1.rodzaje mięśni i ich budowa: Wyróżnia się trzy rodzaje mięśni w organizmie człowieka-mięśnie szkieletowe(umożliwiają ruchy kończyn i całego ciała), mięśnie gładkie (odpowiadają za funkcjonowanie narządów wewnętrznych) mięsień sercowy (napędza przepływ krwi w organizmie)

Mięśnie szkieletowe (poprzecznie prążkowane) zbudowane są z długich, cylindrycznych komórek, posiadających wiele jąder. Widoczne jest na nich poprzeczne prążkowanie wynikające z naprzemiennego występowania różnego rodzaju włókienek. Skurcz tych mięśni następuje szybko i trwa krótko. Szybko również następuje zmęczenie. Działanie ich podlega naszej woli. Mięśnie te są przyczepione do kości szkieletu i dzięki nim możemy aktywnie się poruszać.

Mięśnie gładkie tworzone są przez komórki jednojądrowe, o kształcie wrzecionowatym. Nie widać tu prążkowania. Skurcz i rozkurcz mięśni gładkich są powolne, mogą utrzymywać się przez długi czas. Funkcjonowanie ich nie podlega naszej woli i nie następuje zmęczenie. Ten rodzaj mięśni wyściela przewody układów i narządów wewnętrznych - przewód pokarmowy, naczynia krwionośne, przewody wyprowadzające gruczołów. Występują też w innych narządach, np. w obrębie układu wydalniczego, oddechowego itp.

Mięsień sercowy jest odmianą mięśni poprzecznie prążkowanych - komórki są wielojądrowe i również widoczne są naprzemienne włókienka jasne i ciemne. Włókna tego mięśnia nie tworzą jednak zwartej tkanki, ale tworzą rozgałęzienia. Funkcjonowanie mięśnia sercowego nie podlega naszej woli, posiada on bowiem własny mechanizm regulujący pracę. Tworzą go wyspecjalizowane komórki mięśniowe, zlokalizowane w prawym przedsionku (na tylnej ścianie) - jest to tzw. rozrusznik serca. Łączy on w sobie właściwości komórek mięśniowych oraz nerwowych. Skurcze są rytmiczne, a mięsień nie ulega zmęczeniu, jest bowiem stale zaopatrywany w duże ilości tlenu oraz substancji odżywczych.

2.Molekularne silniki: miozyna i aktyna: Mięśnie szkieletowe są pobudzane przez OUN. Impuls dochodzący do płytki ruchowej uwalnia nuerotransmiter – acetylocholinę, która powoduje depolaryzację sarkolemmy rozchodzącą się wzdłuż błony.
Ważną rolę w skurczu mięsni odgrywają jony wapnia Ca2+. Depolaryzacja błony otwiera kanały jonowe, a uwalniane jony wapnia są natychmiast wiązane przez tropinę (tropina związana z tropomiozyną stanowi kompleks hamujący przesuwanie się nitek aktyny i miozyny względem siebie). Tropina odłącza się od tropomiozyny i aktyny, nitki tropomiozynowe przesuwają się i wchodzą głębiej między nitki aktyny. Odsłaniają się w ten sposób aktywne miejsca wiążące miozynę. Główki miozyny łączą się z aktyną. Powstaje aktomiozyna, która zwiększa wielokrotnie aktywność miozynowej ATP- azy, odpowiedzialnej za rozkład ATP i wyzwolenie energii, potrzebnej do skurczu.
Skurcz mięśnia jest następstwem wciągania nitek aktyny między grube nitki miozyny (bez zmian ich długości) – dochodzi do skrócenia sarkomeru. Odcinek A nie zmienia długości, skraca się odcinek I. Wzajemne przemieszczenie względem siebie nitek odbywa się dzięki poprzecznym mostkom – główkom cząsteczek miozyny (ciężkiej meromiozyny), które zaczepiają się o nitki aktyny w strefie zachodzenia obu rodzajów włókien.
Etapy skurczu mięśnia:
- podrażnienie włókna
- powstanie potencjału czynnościowego
- przewodzenie pobudzenia wzdłuż sarkolemmy i w głąb włókna mięśniowego
- uwalnianie jonów Ca2+ i ich dyfuzja do miofibryli
- blokowanie hamującego działania kompleksu tropina – tropomiozyna
- oddziaływanie na siebie aktyny i miozyny – skurcz mięśnia
- aktywacja pompy wapniowej – usunięcie jonów Ca2+ na zewnątrz włókna
- spadek stężenia jonów w sarkoplazmie
- rozkurcz miofibryli – rozkurcz mięśnia

ATP JEST POTRZEBNE BY ZERWAC WIAZANIE POMIEDZY AKTYNA I MIOZYNA. ENERGIA JEST POTRZEBNA DO ZATRZYMANIA SKURCZU MIĘŚNIA. BRAK ATP PO SMIERCI POWODUJE SZTYWNIENIE MIĘŚNI.

3.Mechanizm skurczu miesnia : Do wywołania skurczu potrzebna jest energia pozwalająca na przesuwanie cienkich filamentów względem grubych. Energii dostarcza ATP powstający podczas utleniania glukozy w mitochondriach włókien mięśniowych , hydroliza ATP do ADP. ATP wiąże się z miozyną i wymusza zmiany kształtu tego białka. Wywołuje skurcz mięśnia. Im większa produkcja ATP tym częściej mięsień może się kurczyć. Podtrzymywanie kurczenia się mięśni wymaga szybkiego dostarczenia energii dostarcza je aminokwas- fosfokreatyna. Dzięki niej b. szybko odtwarzane zostaje ATP.

4.Motoneurony-małe i duże jednostki motoryczne: Motoneurony (zwane także neuronami motorycznymi lub ruchowymi) są to neurony, które wychodzą swoimi wypustkami z rdzenia kręgowego lub pnia mózgu. Tworzą one synapsy (połączenia) z włóknami mięśniowymi (motoneurony alfa) służące do wywoływania skurczu, a także synapsy z wrzecionami mięśniowymi (motoneurony gamma) służące do regulacji czułości proprioceptywnej, umożliwiające utrzymanie napięcia mięśnia i wykonania precyzyjnych ruchów.

5.Rodzaje skurczów mm szkieletowych:

-ze względu na częstotliwość pobudzeń:

a) skurcz pojedynczy: pobudzenie (potencjał czynnościowy 5ms) skurcz 7,5-200ms

b) skurcz tężcowy niezupełny: przerwa między bodźcami krótsza niż cały okres skurczu (pobudzenie następuje w momencie kiedy mięsień zaczął się rozkurczać).

c)skurcz tężcowy zupełny: przerwa między bodźcami krótsza niż okres kurczenia się mięśnia a dłuższa niż okres jego refrakcji (następne pobudzenie na wstępującym ramieniu skurczu)

Najczęściej występującym rodzajem skurczu u człowieka jest skurcz tężcowy niezupełny

-ze względu na rodzaj pracy:

a)skurcz izotoniczny: napięcie mięśnia (tonus) nie zmienia się natomiast długość mięśnia ulega zmianie:

-skurcz koncentryczny: mięsien ulega skróceniu

-skurcz ekscentryczny:mięsień ulega wydłużeniu

b)skurcz izometryczny: długość mięśnia nie zmienia się

c) skurcz auksotoniczny : kilka rodzajów skurczów występujących jednocześnie , skurcze mieszane; najczęstsze skurcze podczas codziennej aktywności człowieka

6.Jednostki motoryczne szybkokurczące (FT) i wolnokurczące(ST)

FT(Fast Twitch)-włókna szybkokurczliwe(białe): szybko się kurczą , prędko się męczą. Mają bardzo mało mioglobiny i mitochondriów. Mięśnie nie potrzebują dużo tlenu , bo mają wysoką aktywność beztlenową. Wł. Szybkokurczliwe wykorzystywane w wysiłkach krótkich wymagających dużej mocy(sprint, podnoszenie ciężarów)

ST(Slow Twitch) włókna wolnokurczliwe(czerwone): kurczą się wolno, wytrzymałe na zmęczenie. Zawierają dużo mitochondriów i białka wiążącego tlen mioglobiny w celu produkcji ATP. Mięśnie zawierające włókna ST są czerwone bo zawierają dużo naczyń krwionośnych. Paliwem energetycznym jest glikogen i tłuszcz. Wysoka wydolność(wytrzymałość) tlenowa (aerobowa) spalają substraty w obecności tlenu. Wykorzystywane w czasie wysiłków wytrzymałościowych o niskiej intensywności(bieg maratoński, pływanie).

7.Optymalna siła i kąt działania mięsnia. Wielkość rozwijanej siły zależy od przekroju fizjologicznego, początkowej długości mięśnia w czasie pobudzenia , liczby aktywnych jednostek motorycznych, typu aktywnych jednostek motorycznych (FT czy ST), wielkości mięśnia, kąta w stawie , prędkości skracania mięśnia, częstotliwości pobudzeń. Siłe skurczu wyraża się w niutonach. 1N to siła z jaką trzeba działać na ciało o masie 1kg aby mu nadać przyspieszenia 1m/s2

8.System beztlenowy i tlenowy:Systemy energetyczne mięśni. < Substrat > wykorzystywany przez mięśnie to ATP (trifosforan adenozyny). Dzięki niemu, mięśnie zamieniają energię chemiczną w energię mechaniczną, produkując ciepło (skąd konieczność termoregulacji, czyli produkcji potu, wydalania wody i soli mineralnych).
ATP występuje w mięśniach w bardzo małym stężeniu, może więc wystarczyć zaledwie na 3 pierwsze sekundy trwania wysiłku, dlatego konieczna jest stała resynteza ATP.
Istnieją 3 systemy syntezy:
» System beztlenowy niekwasomlekowy: synteza ATP z udziałem fosforanu kreatyny występującego w mięśniach, który pozwala wydłużyć działanie energii aż do 15. sekundy trwania wysiłku. System beztlenowy, sprawdza się szczególnie w przypadku krótkiego i intensywnego wysiłku (sprint, podnoszenie ciężarów, skoki, rzuty).
» System beztlenowy kwasomlekowy: synteza ATP przebiega dzięki wykorzystaniu węglowodanów, bez udziału tlenu. Pozwala na 2 - 4 minutowy wysiłek, ale jednocześnie następuje produkcja kwasu mlekowego, co powoduje zakwaszenie mięśni.
» System tlenowy: ta synteza ATP wymaga obecności tlenu i pozwala na wykorzystanie węglowodanów oraz kwasów tłuszczowych. Teoretycznie system nie ma żadnych ograniczeń, ponieważ rezerwy tłuszczowe są niewyczerpane. System metaboliczny najbardziej odpowiedni przy długotrwałym wysiłku.
Kiedy organizm odpoczywa, funkcjonuje tylko system tlenowy. 1/3 energii jest dostarczana przez węglowodany, a 2/3 przez tłuszcze. Podczas ćwiczeń pobudzenie różnych systemów generujących ATP zależy od 2 czynników: intensywność i długość treningu. Poza bardzo krótkim i intensywnym wysiłkiem (system beztlenowy) a wysiłkiem długotrwałym o średniej intensywności (system tlenowy), większość ćwiczeń uruchamia wszystkie 3 systemy energetyczne.
Trening wytrzymałościowy w systemie tlenowym (kiedy jesteście w stanie rozmawiać w trakcie ćwiczeń bez zadyszki) zwiększa zużycie tłuszczów, co pozwala gromadzić zapasy glikogenu, oczywiście niewielkie.

9.Rola ATP, fofsokreatyny i glikogenu w skurczu mięśni: ATP reagując z aktyną i miozyn a powoduje skurcz mięśni. Źródło energii pracy mięśni. Fofsokreatyna stanowi ważny zapas energii mięśniowej.

Podstawowym źródłem energii dla pracy mięśni jest kwas adenozynotrójfosforowy (ATP). Aby mięsień mógł pracować nieprzerwanie, niezbędna jest ciągła resynteza ATP. Intensywność tej resyntezy zależy ściśle od zapotrzebowania na energię związaną z wielkością wysiłku. Tłuszcz i glikogen stanowią istotne źródła energii dla podtrzymania resyntezy ATP, ale tylko przy przedłużającym się wysiłku. Natomiast w początkowym okresie intensywnej pracy mięśnia kluczową rolę odgrywa fosfokreatyna, szczególnie w anaerobowej (czyli beztlenowej) fazie wysiłku.

Fosfokreatyna odpowiada za transport energii od miejsca jej syntezy w mitochondrium do miejsca wykorzystania na obszarze komórki mięśniowej.