Учебник по Биологии. 8 класс. Задорожный - Новая программа

28. Как работают мышцы

Прежде чем приступить к изучению работы мышц человека, вспомните, какие особенности присущи мышечной ткани. Чем мышечная ткань отличается от эпителиальной? Какие существуют типы мышц? Где эти типы мышц расположены в организме человека?

Механизм сокращения мышцы

В клетках мышц есть микроскопические нити, состоящие из белков актина и миозина. Они располагаются параллельно друг другу. По сигналу нервной системы белковые нити перемещаются относительно друг друга, и общая длина мышечного волокна уменьшается. В результате длина всей мышцы становится меньше — мышца сокращается. После прекращения сигналов из нервной системы белковые нити возвращаются на свои места, при этом длина мышцы увеличивается и она расслабляется. Важную роль в процессах сокращения и расслабления играют ионы Кальция, служащие сигналом для начала работы мышцы.

Физические свойства мышц

Мышцы, как и любая система, выполняющая какую-либо работу, обладают определенными свойствами, по которым эту работу можно оценить. С помощью этих свойств можно сравнивать эффективность работы различных мышц. Ознакомиться с ними можно в таблице.

Физические свойства мышц

Физическое свойство

Характеристика свойства

Сила мышцы

Величина максимального напряжения, которое может развить мышца. Она зависит от массы мышцы, частоты нервных импульсов, которые поступают в мышцу

Скорость сокращения мышцы

Характеристика, определяемая по времени, за которое мышца сокращается и расслабляется. В зависимости от скорости сокращения различают медленные и быстрые мышцы

Выносливость мышцы

Способность мышц длительное время поддерживать заданный ритм работы

Тонус мышцы

Состояние постоянного незначительного напряжения мышцы. Оно обеспечивает поддержку осанки и фиксацию внутренних органов

Рис. 28.1. Работа мышц

Работа мышц

Различают два основных вида работы мышц — статическую и динамическую (рис. 28.1). При статической работе мышцы напрягаются, но не сокращаются. Когда человек удерживает груз в вытянутой руке, выполняется статическая работа. При динамической работе мышцы поочередно сокращаются и растягиваются. Человек поднимает и опускает груз — это пример динамической работы.

Выполнение длительной или интенсивной работы приводит к утомлению мышц. При статической работе устают не только мышцы, но и нервные центры, клетки которых больше не могут производить новые сигналы для мышц. Во время динамической работы утомление мышц наступает вследствие недостатка кислорода, уменьшения образования энергии и накопления продуктов распада.

После окончания работы, вызвавшей утомление, в период отдыха происходит увеличение работоспособности мышц (явление сверхвосстановления). Это явление лежит в основе процессов тренировки. Если постоянно нагружать мышцы, они будут лучше работать. Однако следует знать, что при слишком больших нагрузках сверхвосстановление не наступает.

• КПД работы отдельной мышечной клетки достаточно высок — 50 %. А вот КПД мышцы в целом меньше — около 20 %. Эти результаты достаточно близки к эффективности двигателей внутреннего сгорания. Современные бензиновые двигатели имеют КПД 25-30 %, а дизельные — 40-50 %.

В процессе работы мышц активное участие принимают белковые структуры, образованные из белков актина и миозина. Физическими качествами мышц является их сила, скорость сокращения, выносливость и тонус. Работа, которую выполняют мышцы, может быть статической или динамической.

Проверьте свои знания

1. Какие физические свойства характерны для мышц?

2. Как сокращаются мышцы?

3. Что такое сверхвосстановление?

4*. Чем отличается статическая работа мышц от динамической?