§ 21. Строение и функции мышц

Определения и обозначения

Мышца — орган, состоящий из мышечной и соединительной тканей, кровеносных сосудов и нервов. Мышечная ткань создаёт усилие при сокращении, а остальные части поддерживают её работу и связывают элементы органа. Благодаря этому мышца может двигать тело или его отдельные части.

Мышечное волокно — длинная клетка мышечной ткани, способная сокращаться. Внутри неё расположены сократительные структуры, а снаружи клетка объединяется с другими волокнами в пучки. Такая организация позволяет множеству клеток работать вместе.

Миофибрилла — сократительная структура внутри мышечного волокна. Она состоит из более мелких элементов, которые при сокращении перемещаются относительно друг друга. Поэтому миофибрилла укорачивается и помогает укоротиться всему волокну.

Сухожилие — плотная соединительная ткань, которая соединяет мышцу с костью. Оно не сокращается, а передаёт усилие от работающей мышцы. Благодаря этому сокращение может вызвать движение кости.

Как это устроено

Отдельные мышечные волокна объединяются в пучки, потому что совместная работа множества клеток позволяет создать заметное усилие. Пучки окружены соединительнотканными оболочками, которые удерживают их вместе и помогают мышце сохранять форму. Несколько пучков вместе с оболочками составляют мышцу как орган. В ней также проходят сосуды и нервы: без них работа мышечной ткани была бы невозможна.

Внутри каждого мышечного волокна находятся миофибриллы. В них расположены сократительные структуры, способные менять положение относительно друг друга. Когда это происходит, миофибрилла становится короче, а вслед за ней укорачивается и всё волокно. Сокращение множества волокон создаёт усилие целой мышцы.

Сокращение начинается, когда к мышце поступает нервный импульс. Нерв передаёт сигнал, который запускает процессы в мышечных волокнах и заставляет их сокращаться. Для такой работы клеткам нужна энергия, поэтому мышцы получают из крови кислород и питательные вещества. При недостатке этих ресурсов мышцам труднее поддерживать работу, и наступает утомление.

Мышца при сокращении тянет за сухожилие, а сухожилие передаёт это усилие к кости. Кость соединена с другими костями суставом, поэтому под действием тяги она может изменить положение. Так работа мышечной ткани превращается в движение части тела. Само сухожилие при этом не укорачивается, а служит прочной связью между мышцей и костью.

Многие движения требуют работы пары мышц-антагонистов — мышц, которые действуют противоположно. Чтобы согнуть руку, одна мышца сокращается и тянет кость, а другая расслабляется и не препятствует движению. Для разгибания их роли меняются: сокращается противоположно действующая мышца. Такая согласованность нужна, потому что мышца способна тянуть, но не может сама активно толкать кость обратно.

Строение мышцы и функции её частей

Таблица помогает проследить путь от отдельных сократительных структур к целому органу. Сравнивайте расположение каждой части и её роль: так легче понять, почему движение зависит от совместной работы разных структур. Если нужно объяснить движение кости, начните с мышцы и закончите сухожилием и костью.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Назовите структуру, которая соединяет мышцу с костью и передаёт усилие при сокращении. Чтобы ответить, нужно найти часть мышцы, расположенную между мышцей и костью. Также важно понять, какая ткань может выполнять прочную соединительную роль.

1. Мышечные волокна создают усилие, когда сокращаются.
2. Чтобы это усилие достигло кости, нужна прочная соединительная часть.
3. Эта часть прикрепляет мышцу к кости и передаёт ей тягу.

Ответ: сухожилие соединяет мышцу с костью и передаёт усилие.

Задача 2

Условие. Проследите путь от сокращения мышечного волокна до движения кости в суставе. Здесь требуется выстроить события в правильном порядке, не пропуская связующее звено между мышцей и костью. Начать нужно с самой маленькой из названных структур, которая непосредственно участвует в сокращении.

1. Внутри мышечного волокна миофибриллы укорачиваются, поэтому укорачивается само волокно.
2. Работа многих волокон создаёт усилие мышцы; мышца тянет за сухожилие.
3. Сухожилие передаёт тягу кости, соединённой с другой костью суставом.
4. Под действием тяги кость меняет положение, и возникает движение в суставе.

Ответ: миофибриллы — мышечное волокно — мышца — сухожилие — кость — движение в суставе.

Задача 3

Условие. При сгибании руки в локте одна мышца сокращается, а противоположно действующая расслабляется. Объясните, почему для движения нужны обе мышцы. Нужно учесть, что они действуют на сустав в противоположных направлениях, а мышца способна тянуть кость при сокращении.

1. Сокращающаяся мышца тянет кость и помогает согнуть руку.
2. Противоположно действующая мышца в этот момент расслабляется, чтобы не мешать сгибанию.
3. Для обратного движения мышцы меняются ролями: теперь сокращается та, которая сгибала руку, а другая расслабляется.
4. Значит, мышцы-антагонисты нужны для согласованного движения сустава в противоположных направлениях.

Ответ: мышцы работают как антагонисты: одна сокращается, а другая расслабляется; при обратном движении их роли меняются.

Типичные ошибки

Считать мышцу только скоплением мышечных волокон — неполно. Так думают, потому что именно волокна сокращаются и создают усилие, но орган включает также соединительную ткань, сосуды и нервы. Проверьте себя: можете ли вы назвать, что окружает и поддерживает пучки, и какие структуры обеспечивают связь и питание мышцы?

Путать мышечное волокно с пучком волокон — значит смешивать клетку и объединение клеток. Ошибка возникает из-за похожих названий и того, что и то и другое находится внутри мышцы. Проверьте себя: волокно — одна длинная клетка, а пучок состоит из многих волокон.

Считать, что сухожилие сокращается вместе с мышцей, неверно: оно передаёт усилие, но само не сокращается. Путаница появляется потому, что сухожилие движется вместе с мышцей при работе. Чтобы проверить себя, спросите, какая часть создаёт усилие, а какая передаёт его к кости.

Предполагать, что достаточно сокращения одной мышцы, — значит не учитывать обратное движение. Часто это кажется убедительным, потому что одна мышца действительно тянет кость в нужную сторону. Проверьте себя: подумайте, какая мышца позволит совершить противоположное движение и почему при этом первая должна расслабиться.

Связь с другими темами

Для понимания работы мышц нужно знать, что скелет состоит из костей, соединённых суставами, и что мышца может приводить кость в движение. Эта тема помогает разобраться в опорно-двигательной системе: мышцы, кости и суставы действуют совместно. Знание строения мышцы пригодится при изучении осанки и физической нагрузки. Оно также помогает понять, почему при работе мышцы утомляются и зачем организму нужны отдых и профилактика переутомления.

Что запомнить

• Мышца — орган, а не только мышечная ткань.
• Мышечные волокна объединяются в пучки.
• Внутри мышечных волокон находятся миофибриллы.
• Сокращение мышцы создаёт усилие.
• Сухожилия передают усилие мышцы костям.
• Многие движения обеспечиваются совместной работой мышц-антагонистов.