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).
Читайте также: Снежинки декор для ткани
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.
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.
Читайте также: Измерение толщины ткани гост
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 2018-2022
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.
Скелетная мышечная ткань животного
УЧЕНИЕ О МЫШЦАХ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ. РАЗВИТИЕ МЫШЦ
Мышечная система развивается параллельно с развитием нервной системы как ее исполнительный орган. В филогенезе она появляется на основе свойств сократимости элементов клеток простейших многоклеточных организмов, отвечающих на раздражение. Вначале в организме животных появляется гладкая мышечная ткань, еще хорошо сохраняющая клеточное строение и связанная с нервной системой через два нейрона. (Эфферентная связь с центрами нервной системой осуществляется через периферический нейрон.) С совершенствованием форм поступательного движения и связанных с ним опорных элементов тела — скелета появляется скелетная (соматическая) мышечная ткань, у которой уже осуществляется прямая эфферентная связь с центральной нервной системой.
Если у кишечнополостных животных мышечные элементы еще не обособлены, а представлены специальными мышечными отростками эпителиальных клеток, которые дифференцируются на продольно расположенные (в эктодерме) и кольцеобразно (в эндодерме), то у червей они обособляются, уже не связаны с эпителием и образуют кожно-мышечный мешок.
У хордовых, более подвижных животных, все мышцы разделяются на соматические и висцеральные. У взрослых особей соматические мышцы исчерченные. Они представлены продольным пластом парной боковой мышцы, поделенной перепонками на отдельные метамеры (сегменты). В сосудах и кишечнике у ланцетника по-прежнему остается гладкая мышечная ткань. У позвоночных животных, как и у ланцетника, мышцы делятся на соматические и гладкие, различающиеся не только строением, но и характером нервных связей.
Чем сложнее в филогенезе становится организм позвоночных животных, тем больше скелетные мышцы теряют метамерность, тем более дифференцированными они становятся, разделяясь вначале на дорсальные и вентральные пласты, а затем на отдельные слои, отделы, группы мышц и мышцы.
У наземных позвоночных все скелетные мышцы подразделяются уже на группы: мышцы туловища, головы и конечностей. Гладкая мышечная ткань по-прежнему остается главным образом в стенках сосудов и внутренних органов. Как бы ни была сложна скелетная мышца как орган, она связана с определенными сегментами мозга.
Эта связь устанавливается с первых моментов появления мышечных элемен-тов и не нарушается при филогенетических преобразованиях, В связи с этим было установлено — группа мышечных волокон, получающих нервные окон-чания (нервные бляшки) от одной нервной клетки, является «мышечной еди-ницей». Из какого сегмента развивается мышца у эмбриона, из того же сег-мента она иннервируется в дальнейшем. Если в процессе развития мышца перемещается, за ней следует и нерв (яркий пример этого — диафрагма, расположенная позади грудного мозга). Если мышца дифференцируется на отдельные части, нерв подвергается той же дифференцировке; если мышца сливается, сливаются и нервы. Редукция мышцы приводит к редукции и нервной связи. Такая неизменная связь позволяет выявить пути развития мышцы в эмбриогенезе и филогенезе, дает возможность установить, за счет каких сегментов зародыша она сформировалась.
Читайте также: Ткани из природных волокон это
Рис 91. Схема наружных мышц позвоночных
В процессе индивидуального развития (в онтогенезе) мышцы развиваются из нескольких источников мезодермы; 1) за счет материала миотомов мезодермы; 2) из несегментированной мезодермы в области жабер. Поэтому мышцы, развивающиеся за счет мезенхимы жаберного аппарата, называют висцеральными. Вначале у зародыша закладка мышечных элементов, как и в филогенезе, сегментирована и дифференцируется на отдельные метамеры, разделенные соединительнотканными перегородками.
В онтогенезе повторяются основные этапы, особенно раннего периода филогенеза (рис. 91). Вначале боковая мышца закладывается вдоль тела как продольный парный тяж, сегментированный соединительнотканными перегородками на метамерно расположенные миотомы, и каждый миотом получает уже нерв определенного нервного сегмента. Затем появляется продольная соединительнотканная перегородка, разделяющая миотом на дорсальную и вентральную части. В дальнейшем на месте этой продольной перегородки развиваются поперечные отростки позвонков и ребер. В такой же последовательности идет разделение и нервных ветвей, сохраняющих связь с теми же нервными сегментами. За счет материала дорсальных частей миотомов в дальнейшем развиваются мышцы позвоночного столба, а за счет вентральных — мышцы боковых грудных и брюшных стенок.
В зачатки конечностей несколько позже врастают мышечные пучки от дорсальных и вентральных участков миотомов (от пяти миотомов в грудных и от восьми — в тазовых конечностях). Дифференциацией мышечных пластов на отдельные мышцы скелетная мускулатура еще более усложняется, особенно с выделением мышц конечностей, иннервируемых тоже главным образом вентральными ветвями спинномозговых нервов.
Мышцы головы и некоторые мышцы шеи развиваются из несегментированной мезодермы области пяти первых жаберных дуг. Из зачатков первой жаберной дуги развиваются жевательные мышцы, связанные с V парой черепных нервов, из второй — мимические, связанные с VII парой черепных нервов.
Мышечная ткань благодаря свойству сокращаться в процессе филогенеза сформировалась в отдельные органы — мышцы — лентообразные двигатели, обладающие силой, способной поднимать большие тяжести, удерживать на ногах массу тела, наносить удары, развивать большую скорость при передвижении и т. д.
Мышцы, сокращаясь, не только вызывают движение (выполняют динамическую работу), но и обеспечивают тонус мышц, укрепляя суставы под определенным углом сочетания при неподвижном теле, сохраняя определенную позу (выполняют статическую работу). Статическая работа, особенно у крупных (тяжелых) копытных животных, чрезвычайно трудна.
Определенный тонус мышц выполняет и антигравитационную функцию. Вместе с сухожилиями, фасциями и связками скелета мышцы обладают свойствами упругости, благодаря которым являются надежными амортизаторами, придающими конечностям большую рессорность, а также работают как микронасосы, способствующие выведению крови и лимфы из органов (Н. И. Ариинчин, 1987).
У каждого вида животного в процессе эволюции мышцы, развиваясь, определяют свои пределы силы, скорости движения, выносливости, а также и массы, которая находится в прямой зависимости от вида, возраста, пола, породы животного и их тренировки. Масса мышц составляет у крупного рогатого скота и лошадей примерно 42—47% от общей массы тела, у овец 34, а у свиней 31%. Только работа (тренировка) мышц способствует наращиванию их массы как за счёт увеличения диаметра мышечных волокон (гипертрофия), так и за счет увеличения их количества (гиперплазия).
Работа мышц теснейшим образом связана с органом равновесия и в значительной мере с другими органами чувств. Благодаря этой связи мышцы обеспечивают равновесие тела, точность движений, силу. Мышцы — мощный генератор перехода химической энергии пищи в тепловую энергию, энергии упругих деформаций в механическую, использующуюся для продвижения крови по сосудам и возбуждения афферентных импульсов, посылаемых в мозг, а также перехода в тепловую энергию.
- 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