Какими свойствами обладают гладкие и поперечно полосатые мышцы

Какими свойствами обладают гладкие и поперечно-полосатые мышцы и каким отделом нервной системы регулируется каждая из них? Гладкие и поперечно-полосатые мышечные ткани

К возбудимым тканям в организме человека относятся нервная, секреторная и мышечная ткани. Однако последняя отличается от остальных уникальным свойством сократимости благодаря наличию в клеточной структуре микрофиламентов из специализированных белков — миозина, актина, тропомиозина.

За счет этого обеспечиваются поддержание позы человека, перемещение в пространстве, продвижение пищевого комка по желудочно-кишечному тракту, кровообращение и многое другое. В зависимости от гистологических особенностей, выполняемых функций и происхождения существует классификация на гладкие и поперечно-полосатые мышечные ткани, также за особенности некоторые авторы выделяют в третий подвид сердечную. Однако следует понимать, сократительные элементы составляют только основу этих тканей, и они не могли бы полноценно работать без густой сети кровеносных сосудов, обеспечивающих доставку большого количества кислорода, защитной и энергетически значимой оболочки — сарколеммы, а также подкрепляющей рыхлой неоформленной

Поперечно-полосатые мышечные ткани, в основном, составляют всю скелетную мускулатуру и обеспечивают движение суставов и поддержание позы. Структурно-функциональной единицей их является саркомер, а состоят они, в свою очередь, из миосимпластов — волокон, образовавшихся при слиянии нескольких отдельных клеток в процессе дифференцировки. На гистологическом препарате поперечно-полосатые мышечные ткани легко отличить по многоядерности и исчерченности, отчего они и получили свое название. Другой важной функцией их является теплообразование, в связи с чем при понижении температуры у человека возникает дрожь. Также поперечно-полосатая образует и структуру миокарда, только кардиомиоциты отличаются отсутствием симпластов. При микроскопировании они представляют собой одноядерные веретеновидные клетки. Подразделяются они согласно своим функциям на рабочие (преобладают по количеству), проводящие и секреторные. Именно благодаря вторым, сердечные поперечно-полосатые мышечные ткани обладают свойством автоматизма, то есть имеют способность самостоятельно сокращаться, что и обеспечивает непрерывную работу сердца. Третий же тип клеток является местом синтеза гормоноподобных веществ, в частности это предсердный натрийуретический фактор, способствующий усилению диуреза.

Если обеспечивающая передвижение мышечная ткань человека — поперечно-полосатая, то перистальтику желудочно-кишечного и мочеполового тракта, сокращение сосудистой и бронхиальной стенки обеспечивает гладкая мускулатура. Она отличается ритмичностью, относительной медлительностью, высокой степени растяжимостью и регенераторными способностями, а также вегетативной иннервацией. Это вытянутой формы одноядерные клетки, без исчерченности, и с большим количеством актина и коллагена в структуре. Каждый такой миоцит покрыт тонкой базальной мембраной, а группы — эндомизием из рыхлой неоформленной соединительной ткани.

Важным свойством гладкой мышцы является ее большая пластичность т. е. способность сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения. Различие между скелетной мышцей, обладающей малой пластичностью, и гладкой мышцей с хорошо выраженной пластичностью, легко обнаруживается, если их сначала медленно растянуть, а затем снять растягивающий груз. тотчас же укорачивается после снятия груза. В отличие от этого гладкая мышца после снятия груза остается растянутой до тех пор, пока под влиянием какого-либо раздражения не возникает ее активного сокращения.

Свойство пластичности имеет очень большое значение для нормальной деятельности гладких мышц стенок полых органов, например мочевого пузыря: благодаря пластичности гладкой мускулатуры стенок пузыря давление внутри него относительно мало изменяется при разной степени наполнения.

Возбудимость и возбуждение

Гладкие мышцы менее возбудимы, чем скелетные: их пороги раздражения выше, а хронаксия длиннее. Потенциалы действия большинства гладкомышечных волокон имеют малую амплитуду (порядка 60 мв вместо 120 же в скелетных мышечных волокнах) и большую продолжительность — до 1-3 секунд. На рис. 151 показан потенциал действия одиночного волокна мышцы матки.

Рефрактерный период продолжается в течение всего периода потенциала действия, т. е. 1-3 секунд. Скорость проведения возбуждения варьирует в разных волокнах от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в секунду.

Существует большое число различных типов гладких мышц в теле животных и человека. Большинство полых органов тела выстлано гладкими мышцами, имеющими сенцитиальный тип строения. Отдельные волокна таких мышц очень тесно примыкают друг к другу и создается впечатление, что морфологически они составляют единое целое.

Однакоэлектронномикроскопические исследования показали, что мембранной и протоплазматической непрерывности между отдельными волокнами мышечного синцития не существует: они отделены друг от друга тонкими (200-500 Å) щелями. Понятие «синцитиальное строение» является в настоящее время скорее физиологическим, чем морфологическим.

Синцитий — это функциональное образование, которое обеспечивает то, что потенциалы действия и медленные волны деполяризации могут беспрепятственно распространяться с одного волокна на другое. Нервные окончания расположены только на небольшом числе волокон синцития. Однако вследствие беспрепятственного распространения возбуждения с одного волокна на другое вовлечение в реакцию всей мышцы может происходить, если нервный импульс поступает к небольшому числу мышечных волокон.

Сокращение гладкой мышцы

При большой силе одиночного раздражения может возникать сокращение гладкой мышцы. Скрытый период одиночного сокращения этой мышцы значительно больше, чем скелетной мышцы, достигая, например, в кишечной мускулатуре кролика 0,25- 1 секунды. Продолжительность самого сокращения тоже велика (рис. 152 ): в желудке кролика она достигает 5 секунд, а в желудке лягушки — 1 минуты и более. Особенно медленно протекает расслабление после сокращения. Волна сокращения распространяется по гладкой мускулатуре тоже очень медленно, она проходит всего около 3 см в секунду. Но эта медленность сократительной деятельности гладких мышц сочетается с большой их силой. Так, мускулатура желудка птиц способна поднимать 1 кг на 1см2 своего поперечного сечения.

Тонус гладкой мышцы

Вследствие медленности сокращения гладкая мышца даже при редких ритмических раздражениях (для желудка лягушки достаточно 10-12 раздражений в минуту) легко переходит в длительное состояние стойкого сокращения, напоминающее тетанус скелетных мышц. Однако энергетические расходы при таком стойком сокращении гладкой мышцы очень малы, что отличает это сокращение от тетануса поперечнополосатой мышцы.

Причины, вследствие которых гладкие мышцы сокращаются и расслабляются много медленнее, чем скелетные, полностью еще не выяснены. Известно, что миофибриллы гладкой мышцы так же, как и скелетной мышцы, состоят из миозина и актина. Однако в гладких мышцах нет поперечной исчерченности, нет мембраны Z и они гораздо богаче саркоплазмой. По-видимому, эти особенности структуры гладких мышечных волн и обусловливают медленный темп сократительного процесса. Этому соответствует и относительно низкий уровень обмена веществ гладких мышц.

Автоматия гладких мышц

Характерной особенностью гладких мышц, отличающей их от скелетных, является способность к спонтанной автоматической деятельности. Спонтанные сокращения можно наблюдать при исследовании гладких мышц желудка, кишок, желчного пузыря, мочеточников и ряда других гладкомышечных органов.

Автоматия гладких мышц имеет миогенное происхождение. Она присуща самим мышечным волокнам и регулируется нервными элементами, которые находятся в стенках гладкомышечных органов. Миогенная природа автоматии доказана опытами на полосках мышц кишечной стенки, освобожденных путем тщательной препаровки от прилежащих к ней нервных сплетений. Такие полоски, помещенные в теплый растввр Рингера-Локка, который насыщается кислородом, способны совершать автоматические сокращения. При последующей гистологической проверке было обнаружено отсутствие в этих мышечных полосках нервных клеток.

В гладких мышечных волокнах различают следующие спонтанные колебания мембранного потенциала: 1) медленные волны деполяризации с длительностью цикла порядка нескольких минут и амплитудой около 20 мв; 2) малые быстрые колебания потенциала, предшествующие возникновению потенциалов действия; 3) потенциалы действия.

На все внешние воздействия гладкая мышца реагирует изменении частоты спонтанной ритмики, следствием которой являются сокращения и расслабления мышцы. Эффект раздражения гладкой мускулатуры кишки зависит от соотношения между частотой стимуляции и собственной частотой спонтанной ритмики: при низком тонусе — при редких спонтанных потенциалах действия — приложенное раздражение усиливает тонус при высоком же тонусе в ответ на раздражение возникает расслабление, так как чрезмерное учащение импульсации приводит к тому, что каждый следующий импульс попадает в рефрактерную фазу от предыдущего.

1. Установите соответствие между железой и характеристикой, которая ей соответствует. Для этого к каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

А) недостаток вырабатываемого гормона вызывает сахарный диабет 1) надпочечник

Б) вырабатывает гормон инсулин 2) поджелудочная

Функции и свойства поперечно-полосатых мышц.

Поперечно-полосатые мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата. В результате сократительной деятельности этих мышц происходит перемещение тела в пространстве, перемещение частей тела относительно друг друга, поддержание позы. Кроме того, при мышечной работе вырабатывается тепло.

Каждое мышечное волокно обладает следующими свойствами: возбудимостью, т.е. способностью отвечать на действие раздражителя генерацией ПД, проводимостью — способностью проводить возбуждение вдоль всего волокна в обе стороны от точки раздражения, и сократимостью, т.е. способностью сокращаться или изменять свое напряжение при возбуждении. Возбудимость и проводимость являются функциями поверхностной клеточной мембраны — сарколеммы, а сократимость — функцией миофибрилл, расположенных в саркоплазме.

Методы исследования. В естественных условиях возбуждение и сокращение мышц вызывается нервными импульсами. Для того же, чтобы возбудить мышцу в эксперименте или при клиническом исследовании, ее подвергают искусственному раздражению электрическим током. Непосредственное раздражение самой мышцы называется прямым, а раздражение нерва — непрямым раздражением. Ввиду того, что возбудимость мышечной ткани меньше, чем нервной, приложение электродов непосредственно к мышце еще не обеспечивает прямого раздражения — ток, распространяясь по мышечной ткани, действует в первую очередь на находящиеся в ней окончания двигательных нервов. Чистое прямое раздражение получается лишь при внутриклеточном раздражении или после отравления нервных окончаний кураре. Регистрация мышечного сокращения производится с помощью механических приспособлений — миографов, или специальными датчиками. При изучении мышц используются и электронная микроскопия, регистрация биопотенциалов при внутриклеточном отведении и другие тонкие методики, позволяющие исследовать свойства мышц как в эксперименте, так и в клинике.

В период относительного покоя скелетные мышцы полностью не расслабляются и сохраняют умеренную степень напряжения, т.е. мышечный тонус.

Основные функции мышечной ткани:

1. двигательная – обеспечение движения

2. статическая – обеспечение фиксации, в том числе и в определенной позе

3. рецепторная – в мышцах имеются рецепторы, позволяющие воспринимать собственные движения

4. депонирующая – в мышцах запасаются вода и некоторые питательные вещества.

Физиологические свойства скелетных мышц:

Возбудимость. Ниже, чем возбудимость нервной ткани. Возбуждение распространяется вдоль мышечного волокна.

Проводимость. Меньше проводимости нервной ткани.

Рефрактерный период мышечной ткани более продолжителен, чем нервной ткани.

Лабильность мышечной ткани значительно ниже, чем нервной.

Сократимость– способность мышечного волокна изменять свою длину и степень напряжения в ответ на раздражение пороговой силы.

При изотоническом сокращении изменяется длина мышечного волокна без изменения тонуса. Приизометрическом сокращении возрастает напряжение мышечного волокна без изменения его длины.

В зависимости от условий стимуляции и функционального состояния мышцы может возникнуть одиночное, слитное (тетаническое) сокращение или контрактура мышцы.

Одиночное мышечное сокращение.При раздражении мышцы одиночным импульсом тока возникает одиночное мышечное сокращение.

Амплитуда одиночного сокращения мышцы зависит от количества сократившихся в этот момент миофибрилл. Возбудимость отдельных групп волокон различна, поэтому пороговая сила тока вызывает сокращение лишь наиболее возбудимых мышечных волокон. Амплитуда такого сокращения минимальна. При увеличении силы раздражающего тока в процесс возбуждения вовлекаются и менее возбудимые группы мышечных волокон; амплитуда сокращений суммируется и растет до тех пор, пока в мышце не останется волокон, не охваченных процессом возбуждения. В этом случае регистрируется максимальная амплитуда сокращения, которая не увеличивается, несмотря на дальнейшее нарастание силы раздражающего тока.

Тетаническое сокращение.В естественных условиях к мышечным волокнам поступают не одиночные, а ряд нервных импульсов, на которые мышца отвечает длительным, тетаническим сокращением, илитетанусом. К тетаническому сокращению способны только скелетные мышцы. Гладкие мышцы и поперечнополосатая мышца сердца не способны к тетаническому сокращению из-за продолжительного рефрактерного периода.

Тетанус возникает вследствие суммации одиночных мышечных сокращений. Чтобы возник тетанус, необходимо действие повторных раздражений (или нервных импульсов) на мышцу еще до того, как закончится ее одиночное сокращение.

Если раздражающие импульсы сближены и каждый из них приходится на тот момент, когда мышца только начала расслабляться, но не успела еще полностью расслабиться, то возникает зубчатый тип сокращения (зубчатый тетанус).

Если раздражающие импульсы сближены настолько, что каждый последующий приходится на время, когда мышца еще не успела перейти к расслаблению от предыдущего раздражения, то есть происходит на высоте ее сокращения, то возникает длительное непрерывное сокращение, получившее названиегладкого тетануса.

Гладкийтетанус – нормальное рабочее состояние скелетных мышц обусловливается поступлением из ЦНС нервных импульсов с частотой 40-50 в 1с.

Зубчатый тетанус возникает при частоте нервных импульсов до 30 в 1с. Если мышца получает 10-20 нервных импульсов в 1с, то она находится в состоянии мышечного тонуса, т.е. умеренной степени напряжения.

Утомление мышц.При длительном ритмическом раздражении в мышце развивается утомление. Признаками его являются снижение амплитуды сокращений, увеличение их латентных периодов, удлинение фазы расслабления и, наконец, отсутствие сокращений при продолжающемся раздражении.

Еще одна разновидность длительного сокращения мышц — контрактура. Она продолжается и при снятии раздражителя. Контрактура мышцы наступает при нарушении обмена веществ или изменении свойств сократительных белков мышечной ткани. Причинами контрактуры могут быть отравление некоторыми ядами и лекарственными средствами, нарушение обмена веществ, повышение температуры тела и другие факторы, приводящие к необратимым изменениям белков мышечной ткани.

§ 10. Мышцы

Подробное решение параграф §10 по биологии для учащихся 8 класса, авторов Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. 2018

1. Вопрос

Где в организме позвоночных животных расположены мышцы?

В организме позвоночных животных мышцы расположены на костях скелета и в некоторых внутренних органах (сердце)

2. Вопрос

Каковы функции мускулатуры в животном организме?

Мускулатура обеспечивает передвижение животному организму, работу отдельных частей его тела и многих внутренних органов (сердца, легких, желудка и др.).

1. Вопрос

Выпишите в левый столбик свойства гладких мышц, в правый — поперечно-полосатых.

2. Вопрос

Где можно встретить гладкие мышцы, а где поперечно — полосатые?

Гладкие мышцы образуют стенки кровеносных сосудов, дыхательных путей, желудка, кишечника.

Поперечно — полосатые мышцы расположены на голове (костях черепа), туловища и конечностей.

3. Вопрос

Каким общим свойством обладают все мышцы и каковы условия их работы?

Основное свойство мышечной ткани — сократимость. На этом свойстве основана работа мышц. В возбужденном состоянии мышца укорачивается и утолщается — сокращается, затем расслабляется и принимает прежние размеры. При сокращении мышцы производят работу по передвижению тела, конечностей или удерживанию груза.

4. Вопрос

Чем мимические мышцы отличаются от жевательных?

Жевательные мышцы приводят в движение нижнюю челюсть, обеспечивают пережевывание пищи и участвуют в формировании звуков речи.

Мимические мышцы изменяют выражение лица. С помощью этих мышц лицо человека может выражать чувства радости и горя, доброты и гнева, приветливости и недовольства. Мышцы рта участвуют в формировании звуков речи.

5*. Вопрос

Почему многие мышцы, приводящие в движение плечо и бедро, расположены на туловище? Почему мышцы, сжимающие и разжимающие пальцы кисти, располагаются на предплечье?

Амплитуда — размах движений зависит от длины мышечных волокон, а сила — от площади поперечного сечения мышечного пучка. Чтобы согнуть кисть в кулак, мышцы должны обладать достаточной длиной. Вот почему мышцы, сгибающие и разгибающие пальцы, находятся на предплечье, мышцы, опускающие и поднимающие плечо или бедро находятся на туловище.

6. Какие мышцы человека обеспечивают вертикальное положение тела? Назовите мышцы, участвующие в дыхании.

Мышцы спины обеспечивают движение шеи и позвоночника, совместно с мышцам ног, способствуют сохранению вертикального положения тела.

В дыхании участвуют мышцы: наружные и внутренние межреберные и диафрагма.

Источники:

https://klubfedotova.ru/obuv/kakimi-svoistvami-obladayut-gladkie-i-poperechno-polosatye-myshcy-i/
https://studopedia.ru/19_408804_funktsii-i-svoystva-poperechno-polosatih-mishts.html
https://resheba.me/gdz/biologija/8-klass/dragomilov/10