Строение поперечнополосатых мышечных волокон

Поперечнополосатые мышечные волокна имеют длину от 150 мкм до 12 см. Мышцы после рождения развиваются усиленно и у мужчин составляют 36% массы тела, у женщин - 32%. У тренированных лиц масса мышечной ткани может достигнуть 50% массы тела. Мышца растет за счет утолщения мышечных волокон. У новорожденных диаметр волокна 7-8 мкм, в 2 года - 10-14 мкм, в 5 лет - 15-20 мкм, у взрослого - 10-100 мкм. Работающая мышца увеличивается в диаметре быстро. Каждое волокно содержит миофибриллы толщиной 1-2 мкм, которые состоят из протофибрилл диаметром 20 нм, отвечающих за сократительную деятельность. Миофибриллы заключены в малодифференцированную саркоплазму, содержащую ядерно-протоплазматические образования. В зависимости от количества миофибрилл и саркоплазмы выделяют белые и красные мышечные волокна. В белых волокнах относительно меньше саркоплазмы и больше миофибрилл, чем в красных волокнах. Их функциональная особенность заключается в том, что быстрее, но с меньшей силой сокращаются белые волокна-языка, мимических мышц и др. Красные волокна сокращаются медленнее, но развивают большую силу. Помимо этого, в мышце различают интрафузальные и экстрафузальные мышечные волокна.

Около 30% двигательных нервов заканчивается на интрафузальных мышечных волокнах, находящихся внутри небольших мышечных веретен. Интрафузальные мышечные волокна, числом 2-10 на одно веретено, находятся по его концам. Они прикрепляются к эластичной соединительнотканной зоне - ядерной сумке или мышечной трубке, содержащей первичный рецептор, находящийся между двумя сократимыми концами веретена. Первичные рецепторы очень чувствительны к раздражению. При растяжении мышечной трубки в ней генерируют импульсы раздражения, которые передаются первичному рецептору. 70% более толстых нервных волокон начинаются на экстрафузальных мышечных волокнах, имеющих большой диаметр, и возбуждаются от альфа-мотонейронов.

Мышцы имеют нервы, как чувствительные, так и двигательные. Двигательная нервная клетка с отростком, иннервирующим мышечное волокно, представляют единую функциональную единицу. Мышцы в зависимости от точности и скорости выполняемых движений имеют различную количественную двигательную иннервацию. Например, в глазных мышцах одно нервное волокно иннервирует примерно 19 мышечных волокон, в икроножной мышце - 227, а в задней большеберцовой мышце - 430.

Каждое мышечное волокно окружено сарколеммой (оболочкой), представляющей опорный аппарат волокна. Сарколемма связана с эндомизием, состоящим из коллагеновых и эластических волокон. Эндомизий залегает между мышечными волокнами и на их концах продолжается в сухожилия. Мышечные волокна объединены в мышечные пучки первого порядка, которые покрыты perimysium internum. Пучки волокон первого порядка объединяются в пучки второго порядка и покрыты perimysium externum; они находятся в контакте с фасцией, покрывающей мышцу. При сокращении мышечных волокон смещается сарколемма, находящаяся в связи с соединительнотканными оболочками мышечных пучков, которые напрягают сухожилие и вызывают движение в суставах.

Миофибриллы содержат повторяющиеся по длине единицы, названные саркомерами, длиной 2-3 мкм. В каждом саркомере различают плотную полосу с двойным лучепреломлением - А-полосу и менее плотную И-полосу. И-полоса разделена Г-линией (рис. 154).

154. Схема саркомера (по Huxley, Hanson)

Коэффициент полезного действия (КПД) скелетных мышц равен 50%, а КПД двигательного аппарата человека составляет около 25-30%. КПД двигательного аппарата человека менее КПД двигателя внутреннего сгорания, равного 35%.

Чтобы правильно представить механизм сокращения мышечного волокна, необходимо кратко изучить химический состав мышечной ткани.