19. Мышечная система. Строение и функции мышц

Определения и обозначения

Скелетная мышца — орган, состоящий из мышечной и соединительной тканей и обеспечивающий движения тела. Это не одна клетка, а сложное образование, связанное с костями. Скелетные мышцы помогают перемещать части тела и удерживать их в нужном положении. Поэтому их работу можно заметить, когда мы идём, поднимаем руку или сохраняем равновесие.

Мышечное волокно — длинная многоядерная клетка, способная сокращаться. Внутри неё находятся сократительные структуры, которые позволяют волокну укорачиваться или развивать напряжение. Множество волокон объединяется в пучки, а пучки входят в состав мышцы. Это понятие помогает не путать отдельную клетку с целым органом.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, с помощью которой мышца прикрепляется к кости. Оно передаёт усилие от мышцы скелету, когда та сокращается. Сухожилие прочное, потому что должно выдерживать натяжение при движениях. Без него мышца не могла бы надёжно воздействовать на кость.

Мышечное сокращение — изменение длины или напряжения мышцы, благодаря которому возникает движение. Сокращение не всегда заметно укорачивает мышцу: иногда она остаётся почти той же длины, но удерживает напряжение. Это нужно, например, чтобы не дать руке опуститься под тяжестью предмета. Следовательно, мышцы работают и при движениях, и при сохранении позы.

Как это устроено

Кости служат опорой, суставы соединяют их и позволяют менять положение, а мышцы создают усилие. Когда мышца сокращается, она тянет связанную с ней кость, и та движется в суставе. Сама кость не может переместиться без такого усилия, поэтому мышцы и скелет действуют как части единой системы. Напряжение мышц также удерживает тело от падения и помогает сохранять позу.

Скелетная мышца организована на нескольких уровнях: целая мышца состоит из пучков, пучки — из мышечных волокон. Волокно является клеткой, а внутри него расположены сократительные структуры. Когда эти структуры работают, волокно меняет длину или развивает напряжение. Объединение множества волокон позволяет мышце создавать достаточно сильное усилие для движения костей.

Волокна и их пучки окружены соединительной тканью. Она связывает части мышцы между собой, удерживает их вместе и формирует оболочки вокруг пучков и всего органа. На конце мышцы соединительная ткань становится плотным сухожилием. Такой переход нужен, чтобы собранное усилие многих волокон передавалось через прочное прикрепление к кости.

Мышца может тянуть кость, но не толкает её: при сокращении она натягивается и тянет сухожилие. Поэтому для движений в противоположных направлениях обычно нужны мышцы-антагонисты — мышцы с противоположным действием. Например, при сгибании руки одна мышца сокращается, а другая расслабляется; при разгибании они меняются ролями. Согласование их работы позволяет двигать конечность в обе стороны и контролировать движение.

Мышцы нужны не только для перемещения тела. Напряжение мышц помогает поддерживать позу, а при их работе выделяется тепло, которое участвует в сохранении температуры тела. Некоторые мышцы защищают внутренние органы, образуя вокруг них стенки и поддерживающие структуры. Значит, работа мышечной системы важна и тогда, когда человек не совершает заметных движений.

Типы мышечной ткани и их особенности

Сравнивайте ткани по месту расположения и строению: эти признаки связаны с тем, какую работу выполняет ткань. Произвольное управление означает, что человек может сознательно начать или остановить сокращение. Гладкая и сердечная ткани работают без сознательного управления, но выполняют разные задачи.

Разбор задач

Задача 1. При сгибании руки в локте одна мышца укорачивается, а другая расслабляется. Объясним, почему мышцы работают именно так.

1. Сгибание происходит в суставе, где кости меняют положение относительно друг друга.
2. Сокращающаяся мышца тянет кость через сухожилие и создаёт усилие для сгибания.
3. Мышца с противоположным действием должна расслабиться, иначе она мешала бы сгибанию. Вместе эти мышцы образуют пару антагонистов.

Ответ: для сгибания одна мышца тянет кость в нужную сторону, а противоположная расслабляется. Чтобы разогнуть руку, мышцы меняются ролями.

Задача 2. На схеме обозначены мышечные волокна, пучки волокон, сухожилие и кость. Нужно расположить эти структуры по порядку от отдельной клетки до места прикрепления мышцы.

1. Мышечное волокно — отдельная длинная клетка, поэтому с него начинается последовательность.
2. Несколько волокон объединяются в пучок, и такие пучки составляют мышцу.
3. На конце мышцы соединительная ткань образует сухожилие, которым мышца прикрепляется к кости.

Ответ: мышечное волокно → пучок волокон → мышца → сухожилие → кость. Так прослеживается путь от клеток мышцы до структуры, на которую передаётся усилие.

Задача 3. Ученик долго удерживал тяжёлый предмет неподвижно. Движения не было, но мышцы устали. Почему мышцам пришлось работать?

1. Чтобы предмет не опустился, мышцы должны были удерживать руку и сохранять напряжение.
2. При таком статическом усилии мышца работает, хотя её длина почти не меняется и видимого движения нет.
3. Длительное напряжение требует затрат энергии, поэтому мышцы постепенно утомляются.

Ответ: мышцы выполняли статическую работу, удерживая предмет в неподвижном положении. Отсутствие движения не означает отсутствия мышечного сокращения или напряжения.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что мышечные волокна непосредственно прикрепляются к кости. Так можно подумать, потому что волокна и правда создают усилие, но соединение с костью обеспечивает сухожилие. Чтобы проверить себя, проследите путь усилия: волокна, пучки, мышца, сухожилие, кость. Если в ответе пропущено сухожилие, последовательность неполная.

Ошибка — полагать, что любое движение выполняет только одна мышца. Это кажется правдоподобным, потому что при сгибании заметно действие одной мышцы, но движение в обратную сторону тоже требует усилия. Проверьте, какая мышца сможет вернуть кость в исходное положение: обычно это антагонист. Мышцы такой пары согласуют действия, сокращаясь по очереди.

Ошибка — смешивать понятия «мышца» и «мышечное волокно». Волокно называют мышечным, поэтому его легко принять за всю мышцу. Но волокно — отдельная многоядерная клетка, а мышца включает множество волокон, соединительную ткань и другие элементы. Проверка простая: если речь идёт об органе, состоящем из пучков, это мышца, а не одно волокно.

Ошибка — считать, что неподвижная поза не требует работы мышц. Видимого движения действительно нет, но мышцы могут сохранять напряжение и удерживать части тела или предмет. Такое усилие называют статической работой. Если поза долго сохраняется и мышцы устают, значит, они работали, хотя заметного изменения положения не было.

Связь с другими темами

Для понимания работы мышц нужно знать строение скелета, способы соединения костей и роль суставов. Кости дают опору, суставы позволяют им двигаться относительно друг друга, а мышцы создают тягу. Эти части вместе образуют опорно-двигательную систему, поэтому движение нельзя объяснить работой одной мышцы отдельно от скелета.

Тема помогает разобраться, почему при физической нагрузке мышцы напрягаются и утомляются, а длительное удерживание позы тоже требует усилий. Эти знания пригодятся при изучении опорно-двигательной системы и правил сохранения осанки. Они также помогают понимать, зачем чередовать нагрузку и отдых и почему важно следить за положением тела.

Что запомнить

• Скелетные мышцы обеспечивают движения тела и поддержание позы.
• Мышца состоит из пучков мышечных волокон.
• Сухожилия прикрепляют мышцы к костям.
• При сокращении мышца тянет кость, а не толкает её.
• Мышцы-антагонисты действуют противоположно и обеспечивают движения в разные стороны.
• Мышцы выполняют двигательную, опорную, защитную и теплообразующую функции.