вот только после этого происходит поворот рычага. Иными словами, модель получается двухстадийной — на первом этапе головка миозина крепко и четко вцепляется в актин и при этом немного поворачивается, а на втором — поворачивается рычаг, причем сила, которая потом приведет к движению мышцы, генерируется на обоих этих этапах.

Помимо рентгеноструктурных и томографических данных, которые очень хорошо согласуются с теорией «Roll and lock», существует и несколько косвенных, но очень красивых доказательств ее правоты. Например, известно, что во время мышечного сокращения, в том случае, если мышца не меняет свою длину, всего чуть более 40% миозиновых головок сидит на актине, а остальные болтаются ни к чему не присоединенными. Однако когда сжатую мышцу насильно растягивают (например, такое бывает при беге, когда человек приземляется на напряженную мышцу), то жесткость мышцы резко увеличивается из-за того, что почти все свободные миозиновые головки резко сцепляются с актиновой нитью. Однако, судя по рентгеноструктурным данным, сцепляются они отнюдь не «намертво», как ключ с замком, а просто как попало. Объяснить это можно как раз с помощью теории «Roll and lock». Гидролиз АТФ при растяжении мышцы прекращается (оно и понятно: какой смысл тратить АТФ, если работа совершается не мышцей, а над мышцей), и все миозиновые головки переходят в состояние «активного актинового поиска» — их торчащий щуп ищет актиновую нить, нащупывает на ней подходящее место и сцепляется с ним — не крепко-накрепко, не как ключ с замком, а как попало. Однако для того, чтобы увеличить жесткость мышцы (и этим защитить кости от перелома) этого оказывается достаточно.

Итог

Гипотеза «Roll and lock» уточняет гипотезу рычага. Она лучше согласуется с экспериментальными данными и описывает мышечное сокращение более подробно. Но совершенно точно можно сказать, что и эта теория может быть уточнена и расширена — однако каким именно образом, мы пока еще не знаем. Мышечное сокращение, которое интенсивно и кропотливо исследуется уже многие годы, во многом по-прежнему остается неразгаданной загадкой.

Видеоиллюстрации:

Миозин цепляется к актиновой нити, вцепляется в нее, поворачивает хвост, затем отцепляется и возвращает хвост в прежнее положение. Видео Кеннета Холмса.

Миозин вначале ищет подходящее положение на актиновой нити, затем слабо соединяется с ней, потом сцепляется крепко — при этом вся головка поворачивается и развивает некоторое усилие, и только затем поворачивается хвост. Видео Мэри Риди.

Источники:

1) Лекции А. К. Цатуряна и С. Ю. Бершицкого на Зимней школе FutureBiotech.

2) Н. А. Кубасова, А. К. Цатурян. Молекулярный механизм работы актин-миозинового мотора в мышце // Успехи биологической химии. 2011. Т. 51. С. 233–282 — относительно свежий, очень подробный и хорошо написанный русскоязычный обзор по теме, находится в свободном доступе.

3) К. Бэгшоу. Мышечное сокращение // М.: Мир. 1985.

4) Н. Б. Гусев. Молекулярные механизмы мышечного сокращения // Соросовский образовательный журнал, т. 6, №8, 2000. С. 24–32.

5) А. Н. Тихонов. Молекулярные моторы. Часть 2. Молекулярные основы биологической подвижности // Соросовский образовательный журнал, с. 18–24, 1999.

Вера Башмакова «Элементы»

Page 2

Публикации: 613

  • Рассмотрены строение и механизмы действия протонной АТРсинтазы и флагеллярного мотора - молекулярных моторов живой клетки, выполняющих химическую и механическую работу, связанную с их вращательным движением, строение и механизмы работы миозина и кинезина - механохимических белков, ответственных за сократительную активность и внутриклеточный транспорт органелл в клетке.
  • Молекулярные механизмы мышечного сокращения В основе сокращения мышц лежит взаимное перемещение двух систем нитей, образованных актином и миозином. АТФ гидролизуется в активном центре, расположенном в головках миозина. Гидролиз сопровождается изменением ориентации головок миозина и перемещением нитей актина. Регуляция сокращения обеспечивается специальными Са-связывающими белками, расположенными на нитях актина или миозина.
  • Расширение белковой вселенной продолжается Анализ аминокислотных последовательностей 572 древних белков, закодированных в геномах 836 бактерий и архей и унаследованных ими от последнего общего предка всего живого (LUCA), показал, что накопление различий между родственными белками, выполняющими одну и ту же функцию, происходило очень медленно и продолжается до сих пор. Предел расхождения так и не был достигнут за 3,5 млрд лет эволюции.
  • Параллельная эволюция изучена в эксперименте на бактериях Эксперимент, в ходе которого 115 линий кишечной палочки независимо друг от друга приспосабливались к высокой температуре, показал, что к одной и той же эволюционной «цели» ведет множество путей. За 2000 поколений в каждой линии закрепилось в среднем по 11 мутаций, из которых около 80% были полезными. Мутации у разных линий были в основном разными: из 634 несинонимичных точечных мутаций лишь 157 обнаружены более чем в одной линии.
  • Идея о единстве происхождения всего живого является общепринятой среди биологов, однако аргументы в ее пользу имеют в основном качественный, а не количественный характер. Формальные статистические тесты, основанные на «теории выбора моделей» (model selection theory) и не использующие априорного допущения о том, что сходство белковых молекул говорит об их родстве, показали, что гипотеза о едином происхождении всего живого гораздо более правдоподобна, чем альтернативные модели, предполагающие независимое происхождение разных групп организмов от разных предков.
  • С чего начиналась жизнь на Земле Жизнь на Земле начиналась с молекул, которые могли создавать копии самих себя и, по-видимому, были похожи на современные РНК и ДНК. Проблема, однако, в том, что современные нуклеиновые кислоты нуждаются в помощи белков, чтобы сделать собственную копию. Но сами белки невозможно создать без нуклеиновых кислот — информация об аминокислотной последовательности закодирована в нуклеотидах ДНК. Получается, если бы нуклеиновые кислоты были первыми на Земле, они бы не смогли оставлять «потомство», а если первыми были белки — то где хранилась информация о белковых молекулах?
  • Цианосульфидный протометаболизм — верный путь к земной жизни Миру РНК предшествовало время предбиологического синтеза, когда рождались так или иначе необходимые для репликации молекулы — нуклеотиды, белки, липиды. Прежде химики рассматривали процессы их синтеза по отдельности. Теперь в лаборатории Джона Сазерленда найден путь, который приводит к синтезу сразу большого набора биологических молекул. Нет нужды гадать, что было раньше, РНК или белки, — вероятно, они синтезировались одновременно в едином каскаде химических реакций; в начале его появляется цианистый водород и сероводород с металлическими катализаторами. Эту сеть реакций авторы назвали цианосульфидным протометаболизмом. С выходом в свет нового исследования можно говорить о поворотной точке в науке о происхождении жизни.
  • Материальная основа памяти. FAQ Одна из самых главных загадок нейрофизиологии — это вопрос, что происходит при обучении. Мы все знаем, что каждое животное и человек может обучиться чему-то. И какие-то материальные следы этого должны остаться в нашем мозгу. Психологи, к сожалению, описывают эти процессы несколько иначе, чем физиологи, и пытаются описать разум как какую-то самостоятельную сущность. Физиологи же, раскрыв мозг, находятся в положении тех физиков, которые открывают радиоприемник, видят все детали, могут зарегистрировать звук, но собственно музыку они там не увидят никогда, потому что ее там нет. Так и наш мозг воспроизводит мысль, но в самом мозгу ее нет.
  • Молекулы памяти и нейродегенаративные заболевания Чем различается экспрессия генов в нейронах и клетках других типов? Существует ли наследственная память? Излечимы ли болезни Паркинсона и Альцгеймера? Об этом рассказывает доктор биологических наук Павел Милославович Балабан.
  • Молекулярные машины: за что дали Нобелевскую премию по химии В 2016 году Жан-Пьер Соваж, Джеймс Фрезер Стоддарт и Бернард Лукас Феринга получили Нобелевскую премию по химии «за разработку и синтез молекулярных машин». Каждый из них изобрел свой тип машины. Доктор физико-математических наук, профессор Владимир Антонец объяснит принцип работы этих машин на примере наших мышц.
  • Происхождение жизни: первые клеточные организмы и их среда обитания О самых ранних этапах эволюции. Основы молекулярной биологии. Проблемы ранней эволюции с точки зрения разных научных парадигм, химии, биохимии, сравнительной геномики. Где могли жить первые организмы. Мулкиджанян Армен Яковлевич — доктор биологических наук, профессор. Фестиваль науки.
  • Великая тайна происхождения жизни Жизнь зародилась из неорганической материи в космосе или она возникла именно на Земле? Эта дилемма обязательно встает перед исследователем, заинтересовавшимся проблемой происхождения жизни. Доказать правоту какой-либо из двух существующих ныне гипотез до сих пор никому не удалось, как, впрочем, не удалось придумать и третий путь решения.
  • В научных представлениях о происхождении жизни в последнее десятилетие происходит настоящая революция, и она далеко не завершена. К сожалению, эта информация доступна в основном только на английском языке. Цикл статей, предлагаемый вниманию читателей, отчасти восполнит этот пробел.
  • Запах корицы и яблок — бабушкин пирог, запах хвои и мандаринов — Новый год, сладкий дурман черемухи — весна… Каждый человек сможет добавить к этому списку длинный ряд своих собственных ассоциаций. Многообразие растительных ароматов, созданных природой, кажется неисчерпаемым, многие из них абсолютно уникальны. Для обозначения таких веществ, которые не принимают непосредственного участия в росте, развитии и репродукции отдельных клеток, более 200 лет назад был предложен термин «вторичные метаболиты». Несмотря на несколько неуважительное название, вещества эти выполняют важную роль в жизни растения в целом, участвуют во взаимодействии растений друг с другом и с окружающей средой. К настоящему моменту идентифицировано более 100000 таких веществ, многие из которых являются легколетучими, и люди воспринимают их как запах растения. В этой лекции я постараюсь рассказать о некоторых особенностях пахучих растений, немного о том, как изучают биосинтез летучих вторичных метаболитов, а также о перспективах применения этих знаний на практике…
  • Зарождение жизни на Земле Академик РАН, директор Палеонтологического института РАН Алексей Юрьевич Розанов расскажет о современной палеонтологии, которая позволяет достаточно точно датировать время появления на нашей планете всевозможных организмов: от простейших до высокоорганизованных. Новейшие открытия представляют нам сенсационные данные, позволяющие в корне пересмотреть сложившиеся взгляды на развитие жизни на Земле.
  • К вопросу о происхождении земной и внеземной жизни Биохимик Джефри Бада рассказывает о малоизвестных сторонах теории абиогенеза, а также о возможности существования жизни за пределами Земли.
  • Новые инфекции. Прионы — что это такое? Вы узнаете о новых инфекционных заболевания, выявленных в 20 веке и о том, что же это за такие необычные и загадочные возбудители прионы? Прионы составляют отдельный класс инфекционных агентов; они имеют белковую основу и не содержат генома, состоящего из нуклеиновых кислот. Концепция существования прионов включает в себя идею о новой, белковой наследственности — измененных формах белков в организме-хозяине, которые при переносе в новый организм могут вызвать в получателе изменение фенотипа. Большинство прионов являются патогенами, но по сравнению с другими классами патогенов (например, вирусами, бактериями, грибами, паразитами) они уникальны тем, что распространяются внутри и между хозяевами без переноса или репликации собственных ДНК или РНК.
  • История фотосинтеза, или кто сделал небо голубым Все знают, что растения на свету выделяют кислород. Как возник их сложный и совершенный механизм фотосинтеза? Некоторые бактерии способны к фотосинтезу, и у них вместо кислорода выделяется сера или оксиды железа. Изучение этих бактерий и ископаемая летопись раскрывают историю фотосинтеза, тесно переплетенную с историей нашей планеты.
  • Происхождение жизни. От туманности до клетки Является ли жизнь земного типа, водно-углеродная, единственным возможным вариантом? Какие есть доводы в пользу того, почему известные живые системы устроены так, а не иначе, есть ли какие-то основополагающие причины, по которым в них должны использоваться одни химические элементы, а не другие? Как могут выглядеть различные варианты биохимии для одних и тех же химических элементов, но в других средах, например в морях из аммиака или углекислоты? Может ли у земной формы жизни быть расширенный набор азотистых оснований и почему их четыре — аденин, гуанин, тимин и цитозин, — а не больше или меньше? Чем ДНК лучше, чем ТНК или ГНК, и можно ли предложить убедительные альтернативы гипотезе РНК-мира?
  • Геотермальные поля как колыбель жизни В лекции рассказывается о природных условиях, в которых миллиарды лет назад возникли первые клетки. Реконструкция «инкубаторов» первых клеток путем объединения геохимического анализа с филогенетическим исследованием позволили выяснить возможные источники происхождения первых клеток.

scisne.net

Факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц

Четвертая лекция по дисциплине «Биомеханика мышц»  посвящена факторам, определяющим силу и скорость сокращения мышц. Выделены три группы факторов: анатомические (площадь поперечного сечения мышцы, ход мышечных волокон, состав мышц); физиологические (частота импульсации ДЕ, количество рекрутированных ДЕ, синхронизация активности ДЕ); биомеханические (длина мышцы, режим работы мышцы и величина внешнего отягощения).

Лекция 4

4.1. Основные понятия

При изучении дисциплин «Физика» и «Биомеханика» вы познакомились с понятием силы как количественной меры взаимодействия тел.

Под силой мышцы (или силой мышечной тяги) будем понимать силу, регистрируемую на ее конце (то есть количественную меру взаимодействия мышцы и регистрирующего прибора).

Условно можно выделить три вида факторов, определяющих силу и скорость сокращения мышц:

  • анатомические;

  • физиологические;

  • биомеханические.

4.2. Анатомические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц

4.2.1. Сила и скорость сократительного компонента мышцы

К анатомическим факторам, определяющим силу сократительного компонента мышцы и скорость его сокращения, относятся:

Площадь поперечного сечения мышечного волокна (Sмв)

Сила сократительного компонента мышцы во многом зависит от площади его поперечного сечения. Экспериментально установлено, что чем больше площадь поперечного сечения мышечного волокна, (то есть, чем оно толще), тем большую силу оно способно развить. У не занимающихся физической культурой и спортом диаметр мышечных волокон равен 20 – 80 мкм, следовательно, площадь поперечного сечения мышечных волокон варьирует от 300 мкм2 до 5000 мкм2. У бодибилдеров площадь поперечного сечения мышечных волокон значительно больше. Она может достигать 20000 мкм2. На площадь поперечного сечения мышц влияет ряд факторов, таких как: расположение мышцы (верхние или нижние конечности), пол, возраст, особенности конституции человека, а также его уровень тренированности или степень гиподинамии.

Количество мышечных волокон (nмв)

Количество мышечных волокон – второй анатомический фактор, определяющий силу сократительного компонента мышцы. Чем больше волокон содержит мышца, тем большую силу она способна проявить при прочих равных условиях. Число волокон в мышцах различно (табл. 4.1). Так, прямая мышца бедра содержит несколько десятков тысяч волокон, а икроножная – более миллиона!

Рекомендую обратить внимание на учебные пособия «Биомеханика мышц» и «Гипертрофия скелетных мышц человека«

Таблица 4.1 Количество волокон в скелетных мышцах человека

Автор, год

Название мышцы

Количество волокон

МакКомас А. Дж., 2001

плечелучевая

129200

портняжная

128150

прямая бедра

27000

передняя большеберцовая

271350

икроножная

1033000

Площадь поперечного сечения мышцы (Sм) равна площади поперечного сечения мышечного волокна (Sмв) умноженной на количество волокон (nмв): Sм= Sмв nмв.

В анатомии, физиологии и биомеханике хорошо известен принцип Вебера: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению» (Ухтомский А.А, 1927.– С. 72). Из мышц, обслуживающих тазобедренный сустав, самый большой физиологический поперечник у односуставных разгибателей бедра (большой ягодичной м.): 30,3±9,4 см2. Из мышц, обслуживающих движения в коленном суставе самый большой физиологический поперечник – у четырехглавой мышцы бедра: 56,0±11,0 см2. Из мышц, обслуживающих голеностопный сустав – у камбаловидной м.: 23,7±10,6 см2. Эти мышцы носят название антигравитационных.

Преобладание физиологических поперечников этих мышц над их антагонистами связано с необходимостью постоянно противодействовать силе тяжести (гравитации). Именно с этим связан тот факт, что площадь поперечного сечения мышц-разгибателей нижних конечностей (антигравитационных мышц) относится к площади поперечного сечения их антагонистов как 2:1, в то время как для мышц верхних конечностей это отношение составляет 1:1.

Следует запомнить, что тренировка на развитие силы мышцы приводит к увеличению площади ее поперечного сечения. Возрастание этого показателя происходит за счет увеличения площади поперечного сечения мышечных волокон (гипертрофии мышечных волокон). Увеличения количества мышечных волокон (гиперплазии) в мышце не наблюдается.

Ход мышечных волокон

Ход мышечных волокон определяет как силу сократительного компонента мышцы, так и скорость его сокращения.

В организме человека, кроме веретенообразных мышц с прямым ходом волокон, имеются перистые мышцы. В перистых мышцах не вся сила, генерируемая мышечным волокном, передается сухожилию. Это связано с тем, что мышечные волокна расположены под углом к длиннику мышцы. Этот угол называется углом перистости. Чем больше угол перистости, тем больше проигрыш в силе, передаваемой мышечным волокном сухожилию. Теоретически, если угол перистости равен 90 град, мышечное волокно не оказывает тянущего усилия на сухожилие. Однако в реальных условиях угол перистости варьирует в пределах от 10 до 30 град. Расчеты показывают, что проигрыш в силе из-за расположения мышечного волокна под углом к сухожилию небольшой. Однако благодаря перистой архитектуре в том же объеме, какой занимает веретенообразная мышца, может быть «упаковано» значительно больше мышечных волокон, поэтому значительно возрастает физиологический поперечник а, следовательно, и сила, развиваемая перистой мышцей. Благодаря перистой архитектуре камбаловидная мышца будет выигрывать в силе у мышцы с параллельным ходом мышечных волокон более чем в 10 раз. Следует отметить, что в гипертрофированных мышцах углы перистости больше.

Именно поэтому большинство антигравитационных мышц имеет перистое строение. К ним относятся: четырехглавая мышца бедра, трехглавая мышца голени. Следует отметить, что, с одной стороны, перистая мышца превышает показатели мышцы с прямым ходом мышечных волокон по силе сокращения, с другой – во столько же раз проигрывает в скорости сокращения.

Длина мышечных волокон

Длина мышечных волокон определяет как силу, так и скорость сокращения мышцы. Стало аксиомой утверждение, что «короткие мышцы сильные, длинные – быстрые». Принцип Бернулли гласит, что степень сокращения мышцы при прочих равных условиях пропорциональна длине ее волокон. Поэтому, чем длиннее мышца, тем в большей степени она способна укоротиться за единицу времени и, следовательно, тем больше ее скорость сокращения.

Состав мышц

От того, из какого типа волокон состоит мышца, зависит как сила сократительного компонента, так и скорость его сокращения.

В первой лекции были подробно описаны типы мышечных волокон:

  • медленные неутомляемые (I тип);
  • быстрые неутомляемые или промежуточные (IIА тип);
  • быстрые утомляемые (IIВ тип).

Мышечным волокнам соответствуют различные двигательные единицы.

Состав мышечных волокон разных мышц сильно отличается и в одной и той же мышце имеет огромные индивидуальные различия, зависящие от врожденных типологических особенностей человека. Более подробная информация приведена в первой главе.

4.3. Физиологические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц

4.3.1. Физиологические механизмы регуляции силы и скорости сокращения мышцы

К физиологическим механизмам регуляции силы и скорости сокращения мышцы относятся:

  • частота (паттерн) разрядов двигательной единицы (ДЕ);
  • число активных ДЕ;
  • синхронизация работы ДЕ.

Прежде чем перейти к рассмотрению влияния этих механизмов на силу и скорость сокращения мышц, вспомним определение ДЕ.

ДЕ называется система, включающая α-мотонейрон и иннервируемые им мышечные волокна.

Частота разрядов ДЕ

При увеличении частоты разрядов ДЕ, то есть нервных импульсов, поступающих из ЦНС к мышце, происходит переход от слабого одиночного сокращения к сильным тетаническим сокращениям мышечных волокон.

Число активных ДЕ

Число ДЕ, активных в процессе сокращения мышцы, определяется «принципом размера» или правилом Хенеманна. Установлено, что имеется стабильный порядок рекрутирования ДЕ: вначале рекрутируются ДЕ S типа, иннервируемые мотонейронами, имеющими небольшой диаметр аксона. По мере усиления сокращений начинают рекрутироваться ДЕ FR типа, содержащие быстрые неутомляемые волокна, затем – ДЕ FF типа, содержащие быстрые утомляемые волокна, иннервируемые мотонейронами, имеющими самый большой диаметр аксона. С точки зрения механики, этот принцип очень целесообразен, так как создается возможность тонкой градации мышечной силы во всем физиологическом диапазоне.

Принцип размера позволяет объяснить факты, полученные эмпирическим путем. Все спортсмены, применяющие силовые упражнения, хорошо знают, что, используя небольшие отягощения, невозможно эффективно наращивать силу мышц. Для развития силовых способностей необходимо применять отягощения, близкие к максимальным.

Эту закономерность можно объяснить следующим. При развитии силовых способностей, если применяются небольшие отягощения, рекрутируются только мышечные волокна I типа, так как мышце нет необходимости развивать высокий уровень силы. Для преодоления субмаксимальных или максимальных отягощений мышца должна развить максимально возможную силу. Поэтому в сокращение вовлекаются все типы мышечных волокон, особенно IIB типа, дающие в процессе тренировочных воздействий максимальное увеличение поперечного сечения и, как следствие – силы мышц.

Синхронизация работы мышц

Синхронизация работы ДЕ – увеличение силы тяги мышцы за счет одновременной активации большого количества мышечных волокон. Исследованиями установлено, что тренировка силовой направленности повышает степень синхронизации работы ДЕ (А.С. Солодков, Е.С. Сологуб, 2001).

4.4. Биомеханические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышцы

Существует ряд факторов, влияющих на проявление силы и скорости сокращения мышцы в преодолевающем и уступающем режимах сокращения. К этим факторам относятся:

  • длина мышцы;
  • режим работы мышцы;
  • значение внешней силы.

4.4.1. Длина мышцы

Еще в 1895 году М. Бликс показал, что при растягивании активной поперечно-полосатой мышцы под воздействием внешней нагрузки ее сила вначале возрастает, а затем уменьшается. Максимум силы получил название максимума Бликса, а длина, при которой он достигался – длины покоя. Последующие исследования показали, что появление максимума связано с особенностями строения мышцы (наличие мышечных волокон (сократительного компонента) и соединительно-тканных образований (упругого компонента мышцы)). Если мышцу освободить от нагрузки, она укоротится до определенной длины. Такая длина получила название равновесной.

Установлено, что у человека вид зависимости «длина–сила» активных мышц определяется соотношением сократительного и упругого компонентов. У мышц, богатых соединительно-тканными образованиями (например, у мышц нижних конечностей человека), зависимость «длина–сила» является монотонно-возрастающей (рис. 4.1а). Если соединительно-тканных образований мало, то кривая имеет минимум (рис. 4.1б).

Рис. 4.1. Зависимость «длина-сила» для  мышц нижних (а) и верхних (б) конечностей. Обозначения: А – равновесная длина, Б – длина покоя

Из этого следует, что при одной и той же длине мышцы нижних конечностей при растягивании способны развить большую силу, чем мышцы верхних конечностей.

4.4.2. Характер работы мышц

Режим сокращения мышцы

Известно, что мышца может работать в нескольких режимах сокращения:

  • преодолевающем (концентрическом) – длина мышцы уменьшается;
  • уступающем (эксцентрическом) – длина мышцы увеличивается;
  • изометрическом – длина мышцы не изменяется.

Установлено, что на силу, развиваемую мышцей, влияет режим сокращения. Если возбужденную мышцу растягивать и регистрировать силу при определенных значениях длины или, наоборот, растянув, дать возможность укорачиваться, то окажется, что при эксцентрическом режиме сокращения (мышца растягивается) при одних и тех же значениях длины мышца развивает большее усилие, по сравнению с концентрическим режимом.

Предшествующий режим сокращения мышцы

Работа мышц при выполнении движений человеком значительно отличается от таковой при имитации ее в лабораторных условиях. Это связано с тем, что обычно в движениях укорочению мышцы предшествует ее растяжение. Еще И.М. Сеченовым (1901) было отмечено, что мышца, сокращаясь в преодолевающем режиме, способна развить большую силу, если этому сокращению предшествовала работа в уступающем режиме (то есть мышца была предварительно растянута). Такой режим работы получил название «баллистический». Последующие исследования подтвердили этот факт. Следует отметить, что техника движений спортсменов учитывает этот фактор повышения силы мышц. Так, например, в метании копья, спортсмен перед выполнением финального усилия находится в позе «натянутого лука», то есть значительно растягивает основные мышцы, чтобы их сокращение в концентрическом режиме было более сильным. Та же закономерность характерна для техники бега и ходьбы, толкания ядра, метания диска, прыжка в высоту, выпрыгивания вверх с места, приседания со штангой.

4.4.3. Значение внешней силы

Преодолевающий режим сокращения мышцы

Если мышца сокращается, преодолевая внешнюю силу (например, вес груза), то с увеличением веса груза наблюдаются три закономерности:

  • увеличивается время от момента стимуляции мышцы до начала ее укорочения;
  • уменьшается высота подъема груза;
  • скорость сокращения мышцы снижается.

Первыми зависимость между силой и скоростью (зависимость «сила-скорость») укорочения мышц лягушки получили В. Фенн и Б. Марч. Нобелевский лауреат Арчибальд Хилл (1961) посвятил много времени изучению энергетических процессов, протекающих в мышце. Ему удалось получить соотношение между скоростью сокращения мышцы и силой, которое носит теперь его имя. Оно называется «характеристическое уравнение Хилла».

Vм=b(P0-P)/(P+a)

где: P0 – максимальная масса груза, при которой не происходит укорочения мышцы; P – масса груза; a,b – константы.

Проведенные впоследствии эксперименты на мышцах человека подтвердили данные, полученные А. Хиллом: чем больше внешняя сила, тем ниже скорость сокращения мышцы. Исследования спортивных движений показали, что между дальностью метания и весом ядер наблюдается зависимость, близкая к гиперболической. То есть, чем больше вес снаряда, тем меньше результат.

Эксцентрический режим

Следует отметить, что изучение зависимости «сила-скорость» (концентрический режим) привлекало внимание многих исследователей, в то время как эксцентрический режим оставался менее исследованным. А. Хилл находил, что при эксцентрическом режиме сила мышцы возрастает с увеличением скорости растяжения. П.В. Коми (1973) использовал специальный динамометр для регистрации усилий, развиваемых двуглавой мышцей плеча человека в концентрическом и эксцентрическом режимах сокращения мышцы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при работе двуглавой мышцы плеча в концентрическом режиме зависимость «скорость–сила» может быть описана уравнением гиперболы. При эксцентрическом режиме сокращения увеличение скорости растяжения мышцы приводит к увеличению силы, развиваемой мышцей. Однако последующие исследования, проведенные при исследовании локомоций человека, не подтвердили этого. Дж. Моррисон (J.B. Morrison, 1970) изучал изменение длины, скорости сокращения мышц и силы при различных локомоциях. Он установил, что с ростом скорости растяжения у большинства мышц проявляемая ими сила быстро уменьшается до нуля.

Еще более убедительны исследования, проведенные П.В. Коми (P.V. Komi, 1992). На рис. 4.2 представлено изменение усилий, развиваемых в области ахиллова сухожилия во время фазы опоры бега со скоростью 5,8 м/с.

Рис. 4.2. Сила, развиваемая трехглавой мышцей голени во время фазы опоры в беге со скоростью 5,8 м/с (P.V.Komi, 1992)

Отрицательная скорость сокращения мышц соответствует эксцентрическому режиму, положительная – концентрическому. Данные, представленные на графике, свидетельствуют о том, что в фазу растяжения мышцы большие значения усилий, развиваемых мышцей, соответствуют небольшим скоростям растяжения мышцы. В концентрическом режиме большие значения силы также развиваются при небольших значениях скорости.

Таким образом, в настоящее время в мышечной механике достоверно установлена следующая закономерность: с увеличением значений внешней силы скорость сокращения мышц уменьшается. Зависимость нелинейная (гиперболическая).

Рекомендуемая литература

  1. Зациорский, В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / В.М. Зациорский, А.С. Аруин, В.Н. Селуянов.- М.: Физкультура и спорт, 1981.- 143 с.
  2. Кичайкина, Н.Б. Биомеханика двигательных действий /Н.Б.Кичайкина, А.В.Самсонова : учебно-методическое пособие /Под ред Н.Б. Кичайкиной.- СПб: НГУ им. П.Ф.Лесгафта, 2014.- 183 с.
  3. Попов, Г.И. Биомеханика двигательной деятельности: учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования /Г.И.Попов, А.В. Самсонова.- М.: Издательский центр «Академия», 2011.- 320 с.
  4. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В.Самсонова, Е.Н. Комиссарова / Под ред А.В.Самсоновой .- СПб., 2008.- 217 с.
  5. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь поперечного сечения мышц /А.В. Самсонова //Вестник Петровской академии, Санкт-Петербург, 2010.- 2(16).- С.52-55
  6. Самсонова А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека / А.В.Самсонова.- СПб: Кинетика, 2018.- 159 с. ил.

allasamsonova.ru

Сокращение мышц. Принцип работы мышцы человека.

О том, как устроена мышечная клетка и что представляет из себя мышца, Вы уже имеете понятие. Но, как же осуществляется сокращение мышцы? Что заставляет наши мышцы работать?

Говоря доступным языком, сокращение мышц происходит под воздействием нервных импульсов, которые активируют нервные клетки спинного мозга – мотонейроны, ответвления которых — аксоны подведены к мышце. Если разобраться подробнее, то внутри мышцы аксон разделяется и образует сеть ответвлений, которые, подобно электрическим контактам, «подсоединены» к мышечной клетке. Посредством таких контактов и осуществляется сокращение мышц.

Получается, что каждый мотонейрон управляет группой мышечных клеток. Такие группы получили название – нейромоторные единицы, благодаря которым человек может задействовать в работе часть мышцы. Поэтому, мы можем сознательно контролировать скорость и силу сокращения мышц.

Итак, мы рассмотрели процесс «запуска» сокращения мышц. Теперь давайте детально разберемся, что же происходит непосредственно внутри мышцы во время сокращения. Этот материал несколько сложен для восприятия, но весьма важен. Вам необходимо разобраться в нем, иначе Вы не сможете до конца уяснить, каким образом растут наши мышцы.

Сокращение мышц в грубом приближении

В первую очередь необходимо уяснить, что миофибрилла состоит из многочисленных нитей двух белков: миозина и актина, которые располагаются вдоль миофибриллы. Причем, миозин – толстые нити, а актин – тонкие нити. Этим и объясняется светло-темное полосатое строение миофибриллы (темные полосы – миозин, светлые полосы – актин).

В литературе темные участки миофибриллы получили название А-диск, а светлые участки именуются I-диск. Актиновые нити крепятся к так называемой Z-линии, которая расположена в центре I-диска. Сегмент миофибриллы между Z-линииями, включающий миозиновый А-диск называется саркомером, который можно считать некой сократительной единицей миофибриллы.

Саркомер сокращается следующим образом: при помощи боковых ответвлений (мостиков) толстые нити миозина втягивают вдоль себя тонкие нити актина.

То есть головки мостиков входят в зацепление с актиновой нитью и втягивают ее между нитями миозина. По окончанию движения головки отсоединяются и входят в новое зацепление, продолжая втягивание. Получается, что сокращение мышц – совокупность сокращений множества саркомеров.

Если рассмотреть отдельно тонкую нить актина, то она представляет собой двойную спираль актиновых нитей, между которыми расположена двойная цепь тропомиозина.

Тропомиозин – это также белок, который блокирует зацепления миозиновых мостиков с актином в расслабленном состоянии мышцы. Как только нервный импульс через мотонейрон подается в мышцу, происходит смена полярности заряда мембраны мышечной клетки, в результате чего саркоплазма клетки насыщается ионами кальция (Ca++), которые высвобождаются из специальных хранилищ, находящихся вдоль каждой миофибриллы. Тропомиозиновая нить, в присутствии ионов кальция, мгновенно углубляется между актиновыми нитями, и мостики миозина получают возможность зацепления с актином – сокращение мышц становится возможным.

Однако после поступления Са++ в клетку, он тут же возвращается в свои хранилища и происходит расслабление мышцы. Только при постоянных импульсах, исходящих от нервной системы, мы можем поддерживать длительное сокращение – это состояние получило определение тетаническое сокращение мышц.

Разумеется, сокращение мышц требует энергии. А откуда же она берется, как формируется энергия, поддерживающая движение миозинового мостика? Об этом Вы узнаете в следующей статье Энергетические процессы в мышечной клетке. Энергия сокращения мышц.

© Твой Тренинг

Материалы данной статьи охраняются законом о защите авторских прав. Копирование без указания ссылки на первоисточник и уведомления автора ЗАПРЕЩЕНО!

tvoytrening.ru

Как мышцы сокращаются и расслабляются?

 Странности нашего тела – 2Джуан Стивен

Как мышцы сокращаются и расслабляются?

(Спрашивает Чарлз Берни, Лэпстоун, Новый Южный Уэльс, Австралия)

Многие люди считают, что мышцы способны и сокращаться, и расслабляться, но это не совсем так. Мышечная ткань обладает свойством только сокращаться, когда ее стимулирует нервная система.

Мышцы, контролирующие суставы, работают противодействующими парами. Когда одна мышечная группа сокращается, противодействующие мышцы расслабляются и возвращаются к вытянутому состоянию. Мышцы рук, ног и любых других частей тела, движения которых человек может сознательно контролировать, называются произвольно сокращающимися.

Следующая глава

МЫШЦЫ (ПРОБЛЕМЫ) Физическая блокировкаМышцы — это органы, образованные из ткани, способной сокращаться под воздействием нервных импульсов. Мышцы приводят в движение различные органы и части тела. Мышцы могут сокращаться произвольно, то есть по желанию человека, и

Что тяжелее – мышцы или жир? Мышцы тяжелее жира, поскольку клетки, составляющие мышцу, плотнее, чем жировые клетки.Цитоплазма (внутренняя среда) жировой клетки содержит главным образом жиры (липиды), тогда как цитоплазма мышечной клетки содержит в основном сократительные

Интеллект и мышцы Мышцы и интеллект, тонкость натуры и мощь кулаков, светлый ум и физическая сила… Кажется, сама природа противопоставила эти понятия друг другу. Даже существует поговорка: «Сила есть — ума не надо». Нужен, конечно, силе ум — без него она слепа. Но многих

Мышцы Что я имею в виду, говоря «мышцы»? Силу и выносливость. Писатель должен иметь силу, потому что во время работы будет вставать лицом к лицу с демонами страха, лени, собственного прошлого и собственного будущего. Если мы сможем бороться с ними, эти демоны обогатят наше

Мышцы Мышцы образованы мышечной тканью, называемой мышечными волокнами. При сокращении мышечных волокон мышцы укорачиваются, благодаря чему осуществляются движения частей тела и органов. Мышечные волокна получают кислород и питательные вещества из кровеносных

info.wikireading.ru

Зависит ли сила от размера мышц?

Культуристы и бодибилдеры с первого взгляда выглядят более сильными, чем остальные спортсмены, ежедневно выполняющие силовые тренировки. Но это впечатление зачастую обманчиво. Сила мышц человека зависит от многих факторов. Причем объем мышечной массы играет далеко не ведущую роль в этом вопросе. Но корреляция между размером и силой все же существует.

Зависимость силы от размера мышц

В школьном курсе анатомии проходят закономерность – сила мышцы зависит от ее толщины (площади поперечного сечения). Но по факту, это утверждение сильно упрощено. Рост мышц в объеме отвечает приблизительно за 50% прироста силы. Прирост силы относительно объема определяется видом мышечной гипертрофии.

Виды мышечной гипертрофии

Выделяется два типа мышечного роста (гипертрофии):

  • миофибриллярный. Именно благодаря этому типу роста увеличивается сила и мощность. Эта гипертрофия присуща быстрым (белым) волокнам, способна генерировать максимальное количество энергии на короткий промежуток времени. Эффективна в таких дисциплинах как пауэрлифтинг, тяжелая атлетика и армрестлинг;
  • саркоплазматический. Создает объемный мышечный рельеф. Такой рост характерен для медленных (красных) волокон, создает небольшое количество энергии, но на длительный срок (выносливость). Используется преимущественно в бодибилдинге.

Оба типа гипертрофии не существуют по отдельности. Если преобладает один тип, второй тоже развивается, но в меньшей степени. Сила увеличивается вне зависимости от типа гипертрофии, только с различной интенсивностью.

Исследования корреляции силы и размера мышц

На основании нескольких исследований, прослеживаются следующие закономерности:

Исследования доказывают, что в течение первых 1.5-2 месяцев с начала нагрузок мышечная масса практически не меняется, в то время как сила начинает возрастать уже с первой тренировки. Этот факт объясняет, почему в исследовании у нетренированных людей прослеживалась такая слабая связь между приростом силы и мышечной массы.

Корреляция между силой и объемом легче прослеживается у каждого человека в отдельности, чем для нескольких людей. Объясняется это тем, что накопление силы — не только наращивание мускулатуры, на нее влияет еще несколько параметров.

Что еще влияет на силу

Помимо размера мышц на уровень силы оказывают влияние следующие параметры:

  • толщина сухожилия – показатель генетический. Мышечная сила будет увеличиваться, пока сухожилие способно выдержать нагрузку. Сухожилия возможно лишь несущественно укрепить тренировками;
  • соотношение красных и белых волокон – генетический показатель. Белые (быстрые) волокна отвечают за взрывную кратковременную силу, красные (медленные) за длительность и выносливость;
  • эластичность мышц — чем существеннее разница между растяжением мышцы и ее сокращением, тем большую силу они могут выработать. При регулярных занятиях растяжкой, можно увеличить мышечную эластичность;
  • место крепления сухожилия – генетический показатель. Чем дальше мышца прикреплена от сустава, тем больший вес возможно поднять;
  • количество мышечных волокон – генетический показатель, не поддается изменению;
  • психоэмоциональное состояние – чем сильнее эмоциональное возбуждение, тем «громче» сигнал от мозга мышцам. В возбужденном состоянии мышцы сокращаются интенсивнее, это повышает силу;
  • иннервация мышц. Сигнал мозга к мышечным волокнам идет по мотонейронам (двигательным нервам), заставляя их сокращаться. Чем больше мотонейронов подходит к мышце, тем больше двигательных единиц можно задействовать. При регулярных тренировках, мотонейроны оплетают мышцы плотной сетью.

Еще мышечная сила зависит от пола (за счет тестостерона мужчины сильнее женщин) и возраста (самого быстрого результата можно добиться в промежутке 15-25 лет). Генетическая предрасположенность также оказывает большое влияние на максимально возможный уровень силы.

Несмотря на гендерные различия и врожденные физические возможности каждый, поставив перед собой цель, способен добиться существенных результатов.

muskul.pro


Смотрите также




Логин
Пароль
Регистрация
Забыли пароль?
[ 2 июня 2012 ]   Кружок пауэрлифтинга и жима лежа
    В нашем клубе успешно начал работу "кружок" пауэрлифтинга и жима лёжа. Наши члены кружка успешно выступили и завоевали призовые места на прошедшем 26-27 мая чемпионате Приволжского Федерального Округа по пауэрлифтингу и жиму лёжа. Мы с радостью приглашаем всех желающих в наш коллектив. Начало работы кружка суббота в 14-30.

[ 5 октября 2012 ]   Как вести себя в тренажерном зале
    Посещение нового тренажерного зала – превосходный способ улучшить собственную мотивацию и режим занятий. Однако спортзал иногда пугает тех, кто никогда ранее в него не ходил. Причем касается это не одних лишь новичков. Даже бывалые члены спортивных клубов иногда пребывают в замешательстве от множества неизвестных им тренажеров и множества накачанных людей. Мы поможем вам и дадим несколько советов, которые помогут вам ощущать себя в тренажерном зале рискованнее.

[ 12 апреля 2012 ]   Советы новичкам. Собираемся в тренажерный зал.
    Вы взяли себя в руки и с завтрашнего дня начинаете ходить в спортзал? Отлично! Вам следует учесть некоторые нюансы.

  Содержание, карта сайта.