К каждой мышце подходят нервы, управ­ляющие ее работой, и сосуды, снабжающие мышцу кровью.

Целенаправленная физическая тренировка оказывает положительное влияние не только на скелетные мышцы. Благодаря ей улучшается функциональное состояние и гладкой мускулатуры, и сердечной мышцы. Например, тренировкой на выносливость можно увеличить массу сердечной мышцы и повысить эффективность ее работы, что, в свою очередь, приводит к повышению работоспособности человека. А хорошо развитый «мышечный корсет» - не только признак силовой подготовленности: он также создает благоприятные условия и для деятельности внутренних органов, способствует улучшению работы пищеварительной системы. В конечном итоге, все это приводит к улучшению энергетического обеспечения мышечной деятельности и укреплению здоровья.

Физическая тренировка оказывает благотворное влияние на весь организм человека, на все виды мышечной ткани и на все системы жизнеобеспечения. При этом особая роль в осуществлении двигательной активности человека принадлежит скелетной мускулатуре.

1.1.2. Строение мышечной ткани

Скелетные мышцы составляют активную часть двигательного аппарата, являясь преобразователями химической энергии непосредственно в механическую работу и тепло.

Каждая скелетная мышца представляет собой орган, состоящий из мышечных клеток-миофибрилл, соединительной ткани, сосудов, нервов (рис.2).

Один грамм мышечной ткани содержит примерно 100 мг сократительных белков актина и миозина. Эти белки образуют в способных к сокращению миофибриллах тонкие и толстые нити, которые располагаются параллельно вдоль мышечной клетки. В микроскоп можно увидеть в миофибриллах чередующиеся темные и светлые поперечные полосы, из-за чего скелетные мышцы и получили название поперечно-полосатых. Эта поперечная исчерченность обусловлена особой регулярной организацией нитей актина и миозина. Поперечные темные перегородки, названные Z-пластинками, разделяют миофибриллы на саркомеры - структурно-функциональные единицы сократительного аппарата.

Рис. 2. Схематическое изображение строения мышцы. А - мышца; Б - пучок мышечных волокон; В - мышечное волокно; Г - миофибрилла; Д - схематическое изображе­ние саркомера, ограничено Z-линиями, с 1-дисками, А-дисками и Н-зоной; Е - поперечный срез на различных участках саркомера, дающий представление о распреде­лении тонких и толстых нитей актина и миозина (по Я. Коцу).

В середине каждого саркомера расположены несколько тысяч «толстых» миозиновых нитей, а на его обоих концах - до 2000 «тонких» актиновых нитей, прикрепляющихся к Z-пластинкам наподобие щетинок в щетке. Оптическая неоднородность саркомеров позволяет выделить в каждом из них светлые 1-диски, более темные А-диски, а также центральную Н-зону. 1-диски тянутся до Z-пластинок.(3)

В покоящихся мышцах I- и А -диски незначительно перекрываются, и, поэтому, в микроскоп кажутся несколько темнее, чем центральная Н-зона, в которой нет актиновых нитей. На электронных микрофотографиях можно также обнаружить в H-зоне центральную М-линию, определяемую как сеть опорных белков, удерживающих вместе в виде пучка толстые нити миозина в середине саркомера ( рис. 2).

Мышца сокращается благодаря скольжению тонких актиновых нитей вдоль толстых нитей миозина, двигаясь между ними к середине саркомера. Сами актиновые и миозиновые нити не укорачиваются, их длина не изменяется и при растяжении мышечной ткани: лишь пучки тонких актиновых нитей, скользя между толстыми нитями миозина, выходят из промежутков между ними так, что степень их взаимного перекрытия может уменьшиться до нуля (рис. 2).

Разнонаправленное скольжение актиновых и миозиновых нитей в соседних половинках саркомеров осуществляется за счет того, что нити миозина имеют поперечные выступы, называемые «мостиками», или головками миозина (рис. 3). Каждый такой поперечный «мостик» во время сокращения и связывает миозиновую нить с актиновой: «наклоны» головок создают объединенное усилие и выполняют как бы «гребок», продвигающий нить актина к середине саркомера. При однократном движении поперечных мостиков вдоль актиновой нити саркомер может укоротиться только примерно на 1 % своей длины. Однако, мышцы при сокращении могут укорачиваться до 50% своей длины. При этом поперечные мостики делают не один «гребок», а как бы выполняют серию гребковых движений не один, а 50 раз за то же время. Благодаря суммации таких ритмических «гребков» и соответствующих им укорочений последовательно расположенных в миофибриллах саркомеров, мышца может развить большую силу.

Рис. 3. Схематическое изображение поперечных мостиков саркомера. Миозиновая нить с поперечными мостиками, соединенная с актиновыми нитями, А - до, Б - во время «гребковых движений» (эти движения происходят асинхронно), В - модель механизма генерации силы по­перечными мостиками до (слева) и во время (справа) «гребкового движения» (по Ruegg J. С., 1983).

Ритмические повороты головок миозина при этом «гребут» актиновые нити к середине саркомеров. Этот процесс для образности сравнивают с группой - людей, тянущих длинные веревки, перебирая их руками.

Вместе с тем, саркомер может генерировать силу и без относительного скольжения нитей, то есть без изменения своей длины - в строгоизометрических (статических) условиях. Это является возможным благодаря эластичности поперечных «мостиков».

Но даже в условиях изометрического напряжения миозиновые «головки» не находятся в постоянном напряжении: уже через десятые или даже сотые доли секунды они «отпускают» миозиновые нити. Фаза такого их «восстановления» очень коротка: ритмическая смена прикреплений и отсоединений поперечных мостиков к актиновой нити происходит с частотой от 5 до 50 Гц. Но сила, развиваемая мышцей в физиологических условиях, при этом не колеблется, так как в каждый момент времени одно и то же количество миозиновых головок находится в «прикрепленном» к актиновой нити состоянии, что и обусловливает постоянство напряжения мышцы (1).

Так как каждое мышечное волокно состоит из большого количества последовательно расположенных саркомеров, то величина силы тяги, развиваемая этим волокном, и скорость его укорочения возрастают во столько раз, во сколько длина миофибриллы больше длины составляющих ее саркомеров. Поэтому более длинная мышца будет сокращаться сильнее и быстрее, чем короткая. Например, портняжная мышца лягушки сокращается всего лишь со скоростью 0,2м/сек, причем каждый ее саркомер из исходной длины 2 мкм за 50 мс укорачивается до длины 1 мкм. А мышцы руки человека, имея гораздо большую длину, укорачиваются уже со скоростью 8,0 м/сек.

Чем больше миофибрилл будет в мышце, тем она будет сильнее. Поэтому проявляемая мышцей сила пропорциональна ее физиологическому поперечнику.

1.1.3. Состав и структура скелетных мышц

Мышечные волокна функционально объединены в двигательные единицы (ДЕ). ДЕ состоят из одного мотонейрона и группы иннервируемых им мышечных волокон (рис. 4). Состав различных мышц человека различается по количеству ДЕ. Значительно варьируют и размеры ДЕ - один мотонейрон может иннервировать от нескольких мышечных волокон до 500 - 2000. Количество волокон в ДЕ одной и той же мышцы также не одинаково. Каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл ( рис. 4).