Біологія. Повторне видання. 8 клас. Задорожний (2025)
§ 16. Механізми скорочення й особливості роботи м’язів
БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ
Коли людина своїми руками підіймає якийсь предмет (наприклад, штангу), то її м’язи скорочуються. У результаті цього м’язи втомлюються. Проте коли людина тримає той самий предмет нерухомо, то втому відчуває все одно. Чому?
ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ
1. Функцію згинання руки в людини виконує біцепс, а функцію розгинання — трицепс (мал. 16.1). Проте коли людина реально розгинає чи згинає свою руку, то другий м’яз зазвичай теж працює, але з меншою активністю. Чому?
Мал. 16.1. Біцепс і трицепс
2. У різних людей одні й ті самі м’язи можуть мати неоднаковий вигляд (мал. 16.2). Із чим це може бути пов’язано?
Мал. 16.2. М’язи людини
РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ
М’язи скорочуються завдяки взаємодії двох білків — актину й міозину. Переглянь в е-додатку відео, яке ілюструє механізм роботи м’язів (завдання 16.1). Молекули міозину рухаються вздовж ниток актину, витрачаючи енергію. Завдяки взаємному переміщенню ниток актину і міозину й відбувається скорочення м’яза (мал. 16.3).
Мал. 16.3. Скорочення м’яза в результаті взаємодії актину й міозину
Безпосередньо механізм взаємодії показано на малюнку 16.4 (с. 74). Нитка міозину містить приблизно 500 молекул цього білка, кожна з яких має спеціальну голівку, яка і взаємодіє з актином. Після отримання сигналу про скорочення відбувається виділення йонів Са, що й запускає реакцію взаємодії. Голівки молекул міозину змінюють свою форму (конформацію) і пересуваються вздовж молекули актину. Кожна з них пересувається на невелику дистанцію. Але цих молекул багато, тому загальне скорочення м’яза стає дуже помітним.
Мал. 16.4. Взаємодія актину й міозину під час скорочення м’яза
Після припинення сигналів про скорочення білкові нитки повертаються на свої місця. Відбувається розслаблення м’яза, відновлюються запаси енергії та йонів Са2+, потрібних для його скорочення.
М’язи неоднакові. Кожен із них відрізняється за певними параметрами. Основні параметри, які визначають властивості м’яза, — це сила, швидкість скорочення, витривалість і тонус.
Сила м’яза є тим максимальним напруженням, яке він може розвинути. Сила залежить від багатьох чинників: маси, кількості волокон, які можуть одночасно збуджуватися, частоти нервових імпульсів, які надходять до м’яза. Максимальна сила м’яза визначається найбільшим вантажем, який цей м’яз може підняти. Ця сила є прямо пропорційною площі поперечного перерізу м’яза.
Швидкість скорочення м’яза визначається часом, за який м’яз скорочується і розслабляється. Залежно від швидкості скорочення м’язи поділяють на швидкі й повільні. Витривалість м’яза є його здатністю підтримувати заданий темп роботи упродовж тривалого часу. А тонус є станом його постійного незначного напруження. Тонус м’язів забезпечує постійну підтримку внутрішніх органів та постави людини і визначається природними властивостями м’яза і впливом на нього нервової системи людини.
Виокремлюють два основні типи роботи м’язів — статичний і динамічний. Під час статичної роботи м’язи напружуються, але не скорочуються. Наприклад, коли людина тримає гантелю в зігнутій руці нерухомо, то це і є прикладом статичної роботи. У процесі динамічної роботи м’язи почергово напружуються і розслабляються. Такою роботою є, наприклад, підіймання й опускання гантелі.
Якщо м’язи працюють довго, то вони втомлюються. Під час динамічної роботи стомлення м’язів є результатом зменшення утворення енергії, нестачі кисню в тканині, накопичення продуктів обміну речовин, які організм не встигає виводити через напружену роботу м’яза. Під час статичної роботи основним джерелом утоми є нервові центри, які не можуть виробляти сигнали для м’язів. Для їх передавання також потрібні певні речовини, запас яких у клітинах не є безкінечним. Утома під час статичної роботи також виникає через поступове накопичення метаболітів, як-от молочна кислота, і недостатню циркуляцію крові, що обмежує постачання кисню й видалення продуктів обміну речовин.
Після роботи, результатом якої було втомлення м’язів, відбувається явище надвідновлення — збільшення працездатності м’язів у період відпочинку. Його використовують під час тренувань. Проте надто сильна втома ефекту надвідновлення не викликає.
Регуляція роботи м’язів відбувається за рахунок сигналів нервової системи. Цікаво, що часто для здійснення певних рухів організм залучає до роботи не лише потрібний йому м’яз (наприклад, м’яз, який згинає руку), а й м’яз-антагоніст (той, що виконує протилежну дію, розгинає руку). Одночасна дія цих м’язів дає змогу робити рухи плавними й дуже точними.
ЦЕ ГОЛОВНЕ В ПАРАГРАФІ
Скорочення м’язів відбувається за рахунок взаємодії білкових ниток актину й міозину. Важливу роль у цьому процесі відіграють йони Кальцію та сигнали нервової системи. Основними параметрами, які визначають властивості м’яза, є: сила, швидкість скорочення, витривалість і тонус. Виокремлюють два основні типи роботи м’язів — статичний і динамічний. Якщо м’язи працюють довго, то виникає їх стомлення.
ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ
1. За рахунок чого відбувається скорочення м’язів?
2. Які параметри визначають властивості м’яза?
3. Порівняй статичну і динамічну роботу м’язів.
4. Чому м’язи стомлюються?
5. Що таке надвідновлення і як його можна використати в спорті?
6. Чому спортсменам рекомендують споживати у їжу більше білків? Як посилений білками раціон впливає на м’язову систему?
СКЛАДАЮ РЕФЛЕКСИВНУ МОЗАЇКУ
Виконай завдання (див. с. 9).
