М'язове волокно - це рухова одиниця м'язи.

М'язове волокно - це рухова одиниця м'язи. Ця одиниця складається з Актинові і міозінових білків. Кожна м'яз иннервируется руховими нервами. Кожен руховий нейрон зазвичай іннервує групу м'язових волокон. Однак розмір цієї групи волокон і кількість складових в ній, залежно від функції м'яза, може бути різним. У м'язах, які вимагають дуже точного контролю, наприклад, очних або м'язах кисті, один руховий нейрон припадає менше ніж на десять м'язових волокон. В інших скелетних м'язах налічується до 2000 волокон на один мотонейрон.

М'язовий тонус

При нормальних умовах в скелетної мускулатури завжди деяка частина м'язових волокон скорочена, а інша знаходиться в розслабленому стані. Це м'язову напругу і обумовлює м'язовий тонус, який потрібен, зокрема, для підтримки вертикального положення тіла, але не тільки. Наприклад, тонус м'язів шиї не дає нашій голові бовтатися з боку в бік, впасти вперед, на груди, або завалиться на спину.

Динамічні (ізотонічні) і ізометричні скорочення

Існують два основних типи м'язового скорочення. При фізіологічному скорочення м'яз коротшає в розмірах, і, отже, виробляє рух. М'язовий тонус змінюється при цьому незначно. При ізометричному скороченні м'яз змінюється в розмірах в мінімальному ступені, але напруга її значно підвищується. Хоча руху, як такого, і немає, енергія тут споживається в будь-якому випадку, причому в чималих кількостях.

Золоте правило м'язового скорочення: «все або нічого»

Правило «все або нічого» говорить, що кожне м'язове волокно не може скоротитися лише наполовину. Якщо збудження охоплює рухову одиницю, вона завжди буде скорочуватися в повному обсязі. Як же ми тоді вмудряємося регулювати силу м'язового скорочення? Справа в тому, що наш мозок надходить дуже хитро: він віддає наказ на подразнення тільки частини рухових одиниць у м'язі, причому, чим сильніше потрібно мати силу, тим більше волокон має бути підключений. Щоб м'язи не стомлювалися надто сильно при повсякденній роботі, мозок дає команду активувати м'язові волокна по черзі - поки одні працюють, інші відпочивають і навпаки.

Джерела енергії м'язів

Що таке АТФ (аденозинтрифосфорная кислота)?

Клітка може жити (або виживати) тільки при наявності достатньої кількості АТФ в ній. Життя означає наявність енергії і, отже, АТФ можна виявити не тільки в клітинах людини, але і у всіх організмів на Землі. АТФ - це універсальне джерело енергії для всіх живих клітин, макроергічних з'єднання, енергія якого запасена у зв'язках між залишком фосфорної кислоти і головною молекули.

Основне завдання АТФ - звільнення енергії з макроергічних зв'язків цієї молекули, коли це необхідно. АТФ, таким чином, виконує функцію своєрідної "батарейки" в клітці. АТФ складається з азотистого підстави - аденіну, молекули рибози і трьох фосфатних груп. Зв'язки між фосфатними групами дуже енергоємні: коли фосфатна група відщеплюється від молекули, виділяється величезна кількість енергії, яка і використовується клітиною для її потреб.

Хоча АТФ і позиціонується як незамінне джерело енергії для м'язових скорочень, всіх її запасів у клітці вистачає лише від сили на 5-6 секунд роботи м'язи. Потім запаси АТФ у клітинах вичерпуються. Після цього «йдуть у справу» молекули креатинфосфату, якими м'язова тканина надзвичайно багата. За допомогою розщеплення креатинфосфату, запаси АТФ швидко поповнюються знову. Це дозволяє м'язі розвивати максимальне робоче навантаження ще протягом приблизно 15 секунд.

Якщо м'яз працює довше (тут ми говоримо про одномоментне скорочення без відпочинку), то запаси креатинфосфату також сходять нанівець, і в якості енергоємного субстрату починає використовуватися глюкоза (декстроза). У скелетних м'язах глюкоза знаходиться у вигляді глікогену. Якщо м'язі потрібна додаткова енергія, починається процес глікогенолізу - розщеплення глікогену до глюкози, яка потім стає доступна в якості джерела енергії. На жаль, глюкоза не може бути безпосередньо використана для регенерації нових молекул АТФ. Для цього вона повинна пройти цикл хімічних перетворень в т.зв. циклі трикарбонових кислот.

Одержання енергії в аеробних умовах

За наявності достатньої кількості кисню (що залежить від інтенсивності м'язової діяльності і припливу крові до м'язів), глюкоза розщеплюється повністю, до води і вуглекислоти, з отриманням максимуму енергії. Цей процес називається гліколізу (аеробний розпад глюкози) або ліполізом ("спалювання" жирних кислот).

Жирні кислоти також в певний момент включаються в процеси отримання енергії. Кількості енергії, запасеної в жирі, вдвічі більше, ніж у вуглеводах. Таким чином, ліполіз грає роль в основному при тривалих тренуваннях, спрямованих на розвиток витривалості, таких як велоспорт або марафон. Завдяки липолизу, витривалість може зберігатися набагато довше, ніж тільки при використанні глюкози.

Одержання енергії в анаеробних умовах

Якщо кількості кисню в одиницю часу, одержуваного м'язом, не вистачає для здійснення процесу аеробного гліколізу, оскільки інтенсивність м'язової роботи надто велика, м'язи починають отримувати енергію з вуглеводів і жирів без використання кисню. Цей процес називається анаеробним гликолизом (розпад глюкози без участі кисню). Ефективність його в порівнянні з аеробним гликолизом всього лише 5% (утворюються 2 молекули АТФ з однієї молекули глюкози), тоді як при аеробному - 36 молекул. Таким чином, цей вид отримання енергії є досить невигідним. Крім того, він призводить до утворення значної кількості органічних кислот, що призводить до закислению цитоплазми клітин.

М'язова робота

Під час важких навантажень м'яз вимагає приблизно в 5000 разів більше кисню, ніж під час відпочинку. При цьому потрібно ще створити умови і для виведення продуктів метаболізму. Все це вимагає збільшення припливу крові до м'яза і певних змін в серцево-судинній системі і диханні.

Що відбувається при інтенсивній роботі м'язів?

Розширення судів

Значно збільшити приплив крові до м'язів представляється можливим за рахунок розширення дрібних судин (артеріол і капілярів), що знаходяться всередині її. Приводом для цього розширення служить накопичення біологічних медіаторів, яке відбувається вже в перші хвилини інтенсивних скорочень.

Збільшення навантаження на серце

Так як працюючої скелетної м'язі потрібно забезпечити набагато більш інтенсивний кровотік, серцевий м'яз повинні працювати у багато разів більше. Досягається це за допомогою почастішання серцебиття, яке може «підстрибнути» від 70 за хвилину в стані спокою приблизно до 180 в хвилину при навантаженні. Збільшується і ударний об'єм серця в середньому на 50%. Таким чином, серце прокачає в системний кровотік до 20 літрів крові на хвилину у досвідчених спортсменів, і до 32 літрів - у непідготовлених. Під час відпочинку це число дорівнює 5 л. за хвилину.

Фактори, що визначають фізичну працездатність

Фізична працездатність залежить від багатьох індивідуальних чинників (вік, тип статури, стан здоров'я, стаж тренувань, індивідуальні особливості) і коливається в широких межах.

Межі потужності м'язів

Межі потужності м'язи обмежені швидкістю отримання енергії в робочій мускулатурі. Обмежуючий фактор розвитку максимальної потужності - час регенерації АТФ і креатинфосфату. Це стосується максимального короткочасного м'язового скорочення (не більше 5-6 секунд). Ефективність фізичного навантаження, яка відбувається в іншому часовому інтервалі - від 3 до 5 хвилин, залежить також від швидкості анаеробного гліколізу і швидкості місцевого кровотоку (швидкість кровотоку визначає виведення з м'яза окислених і недоокислених продуктів обміну. ​​Якщо їх накопичується в м'язі занадто багато, вона не може працювати ефективно). Максимальна ефективність м'язової роботи, таким чином, залежить також від швидкості доставки кисню, а можливості серцево-судинної системи по доставці кисню у всіх людей обмежені.

М'язова втома і відновлення

Під втомою розуміється складний процес, який призводить до зниження ефективності роботи в результаті зміни соматичних або психічних функцій організму. Важка фізична праця завжди викликає стан втоми, яка багато в чому обумовлена ​​також перевтомою центральної нервової системи.

Фізична втома викликається недостатнім виробництвом енергії і нагромадженням молочної кислоти в працюючих м'язах. Під час фізичної роботи, яка не вимагає підключення анаеробного гліколізу, запаси енергії поповнюються і надлишки лактату видаляються. При роботі за межею витривалості, при включенні анаеробного гліколізу, втома накопичується в десятки разів швидше. Якщо подібне відбувається день у день, "залишкова втома" наростає катастрофічними темпами. Це легко може призвести до перетренованості.

Відновлення після фізичного навантаження необхідно для поповнення запасів енергії та усунення надлишок молочної кислоти. Спочатку відновлюються запаси м'язового глікогену, потім починається процес регенерації пошкоджених міоцитів. Посилений кровотік в зоні запалення (вона завжди утворюється в м'язі після важкого тренінгу) сприяє вимиванню з неї медіаторів запалення, кислот, і т.д. До того ж, разом з великою кількістю крові до м'яза надходить більше амінокислот і нуклеотидів, а це стимулює її зростання.