§ 36. Мышцы, их строение и функции

Определения и обозначения

Мышца — орган, состоящий преимущественно из мышечной ткани и способный сокращаться. Она обеспечивает движения тела, помогает сохранять позу, участвует в дыхании и образовании тепла. Поэтому мышцу рассматривают не просто как группу клеток, а как часть организма со своим строением и функциями.

Мышечное волокно — вытянутая сократительная клетка. Внутри неё находятся структуры с сократительными белками, благодаря которым волокно может укорачиваться. Множество волокон объединяется в пучки, поэтому отдельная клетка работает вместе с другими и создаёт заметную силу.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, прикрепляющая мышцу к кости. Оно передаёт усилие сокращённой мышцы костям, хотя само почти не сокращается. Благодаря сухожилиям движение мышцы превращается в движение конечности в суставе.

Мышечное утомление — временное снижение работоспособности мышцы после длительной или интенсивной работы. Оно проявляется уменьшением силы и точности движений, а после отдыха обычно проходит. Утомление защищает организм от чрезмерной нагрузки и показывает, что мышцам требуется восстановление.

Как это устроено

Скелетная мышца имеет несколько уровней строения. Сначала отдельные мышечные волокна объединяются в пучки, потому что совместная работа клеток увеличивает силу сокращения. Пучки окружены соединительнотканными оболочками, а вместе с нервами, сосудами и оболочками образуют целый орган — мышцу.

Мышца обычно соединена с двумя костями сухожилиями и проходит через сустав. При сокращении её волокна укорачиваются, сухожилия натягиваются и тянут кости навстречу друг другу. Так изменяется угол между костями, и конечность выполняет движение; сустав при этом служит подвижным соединением.

В мышечном волокне взаимодействуют сократительные белки. Одни белковые нити скользят относительно других, поэтому волокно укорачивается, а сила передаётся оболочкам и сухожилиям. Для такого взаимодействия нужна энергия, которая образуется в клетках из питательных веществ при участии кислорода.

Большинство движений требует работы мышц-антагонистов — мышц, выполняющих противоположные действия. Например, при сгибании сустава одна мышца укорачивается и тянет кость, а её противоположная мышца расслабляется и не мешает движению. Для обратного движения роли меняются, поэтому движения получаются точными и управляемыми.

Скелетная мышца сокращается после получения нервного импульса. Кровь приносит к ней кислород и питательные вещества, а также уносит часть продуктов обмена. Если работа продолжается долго или нагрузка слишком велика, запасы энергии и поступление кислорода не успевают удовлетворять потребности, поэтому развивается утомление.

Сравнение скелетной, гладкой и сердечной мышечной ткани

При сравнении сначала найдите, где расположена ткань, затем оцените строение её клеток и характер сокращений. Последняя строка помогает связать особенности ткани с её работой. Произвольность означает возможность сознательно управлять сокращением, а непроизвольность — работу без прямого контроля человека.

Разбор задач

Задача 1

При сгибании руки в локте предплечье поднимается. Нужно назвать мышцу, которая сокращается, и объяснить роль мышцы на противоположной стороне плеча. Речь идёт о движении, в котором мышцы действуют как антагонисты.

1. Определим движение: угол в локтевом суставе уменьшается, значит, происходит сгибание.
2. При сгибании сокращается двуглавая мышца плеча, или бицепс, и через сухожилие тянет предплечье.
3. Трёхглавая мышца плеча, расположенная с противоположной стороны, в этот момент расслабляется и не препятствует сгибанию.

Ответ: при сгибании сокращается бицепс, а трицепс расслабляется. При разгибании роли меняются: сокращается трицепс, а бицепс расслабляется. Так мышцы-антагонисты обеспечивают движения в обе стороны.

Задача 2

Мышца прикреплена к двум костям сухожилиями и при сокращении сближает их. Нужно объяснить, как это приводит к движению конечности. Для решения надо связать сокращение мышцы, передачу силы и работу сустава.

1. Сократительные белки укорачивают мышечные волокна, поэтому вся мышца становится короче.
2. Сухожилия передают возникающую тягу костям, к которым прикреплена мышца.
3. Если одна кость подвижна относительно другой, она перемещается вокруг сустава, а конечность меняет положение.

Ответ: сокращение мышцы создаёт тягу, сухожилия передают её костям, и подвижная кость перемещается. Направление движения зависит от места прикрепления мышцы и положения сустава. Сама мышца не толкает кость, а только тянет её.

Задача 3

Нужно сравнить мышцы руки, стенки кишечника и сердца по строению, характеру сокращений и возможности сознательного контроля. Мышцы руки относятся к скелетной ткани, стенки кишечника содержат гладкую ткань, а сердце образовано сердечной тканью. Сравнивать их следует по одним и тем же признакам.

1. В мышцах руки длинные поперечнополосатые волокна, сокращения быстрые и в основном произвольные.
2. В кишечнике веретеновидные гладкие клетки, их медленные сокращения происходят непроизвольно.
3. В сердце разветвлённые поперечнополосатые клетки сокращаются ритмично и автоматически, без сознательного управления.

Ответ: мышцы руки обеспечивают движения тела и подчиняются воле, кишечник перемещает пищу автоматически, а сердце ритмично перекачивает кровь. Строение каждой ткани соответствует её задаче. Поэтому все мышечные ткани нельзя считать одинаковыми.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что мышца прикрепляется к кости непосредственно мышечными волокнами. Так думают из-за того, что сухожилие трудно заметить, но именно оно передаёт тягу мышце к кости. Проверка: спросите себя, какая ткань соединяет сократительную часть с костью, — ответом будет сухожилие.

Ошибка: думать, что при любом движении работает только одна мышца. Такое представление не учитывает, что для обратных действий нужны мышцы-антагонисты, иначе движение нельзя было бы точно остановить или изменить. Проверка: назовите мышцу, выполняющую противоположное движение, и определите, расслабляется ли она в данный момент.

Ошибка: смешивать понятия мышцы и мышечного волокна. Мышечное волокно — одна клетка, а мышца — орган из множества волокон, пучков, оболочек, сосудов и нервов. Проверка: если объект можно описать как отдельную клетку, это волокно, а не вся мышца.

Ошибка: считать все мышечные ткани одинаковыми. Скелетная, гладкая и сердечная ткани отличаются клетками, управлением и характером сокращений, потому что выполняют разные задачи. Проверка: для каждой ткани укажите место расположения, произвольность работы и основную функцию.

Связь с другими темами

Для понимания работы мышц нужны знания об опорно-двигательной системе: кости образуют рычаги, а суставы позволяют им двигаться. Мышца изменяет положение костей именно благодаря прикреплению к ним и работе сустава.

Тема связана с изучением движения, физической нагрузки и утомления. Знание строения мышц помогает объяснить, почему необходимы разминка, постепенное увеличение нагрузки и отдых для восстановления.

Мышечная работа связана с нервной системой. Нервные импульсы запускают сокращение скелетных мышц, а согласование импульсов позволяет мышцам-антагонистам выполнять точные движения.

Что запомнить

• Мышца — орган, обеспечивающий движение и выполняющий другие функции.
• Скелетная мышца состоит из пучков мышечных волокон.
• Сухожилия соединяют мышцы с костями.
• Сокращение мышцы требует энергии.
• Мышцы-антагонисты действуют согласованно и обеспечивают движения в суставах.
• Скелетная, гладкая и сердечная мышечные ткани различаются строением и характером сокращений.