За счет какой энергии происходит работа мышц кратко

Обновлено: 02.07.2024

1.Почему противоположные движения выполняют разные мышцы?
2.Какие мышцы называют антагонистами? Как они работают при сгибании и разгибании и при удерживании груза?
3.За счёт какой энергии происходит работа мышц?
4.Как можно преодолеть утомление и повысить работоспособность?

1. Потому что для выполнения движений мышцы сокращаютсяа для движения в обратную сторону приходилось бы удлиняться, чего мышцы делать практически неспособны. Поэтому требуются минимум две мышцы для выполнения движений в разных направлениях.
2. Они не могут сгибаться одновременно.
Мышцы-антагонисты:
— двуглавая мышца плеча (бицепс) — это мышца-сгибатель, трехглавая мышца плеча (трицепс) — это мышца-разгибатель;
— левая и правая грудинно-ключично-сосцевидные мышцы шеи участвуют в противоположных движениях головы — повороты головы вправо и влево;
— мышцы, сгибающие и разгибающие кисть и пальцы.
3. Электрическая энергия. Митохондрии вырабатывают АТФ = аденозинтрифосфорную кислоту! Это основной источник энергии для клеток, принимается любыми клетками тела!

ну и хоть на один вопрос ответьте самостоятельно))

3. импульсы посылаемые мозгом в центральную нервную систему
4. зарядка по утрам. Даже простое ленивое потягивание способно привести мышцы в тонус, ускорить приток крови к ним

ну и хоть на один вопрос ответьте самостоятельно))
2/2
1 Нравится Пожаловаться

Сокращение и напряжение мышцы осуществляется за счет энергии, освобождающейся при химических превращениях, которые происходят при поступлении в мышцу нервного импульса или нанесении на нее непосредственного раздражения. В качестве основного поставщика энергии выступает

АТФ в организме играет роль "универсальной валюты", идущей на оплату всех энергетических потребностей живых клеток. Так как запасы АТФ в мышцах невелики и, чтобы поддерживать их деятельность, необходим непрерывный ресинтез АТФ. Его восполнение и образование энергии в принципе происходит двумя способами - в зависимости от того присутствует при этом кислород или нет.

- сложный вид сахара, родственный крахмалу. Сахар и другие виды углеводов, которые мы потребляем, накапливается в организме в виде гликогена. Следовательно, для простоты можно записать:

Этот механизм расщепления может давать большой эффект и он может использоваться при кратковременной максимальной работе (спринтерский бег, бег вверх по лестнице), когда необходимо внезапно проявить силу, а кровоснабжение мышц при этом недостаточно. Недостаток же заключается в том, что в работающих мышцах накапливается молочная кислота и им становится трудно справляться с воздействием кислой среды. Молочная кислота для мышцы является веществом утомления, и поэтому мышца может работать только незначительное время.

Аэробный ресинтез АТФ отличается высокой экономичностью, а также универсальностью в использовании субстратов: окисляются все органические вещества организма (аминокислоты, белки, углеводы, жирные кислоты и др.). Однако он требует потребления кислорода, доставка которого в мышечную ткань обеспечивается дыхательной и сердечно-сосудистой системами, что естественно связано с их напряжением. Кроме того развертывание аэробного образования АТФ продолжительно по времени и невелико по мощности.

Пандемия заставила нас вести менее подвижный образ жизни. Мы закрылись дома, перестали бегать по утрам (я не бегал, но вдруг, в отличие от меня у вас были на это силы). Это поспособствовало накоплению запасов к зиме (или к лету, если вы живете в Австралии), и особенно ударило по тем, кто пытается держать себя в форме. В эти липофильные (буквально — сродство к жирам) времена мы начинаем чаще задумываться о том, что пора бы заняться какой-нибудь двигательной активностью даже не выходя из дома: покачать пресс, поотжиматься, скачать наконец фитнесс приложение (о них подробнее тут), или пойти в зал — это для совсем бесстрашных. В связи с этим мне хотелось бы поговорить о нескольких вещах, которые важно знать, чтобы лучше понимать, как тренировки воздействуют на наше тело и почему к одним нагрузкам оно хорошо приспособлено, а к другим — нет.

В этой статье мы поговорим о мышцах, о том какие они бывают и за счет чего растут

Строение мышечной ткани

Мышцы относительно сложно устроены. Они представляют из себя совокупность мышечных волокон, объединённых в пучки, покрытые соединительной тканью (перимизием). Все вместе пучки окружены плотной оболочкой из соединительной ткани (эпимизием). При этом перимизий не только отделяет один пучок от другого, но и соединяет их с эпимизием. Обе эти оболочки достаточно плотные. В каждом пучке находятся обособленные мышечные волокна, каждое из которых покрыто рыхлой, куда менее плотной соединительной тканью (эндомизием). Эндомизий как бы связывает мышечные волокна внутри пучка. Артерии, проходя через эпимизий начинают ветвится в перимизии, распадаясь на отдельные капилляры в эндомизии.

На рисунке хорошо видно, что большую часть мышечной клетки занимают сократительные структуры, однако базовые органеллы, такие как ядра, эндоплазматический ретикулум тоже присутствуют. Митохондрии, увы не нарисованы, но они там тоже есть. Стоит сказать, что в зависимости от функции, на них может приходиться существенная часть мышечной клетки, ведь именно они ответственны за синтез большей части необходимой мышцам для сокращения энергетической молекулы АТФ.

Какие бывают мышцы?

Существует несколько классификаций мышц: по форме, числу головок, положению, месту прикрепления и направлению мышечных пучков.

Остановимся на классификации мышц по направлению мышечных пучков, так как именно она обьясняет достаточно сильное отличие в силовых возможностях мышц (а это нас и интересует).

В веретенообразных мышечных пучках волокна расположены параллельно длинной оси мышцы (например, бицепс). При перистом расположении мышечные волокна расположены под углом к длинной оси (идеальные примеры — икроножная и камбаловидная мышцы). Давайте посмотрим как это выглядит.

Слева — веретенообразная мышца, справа — двуперистая

Тут замечательный пример — икроножная и камбаловидная мышцы. За счет своего перистого строения они в 6 и, соответственно, 12 раз сильнее веретеновидных мышц аналогичного диаметра. Это и логично, ведь им необходимо поднимать вес всего тела при каждом новом шаге.
Однако, у перистых мышц есть и существенный недостаток. За счет того, что волокна расположены под углом к длинной оси мышцы, сама мышца сокращается меньше чем отдельное волокно. По сути, изменение длины всей мышцы при сокращении равняется изменению длины волокна, умноженному на косинус угла перистости. Чаще всего угол перистости находится в диапазоне от 2 до 27 градусов. Камбаловидная мышца, расположенная прямо под икроножной, имеет угол перистости в 27 градусов (cos = 0.89). Соответственно, при сокращении мышечных волокон внутри камбаловидной мышцы на x см, реально длина мышцы сократится на 0.89x см. Такое расположение волокон снижает скорость сокращения перистых мышц.

Иначе говоря, перистые мышцы нужны там, где речь идет о преодолении большой силы на малом пути. Например, при подъеме на носочки амплитуда движения небольшая (если сравнивать ее с разгибанием/сгибанием руки). У нас нет прямой необходимости вставать на носочки с очень большой скоростью, если, конечно, вы не увлекаетесь балетом. Однако, в целом вставать на носочки нам приходится довольно часто. Соответственно, мышцы, которые отвечают за подъем, должны поднимать вес всего тела, пусть даже и в ущерб скорости. Сгибателям и разгибателям рук тоже нужно быть сильными, но им точно нельзя жертвовать скоростью, чтобы первым дотянуться до яблока на дереве или оттолкнуть хищника (ну, эволюционно так сложилось). Поэтому, там, где нужно действовать оперативно, тело чаще использует веретенообразные мышцы.

Быстрые и медленные мышечные волокна

В одной мышце сосуществует несколько типов волокон, которые отличится по таким параметрам, как скорость, сила сокращения и утомляемость. Причина этого лежит в различиях метаболических процессов и в отличиях сократительных элементов. Давайте посмотрим на это явление подробнее:

1. Медленные окислительные (I тип) — красные

Это волокна сравнительно тонкого диаметра, которые имеют низкий порог активации мотонейрона. А значит именно они выполняют обыденные сокращения — ведь мозгу достаточно послать слабую команду для сокращения таких волокон. Также, красные волокна сокращаются относительно медленно (порядка 100-110 мс).

Кровоснабжаются эти волокна хорошо и имеют высокое содержание миоглобина (используется как депо кислорода). Крупные митохондрии позволяют им работать на протяжении более длительного времени.

Название — окислительные, очень логично, поскольку получение энергии ими осуществляется за счет аэробного дыхания (процесс длительный и требует наличие кислорода). Обычно это подразумевает окисление глюкозы до пирувата в процессе гликолиза, с последующим окислением до углекислого газа в цикле Кребса. В результате образуется 38 молекул АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Красные волокна выполняют основную работу когда вы печатаете на клавиатуре, идете на работу или даже бегаете по утрам (только если не очень быстро).

2. Быстрые гликолитические волокна (II тип) — белые

Волокна данного типа в целом более толстые и сильные и куда больше подвержены гипертрофии (увеличению в размере). Для них характерна большая скорость сокращения (порядка 50 мс), но и большая утомляемость.

Название гликолитический происходит от основного способа получения ими энергии (в результате гликолиза). Данный способ позволяет получить АТФ быстро и не требует кислорода, то есть, является анаэробным. Однако, у него низкая эффективность — всего 2 молекулы АТФ из 1 молекулы глюкозы.

Для белых волокон характерен высокий порог активации мотонейрона. Это значит, чтобы задействовать данный тип волокон, мозг должен послать сильную команду на сокращение. Получается, что в обычной жизни, такие волокна слабо задействованы.

В разных мышцах доля белых волокон различается. Так, например, в уже упомянутых икроножных — быстрых волокон довольно мало, поскольку икры чаще всего выполняют монотонную работу и должны быть довольно выносливыми. А вот у разгибателей плеча (трицепса) большинство волокон — белые, ведь сокращаться ему нужно быстро. Будь мы в дикой природе, я бы сказал, что такие волокна в основном отвечают за реализацию стратегии бей, или беги.

Среди быстрых волокон выделяют два подтипа.

IIа тип: быстрые окислительно-гликолитические, или просто быстрые окислительные волокна. По сути это почти те же быстрые волокна, но чуть меньшей толщины. Они более выносливы, чем волокна IIb типа, но утомляются быстрее, чем волокна I типа. При сокращении данный тип волокон развивает среднюю силу, используя в качестве источников энергии как окислительные (используются медленными), так анаэробные механизмы (используются быстрыми волокнами).

IIb тип: быстрые гликолитические волокна — толстые, быстрые, сильные волокна. Для них характерна быстрая утомляемость и высокий порог активации мотонейрона. Для получения энергии используют те же механизмы, что и быстрые волокна.

На рисунке сверху показано условное распределение быстрых и медленных волокон, а так же указаны типичные примеры мышц с преобладанием конкретного типа волокон.

Увеличение мышечной массы: гипертрофия или гиперплазия?

Количество волокон в одной и той же мышце у разных людей может существенно отличаться. Изначально считалось, что число мышечных волокон генетически детерминировано и не меняется в течение жизни. Соответственно и мышечный рост обусловлен не увеличением числа мышечных волокон, а увеличением их диаметра (гипертрофия).

Однако в последнее время появляется все больше работ, показывающих возможность увеличения числа волокон (гиперплазия) у животных, например, у птиц. Обычно, причиной гиперплазии у животных служит экстремальное растяжение мышц на протяжении длительного времени (от пары часов, до нескольких суток). Если кто-то подумал, что есть птицы, приверженцы экстремальной йоги — спешу вас разочаровать. Эти экстремальные растяжения являются частью экспериментов и достигаются не самым приятным образом.

Так за счет какого процесса происходит развитие и рост мышц у нас с вами?

Существующие работы по исследованию мышечного роста у человека показывают, что именно увеличение толщины волокон является причиной увеличения объема его мышц. И именно силовые нагрузки приводят к гипертрофии мышечных волокон человека. Роль гиперплазии же, скорее всего незначительна, если она вообще имеет место (сложно представить себе человека, который без остановки (в течение пары суток) растягивает одну и ту же мышцу).

Почему разные мышцы растут по разному?

Наиболее привычный и понятный для нас способ тренироваться — это обычные силовые тренировки. Под воздействием таких тренировок происходит гипертрофия быстрых и части промежуточных волокон (IIa), в то время, как медленные волокна чаще остаются за бортом.

Тогда как гипертрофировать мышцы с преобладанием медленных волокон?

Все просто, нужно выполнять упражнения в многоповторном режиме. Для примера возьмем икры (в них много медленных волокон). Хорошим подходом к тренировке этих мышц будут упражнения, которые можно выполнять неспеша в течение минуты (или более, в зависимости от вашей тренированности). Для примера возьмем подъёмы на носочки. За минуту получится примерно 30-40 повторений — это по сути тренировка на выносливость.

А что тогда насчет обычных силовых тренировок? Ведь в икрах все еще остаются быстрые волокна, которые тоже хочется гипертрофировать.

А как обеспечить рост мышц с быстрыми волокнами?

Например, вы хотите гипертрофировать трицепс (помним, что в нем много быстрых волокон). Это значит, что эффективными будут подходы с малым, и средним числом повторов и большой нагрузкой (50-80% от одноповторного максимума). При этом, длительность подхода не должна превышать 25-30 секунд, так как к этому времени уже успевает закончится АТФ и потихоньку подходят к концу запасы креатин фосфата (еще один вид топлива для быстрых волокон). После этого необходим отдых в 60-120 секунд (этого хватает, на ресинтез запасов топлива для быстрых волокон). С другими мышцами, с преобладанием быстрых волокон примерна такая же картина.

В довесок скажу, что с распределением волокон все не так просто. Есть еще ряд факторов (таких как пол, возраст и т.д.), которые могут оказать существенное влияние на соотношение мышечных волокон в мышцах человеческого тела.

Подробнее об этих и других аспектах, связанных с соотношением типов мышечных волокон в теле мы поговорим в следующей статье.

P. S. Вы уже наверное поняли, что эта тема достаточно сложная и применять эти знания не так уж просто. Но мы с друзьями заморочились и недавно запилили фитнесс приложение на основе ИИ, и написали об этом небольшую статью. Оно в самом начале оценивает точку старта человека и на основе его физических особенностей создает индивидуальные тренировки.

Если влезть под капот, то мы увидим, что алгоритм учитывает сколько времени должны длиться подходы, чтобы привести именно к гипертрофии, при этом нагрузка калибруется так, чтобы человек реально мог все выполнить. И да, он не выплёвывает легкие после первой тренировки, и на завтра может ходить + еще куча интересных механизмов на базе спортивной физиологии, о которых мы немного расскажем позже.

Энергетический обмен является единственным источником энергии в человеческом организме. Собственно, весь процесс жизнедеятельности человека — от рождения до смерти — сопровождается непрерывным процессом преобразования определенных веществ с выделением необходимой энергии.

Энергообмен в мышцах (Вырабатывание энергии)

Из-за того, что в организме человека нет практически ни одного процесса, который мог бы обойтись без затрат энергии, расход энергетических запасов очень неравномерен. Даже в условиях интенсивной физической нагрузки на обеспечение работы мышц уходит не более 20% энергии. Остальная энергия тратится на другие процессы и выводится в виде тепла.

В состоянии же покоя, когда на работу скелетных мышц энергия затрачивается в очень малых количествах, она идет на обмен веществ, а избыток превращается в тепло.

Чтобы понять как происходит вырабатывание энергии углубимся немного в биохимию.

Как вырабатывается энергия в мышцах

Базовый принцип образования энергии в мышцах — фосфорилирование аденозиндифосфата и утилизация аденозинтрифосфата как непосредственного источника энергии.

Мышцы состоят из упругой мышечной ткани, которая образована из особых клеточных и физиологических единиц — мышечных волокон. Для живого организма самым важным свойством мышечной ткани является ее возможность сокращаться и растягиваться. Череда растяжений и сокращений и помогает нам двигаться: бежать, плавать, да и просто совершать элементарные движения.

Источником энергии для сокращения мышц служит нуклеотид АТФ (аденозинтрифосфат), из которого в процессе сокращений волокон вырабатывается АДТ (аденозиндифосфат). В свою очередь, продукты распада АДФ необходимы для ресинтеза АТФ — благодаря возможности АДФ вновь синтезироваться в работающих мышцах, сокращение волокон не ограничивается несколькими секундами (именно на столько хватило бы энергии, если бы она образовывалась только за счет АТФ).

Гликолиз и липолиз

В результате очень интенсивной работы, которой является бег (в том числе марафонский), запасы нуклеотидов – тех самых АТФ и АДФ — в мышцах истощаются. Как только организм чувствует дефицит нуклеотидов, к процессу выработки энергии подключается гликолиз и липолиз.

Гликолиз – это процесс распада глюкозы с высвобождением энергии. Как несложно догадаться, для того чтобы этот механизм заработал, необходимо присутствие достаточного количества глюкозы.

Липолиз — процесс получения энергия за счет расщепления жиров. При липолизе жирные кислоты проходят расщепление (окислительное фосфорилирование) в результате которого в митохондриях клеток вырабатывается энергия. Именно за счет липолиза при длительных занятиях бегом сжигается жир и уходит лишний вес.

Как улучшить вырабатывание энергии

Расчеты специалистов спортивной медицины показали, что в среднем у марафонцев за всю дистанцию расходуется около 700 граммов АТФ на килограмм массы тела. У спортсмена с массой тела 70 кг потребность в этом нуклеотиде составит примерно 50 кг, что, безусловно, нереально получить из мышц без поддержки извне.

Энергообмен в процессе бега

Естественно, что для разной по интенсивности и продолжительности работы, необходим разный запас и мощность энергии. Например, благодаря аэробным процессам, в результате которых выделяется вода, углекислый газ и энергия, человек может выполнять длительную монотонную работу. Именно поэтому огромное значение в подготовке марафонца имеет создание крепкой аэробной базы.

Утилизация жирных кислот позволяет продержаться в самом конце марафона, когда на последнем отрезке дистанции от бегуна требуется энергия либо на достижение скорости, либо на преодоление расстояния до финиша. И здесь спортсмену очень пригодятся скоростно-силовые тренировки.

Читайте также: