Мышцы. Общий обзор

Определения и обозначения

Мышца — орган, состоящий из мышечной и вспомогательных тканей и способный сокращаться. Сокращаясь, мышцы двигают части тела, удерживают позу и помогают внутренним органам выполнять их работу. Поэтому мышцу рассматривают не просто как волокна, а как целый орган.

Скелетная мышечная ткань — поперечнополосатая ткань, из которой образованы скелетные мышцы. Обычно человек может управлять её сокращениями по своей воле. Благодаря ей мы, например, поднимаем руку или делаем шаг.

Гладкая мышечная ткань образует стенки многих внутренних органов и кровеносных сосудов. Она сокращается непроизвольно, то есть без сознательной команды человека. Такая работа помогает перемещать содержимое органов и регулировать просвет сосудов.

Сердечная мышечная ткань — поперечнополосатая ткань, образующая сердечную мышцу. Она сокращается непроизвольно и ритмично, поэтому сердце может непрерывно перекачивать кровь. По строению эта ткань напоминает скелетную, но управляется иначе.

Как это устроено

Скелетная мышца состоит из длинных мышечных волокон, а также соединительной ткани, сосудов и нервов. Волокна способны сокращаться, сосуды приносят им кислород и питательные вещества, а нервы передают сигналы, запускающие работу. Соединительнотканные оболочки собирают отдельные волокна в пучки и объединяют пучки в целую мышцу. Такое устройство одновременно поддерживает её форму и позволяет передавать усилие от множества волокон.

На концах многих скелетных мышц находятся сухожилия — плотные тяжи из соединительной ткани, которыми мышца прикрепляется к кости. Когда волокна сокращаются, мышца укорачивается и тянет сухожилие, а оно передаёт тягу к кости. Кость движется в суставе, потому что именно там она может поворачиваться относительно другой кости. Мышца не умеет толкать кость: сокращение создаёт тягу, поэтому для обратного движения нужна другая мышца.

Три вида мышечной ткани различаются местом расположения, строением и управлением. Скелетная ткань состоит из длинных волокон с поперечной исчерченностью и обычно сокращается по воле человека. Гладкая ткань образована веретенообразными клетками без поперечной исчерченности; её работа непроизвольна и часто медленная. Сердечная ткань поперечнополосатая, её клетки соединены между собой, а сокращения происходят непроизвольно и ритмично.

Сгибание и разгибание часто выполняют мышцы-антагонисты — мышцы, которые действуют противоположно. Когда одна сокращается и тянет кость в одну сторону, другая расслабляется и позволяет движению произойти; для обратного движения они меняются ролями. Мышцы-синергисты, напротив, совместно участвуют в одном движении. Такое согласование помогает управлять движениями точнее, чем если бы каждое действие выполняла только одна мышца.

При длительной работе мышцы утомляются: им становится труднее сохранять прежнюю силу сокращения. На работоспособность влияют расход энергии, поступление кислорода и накопление продуктов обмена. Если нагрузка продолжается без перерыва, восстановление не успевает за расходом ресурсов. Во время отдыха мышца получает возможность восстановить энергетические запасы и снова эффективнее отвечать на сигналы нервной системы.

Сравнение видов мышечной ткани

Чтобы определить вид ткани, сначала посмотрите, где она находится, а затем сравните строение и управление сокращениями. Исчерченность сама по себе не означает, что мышцей можно управлять: сердечная ткань тоже поперечнополосатая, но работает непроизвольно. Сочетание признаков помогает не путать ткани.

Разбор задач

Задача 1. Ученик сгибает руку в локте. Назовите мышцу, выполняющую сгибание, и объясните, как ей противодействует другая мышца.

1. При сгибании предплечье приближается к плечу, поэтому нужно найти мышцу, которая тянет кости в этом направлении.
2. Такую работу выполняет двуглавая мышца плеча — бицепс. При сокращении она укорачивается и тянет предплечье.
3. Противоположное движение обеспечивает трёхглавая мышца плеча — трицепс: она разгибает руку и выступает антагонистом бицепса.

Ответ: локоть сгибает бицепс, а противодействует ему трицепс. Для разгибания мышцы меняются ролями: трицепс сокращается, а бицепс расслабляется.

Задача 2. Сопоставьте мышцу стенки кишечника, сердечную мышцу и мышцу, поднимающую предплечье: укажите вид ткани и произвольный или непроизвольный характер её работы.

1. Сначала определяем расположение: кишечник — внутренний орган, сердце образовано сердечной мышцей, а мышца предплечья связана со скелетом.
2. В стенке кишечника находится гладкая мышечная ткань. Её сокращения непроизвольны и помогают перемещать содержимое пищеварительного тракта.
3. В сердце находится сердечная мышечная ткань; она работает непроизвольно и ритмично. Мышца, поднимающая предплечье, относится к скелетным и обычно сокращается по воле человека.

Ответ: кишечник — гладкая ткань, непроизвольно; сердце — сердечная ткань, непроизвольно; мышца предплечья — скелетная ткань, обычно произвольно.

Задача 3. При повреждении сухожилия мышца сохраняет способность сокращаться, но движение кости нарушается. Объясните почему и проследите передачу усилия от мышцы к кости.

1. Сократительная способность мышцы не означает, что она сама непосредственно двигает кость: усилие должно быть передано к месту прикрепления.
2. В норме сокращение мышечных волокон укорачивает мышцу, а сухожилие передаёт возникающую тягу к кости.
3. Если сухожилие повреждено, связь между сокращающейся мышцей и костью нарушается. Поэтому усилие не передаётся как следует, и движение становится затруднённым или невозможным.

Ответ: цепочка передачи усилия такова: сокращение волокон → укорочение мышцы → натяжение сухожилия → тяга кости и движение в суставе. Повреждённое сухожилие прерывает эту цепочку.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что мышца состоит только из мышечных волокон. Это представление возникает, когда внимание сосредоточено лишь на сокращении, но в орган также входят соединительная ткань, сосуды и нервы. Проверьте себя: можете ли вы объяснить, как к мышце поступают вещества и как она получает нервный сигнал? Если для ответа нужны дополнительные структуры, значит, мышца сложнее, чем набор волокон.

Ошибка — путать сухожилие с мышцей. Сухожилие находится рядом и соединяет мышцу с костью, поэтому их легко принять за одно целое. Но сухожилие не сокращается, а передаёт тягу от мышцы. Для проверки спросите себя: какая часть укорачивается при сокращении, а какая только передаёт усилие?

Ошибка — считать, что все мышцы можно сократить по своей воле. Такое впечатление возникает потому, что движения рук и ног заметны и привычны. Однако гладкие мышцы органов и сердечная мышца работают непроизвольно. Проверьте каждый пример по месту расположения: мышцы скелета обычно произвольные, а стенок органов и сердца — нет.

Ошибка — полагать, что мышца может толкать кость. На деле сокращающаяся мышца тянет за место прикрепления, а не выталкивает кость в обратном направлении. Поэтому противоположные движения часто выполняет пара мышц-антагонистов. Проверка проста: назовите мышцу, которая создаёт обратную тягу, когда первая расслабляется.

Связь с другими темами

Для понимания работы мышц пригодятся знания об опорно-двигательной системе, строении костей и суставов: именно суставы позволяют костям двигаться, а мышцы создают тягу. Нервная система управляет сокращениями скелетных мышц и согласует движения. Если представить эту связь, станет понятнее, почему для движения нужны сразу мышцы, кости, суставы и нервные сигналы.

Тема помогает разбираться в движениях тела и работе скелета, а также в нервной регуляции органов. Гладкая мышечная ткань участвует в пищеварении и изменении просвета сосудов, а сердечная обеспечивает сокращения сердца и связана с кровообращением. Поэтому разные виды мышц показывают, как строение ткани соответствует её задаче.

Что запомнить

• Мышца — орган, способный сокращаться.
• Сухожилия прикрепляют мышцы к костям.
• Сокращаясь, мышца тянет кость.
• Скелетные мышцы обычно управляются произвольно.
• Гладкая и сердечная мышечные ткани работают непроизвольно.
• Мышцы-антагонисты обеспечивают противоположные движения.
• При длительной работе мышцы утомляются; отдых способствует восстановлению.