Для контроля усвоения материала проанализируйте решение ситуационных задач: см. приложение к занятию 2.

Организация самостоятельной работы на занятии:

1. Входной тест

2. Практические работы:

Работа 1. Исследование работоспособности мышц кисти с помощью метода динамометрии.

Цель работы: Освоить методику кистевой динамометрии, уметь интерпретировать полученные результаты.

Работа выполняется на человеке. Для работы необходим кистевой динамометр.

Методика работы: опыт выполняют несколько студентов. С помощью винта сброса (находится сзади, внизу на панели прибора) стрелку динамометра устанавливают на 0. Испытуемый руку с динамометром (динамометр упирается рычагом в ладонь) отводит в сторону и располагает ее горизонтально (параллельно полу). Затем, не меняя положения руки, максимально сжимает рычаг динамометра 30 раз в ритме 1 раз в секунду. Один из студентов – «экспериментаторов» сбрасывает показания динамометра после четвертого, девятого, четырнадцатого, девятнадцатого, двадцать четвертого двадцать девятого нажатий. Второй студент отмечает и записывает первый, пятый, десятый, пятнадцатый, двадцатый, двадцать пятый и тридцатый результаты в кг. Исследование проводят для левой и правой руки.

По результатам исследования в тетради для протоколов постройте график, откладывая по оси ординат (у) силу в кг, а по оси абсцисс (х) номер нажатия. По кривым на графике оцените изменения работоспособности в ходе опыта.

Обсудите причины изменения работоспособности мышц руки, локализацию и возможные механизмы утомления в двигательной единице. Сделайте вывод о роли утомления в регуляции активности возбудимых структур.

Работа 2. Электромиография мышц предплечья человека при кистевой динамометрии.

Работа выполняется на человеке.

Для работы необходимы: электромиограф, динамометр, накожные электроды, электродная паста, ватные шарики, лейкопластырь, спирт.

Методика работы: Включают электромиограф. Кожу предплечья испытуемого обрабатывают спиртом. На электроды накладывают электропроводную пасту для уменьшения сопротивления. Укрепляют накожные электроды непосредственно в области расположения исследуемой мышцы в наиболее толстой её части. На предплечье второй руки накладывают электроды для заземления. Включают режим регистрации электромиографа и на экране наблюдают электрическую активность в покое, при динамометрии (легком сжатии рычажка динамометра, максимальном сжатии, максимальном и длительном сжатии).

В протоколе нарисовать принципиальную схему электрофизиологической установки, схемы электромиограмм. Обсудите иопишите характер изменений электромиограммы при различной нагрузке на мышцу. Укажите, какие факторы определяют частоту и амплитуду колебаний на электромиограмме. Сделайте вывод о клиническом значении метода электромиографии. Перечислите другие методы исследования деятельности мышц у человека.

Работа 3. Изучение в обучающей программе «Интерактивная физиология. Мышечная система» разделов «Двигательная единица. Сокращение целой мышцы».

В протоколах опишите зависимость силы сокращения мышцы:

· от размера моторных единиц;

· от количества работающих моторных единиц;

· от частоты сокращений;

· от степени растяжения перед сокращением.

3. Решение ситуационных задач.

Задачи для самостоятельного решения:

1.К покоящейся мышце подвесили груз. Как при этом изменится ширина Н-зоны саркомера?

2.Основные зоны саркомера I, А, Н. Ширина какой из них не изменяется при сокращении мышцы?
3.Каков главный компонент электромеханического сопряжения в мышце? Как доказать ключевую роль этого компонента?

4.Мышца состоит из волокон, волокна из миофибрилл, а те, в свою очередь, из протофибрилл (миофиламентов). Какие из всех перечисленных объектов укорачиваются во время сокращения?

5.Икроножную мышцу лягушки раздражали одиночными электрическими ударами. Установили ми­нимальную частоту раздражения, при которой возникали соответственно зубчатый и гладкий тетанус. Затем в мышце вызвали утомление и повторили определение. Как изменилась минимальная частота, вызывающая зубчатый и гладкий тетанус. Для какого вида тетануса изменения оказались более значительными?

6. Совпадают ли физическое и физиологическое понятия работы мышц?

7.Почему при раздражении разных двигательных единиц одной и той же мышцы можно получить со­кращения различной силы?

8.У бегунов через какое-то время после начала бега наступает ощущение резкого утомления. Однако вскоре наступает «второе дыхание», состояние улучшается. В чем причина изменения состояния бегуна?

9. В эксперименте изолированная скелетная мышца сокращается в изотоническом режиме, поднимая груз определенной массы. В ходе опыта массу груза постепенно увеличивают. Как и почему будет изменяться амплитуда сокращений мышцы?

10. Назовите основные процессы, которые определяют длительность латентного периода при изометрическом сокращении мышечного волокна.

11. Под влиянием анионов йода в мышечном волокне снижается активность кальциевого насоса саркоплазматического ретикулума. Отразится ли это на длительности и амплитуде одиночных сокращений мышечного волокна? Ответ объясните.

12. В результате утомления в мышце уменьшилось содержание АТФ. Как и почему это скажется на длительности и амплитуде одиночных сокращений?

13. У испытуемого А сгибатель кисти дает гладкий тетанус при раздражении мышцы в ритме 40 импульсов в секунду, а у испытуемого Б для формирования гладкого тетануса достаточно 23 раздражения в секунду. У какого из испытуемых мышца находится в лучшем физиологическом состоянии?

14. Площадь физиологического поперечного сечения мышцы 25 см². Рассчитайте удельную силу мышцы, если она в состоянии поднять 200 кг.

Блок информации для самостоятельной работы

Приложение 1. Для самоконтроля рекомендуется ответить на следующие тестовые задания:

Выберите правильные ответы:

1.Фаза потенциала действия, во время которой начинается укорочение скелетного мышечного волокна, - это чаще всего ______

1) медленная деполяризация или быстрая деполяризация 2) быстрая деполяризация или быстрая реполярзация 3) быстрая реполяризация или гиперполяризация *4) быстрая реполяризация или медленная реполяризация 5) гиперполяризация или потенциал покоя

2.При блокаде процессов возбуждения в мышце сокращение _____

*1) не возникает 2) усиливается 3) имеет вид тетануса 4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

3.Сокращение скелетной мышцы в среде без натрия _____

1) будет максимальным 2) будет минимальным *3) отсутствует 4) будет одиночным 5) медленно увеличивается

4.Потенциал действия скелетного мышечного волокна часто не имеет фазы _____

1) медленной деполяризации 2) быстрой деполяризации 3) быстрой реполяризации 4) медленной реполяризации *5) гиперполяризации

5.В покое мембрана гладкой мышцы очень хорошо проницаема для калия и относительно хорошо проницаема для _____

*1) натрия 2) белка 3) магния 4) кальция 5) меди

6.В скелетной мышце деполяризация поперечных трубочек необходима для увеличения проницаемости эндоплазматических цистерн для иона _____.

1) натрия 2) калия 3) магния *4) кальция 5) меди

7.Сопряжение электрического и механического процессов в мышце обеспечивает катион _____

1) натрия 2) калия 3) магния *4) кальция 5) меди

8.Актомиозиновый мостик формируется только после связывания тропонина с ионом _____

1) натрия 2) калия 3) магния *4) кальция 5) меди

9.Актомиозиновый мостик разрушается при присоединении к головке миозина ____.

1) кальция 2) натрия *3) АТФ 4) ацетилхолина 5) калия

10.При отсутствии АТФ в мышце сокращение _____

*1) не возникает 2) усиливается 3) имеет вид тетануса 4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

11.Расслабление мышцы возникает в результате снижения в цитоплазме концентрации катиона _____

1) натрия 2) калия 3) магния *4) кальция 5) меди

12.При увеличении концентрации кальция в цитоплазме сокращение мышечной клетки _

1) не возникает *2) усиливается 3) не изменяется 4) ослабевает 5) не изменяется, потом ослабевает

13.В последние 2/3 укорочения возбудимость скелетного мышечного волокна _____

1) равна исходной *2) повышена 3) понижена 4) равна 0 5) повышена, потом снижена

14.В начале укорочения возбудимость мышцы _____

1) равна исходной *2) снижена, потом повышена 3) понижена или равна нулю 4) равна нулю или повышена 5) повышена, потом снижена

15.В латентный период сокращения возбудимость мышцы _____

1) равна исходной *2) повышена, потом равна нулю, затем снижена 3) понижена, потом повышена 4) равна нулю, потом снижена 5) повышена, потом снижена

16.В период расслабления возбудимость мышцы ______

*1) равна исходной 2) повышена 3) понижена 4) равна 0 5) повышена, потом снижена

17.Возбудимость мышцы в сравнении с возбудимостью нерва _____

1) больше 2) одинакова *3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

18.Возбудимость гладкого миоцита по сравнению с возбудимостью скелетного мышечного волокна ______

1) больше 2) одинакова *3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

19.Лабильность скелетной мышцы по сравнению с гладкой ______

*1) больше 2) одинакова 3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

20.Длительность одиночного сокращения скелетной мышцы по сравнению с гладкой __

1) больше 2) одинакова *3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

21.После медленного растяжения гладкая мышца _____

1) сократится *2) останется растянутой 3) вернется к исходной длине 4) не изменит длину

22. После прекращения сильного и быстрого растяжения изолированная скелетная мышца _____

1) сократится 2) останется растянутой *3) вернется к исходной длине 4) не изменит длину

23.После прекращения медленного растяжения изолированная скелетная мышца ______

1) сократится 2) останется растянутой *3) вернется к исходной длине 4) не изменит длину

24.В ответ на быстрое и сильное растяжение гладкая мышца ______

*1) сократится 2) останется растянутой 3) вернется к исходной длине 4) не изменит длину

25.Укажите ошибочный ответ: при увеличении концентрации ионов кальция в саркоплазме происходит _____

*1) расслабление мышцы 2) взаимодействие актиновых и миозиновых волокон 3) активация активных центров актина 4) активация миозиновой АТФазы 5) блокада активных центров актина.

26.Прямым источником энергии для мышечного сокращения является _____

1) креатинфосфат *2) АТФ 3) глюкоза 4) гликоген.

27.Сокращение скелетных мышечных волокон непосредственно определяется _____

*1) взаимодействием актиновых и миозиновых миофиламентов 2) взаимодействием актомиозина с тропонином 3) взаимодействием мембраны клетки с тропомиозином *4) скольжением миофиламентов относительно друг друга.

28. Инактивация ацетилхолинэстеразы в нервно-мышечном синапсе скелетной мышцы приводит _____

1) к гиперполяризации постсинаптической мембраны *2) к стойкой деполяризации постсинаптической мембраны 3) к улучшению передачи возбуждения через синапс *4) к ухудшению передачи возбуждения через синапс 5) к деполяризации пресинаптической мембраны.

29.Блокирование холинорецепторов в нервно-мышечном синапсе скелетной мышцы приводит _____

1) к гиперполяризации постсинаптической мембраны 2) к стойкой деполяризации постсинаптической мембраны 3) к улучшению передачи возбуждения через синапс *4) к ухудшению передачи возбуждения через синапс 5) к деполяризации пресинаптической мембраны.

30.Активация сокращения гладких мышечных волокон происходит при действии ионов кальция ____

1) на саркоплазматический ретикулум 2) на тропомиозин 3) на активные центры актина *4) на кальмодулин 5) на тропонин.

31.При очень низкой концентрации кальция (близкой к 0) в цитоплазме мышечного волокна его сокращение _____

*1) не возникает 2) усиливается 3) имеет вид тетануса 4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

32.При снижении концентрации АТФ в работающей мышце сокращение _____

1) не возникает 2) усиливается 3) имеет вид тетануса *4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

33.При действии ритмического раздражителя, частота которого соответствует лабильности, сокращение ______

1) не возникает *2) имеет вид тетануса максимальной амплитуды 3) имеет вид тетануса небольшой амплитуды 4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

34.В ответ на пессимальную частоту раздражения сокращение мышцы будет _____

1) будет максимальным *2) будет минимальным 3) отсутствует 4) будет одиночным 5) медленно увеличивается

35.При действии оптимальной частоты раздражения сокращение мышцы _____

1) не возникает *2) имеет вид тетануса максимальной амплитуды 3) имеет вид тетануса небольшой амплитуды 4) ослабевает 5) имеет вид одиночного сокращения

36.Лабильность быстрых двигательных единиц по сравнению с медленными ______

*1) больше 2) одинакова 3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

37.При длительном раздражении нерва реоскопической лапки утомление, прежде всего, развивается _____

1) в участке раздражения 2) в мышце *3) в нервно-мышечном синапсе 4) в нерве

38. Гипертрофия мышц при статической работе в сравнении с динамической _____

*1) больше 2) одинакова 3) меньше 4) одинакова или меньше 5) может быть и больше, и меньше

39.Сокращение скелетной мышцы, при котором напряжение в мышце растет, а ее длина не изменяется, называется _____

1) одиночным 2) тетаническим *3) изометрическим 4) изотоническим 5) оптимальным

40.Способность мышцы при возбуждении изменять свою длину или напряжение называется _____

1) возбудимость *2) сократимость 3) автоматия 4) проводимость 5) пластичность

41.Способность изолированной скелетной мышцы после медленного растяжения возвращаться к исходной длине называется ______

*1) эластичность 2) сократимость 3) автоматия 4) проводимость 5) пластичность

42.Во время тетанического сокращения одиночные сокращения _____

1) следуют друг за другом *2) складываются 3) возникают одновременно 4) умножаются 5) подавляют друг друга

43.В ответ на ритмическое раздражение скелетной мышцы наступает сильное и длительное ее сокращение, называемое _____

1) одиночным *2) тетаническим 3) изотоническим 4) изометрическим

44.В структуре тетанического сокращения отсутствуют _____

1) укорочение *2) расслабление *3) латентный период 4) суммация

45.Зубчатый тетанус формируется, если потенциалы действия возникают на мембране мышечного волокна в момент _____

1) покоя мышцы 2) после полного предыдущего расслабления *3) предыдущего расслабления 4) предыдущего укорочения

46.Гладкий тетанус формируется, если потенциалы действия возникают на мембране мышечного волокна в момент _____

1) покоя мышцы 2) после полного предыдущего расслабления 3) предыдущего расслабления *4) предыдущего укорочения

47.Одиночное сокращение формируется, если потенциалы действия возникают на мембране мышечных волокон в момент _____

*1) покоя мышцы *2) после полного предыдущего расслабления 3) предыдущего расслабления 4) предыдущего укорочения

48.При длительном пребывании больного в постели или после денервации скелетные мышцы ____

1) гипертрофируются *2) атрофируются 3) увеличивают количество миофибрилл 4) приобретают большую возбудимость 5) способны развивать большую силу

49.Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в пространстве, называется ___

*1) динамической 2) статической 3) изометрической 4) изотонической

50.Работа, при которой мышечные волокна напрягаются, но не укорачиваются, называется _____

1) динамической *2) статической 3) изометрической 4) изотонической

51.При накоплении в мышце кислых продуктов обмена развивается ______

1) аккомодация 2) адаптация 3) гиперполяризация 4) тетанус *5) утомление

52.Временное снижение работоспособности мышцы после интенсивной деятельности называется ______

1) аккомодацией 2) адаптацией 3) расслаблением 4) атрофией *5) утомлением

53.Метод регистрации механической активности мышцы называется ______

1) электромиографией *2) миографией 3) динамометрией

54.Метод регистрации электрической активности целой мышцы называется _____

*1) электромиографией 2) миографией 3) динамометрией

55.Для оценки максимальной силы, силовой выносливости и работоспособности мышц кисти используют метод ______.

1) электромиографии 2) миографии *3) динамометрии

56.При умеренном растяжении скелетной мышцы перед сокращением сила последующего сокращения _____

*1) больше 2) такая же, как и без растяжения 3) меньше 4) такая же, как и без растяжения или меньше 5) может быть и больше, и меньше

57.При высокой степени растяжения скелетной мышцы сила её сокращения _____

1) больше 2) такая же, как и без растяжения *3) меньше 4) такая же, как и без растяжения или меньше 5) может быть и больше, и меньше

58. Сила сокращения мышцы при слабом предварительном растяжении в сравнении с умеренным _____

1) больше 2) такая же, как и без растяжения *3) меньше 4) такая же, как и без растяжения или меньше 5) может быть и больше, и меньше

59. Если количество активированных моторных единиц растет, то сила сокращения скелетной мышцы _____

1) уменьшается *2) увеличивается 3) не изменяется 4) может и увеличиваться, и уменьшаться

60. При повышении частоты раздражения мышцы, в которой все мышечные волокна активны, до уровня лабильности амплитуда её сокращения _____

1) уменьшается *2) увеличивается 3) не изменяется 4) может и увеличиваться, и уменьшаться

61. При действии раздражителя максимальной пороговой силы в икроножной мышце нервно-мышечного препарата сокращаются _____

1) только самые возбудимые волокна 2) только мышечные волокна с самой низкой возбудимостью 3) только мышечные волокна со средним уровнем возбудимости *4) все мышечные волокна.

62.После рассечения нерва, иннервирующего мышцу, длина мышцы _____

1) уменьшается *2) увеличивается 3) не изменяется 4) может и увеличиваться, и уменьшаться

63. Скелетная мышца после рассечения нерва её иннервирующего _____

1) становится короче *2) становится длиннее 3) становится более напряженной *4) полностью расслабляется 5) может и напрягаться, и расслабляться.

64.Сила сокращения скелетной мышцы больше _____

1) при действии раздражителя пессимальной частоты *2) при увеличении количества работающих моторных единиц *3) при действии раздражителя оптимальной частоты *4) при умеренном предварительном растяжении 5) при очень сильном предварительном растяжении

Дополните утверждение:

65.К основным биологическим свойствам скелетной мышцы относятся возбудимость, сократимость и _____. (проводимость)

66.Способность гладкой мышцы генерировать потенциал действия в отсутствии внешних раздражителей называется ______. (автоматия)

67.Способность гладкой мышцы сохранять приданную растяжением длину без изменения напряжения называется _____. (пластичность)

68.Способность изолированной скелетной мышцы после медленного растяжения возвращаться к исходной длине называется ______. (эластичность)

69.Время от момента раздражения до начала укорочения мышцы называется _____. (латентный период)

70.Расслабление мышцы наступает благодаря активации _____. (кальциевого насоса)

71.Для сокращения мышцы необходимо взаимодействие тропонина с ионом _____. (кальция)

72.В потенциале действия гладкого миоцита быструю деполяризацию обеспечивает, главным образом, катион _____. (кальция)

73.Передача возбуждения от одного гладкого миоцита к другому осуществляется через _____. (нексусы)

74.Сокращение гладкого миоцита обеспечивают, главным образом, ионы кальция, поступающие в клетку из _____. (межклеточной среды)

75.Чувствительность гладкой мышцы к гормонам обусловлена наличием в ее мембране _____. (хеморецепторов)

76.Метод регистрации механической активности мышцы называется ______. (миография)

77.Метод регистрации электрической активности целой мышцы называется _____. (электромиография)

78.Для оценки максимальной силы, силовой выносливости и работоспособности мышц кисти используют метод ______. (динамометрии)

79. Возбудимость, проводимость, сократимость, автоматия, пластичность – это свойства _____ (гладкой мышцы).

80.Сокращение скелетной мышцы, при котором напряжение в мышце растет, а ее длина не изменяется, называется _____. (изометрическим)

81.Способность мышцы при возбуждении изменять свою длину или напряжение называется _____. (сократимостью)

82.Во время тетанического сокращения одиночные сокращения _____ . (складываются)

83.В ответ на ритмическое раздражение скелетной мышцы наступает сильное и длительное ее сокращение, называемое _____. (тетанусом)

84.Мотонейрон вместе с группой иннервируемых им мышечных волокон образует ____. (двигательную единицу)

85.При длительном пребывании больного в постели или после денервации скелетные мышцы ____. (атрофируются)

86.Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в пространстве, называется ___. (динамической)

87.Работа, при которой мышечные волокна напрягаются, но не укорачиваются, называется _____. (статической)

88.При накоплении в мышце кислых продуктов обмена развивается ______. (утомление)

89.Временное снижение работоспособности мышцы после интенсивной деятельности называется ______. (утомлением)

90.Для оценки максимальной силы, силовой выносливости и работоспособности мышц кисти используют метод ______. (динамометрии)

Установите правильную последовательность:

91.При возбуждении и сокращении в мышце имеет место следующая последовательность процессов _____

1) формирование актомиозиновых мостиков 2) рассоединение миофибрилл 3) формирование потенциала действия на мембране клетки 4) скольжение актиновых миофибрилл вдоль миозиновых 5) диффузия кальция в область миофибрилл 6) расщепление АТФ.

92.При возбуждении и сокращении в мышце имеет место следующая последовательность процессов _____

1) присоединение АТФ к миозиновой миофибрилле 2) формирование актомиозиновых мостиков 3) расщепление АТФ 4) работа кальциевого насоса и возвращение кальция в эндоплазматические цистерны 5) взаимодействие кальция с тропонином 6) выход кальция из эндоплазматических цистерн

93.

Примечание: звездочкой обозначены правильные ответы.

Приложение 2. Для контроля усвоения материала проанализируйте решение ситуационных задач:

1.Величина МП скелетного мышечного волокна уменьшилась. Станет ли при этом разница между возбудимостью мышечного волокна и возбудимостью иннервирующего его нервного волокна больше или меньше?

Решение:Возбудимость можно оценить по величине порогового потенциала. Для мышечных волокон эта величина больше, так как их потенциал покоя (ПП) более отрицательный, чем у нервных волокон. При уменьшении ПП мышечного волокна его пороговый потенциал тоже уменьшится и, следовательно, уровень возбу­димости повысится и приблизится к таковому нервного волокна.

2.На мышечное волокно наносят с очень малым интервалом два раздражителя и регистрируют одновременно миограмму и электромиограмму. На какой из этих двух кривых можно установить, попало второе раздражение в абсолютную рефрактерную фазу (АРФ) или нет?

Решение:А.Если второе раздражение попадает в АРФ, волокно сократится только при первом раздражении, а ес­ли не в АРФ, волокно ответит на оба раздражения. Б. Можно ли на миограмме увидеть, что имели место два сокращения? Можно, но только в том случае, когда второе раздражение попадает в фазу расслабле­ния. В нашем же случае интервал между раздражителями очень мал (возможно, попадание второго воз­действия в АРФ). Продолжительность АРФ во много раз меньше продолжительности фазы укорочения. Поэтому, если даже волокно сократится оба раза, на миограмме мы получим одно суммарное сокра­щение. В то же время на электромиограмме (ЭМГ) мы зарегистрируем соответственно один или два ПД. Итак, ответ — на ЭМГ.

3.Почему быстрые мышцы при сокращении потребляются в единицу времени больше энергии АТФ, чем медленные?

Решение:А.Основное отличие быстрых мышц от медленных состоит в том, что они, как показывает само название, укорачиваются более быстро. Это ответ на макроскопическом уровне. Однако в условии задачи говорится об использовании энергии АТФ. Следовательно, необходимо перейти на микроскопический уровень. Б. Каков молеку­лярный механизм сокращений? Прикрепление поперечных мостиков миозиновых нитей к актиновым нитям — активация актином АТФ-азы миозина, содержающейся в головке поперечного мостика,- расщепление АТФ на АДФ и фосфорный остаток - выделение энергии, которая позволяет мостику совер­шать гребковое движение - укорочение саркомера. Теперь понятно, что при быстром сокращении мос­тики совершают больше гребковых движений в единицу времени и на это затрачивается больше энер­гии АТФ.

4.Когда быстрее наступит посмертное окоченение мышцы (ригор); если перед смертью имело место длительное угнетение тканевого дыхания или если такого угнетения не было?

Решение:А.Почему наступает трупное окоченение (ригор)? Причина в быстром исчезновении из мышечной ткани молекул АТФ. АТФ необходима для работы кальциевого насоса и для расщепления актомиозинового комплекса, после каждого очередного присоединения миозина к актину и перемещения актиновой нити на «шаг». Прекращение работы кальциевого насоса приведет к накоплению кальция в межклеточной среде, обра­зованию актомиозиновых комплексов и укорочению мышцы. При отсутствии АТФ не происходит от­качки кальция и рассоединения актина и миозина. Возникает длительное сокращение мышцы. Б. Почему окоченение мышц не происходит при жизни? Потому что запасы АТФ все время возобновляются путем ее ресинтеза за счет окислительных процессов (тканевого дыхания). Если тканевое дыхание было угне­тено, то еще при жизни возник дефицит АТФ. После смерти ее запас истощится быстрее и, соответст­венно, в этом случае быстрее возникает посмертное окоченение.

5.Из мочеточника и крупной артерии животного вырезаны отрезки одинаковой длины и помещены в раствор Рингера. Можно ли путем наблюдения (без каких-либо воздействий) отличить одно от другого? Различия во внешнем виде во внимание не принимаются.

Решение:Поскольку никакие воздействия не производятся, то сами объекты должны вести себя по-разному. Одна из важных особенностей гладких мышц,— наличие автоматии (способность к спонтанному возбуждению и сокращению). Однако, автоматия не во всех ор­ганах выражена одинаково. Высокая активность в гладких мышцах желудка, кишечника, мо­четочника, матки (вспомните как функционируют эти органы). Очень низкая активность в мышцах ар­терий, семенных протоков. Следовательно, даже изолированный и помещенный в раствор Рингера отре­зок мочеточника будет самопроизвольно сокращаться, а отрезок артерии — нет.

6.В мышечных волокнах имеется система поперечных трубочек, а в нервных она отсутствует. В чем физиологический смысл этого различия?

Решение:А.Существует, по крайней мере, 3 варианта ответа на вопрос. Главное функциональное различие мышцы и нерва в том, что нерв проводит возбуждение, а мышца возбуждается и сокращается. Распространение возбуждения в нервном волокне происходит за счет процессов, протекающих в мембране волокна, то есть на поверхности его. Сокращение же мышечного волокна проис­ходит за счет процессов, протекающих внутри волокна, в находящихся там миофибриллах. Значит, осо­бенности работы мышечного волокна требуют, чтобы процесс как можно быстрее охватил все волокна (а не только их поверхность, как в нервном волокне). Этому способствуют ионы кальция. А для того, чтобы они могли быстро высвобождаться в различных участках внутри волокна и служит система попе­речных трубочек (и связанных с ней продольных). В нерве такой необходимости нет. Б. Построим систему «электромеханическое сопряжение». Она включает следующие элементы: ПД мембраны мышечного волокна, поперечные трубочки, продольные трубочки, терминальные цистерны, ионы кальция, толстые (миозиновые) и тонкие (актиновые) протофибриллы, соединение миозина с актином. Ключевое звено системы — ионы кальция. Они позволяют «связать» ПД с укорочением мышечного во­локна, то есть укорочением каждой входящей в его состав миофибриллы. Для этого нужно, чтобы появ­ление ПД на поверхности мышечного волокна как можно быстрее привело к освобождению ионов кальция внутри волокна. Этой цели и служат поперечные трубочки. В нервных же волокнах нет необ­ходимости передавать возбуждение внутрь волокна. В. Поперечные трубочки служат для проведения волны деполяризации с поверхности мембраны вглубь мышечного волокна. Благодаря этому внутри волокна во многих его участках, прилегающих к миофибриллам, освобождаются ионы кальция, которые способствуют прикреплению поперечных мостиков миозиновых нитей к актиновым и укорочению волокна. В нервных же волокнах сокращения не проис­ходит, и нет необходимости в быстром электромеханическом сопряжении

7.Представьте себе, что у какого-то животного имеется полый орган, стенки которого содержат не гладкие, а скелетные мышцы. Какими экспериментами можно было бы установить это? Из всех воз­можностей выберите самую простую.

Решение:В чем различие между гладкой и скелетной мышцами? Таких различий Вы знаете несколько. Можно использовать любое. Например, исследовать особенности биопотенциалов, определить пара­метры раздражения, вызывающие тетанус и т. д. Но постараемся полностью учесть условие задачи. В нем говорится не вообще о мышцах, а конкретно о мышцах стенок полого органа. Такой орган легко растянуть, например, раздуванием. Скелетные мышцы в отличие от гладких не обладают пластично­стью. Поэтому в нашем вымышленном органе при его раздувании давление будет увеличиваться. В ре­альных же органах (в стенках которых гладкие мышцы, например, в мочевом пузыре), при растяжении давление почти не меняется. Главным раздражителем является именно растяжение стенок органа.

8.Как изменится минимальная частота раздражений, вызывающая тетанус, если будет ослаблена работа кальциевого насоса в мышце? Можно ли уменьшить этот эффект путем охлаждения мышцы?
Решение:А.Кальциевый насос откачивает ионы кальция из межклеточной среды в систему саркоплазматического ретикулюма. При этом используется энергия АТФ. Когда концентрация Са⁺⁺ в межклеточной среде уменьшается, происходит инактивация АТФ-азы миозина, отсоединение поперечных мостиков миозина от актиновых нитей и расслабление мышцы. Б. Если работа кальциевого насоса ослабевает, то уход Са⁺⁺ из межклеточной среды замедлится, расслабление мышцы также замедлится, и тетанус будет возникать при более низкой частоте раздражения. Поскольку охлаждение замедляет скорость химических реакций, то оно будет способствовать не ослаблению, а усилению указанного эффекта.

9.Опыт вторичного тетануса заключается в том, что нерв одного нервно-мышечного препарата накла­дывают на мышцу другого нервно-мышечного препарата. Затем раздражают электрическими им­пульсами нерв первого препарата. При этом сокращается тетанически не только мышца этого препара­та, но и вторая мышца. Почему из этого опыта можно сделать вывод, что возбуждение имеет прерыви­стую природу?

Решение:А.Почему сокращается первая мышца? Потому что происходит непрямое ее раздражение электрическим током. Почему сокращение является тетаническим? Потому что действует частотный раздражитель не менее 10—20 стимулов в секунду. Каждый стимул вызывает формирование потенциала действия на мембране и одиночное сокращение мышечного волокна. Так как следующие друг за другом потенциалы действия возникают в тот момент, когда предыдущие сокращения ещё не закончились, то одиночные ответы складываются, что и проявляется в тетаническом сокращении. Б. Почему сокращается вторая мышца? Потому что ее нерв подвергается раздражению по­тенциалами действия, возникающими в первой мышце. Теперь главный вопрос. Какой характер носят возникающие потенциалы — прерывистый, когда они появляются и исчезают с определенной частотой, или непрерывный - возникший потенциал какое-то время удерживается на постоянном уровне? Отве­чать на этот вопрос следует исходя только из результатов опыта, а не из имеющихся у Вас знаний. Если первая мышца дает тетаническое сокращение, значит, она подвергается частым прерывистым раздражениям. Вот в чем «гвоздь» задачи - нужно сопоставить два факта: 1) тетанус возникает при час­тых прерывистых (импульсных) воздействиях; 2) мышца, раздражаемая потенциалами действия нерва, дает тетаническое сокращение. Значит потенциалы действия, возникающие в нерве, носят прерывистый характер. Следо­вательно, процесс возбуждения является прерывистым, а не непрерывным. Учтите, что этот опыт (вто­ричного тетануса) был поставлен, когда еще отсутствовали приборы, позволяющие регистрировать электрические явления в возбудимых тканях.

10.На изолированной скелетной мышце поставили три опыта. Сначала мышцу раздражали в обычном состоянии, затем предварительно растянули ее (в небольшой степени) и раздражали током той же силы и, наконец, предварительно растянули значительно и снова раздражали тем же током. Как различались сила сокращения мышцы в этих трех опытах? В чем причина этих различий?

Решение:А. При растяжении мышцы уменьшается степень перекрытия миозиновых нитей актиновыми. Соответственно, изменяется количество поперечных мостиков, которые могут соединить актиновые и миозиновые нити во время сокращения. Б. При умеренном предварительном растяжении мышцы во время сокращения появляется возможность образовать больше актомиозиновых мостиков, создать большее тянущее усилие в процессе скольжения, за счет чего увеличить силу сокращения всего мышечного волокна и мышцы в целом. В. Исходя из (Б) в исходном состоянии сила сокращения будет меньше, чем в случае умеренного растяжения. Г. При значительном растяжении тонкие нити могут полностью выйти из миозиновых промежутков, толстые и тонкие филаменты вообще не будут перекрываться. Мостики окажутся в «нерабочем» состоянии и сила сокращения мышцы упадет до нуля.

11.Возможно ли, чтобы при рабочей гипертрофии мышцы ее абсолютная сила не увеличилась? Объ­ясните Ваш ответ.

Решение:Абсолютная сила мышцы — это максимальная сила, деленная на площадь поперечного сече­ния. Рабочая гипертрофия возникает в результате физической тренировки и максимальная сила мышцы при этом, конечно, увеличивается. Но если площадь поперечного сечения возрастает в такой же степе­ни, то абсолютная мышечная сила не изменится.

12. Длительность периода укорочения мышцы при одиночном сокращении равна 30 мс, а периода расслабления 40 мс. Определите вид сокращения

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: