§ 13. Строение мышц

Определения и обозначения

Скелетная мышца — орган, состоящий из мышечной и соединительной тканей, кровеносных сосудов и нервов. Она прикрепляется к костям и помогает двигать части тела. Это орган, потому что в нём объединены разные ткани, работающие вместе.

Мышечное волокно — длинная многоядерная клетка, из которой построена поперечнополосатая скелетная мышца. Оно может сокращаться и тем самым создавать усилие. Слово «волокно» описывает его вытянутую форму, но по строению это именно клетка.

Миофибрилла — сократительная структура внутри мышечного волокна, образованная повторяющимися участками с белковыми нитями. Эти структуры занимают значительную часть клетки и обеспечивают её сокращение. Благодаря их упорядоченному строению мышечное волокно имеет характерную исчерченность.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, с помощью которой мышца прикрепляется к кости. Оно не сокращается, а передаёт кости усилие, созданное мышечными волокнами. Поэтому без прочного сухожилия сокращение не смогло бы вызвать движение кости.

Как это устроено

Мышца — не просто масса сокращающихся клеток, а орган из нескольких компонентов. Мышечная ткань создаёт усилие, а соединительная ткань удерживает части мышцы вместе и связывает её с сухожилием. Кровеносные сосуды доставляют клеткам кислород и питательные вещества, а нервы передают сигналы, которые запускают работу мышцы. Сочетание этих компонентов позволяет мышце выполнять движение как единое целое.

Мышечные волокна собраны в пучки, потому что отдельным клеткам необходимо работать согласованно и быть надёжно объединёнными. Соединительная ткань образует оболочки вокруг пучков и связывает их между собой. Оболочки помогают сохранять форму мышцы и распределять усилие, возникающее при сокращении отдельных волокон. Так из множества клеток получается орган, способный тянуть кость.

Мышечное волокно называют клеткой, хотя оно очень длинное и содержит много ядер. Внутри него находится множество миофибрилл, расположенных вдоль волокна. Именно миофибриллы обеспечивают сокращение, поэтому клетка может изменять длину не за счёт одной небольшой сократительной части, а согласованной работы множества внутренних структур. Поперечная исчерченность видна при рассмотрении мышечной ткани и связана с регулярным расположением частей миофибрилл.

Каждая миофибрилла состоит из повторяющихся участков, в которых расположены тонкие и толстые белковые нити. Нити взаимодействуют друг с другом, и при их согласованной работе участок укорачивается. Поскольку такие участки повторяются вдоль миофибриллы, их сокращение укорачивает её, а затем и мышечное волокно. Ритмичное расположение нитей создаёт чередование полос, из-за которого скелетная мышца называется поперечнополосатой.

Соединительнотканные оболочки пучков продолжаются к концам мышцы и образуют сухожилие. При сокращении волокон усилие передаётся через внутренние оболочки к сухожилию, а затем — к кости. Сухожилие плотное и прочное, поэтому оно может передать тягу, не сокращаясь само. Если мышца прикреплена к подвижной кости, такая передача усилия вызывает движение.

Части скелетной мышцы и их строение

Таблица показывает уровни строения мышцы — от целого органа до белковых нитей. Двигайся по строкам сверху вниз, чтобы проследить, какие структуры входят одна в другую. Столбец «Роль» помогает понять, зачем нужна каждая часть.

Разбор задач

Задача 1. Назовите структуру, из которой непосредственно состоят мышечные пучки, и укажите, является ли она отдельной клеткой. Чтобы ответить, нужно различить клетку и группу клеток. Проследим, какие элементы располагаются внутри пучка и внутри самого элемента.

1. Пучок образован мышечными волокнами, собранными вместе соединительной тканью.
2. Мышечное волокно — длинная многоядерная клетка, а не группа миофибрилл, хотя внутри него действительно находятся миофибриллы.

Ответ: мышечный пучок непосредственно состоит из мышечных волокон. Каждое волокно является отдельной клеткой, а миофибриллы расположены внутри этой клетки.

Задача 2. Проследите путь от миофибрилл сокращающегося мышечного волокна до кости, к которой прикреплена мышца. Здесь важно не пропустить промежуточные уровни строения. Начнём с места, где возникает сокращение, и закончим частью, которая соприкасается с костью.

1. Взаимодействие белковых нитей приводит к сокращению миофибрилл внутри мышечного волокна.
2. Сокращающееся волокно передаёт усилие соединительной ткани, которая объединяет волокна в пучки и связывает части мышцы.
3. Соединительная ткань продолжается в сухожилие, прикреплённое к кости; сухожилие передаёт ей усилие мышцы.

Ответ: миофибриллы → мышечное волокно → соединительная ткань пучков и мышцы → сухожилие → кость. На каждом уровне усилие передаётся дальше, пока не достигает кости.

Задача 3. При повреждении сухожилия движение кости стало невозможным, хотя мышечные волокна способны сокращаться. Объясните почему. Сначала нужно определить, что именно делает мышечная ткань, а затем — какую задачу выполняет сухожилие. После этого станет понятно, почему одного сокращения недостаточно для движения.

1. Мышечные волокна могут сокращаться и создавать тягу, то есть усилие.
2. Чтобы кость сдвинулась, это усилие должно передаться от мышцы к месту её прикрепления.
3. Сухожилие связывает мышцу с костью и передаёт ей тягу; при повреждении эта связь нарушается.

Ответ: сокращение волокон сохраняется, но повреждённое сухожилие не может нормально передать усилие кости. Поэтому мышца не приводит кость в движение.

Типичные ошибки

Ошибка: называть мышечное волокно пучком миофибрилл. Так могут говорить, потому что внутри волокна действительно много миофибрилл. Но волокно — это длинная клетка, а миофибриллы — структуры внутри неё. Проверь себя вопросом: у какого объекта есть ядра и клеточная оболочка?

Ошибка: считать поперечные полосы рисунком на поверхности мышцы. Такое представление возникает из-за слова «полосатая», но исчерченность связана с внутренним расположением белковых нитей в миофибриллах. Значит, это не поверхностные полосы, а особенность строения сократительных структур. Проверка простая: свяжи полосатость с регулярным чередованием участков внутри волокна.

Ошибка: отождествлять сухожилие с мышечной тканью. Сухожилие находится на конце мышцы и участвует в её работе, поэтому его иногда принимают за продолжение сократительной ткани. На самом деле оно образовано плотной соединительной тканью и прикрепляет мышцу к кости. Проверь себя: сухожилие сокращается или передаёт усилие?

Ошибка: представлять мышцу только как набор сократительных волокон. Волокна заметнее всего связаны с движением, но для работы органа нужны также соединительнотканные оболочки, сосуды и нервы. Без оболочек части мышцы не были бы объединены, а сосуды и нервы выполняют собственные важные функции. Проверяя ответ, перечисли все компоненты мышцы как органа, а не только мышечную ткань.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в строении мышцы, нужно знать, чем клетка отличается от ткани и какие основные ткани есть в организме человека. Эта тема продолжает изучение опорно-двигательной системы: устройство мышцы помогает понять, как возникают движения тела. Позже знание о миофибриллах пригодится при объяснении мышечного сокращения и причин утомления мышц. Понимание уровней строения позволяет связать работу отдельных клеток с движением целого организма.

Что запомнить

• Скелетная мышца — орган, а не только скопление мышечных волокон.
• Мышца состоит из пучков мышечных волокон.
• Мышечное волокно — длинная многоядерная клетка.
• Внутри мышечного волокна находятся миофибриллы.
• Поперечная исчерченность связана с упорядоченным расположением белковых нитей.
• Соединительная ткань объединяет части мышцы и продолжается в сухожилие.
• Сухожилие передаёт усилие мышцы на кость.