Будова і функціонування м’язового волокна

Волокно скелетної мускулатури багатоядерне; діаметр – до 0,1 мм; довжина – до кількох см; мембрана – сарколема; цитоплазма – саркоплазма; ендоплазматичний ретикулум – саркоплазматичний ретикулум.

У волокні є велика кількість скоротливих ниток – міофібрил. Кожна міофібрила утворена фібрилярними (нитчастими) білками – міозином (товсті нитки) і актином (тонкі нитки). Міозин і актин розміщені певним чином і утворюють темні і світлі смуги (зони). Посередині кожної світлої зони проходить тонка темна лінія. Ділянки міофібрили, обмежені такими лініями – саркомери (всередині саркомера міозинові нитки, назовні – актинові; у певних місцях вони перекриваються; при скороченні саркомера нитки «ковзають» одні відносно інших). Саркомер може скорочуватись на 30% своєї довжини.

Між міофібрилами є велика кількість мітохондрій (в них утворюється АТФ внаслідок окиснення глікогену і вищих жирних кислот). Також у м’язовому волокні є особлива система мікротрубочок, що зв’язані із саркоплазматичним ретикулумом – Т-система.

Передача нервового імпульсу на м’язове волокно подібна до синаптичної. У місці контакту нервового закінчення і м’язового волокна формується нервово-м’язове сполучення. Одним розгалуженим аксоном іннервується група м’язових волокон (аксон і група волокон складають рухову одиницю).

При стимуляції м’язового волокна нервовий імпульс передається на сарколему – змінюється її поляризація. Від сарколеми збудження передається через Т-систему на міофібрили (саркомери) – у них зростає концентрація Са²⁺, а це стимулює активність міозину і актину. Енергія для м’язового скорочення забезпечується АТФ (Са²⁺ активує АТФазу).

Після скорочення м’язового волокна настає період рефрактерності (розслаблення) – відбувається відновлення вихідного стану волокна. Розрізняють:

- абсолютну рефрактерність (навіть сильний стимул не спричиняє скорочення);

- відносну рефрактерність (лише дуже сильний стимул може викликати скорочення).

Якщо частота стимуляції велика, то скорочення сумуються (зливаються) – тоді м’яз знаходиться в стані тетануса (максимальної напруги). Таке скорочення недовготривале.

Типи м’язових волокон:

- повільні (тонічні) – містять багато мітохондрій; мають червоний колір (є дихальний пігмент міоглобін); на одному волокні є кілька нервово-м’язових сполучень; забезпечують тривале скорочення м’язів (підтримання пози); містяться в глибоких шарах мускулатури;

- швидкі (фазичні) – мають мало мітохондрій; не містять міоглобіну; на одному волокні є одне нервово-м’язове сполучення; забезпечують швидке скорочення м’язів; містяться в поверхневих шарах мускулатури.

 

Фізичні якості і робота м’язів

Сила м’яза – величина максимального напруження, яке може розвинути м’яз під час свого збудження.

Швидкість скорочення м’яза – час, за який м’яз скорочується і розслаблюється.

Витривалість м’яза – здатність тривалий час підтримувати заданий ритм роботи.

Тонус м’яза – стан постійного незначного напруження.

Стомлення м’яза – тимчасова втрата працездатності.

Під час скорочення м’язи виконують механічну роботу (вимірюється в Дж). Показником ефективності роботи м’язів є коефіцієнт корисної дії (ККД). ККД м’язів людини досягає 30% (30% енергії м’язового скорочення витрачається на роботу, 70% перетворюється на тепло).

Види роботи м’язів:

- статична – м’язи напружуються, але не скорочуються (при утриманні вантажу, підтриманні пози); при статичній роботі швидко розвивається стомлення;

- динамічна – м’язи почергово скорочуються і розслаблюються (при бігу, ходьбі); при динамічній роботі м’язи встигають відновити свою працездатність, тому стомлення розвивається пізніше.

Травматичні ушкодження опорно-рухової системи

1. Розтягнення (розриви) зв’язок, сухожиль, м’язів – виникають внаслідок різких рухів, супроводжуються утворенням набряків, внутрішніх крововиливів.

2. Удар (забій) – ушкодження м’яких тканин, часто супроводжується крововиливами під шкіру.

3. Вивих – ушкодження суглоба (вихід суглобової головки із суглобової западини), часто супроводжується розривом суглобової сумки, зв'язок.

4. Перелом – порушення цілісності кістки (якщо при цьому фрагменти кістки займають ненормальне положення, то це – перелом зі зміщенням).

Види переломів за складністю:

- закритий (простий) – кінці зламаної кістки не виступають над поверхнею шкіри (можуть ушкоджувати м’які тканини і спричиняти набряк та внутрішню кровотечу);

- відкритий (складний) – кінці зламаної кістки розривають м’які тканини і виступають над поверхнею шкіри (виникає зовнішня кровотеча).

Види переломів за характером пошкодження кістки:

- поперечний;

- гвинтоподібний;

- осколковий;

- типу «зеленої гілки» (тріщина).

 

Захворювання опорно-рухової системи

1. Плоскостопість – сплющення склепіння стопи.
2. Сколіоз – бокове викривлення хребта.
3. Поперековий лордоз – надмірний вигин хребта у поперековому відділі.
4. Грудний кіфоз – надмірний вигин хребта у грудному відділі.
5. Остеопороз – втрата щільності кісткової тканини (спостерігається у літніх людей, призводить до виникнення переломів).
6. Остеомаляція (у дітей – рахіт) – втрата твердості кісткової тканини внаслідок порушення обміну Са та Р (спричиняється нестачею вітаміну D).
7. Остеосаркома – злоякісна пухлина кісток (уражує довгі кістки).
8. Хондросаркома – злоякісна пухлина кісток (уражує таз, ребра, грудину).
9. Остеоартрит – ушкодження одного суглоба (розвивається запалення суглобової сумки, деформуються суглобові поверхні кісток), спричиняється різними чинниками.
10. Ревматоїдний артрит (поліартрит) – ушкодження великої кількості суглобів (розвивається запалення суглобових сумок, деформуються суглобові поверхні кісток), спричиняється автоімунним процесом (виробляються антитіла, які взаємодіють з власними тканинами організму).
11. Остеохондроз – зменшення пружності міжхребцевих дисків внаслідок відкладання у них нерозчинних мінеральних солей.
12. Грижа міжхребцевого диска (випадіння диска) – розрив щільної волокнистої оболонки диска (внаслідок зношування чи навантаження) і випадіння центральної (желеподібної) його частини, яка тисне на нервові корінці.
13. Подагра – накопичення у суглобовій рідині кристалів сечової кислоти (уражує дрібні суглоби, частіше трапляється у чоловіків).
14. М’язова дистрофія – швидка дегенерація скелетних м’язів (спадкове захворювання).
15. Міастенія – виражена слабкість та втомлюваність м’язів (автоімунне захворювання).

КРОВОНОСНА СИСТЕМА

Кров

 

Кров – рідка сполучна тканина, яка циркулює в серцево-судинній системі (деяка частина резервується в печінці і селезінці). Кількість крові становить 8% від загальної маси тіла (це 5-6 л за об’ємом).

Функції крові:

- дихальна (транспортує О₂ і СО₂);

- трофічна (транспортує поживні речовини);

- видільна (транспортує продукти обміну);

- гуморальна (транспортує гормони та інші БАР);

- захисна (забезпечує імунний захист організму);

- гомеостатична (забезпечує підтримання гомеостазу).

Склад крові:

- плазма (55-60%) – блідо-жовта рідина, що має сталий хімічний склад:

o вода – 90%;

o білки (сироватковий альбумін, сироваткові глобуліни – α, β, γ, протромбін, фібриноген, фібринолізин, ферменти, гормони і БАР білкової природи) – 7%;

o жири – 0,8%;

o глюкоза – 0,12%;

o NaCl (Na⁺, Cl^–) – 0,9%;

o іони Сa²⁺, К⁺, Mq²⁺, SO₄^2–, РO₄^3–, НРO₄^2–, Н₂РO₄^–, СO₃^2–, НСO₃^– – у невеликій кількості;

o розчинні продукти травлення (амінокислоти, нуклеотиди тощо) – у невеликій кількості;

o розчинні продукти обміну (сечовина) – у невеликій кількості;

o вітаміни, гормони і БАР небілкової природи – у невеликій кількості.

- формені елементи (40-45%) – клітини крові (еритроцити, лейкоцити, тромбоцити).

 

Еритроцити (червоні кров’яні тільця) – без’ядерні (ядро втрачається при виході в кров’яне русло); мають форму двовгнутого диска (для збільшення площі поверхні); в цитоплазмі містять дихальний пігмент гемоглобін.

У 1 мм³ міститься 5 млн. еритроцитів. Утворюються в червоному кістковому мозку і в селезінці (у ретикулярній мієлоїдній тканині) з особливих клітин – еритробластів. Тривалість життя – 120 днів. Руйнуються в печінці і селезінці (продуктами розпаду еритроцитів є жовчні пігменти).

Гемоглобін (Hb) – складний білок, для якого характерна четвертинна структура (молекула складається із 4 глобул, кожна з яких містить білкову і небілкову (гем) частини; до складу гема входить Fe).

Гемоглобін сполучається:

- з киснем (О₂) – утворює нестійку сполуку – оксигемоглобін (HbО₂) яскраво-червоного кольору;

- з вуглекислим газом (СО₂) – утворює нестійку сполуку – карбаміногемоглобін (HbСО₂) темно-червоного кольору (СО₂ приєднується до гемоглобіну не в тому місці, що О₂; транспорт вуглекислого газу не є основною функцією еритроцитів – гемоглобіном транспортується тільки 10%; 90% транспортується в плазмі – 5% в розчиненому вигляді і 85% у вигляді СO₃^2–, НСO₃^–);

- з чадним газом (СО) – утворює стійку сполуку – карбоксигемоглобін (HbСО) (СО приєднується до гемоглобіну у тих же місцях, що і О₂, тому при певній концентрації чадного газу настає кисневе голодування і смерть).

Кров, насичена киснем, називається артеріальною. Кров, насичена вуглекислим газом, називається венозною.

Недокрів’я (анемія) – зменшення кількості еритроцитів або зниження вмісту гемоглобіну.

Лейкоцити (білі кров’яні тільця) – ядерні, безбарвні, для деяких характерний амебоїдний рух (можуть виходити через стінки капілярів і рухатись між клітинами різних тканин).

У 1 мм³ міститься 6-8 (5-10) тис. лейкоцитів. Утворюються в червоному кістковому мозку і в селезінці (у ретикулярній мієлоїдній тканині), деякі формуються у лімфовузлах і тимусі (у ретикулярній лімфоїдній тканині). Тривалість життя – кілька днів (деякі можуть жити до 200 днів, а окремі – десятки років). Руйнуються в печінці і селезінці.

Типи лейкоцитів:

- гранулоцити – мають зернисту цитоплазму; ядро розділене на лопаті:

o нейтрофіли (70%) – здатні до амебоїдного руху, фагоцитозу;

o еозинофіли (1,5%) – їх кількість регулюється гормонами кіркового шару наднирників, зростає при алергічних станах (мають антигістамінну дію);

o базофіли (0,5%) – виробляють гістамін і гепарин (антикоагулянт, запобігає зсіданню крові);

- агранулоцити – мають незернисту цитоплазму; ядро овальне або бобоподібне:

o моноцити (4%) – здатні до амебоїдного руху, фагоцитозу (схожі на нейтрофіли);

o лімфоцити (24%) – формуються у лімфовузлах і тимусі; форма округла, ядро велике (мало цитоплазми); забезпечують імунний захист організму.

Лейкоцитоз – збільшення кількості лейкоцитів понад фізіологічну норму.

Лейкопенія – зменшення кількості лейкоцитів нижче фізіологічної норми.

 

Тромбоцити (кров’яні пластинки) – фрагменти клітин; мають округлу або неправильну форму; переважно без’ядерні; у цитоплазмі містять білок тромбопластин.

У 1 мм³ міститься 250 (180-320) тис. тромбоцитів. Утворюються в червоному кістковому мозку (у ретикулярній мієлоїдній тканині) із особливих клітин – мегакаріоцитів. Тривалість життя – 5-8 днів. Руйнуються в печінці і селезінці.

Основна функція тромбоцитів – забезпечення зсідання крові.

Зсідання крові – захисна реакція організму, що запобігає крововтраті. Механізм зсідання забезпечують 20 різних факторів (основними є: контакт тромбоцитів з повітрям, наявність у плазмі Сa²⁺, вітаміну К, білків протромбіну і фібриногену).

Етапи зсідання крові:

1) при контакті з повітрям руйнуються тромбоцити і вивільняється білок тромбопластин (фермент);

2) тромбопластин каталізує перетворення протромбіну на активну форму – тромбін (фермент);

3) тромбін каталізує перетворення розчинного фібриногену на нерозчинний фібрин;

4) фібрин утворює нитки, що формують сітку, у якій застрягають формені елементи крові (формується тромб, який згодом засихає і перетворюється на струп).

Тромби можуть утворюватись всередині судин без контакту з повітрям (механізм зсідання крові запускається внаслідок руйнування тромбоцитів до внутрішніх нерівностей стінок кровоносних судин – атеросклеротичних бляшок).

Речовини організму, які запобігають утворенню тромбів – гепарин (утворюється в печінці і легенях), фібринолізин (білок плазми; фермент, що каталізує гідроліз фібрину).

Гемофілія – спадкове захворювання, що виявляється у нездатності крові до зсідання.

Сироватка крові – плазма без фібриногену.

Фізіологічний розчин (фізрозчин) – 0,9% розчин NaCl (основа для приготування ліків, які вводяться безпосередньо в кров).