Fizjologia mięśni,

skurcz mięśniowy

Molekularny mechanizm skurczu (sprzężenie

elektromechaniczne)

- pobudzenie motoneuronu
- pobudzenie dociera do jednostki motorycznej
- uwalnianie ACh do przestrzeni synaptycznej
- depolaryzacja sarkolemy, a także kanalików T i L pod wpływem ACh
- uwolnienie jonów Ca

2+

z pęcherzyków końcowych (kanaliki L)

- jony Ca

2+

łączą się z troponiną C, co odblokowuje na nici aktyny miejsca

uchwytu mostków poprzecznych miozyny
- przyłączenie mostków poprzecznych do aktyny, a także rozkład ATP
(energia)

- przesunięcie nitek aktyny między nitki
miozyny

SKURCZ

- wychwyt jonów Ca

2+

przez kanaliki podłużne L i transport ich do

pęcherzyków końcowych

A

M

A

mostki poprzeczne

miejsce aktywne

T

m

T

m

T

m

T

m

Ca

+

+

T

I

C

T

I

C

T

m

T

I

C

- tropomiozyna

- troponina

Źródła tlenu w mięśniach

1. Ciśnienie parcjalne O

2

w komórce.

2. Utlenowana mioglobina.

• do wytwarzania energii (ATP) w procesach tlenowych (glikoliza tlenowa) mięśnie nie
obciążone potrzebują 250 ml O

2

/min.

• w czasie ciężkiej pracy mięśni wartość ta wzrasta do 4 dm

3

O

2

/min

• krew jest w stanie dostarczyć mięśniom 3 dm

3

O

2

/min

• zaczyna się beztlenowa synteza ATP (glikoliza beztlenowa) w warunkach długu
tlenowego

Dług tlenowy (niedobór tlenu) – zaciągany od rozpoczęcia pracy do przystosowania się
ukł. krążenia i ukł. oddechowego do większego zapotrzebowania na O

2

. Oddawany w

po zakończeniu pracy mięśni – jeszcze trwa wzmożona praca serca i ukł. oddechowego.

Energia skurczu pochodzi z rozkładu ATP

ATP → ADP + Pi + 7,8 kcal/mol
ADP → AMP + Pi + 7,8 kcal/mol

Resynteza ATP:

1. fosfokreatyna

hydroliza

kreatyna + Pi + E

2. glikogen → glukoza

r. beztlen.

2 ATP + kw. mlekowy

r. tlenowy.

38 ATP

Wydajność energetyczna mięśnia:

• 20 – 25% → praca

• 75 – 80% → ciepło

Równanie Hilla:

Energia całkowita = En. aktywacji + En. skurczu + En. pracy + ciepło

KREW

MIĘŚNIE

WĄTROBA

glukoza

kwas mlekowy

w. beztlen.

kwas mlekowy

20% + O

2

80%

E

glikogen

glukoza

Cykl Coricha (Coriego)

Reakcje energetyczne zachodzące podczas skurczu mięśnia

1. Rozpad ATP (starcza na 10 skurczów).

2. Rozpad fosfokreatyny dla resyntezy ATP (starcza na 50 skurczów = 10-20 sek.).

3. Beztlenowy rozpad glikogenu (glikoliza) dla resyntezy ATP i fosfokreatyny
(rozpoczyna się po 30 sek. od rozpoczęcia pracy mięśnia).

4. Fosforylacja tlenowa glukozy i wolnych kwasów tłuszczowych (głównie okres
odnowy i wypoczynku).

Ciepło mięśni

1. Ciepło spoczynkowe – związane z podstawowymi procesami metabolicznymi

2. Ciepło początkowe

ciepło aktywacji – tworzy się przez cały czas skurczu;
„aktywacja” miozyny

ciepło skracania

ciepło rozkurczu

3. Ciepło wypoczynku – resynteza ATP

Znużenie mięśni

PRZYCZYNY ZMĘCZENIA:

1. Wyczerpanie się zapasów energetycznych.

2. Zatrucie produktami metabolizmu (kwas mlekowy).

3. Wpływ ośrodków ruchowych.

• Najpierw męczy się komórka czuciowa (pobudzić można inną kom. i uzyskać skurcz),

• potem męczy się płytka motoryczna (można uzyskać jeszcze skurcz działając
bezpośrednio na mięsień),

• na końcu męczy się mięsień.

Rodzaj pracy, a zmęczenie mięśni

1. Praca intensywna – organizm nie nadąża dostarczać O

2

tworzy się bardzo duży dług

tlenowy, działający przede wszystkim na neurony, które sygnalizują zmęczenie.

2. Praca długotrwała – jest to praca przy uregulowanym dopływie O

2

; zaczynają się

wyczerpywać zapasy energetyczne.

3. Praca statyczna – wzrasta napięcie mięsni, stały ucisk na naczynia krwionośne
zmniejsza odżywianie mięśnia.

Cechy zmęczenia

- dłuższa latencja

- zmniejszona amplituda skurczu

- dłuższy czas rozkurczu

- zmniejszona pobudliwość

- zmniejszona maksymalna siła skurczu

- zmniejszone zapasy energetyczne

czas

siła skurczu

Elastyczność mięśnia

MIĘSIEN WYKAZUJE:

1. Fizyczne cechy ciał martwych:

a) Zdolność do reagowania odkształceniem na działającą siłę (ale niezgodnie z
prawem Hooka, tzn. równy ciężar dodany nie powoduje jednakowego przyrostu
długości).

b) Zdolność do powrotu do pierwotnej formy po odjęciu siły rozciągającej.

2. Szczególne właściwości elastyczne – pod wpływem siły rozciągającej lub
pobudzenia nerwowego może zmieniać swoje napięcie nie zmieniając długości.

mięśnie

ciała martwe

długość ∆ l

obciążenie P

% max. siły skurczu

100

długość mięśnia

L max

Mięsień rozkurczony kurczy się słabo. Wstępne rozciągnięcie mięśnia zwiększa
siłę skurczu (najkorzystniejsze ułożenie włókien aktyny i miozyny względem
siebie).

L max – najkrótsza długość mięśnia rozwijającego
max. siłę (ok. 20 % rozciągnięcia).

Zależność między długością, a siłą skurczu mięśnia

Rodzaje skurczów

K

E

SKURCZ IZOTONICZNY

(takie samo napięcie, zmiana długości) Skurcz bez
obciążenia.

E

K

V = max

∆ L ≠ 0

SKURCZ IZOMETRYCZNY

(taka sama długość, zmiana napięcia) Obciążenie
przekraczające max. siłę mięśnia.

K

E

1 t

1 t

E

K

F = 0

W = F x L = 0

V = 0

∆ L = 0

F = max

W = 0

SKURCZ AUKSOTONICZNY

(mieszany, fizjologiczny, efektywny). Skurcz przy
pewnym obciążeniu.

K

E

E

K

K

E

V ≠ 0

∆ L ≠ 0

F ≠ 0

W ≠ 0

Relaksacja napięcia (opóźnienie sił elastycznych) – jest to opóźnienie z jakim mięsień
rozwija siłę (elastyczną) skracając się i pokonując opór (obciążenie).

Zależność między szybkością skurczu, a obciążeniem mięśnia

obciążenie

szybkość

skurczu

Mięsień kurczy się szybciej, im mniej jest obciążony.

Zależność między wartością obciążenia mięśnia, która pozwala się skracać, a
wartością która zapewnia rozwinięcie pewnej siły to prawo średnich
obciążeń.

P (obciążenie)

W (% max. pracy)

½ P

Maksymalna praca wykonywana jest przy ½ obciążenia maksymalnego

P (obciążenie)

½ P

W

V max.

1/3 V

i
prędkości
skurczu 1/3 V max.

Cechy mięśni gładkich

- „pływający” potencjał spoczynkowy (od - 25 do -75 mV)

- zmienna amplituda potencjałów czynnościowych

- aktywacja pod wpływem pobudzenia nerwowego (gł. naczynia), ale też pobudzenie 2
sąsiednich komórek mięśnia przez niskooporowe złącza

- powolność skurczu i rozkurczu (toniczność skurczu)

- silny automatyzm (kurczą się bez impulsów z OUN lub mają własne ośrodki
automatyczne np. skurcz przez rozciągnięcie - ruchy robaczkowe jelit wywołane przez
przesuwający się pokarm)

- wykazują obecność podwójnego unerwienia – sympatycznego i parasympatycznego
(napędu i hamulca)

- silnie zaznaczona elastyczność typu plastycznego – duża zmiana długości, a mała
napięcia (pęcherz moczowy)

- wrażliwe na bodźce chemiczne, szczególnie na aminy biogenne

- nieuporządkowany układ miofibrylli – brak poprzecznego prążkowania, ale za to siła
skurczu nie słabnie nawet przy znacznym rozciągnięciu mięśnia

- w porównaniu z mięśniami szkieletowymi tylko 10 % białek kurczliwych, mniej ATP i
fosfokreatyny – stąd słabość skurczu

- brak zbiorników dla Ca

2+

- wykorzystują tylko Ca

2+

zewnątrzkomórkowe (przy

pobudzeniu tworzy się dokomórkowy prąd wapniowy).