§ 10. Строение и функции скелетных мышц

Определения и обозначения

Скелетная мышца — орган, состоящий из мышечной и соединительной тканей, кровеносных сосудов и нервов. Она сокращается и тянет кости, обеспечивая движения, а также помогает сохранять позу. Сосуды доставляют клеткам вещества, необходимые для работы, а нервы передают сигналы управления.

Мышечное волокно — длинная многоядерная клетка, способная сокращаться. Именно из таких клеток образована мышечная ткань, поэтому множество волокон может работать вместе. Не путай отдельное волокно с пучком: пучок включает много волокон.

Миофибрилла — сократительная нить внутри мышечного волокна. Миофибриллы обеспечивают укорочение волокна при сокращении, а значит, помогают мышце развивать усилие. Их упорядоченное расположение связано с характерной исчерченностью скелетной мышцы.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, с помощью которой мышца прикрепляется к кости. Оно передаёт усилие от сокращающейся мышцы скелету. Без такого соединения мышца не могла бы перемещать кости.

Как это устроено

Скелетная мышца устроена как единый орган, потому что для движения недостаточно одной мышечной ткани. Волокна создают усилие, соединительная ткань объединяет их и связывает части мышцы, а сосуды и нервы обеспечивают её работу. Отдельные волокна собраны в пучки, поэтому множество клеток сокращается согласованно. Такая организация позволяет мышце действовать как целому.

Внутри каждого мышечного волокна расположены миофибриллы, и именно они участвуют в сокращении. Они лежат упорядоченно, поэтому в мышечной ткани чередуются участки, которые выглядят по-разному при наблюдении под микроскопом. Из-за этого скелетная мышца кажется поперечно исчерченной. Исчерченность — не рисунок на поверхности мышцы, а следствие строения её волокон.

Мышца соединена с костью сухожилием, потому что сами мышечные волокна не могут прикрепиться к скелету так, чтобы надёжно передавать усилие. При сокращении мышца укорачивается и тянет сухожилие. Сухожилие передаёт это натяжение кости, и кость движется в суставе. Поэтому мышцы могут сгибать или разгибать части тела, но не толкают кости.

Работой мышц управляют нервные импульсы, которые поступают к ним от нервной системы. Без такого сигнала мышца не получает команды начать нужное движение. Для сокращения клеткам нужна энергия, которую организм получает при расщеплении питательных веществ. Поэтому движение зависит не только от устройства мышцы, но и от её связи с нервной системой и снабжения энергией.

Мышцы часто работают парами, потому что одна и та же мышца способна тянуть кость, но не может толкнуть её обратно. При движении в одну сторону одна мышца сокращается, а другая расслабляется. При обратном движении их роли могут поменяться. Мышцы, выполняющие противоположные действия, называют антагонистами; их согласованная работа помогает управлять движением.

Строение скелетной мышцы и функции её частей

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить путь от мышцы как органа к её более мелким структурам. Сравнивайте строение каждой части с её значением: так легче понять, почему мышца работает как единое целое. Для разбора движения особенно полезно проследить связь между волокном, мышцей, сухожилием и костью.

Разбор задач

1. Назовите структуру, которая соединяет мышцу с костью, и объясните её роль при движении руки.

Чтобы объяснить движение, нужно проследить, как усилие переходит от мышцы к скелету. Одного факта, что мышца сокращается, недостаточно: важно назвать соединяющую её с костью структуру. Затем можно описать, что происходит с рукой.

1. Найдём место соединения мышцы с костью: это сухожилие.
2. При сокращении мышца укорачивается и натягивает сухожилие.
3. Сухожилие передаёт усилие к кости руки, и кость перемещается в суставе.

Ответ: мышцу с костью соединяет сухожилие. Оно передаёт усилие сокращающейся мышцы, поэтому рука может двигаться.

2. Расположите структуры от самой крупной к самой мелкой: мышечное волокно, мышца, миофибрилла, пучок мышечных волокон.

Здесь нужно восстановить уровни организации, а не просто сравнить слова. Целая мышца включает пучки, каждый пучок состоит из отдельных волокон, а внутри волокон находятся сократительные нити. Значит, двигаясь от крупного к мелкому, мы каждый раз переходим к части предыдущего уровня.

1. Самая крупная структура из списка — мышца как орган.
2. Внутри мышцы находятся пучки мышечных волокон.
3. Пучок состоит из мышечных волокон, а в каждом волокне есть миофибриллы.

Ответ: мышца → пучок мышечных волокон → мышечное волокно → миофибрилла.

3. При сгибании предплечья одна мышца сокращается, а другая расслабляется. Объясните, почему это происходит и как называют такие мышцы.

Сначала определим, зачем нужны две мышцы. Сокращаясь, мышца тянет кость, но не может толкнуть её в противоположную сторону. Поэтому для обратного действия нужна другая мышца, которая работает согласованно с первой.

1. При сгибании одна мышца сокращается и тянет кость предплечья.
2. Другая мышца в это время расслабляется, чтобы не мешать движению.
3. Так как мышцы выполняют противоположные действия, их называют антагонистами.

Ответ: при сгибании одна мышца тянет кость, а другая расслабляется; такие мышцы — антагонисты.

Типичные ошибки

Ошибка — считать мышцу только скоплением мышечных клеток. Это упрощение возникает потому, что именно сокращение волокон заметнее всего связано с движением. Но мышца включает также соединительную ткань, сосуды и нервы, которые связывают её части и обеспечивают работу. Проверь себя: если в ответе названа только мышечная ткань, вспомни, что мышца — орган.

Не путай мышечное волокно с пучком. Слова похожи, и оба обозначают части мышцы, но волокно — одна длинная клетка, а пучок состоит из многих волокон. Чтобы проверить ответ, спроси себя: речь идёт об одной клетке или о группе клеток? Если о группе, это пучок.

Ошибочно говорить, что мышцы толкают кости. Так можно подумать, представляя движение в обе стороны, однако мышца при сокращении только тянет кость. Проверь себя, проследив передачу усилия: мышца натягивает сухожилие, а сухожилие тянет кость. Для движения обратно сокращается другая мышца.

Неверно считать, что при любом движении все мышцы только сокращаются. Такое впечатление возникает, если обращать внимание лишь на ту мышцу, которая заметно тянет кость. На деле мышцы-антагонисты действуют согласованно: одна сокращается, другая расслабляется. Проверь себя, назвав для движения и работающую мышцу, и её антагониста.

Связь с другими темами

Чтобы понять строение мышц, пригодятся знания о клетках и тканях: мышечное волокно является клеткой, а соединительная ткань связывает части органа. Также нужно знать основные части скелета и суставов, поскольку мышцы перемещают кости именно в местах их соединения. Эти знания помогают изучать опорно-двигательную систему и объяснять движения тела.

Понимание работы мышц полезно при изучении физической нагрузки и профилактики травм. Оно помогает представить, почему мышцам требуется энергия и почему важно согласованное движение костей и суставов. Знание этой темы также позволяет внимательнее относиться к нагрузке на мышцы и сухожилия.

Что запомнить

• Скелетная мышца — орган, а не только мышечная ткань.
• Мышечные волокна объединяются в пучки.
• Внутри волокон находятся сократительные миофибриллы.
• Сухожилия прикрепляют мышцы к костям и передают усилие.
• Сокращение мышцы обеспечивает движение и поддержание позы.
• Мышцы-антагонисты действуют противоположно и согласованно.