Меню

При изометрическом режиме напряжения мышца

Изотонический, изометрический и ауксотонический режим деятельности мышц

Механическая работа (А), совершаемая мышцей, измеряется произведением поднимаемого веса (Р) на расстояние (h): А = Р * h кгм. При регистрации работы изолированной мышцы лягушки видно, что чем больше величина груза, тем меньше высота, на которую его поднимает мышца. Различают 3 режима работы мышцы: изотонический, изометрический и ауксотонический.

Изотонический режим (режим постоянного тонуса мышцы) наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение в ней при этом не изменяется. Это происходит при раздражении изолированной мышцы лягушки, закрепленной одним концом на штативе. Так как при этих условиях Р = 0, то механическая работа мышцы также равна нулю (А = 0). В таком режиме работает в организме человека только одна мышца — мышца языка. (В современной литературе также встречается термин изотонический режим по отношению к такому сокращению мышцы с нагрузкой, при котором по мере изменения длины мышцы напряжение ее сохраняется неизменным, но в этом случае механическая работа мышцы не равна пулю, т. е. она совершает внешнюю работу).

Изометрический режим (режим постоянной длины мышцы) характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обоих концов или когда мышца не может поднять слишком большой груз. При этом h = 0 и, соответственно, механическая работа тоже равна нулю (А = 0). Этот режим наблюдается при сохранении заданной позы и при выполнении статической работы . В этом случае в мышечном волокне все равно происходят процессы возникновения и разрушения мостиков между актином и миозином, т. е. тратится энергия на эти процессы, но отсутствует механическая реакция перемещения нитей актина вдоль миозина. Физиологическая характеристика такой работы заключается в оценке величины нагрузки и длительности работы.

Ауксотонический режим (смешанный режим) характеризуется изменением длины и тонуса мышцы, при сокращении которой происходит перемещение груза. В этом случае совершается механическая работа мышцы (А= Р ? h). Такой режим проявляется при выполнении динамической работы мышц даже при отсутствии внешнего груза, так как мышцы преодолевают силу тяжести, действующую на тело человека. Различают 2 разновидности этого режима работы мышц: преодолевающий (концентрический) и уступающий (эксцентрический) режим.

39. Сила мышцы. Факторы, влияющие на силу мышцысила мышцы — показатель сократительной способности мышцы, измеряемый величиной максимального груза, который она поднимает, или максимальным усилием, развиваемым в условиях изометрического сокращения: выражается в килограммах на 1 см2 поперечного сечения мышцы

Факторы, влияющие на силу мышцы 1. Тип мышечных волокон Этот фактор является одним из главных. Мышечные волокна делятся на два основных типа: медленно сокращающиеся и быстро сокращающиеся. Рассмотри каждый вид подробнее. Мелко сокращающиеся волокна идеально подходят для работы сердечно-сосудистой системы. Их действия потребляют небольшое количество энергии в течение довольно длительного времени. Такие волокна более выносливы к большой степени нагрузкам. Что же касается второго типа, то здесь все несколько иначе. Быстро сокращающиеся волокна в течение короткого временного промежутка создают большое количество энергии. Этот вариант идеален при поднятии веса и деятельности, которая требует взрывной работы. Человеческий организм устроен таким образом, что оба типа мышечных волокон у большинства людей находятся в равном соотношении. Но не стоит забывать про индивидуальные особенности каждого. Поэтому обладатели быстро сокращающихся волокон получат результат от тренировок гораздо быстрее других спортсменов.

Читайте также:  Автомобильный аккумулятор напряжение таблица

2. Генетика Отчасти именно она определяет изначальные способности организма. Гены влияют и на то, какой тип мышечных волокон у человека в приоритете. Но не стоит винить их во всех неудачах на тренировках. Человек сам выбирает способы достижения своей цели, в том числе и в спорте.

3. Возраст Данный фактор, как и генетику, контролировать нельзя. Несмотря на то, что ученые путем проведения множества исследований различного рода, сделали вывод о том, что возраст никак не влияет на рост мышечной массы, тем не менее, сила мышц — величина зависимая. Именно с пятнадцати до двадцати пяти лет, во время быстрого роста организма, можно добиться самых эффективных результатов от занятий физической культурой.

4. Пол Сила мышц у мужчин и у женщин различна. Но пол не влияет на качество, только на объем. Главную роль здесь играет гормон тестостерон, который и отвечает за большую мышечную массу у сильного пола.

5. Сухожилия Оказывается, сила мышц напрямую зависит от места прикрепления сухожилия. Внешне это заметить нельзя. Но в процессе тренировки, когда у одного из двух спортсменов, руки и мышцы которых примерно одинаковой длины, вдруг возникает явное преимущество. Это связано с тем, что сухожилия бицепсов находятся немного дальше от локтя, чем у его соперника.

6. Длина конечностей Еще один природный фактор, который является врожденным. Исследования доказывают, что спортсмены с короткими конечностями могут поднимать больше веса из-за более удобного рычага. Также считается, что чем длиннее мышцы, тем значительнее потенциал для физического развития

Источник

Основы физиологии спорта: механизмы работы мышц.

Режимы работы скелетных мышц.

Статический (изометрический) режим.

Изометрический режим работы мышц проявляется, когда напряжение мышечного волокна происходит без механического движения, при этом длина мышц не изменяется. Такой режим работы характерен при удержании какого-либо веса. Во время статического сокращения миофиламенты миозина и актина образуют перекрестные мостики и генерируют требуемую силу, при этом достигается баланс между мускульной силой и силой давления на опору. Также нужно отметить, что механическая работа (сила на расстояние) не выполняется, так как нет перемещения в пространстве, но при этом расход внутренних энергетических запасов увеличивается по сравнению с бездействием.

Динамический (изотонический) режим.

Под таким режимом работы мышц следует понимать сокращение мышечного волокна с производством достаточной силы, чтобы преодолеть внешнее сопротивление и осуществить механическое движение в том или ином суставе. Миофиламенты миозина и актина в таком случае образуют поперечные мостики, филаменты скользят мимо друг друга, вызывая сокращение волокна. Это приводит к положительной механической работе и, соответственно, к перемещению той или иной конечности в пространстве.

Эксцентрический режим.

При этом режиме работы происходит удлинение мышечного волокна вследствие сопротивления в направлении, противоположном стандартному укорачивающему действию. Сократительные элементы создают высокую силу, что делает данный режим работы важным тренировочным стимулом. Эксцентрическая работа мышц также связана с мышечным повреждением и болезненностью, поэтому рекомендуется, чтобы такой тип тренировок был ограниченным. Кроме того, эксцентрические сокращения имеют клиническое значение при реабилитации различных болевых и воспалительных синдромов костно-мышечного аппарата.

Типы скелетных мышечных волокон.

Волокна скелетных мышц человека различаются по своим механическим, физиологическим и биохимическим характеристикам. Как правило, скелетные мышцы человека имеют три типа волокна: тип I, тип IIa и тип IIb.

Читайте также:  Простейший индикатор уровня напряжения

I тип: медленные окислительные.

Волокна типа I генерируют энергию главным образом через аэробную или окислительную систему. Этот тип волокон показывает относительно медленную скорость сокращения, большое количество крупных митохондрий и большое количество миоглобина. Эти волокна являются медленными, окислительными, устойчивыми к усталости волокнами.

IIа тип: быстрые окислительно-гликолитические.

Эти волокна имеют промежуточные свойства: они быстро сокращаются, но также имеют окислительный метаболический профиль. Как тип IIa, так и тип IIb демонстрируют быструю скорость сокращения, высокую способность к анаэробному производству АТФ через гликолиз и большой поперечный диаметр. Они более выносливы, чем волокна IIb типа, но их утомление развивается гораздо медленнее.

IIb тип: быстрые гликолитические волокна.

Этот тип волокон характеризуется как быстрое, сильное и наиболее утомляемое мышечное волокно. Оно способно в максимально короткие сроки сгенерировать большие объемы силы за наименьшее время. Источником энергии для них является гликоген.

Гипертрофия мышц.

Размеры мышц определяются главным образом генетическими факторами и секрецией анаболических гормонов. Тренировка может добавить от 30 до 60 процентов мышечной массы в основном из-за увеличения диаметра мышечного волокна и в небольшой степени из-за увеличения количества волокон (гиперплазия).

Гипертрофированные мышцы характеризуются:

  • увеличенным количеством миофибрилл;
  • увеличенным количеством митохондрий;
  • увеличенным количеством АТФ и фосфокреатина;
  • увеличенным запасом гликогена и триглицеридов.

Таким образом, улучшаются аэробные и анаэробные системы организма.

Источник



При изометрическом режиме напряжения мышца

Эффективность двигателя или автомашины рассчитывают как процент потребляемой энергии, которая превращается в работу вместо тепла. В мышцах количество энергии, способной превращаться в работу, даже при наилучших условиях составляет менее 25% всей энергии, доставляемой к мышце (химической энергии питательных веществ), а остальная энергия превращается в тепло. Причина этой низкой эффективности связана с тем, что примерно половина энергии питательных веществ теряется во время образования АТФ, и только 40-45% энергии самой АТФ может позднее превратиться в работу.

Максимальная эффективность реализуется лишь при условии сокращения мышцы с умеренной скоростью. При медленном сокращении мышцы или без какого-либо ее укорочения во время сокращения освобождается небольшое количество поддерживающего тепла, хотя работа практически не выполняется, что снижает эффективность преобразования до нуля. Напротив, если сокращение слишком быстрое, большая доля энергии используется на преодоление вязкого трения внутри самой мышцы, и это также снижает эффективность сокращения. Обычно максимальная эффективность развивается, когда скорость сокращения составляет около 30%.

Характеристики сокращения целой мышцы

Многие особенности сокращения мышцы можно продемонстрировать на примере одиночных мышечных сокращений. Такие сокращения вызывают с помощью одиночного электрического возбуждения, иннервирующего мышцу нерва, или короткого электрического раздражения самой мышцы, что ведет к развитию одиночного сокращения, продолжающегося долю секунды.

сокращение целой мышцыИзотоническая и изометрическая системы для регистрации мышечного сокращения. сокращение целой мышцыДлительность изометрических сокращений различных типов скелетных мышц млекопитающих. Показан также латентный период между потенциалом действия (деполяризацией) и мышечным сокращением.

Изометрическое и изотоническое сокращение. Мышечное сокращение называют изометрическим, если мышца не укорачивается во время сокращения, и изотоническим — если мышца укорачивается, но ее напряжение на протяжении всего сокращения остается постоянным.

Читайте также:  Каскад усиления напряжения с общим истоком

В изометрической системе мышца сокращается без уменьшения своей длины, а в изотонической системе мышца укорачивается против фиксированной нагрузки: мышца поднимает чашу весов с разновесом. Изометрическая система строго регистрирует изменения силы самого мышечного сокращения, а параметры изотонического сокращения зависят от нагрузки, против которой мышца сокращается, а также от инерции нагрузки. В связи с этим при сравнении функциональных особенностей различных типов мышц чаще всего используют изометрическую систему.

Особенности одиночных изометрических сокращений, зарегистрированных от разных мышц. В теле человека имеются много мышц разного размера — от очень маленькой стременной мышцы в среднем ухе, длиной в несколько миллиметров и диаметром около 1 мм, до очень большой четырехглавой мышцы, в 500000 раз крупнее стременной. При этом диаметр волокон может быть маленьким (10 мкм) или большим (80 мкм). Наконец, энергетика мышечных сокращений значительно варьирует от одной мышцы к другой. Поэтому не удивительно, что механические характеристики сокращений разных мышц различаются.

На рисунке показаны кривые регистрации изометрических сокращений трех типов скелетных мышц: глазной мышцы (длительность изометрического сокращения менее 1/40 сек), икроножной мышцы (длительность сокращения около 1/15 сек) и камбаловиднй мышцы (длительность сокращения примерно 1/3 сек). Интересно, что эти длительности сокращений приспособлены к функциям соответствующих мышц. Движения глаз должны быть чрезвычайно быстрыми, чтобы поддерживать фиксацию глаз на объекте для обеспечения ясного видения. Икроножная мышца должна сокращаться умеренно быстро, чтобы обеспечить скорость движения нижней конечности, достаточную для бега или прыжков. А камбаловидная мышца имеет дело в основном с медленными сокращениями для непрерывной длительной поддержки тела против силы тяжести.

Быстрые и медленные мышечные волокна. Как обсуждается в предыдущих статьях, посвященных спортивной физиологии, каждая мышца тела состоит из совокупности так называемых быстрых и медленных мышечных волокон, а также других волокон с переходными свойствами. В состав быстрореагирующих мышц входят в основном быстрые волокна и лишь небольшое число медленных. И наоборот, медленнореагирующие мышцы составлены главным образом из медленных волокон. Различия между этими двумя типами волокон следующие.

Быстрые волокна: (1) крупные волокна, обеспечивающие большую силу сокращения; (2) имеют хорошо развитый саркоплазматический ретикулум для быстрого выделения ионов кальция, инициирующих сокращение; (3) содержат большое количество гликолитических ферментов для быстрого освобождения энергии путем гликолиза; (4) имеют сравнительно бедное кровоснабжение, поскольку окислительный метаболизм имеет второстепенное значение; (5) содержат немного митохондрий также в связи со второстепенностью окислительного метаболизма.

Медленные волокна: (1) более мелкие волокна; (2) иннервируются также более мелкими нервными волокнами; (3) имеют хорошо развитую систему кровеносных сосудов и капилляров для доставки большого количества кислорода; (4) содержат значительно больше митохондрий для обеспечения высоких уровней окислительного метаболизма; (5) содержат большое количество миоглобина — железосодержащего белка, подобного гемоглобину эритроцитов. Миоглобин связывается с кислородом и хранит его до момента, когда в нем возникнет потребность (это также значительно увеличивает скорость транспорта кислорода в митохондрии). Миоглобин придает медленным волокнам красноватый вид, поэтому их называют красными волокнами, а из-за дефицита красного миоглобина в быстрых волокнах их называют белыми волокнами.

Видео физиология мышц и мышечного сокращения — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник