Мышечные ткани — это ткани, для которых способность к сокращению является главным свойством. Мышечные ткани составляют активную часть опорно-двигательного аппарата (пассивной частью являются кости, соединения костей).
Общими свойствами всех мышечных тканей является сократимость и возбудимость. К данной группе тканей относятся гладкая, поперечнополосатая скелетная и поперечнополосатая сердечная мышечные ткани. Клетки мышечной ткани имеют хорошо развитый цитоскелет, содержат много митохондрий.
Гладкая (висцеральная) мускулатура
Эта мышечная ткань встречается в стенках внутренних органах (бронхи, кишечник, желудок, мочевой пузырь), в стенках сосудов, протоках желез. Эволюционно является наиболее древним видом мускулатуры.
Состоит из веретенообразных миоцитов — коротких одноядерных клеток. Между клетками имеются межклеточные контакты — нексусы (лат. nexus — связь). Благодаря нексусам возбуждение, возникшее в одной клетке, волнообразно распространяется на все остальные клетки.
Гладкая мышечная ткань отличается своей способностью к длительному тоническому напряжению, что очень важно для работы внутренних органов (к примеру мочевого пузыря), сокращается медленно, практически не утомляется. Скелетная мышечная ткань, которую мы изучим чуть позже, такой способностью не обладает — сокращается и утомляется быстро.
Осуществляется сокращение с помощью клеточных органоидов — миофиламентов, которые расположены в клетке хаотично и не имеют такой упорядоченной структуры, как миофибриллы в скелетной мускулатуре (все познается в сравнении, уже скоро мы их тоже изучим).
Особо заметим, что в гладкой мышечной ткани миофиламенты собираются в миофибриллы только во время сокращения. У таких временных миофибрилл не может быть регулярной организации, а значит ни у таких миофибрилл, ни у гладких миоцитов не может быть поперечной исчерченности.
Гладкая мышечная ткань сокращается непроизвольно (неподвластна воле человека). Работа гладких мышц обеспечивается вегетативной (автономной) нервной системой. К примеру невозможно по желанию сузить или расширить бронхи, кровеносные сосуды, зрачок.
Гладкая мышечная ткань называется неисчерченной, так как не обладает поперечной исчерченностью, характерной для поперечнополосатых скелетной и сердечной мышечных тканей.
Скелетная (поперечнополосатая) мышечная ткань
Скелетная мышечная ткань образует диафрагму (дыхательную мышцу), мускулатуру туловища, конечностей, головы, голосовых связок.
В отличие от гладкой мускулатуры, скелетная образована не отдельными одноядерными клетками, а длинными многоядерными волокнами, имеющими до 100 и более ядер — миосимпластами. Миосимпласт (греч. sim — вместе + plast — образованный) представляет совокупность слившихся клеток, имеет длину от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров (соответствует длине мышцы).
Внутри миосимпласта находится саркоплазма, снаружи миосимпласт покрыт сарколеммой. Сократительные элементы — миофибриллы (лат. fibra — волоконце) — длинные тяжеобразные органеллы в миосимпласте (около 1400).
Характерная черта данной ткани — поперечная исчерченность, выражающаяся в равномерном чередовании светлых и темных полос на мышечном волокне. Это происходит потому, что границы саркомеров в соседних миофибриллах совпадают, вследствие чего все волокно приобретает поперечную исчерченность. Теперь самое время изучить микроскопическую основу мышцы — саркомер.
Саркомер (от греч. sarco — мясо (мышца) + mere — маленький)
Саркомер — элементарная сократительная единица поперечнополосатых мышц, структурная единица миофибриллы. В состав саркомера (и миофибриллы в целом) входят миофиламенты (лат. filamentum — нить) двух типов, которые обеспечивают сократимость мышечной ткани.
Саркомер состоит из актиновых (тонких) и миозиновых (толстых) филаментов, которые образованы главным образом белками актином и миозином. Сокращение происходит за счет взаимного перемещения миофиламентов: они тянутся навстречу друг другу, саркомер укорачивается (и мышца в целом).
Источником энергии для сокращения служат молекулы АТФ. К тому же невозможно представить сокращение мышц без участия ионов кальция: именно они связываются с тропонином, что приводит к изменению конформации тропомиозина (тропонин и тропомиозин — регуляторные белки между нитями актина), за счет чего становится возможно соединение актина и миозина. При сокращении мышц выделяется тепло (сократительный термогенез).
Замечу, что трупное окоченение (лат. rigor mortis) — посмертное затвердевание мышц — связано именно с ионами кальция, которые устремляются в область низкой концентрации (в саркоплазму миосимпласта), способствуя связыванию актина и миозина.
После смерти в мышце перестает синтезироваться АТФ, ее уровень быстро снижается. Как следствие этого перестает функционировать Ca-АТФаза — насос, выкачивающий ионы Ca из саркоплазмы в саркоплазматический ретикулум (мембранная органелла мышечных клеток (сходная с ЭПС), в которой запасаются ионы Ca).
В саркоплазме повышается концентрация ионов Ca — замыкаются мостики между актином и миозином, однако разомкнуться они уже не могут, в связи с чем наблюдается стойкая мышечная контрактура (лат. contractura — стягивание, сужение): конечности очень сложно разогнуть или согнуть.
Вернемся к скелетным мышцам. Имеется еще ряд важных моментов, о которых нужно знать.
В процесс возбуждения вовлекается изолированно один миосимпласт, соседние миосимпласты (волокна) не возбуждают друг друга, в отличие от гладких миоцитов, где возбуждение предается между соседними клетками через нексусы. Скелетные мышцы сокращаются быстро и быстро утомляются (у гладких мышц фазы сокращения и расслабления растянуты во времени, мало утомляются) .
Скелетные мышцы сокращаются произвольно: они подконтрольны нашему сознанию. К примеру, по желанию мы можем изменить скорость движения руки, темп бега, силу прыжка. Мышцы покрыты фасцией, крепятся к костям сухожилиями, и, сокращаясь, приводят в движение суставы.
Сердечная поперечнополосатая мышечная ткань
Сердечная мышечная ткань образует мышечную оболочку сердца — миокард (от др.-греч. μῦς «мышца» + καρδία — «сердце»). Миокард — средний слой сердца, составляющий основную часть его массы. При работе сердечная мышечная ткань не утомляется.
Сердечная мышечная ткань состоит из кардиомиоцитов — одиночных клеток, имеющих поперечную исчерченность. Соединяясь друг с другом, кардиомиоциты образуют функциональные волокна.
Читайте также: Ткань для шлейфа свадебного платья
Этот тип мышечной ткани удивительным образом сочетает свойства двух предыдущих, изученных нами, тканей (возбудимость, сократимость) и имеет одно новое уникальное свойство — автоматизм.
Автоматизм — способность сердечной мышечной ткани возбуждаться и сокращаться самопроизвольно, без влияний извне. Это легко можно подтвердить, наблюдая сокращения изолированного сердца лягушки в физиологическом растворе: сокращения сердца в нем будут продолжаться несколько десятков минут после отделения сердца от организма.
Места контактов соседних кардиомиоцитов — вставочные диски (в их составе находятся нексусы), благодаря которым возбуждение одной клетки передается на соседние, таким образом волнообразно охватываются возбуждением и сокращаются новые участки миокарда.
Большое число контактов между кардиомиоцитами обеспечивает высокую эффективность и надежность проведения возбуждения по миокарду. Сокращается эта ткань непроизвольно, не утомляется.
На рисунке или микропрепарате узнать данную ткань можно по центральному положению ядер в клетках, поперечной исчерченности, наличию вставочных дисков и анастомозов (греч. anastomosis — отверстие) — мест соединений боковых поверхностей функциональных волокон (кардиомиоцитов).
В норме возбуждение проводится по проводящей системе сердца от предсердий к желудочкам (однонаправленно). Участок сердечной мышцы, в котором генерируются импульсы, определяющие частоту сердечных сокращений — водитель сердечного ритма.
Автоматизм возможен благодаря наличию в миокарде особых пейсмекерных (англ. pacemaker — задающий ритм) клеток, которые также называют водителями ритма. Они спонтанно генерируют нервные импульсы, которые охватывают весь миокард, в результате чего осуществляется сокращение. Именно благодаря водителям ритма сердце лягушки продолжает биться, будучи полностью отделенным от тела.
Ответ мышц на физическую нагрузку
Физические нагрузки приводят к гипертрофии мышц (от др.-греч. ὑπερ- чрез, слишком + τροφή — еда, пища) — в них увеличивается количество мышечных волокон, объем мышечной массы нарастает.
В условиях гиподинамии (от греч. ὑπό — под и δύνᾰμις — сила), то есть пониженной активности, мышцы уменьшаются вплоть до полной атрофии (греч. а – «не» + trophe – питание). В худшем случае волокна мышечной ткани перерождаются в соединительную ткань, после чего пациент становится обездвиженным.
Необходимо отметить, что сердечная мышечная ткань также дает ответную реакцию на чрезмерную нагрузку: сердце увеличивается в размере, нарастает масса миокарда. Причиной могут быть генетические заболевания, повышенное артериальное давление. Гипертрофия сердца — состояние, требующее вмешательства врача и наблюдения за пациентом.
В большинстве случае гипертрофия сердца обратима, а у спортсменов наблюдается так называемая физиологическая гипертрофия (вариант нормы).
Происхождение мышц
Мышцы развиваются из среднего зародышевого листка — мезодермы.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Биология
В состав опорно-двигательного аппарата входят кости (костная система), мышцы (мышечная система), суставы и связки. Благодаря ему человек преодолевает притяжение Земли, двигается, ест, работает и общается с другими людьми. Также у скелета есть другие незаметные функции.
Хрящевая, костная и мышечная ткани
Хрящевая и костная ткани – это скелетные соединительные ткани. В строении костной ткани и строении хрящевой ткани много общего. Похожи типы клеток и роль межклеточного вещества. Поэтому легче сначала понять общее устройство этих тканей.
Клетки
В любой ткани есть две основные составляющие – клетки и межклеточное вещество. Название клеток хрящевой ткани начинается с «хондро», название клеток костной ткани содержит корень«остео».
Первый тип клеток – это хондробласты и остеобласты. Они образуют очень много межклеточного вещества (матрикса). Чем его становится больше, тем дальше клетки отодвигаются друг от друга. В итоге хондробласты и остеобласты оказываются замурованными в лакунах – маленьких полостях межклеточного вещества.
Остеобласты вырабатывают межклеточное вещество (остеоид)
Хондробласты и остеобласты теперь превращаются в хондроциты и остеоциты. Они поддерживают нормальное ткани в нормальном состоянии. Остеоциты связаны друг с другом длинными отростками и таким образом образуют трёхмерную сеть.
Остеобласты превращаются в остеоциты
Хондрокласты и остеокласты разрушают ткань. В здоровой хрящевой ткани хондрокластов быть не должно. В здоровой костной ткани остеокласты есть. Строго говоря, остеокласт это не клетка. Он образован несколькими моноцитами, которые происходят из стволовой клетки крови.
Остеокласты разрушают межклеточное вещество (остеоид)
Кости постоянно перестраиваются, в них строго уравновешены процессы разрушения и образования. Пока остеокласты разрушают одни участки ткани, остеобласты образуют новую ткань. Если это равновесие нарушается, развиваются болезни костной ткани. Например, у пожилых людей возникает остеопороз, кости становятся хрупкими.
Межклеточное вещество
Почти вся хрящевая ткань скелета – это гиалиновая хрящевая ткань. Её межклеточное вещество содержит очень много воды (до 65 – 85% всей ткани). Вода перемещается внутри межклеточного вещества. Если что-то давит на хрящ, вода вытесняется из этого участка. Когда давление устраняется, вода возвращается обратно. Хрящ не имеет своих собственных кровеносных сосудов, потому что питательные вещества хорошо распределяются по межклеточному веществу.
Межклеточное вещество костной ткани(остеоид) содержит кристаллы минеральных веществ. В основном это гидроксиапатит кальция. Остеобласты синтезируют белок коллаген, похожий на длинные нити. Вдоль коллагеновых нитей остеобласты откладывают кристаллы гидроксиапатита кальция.
Соли кальция откладываются вдоль коллагеновых волокон
Около 90% кальция находятся в составе коллагеновых волокон, остальной кальций распределён в оставшейся части матрикса. В костях также много фосфора, он нужен для того, чтобы формировались кристаллы минералов.
Читайте также: Бортики в кроватку подушками или одной тканью
Надхрящница и надкостница
Плотная волокнистая соединительная ткань в хрящах и костях играет особо важную роль. Она покрывает ткань, обеспечивает её восстановление и питание. Её называют надхрящницей или надкостницей, в зависимости от того, о какой части скелета идёт речь.
Надкостница покрывает кости. В ней находятся нервы и сосуды, которые питают её. Кроме того, в надкостнице есть клетки, которые превращаются в остеобласты и восстанавливают костную ткань при повреждениях. Если участок кости останется без надкостницы, он погибнет. К надкостнице прикрепляются связки суставов и мышцы.
Все хрящи, кроме хрящей суставов, покрыты тканью с аналогичными свойствами – надхрящницей. Она содержит сосуды, питающие хрящ. В ней тоже есть клетки, которые превращаются в хондробласты, чтобы восстановить повреждённую ткань. Однако полноценная регенерация хряща возможна только в детстве, да и то при небольших повреждениях. У взрослых дефект заполняется плотной волокнистой соединительной тканью.
Разновидности скелетной и хрящевой тканей
Межклеточное вещество почти всего скелета состоит из костных пластинок. Такую костную ткань называют пластинчатой. Пластинки располагаются в костях по-разному, поэтому различают компактное и губчатое вещество костной ткани.
Компактное вещество также называют кортикальной костью. Из-за плотной упаковки пластинок оно очень прочное и тяжёлое. Губчатое вещество состоит из множества перекладин, оно и вправду похоже на губку. Между перекладинами во многих костях есть костный мозг. Компактное вещество находится снаружи хрупкого губчатого вещества и тем самым защищает его.
В компактном веществе костные пластинки собраны в особые структуры – остеоны. Они напоминают колонны зданий Древней Греции или Рима.
Компактное и губчатое вещество
Строение губчатой кости только на первый взгляд кажется хаотичным. Трёхмерная система перекладин губчатого вещества образуется по определённым закономерностям. Кость постоянно испытывает механическую нагрузку с разных сторон. Направление самых толстых перекладин губчатого вещества соответствует действию механических сил. Когда нагрузка на кость ослабевает или усиливается, рассасываются ненужные перекладины и образуются новые.
Развитие костной ткани
Уже в середине второго месяца внутриутробной жизни формируется костная ткань. Она развивается не сама по себе, а на основе заготовки из соединительной или гиалиновой хрящевой ткани.
Кости черепа формируются на основе соединительной ткани. В ней появляется точка окостенения, из которой вырастает костная ткань. Первоначальная соединительная ткань не исчезает, а становится надкостницей.
Почти весь скелет плода состоит сначала из гиалиновой хрящевой ткани. Из точек окостенения вырастает костная ткань. Надхрящница превращается в надкостницу.
Формирование костной ткани и рост костей продолжается до юношеского возраста. Рост тела в длину завершается к 18 годам. По рентгеновскому снимку кисти руки можно примерно определить возраст ребёнка. У взрослого человека кости постоянно перестраиваются. В пожилом возрасте происходит разрежение костной ткани – остеопороз. У одних людей он развивается быстрее, у других медленнее.
Химический состав костной ткани
Костная ткань – это огромное хранилище (депо) кальция и фосфора. Когда требуется, они высвобождаются из скелета и идут на другие нужды. Высвобождение кальция происходит тогда, когда остеокласт растворяет межклеточное вещество.
Минеральные вещества составляют 70% костной ткани, они делают её прочной. Оставшиеся 30% органических веществ придают костной ткани пластичность.У детей минеральных веществ меньше, поэтому их кости более пластичные и редко ломаются. У пожилых людей минеральных веществ больше, поэтому их кости хрупкие и не выдерживают интенсивных нагрузок.
Мышечная ткань
Скелетная мышечная ткань (поперечно-полосатая мышечная ткань) по своей массе превышает любую другую ткань в организме. В строении скелетной мышечной ткани есть много особенностей.Основная её структура – пучок поперечнополосатых мышечных волокон.
Мышечное волокно имеет форму цилиндра 10 – 100 мкм в диаметре, достигает 10 – 30 см в длину. Чем больше мышца, тем волокно толще. Также более толстые волокна у мужчин.Они истончаются при недостаточном питании.
Для обозначения клеточных структур мышечного волокна (плазмолемма, цитолемма, гладкая ЭПС) используют старые названия. Они приведены на иллюстрации ниже.
В мышечных волокнах есть сотни и тысячи ядер. Множество митохондрий поставляют энергию для сокращения. Гладкая ЭПС содержит кальций, который тоже обеспечивает работу мышц.
Мышцы сокращаются благодаря крупным органеллам миофибриллам. Их диаметр 1 – 2 мкм, а длина сопоставима с длиной волокна. В одном мышечном волокне находятся десятки или даже тысячи миофибрилл. Они располагаются очень упорядоченно и создают вид исчерченности всего волокна.
Миофибриллы содержат толстые и тонкие нити. Толстые нити состоят из белка миозина, а тонкие – из белка актина. Каждая толстая нить окружена шестью тонкими нитями. Когда толстые и тонкие нити как бы входят в пространство между друг другом, мышца укорачивается, то есть сокращается. Для этого процесса нужна энергия в виде молекул АТФ и кальций.
Сокращение мышечного волокна
Кости, хрящи и мышцы как органы
Кости, хрящи и мышцы рассматривают как отдельные органы. В органе есть ведущая ткань, а также другие ткани, нервы и кровеносные сосуды. Орган выполняет свою основную функцию и является в какой-то мере отдельной структурой. Например, сердце состоит преимущественно из мышечной ткани, но также из соединительной ткани. В его состав входят нервы и сосуды. Основная функция сердца – проталкивать кровь по сосудам. Сердце имеет свой силуэт, границы, его невозможно перепутать с сосудами. Сердце даже можно прощупать через кожу.
В скелете преобладает костная ткань. Однако без соединительнотканной надкостницы кость существовать не может. В её состав также входят нервы и кровеносные сосуды. В ячейках губчатого вещества многих костей находится костный мозг, в котором созревают клетки крови и иммунной системы. Кость – это отдельная структура, которая тоже легко прощупывается. Подобным образом устроен хрящ. Он покрыт и отделён от других органов надхрящницей, которая обеспечивает его питание.
Читайте также: Ткани оксфорд детский принт
Кости разделяют на трубчатые и губчатые.В трубчатых костях больше компактного вещества, поэтому они более прочные. Благодаря им ноги создают опору для тела, а руки выдерживают большие нагрузки и удары.
Концевые части трубчатых костей называются эпифизами, в них больше губчатого вещества. Эпифиз покрыт хрящом и является частью суставов. Средняя часть трубчатой кости называется диафизом, внутри неё находится костномозговая полость. Снаружи кость покрыта надкостницей, а изнутри выстлана другой соединительной тканью – эндостом.
Рёбра, грудина, позвонки, некоторые кости кисти и стопы, почти все кости черепа, кости таза, лопатки, эпифизы трубчатых костей – это лёгкие кости. Они состоят в основном из губчатого вещества, которое защищено слоем компактного вещества.
Два основных компонента в строении скелетной мышцы – это мышечная и соединительная ткани (эндомизий, перимизий, эпимизий). Соединительная ткань образует перегородки между мышечными волокнами и их пучками, отделяет мышцы друг от друга. Также, как и любой другой орган, мышца нуждается в нервной регуляции и кровообращении.
Скелет и мышцы
Скелет взрослого человека состоит примерно из двухсот костей. На первый взгляд кажется, что он всего лишь создаёт опору для мышц и защиту для внутренних органов.На самом деле, скелет – это сложная конструкция, которая развивалась для преодоления гравитации. В костях хранятся огромные запасы кальция и фосфора. И самое фантастическое: внутри костей в костном мозге создаются элементы крови и иммунной системы.
Человек может двигать головой в разные стороны благодаря особому строению двух первых позвонков. I шейный позвонок называется атлант или atlas. Он назван в честь персонажа древнегреческой мифологии титана Атланта, который держит небо на своих руках. Такое же название получил Атлантический океан. II шейный позвонок (axis) имеет выступ (зуб, dens). Вокруг выступа II позвонка – вращаются атлант и череп.
VII шейный позвонок хорошо прощупывается под кожей. Врачи ориентируются на него при осмотре, а портные — при снятии мерок.
Костей черепа гораздо больше, чем это кажется на первый взгляд. В черепе выделяют мозговой и лицевой отделы. К лицевому отделу относятся верхняя и нижняя челюсти, нёбная, скуловая и носовая кости. Остальные составляют мозговой отдел.
Кости черепа связаны между собой особыми плотными соединениями швами. У новорождённых кости черепа ещё не срослись, между ними находятся участки соединительной ткани – роднички. Это необходимо для благополучного рождения. Когда большая голова новорождённого проходит через узкие родовые пути, некоторые кости черепа сближаются и даже налезают друг на друга. Через роднички врач может провести ультразвуковое исследование мозга младенца. В течение первого года жизни роднички зарастают.
Другая особенность черепа ребёнка – преобладание мозгового отдела над лицевым. У него ещё не развиты челюсти и зубы, ведь основной задачей организма до этого было – развить и сохранить мозг.
В черепе находится много образований и отверстий. Например, глазницы и полость носа. Полость носа сообщается с полостью рта, глазницами и околоносовыми пазухами. Пазухи – это пустоты в костях черепа. Они усиливают звук голоса подобно тому, как пустой корпус скрипки усиливает звучание струн. Профессиональные певцы умеют использовать пазухи для создания звуковых эффектов, отчасти поэтому оперным певцам обычно не нужен микрофон. Самые крупные пазухи (гайморовы) находятся в верхней челюсти.
Наличие множества сообщений внутри черепа имеет огромное практическое значение. Гнойный процесс из одного отдела черепа может перейти в другой и добраться до мозга. Например, у некоторых людей корни зубов верхней челюсти выходят в гайморову пазуху. Далеко зашедшее поражение зуба может вызвать гнойный гайморит, а из гайморовой пазухи гной способен перейти в глазницу и головной мозг.
Поэтому любое гнойное воспаление в черепе (носовые пазухи, лицо, глаза, зубы, уши) нужно лечить сразу. Очень часто лечение проводится в стационаре, то есть в больнице. Также нужно регулярно посещать стоматолога. Кому-то достаточно проверяться раз в полгода, кто-то лечит зубы постоянно, всё зависит от индивидуальной устойчивости к кариесу.
Череп новорождённого и ультразвуковое исследование мозга
То, что люди в повседневной жизни называют плечами, на самом деле является поясом верхней конечности, который образован лопатками и ключицей. Плечо – это часть руки от плечевого сустава до локтя.
Скелет верхней конечности
Основные суставы верхней конечности – плечевой, локтевой, лучезапястный. Плечевой сустав позволяет двигать рукой во всех направлениях, совершать круговые движения.
Локтевой сустав образован плечевой, лучевой и локтевой костями. Человек может сгибать и разгибать руку в локтевом суставе благодаря двум основным мышцам – двуглавой мышце плеча (бицепсу) и трёхглавой мышце плеча (трицепсу). Когда бицепс сокращается, трицепс расслабляется и наоборот. Поэтому бицепс и трицепс называют антагонистами.
Большинство мышц предплечья длинные и тонкие, с длинными сухожилиями. Вместе с мышцами кисти они управляют движениями пальцев.
Кости, суставы и мышцы нижней конечности – самые мощные. Они противодействуют гравитации и поддерживают тело в вертикальном положении.
Мышцы голени отвечают за движение стопы и пальцев стопы. На стопе тоже есть свои мышцы
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом