S.Strong
Mechanika skurczu mięśniowego
Skurczem nazywamy aktywny proces, w czasie, którego w mięśniu wytwarza się siła. Ta siła, powstająca dzięki wsuwaniu się nitek cienkich aktyny pomiędzy nitki grube miozyny, działa równolegle do długości włókna mięśniowego, powodując albo jego skrócenie, albo zmianę napięcia. Siła, z jaką działa kurczący się mięsień na jakiś obiekt, nosi nazwę siły skurczowej albo napięcia skurczowego. Ciężar obiektu, na który działa siła kurczącego się mięśnia, nosi nazwę obciążenia. Napięcie lub siła skurczu mięśnia i obciążenie są siłami przeciwnie skierowanymi. Ciężar może być uniesiony, jeśli obciążenie, które on stwarza dla mięśnia, jest mniejsze niż siła skurczu, jaki ten mięsień jest w stanie rozwinąć. Jeśli zaś siła wywierana przez kurczący się mięsień jest mniejsza niż obciążenie, wtedy nie występuje ani skrócenie mięśnia, ani uniesienie ciężaru Gdy mięsień skracając się, podnosi lub przesuwa obiekt obciążający, wówczas wykonuje on skurcz izotoniczny (stale napięcie), przy którym włókna mięśniowe i cały mięsień ulegają skróceniu, napięcie zaś mięśnia się nie zmienia. Mięśnie kurczące się izotonicznie wykonują pracę zewnętrzną, gdyż przeciwdziałając stałej lub narastającej sile zewnętrznej (obciążenie), pokonują opór zewnętrzny. Wówczas część energii wyzwolona w mięśniu w procesie skurczu zostaje zmieniona na pracę mechaniczną, a reszta na ciepło. Wartość tej pracy jest proporcjonalna do obciążenia (siła) i skrócenia mięśnia, przeto dla każdego mięśnia istnieje pewne optymalne obciążenie, przy którym wykonuje on największą pracę. Jeśli siłą zewnętrzna (obciążenie) przewyższa siłę skurczu mięśniowego i długość mięśnia pozostaje niezmieniona, mimo jego aktywnego skurczu, wtedy obserwuje się tylko narastanie, w czasie tego skurczu, napięcia mięśniowego, bez zmian długości mięśnia. Zjawisko to nosi nazwę skurczu izometrycznego (stała długość). Mięśnie kurczące się izometrycznie nie wykonują pracy mechanicznej, a wyzwolona w procesie tego skurczu energia zostaje zamieniona wyłącznie na ciepło. Należy podkreślić, że w obu rodzajach skurczu, a więc izometrycznym i izotonicznym, zjawiska fizykochemiczne występujące we włóknach mięśniowych w procesie skurczu są identyczne, a więc zachodzi ślizganie się cienkich nitek aktynowych wzdłuż grubych nitek miozynowych. Jedyną różnicą między tymi dwoma rodzajami skurczu są końcowe efekty mechaniczne, a więc przy skurczu izometrycznym - wzrost napięcia bez zmian długości, a przy skurczu izotonicznym - skrócenie mięśnia bez zmian jego napięcia. W ustroju człowieka znajduje się około 600 różnych mięśni, których skurcze są niezbędne do poruszania lub unieruchomienia dźwigni kostnych i warunkują odpowiednie ruchy. Jedne z tych mięśni kurcząc się izometrycznie, utrzymują ciężar w określonej pozycji (np. kurczące się mięśnie podstawne utrzymują pionową pozycję kręgosłupa), a inne kurcząc się izotonicznie, wprawiają w ruch różne dźwignie kostne. Najczęściej jednak skurcze mięśni kończyn i tułowia są typu skurczów auksotonicznych, czyli zachodzą z jednoczesnym wzrostem napięcia i skróceniem długości mięśnia, czyli ze wzrostem napięcia i zbliżeniem jego przyczepów. Pojedyncze włókno mięśniowe może dźwigać ciężar 100-300 mg. Maksymalną siłę mięśnia przelicza się na jednostkę powierzchni jego fizjologicznego przekroju, który w odróżnieniu od przekroju geometrycznego jest przekrojem przechodzącym przez maksymalną liczbę włókien mięśniowych. Przy maksymalnym skurczu tężcowym mięśnia na 1 cm2 przekroju przypada przeciętnie u człowieka siła około 5-12 kg. Stąd można obliczyć, że przy pełnym skurczu prawidłowego mięśnia czworogłowego uda napięcie przyłożone do ścięgna rzepkowego powinno wynosić około 350 kg, nic też dziwnego, że gwałtowny skurcz może, w pewnych warunkach, doprowadzić do oderwania przyczepu ścięgna od kości.
Gdyby wszystkie mięśnie ciała ludzkiego działały na ten sam punkt, to siła ich skurczu wynosiłaby 25 000 kg. W związku z tym, że w organizmie znajduje się wiele różnych typów mięśni szkieletowych, różniących się zarówno czasem trwania skurczu, jak i szybkością i rodzajem skurczu, skurcz tężcowy można osiągnąć, stosując inną dla każdego rodzaju mięśnia częstotliwość bodźców. W mięśniach szybko kurczących się skurcz pojedynczy trwa krótko, około 5-10 ms, w mięśniach zaś wolno kurczących się trwa on znacznie dłużej, 100-200 ms.
P.S Dla zainteressowanych
Skurczem nazywamy aktywny proces, w czasie, którego w mięśniu wytwarza się siła. Ta siła, powstająca dzięki wsuwaniu się nitek cienkich aktyny pomiędzy nitki grube miozyny, działa równolegle do długości włókna mięśniowego, powodując albo jego skrócenie, albo zmianę napięcia. Siła, z jaką działa kurczący się mięsień na jakiś obiekt, nosi nazwę siły skurczowej albo napięcia skurczowego. Ciężar obiektu, na który działa siła kurczącego się mięśnia, nosi nazwę obciążenia. Napięcie lub siła skurczu mięśnia i obciążenie są siłami przeciwnie skierowanymi. Ciężar może być uniesiony, jeśli obciążenie, które on stwarza dla mięśnia, jest mniejsze niż siła skurczu, jaki ten mięsień jest w stanie rozwinąć. Jeśli zaś siła wywierana przez kurczący się mięsień jest mniejsza niż obciążenie, wtedy nie występuje ani skrócenie mięśnia, ani uniesienie ciężaru Gdy mięsień skracając się, podnosi lub przesuwa obiekt obciążający, wówczas wykonuje on skurcz izotoniczny (stale napięcie), przy którym włókna mięśniowe i cały mięsień ulegają skróceniu, napięcie zaś mięśnia się nie zmienia. Mięśnie kurczące się izotonicznie wykonują pracę zewnętrzną, gdyż przeciwdziałając stałej lub narastającej sile zewnętrznej (obciążenie), pokonują opór zewnętrzny. Wówczas część energii wyzwolona w mięśniu w procesie skurczu zostaje zmieniona na pracę mechaniczną, a reszta na ciepło. Wartość tej pracy jest proporcjonalna do obciążenia (siła) i skrócenia mięśnia, przeto dla każdego mięśnia istnieje pewne optymalne obciążenie, przy którym wykonuje on największą pracę. Jeśli siłą zewnętrzna (obciążenie) przewyższa siłę skurczu mięśniowego i długość mięśnia pozostaje niezmieniona, mimo jego aktywnego skurczu, wtedy obserwuje się tylko narastanie, w czasie tego skurczu, napięcia mięśniowego, bez zmian długości mięśnia. Zjawisko to nosi nazwę skurczu izometrycznego (stała długość). Mięśnie kurczące się izometrycznie nie wykonują pracy mechanicznej, a wyzwolona w procesie tego skurczu energia zostaje zamieniona wyłącznie na ciepło. Należy podkreślić, że w obu rodzajach skurczu, a więc izometrycznym i izotonicznym, zjawiska fizykochemiczne występujące we włóknach mięśniowych w procesie skurczu są identyczne, a więc zachodzi ślizganie się cienkich nitek aktynowych wzdłuż grubych nitek miozynowych. Jedyną różnicą między tymi dwoma rodzajami skurczu są końcowe efekty mechaniczne, a więc przy skurczu izometrycznym - wzrost napięcia bez zmian długości, a przy skurczu izotonicznym - skrócenie mięśnia bez zmian jego napięcia. W ustroju człowieka znajduje się około 600 różnych mięśni, których skurcze są niezbędne do poruszania lub unieruchomienia dźwigni kostnych i warunkują odpowiednie ruchy. Jedne z tych mięśni kurcząc się izometrycznie, utrzymują ciężar w określonej pozycji (np. kurczące się mięśnie podstawne utrzymują pionową pozycję kręgosłupa), a inne kurcząc się izotonicznie, wprawiają w ruch różne dźwignie kostne. Najczęściej jednak skurcze mięśni kończyn i tułowia są typu skurczów auksotonicznych, czyli zachodzą z jednoczesnym wzrostem napięcia i skróceniem długości mięśnia, czyli ze wzrostem napięcia i zbliżeniem jego przyczepów. Pojedyncze włókno mięśniowe może dźwigać ciężar 100-300 mg. Maksymalną siłę mięśnia przelicza się na jednostkę powierzchni jego fizjologicznego przekroju, który w odróżnieniu od przekroju geometrycznego jest przekrojem przechodzącym przez maksymalną liczbę włókien mięśniowych. Przy maksymalnym skurczu tężcowym mięśnia na 1 cm2 przekroju przypada przeciętnie u człowieka siła około 5-12 kg. Stąd można obliczyć, że przy pełnym skurczu prawidłowego mięśnia czworogłowego uda napięcie przyłożone do ścięgna rzepkowego powinno wynosić około 350 kg, nic też dziwnego, że gwałtowny skurcz może, w pewnych warunkach, doprowadzić do oderwania przyczepu ścięgna od kości.
Gdyby wszystkie mięśnie ciała ludzkiego działały na ten sam punkt, to siła ich skurczu wynosiłaby 25 000 kg. W związku z tym, że w organizmie znajduje się wiele różnych typów mięśni szkieletowych, różniących się zarówno czasem trwania skurczu, jak i szybkością i rodzajem skurczu, skurcz tężcowy można osiągnąć, stosując inną dla każdego rodzaju mięśnia częstotliwość bodźców. W mięśniach szybko kurczących się skurcz pojedynczy trwa krótko, około 5-10 ms, w mięśniach zaś wolno kurczących się trwa on znacznie dłużej, 100-200 ms.
P.S Dla zainteressowanych
Masa, jest masa.
Krzysztof Piekarz
wysięgnik
