FIZJOLOGIA MIĘŚNI SZKIELETOWYCH
1. Z czego zbudowana jest komórka mięśniowa (włókno mięśniowe)?
-maja średnice 10-80um
-są prawie nie zauważalne dla oka
-rozprzestrzeniają się na całej długości mięśnia
-liczba włókien w mięśniach zależy od jego wielkości i funkcji
-otacza je błona komórkowa (sarkolemma)
-ma wiele jąder tuz pod powierzchnią
-pod sarkolemmą są miofibryle, które zbudowane są z długich struktur biegnących wzdłuż całego włókna mięśniowego
-przestrzeń pomiędzy miofibryllami wypełnia cytoplazma zwana sarkoplazmą (zawiera olbrzymia ilość zmagazynowanego glikogenu i mioglobinę, która jest bardzo podobna do hemoglobiny)
-w sarkoplaźmie znajdują się jądra oraz duża liczba mitochondriów, co wskazuje na zapotrzebowanie miofibryli na wysokoenergetyczny związek, jakim jest ATP, wytwarzany przez mitochondria
-występuje system kanalików tworzących układ sarkotubularny
-nie przyczepiają się bezpośrednio do kości
2. Co to jest i jak jest zbudowany sarkomer?
Podstawowa jednostka czynnościowa i strukturalna włókna mięśniowego
-jest największą jednostką czynnościową mięśnia
-ciemny prążek anizotropowy
-jasny prążek izotropowy
-strefa H w środku
-jest podstawową jednostką strukturalna i czynnościowa miofibryli
-długość ok.2,5um
-sarkomery jednej miofibryli oglądane pod mikroskopem elektronowym wykazują występowanie na przemian jasne i ciemne prążki i linie (stad miesień poprzecznie prążkowany) spowodowane ułożeniem plamentów miozynowych (grubych) i aktynowych (cienkich)
-zawierają aparat (komponent) kurczliwy mięśnia.
3. Jaką rolę spełnia siateczka sarkoplazmatyczna?
Siatka kanalików podłużnych wraz z cysternami końcowymi, które znajdują się w sarkoplaźmie i otaczają każdą miofibrylle.
Ma za zadanie gromadzenie oraz uwalnianie i zwrotne wchłanianie jonów wapnia. Kanaliki podłużne biegną równolegle do długich miofibryli i są zakończone pęcherzykowatymi tworami zwanymi zbiornikami, bańkami lub cysternami końcowymi. Są one magazynem jonów wapnia - do skurczu mięśnia. Jony wapnia łącza się z troponiną.
4. Co to jest i na czym polega sprzężenie elektromechaniczne?
Następna depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej powoduje ponowne otwarcie się kanałów wolnego prądu jonów wapniowych i ponowne wsunięcie się nitek cienkich aktyny pomiędzy grube miozyny.
5. Na czym polega mechanizm skurczu mięśniowego?
Polega na wytworzeniu siły, która może być rozwinięta dopiero po otrzymaniu sygnału z ośrodkowego układu nerwowego. Impuls ten rozprzestrzenia się dzięki włóknom nerwowym i dochodzi do jednostki motorycznej, a tym samym do wszystkich jej włókien mięśniowych. Czynnikiem zapoczątkowującym ten proces jest impuls nerwowy pochodzący z motoneuronu. W momencie nadejścia impulsu zakończenia nerwowe uwalniają acetocholinę (Ach). Jeśli wystarczająco dużo acetocholiny połączy się z receptorami, to ładunek elektryczny rozprzestrzenia się wzdłuż sarkolemmy na całej długości włókien mięśniowych.
6. Jakie źródła energii mogą zabezpieczać pracę mięśni?
Energie czerpiemy bezpośredni z ATP (związek mający wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe), a kiedy ostatnia grupa fosforanowa zostaje odczepiona, to powstaje ADP i fosforan nieorganiczny, a jednocześnie uwalniana jest energia.
-fosfokreatyna
-glikogen mięśniowy
-procesy tlenowe
7. Od czego zależy rodzaj przemian energetycznych zachodzących w czasie wysiłku fizycznego?
Od intensywności i czasu trwania
8. Jakie są rodzaje włókien mięśniowych?
Wolnokurczliwe ST - posiadają mniej glikogenu:
-charakteryzują się wysoką wydolnością tlenową, czyli spalają substraty energetyczne w jego obecności
-zawierają znacznie mniej włókien mięśniowych niż jednostka motoryczna FT
-rozwija mniejszą siłę niż jednostka FT
-są włóknami bardzo dynamicznymi w produkcje ATP
-różnica w wielkości rozwijanej siły między jednostkami zależy głównie od liczby włókien mięśniowych w jednostce motorycznej
-mają zdolność do wykonywania wysiłków o małej intensywności przez długi okres
-najczęściej wykorzystywane są w czasie wysiłków wytrzymałościowych o niskiej aktywności
-maja niski próg pobudliwości
-jest to połączenie włókien nerwowych z włóknami mięśniowymi ST
-w ruchach mało intensywnych są włączane jako pierwsze
Szybkokurczliwe FT:
-połączenie włókna nerwowego z włóknem mięśniowym FT
-posiadają wysoki próg pobudliwości
-charakteryzuje się wydolnością beztlenową
-są predysponowane do wysiłków krótkotrwałych o wysokiej intensywności
-rozwijają znacznie większą siłę
-szybko się męczą ze względu na mniejszą wytrzymałość
-FTa - szybkokurczliwe posiadające duży potencjał tlenowy
-FTb - czerpią energie z procesów beztlenowych, typowe włókna szybkokurczliwe
-FTc - mieszane
-FTx - forma pośrednia miedzy FTa i FTb
9. Czym charakteryzują się poszczególne rodzaje włókien mięśni szkieletowych?
Wolnokurczliwe ST |
Szybkokurczliwe FT |
Czerwone, więcej krwi, tlenowe 1. Wolne, średni czas skurczu pojedynczego wynosi ok.80ms 2. Słabsze niż włókna FT, ale odporne na zmęczenie, zdolne do długotrwałej pracy 3. Mała ilość miofibryli 4. Dwukrotnie niższa aktywność ATP-azy miofibrylowej 5. Gęsta sieć naczyń włosowatych 6. Duża ilość mitochondriów 7. Duża zawartość sarkoplazmy |
Dzielą się na FTa, FTb, Ftc, FTx, Białe, beztlenowe 1. Szybkie, czas skurczu 30ms 2. Silne, grubsze niż włókna ST, szybko się męczą, zdolne do intensywnej krótkiej pracy 3. Duża ilość miofibryli 4. Wysoka aktywność ATP-azy 5. Słabo rozwinięta sieć 6. Mała ilość i mniejsze zapotrzebowanie na tlen 7. Mało sarkoplazmy, duża aktywność glikogenu |
10. Co to jest jednostka motoryczna, jakie są jej rodzaje?
Włókno mięśniowe w danej jednostce są homogenne pod względem typu włókien mięśniowych.
-mała jednostka (precyzyjna, np. oko) - jeżeli nerw przyłącza włókno mięśnia wolnokurczliwego mówimy, że jest to jednostka wolnokurczliwa.
-duża jednostka - jeżeli nerw przyłącza włókno mięśnia szybkokurczliwego mówimy, że jest to jednostka szybkokurczliwa.
*jednostki motoryczne względu na różny próg pobudliwości neuronu, dzielimy na:
-jednostki motoryczne wolnokurczliwe - niski próg pobudliwości
-jednostki motoryczne szybkokurczliwe - wysoki próg pobudliwości
-jednostki małe w ruchach mało intensywnych są rekrutowane w pierwszej kolejności, a w dalszej kolejności FTa, FTb
-jeżeli wykonujemy gwałtowny ruch, zasada wielkości ulega zmianie (całkowitemu odwróceniu) FTb-FTa-FTc
-FTb są bardzo trudne do rekrutacji (są wykorzystywane tylko w krótkich, bardzo intensywnych wysiłkach - bieg na 100m, pływanie 50m, podnoszenie ciężarów)
11. Co to jest i na jakiej zasadzie oparta jest rekrutacja jednostek motorycznych?
Jest to stopniowe włączanie do pracy jednostek motorycznych. Odbywa się zgodnie z zasadą wielkości: FTc-FTa-FTb.
Jednostki małe w ruchach mało intensywnych są włączane jako pierwsze. Dzięki rekrutacji możemy stopniować swoją siłę mięśniowa. Im większa rekrutacja, tym siła mięśniowa będzie większa. Do zwiększania siły potrzebna jest rekrutacja, jaki i zwiększenie wyładowań jednostek motorycznych.
12. Co to są mięśnie agonistyczne, antagonistyczne i synergistyczne?
Agonistyczne - ochraniają inne mięśnie. To grupa mięśni, których skurcz powoduje określony ruch np. zginanie. Mięśnie współpracują ze sobą np. prostowniki, zginacze.
Antagonistyczne - przeciwstawiają się mięśniom agonistycznym, wywołując na dźwignie kostne siły przeciwnie skierowane. Pełnią funkcję zabezpieczającą, ochronną.
Synergistyczne - asystują mięśniom agonistycznym, współpracując w łańcuchu kinematycznym, wzajemnie zwiększają skuteczność swego działania, stabilizują staw (współpracujące ze sobą).
FIZJOLOGIA MIEŚNI SZKIELETOWYCH
1. Co to jest elektromiografia (EMG)?
Jest to metoda rejestracji i analizy bioelektrycznej czynności mięśniowej i nerwowej w celu ocenienia skurczu i stanu sprawności komórek mięśnia i całych mięśni oraz rozpoznawania stopnia uszkodzenia lub regeneracji nerwów ruchowych.
Ocena stanu czynnościowego mięśnia jest bardzo trudna, ale możemy dokonać analizy pod kątem:
-koordynacji ruchów
-zmiany siły
-obserwacji zmęczenia nerwowo-mięśniowego.
2. O czym mówi EMG?
EMG mówi o stanie funkcjonalnym i koordynacji przy układzie nerwowo-mięśniowym. Jest pośrednim zapisem błonowych zmian bioelektrycznych w komórkach mięśniowych na skutek pobudzenia. Wahania potencjałów rejestrowane są za pomocą elektrod i odzwierciedlają wyładowania poszczególnych jednostek.
3. Od czego zależy zastosowanie różnych elektrod (powierzchniowe, igłowe)?
Elektrody iglicowe (igłowe):
-zastosowanie zależy od celu badania
-odbiera miopotencjały z konkretnej jednostki motorycznej
-nie daje to obrazu zaangażowania całego mięśnia
Elektrody powierzchniowe:
-odbiera miopotencjały z wybranego rejonu powierzchni brzuśca mięśniowego, których wielkość odpowiada ok.20-30% rzeczywistego zaangażowania mięśnia.
4. Jakie czynniki wpływają na zapis EMG?
-rodzaj elektrod
-wielkość zastosowanych elektrod
-rekrutacji i częstotliwości wyładowań
-podskórnej tkanki tłuszczowej
-rozmieszczenia włókien ST i FT (ST rozmieszczone głębiej w mięśniach)
-odległość między elektrodami
-ułożenie elektrod na mięśniu
-właściwości elastyczne włókien mięśniowych.
5. W jakich celach wykorzystuje się EMG?
Służy do oceny:
-sprawności funkcjonalnych mięśni
-mechanizmów właściwości mięśni
-procesów relaksacji
-zmęczenia mięśni
-siły mięśniowej
-diagnozy chorób neurologicznych
Dzięki tym informacjami zastosowanie w rehabilitacji i kinezjologi.
6. Co to jest mechanomiografia (MMG)?
Jest to zapis czynności mechanicznych mięśni. Dźwięk jest wynikiem aktywności mięśnia, a odbiór fali akustycznej powstającej podczas skurczu mięśniowego ma podłoże mechaniczne. Powstanie dźwięku jest powiązane z aktywnością skurczową mięśnia. Sygnały akustyczne towarzyszą zmianą siły mięśniowej, a za źródło przyjmuje się czynności mostków aktyno-miozynowych. Także ten czynnik jak i ruch całego mięśnia, boczne drgania kurczących się włókien mięśni szkieletowych, drżenie fizjologiczne mięśni daje nam możliwość rejestracji MMG.
7. Jakie zjawiska rejestruje się za pomocą MMG?
Służy do oceny:
-czynności mechanicznych mięśni
-sztywności mięśni
-zmęczenia mięśni
-atrofii (zaniku) mięśni
-opóźnienia elektromechanicznego
-składu włókien mięśniowych
-zmian chorobowych
8. Jakie są źródła dźwięku powstające w mięśniach?
-boczne ruchy całych mięśni, jaki i włókien mięśniowych
-zmiany wymiarów aktywnych włókien mięśniowych
-ślizgowe ruchy włókien
-wzrost oscylacji w mięśniach
-ruchy płynu wewnątrz i zewnątrz komórkowego
-drżenie fizjologiczne
-łączenie i rozłączanie mostków poprzecznych
-zmiany ciśnienia
9. Jakie czynniki wpływają na zapis MMG?
-częstotliwość i rekrutacja (amplituda)
-lepkość i sztywność mięśnia
-masa i długość mięśnia
-ciśnienie wewnątrz mięśniowe
10. W jakich celach wykorzystuje się MMG?
Służy do oceny:
-czynności mechanicznych mięśni
-sztywności mięśni
-zmęczenia mięśni
-opóźnienia elektromechanicznego
-atrofii mięśni
-do określania składu włókien mięśniowych
-może być wskaźnikiem siły
11. Jakie są rodzaje i jaka jest istota podziału skurczów mięśniowych?
a) podział ze względu na częstotliwość pobudzeń:
-pojedyncze - pobudzenie błony komórki mięśniowej przejawiające się potencjałem czynnościowym trwającym kilka milisekund (5) wyzwala skurcz pojedynczy. Całkowity czas skurczu u ssaków wynosi od 7,5 - 120 milisekund.
-tężcowy - powstaje w wyniku sumowania się skurczów pojedynczych. Gdy mięsień pobudzimy serią bodźców, w której przerwy między seriami są krótsze niż cały czas skurczu to mięsień wykona skurcz tężcowy. Jeżeli natomiast pobudzenie następuje w momencie, gdy miesień zaczął się już rozkurczać to mięsień wykona skurcz tężcowy niezupełny. Jeżeli przerwa miedzy bodźcami jest krótsza niż okres jego refrakcji to miesień wykona skurcz tężcowy zupełny.
b) podział ze względu na rodzaj pracy - rodzaje skurczów:
-izotoniczny - w którym napięcie mięśnia nie zmienia się, natomiast jego długość ulega zmianie.
-izometryczny - w którym mięsień rozwija się (napięcie), ale długość nie zmienia się.
-aukstoniczny - jest to połączenie skurczu izotonicznego i izometrycznego.
Są najczęściej występującymi skurczami podczas codziennej aktywności ruchowej człowieka.
12. Co to jest i od czego zależy siła mięśniowa?
Siła mięśniowa - jest to zdolność do pokonywania wysiłku i przeciwstawiana się oporom.
Zależy od:
-przekroju fizjologicznego (grubości włókien mięśniowych)
-liczby aktywnych jednostek motorycznych
-typu aktywnych jednostek motorycznych (Ft czy St)
-kąta w stawie (optymalny 90O)
-prędkości skracania mięśnia (częstotliwość)
-częstotliwości pobudzeń
-długości ramienia
-rozciągnięcia mięśni
-ilości włókien mięśniowych (rodzaj)
13. Czym charakteryzuje się praca statyczna i dynamiczna?
Praca statyczna: rozwijana siła mięśniowa równoważy działającą na mięsień siłę zewnętrzną. Ten rodzaj czynności mięśniowej występuje dzięki czystym skurczą izometrycznym. W tym przypadku nie zostaje wykonana żadna praca zewnętrzna.
Praca dynamiczna (kinetyczna): wykonywana jest dzięki skurczą izometrycznym, miesień kurcząc się przezwycięża określoną siłę zewnętrzną i wykonuje zewnętrzna prace mięśniową. Energia chemiczna w obrębie mięśnia przekształcona zostaje w prace mechaniczną.
14. Co to jest dynamometria i do czego służy?
Zajmuje się ocena siły mięśniowej (siłomierz) dokonuje się to przy udziale dynamometrów, dzięki którym można zarejestrować pomiar siły człowieka.
Na wynik pomiarów wpływa:
-technika wykonania
-wielkość dłoni, siłą palców
Zalety:
-szybka
-łatwa
-dostępna
15. Co to jest ergometria i do czego służy?
Zajmuje się pomiarem wysiłku fizycznego. Dokonuje się go przy udziale ergometrów - wiele partii mięśni, bardziej efektywny.
Rodzaje ergometrów:
-rowerowy
-korbowy
-wioślarski
W testach ergometrycznych stosuje się kilka zasadniczych typów obciążeń:
-maksymalne
-lekkie
-umiarkowane
-ciężkie
-bardzo ciężkie
-stopniowo wzrastające
16. Na czym polega prawo średnich obciążeń?
P = h · m wpływ obciążenia na wysokość skurczów
Mówimy o tym, że mięsień jest zdolny do maksymalnej pracy przy średnich obciążeniach. Gdy siłą równa się zero to praca ta równa się zero. Gdy siła jest maksymalna, czyli przewyższa możliwości mięśnia, nie ma skurczu i praca równa się zero. Dlatego mięsień wykonuje maksymalną pracę przy średnich obciążeniach.
17. Co to jest zmęczenie?
Zmęczeniem określa się przejściowe obniżenie zdolności do wysiłku spowodowane przez wysiłek. Jest to przejściowy stan organizmu rozwijający się w czasie wykonywania pracy fizycznej i umysłowej. Charakteryzuje się zmniejszeniem zdolności do pracy, nasileniem się odczucia ciężkości wysiłku i osłabieniem chęci kontynuowania pracy (motywacja).
Po wielokrotnym długotrwałym skurczu mięśnia, okres pobudzenia staje się dłuższy, skurcz słabszy, rozkurcz trwa długo i mięsień długo odzyskuje swoją długość początkową. W zmęczonym mięśniu zwiększa się zawartość wody, miesień jest obrzmiały i skrócony, podwyższony jest poziom kwasu mlekowego i CO2, a obniżony jest poziom glikogenu.
Systematyczny trening przyczynia się do lepszego przystosowania mięśnia do ciężkiej pracy fizycznej.
18. Jakie są przyczyny powstawania zmęczenia?
-wyczerpanie się zasobów źródeł energii (glikogen)
-nagromadzenie produktów jego rozpadu, przede wszystkim kwas mlekowy, CO2 i ciała ketonowe
-ubytek wody, wyczerpanie glikogenu
-zakwaszenie komórki
-zmęczenie psychiczne
19. Jakie są skutki zmęczenia?
-zaprzestanie wysiłku fizycznego
-zakwaszenie komórki
-wyczerpanie zasobów energetycznych