Budowa i rola części czynnej układu ruchu

Transkrypt

1 Budowa i rola części czynnej układu ruchu

2 Układ ruchu Ze względu na budowę i właściwości układ ruchu można podzielić na: część czynną układ mięśniowy część bierną układ szkieletowy Dzięki współdziałaniu tych układów możemy:» wykonywać ruchy lokomocyjne» zmieniać ułożenie ciała względem siebie» utrzymać odpowiednią postawę ciała» osłabiać skutki działania różnych przeciążeń

3 Aktywną częścią aparatu ruchu jest zespół mięśni szkieletowych, który stanowi przeciętnie 40% masy całego ciała. Typowy mięsień szkieletowy zbudowany jest z brzuśca (2) oraz ścięgien (1). Brzusiec jest skupieniem włókien mięśniowych. Ma czerwone zabarwienie ze względu na obecność barwnika - mioglobiny. Większość mięśni ma jeden brzusiec, np. mięsień pośladkowy, niektóre mają ich jednak więcej, np. mięsień dwugłowy ramienia. Ścięgna zbudowane są z tkanki łącznej i ich funkcją jest przymocowanie mięśni do kości.

4 Mioglobina Jest to złożone białko globularne, którego zasadniczą funkcją jest magazynowanie tlenu w mięśniach czerwonych (poprzecznie prążkowanych). Podczas nadmiernego wysiłku, mioglobina uwalnia zmagazynowane cząsteczki O 2 i pozwala mitochondriom na syntezę ATP. Cząsteczka mioglobiny

5 Budowa mięśnia Podstawową jednostką strukturalną mięśnia jest włókno mięśniowe (3). Włókna w mięśniu zebrane są w pęczki (2) i otoczone łącznotkankową błoną. Pęczki włókien mięśniowych (2) zebrane razem tworzą brzusiec mięśnia (1). Wnętrze włókna mięśniowego (3) wypełnione jest głównie pęczkami miofibryli (6) - (włókienek kurczliwych). Z kolei włókienka kurczliwe (8) utworzone są przez minipałeczki filamenty (7). 4 jądro komórkowe 5 mitochondria

6 Budowa wewnętrzna włókna Pęczki miofibryli otoczone są błonami siateczki śródplazmatycznej. Pomiędzy pęcherzyki siateczki wnikają kanaliki łączące się z błoną komórkową włókna. Dzięki temu możliwe jest szybkie rozprzestrzenianie bodźca skurczowego we włóknie. Liczne jądra komórkowe znajdują się na obrzeżach komórki. Ponieważ mięśnie zużywają ogromne ilości energii więc ich włókna zawierają znaczne ilości mitochondriów. Ponadto, ze względu na duże zapotrzebowanie tlenowe i intensywną przemianę materii, mięśnie są dobrze ukrwione i unerwione, a ich skurcz jest zależny od naszej woli. mięśniowego

7 Wyróżniamy dwa rodzaje filamentów (3): cienkie, w których w skład wchodzi głównie białko o nazwie aktyna (1) grube, w skład których wchodzi białko miozyna (2) W miofibrylach włókien mięśniowych (4) układ filamentów cienkich i grubych jest bardzo regularny zebrane są w pęczki, w których elementy zachodzą częściowo na siebie. Pod mikroskopem odzwierciedleniem tej regularności jest charakterystyczne poprzeczne prążkowanie.

8 Obserwacja mikroskopowa i badania biochemiczne wykazały, że prążki jasne (1), zawierają fibryle aktynowe, a w prążkach ciemnych (2) najwięcej jest fibryli miozynowych. Model włókien mięśniowych poprzecznie prążkowanych oraz mikrofotografia

9 Mechanizm skurczu i rozkurczu mięśnia Odcinek miofibryli ograniczony dwoma liniami Z i będący podstawową jednostką strukturalno czynnościową włókienka kurczliwego nazwano sarkomerem. Zawiera on połowę prążka jasnego, prążek ciemny oraz połowę następnego prążka jasnego. W stanie spoczynku jego długość wynosi kilka mikrometrów, a w momencie skurczu skraca się ok. 2 razy. Model wyjaśniający molekularny mechanizm skracania się miofybryli zakłada, że w czasie skurczu miofibryli filamenty cienkie aktynowe, wsuwają się między filamenty grube miozynowe ślizgają się. Jeżeli skrócą się wszystkie miofibryle, to efektywnie skurczy się cała komórka, a jeśli skurczą się wszystkie lub część komórek w mięśniu to jego długość także zmaleje.

10 Mechanizm skurczu i rozkurczu mięśnia

11 Źródła energii wykorzystywanej do pracy mięśni Aby filamenty mogły ślizgać się względem siebie, niezbędna jest energia. Bezpośrednim jej źródłem jest hydroliza ATP do ADP. Zapas ATP w mięśniach starcza zaledwie na ułamek sekundy intensywnej pracy mięśni. Podtrzymanie kurczenia się mięśni wymaga dodatkowej energii, której dostarcza zmodyfikowany aminokwas fosfokreatyna. Dzięki niej przez kilka sekund możliwe jest odtwarzanie ATP

12 Źródła energii wykorzystywanej do pracy mięśni Równocześnie zostaje uruchomiony proces utleniania glukozy w mięśniach (najpierw beztlenowo do pirogronianu i potem tlenowo do CO 2 i H 2 O). Ten zapas energii wystarcza na kilkanaście minut pracy. Jeżeli wysiłek mięśni trwa dłużej, to organizm sięga do rezerw glikogenu (w mięśniach i wątrobie) oraz tłuszczowców (głównie w tkance tłuszczowej).

13 U osób prowadzących mało ruchliwy tryb życia wydolność układu oddechowego i krwionośnego są zbyt małe, aby zaopatrzyć intensywnie pracujące mięśnie. Wówczas często zasoby tlenu okazują się niewystarczające dla intensywnie pracujących komórek mięśniowych szybko narasta tak zwany dług tlenowy. W tych warunkach komórki przejściowo rozkładają cząsteczki glukozy beztlenowo. Powstają wówczas małe ilości ATP oraz kwas mlekowy, który zakłóca funkcjonowanie włókien mięśniowych. Dochodzi do zmęczenia mięśnia, osłabienia skurczów wskutek wyczerpywania się rezerw ATP oraz gromadzenia się kwasu mlekowego. Mięśnie stają się słabsze, sztywne, a ich ruch sprawia ból mówimy wówczas o zakwaszeniu mięśni. Kwas mlekowy zostaje rozłożony dopiero po kilkunastu godzinach od ustania wysiłku przenika do krwi, a następnie transportowany jest do wątroby, gdzie ulega przemianie w glukozę.

14 Podział mięśni Ze względu na miejsce położenia: mięśnie głowy mięśnie szyi mięśnie tułowia - grzbietu - klatki piersiowej - brzucha mięśnie kończyny górnej mięśnie kończyny dolnej

15 Podział mięśni Ze względu na wykonywane czynności: mięśnie synergistyczne (współdziałają w wykonywaniu tego samego rodzaju ruchu), np. mięśnie żebrowe czy mięśnie tułowia mięśnie antagonistyczne są to: zginacze i prostowniki (albo przywodziciele i odwodziciele) ich działanie jest antagonistycznie oznacza to, że skurcz jednego mięśnia powoduje rozkurcz drugiego (np. mięsień dwugłowy ramienia (1) i mięsień trójgłowy ramienia (2))

16 Ze względu na kształt: Podział mięśni Typ mięśni Kształt występowanie Długie wydłużony kończyny Szerokie (płaskie) Krótkie spłaszczone, szerokie małe, wielokształtne klatka piersiowa, tułów wokół kręgosłupa Okrężne okrągłe, koliste dookoła oka, ust

17 Podział mięśni Rozróżniamy dwa typy komórek mięśniowych, tworzących mięśnie - szybkie i wolne. Mięśnie zbudowane z włókien szybko się kurczących, odpowiadają za akcje szybkie, krótkie i intensywne. Tworzą je włókna białe - ich kolor wynika z faktu, że zawierają one ograniczoną ilość mioglobiny oraz ograniczoną ilość mitochondriów co sprawia, że włókna te odnawiają energię w głównej mierze dzięki procesom beztlenowym. Do mięśni składających się w znacznej mierze z włókien białych zaliczamy między innymi - mięsień dwugłowym ramienia (biceps). Mięśnie zbudowane z włókien wolnych są przystosowane głównie do ruchów ciągłych o małej intensywności. Są one także bogate w mioglobinę oraz mitochondria, co sprawia, że charakteryzują się one czerwonym kolorem - ukrwienie tych mięśni jest o wiele lepsze niż mięśni zbudowanych z włókien szybkich, a odnowa energii przebiega głównie dzięki przemianom tlenowym. Zaliczamy do nich między innymi - mięśnie międzyżebrowe.

18 Typy morfologiczne mięśni: A wrzecionowaty B dwugłowy C dwubrzuścowy D pierzasty E półpierzasty F - wielodzielny

19 Mięśnie człowieka

20 Mięśnie człowieka