Физиологическая характеристика мышечной работы

Реферат

Мышцы — активная часть двигательного аппарата. Благодаря им, возможны: все многообразие движений между звеньями скелета (туловищем, головой, конечностями), перемещение тела человека в пространстве (ходьба, бег, прыжки, вращения и т. п.), фиксация частей тела в определенных положениях.

С помощью мышц реализуются механизмы дыхания, жевания, глотания, речи, мышцы влияют на расположение и функции внутренних органов, способствуют кровотоку и лимфотоку, участвуют в обмене веществ, особенно теплообмене. Кроме того, мышцы являются одними из самых важных анализаторов, которые воспринимают положение человеческого тела в пространстве и взаиморасположение его частей.

В теле человека насчитывается около 600 мышц. Большинство из них парные и располагаются симметрично по обе стороны тела человека. Мышцы составляют: у мужчин — 42% веса тела, у женщин — 35%, в пожилом возрасте — 30%, у спортсменов — 45-52%. Более 50% веса всех мышц расположено на нижних конечностях; 25-30% — на верхних конечностях и, наконец, 20-25% — в области туловища и головы. Однако следует отметить, что степень развития мышц у разных людей неодинакова. Это зависит от особенностей конституции, пола, профессии и других факторов. У спортсменов степень развития мышц определяется не только характером двигательной активности. Систематические физические нагрузки приводят к структурной перестройке мускулатуры, увеличению ее веса и объема. Этот процесс перестройки мышц под влиянием физических нагрузок называется функциональной гипертрофией.

В зависимости от расположения мышц их делят на топографические группы. Различают мышцы головы, шеи, спины, груди, живота; пояса верхних конечностей, плеча, предплечья, кисти; таза, бедра, голени, стопы. Кроме того, можно выделить переднюю и заднюю группы мышц, поверхностные и глубокие мышцы, внешние и внутренние мышцы.

1. Физиология мышечной деятельности

Физиология мышечной активности — это особый раздел физиологии, изучающий изменения функций организма под влиянием мышечной работы.

Мышцы — это основной элемент, который подвергается нагрузке во время тренировки. это сложный молекулярный двигатель, способный напрямую преобразовывать химическую энергию в механическую работу.

6 стр., 2929 слов

Трудовая деятельность человека

... форм трудовой деятельности: Труд, требующий большой мышечной активности ... трудовой деятельности. Физиологическое напряжение организма в процессе трудовой деятельности, спустя некоторое время после начала работы, провоцирует появление признаков утомления - снижения уровня работоспособности человека ... чем скелетная мышца такого же веса при физической ... сутки. Вес мозга составляет 2% от массы тела, а ...

Одиночное мышечное волокно представляет собой вытянутую гигантскую многоядерную клетку. Как и любая другая клетка, мышечное волокно имеет мембранную оболочку — сарколемму. Сарколемма обладает избирательной проницаемостью для различных веществ, таким образом регулируя поток веществ из внеклеточной среды в клетку и из клетки во внеклеточную среду. На поверхности сарколеммы находятся окончания двигательных нервов, по которым нервные импульсы передаются в мышечное волокно, заставляя мышечное волокно сокращаться.

В отличие от всех остальных видов клеток, имеющих по одному ядру, расположенному в центре, в мышечном волокне содержатся несколько ядер, которые расположены на периферии, непосредственно под мембранной оболочкой (сарколеммой).

В каждом ядре содержатся дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

В молекулах ДНК хранится информация о первичной структуре белка. Процессы синтеза белка локализуются вне ядра клетки — в рибосомах, — клеточных образованиях, расположенных в саркоплазме мышечных волокон. Сама ДНК не принимает непосредственного участия в синтезе белков: их функциональное значение заключается в хранении и передаче генетической информации о структуре белковых молекул.

Все внутреннее пространство мышечного волокна заполнено саркоплазмой, коллоидным белковым раствором со значительной вязкостью. В саркоплазме обнаруживаются миофибриллы: длинные тонкие белковые нити, являющиеся сократительными элементами мышечных волокон. Миофибриллы состоят из тонких и толстых нитей. При сокращении мышечного волокна миофибриллярные нити не укорачиваются, — сокращение осуществляется посредством скольжения толстых и тонких нитей относительно друг друга (тонкие нити втягиваются между толстыми).

Степень перекрытия толстых и тонких прядей друг относительно друга во многом зависит от развиваемого мышцей напряжения. При значительной нагрузке степень перекрытия сократительных нитей близка к максимальной. При максимальном удлинении мышечных волокон количество связей, образующихся между толстыми и тонкими миофибриллярными филаментами, незначительно. Чем больше связей образуется между миофибриллярными нитями, тем больше сила мышечных волокон.

В скелетных мышцах есть два основных типа мышечных волокон: быстрые, белые или быстрые волокна и медленные, красные или медленные волокна. Быстро сокращающиеся мышечные волокна характеризуются большим количеством миофибрилл, высоким содержанием креатинфосфата, гликогена, высокой активностью ферментов гликолиза, низким содержанием митохондрий и слаборазвитой капиллярной сетью. По площади поперечного сечения миофибриллы белых мышечных волокон значительно превышают миофибриллы красных волокон. Увеличение мышечной массы связано, главным образом, с утолщением (гипертрофией) быстросокращающихся белых волокон. Гипертрофия мышечных волокон (увеличение площади поперечного сечения) представляет собой физиологический механизм адаптации к кратковременной физической работе максимальной мощности.

Скелетные мышцы подчиняются нервной регуляции. Возбуждение и сокращение мышечных волокон происходит в ответ на нервные импульсы от мотонейронов — нервных клеток, расположенных в спинном мозге. Передача возбуждения в виде нервного импульса от нейронов мозга к мотонейронам и от мотонейронов к мышечным волокнам происходит через аксоны. Аксон представляет собой длинное нервное волокно диаметром 10 — 15 микрон. Разветвленный конец аксона позволяет каждому мотонейрону иннервировать разные мышечные волокна. Клеточные образования, обеспечивающие переход возбуждения от аксона к иннервируемому им мышечному волокну, называются синапсами. Окончания аксонов образуют многочисленные синапсы на клеточных мембранах мышечных волокон.

10 стр., 4749 слов

Физкультура и спорт : Терморегуляция при мышечной работе

... условие существования теплокровных организмов. Нарушение взаимосвязи этих процессов приводит к изменению температуры тела. С давних времен человек жил в различных условиях ... нагрева тела, увеличивается. Произвольная деятельность мышечной системы происходит в основном под влиянием ... различные механизмы теплопередачи, наблюдается рабочая гипертермия. Возможно, это связано со снижением уровня регуляции ...

В процессе функциональной адаптации к регулярно повторяющейся физической нагрузке в нейронах и мотонейронах происходят структурные изменения, направленные на повышение эффективности этих отделов центральной нервной системы. В результате адаптации, наряду с гипертрофией нервных клеток, способность нервной системы привлекать больше мотонейронов в ответ на стресс увеличивается.

Утомляемость в процессе мышечной деятельности во многом определяется биохимическими изменениями, происходящими в центральной нервной системе — в двигательных центрах мозга развивается предельное торможение, которое защищает нервные клетки от переутомления. Распространение возбуждения по мышечным волокнам происходит за счет образования в них потенциала действия, который распространяется по всему мышечному волокну. Скорость, с которой потенциал действия распространяется по поверхности мышечного волокна, составляет 4-6 метров в секунду. Между внешней и внутренней мембранной оболочкой мышечного волокна (сарколеммой) в покое существует разность потенциалов (внешняя сторона мембраны заряжена положительно, внутренняя — отрицательно).

Нервный импульс от двигательного нейрона к мышечному волокну вызывает локальную деполяризацию мембраны, за которой следует формирование потенциала действия и распространение электрической волны по поверхности всего мышечного волокна.

Свойства мышечных волокон (скорость и сила сокращения) коррелируют со свойствами иннервирующих их мотонейронов и толщиной аксонов, по которым нервные импульсы передаются от мотонейронов к мышечным волокнам. Чем больше диаметр аксона, тем больше скорость проведения возбуждения. Высокопороговые крупные мотонейроны, иннервирующие быстрые (белые) мышечные волокна, имеют наибольшие по диаметру аксоны. Тогда как от низкопороговых мотонейронов, иннервирующих медленные (красные) мышечные волокна, отходят аксоны с небольшим диаметром.

Моторный нейрон, его аксон и все иннервируемые им мышечные волокна образуют двигательную единицу. Мышечные волокна, принадлежащие к одной двигательной единице, имеют одинаковые морфологические свойства и гистохимическую структуру. Количество мышечных волокон, иннервируемых мотонейроном, может быть разным и колеблется от пяти-десяти до нескольких сотен. Наименьшее количество волокон находится в двигательных единицах мышц, которые обеспечивают быстрые и точные движения. Двигательные единицы с большим количеством мышечных волокон иннервируются крупными высокопороговыми двигательными нейронами, от которых отходят аксоны наибольшего диаметра. Медленные двигательные единицы, иннервируемые низкопороговыми двигательными нейронами, содержат меньше мышечных волокон, чем быстрые двигательные единицы. Таким образом, двигательные единицы с высоким порогом способны развивать значительно большую силу, чем двигательные единицы с низким порогом. Каждое мышечное волокно иннервируется одним двигательным нейроном и является частью двигательной единицы. Точная регулировка силы мышечного сокращения может быть осуществлена ​​путем изменения частоты нервных импульсов, поступающих в мышечные волокна от двигательных нейронов. Изменения количества активных мотонейронов и частоты их импульсов являются двумя наиболее важными механизмами управления сокращением мышц. В этом случае максимальная частота импульсов двигательных единиц не означает максимальное напряжение, развиваемое мышцей. Если сила сокращения мышечных волокон, входящих в состав отдельной двигательной единицы определяется частотой импульсации мотонейрона, то сила сокращения целой мышцы в большей степени зависит от синхронизации нервных импульсов, поступающих к мышечным волокнам рекрутированных двигательных единиц.

6 стр., 2542 слов

Гормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельности

... использование в качестве источника энергии для сокращения мышц. Гормон, регулирующий деятельность коры надпочечников или адренокортикотропный гормон ... 1) обеспечение гуморальной, т.е. осуществляемой через кровь, регуляции биологических процессов; 2) поддержание целостности и ... Гормон Действие гормона Изменение секреции гормона при мышечной деятельности средней тяжести Гормон роста или соматотропный ...

Сила, проявляемая мышцей, зависит не столько от характера нервной импульсации, сколько от вида рекрутированных двигательных единиц (структурной организации и физико-химических свойств мышечных волокон, входящих в состав данных двигательных единиц).

Например, известно, что сила отдельного мышечного волокна прямо пропорциональна его площади поперечного сечения. Соответственно, внутренняя структура мышечных волокон, сформировавшаяся под характерным влиянием центральной нервной системы посредством нервных импульсов, исходящих от мотонейронов и предопределяющих режим и характер сокращений мышечных волокон в процессе работы заданной мощности, в дальнейшем непосредственным образом влияет на возможности целой мышцы в демонстрации как максимальной силы, так и выносливости.

Мышечные волокна двигательных единиц отвечают на раздражение сократительным актом, характер которого не зависит от силы раздражения, поскольку единичный нервный импульс всегда сокращает отдельное мышечное волокно с максимальной силой. Сила сокращения мышечных волокон зависит от частоты импульсов двигательного нейрона, который иннервирует эти волокна.

Количество двигательных единиц в разных мышцах колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч. Определяющим механизмом регулирования силы мышечного сокращения являются процессы рекрутирования (включения) и дерекрутирования (выключения) двигательных единиц.

2. Основные механизмы мышечной деятельности

Режим сокращения мышечных волокон определяется частотой импульсов мотонейронов. Механический ответ мышечного волокна или отдельной мышцы на однократное раздражение называется однократным сокращением. При одиночном сокращении выделяют:

1. фазу развития напряжения или укорочения;

2. фазу расслабления или удлинения.

Фаза расслабления длится примерно вдвое дольше, чем фаза напряжения. Длительность этих фаз зависит от морфофункциональных свойств мышечного волокна: у наиболее быстро сокращающихся волокон глазных мышц фаза напряжения составляет 7-10 мс, а у наиболее медленных волокон камбаловидной мышцы — 50-100 мс.

13 стр., 6150 слов

Тема работы Стратегическое планирование деятельности организации ...

... на выполнение выпускной квалификационной работы Дипломной работы Студенту: Группа ФИО З-3205 Ермолиной А.Ю. Тема работы: Стратегическое планирование деятельности организации Утверждена приказом ... обозначения, сокращения, нормативные ссылки.6 Введение.10 1 Теоретические основы стратегического планирования деятельности предприятия Сущность и экономическое содержание стратегического Планирования Порядок ...

В естественных условиях мышечные волокна двигательной единицы и скелетная мышца в целом работают в режиме одиночного сокращения только в том случае, когда длительность интервала между последовательными импульсами мотонейрона равна или превышает длительность одиночного сокращения иннервируемых им мышечных волокон. Так, режим одиночного сокращения медленных волокон камбаловидной мышцы человека обеспечивается при частоте импульсации мотонейрона менее 10 имп/с, а быстрых волокон глазодвигательных мышц — при частоте импульсации мотонейрона менее 50 имп/с.

В режиме однократного сокращения мышца способна работать длительное время без развития утомления. Однако, поскольку продолжительность одного сокращения мала, напряжение, развиваемое мышечными волокнами, не достигает максимально возможных значений. При относительно высокой частоте импульса мотонейронов каждый последующий стимулирующий импульс приходится на фазу предыдущего натяжения волокна, то есть до момента, когда оно начинает расслабляться. В этом случае механические эффекты каждого предыдущего сокращения суммируются с последующим. Кроме того, величина механического отклика на каждый последующий импульс меньше, чем на предыдущий. После нескольких первых импульсов последующие ответы мышечных волокон не изменяют достигнутого напряжения, а лишь поддерживают его. В этом режиме двигательные единицы мышц человека работают с развитием максимальных изометрических усилий. При ровном столбняке развитое напряжение ДЕ в 2-4 раза больше, чем при одиночных схватках.

Механическая реакция всей мышцы при возбуждении выражается в двух формах: в развитии напряжения и в укорачивании. В естественных условиях жизнедеятельности в организме человека степень укорочения мышц может быть разной. По величине укорочения различают три типа мышечного сокращения:

  • изотонический — это сокращение мышцы, при которой ее волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке. В реальных движениях чисто изотоническое сокращение практически отсутствует;
  • изометрический — это тип активации мышцы, при котором она развивает напряжение без изменения своей длины. Изометрическое сокращение лежит в основе статической работы;

3. ауксотонический или анизотонический тип — это режим, в котором мышца развивает напряжение и укорачивается. Именно такие сокращения имеют место в организме при естественных локомоциях — ходьбе, беге и т.д. Виды изотонического и анизотонического сокращения составляют основу динамической работы опорно-двигательного аппарата человека.

Покоящаяся мышца эластична и обладает упругостью. Следовательно, в определенных пределах, чем больше он растягивается, тем больше в нем развивается продольное напряжение. Изолированная мышца имеет равновесную длину, при которой ее упругое напряжение равно нулю. Взаимосвязь между длиной мышцы и напряжением мышц в состоянии покоя называется кривой пассивного напряжения. Кривая напряжения становится тем круче, чем больше степень растяжения мышц.

Степень предварительного растяжения определяет не только величину пассивного упругого напряжения мышцы в состоянии покоя, но также количество дополнительной силы, которую может развить мышца, если она активирована на заданной начальной длине. Увеличение силы при изометрическом сокращении сочетается с пассивным напряжением мышц. Пиковые (максимальные) напряжения в этих условиях называют максимум изометрического напряжения.

22 стр., 10741 слов

Специфика организации работы с социально незащищенными группами населения в США

... деятельности института социальной защиты населения. Цели заключаются в том, чтобы расширить понимание социальной работы, ... социального страхования, как правило, объединяются под названием Общей федеральной программы. На уровне штатов в Соединенных Штатах существуют программы страхования от производственных травм или профессиональных ... условий для самореализации человека; обеспечение охраны здоровья ...

Напряжение сокращающейся мышцы максимально, если ее длина составляет около 120% от длины равновесия. Это состояние носит название длины покоя.

Укорочение мышцы меньше ее длины покоя или ее разгибание больше этого значения приводит к уменьшению силы сокращения.

Причина этого кроется в особенностях взаимодействия актиновых и миозиновых филаментов. Поскольку напряжение, которое развивают миофибриллы в процессе развития сокращения, зависит от числа поперечных замкнутых мостиков, при значительном укорочении мышцы сила ее сокращения уменьшается, так как часть актиновых нитей выходит из зоны возможного образования мостиков на нитях миозина.

Снижение силы по мере растяжения мышцы, а значит и саркомеров, больше длины покоя обусловлено уменьшением длины зон взаимного перекрытия актиновых и миозиновых нитей и, следовательно, меньшим количеством образуемых поперечных мостиков, обеспечивающих силу сокращения.

При чрезмерном растяжении мышечного волокна актиновые и миозиновые нити теряют способность перекрываться, и между ними не может возникнуть никаких поперечных мостиков. Поэтому сила сокращения падает до нуля.

мышечный двигательный саркоплазма

3. Виды мышечной работы

Работа мышц: перемещение и поддержание положения тела и его частей за счет работы мышц, обеспечиваемой координацией всех физиологических процессов в организме. Различные группы мышц находятся в сложном взаимодействии между собой и с различными механическими силами — тяжести, инерции и пр. Различают динамическую работу при движениях в суставах и статические усилия для поддержания неподвижного положения. Важной характеристикой динамической работы являются величины затрат энергии на ее выполнение.

Вид мышечной работы, характеризуемый периодическими сокращениями и расслаблениями скелетных мышц с целью перемещения тела или отдельных его частей, а также выполнения определенных рабочих действий. Физиологические реакции при динамической работе (возрастание ударного и минутного объема крови, изменения регионарного и общего сосудистого сопротивления и др.) зависят от силы и частоты сокращений, размеров работающих мышц, степени тренированности человека, положения тела, в котором выполняется работа, условий окружающей среды.

Мышечную работу принято называть общей, если в ней участвует более двух третей всей скелетной мускулатуры, регионарной — от одной до двух третей и локальной — менее трети всей массы скелетной мускулатуры.

Количественные показатели мышечной работы характеризуют двигательную активность.

Двигательная активность — общее количество мышечных движений, регулярно выполняемых данным человеком. Уровень двигательной активности связан с особенностями труда, быта и отдыха.

Отклонения от оптимального диапазона действуют неблагоприятно. Чрезмерная мышечная работа приводит к переутомлению и перенапряжению, недостаточная двигательная активность (гиподинамия) — к физической детренированности. Резко выраженные крайности сопровождаются стрессом.

19 стр., 9443 слов

Курсовая работа аттестация рабочих мест

... рабочего места менеджера по персоналу ООО «ЛУКОЙЛ-Югнефтепродукт». Объектом курсовой работы является рабочее место. В качестве аргумента мы рассматриваем рабочее место менеджера по персоналу ООО «ЛУКОЙЛ-Югнефтепродукт». Теоретические задачи курсовой работы: - раскрыть понятие и сущность рабочего места ...

Уровень двигательной активности оценивают по сумме затрат энергии и иногда по сумме сокращений сердца сверх уровня покоя, в среднем — за определенное время. Часто используют подсчет какого-либо вида мышечных движений, составляющих существенную часть общей двигательной активнсоти за час, сутки или иной период (например, количество пройденных шагов, в спорте — сумма пробегаемых или проплываемых отрезков дистанции) и т. п.

Вид мышечной работы, характеризуемый непрерывным сокращением скелетных мышц с целью удержания тела или отдельных частей, а также выполнения определенных трудовых действий. При статической работе, в отличие от динамической, имеют место весьма незначительные увеличения потребления кислорода и минутного объема крови. При этом существенно возрастает общее периферическое сопротивление сосудов. Физиологические реакции сердечно-сосудистой системы при статической работе зависят от силы и продолжительности сокращения мышц. В случае работы до сильного утомления при равных величинах относительных усилий эти реакции мало зависят от размеров работающих мышц.

Заключение

Познание самого себя является необходимым условием обеспечения жизнедеятельности специалиста в условиях современных воздействий внешней среды. Формирование физической культуры личности будущего специалиста при этом немыслимо без умения рационально корректировать свое состояние средствами физической культуры и двигательной деятельности.

Движения играют существенную роль во взаимодействии человека с внешней средой. Выполняя разнообразные и сложные движения, человек может осуществлять трудовую деятельность, общаясь с другими людьми, заниматься спортом и т. д. При этом организм получает более высокую способность к сохранению постоянства внутренней среды.

Под воздействием физической тренировки происходит неспецифическая адаптация организма человека к разнообразным проявлениям факторов внешней среды. Экспериментальные данные подчеркивают стимулирующее влияние оптимально организованной двигательной активности на уровень умственной работоспособности студентов.

Таким образом, можно сделать вывод, что двигательная функция — основная функция человеческого организма, которую следует постоянно совершенствовать для повышения работоспособности в любом виде деятельности.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://management.econlib.ru/referat/myishechnaya-aktivnost-i-serdechnaya-deyatelnost/

1. Борилкевич В.Е. Физическая работоспособность в экстремальных условиях мышечной деятельности / В.Е. Борилкевич. — Л.: ЛГУ, 1982. — 97 с.

2. Дубровский В.И. спортивная медицина. — 3-е издание., доп. / В.И. Дубровский. — М.: Владос, 2005. — 528 с.

3. Киселев Л.В. системный подход к оценке адаптации в спорте. Красноярск. — 1986. — 176 с.

4. Романенко В.А. Двигательные Способности человека / В.А. Романенко. — Донецк, Новый мир, 1999. — 336 с.