17. Скелетные мышцы, их строение и функции

Определения и обозначения

Скелетная мышца — орган, прикреплённый к костям и способный сокращаться. Она включает мышечные волокна, соединительную ткань, сосуды и нервы. Благодаря мышце кости перемещаются, а тело сохраняет позу.

Мышечное волокно — длинная клетка, из которой построена скелетная мышца. В ней находится несколько ядер и множество сократительных структур. Работа волокон позволяет всей мышце развивать усилие.

Миофибрилла — сократительная нить внутри мышечного волокна. В ней происходят изменения, из-за которых волокно становится короче. Поэтому миофибриллы являются непосредственной основой сокращения мышцы.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, соединяющая мышцу с костью. Оно передаёт силу сокращения на костную ткань, хотя само не сокращается. Через сухожилие мышца воздействует на сустав и вызывает движение.

Как это устроено

Скелетная мышца имеет многоуровневое строение. Соединительная ткань окружает мышцу целиком и разделяет её на пучки, а внутри каждого пучка находятся мышечные волокна. Такая организация объединяет отдельные клетки, защищает их и позволяет сосудам и нервам подходить к рабочим участкам.

Внутри каждого волокна расположены миофибриллы, ориентированные вдоль клетки. При их работе внутренние сократительные структуры сближаются, поэтому волокно укорачивается. Одновременно его поперечный размер увеличивается, и вся мышца становится короче и толще.

Сухожилие связывает сократительную часть мышцы с костью. Когда мышца укорачивается, она натягивает сухожилие, а сухожилие тянет кость. Если кости соединены суставом, это натяжение изменяет их положение относительно друг друга и создаёт движение.

Мышцы обычно действуют парами, потому что сокращённая мышца может только тянуть кость. Сгибатель уменьшает угол в суставе, а разгибатель увеличивает его. Поэтому для обратного движения одна мышца расслабляется, а её антагонист сокращается.

Строение мышц связано не только с движением. Сокращения удерживают тело в определённом положении и помогают сохранять равновесие. Часть энергии при работе мышц превращается в тепло, поэтому мышцы участвуют в поддержании температуры организма.

Уровни строения скелетной мышцы

Таблицу удобно читать сверху вниз: так виден переход от целого органа к его более мелким рабочим частям. Отдельно стоит учитывать сухожилие, потому что оно не входит в сократительную часть, но связывает её с костью.

Разбор задач

Задача 1

Назовите структуру, которая передаёт усилие сокращённой мышцы к кости.

1. Определим, о каком процессе говорится: мышца сокращается и должна воздействовать на кость.
2. Вспомним, что мышечные волокна создают усилие, но непосредственно соединение с костью выполняет плотная соединительная ткань.
3. Эта ткань располагается на концах мышцы и натягивается при её сокращении.

Ответ: усилие передаёт сухожилие.

Задача 2

При сгибании руки в локте бицепс сокращается. Опишите, что происходит с его длиной и толщиной и как меняется положение предплечья.

1. Сначала устанавливаем изменение мышцы: при сокращении её волокна укорачиваются, поэтому бицепс становится короче.
2. Поперечный размер мышцы при этом увеличивается, значит, бицепс утолщается и становится более заметным.
3. Сокращённая мышца через сухожилие тянет кости предплечья.
4. В результате предплечье приближается к плечу, а угол в локтевом суставе уменьшается.

Ответ: бицепс укорачивается и утолщается, тянет предплечье и сгибает руку в локте.

Задача 3

Объясните, почему для разгибания согнутой руки недостаточно продолжить сокращение бицепса и какую роль выполняет трицепс.

1. Бицепс является сгибателем: при сокращении он тянет предплечье к плечу и уменьшает угол в локте.
2. Продолжение его сокращения не может выполнить противоположное действие, потому что мышца не толкает кость.
3. Для разгибания бицепс должен расслабиться, чтобы не мешать обратному движению.
4. После этого сокращается трицепс, который является разгибателем и увеличивает угол в локтевом суставе.

Ответ: разгибание обеспечивается сокращением трицепса при расслаблении бицепса; эти мышцы работают как антагонисты.

Типичные ошибки

Мышца — однородная ткань. Так считают, потому что снаружи мышца выглядит единым образованием. Проверить себя можно вопросом: есть ли в составе мышцы пучки волокон, соединительная ткань, сосуды и нервы; если да, это орган.

Мышечное волокно и миофибрилла — одно и то же. Ошибка возникает из-за похожих названий и связи обеих структур с сокращением. Помните: волокно является клеткой, а миофибриллы находятся внутри него.

Мышца толкает кость. Такое представление появляется при наблюдении обратных движений конечности. На самом деле мышца при сокращении тянет кость, а обратное действие выполняет другая мышца.

Сухожилие сокращается вместе с мышцей. Его путают с продолжением мышечной ткани, поскольку оно находится на конце мышцы. Проверьте функцию: сухожилие прикрепляет мышцу к кости и передаёт усилие, но само не сокращается.

Связь с другими темами

Для понимания работы мышц нужны знания об опорно-двигательной системе, костях и суставах. Кость служит рычагом, сустав задаёт возможное направление движения, а мышца создаёт тяговое усилие.

Эти сведения пригодятся при изучении движений, осанки и физической нагрузки. Они помогают понять причины нарушений опорно-двигательной системы и правила профилактики, например значение правильной нагрузки и тренировки мышц.

Что запомнить

• Скелетная мышца — орган, который прикрепляется к костям и сокращается.
• Мышца состоит из пучков мышечных волокон.
• Мышечное волокно — длинная клетка с миофибриллами.
• Сухожилия прикрепляют мышцы к костям и передают усилие.
• При сокращении мышца укорачивается и утолщается.
• Мышцы-антагонисты обеспечивают противоположные движения.