Cara kerja otot rangka. Jaringan otot rangka

Yang pertama mencakup seluruh otot rangka manusia, yang memberikan kemampuan untuk melakukan gerakan sukarela, otot lidah, sepertiga bagian atas kerongkongan dan beberapa lainnya, otot jantung (miokardium), yang memiliki ciri khas tersendiri (komposisi protein, sifat kontraksi, dll). Otot polos mencakup lapisan otot organ dalam dan dinding pembuluh darah manusia, yang memberikan kemampuan untuk melakukan sejumlah fungsi fisiologis penting.

Elemen struktural dari semua jenis otot adalah serat otot. Serabut otot lurik masuk otot rangka ah membentuk kumpulan yang dihubungkan satu sama lain oleh lapisan jaringan ikat. Pada ujungnya, serat otot terjalin dengan serat tendon, yang melaluinya traksi otot disalurkan ke tulang kerangka. Serabut otot lurik adalah sel berinti raksasa, diameternya bervariasi dari 10 hingga 100 mikron, dan panjangnya sering kali sesuai dengan panjang otot, misalnya mencapai 12 cm pada beberapa otot manusia membran - sarcolemma dan terdiri dari sarkoplasma, elemen struktural yang merupakan organel seperti mitokondria, ribosom, tabung dan vesikel retikulum sarkoplasma dan yang disebut sistem T, berbagai inklusi, dll. Di dalam sarkoplasma, biasanya berbentuk bundel, banyak terdapat formasi seperti benang dengan ketebalan dari 0,5 hingga beberapa mikron - miofibril, yang memiliki, seperti seluruh serat secara keseluruhan, lurik melintang. Setiap miofibril dibagi menjadi beberapa ratus bagian dengan panjang 2,5-3 mikron, yang disebut sarkomer. Setiap sarkomer, pada gilirannya, terdiri dari bagian-bagian yang bergantian - cakram, yang memiliki kepadatan optik yang tidak sama dan memberikan miofibril dan serat otot secara keseluruhan ciri lurik melintang, yang dapat dideteksi dengan jelas ketika diamati di bawah mikroskop fase kontras. Disk yang lebih gelap memiliki kemampuan untuk menjadi birefringent dan disebut anisotropik, atau disk A. Disk yang lebih terang tidak memiliki kemampuan ini dan disebut isotropik, atau disk I. Bagian tengah disk A ditempati oleh zona birefringence yang lebih lemah - zona H . Disk I dibagi menjadi 2 bagian yang sama oleh pelat Z gelap yang membatasi satu sarkomer dari sarkomer lainnya. Setiap sarkomer memiliki dua jenis filamen yang terdiri dari protein otot: miosin tebal dan aktin tipis. Serat otot polos memiliki struktur yang sedikit berbeda. Mereka adalah sel mononuklear berbentuk gelendong yang tidak memiliki lurik melintang. Panjangnya biasanya mencapai 50-250 mikron (di dalam rahim - hingga 500 mikron), lebar - 4-8 mikron; miofilamen di dalamnya biasanya tidak bersatu menjadi miofibril yang terpisah, tetapi terletak di sepanjang serat dalam bentuk banyak filamen aktin tunggal. Tidak ada sistem filamen miosin yang teratur dalam sel otot polos. Pada otot polos moluska, peran terpenting dalam pelaksanaan fungsi obturator tampaknya dimainkan oleh serat paramiosin (tropomiosin A).

Komposisi kimiawi otot berbeda-beda tergantung jenis dan keadaan fungsional otot dan sejumlah faktor lainnya. Zat utama penyusun otot lurik manusia beserta kandungannya (dalam% berat basah) disajikan di bawah ini:

• Air 72-80
• Zat padat 20-28

Termasuk:

• Tupai 16,5-20,9
• Glikogen 0,3-3,0
• Fosfatida 0,4-1,0
• Kolesterol 0,06-0,2
• Kreatin + kreatin fosfat 0,2-0,55
• Kreatinin 0,003-0,005
• ATP 0,25-0,4
• Karnosin 0,2-0,3
• karnitin 0,02-0,05
• Anzerin 0,09-0,15
• Asam amino bebas 0,1-0,7
• Asam laktat 0,01-0,02
• Abu 1,0-1,5

Rata-rata, sekitar 75% berat basah otot adalah air. Protein merupakan bagian terbesar dari zat padat. Ada protein miofibrillar (kontraktil) - miosin, aktin dan kompleksnya - aktomiosin, tropomiosin dan sejumlah protein minor (a dan b-aktinin, troponin, dll.), dan sarkoplasma - globulin X, miogen, pigmen pernapasan , khususnya mioglobin , nukleoprotein dan enzim yang terlibat dalam proses metabolisme di otot. Dari senyawa lain, yang paling penting adalah ekstraktif, yang berperan dalam metabolisme dan fungsi kontraktil otot: ATP, fosfokreatin, karnosin, anserin, dll.; fosfolipid, yang berperan penting dalam pembentukan struktur mikro seluler dan proses metabolisme; zat bebas nitrogen: glikogen dan produk pemecahannya (glukosa, asam laktat, dll.), lemak netral, kolesterol, dll.; mineral - garam K, Na, Ca, Mg. Otot polos berbeda secara signifikan komposisi kimia dari lurik (kandungan protein kontraktual lebih rendah - aktomiosin, senyawa berenergi tinggi, dipeptida, dll.).

Ciri-ciri fungsional otot lurik. Otot lurik kaya akan berbagai saraf, yang dengannya aktivitas otot diatur oleh pusat saraf. Yang paling penting adalah: saraf motorik, yang menghantarkan impuls ke otot, menyebabkan eksitasi dan kontraksi; saraf sensorik, yang melaluinya informasi tentang kondisinya ditransmisikan dari otot ke pusat saraf, dan, akhirnya, serat trofik adaptif dari sistem saraf simpatik, yang mempengaruhi metabolisme dan memperlambat perkembangan kelelahan otot.

Setiap cabang saraf motorik, yang mempersarafi seluruh kelompok serat otot yang membentuk unit motorik, mencapai serat otot yang terpisah. Semua serat otot yang membentuk unit tersebut berkontraksi ketika tereksitasi hampir secara bersamaan. Di bawah pengaruh impuls saraf, mediator, asetilkolin, dilepaskan di ujung saraf motorik, yang berinteraksi dengan reseptor kolinergik pada membran postsinaptik (sinapsis). Akibatnya, permeabilitas membran terhadap ion Na dan K meningkat, yang selanjutnya menyebabkan depolarisasi (munculnya potensi pascasinaps). Setelah itu, gelombang eksitasi (gelombang elektronegativitas) muncul di area yang berdekatan dari membran serat otot, yang merambat sepanjang serat otot rangka, biasanya dengan kecepatan beberapa meter per detik. Akibat eksitasi, otot mengubah sifat elastisnya. Jika titik perlekatan otot tidak tetap dan tidak bergerak, maka otot akan memendek (berkontraksi). Dalam hal ini, otot menghasilkan kerja mekanis tertentu. Jika titik perlekatan otot tidak bergerak, ketegangan berkembang di dalamnya. Antara timbulnya eksitasi dan munculnya gelombang kontraksi atau gelombang tegangan, terjadi suatu waktu yang disebut periode laten. Kontraksi otot disertai dengan pelepasan panas, yang berlanjut selama waktu tertentu bahkan setelah relaksasi.

Pada otot manusia, keberadaan serat otot “lambat” telah terbentuk (termasuk serat otot “merah”, yang mengandung pigmen pernapasan mioglobin) dan “cepat” (“putih”, yang tidak memiliki mioglobin), berbeda dalam kecepatannya. gelombang kontraksi dan durasinya. Pada serat “lambat”, durasi gelombang kontraksi kira-kira 5 kali lebih lama, dan kecepatan konduksinya 2 kali lebih kecil dibandingkan pada serat “cepat”. Hampir semua otot rangka adalah tipe campuran, yaitu. mengandung serat “cepat” dan “lambat”. Tergantung pada sifat iritasi, terjadi kontraksi serat otot satu fase, atau kontraksi tetanik jangka panjang. Tetanus terjadi ketika serangkaian iritasi memasuki otot dengan frekuensi sedemikian rupa sehingga setiap iritasi berikutnya masih membuat otot tetap dalam keadaan berkontraksi, sehingga menghasilkan penjumlahan gelombang kontraktil. BUKAN. Vvedensky menetapkan bahwa peningkatan frekuensi rangsangan menyebabkan peningkatan tetanus, tetapi hanya sampai batas tertentu, yang disebutnya “optimal”. Peningkatan stimulasi lebih lanjut mengurangi kontraksi tetanik (pessimum). Perkembangan tetanus sangat penting selama kontraksi serat otot yang “lambat”. Pada otot dengan dominasi serat "cepat", kontraksi maksimum biasanya merupakan hasil penjumlahan kontraksi semua unit motorik, di mana impuls saraf, biasanya, tidak tiba secara bersamaan, secara asinkron.

Pada otot lurik, keberadaan serat tonik murni juga telah diketahui. Serat tonik terlibat dalam menjaga tonus otot “bebas kelelahan”. Kontraksi tonik adalah kontraksi terus menerus yang berkembang perlahan yang dapat dipertahankan untuk waktu yang lama tanpa pengeluaran energi yang signifikan dan dinyatakan dalam perlawanan “tak kenal lelah” terhadap kekuatan eksternal yang cenderung meregangkan organ otot. Serabut tonik bereaksi terhadap impuls saraf dengan gelombang kontraksi hanya secara lokal (di tempat iritasi). Namun karena banyaknya plak motorik terminal, serat tonik dapat tereksitasi dan berkontraksi secara keseluruhan. Kontraksi serat-serat tersebut berkembang sangat lambat sehingga bahkan pada frekuensi rangsangan yang sangat rendah, gelombang kontraksi individu saling tumpang tindih dan bergabung menjadi pemendekan yang bertahan lama. Resistensi jangka panjang serat tonik, serta serat fase lambat, terhadap gaya tarik dipastikan tidak hanya melalui tegangan elastis, tetapi juga melalui peningkatan viskositas protein otot.

Untuk mengkarakterisasi fungsi kontraktil otot, digunakan konsep tersebut "kekuatan mutlak", yang merupakan besaran yang proporsional potongan melintang otot, diarahkan tegak lurus terhadap seratnya, dan dinyatakan dalam kg/cm2. Misalnya kekuatan absolut otot bisep manusia adalah 11,4 dan otot gastrocnemius adalah 5,9 kg/cm2.

Kerja otot yang intensif dan sistematis (pelatihan) meningkatkan massa, kekuatan, dan kinerjanya. Namun, pekerjaan yang berlebihan menyebabkan timbulnya kelelahan, yaitu kelelahan. terhadap penurunan kinerja otot. Ketidakaktifan otot menyebabkan atrofi otot.

Ciri-ciri fungsional otot polos

Otot polos organ dalam berbeda secara signifikan dari otot rangka dalam sifat persarafan, eksitasi dan kontraksi. Gelombang eksitasi dan kontraksi terjadi pada otot polos dengan kecepatan yang sangat lambat. Perkembangan keadaan tonus otot polos yang “tak kenal lelah” dikaitkan, seperti pada serat rangka tonik, dengan lambatnya gelombang kontraktil, menyatu satu sama lain bahkan dengan rangsangan ritmik yang jarang. Otot polos juga dicirikan oleh kemampuan untuk mengotomatisasi, yaitu. untuk aktivitas yang tidak berhubungan dengan masuknya impuls saraf ke dalam otot dari sistem saraf pusat. Telah ditetapkan bahwa tidak hanya sel-sel saraf yang terdapat pada otot polos, tetapi sel-sel otot polos itu sendiri juga memiliki kemampuan untuk terangsang dan berkontraksi secara spontan dan berirama.

Penting bagi tubuh adalah kemampuan otot polos untuk mengubah panjang tanpa meningkatkan ketegangan (mengisi organ berongga, misalnya kandung kemih, perut, dll).

Otot rangka manusia

Otot rangka manusia, yang bentuk, ukuran, dan posisinya bervariasi, membentuk lebih dari 40% berat tubuhnya. Saat berkontraksi, otot memendek, yang bisa mencapai 60% panjangnya; semakin panjang ototnya (otot terpanjang di tubuh, sartorius, mencapai 50 cm), semakin besar rentang geraknya. Kontraksi otot berbentuk kubah (misalnya diafragma) menyebabkan perataannya, sedangkan kontraksi otot berbentuk cincin (sfingter) disertai dengan penyempitan atau penutupan bukaan. Sebaliknya, otot-otot arah radial menyebabkan perluasan lubang selama kontraksi. Jika otot terletak di antara tonjolan tulang dan kulit, kontraksinya menyebabkan perubahan tekstur kulit.

Semua otot rangka, atau somatik (dari bahasa Yunani soma - tubuh), menurut prinsip topografi-anatomi, dapat dibagi menjadi otot kepala, di antaranya ada otot wajah dan otot pengunyahan yang mempengaruhi rahang bawah, otot rahang bawah. leher, badan dan anggota badan. Otot-otot batang tubuh menutupi dada dan membentuk dinding rongga perut, sebagai akibatnya mereka terbagi menjadi otot-otot dada, perut dan punggung. Pemotongan kerangka anggota badan berfungsi sebagai dasar untuk mengidentifikasi kelompok otot yang sesuai: untuk anggota tubuh bagian atas - ini adalah otot-otot korset bahu, lengan atas, lengan bawah dan tangan; untuk ekstremitas bawah - otot-otot korset panggul, paha, tungkai bawah, kaki.

Seseorang memiliki sekitar 500 otot yang berhubungan dengan kerangka. Diantaranya, ada yang besar (misalnya otot paha depan femoris), ada pula yang kecil (misalnya otot punggung pendek). Kerja sendi otot dilakukan berdasarkan prinsip sinergi, meskipun kelompok otot fungsional individu bekerja sebagai antagonis ketika melakukan gerakan tertentu. Jadi, di depan bahu terdapat otot bisep dan brakialis, yang melakukan fleksi lengan bawah pada sendi siku, dan di belakang terdapat otot trisep brakii, yang kontraksinya menyebabkan gerakan sebaliknya - ekstensi lengan bawah.

Gerakan sederhana dan kompleks terjadi pada sendi bola. Misalnya pada sendi panggul, fleksi pinggul disebabkan oleh otot iliopsoas, dan ekstensi oleh otot gluteus maximus. Pinggul diabduksi oleh kontraksi otot gluteus medius dan minimus, dan diaduksi oleh lima otot paha medial. Secara melingkar sendi pinggul Otot-otot yang menyebabkan pinggul berputar ke dalam dan ke luar juga terlokalisasi.

Otot paling kuat terletak di batang tubuh. Ini adalah otot punggung - batang erektor, otot perut, yang membentuk formasi khusus pada manusia - pers perut. Karena posisi tubuh yang vertikal, otot-otot anggota tubuh bagian bawah seseorang menjadi lebih kuat, karena selain berperan dalam penggerak, mereka juga memberikan dukungan pada tubuh. Sebaliknya, dalam proses evolusi, otot-otot ekstremitas atas menjadi lebih cekatan sehingga menjamin terlaksananya gerakan-gerakan yang cepat dan akurat.

Berdasarkan analisis posisi spasial dan aktivitas fungsional otot ilmu pengetahuan modern juga menggunakan asosiasi berikut: sekelompok otot yang melakukan gerakan batang tubuh, kepala dan leher; sekelompok otot yang melakukan gerakan korset bahu dan anggota tubuh bagian atas yang bebas; otot-otot ekstremitas bawah. Dalam kelompok-kelompok ini, ansambel yang lebih kecil dibedakan.

Patologi otot

Pelanggaran fungsi kontraktil otot dan kemampuannya untuk mengembangkan dan mempertahankan tonus diamati pada hipertensi, infark miokard, distrofi otot, atonia rahim, usus, kandung kemih, berbagai bentuk kelumpuhan (misalnya setelah menderita polio), dll. Perubahan patologis pada fungsi organ otot dapat terjadi karena gangguan regulasi saraf atau humoral, kerusakan pada otot individu atau bagiannya (misalnya pada infark miokard) dan, akhirnya, pada tingkat seluler dan subseluler. Dalam hal ini, mungkin ada gangguan metabolisme (terutama sistem enzim untuk regenerasi senyawa berenergi tinggi - terutama ATP) atau perubahan substrat kontraktil protein. Perubahan ini mungkin disebabkan oleh kurangnya pembentukan protein otot karena gangguan sintesis informasi terkait, atau matriks, RNA, yaitu. cacat bawaan pada struktur DNA peralatan kromosom sel. Kelompok penyakit terakhir ini diklasifikasikan sebagai penyakit keturunan.

Protein sarkoplasma otot rangka dan otot polos menarik tidak hanya dari sudut pandang kemungkinan partisipasinya dalam pengembangan efek kental. Banyak dari mereka memiliki aktivitas enzimatik dan terlibat dalam metabolisme sel. Ketika organ otot rusak, misalnya dengan infark miokard atau gangguan permeabilitas membran permukaan serat otot, enzim (kreatin kinase, laktat dehidrogenase, aldolase, aminotransferase, dll.) dapat dilepaskan ke dalam darah. Dengan demikian, penentuan aktivitas enzim-enzim ini dalam plasma darah pada sejumlah penyakit (infark miokard, miopati, dll.) merupakan kepentingan klinis yang serius.

Otot rangka - bagian aktif dari sistem muskuloskeletal, yang juga meliputi tulang, ligamen, tendon dan persendiannya. Dari segi fungsional, neuron motorik yang menyebabkan eksitasi serabut otot juga dapat diklasifikasikan sebagai sistem motorik. Akson neuron motorik bercabang di pintu masuk otot rangka, dan setiap cabang berpartisipasi dalam pembentukan sinapsis neuromuskular pada serat otot yang terpisah.

Neuron motorik, bersama dengan serat otot yang dipersarafinya, disebut unit neuromotor (atau motorik) (MU). Pada otot mata, satu unit motorik mengandung 13-20 serabut otot, pada otot batang tubuh - 1 ton serabut, pada otot soleus - 1500-2500 serabut. Serabut otot pada satu unit motorik mempunyai sifat morfofungsional yang sama.

Fungsi otot rangka adalah: 1) gerak benda dalam ruang; 2) pergerakan bagian-bagian tubuh relatif satu sama lain, termasuk pelaksanaan gerakan pernapasan yang memberikan ventilasi pada paru-paru; 3) menjaga posisi dan postur tubuh. Selain itu, otot lurik penting dalam produksi panas, yang menjaga homeostasis suhu, dan dalam penyimpanan nutrisi tertentu.

Sifat fisiologis otot rangka menyorot:

1)sifat dpt dirangsang. Karena polarisasi yang tinggi pada membran serabut otot lurik (90 mV), rangsangannya lebih rendah dibandingkan serabut saraf. Amplitudo potensial aksinya (130 mV) lebih besar dibandingkan dengan sel tereksitasi lainnya. Hal ini memungkinkan dalam praktiknya mencatat aktivitas bioelektrik otot rangka dengan mudah. Durasi potensial aksi adalah 3-5 ms. Hal ini menentukan periode singkat refraktilitas absolut serat otot;

daya konduksi. Kecepatan eksitasi sepanjang membran serat otot adalah 3-5 m/s;

kontraktilitas. Merupakan sifat spesifik serat otot untuk mengubah panjang dan ketegangannya seiring dengan berkembangnya eksitasi.

Otot rangka juga punya elastisitas dan viskositas.

Mode dan jenis kontraksi otot.Rezim isotonik - otot memendek tanpa adanya peningkatan ketegangannya. Kontraksi seperti itu hanya mungkin terjadi pada otot yang terisolasi (dikeluarkan dari tubuh).

Modus isometrik - ketegangan otot meningkat, tetapi panjangnya praktis tidak berkurang. Pengurangan ini diamati ketika mencoba mengangkat beban yang sangat besar.

Modus auksotonik otot memendek dan ketegangannya meningkat. Pengurangan ini paling sering diamati selama aktivitas kerja manusia. Alih-alih istilah "mode auksotonik", nama tersebut sering digunakan modus konsentris.

Ada dua jenis kontraksi otot: tunggal dan tetanik.

Kontraksi otot tunggal memanifestasikan dirinya sebagai akibat dari perkembangan gelombang eksitasi tunggal pada serat otot. Hal ini dapat dicapai dengan menerapkan stimulus yang sangat singkat (sekitar 1 ms) pada otot. Perkembangan kontraksi otot tunggal dibagi menjadi periode laten, fase pemendekan, dan fase relaksasi. Kontraksi otot mulai tampak 10 ms dari awal rangsangan. Interval waktu ini disebut periode laten (Gbr. 5.1). Ini akan diikuti dengan perkembangan pemendekan (durasi sekitar 50 ms) dan relaksasi (50-60 ms). Dipercaya bahwa rata-rata 0,1 detik dihabiskan untuk seluruh siklus kontraksi otot tunggal. Namun perlu diingat bahwa durasi kontraksi tunggal pada otot yang berbeda bisa sangat bervariasi. Hal ini juga tergantung pada keadaan fungsional otot. Kecepatan kontraksi dan terutama relaksasi melambat seiring dengan berkembangnya kelelahan otot. Otot cepat yang mempunyai periode kontraksi tunggal yang singkat antara lain otot lidah dan otot penutup kelopak mata.

Beras. 5.1. Hubungan temporal antara berbagai manifestasi eksitasi serat otot rangka: a - rasio potensial aksi, pelepasan Ca 2+ ke dalam sarkoplasma dan kontraksi: / - periode laten; 2 - mentega; 3 - relaksasi; b - rasio potensial aksi, kontraksi dan tingkat rangsangan

Di bawah pengaruh satu stimulus, potensial aksi pertama kali muncul dan baru kemudian periode pemendekan mulai berkembang. Ini berlanjut setelah berakhirnya repolarisasi. Pemulihan polarisasi awal sarcolemma juga menunjukkan pemulihan rangsangan. Akibatnya, dengan latar belakang berkembangnya kontraksi pada serat otot, gelombang eksitasi baru dapat disebabkan, yang efek kontraktilnya akan bersifat kumulatif.

Kontraksi tetanik atau tetanus disebut kontraksi otot yang timbul akibat terjadinya berbagai gelombang eksitasi pada unit motorik, yang efek kontraktilnya dirangkum dalam amplitudo dan waktu.

Ada tetanus yang bergerigi dan halus. Untuk mendapatkan tetanus dentate, perlu untuk merangsang otot dengan frekuensi sedemikian rupa sehingga setiap dampak berikutnya diterapkan setelah fase pemendekan, tetapi sebelum akhir relaksasi. Tetanus halus terjadi dengan stimulasi yang lebih sering, ketika paparan berikutnya diterapkan selama perkembangan pemendekan otot. Misalnya, jika fase pemendekan suatu otot adalah 50 ms, dan fase relaksasi adalah 60 ms, maka untuk memperoleh tetanus bergerigi perlu dilakukan iritasi pada otot tersebut dengan frekuensi 9-19 Hz, untuk memperoleh tetanus halus - dengan a frekuensi minimal 20 Hz.

Meskipun

Pesimum

200Hz

50Hz

Beras. 5.2. Ketergantungan amplitudo kontraksi pada frekuensi rangsangan (kekuatan dan durasi rangsangan tidak berubah)

Untuk menunjukkan berbagai jenis tetanus, biasanya digunakan rekaman kontraksi otot gastrocnemius katak yang terisolasi pada kymograph. Contoh kymogram tersebut ditunjukkan pada Gambar.

5.2. Amplitudo kontraksi tunggal minimal, meningkat pada tetanus bergerigi dan menjadi maksimal pada tetanus halus. Salah satu alasan peningkatan amplitudo ini adalah ketika gelombang eksitasi sering terjadi, Ca 2+ terakumulasi dalam sarkoplasma serat otot, merangsang interaksi protein kontraktil. Dengan peningkatan frekuensi stimulasi secara bertahap, kekuatan dan amplitudo kontraksi otot hanya meningkat sampai batas tertentu - respon optimal. Frekuensi rangsangan yang menimbulkan respon otot paling besar disebut optimal. Peningkatan lebih lanjut dalam frekuensi rangsangan disertai dengan penurunan amplitudo dan kekuatan kontraksi. Fenomena ini disebut

pesimisme terhadap respons, dan frekuensi iritasi yang melebihi nilai optimal bersifat pesimis. Fenomena optimal dan pessimum ditemukan oleh N.E. Vvedensky. Saat menilai aktivitas fungsional otot, mereka berbicara tentang nada dan kontraksi fasanya. Tonus otot

disebut keadaan ketegangan terus menerus yang berkepanjangan. Dalam hal ini, pemendekan otot yang terlihat mungkin tidak ada karena fakta bahwa eksitasi tidak terjadi pada semua, tetapi hanya pada beberapa unit motorik otot dan tidak tereksitasi secara serempak. Kontraksi otot fasik disebut pemendekan otot jangka pendek, diikuti dengan relaksasi. Unit struktural dan fungsional otot rangka adalah serat otot, yaitu sel berinti banyak yang memanjang (panjang 0,5-40 cm). Ketebalan serat otot 10-100 mikron. Diameternya bisa bertambah dengan beban latihan yang intens, namun jumlah serat otot hanya bisa bertambah sampai usia 3-4 bulan.

Membran serat otot disebut sarkolema, sitoplasma - sarkoplasma. Sarkoplasma mengandung inti, banyak organel, retikulum sarkoplasma, yang meliputi tubulus memanjang dan penebalannya - tangki yang mengandung cadangan Ca 2+. Tangki tersebut berdekatan dengan tubulus transversal yang menembus serat dalam arah melintang (Gbr. 5.3).

Dalam sarkoplasma, sekitar 2000 miofibril (tebal sekitar 1 m) berjalan di sepanjang serat otot, termasuk filamen yang dibentuk oleh jalinan molekul protein kontraktil: aktin dan miosin. Molekul aktin membentuk filamen tipis (myofilamen) yang terletak sejajar satu sama lain dan menembus semacam membran yang disebut garis atau garis Z. Garis Z terletak tegak lurus terhadap sumbu panjang miofibril dan membagi miofibril menjadi beberapa bagian dengan panjang 2-3 µm. Daerah-daerah tersebut disebut sarkomer.

Tangki Sarcolemma

Tabung melintang

Sarkomer

Jj3H ssss s_ z zzzz tccc ;

; zzzz ssss dengan

z zzzz ssss s

j3333 CCSS£

J3333 dengan dengan dengan dengan dengan_

Sarkomernya memendek

Sarkomernya santai

Beras. 5.3. Struktur sarkomer serat otot: Garis Z - batasi sarkomer,/! - disk anisotropik (gelap), / - disk isotropik (terang), zona H (kurang gelap)

Sarkomer adalah unit kontraktil miofibril. Di tengah sarkomer, filamen tebal yang dibentuk oleh molekul miosin terletak tersusun rapi satu di atas yang lain, dan filamen tipis aktin terletak serupa di tepi sarkomer. Ujung filamen aktin memanjang di antara ujung filamen miosin.

Bagian tengah sarkomer (lebar 1,6 µm), tempat letak filamen miosin, tampak gelap di bawah mikroskop. Area gelap ini dapat ditelusuri di seluruh serat otot, karena sarkomer miofibril yang berdekatan terletak secara simetris di atas satu sama lain. Area gelap pada sarkomer disebut A-disk yang berasal dari kata “anisotropic”. Area ini bersifat birefringent dalam cahaya terpolarisasi. Area di tepi cakram A, tempat filamen aktin dan miosin saling tumpang tindih, tampak lebih gelap daripada di bagian tengah, yang hanya berisi filamen miosin. Area pusat ini disebut strip H.

Area miofibril yang hanya berisi filamen aktin tidak menunjukkan birefringence; area tersebut bersifat isotropik. Oleh karena itu nama mereka - I-disc. Di tengah cakram I terdapat garis gelap sempit yang dibentuk oleh membran Z. Membran ini menjaga filamen aktin dari dua sarkomer yang berdekatan dalam keadaan teratur.

Selain molekul aktin, filamen aktin juga mengandung protein tropomiosin dan troponin, yang mempengaruhi interaksi filamen aktin dan miosin. Molekul miosin memiliki bagian yang disebut kepala, leher, dan ekor. Setiap molekul tersebut memiliki satu ekor dan dua kepala dengan leher. Setiap kepala mempunyai pusat kimia yang dapat mengikat ATP dan tempat yang memungkinkannya berikatan dengan filamen aktin.

Selama pembentukan filamen miosin, molekul miosin terjalin dengan ekor panjangnya yang terletak di tengah filamen ini, dan kepalanya terletak lebih dekat ke ujungnya (Gbr. 5.4). Leher dan kepala membentuk tonjolan yang menonjol dari filamen miosin. Proyeksi ini disebut jembatan silang. Mereka bersifat mobile, dan berkat jembatan seperti itu, filamen miosin dapat menjalin hubungan dengan filamen aktin.

Ketika ATP menempel pada kepala molekul miosin, jembatan tersebut secara singkat diposisikan pada sudut tumpul relatif terhadap ekornya. Pada saat berikutnya, pembelahan sebagian ATP terjadi dan, akibatnya, kepala naik dan bergerak ke posisi berenergi di mana ia dapat berikatan dengan filamen aktin.

Molekul aktin membentuk trolonin heliks ganda

Pusat Komunikasi ATF

Molekul miosin pada perbesaran tinggi

Bagian dari filamen tebal (kepala molekul miosin terlihat)

Filamen aktin

Kepala

+Ka 2+

ADF-F

Beras. 5.4. Struktur filamen aktin dan miosin, pergerakan kepala miosin selama kontraksi dan relaksasi otot. Penjelasan dalam teks: 1-4 - tahapan siklus

Mekanisme kontraksi serat otot. Eksitasi serat otot rangka dalam kondisi fisiologis hanya disebabkan oleh impuls yang berasal dari neuron motorik. Impuls saraf mengaktifkan sinapsis neuromuskular, menyebabkan terjadinya PC.P, dan potensial pelat ujung memastikan terbentuknya potensial aksi di sarkolema.

Potensi aksi merambat baik di sepanjang membran permukaan serat otot maupun lebih dalam di sepanjang tubulus transversal. Dalam hal ini, tangki retikulum sarkoplasma mengalami depolarisasi dan saluran Ca 2+ terbuka.

Karena dalam sarkoplasma konsentrasi Ca 2+ adalah 1(G 7 -1(G b M, dan di dalam tangki kira-kira 10.000 kali lebih besar), maka ketika saluran Ca 2+ terbuka, kalsium sepanjang gradien konsentrasi meninggalkan tangki ke dalam sarkoplasma dan berdifusi ke miofilamen dan memicu proses yang memastikan kontraksi. ke dalam sarkoplasma adalah faktor yang memasangkan listrik langit dan fenomena mekanis pada serat otot. Ion Ca 2+ berikatan dengan troponin dan ini, dengan partisipasi tropomio- zina, mengarah pada pembukaan (pembukaan blokir) situs aktino melolong filamen yang dapat berikatan dengan miosin. Setelah ini, kepala miosin yang diberi energi membentuk jembatan dengan aktin, dan terjadi pemecahan akhir ATP yang sebelumnya ditangkap dan ditahan oleh kepala miosin. 2+ Energi yang diperoleh dari pemecahan ATP digunakan untuk memutar kepala miosin menuju pusat sarkomer. Dengan rotasi ini, kepala miosin menarik filamen aktin bersamanya, memindahkannya di antara filamen miosin. Dalam satu pukulan, kepala dapat memajukan filamen aktin sebesar -1% dari panjang sarkomer. Untuk kontraksi yang maksimal, diperlukan gerakan mendayung kepala yang berulang-ulang. Ini terjadi ketika ada konsentrasi ATP yang cukup dan

Sa dalam sarkoplasma. Agar kepala miosin dapat bergerak kembali, molekul ATP baru harus melekat padanya.

Untuk mengendurkan serat otot, konsentrasi ion Ca 2+ dalam sarkoplasma perlu kurang dari 10 -7 M/l. Hal ini terjadi karena berfungsinya pompa kalsium yang mendorong Ca 2+ dari sarkoplasma ke dalam retikulum. Selain itu, untuk relaksasi otot, jembatan antara kepala miosin dan aktin harus diputus. Pecahnya ini terjadi ketika molekul ATP ada di sarkoplasma dan berikatan dengan kepala miosin. Setelah kepala terlepas, gaya elastis meregangkan sarkomer dan menggerakkan filamen aktin ke posisi semula. Gaya elastis terbentuk karena: 1) traksi elastis protein seluler berbentuk spiral yang termasuk dalam struktur sarkomer; 2) sifat elastis membran retikulum sarkoplasma dan sarkolema; 3) elastisitas jaringan ikat otot, tendon dan pengaruh gravitasi.

Kekuatan otot. Kekuatan suatu otot ditentukan oleh nilai maksimum beban yang dapat diangkatnya, atau oleh gaya (ketegangan) maksimum yang dapat dikembangkannya dalam kondisi kontraksi isometrik.

Satu serat otot mampu mengembangkan ketegangan 100-200 mg. Ada sekitar 15-30 juta serat di dalam tubuh. Jika mereka bekerja secara paralel dalam arah dan waktu yang sama, mereka dapat menghasilkan tegangan 20-30 ton.

Kekuatan otot bergantung pada sejumlah faktor morfofungsional, fisiologis dan fisik.

Kekuatan otot meningkat seiring dengan bertambahnya luas penampang geometris dan fisiologis. Untuk menentukan penampang fisiologis suatu otot, carilah jumlah penampang semua serat otot sepanjang garis yang ditarik tegak lurus terhadap jalannya masing-masing serat otot.

Pada otot dengan serabut sejajar (sartorius), penampang geometris dan fisiologis adalah sama. Pada otot dengan serat miring (interkostal) penampang fisiologis lebih besar daripada geometrik dan ini membantu meningkatkan kekuatan otot. Penampang fisiologis dan kekuatan otot dengan susunan serat otot yang serabut (sebagian besar otot tubuh) semakin meningkat.

Untuk dapat membandingkan kekuatan serat otot pada otot dengan struktur histologis yang berbeda, diperkenalkan konsep kekuatan otot absolut.

Kekuatan otot mutlak- kekuatan maksimum yang dikembangkan oleh otot, dihitung per 1 cm 2 penampang fisiologis. Kekuatan absolut bisep - 11,9 kg/cm2, trisep brachii - 16,8 kg/cm2, gastrocnemius 5,9 kg/cm2, otot polos - 1 kg/cm2

Kekuatan otot tergantung pada persentase berbagai jenis unit motorik yang termasuk dalam otot ini. Perbandingan jenis yang berbeda unit motorik pada otot yang sama bervariasi dari orang ke orang.

Jenis unit motorik berikut dibedakan: a) lambat, tidak melelahkan (memiliki warna merah) - memiliki kekuatan rendah, tetapi dapat berada dalam keadaan kontraksi tonik untuk waktu yang lama tanpa tanda-tanda kelelahan; b) cepat, mudah lelah (memiliki putih) - seratnya memiliki kekuatan kontraktil yang besar; c) cepat, tahan terhadap kelelahan - memiliki kekuatan kontraksi yang relatif besar dan kelelahan berkembang perlahan di dalamnya.

kamu orang yang berbeda rasio jumlah unit motorik lambat dan cepat pada otot yang sama ditentukan secara genetik dan dapat sangat bervariasi. Jadi, pada otot paha depan manusia, kandungan relatif serat tembaga dapat bervariasi dari 40 hingga 98%.

Semakin besar persentase serat lambat di otot seseorang, semakin besar pula serat tersebut beradaptasi dengan pekerjaan jangka panjang namun berdaya rendah. Orang dengan kandungan unit motorik cepat kuat yang tinggi mampu mengembangkan kekuatan yang lebih besar, namun rentan cepat lelah.

Namun, kita harus ingat bahwa kelelahan bergantung pada banyak faktor lain. Kekuatan otot meningkat dengan peregangan sedang. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dengan peregangan sarkomer yang moderat (hingga 2,2 mikron), jumlah jembatan yang dapat terbentuk antara aktin dan miosin meningkat. Ketika otot diregangkan, traksi elastis juga berkembang di dalamnya, yang bertujuan untuk memendek. Dorongan ini ditambah dengan gaya yang dihasilkan oleh pergerakan kepala miosin.

Kekuatan otot diatur oleh sistem saraf dengan mengubah frekuensi impuls yang dikirim ke otot, menyinkronkan eksitasi

Pada tegangan hingga 75% dari maksimum yang mungkin, hampir semua unit motorik diaktifkan dan peningkatan kekuatan lebih lanjut terjadi karena peningkatan frekuensi impuls yang tiba di serat otot.

Dengan kontraksi yang lemah, frekuensi impuls pada akson neuron motorik adalah 5-10 impuls/s, dan dengan kekuatan yang besar kontraksi bisa mencapai hingga 50 denyut/detik.

DI DALAM masa kecil peningkatan kekuatan terjadi terutama karena peningkatan ketebalan serat otot, dan ini berhubungan dengan peningkatan jumlah miofibril.

Peningkatan jumlah serat tidak signifikan.

Saat melatih otot orang dewasa, peningkatan kekuatannya dikaitkan dengan peningkatan jumlah miofibril, sedangkan peningkatan daya tahan disebabkan oleh peningkatan jumlah mitokondria dan intensitas sintesis ATP akibat proses aerobik.

Ada hubungan antara kekuatan dan kecepatan pemendekan.

Semakin besar panjang otot, semakin tinggi kecepatan kontraksi otot (akibat penjumlahan efek kontraktil sarkomer) dan bergantung pada beban pada otot. Dengan bertambahnya beban, kecepatan kontraksi menurun. Sebuah beban yang berat hanya dapat diangkat dengan bergerak secara perlahan.Kecepatan kontraksi maksimum yang dicapai selama kontraksi otot manusia adalah sekitar 8 m/s. Kekuatan kontraksi otot menurun seiring dengan berkembangnya kelelahan.

Kelelahan dan dasar fisiologisnya.

Kelelahan

Kelelahan yang berkembang dalam kondisi aktivitas kerja normal, baik selama kerja otot maupun mental, memiliki mekanisme perkembangan yang serupa dalam banyak hal. Dalam kedua kasus tersebut, proses kelelahan berkembang pertama kali di bagian saraf pusat Salah satu indikatornya adalah menurunnya kecerdasan nasional kinerja dengan kelelahan fisik, dan dengan kelelahan mental - penurunan efisiensi kita serviks kegiatan.

Istirahat disebut keadaan istirahat atau melakukan aktivitas baru, di mana kelelahan dihilangkan dan kinerja dipulihkan. MEREKA. Sechenov menunjukkan bahwa pemulihan kinerja terjadi lebih cepat jika, ketika istirahat setelah kelelahan pada satu kelompok otot (misalnya lengan kiri), pekerjaan dilakukan oleh kelompok otot lain ( tangan kanan). Ia menyebut fenomena ini sebagai "rekreasi aktif"

Pemulihan adalah proses yang memastikan penghapusan kekurangan energi dan zat plastik, reproduksi struktur yang habis atau rusak selama bekerja, penghapusan kelebihan metabolit dan penyimpangan indikator homeostasis dari tingkat optimal.

Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pemulihan tubuh tergantung pada intensitas dan lamanya pekerjaan. Semakin besar intensitas pekerjaan maka semakin pendek pula waktu istirahat yang diperlukan.

Berbagai indikator proses fisiologis dan biokimia dipulihkan setelah waktu yang berbeda setelah selesainya aktivitas fisik. Salah satu tes penting terhadap tingkat pemulihan adalah menentukan waktu yang diperlukan agar detak jantung Anda kembali ke tingkat istirahat. Waktu pemulihan detak jantung setelah tes olahraga sedang orang yang sehat tidak boleh lebih dari 5 menit.

Dengan aktivitas fisik yang sangat intens, fenomena kelelahan berkembang tidak hanya pada sistem saraf pusat, tetapi juga pada sinapsis neuromuskular, serta pada otot. Dalam sistem persiapan neuromuskular, serabut saraf memiliki kelelahan paling sedikit, sinapsis neuromuskular memiliki kelelahan terbesar, dan otot menempati posisi perantara. Serabut saraf dapat menghantarkan potensial aksi frekuensi tinggi selama berjam-jam tanpa tanda-tanda kelelahan. Dengan seringnya aktivasi sinapsis, efisiensi transmisi eksitasi pertama-tama menurun, dan kemudian terjadi blokade konduksinya.

Hal ini terjadi karena penurunan suplai transmitter dan ATP di terminal prasinaps dan penurunan sensitivitas membran pascasinaps terhadap asetilkolin.

Sejumlah teori telah diajukan tentang mekanisme perkembangan kelelahan pada otot yang bekerja sangat intensif: a) teori "kelelahan" - konsumsi cadangan ATP dan sumber pembentukannya (kreatin fosfat, glikogen, asam lemak) , b) teori "mati lemas" - kurangnya pengiriman oksigen terjadi terlebih dahulu ke dalam serat otot yang bekerja; c) teori “penyumbatan”, yang menjelaskan kelelahan dengan akumulasi asam laktat dan produk metabolisme beracun di otot. Saat ini diyakini bahwa semua fenomena ini terjadi selama kerja otot yang sangat intens.

Telah ditetapkan bahwa pekerjaan fisik maksimum sebelum timbulnya kelelahan dilakukan pada tingkat kesulitan dan kecepatan kerja rata-rata (aturan beban rata-rata). Dalam pencegahan kelelahan, hal-hal berikut ini juga penting: rasio periode kerja dan istirahat yang benar, pergantian kerja mental dan fisik, dengan mempertimbangkan biologis sirkadian, tahunan dan individu. ritme.

Kekuatan otot

sama dengan produk kekuatan otot dan kecepatan pemendekan. Kekuatan maksimum berkembang pada kecepatan rata-rata pemendekan otot. Untuk otot lengan, daya maksimum (200 W) dicapai pada kecepatan kontraksi 2,5 m/s.

5.2. Otot polos beberapa organ dalam dan berpartisipasi dalam memastikan fungsi yang dilakukan oleh organ-organ tersebut. Secara khusus, mereka mengatur patensi bronkus terhadap udara, aliran darah di berbagai organ dan jaringan, pergerakan cairan dan kimus (di lambung, usus, ureter, saluran kemih dan kandung empedu), mengeluarkan janin dari rahim, melebarkan. atau menyempitkan pupil (dengan mengontraksikan otot radial atau sirkular iris), mengubah posisi kelegaan rambut dan kulit. Sel otot polos berbentuk gelendong, panjang 50-400 µm, tebal 2-10 µm.

Otot polos, seperti otot rangka, memiliki rangsangan, konduksi, dan kontraktilitas. Berbeda dengan otot rangka yang memiliki elastisitas, otot polos bersifat plastis (mampu mempertahankan panjang yang diberikan dengan melakukan peregangan dalam waktu lama tanpa meningkatkan ketegangan). Sifat ini penting untuk fungsi penyimpanan makanan di lambung atau cairan di empedu dan kandung kemih.

Keunikan sifat dpt dirangsang serat otot polos sampai batas tertentu berhubungan dengan potensi transmembrannya yang rendah (E 0 = 30-70 mV). Banyak dari serat ini bersifat otomatis. Durasi potensial aksinya bisa mencapai puluhan milidetik. Hal ini terjadi karena potensial aksi pada serat-serat ini berkembang terutama karena masuknya kalsium ke dalam sarkoplasma dari cairan antar sel melalui apa yang disebut saluran lambat Ca 2+.

Kecepatan melaksanakan inisiasi dalam sel otot polos kecil - 2-10 cm/s. Berbeda dengan otot rangka, eksitasi pada otot polos dapat ditransmisikan dari satu serabut ke serabut lain di dekatnya. Penularan ini terjadi karena adanya perhubungan antar serabut otot polos yang mempunyai resistensi rendah arus listrik dan memastikan pertukaran antara sel Ca 2+ dan molekul lainnya. Akibatnya, otot polos memiliki sifat syncytium fungsional.

Kontraktilitas serat otot polos dibedakan berdasarkan periode laten yang panjang (0,25-1,00 detik) dan durasi kontraksi tunggal yang lama (hingga 1 menit). Otot polos mempunyai kekuatan kontraktil yang rendah, namun mampu bertahan dalam kontraksi tonik untuk waktu yang lama tanpa menimbulkan kelelahan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa otot polos menghabiskan energi 100-500 kali lebih sedikit untuk mempertahankan kontraksi tetanik dibandingkan otot rangka. Oleh karena itu, cadangan ATP yang dikonsumsi oleh otot polos memiliki waktu untuk dipulihkan bahkan selama kontraksi, dan otot polos beberapa struktur tubuh berada dalam keadaan kontraksi tonik sepanjang hidupnya.

Kondisi kontraksi otot polos. Ciri terpenting dari serat otot polos adalah mereka tereksitasi di bawah pengaruh berbagai rangsangan.

Kontraksi otot rangka yang normal hanya dimulai oleh impuls saraf yang tiba di sambungan neuromuskular.

Kontraksi otot polos dapat disebabkan oleh impuls saraf dan zat aktif biologis (hormon, banyak neurotransmiter, prostaglandin, beberapa metabolit), serta pengaruh faktor fisik, seperti peregangan.

Fosforilasi kepala miosin dilakukan dengan menggunakan enzim myosin light chain kinase, dan defosforilasi dilakukan oleh myosin light chain phosphatese. Jika aktivitas miosin fosfatase melebihi aktivitas kinase, kepala miosin mengalami defosforilasi, ikatan miosin-aktin terputus, dan otot berelaksasi.

Oleh karena itu, agar kontraksi otot polos dapat terjadi, diperlukan peningkatan aktivitas myosin light chain kinase. Aktivitasnya diatur oleh kadar Ca 2+ dalam sarkoplasma. Ketika serat otot polos tereksitasi, kandungan kalsium dalam sarkoplasmanya meningkat.

Peningkatan ini disebabkan adanya asupan Ca^+ dari dua sumber: 1) ruang antar sel; 2) retikulum sarkoplasma (Gbr. 5.5). Selanjutnya, ion Ca 2+ membentuk kompleks dengan protein kalmodulin, yang mengubah miosin kinase menjadi keadaan aktif.

Urutan proses yang mengarah pada perkembangan kontraksi otot polos: Masuknya Ca2 ke dalam sarkoplasma - akti

aktivasi calmodulin (dengan pembentukan kompleks 4Ca 2+ - calmodulin) - aktivasi rantai ringan myosin kinase - fosforilasi kepala myosin - pengikatan kepala myosin ke aktin dan rotasi kepala, di mana filamen aktin ditarik di antara filamen myosin.

Kondisi yang diperlukan untuk relaksasi otot polos: 1) penurunan (hingga 10 M/l atau kurang) kandungan Ca 2+ dalam sarkoplasma; 2) disintegrasi kompleks 4Ca 2+ -calmodulin, menyebabkan penurunan aktivitas myosin light chain kinase - defosforilasi kepala myosin, menyebabkan putusnya ikatan antara filamen aktin dan myosin. Setelah itu, gaya elastis menyebabkan pemulihan panjang asli serat otot polos dan relaksasinya secara relatif lambat.

Soal tes dan tugas

Membran sel Beras. 5.5.

Skema jalur masuknya Ca 2+ ke dalam sarkoplasma otot polos-

sel dan pembuangannya dari plasma: a - mekanisme yang memastikan masuknya Ca 2+ ke dalam sarkoplasma dan permulaan kontraksi (Ca 2+ berasal dari lingkungan ekstraseluler dan retikulum sarkoplasma);

b - cara menghilangkan Ca 2+ dari sarkoplasma dan memastikan relaksasi

Pengaruh norepinefrin melalui reseptor α-adrenergik

Saluran Ca 2+ yang bergantung pada ligan

Saluran kebocoran

Saluran Ca 2+ yang berpotensi bergantung Sel otot polosa-adreno!reseptorF

Norepinefrin

G

Apa hubungan antara potensial aksi, kontraksi dan eksitabilitas serabut otot?

Mode dan jenis kontraksi otot apa yang ada?

Berikan ciri-ciri struktural dan fungsional serat otot.

Apa itu unit motorik? Sebutkan jenis dan fiturnya.

Bagaimana mekanisme kontraksi dan relaksasi serat otot?

Apa itu kekuatan otot dan faktor apa saja yang mempengaruhinya?

Apa hubungan antara kekuatan kontraksi, kecepatannya dan usaha?

Definisi kelelahan dan pemulihan.

Apa dasar fisiologisnya?

Apa sifat fisiologis dan ciri-ciri otot polos?

Menemukan

OTOT RANGKA Ada tiga jenis jaringan otot dalam tubuh manusia: otot rangka (lurik), otot polos dan jantung. Di sini kita akan memeriksa otot rangka yang membentuk otot-otot sistem muskuloskeletal, penyusun dinding tubuh kita dan beberapa organ dalam (kerongkongan, faring, laring). Jika seluruh jaringan otot diambil sebagai 100%, maka otot rangka menyumbang lebih dari setengahnya (52%), jaringan otot polos menyumbang 40%, dan otot jantung menyumbang 8%. Massa otot rangka meningkat seiring bertambahnya usia (hingga usia dewasa

), dan pada orang tua, otot mengalami atrofi, karena terdapat ketergantungan fungsional massa otot pada fungsinya. Pada orang dewasa, otot rangka membentuk 40-45% dari total berat badan, pada bayi baru lahir - 20-24%, pada orang tua - 20-30%, dan pada atlet (terutama perwakilan olahraga kecepatan-kekuatan) - 50 % atau lebih. Tingkat perkembangan otot tergantung pada karakteristik konstitusi, jenis kelamin, profesi dan faktor lainnya. Pada atlet, derajat perkembangan otot ditentukan oleh sifat aktivitas motorik. Aktivitas fisik yang sistematis menyebabkan restrukturisasi struktural otot, peningkatan massa dan volumenya. Proses restrukturisasi otot di bawah pengaruh aktivitas fisik disebut hipertrofi fungsional (kerja). Latihan fisik yang berhubungan dengan berbagai olahraga menyebabkan hipertrofi kerja otot-otot yang paling banyak mendapat beban. Latihan fisik dengan dosis yang tepat menyebabkan perkembangan otot-otot seluruh tubuh secara proporsional. Aktivitas aktif sistem otot tidak hanya mempengaruhi otot, tetapi juga menyebabkan restrukturisasi jaringan tulang dan sendi tulang, mempengaruhi bentuk luar tubuh manusia dan struktur internalnya. Bersama dengan tulang, otot juga terbentuk. Jika tulang merupakan bagian pasifnya, maka otot merupakan bagian aktif alat geraknya.

Fungsi dan sifat otot rangka. Berkat otot, seluruh variasi gerakan antar bagian kerangka (batang tubuh, kepala, anggota badan), pergerakan tubuh manusia dalam ruang (berjalan, berlari, melompat, berputar, dll), fiksasi bagian tubuh pada posisi tertentu. , khususnya mempertahankan posisi tubuh vertikal, adalah mungkin.

Dengan bantuan otot, mekanisme pernapasan, mengunyah, menelan, dan berbicara dilakukan; otot mempengaruhi posisi dan fungsi organ dalam, meningkatkan aliran darah dan getah bening, dan berpartisipasi dalam metabolisme, khususnya pertukaran panas. Selain itu, otot adalah salah satu alat analisis terpenting yang mengetahui posisi tubuh manusia dalam ruang dan posisi relatif bagian-bagiannya.

Otot rangka mempunyai sifat sebagai berikut:

1) sifat dpt dirangsang– kemampuan merespons suatu stimulus;

2) kontraktilitas– kemampuan untuk memperpendek atau mengembangkan ketegangan saat bersemangat;

3) elastisitas– kemampuan untuk mengembangkan ketegangan saat melakukan peregangan;

4) nada– dalam kondisi alami, otot rangka terus-menerus berada dalam keadaan kontraksi tertentu, yang disebut tonus otot, yang berasal dari refleks.

Peran sistem saraf dalam pengaturan aktivitas otot. Sifat utama jaringan otot adalah kontraktilitas. Kontraksi dan relaksasi otot rangka bergantung pada kemauan manusia. Kontraksi otot disebabkan oleh adanya impuls yang datang dari sistem saraf pusat, yang mana setiap otot dihubungkan oleh saraf yang mengandung neuron sensorik dan motorik. Neuron sensitif, yang merupakan konduktor “perasaan otot”, mengirimkan impuls dari reseptor di kulit, otot, tendon, dan sendi ke sistem saraf pusat. Neuron motorik membawa impuls dari sumsum tulang belakang ke otot, menyebabkan otot berkontraksi, mis. Kontraksi otot pada tubuh terjadi secara refleks. Pada saat yang sama, neuron motorik sumsum tulang belakang dipengaruhi oleh impuls dari otak, khususnya dari korteks serebral. Hal ini membuat gerakan tersebut bersifat sukarela. Dengan berkontraksi, otot menggerakkan bagian tubuh, menyebabkan tubuh bergerak atau mempertahankan postur tertentu. Saraf simpatis juga mendekati otot, sehingga otot pada organisme hidup selalu dalam keadaan kontraksi, yang disebut nada. Saat melakukan gerakan olahraga, korteks serebral menerima aliran impuls tentang tempat dan derajat ketegangan kelompok otot tertentu. Sensasi yang dihasilkan pada bagian-bagian tubuh Anda, yang disebut “perasaan otot-sendi”, sangat penting bagi para atlet.

Otot-otot tubuh harus dipertimbangkan dari sudut pandang fungsinya, serta topografi kelompok di mana otot-otot tersebut dilipat.

Otot sebagai organ. Struktur otot rangka. Setiap otot adalah organ yang terpisah, mis. suatu bentukan holistik yang mempunyai bentuk, struktur, fungsi, perkembangan dan kedudukan tertentu dalam tubuh. Susunan otot sebagai organ meliputi jaringan otot lurik yang menjadi dasarnya, jaringan ikat longgar dan padat, pembuluh darah, dan saraf. Namun, jaringan otot yang dominan di dalamnya memiliki sifat utama yaitu kontraktilitas.

Beras. 69. Struktur otot:

1- berotot perut; 2,3 ujung tendon;

serat otot lurik 4.

Setiap otot mempunyai bagian tengah yang dapat berkontraksi dan disebut perut, Dan ujung tendon(tendon), yang tidak memiliki kontraktilitas dan berfungsi untuk menempelkan otot (Gbr. 69).

Perut berotot(Gbr. 69-71) berisi kumpulan serat otot dengan ketebalan yang bervariasi. Serat otot(Gbr. 70, 71) adalah lapisan sitoplasma yang mengandung inti dan ditutupi membran.

Beras. 70. Struktur serat otot.

Seiring dengan komponen sel biasa, sitoplasma juga mengandung serat otot mioglobin, yang menentukan warna otot (putih atau merah) dan organel yang memiliki arti khusus - miofibril(Gbr. 70), membentuk alat kontraktil serat otot. Miofibril terdiri dari dua jenis protein - aktin dan miosin. Menanggapi sinyal saraf, molekul aktin dan miosin bereaksi, menyebabkan kontraksi miofibril, dan akibatnya, otot. Masing-masing bagian miofibril membiaskan cahaya dengan cara yang berbeda: beberapa di antaranya dalam dua arah - cakram gelap, yang lain hanya dalam satu arah - cakram terang. Pergantian area gelap dan terang pada serat otot menentukan lurik melintang, dari sinilah otot mendapatkan namanya - lurik. Tergantung pada dominasi serat dengan kandungan mioglobin tinggi atau rendah (pigmen otot merah) di otot, otot merah dan putih dibedakan (masing-masing). Otot putih memiliki kecepatan kontraktil yang tinggi dan kemampuan untuk mengembangkan kekuatan yang besar. Serat merah berkontraksi secara perlahan dan mempunyai daya tahan yang baik.

Beras. 71. Struktur otot rangka.

Setiap serat otot diselimuti oleh selubung jaringan ikat - endomisium berisi pembuluh darah dan saraf. Kelompok serat otot, bersatu satu sama lain, membentuk ikatan otot yang dikelilingi oleh membran jaringan ikat yang lebih tebal yang disebut perimisium. Di luar, perut otot ditutupi dengan penutup yang lebih padat dan tahan lama, yang disebut jalur, dibentuk oleh jaringan ikat padat dan memiliki struktur yang agak rumit (Gbr. 71). Jalur dibagi menjadi dangkal dan dalam. Fasia superfisial berbaring tepat di bawah lapisan lemak subkutan, membentuk semacam wadah untuk itu. Fasia dalam (tepat). menutupi otot individu atau kelompok otot, dan juga membentuk selubung pembuluh darah dan saraf. Karena adanya lapisan jaringan ikat di antara kumpulan serat otot, otot dapat berkontraksi tidak hanya secara keseluruhan, tetapi juga sebagai bagian yang terpisah.

Semua formasi jaringan ikat otot berpindah dari otot perut ke ujung tendon (Gbr. 69, 71), yang terdiri dari jaringan ikat fibrosa padat.

Tendon dalam tubuh manusia terbentuk di bawah pengaruh besarnya kekuatan otot dan arah kerjanya. Semakin besar gaya ini, semakin besar pertumbuhan tendon. Dengan demikian, setiap otot memiliki tendon yang khas (baik ukuran maupun bentuknya).

Tendon sangat berbeda warnanya dengan otot. Ototnya berwarna merah kecokelatan, dan tendonnya putih mengkilat. Bentuk tendon otot sangat beragam, tetapi tendon yang paling umum adalah panjang, sempit atau datar, lebar (Gbr. 71, 72, 80). Tendon datar dan lebar disebut aponeurosis(otot perut, dll.), terutama ditemukan pada otot yang terlibat dalam pembentukan dinding rongga perut. Tendonnya sangat kuat dan kuat. Misalnya tendon kalkanealis mampu menahan beban sekitar 400 kg, dan tendon paha depan mampu menahan beban 600 kg.

Tendon otot terfiksasi atau melekat. Dalam kebanyakan kasus, mereka melekat pada bagian tulang kerangka, dapat digerakkan satu sama lain, kadang-kadang pada fasia (lengan bawah, tungkai bawah), pada kulit (di wajah) atau pada organ (otot bola mata). Salah satu ujung tendon adalah awal dari otot dan disebut kepala, yang lainnya adalah tempat keterikatan dan disebut ekor. Asal muasal otot biasanya dianggap ujung proksimalnya (proximal support), letaknya lebih dekat dengan garis tengah tubuh atau batang tubuh, dan tempat perlekatannya adalah bagian distal (distal support), terletak lebih jauh dari formasi tersebut. . Asal muasal otot dianggap sebagai titik diam (tetap), dan masuknya otot dianggap sebagai titik bergerak. Ini mengacu pada gerakan yang paling sering diamati, di mana bagian distal tubuh, yang terletak lebih jauh dari tubuh, lebih mobile daripada bagian proksimal, yang terletak lebih dekat dengannya. Namun ada pula gerakan yang sambungan distal tubuhnya tetap (misalnya saat melakukan gerakan pada peralatan olah raga), dalam hal ini sambungan proksimal mendekati sambungan distal. Oleh karena itu, otot dapat melakukan kerja baik dengan dukungan proksimal maupun distal.

Otot, sebagai organ yang aktif, dicirikan oleh metabolisme yang intens dan dilengkapi dengan pembuluh darah yang memberikan oksigen, nutrisi, hormon dan membawa produk metabolisme otot dan karbon dioksida. Darah memasuki setiap otot melalui arteri, mengalir melalui banyak kapiler di organ, dan mengalir keluar dari otot melalui vena dan pembuluh limfatik. Aliran darah melalui otot terus menerus. Namun, jumlah darah dan jumlah kapiler yang melewatinya bergantung pada sifat dan intensitas kerja otot. Dalam keadaan istirahat relatif, kurang lebih 1/3 kapiler berfungsi.

Klasifikasi otot. Klasifikasi otot didasarkan pada prinsip fungsional, karena ukuran, bentuk, arah serat otot, dan posisi otot bergantung pada fungsi yang dilakukan dan kerja yang dilakukan (Tabel 4).

Tabel 4

Klasifikasi otot

1. Tergantung pada lokasi otot, mereka dibagi menjadi sesuai kelompok topografi: otot kepala, leher, punggung, dada, perut, otot ekstremitas atas dan bawah.

2. Berdasarkan bentuk ototnya sangat beragam: panjang, pendek dan lebar, datar dan fusiform, belah ketupat, persegi, dll. Perbedaan-perbedaan ini berhubungan dengan signifikansi fungsional otot (Gbr. 72).

Gambar 72. Bentuk otot rangka:

a-fusiform, b-bisep, c-digastrik, d-ribbonoid, d-bipinnate, e-unipennate: 1 otot perut, 2 tendon, 3 tendon menengah, 4 jembatan tendon.

DI DALAM otot panjang dimensi memanjang lebih mendominasi daripada dimensi melintang. Mereka memiliki area perlekatan kecil pada tulang, terletak terutama di tungkai dan memberikan amplitudo gerakan yang signifikan (Gbr. 72a).

kamu otot pendek dimensi memanjang hanya sedikit lebih besar dari dimensi melintang. Mereka terjadi di area tubuh yang rentang geraknya kecil (misalnya, antara vertebra individu, antara tulang oksipital, atlas, dan vertebra aksial).

otot latissimus terletak terutama di korset batang tubuh dan ekstremitas. Otot-otot ini memiliki kumpulan serat otot yang berjalan ke arah yang berbeda dan berkontraksi baik secara keseluruhan maupun di bagian masing-masing; mereka memiliki area perlekatan yang signifikan pada tulang. Berbeda dengan otot lainnya, otot tidak hanya memiliki fungsi motorik, tetapi juga fungsi pendukung dan pelindung. Jadi, otot perut, selain ikut serta dalam gerakan tubuh, tindakan bernapas, dan saat mengejan, memperkuat dinding perut, membantu menahan organ dalam. Ada otot yang bentuknya tersendiri, trapezius, quadratus lumborum, piramidal.

Kebanyakan otot memiliki satu perut dan dua tendon (kepala dan ekor, Gambar 72a). Beberapa otot panjang tidak hanya memiliki satu, tetapi dua, tiga atau empat perut dan sejumlah tendon yang sesuai, dimulai atau diakhiri pada tulang yang berbeda. Dalam beberapa kasus, otot-otot tersebut dimulai dengan tendon proksimal (kepala) dari titik tulang yang berbeda, dan kemudian bergabung menjadi satu perut, yang dilekatkan oleh satu tendon distal - ekor (Gbr. 72b). Misalnya otot bisep dan trisep brachii, otot paha depan femoris, otot betis. Dalam kasus lain, otot dimulai dengan satu tendon proksimal, dan perut diakhiri dengan beberapa tendon distal yang menempel pada tulang yang berbeda (fleksor dan ekstensor jari tangan dan kaki). Ada otot yang perutnya terbagi oleh satu tendon perantara (otot digastrik leher, Gambar 72c) atau beberapa jembatan tendon (otot rektus abdominis, Gambar 72d).

3. Arah seratnya penting untuk fungsi otot. Berdasarkan arah butir Ditentukan secara fungsional, otot-otot dengan serat lurus, miring, melintang dan melingkar dibedakan. DI DALAM otot rektus serat otot terletak sejajar dengan panjang otot (Gbr. 65 a, b, c, d). Otot-otot ini biasanya panjang dan tidak mempunyai banyak kekuatan.

Otot dengan serat miring dapat dilekatkan pada tendon di satu sisi ( tidak menyirip, beras. 65e) atau pada kedua sisi ( bipinnate, beras. 65d). Saat berkontraksi, otot-otot ini dapat mengembangkan kekuatan yang signifikan.

Memiliki otot serat melingkar, terletak di sekitar bukaan dan, ketika berkontraksi, mempersempitnya (misalnya, otot orbicularis oculi, otot orbicularis oris). Otot-otot ini disebut kompresor atau sfingter(Gbr. 83). Terkadang otot memiliki rangkaian serat berbentuk kipas. Paling sering ini adalah otot lebar yang terletak di area sendi bola dan menyediakan berbagai gerakan (Gbr. 87).

4. Berdasarkan posisi Dalam tubuh manusia, otot dibagi menjadi dangkal Dan dalam, luar Dan intern, medial Dan samping.

5. Sehubungan dengan persendian, di mana (satu, dua atau beberapa) otot dilempar, otot satu, dua dan banyak sendi dibedakan. Otot sendi tunggal dipasang pada tulang kerangka yang berdekatan dan melewati satu sendi, dan otot multi-sendi melewati dua atau lebih sendi, menghasilkan gerakan di dalamnya. Otot multi-sendi, karena lebih panjang, terletak lebih dangkal daripada otot sendi tunggal. Melempar sendi, otot-otot memiliki hubungan tertentu dengan sumbu gerakannya.

6. Berdasarkan fungsi yang dilakukan otot dibagi menjadi fleksor dan ekstensor, penculik dan adduktor, supinator dan pronator, levator dan depresor, pengunyahan, dll.

Pola posisi dan fungsi otot . Otot-otot dilemparkan ke atas suatu sendi; mereka memiliki hubungan tertentu dengan sumbu sendi tertentu, yang menentukan fungsi otot. Biasanya otot tumpang tindih dengan satu sumbu atau lainnya pada sudut siku-siku. Jika otot terletak di depan sendi, maka menyebabkan fleksi, di belakang – ekstensi, medial – adduksi, lateral – abduksi. Jika otot terletak di sekitar sumbu vertikal rotasi suatu sendi, maka otot tersebut menyebabkan rotasi ke dalam atau ke luar. Oleh karena itu, dengan mengetahui berapa banyak dan gerakan apa yang mungkin dilakukan pada sendi tertentu, Anda selalu dapat memprediksi apa fungsi otot dan di mana lokasinya.

Otot memiliki metabolisme yang kuat, yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kerja otot. Pada saat yang sama, aliran darah melalui pembuluh ke otot meningkat. Peningkatan fungsi otot menyebabkan perbaikan nutrisi dan peningkatan massa otot (hipertrofi kerja). Pada saat yang sama, massa absolut dan ukuran otot meningkat karena peningkatan serat otot. Latihan fisik yang berhubungan dengan berbagai jenis pekerjaan dan olahraga menyebabkan hipertrofi kerja otot-otot yang paling banyak mendapat beban. Seringkali, dari sosok seorang atlet, Anda dapat mengetahui jenis olahraga apa yang ia ikuti - renang, atletik, atau angkat beban. Kebersihan kerja dan olahraga memerlukan senam universal, yang mendorong perkembangan tubuh manusia yang harmonis. Latihan fisik yang tepat menyebabkan perkembangan otot-otot seluruh tubuh secara proporsional. Karena peningkatan kerja otot mempengaruhi metabolisme seluruh tubuh, pendidikan jasmani adalah salah satu faktor kuat yang memiliki efek menguntungkan.

Alat bantu otot. Otot, berkontraksi, menjalankan fungsinya dengan partisipasi dan dengan bantuan sejumlah formasi anatomi, yang harus dianggap sebagai tambahan. Alat bantu otot rangka meliputi tendon, fasia, septa intermuskular, bursa dan selubung sinovial, blok otot, dan tulang sesamoid.

Jalur mencakup otot individu dan kelompok otot. Bedakan antara fasia superfisial (subkutan) dan profunda. Fasia superfisial berbaring di bawah kulit, mengelilingi semua otot di area tersebut. Fasia dalam mencakup sekelompok otot sinergis (yaitu, melakukan fungsi homogen) atau setiap otot individu (fasianya sendiri). Proses meluas lebih dalam dari fasia - septa intermuskular. Mereka memisahkan kelompok otot satu sama lain dan menempel pada tulang.

Retinakulum tendon terletak di daerah beberapa persendian anggota badan. Mereka adalah penebalan fasia seperti pita dan terletak melintang di atas tendon otot seperti ikat pinggang, menempelkannya ke tulang.

Bursa sinovial- kantung jaringan ikat berdinding tipis berisi cairan mirip sinovium dan terletak di bawah otot, antara otot dan tendon atau tulang. Mereka mengurangi gesekan.

Vagina sinovial berkembang di tempat-tempat di mana tendon berdekatan dengan tulang (yaitu, di saluran osteofibrous). Ini adalah formasi tertutup, dalam bentuk kopling atau silinder, menutupi tendon. Setiap vagina sinovial terdiri dari dua lapisan. Satu daun, bagian dalam, menutupi tendon, dan daun kedua, bagian luar, melapisi dinding saluran fibrosa. Di antara lembaran terdapat celah kecil berisi cairan sinovial, yang memudahkan tendon meluncur.

Tulang sesamoid terletak di ketebalan tendon, lebih dekat ke tempat perlekatannya. Mereka mengubah sudut pendekatan otot ke tulang dan meningkatkan daya ungkit otot. Tulang sesamoid terbesar adalah patela.

Alat bantu otot membentuk dukungan tambahan untuknya - kerangka lunak, menentukan arah traksi otot, meningkatkan kontraksi terisolasinya, mencegahnya bergerak selama kontraksi, meningkatkan kekuatan otot dan meningkatkan sirkulasi darah dan drainase limfatik.

Melakukan berbagai fungsi, otot bekerja secara terkoordinasi, membentuk kelompok kerja fungsional. Otot termasuk dalam kelompok fungsional menurut arah gerak pada suatu sendi, menurut arah gerak suatu bagian tubuh, menurut perubahan volume rongga, dan menurut perubahan ukuran lubang.

Saat menggerakkan anggota badan dan hubungannya, kelompok otot fungsional dibedakan - fleksor, ekstensi, penculik dan adduktor, pronasi dan supinasi.

Saat menggerakkan tubuh, kelompok otot fungsional dibedakan - fleksor dan ekstensi (miring ke depan dan ke belakang), miring ke kanan atau kiri, berbelok ke kanan atau kiri. Sehubungan dengan pergerakan masing-masing bagian tubuh, kelompok otot fungsional dibedakan, menaikkan dan menurunkan, bergerak maju dan mundur; dengan mengubah ukuran lubang - mempersempit dan memperluasnya.

Dalam proses evolusi, kelompok otot fungsional berkembang berpasangan: kelompok fleksor dibentuk bersama dengan kelompok ekstensor, kelompok pronasi - bersama dengan kelompok supinasi, dll. Hal ini terlihat jelas dalam contoh perkembangan sendi: masing-masing sumbu rotasi pada sendi, yang mengekspresikan bentuknya, memiliki sepasang otot fungsionalnya sendiri. Pasangan seperti itu biasanya terdiri dari kelompok otot yang fungsinya berlawanan. Jadi, sendi uniaksial memiliki satu pasang otot, sendi biaksial memiliki dua pasang, dan sendi triaksial memiliki tiga pasang atau, masing-masing, dua, empat, enam kelompok otot fungsional.

Sinergisme dan antagonisme dalam kerja otot. Otot-otot yang termasuk dalam kelompok fungsional dicirikan oleh fakta bahwa mereka menunjukkan fungsi motorik yang sama. Secara khusus, semuanya menarik tulang - memendek, atau melepaskannya - memanjang, atau menunjukkan stabilitas relatif dalam ketegangan, ukuran dan bentuk. Otot-otot yang bekerja sama dalam satu kelompok fungsional disebut sinergis. Sinergi diwujudkan tidak hanya saat bergerak, tetapi juga saat memperbaiki bagian tubuh.

Otot-otot dari kelompok otot fungsional yang tindakannya berlawanan disebut antagonis. Jadi, otot fleksor akan menjadi antagonis otot ekstensor, pronator akan menjadi antagonis supinator, dan seterusnya. Namun, tidak ada antagonisme yang sebenarnya di antara keduanya. Ia muncul hanya dalam kaitannya dengan gerakan tertentu atau sumbu rotasi tertentu.

Perlu dicatat bahwa dengan gerakan yang melibatkan satu otot, tidak mungkin ada sinergisme. Pada saat yang sama, antagonisme selalu terjadi, dan hanya kerja terkoordinasi dari otot-otot sinergis dan antagonis yang memastikan kelancaran gerakan dan mencegah cedera. Jadi, misalnya, dengan setiap fleksi, tidak hanya fleksor yang bekerja, tetapi juga ekstensor, yang secara bertahap memberi jalan kepada fleksor dan menjaganya dari kontraksi yang berlebihan. Oleh karena itu, antagonisme menjamin kelancaran dan proporsionalitas gerakan. Oleh karena itu, setiap gerakan adalah hasil tindakan antagonis.

Fungsi motorik otot. Karena setiap otot melekat terutama pada tulang, fungsi motorik eksternalnya dinyatakan dalam kenyataan bahwa otot menarik, menahannya, atau melepaskannya.

Otot menarik tulang, bila aktif berkontraksi, perutnya memendek, titik perlekatannya semakin dekat, jarak antara tulang dan sudut sendi mengecil searah tarikan otot.

Retensi tulang terjadi dengan ketegangan otot yang relatif konstan, perubahan panjangnya yang hampir tidak terlihat.

Jika gerakan dilakukan di bawah pengaruh efektif kekuatan eksternal, misalnya gravitasi, maka otot memanjang hingga batas tertentu dan melepaskan tulang; mereka menjauh satu sama lain, dan gerakan mereka terjadi dalam arah yang berlawanan dibandingkan dengan yang terjadi ketika tulang-tulang tertarik.

Untuk memahami fungsi otot rangka, perlu diketahui tulang mana yang terhubung dengan otot, sendi mana yang dilaluinya, sumbu rotasi mana yang dilintasi, di sisi mana sumbu rotasi bersilangan, dan pada titik tumpu apa otot tersebut. bertindak.

Tonus otot. Di dalam tubuh, setiap otot rangka selalu dalam keadaan ketegangan tertentu, kesiapan untuk bertindak. Ketegangan otot refleks involunter minimum disebut tonus otot. Latihan fisik meningkatkan tonus otot dan mempengaruhi latar belakang spesifik dari mana kerja otot rangka dimulai. Anak-anak memiliki tonus otot yang lebih sedikit dibandingkan orang dewasa, wanita memiliki tonus otot yang lebih sedikit dibandingkan pria, dan mereka yang tidak berolahraga memiliki tonus otot yang lebih sedikit dibandingkan atlet.

Untuk karakteristik fungsional otot, indikator seperti diameter anatomi dan fisiologisnya digunakan. Diameter anatomi- luas penampang tegak lurus dengan panjang otot dan melewati perut pada bagian terluasnya. Indikator ini mencirikan ukuran otot, ketebalannya (sebenarnya menentukan volume otot). Diameter fisiologis mewakili total luas penampang semua serat otot yang membentuk otot. Dan karena kekuatan otot yang berkontraksi bergantung pada ukuran penampang serat otot, maka penampang fisiologis otot mencirikan kekuatannya. Pada otot fusiform dan pita dengan serat paralel, diameter anatomi dan fisiologisnya sama. Berbeda dengan otot berbulu. Dari dua otot sama besar yang memiliki diameter anatomi yang sama, otot pennate akan memiliki diameter fisiologis lebih besar dibandingkan otot fusiform. Dalam hal ini, otot pennate memiliki kekuatan yang lebih besar, namun jangkauan kontraksi serat otot pendeknya akan lebih kecil dibandingkan dengan otot fusiform. Oleh karena itu, otot pennate hadir di mana kekuatan kontraksi otot yang signifikan diperlukan dengan rentang gerakan yang relatif kecil (otot kaki, tungkai bawah, beberapa otot lengan bawah). Otot berbentuk pita dan fusiform, dibangun dari serat otot yang panjang, memendek dalam jumlah besar saat berkontraksi. Pada saat yang sama, mereka mengembangkan kekuatan yang lebih kecil dibandingkan otot pennate, yang memiliki diameter anatomi yang sama.

Jenis kerja otot. Tubuh manusia dan bagian-bagiannya, ketika otot-otot yang bersangkutan berkontraksi, mengubah posisinya, bergerak, mengatasi hambatan gravitasi atau, sebaliknya, menyerah pada gaya ini. Dalam kasus lain, ketika otot berkontraksi, tubuh ditahan pada posisi tertentu tanpa melakukan gerakan. Berdasarkan hal tersebut, dibedakan antara mengatasi, mengalah dan menahan kerja otot.

Mengatasi pekerjaan dilakukan ketika kekuatan kontraksi otot mengubah posisi bagian tubuh, anggota badan atau penghubungnya dengan atau tanpa beban, mengatasi kekuatan resistensi. Misalnya, otot bisep brachii, ketika lengan bawah difleksikan, melakukan kerja mengatasi; otot deltoid (terutama ikatan tengahnya), ketika lengan diabduksi, juga melakukan kerja mengatasi.

Lebih rendah disebut pekerjaan di mana otot, yang tetap tegang, berangsur-angsur berelaksasi, menyerah pada gaya gravitasi suatu bagian (anggota badan) tubuh dan beban yang ditahannya. Misalnya, saat melakukan adduksi lengan yang diabduksi, otot deltoid melakukan kerja yang menghasilkan, secara bertahap mengendur dan lengan diturunkan.

memegang disebut pekerjaan yang gaya gravitasinya diimbangi oleh ketegangan otot dan benda atau beban ditahan pada posisi tertentu tanpa bergerak dalam ruang. Misalnya, saat memegang lengan dalam posisi abduksi, otot deltoid melakukan kerja menahan.

Mengatasi dan menghasilkan kerja, bila kekuatan kontraksi otot ditentukan oleh gerak tubuh atau bagian-bagiannya dalam ruang, dapat dianggap sebagai pekerjaan yang dinamis. Pekerjaan menahan yang tidak terjadi pergerakan seluruh tubuh atau sebagian tubuh adalah statis. Dengan menggunakan satu jenis pekerjaan atau lainnya, Anda dapat mendiversifikasi pelatihan Anda secara signifikan dan membuatnya lebih efektif.

Fisiologi sistem motorik.

KULIAH No.15

Kebutuhan tubuh akan oksigen

Untuk banyak kondisi, termasuk yang disebutkan di atas, oksigen diberikan tujuan pengobatan. Jika suplai O2 terhenti selama lebih dari 4 menit, terjadi perubahan permanen di otak dan orang tersebut meninggal. Situasi serupa muncul, misalnya, ketika seorang anak sedang bermain kantong plastik, meletakkannya di kepalanya dan terengah-engah. Jika pasokan CO 2 hanya berkurang, hal ini dapat berkembang hipoksia otak . Hal ini biasanya terjadi pada orang yang bekerja di ruang terbatas (ruang, tangki, ketel uap). Dalam kondisi ini, mereka dengan cepat menghabiskan udara yang tersedia dan mungkin mati karenanya anoksia, kecuali mereka diberi oksigen tambahan atau dibawa ke udara segar.

Dengan kekurangan oksigen, darah kehilangan warna merah cerahnya dan memperoleh warna kebiruan. Pada saat yang sama, bibir, telinga, dan anggota badan pasien menjadi sianotik, yaitu berwarna kebiruan.

Ada tiga jenis otot pada manusia (Gbr. 32):

Ø Otot rangka lurik membentuk 30-35% dari berat badan dan mempunyai luas sekitar 3 m2. Seluruh otot adalah organ yang terpisah, dan serat otot adalah sel yang terpisah (Gbr. 33);

Ø otot jantung lurik khusus;

Ø otot polos organ dalam.

Beras. 32 . Jenis jaringan otot: I - bagian memanjang; II - penampang; A - halus (tidak lurik); B - kerangka lurik; DI DALAM - jantung lurik

Otot dipersarafi melalui tiga cara:

Ø saraf motorik, yang mengirimkan perintah motorik dari pusat;

Ø saraf sensorik, yang melaluinya informasi ditransmisikan ke pusat tentang ketegangan otot dan gerakan;

Ø serabut saraf simpatis yang mempengaruhi proses metabolisme di otot.

Fungsi otot rangka:

– menggerakkan bagian-bagian tubuh relatif satu sama lain, memperbaiki bagian dalam;

– gerak tubuh dalam ruang (penggerak);

– menjaga postur;

– berpartisipasi dalam metabolisme, termoregulasi dan menjaga nada sistem saraf dan kardiovaskular.

Beras. 33 . Diagram otot rangka: A - serat otot melekat pada tendon; B- serat terpisah yang terdiri dari miofibril; DI DALAM- miofibril terpisah: pergantian cakram aktin I terang dan cakram miosin A gelap; kehadiran zona H dan garis M; G- jembatan silang antara miosin tebal dan filamen aktin tipis

Satuan fungsional otot rangka adalah satuan motorik, yang terdiri dari neuron motorik sumsum tulang belakang, aksonnya (saraf motorik) dengan banyak ujung, dan serabut otot yang dipersarafi olehnya. Eksitasi neuron motorik menyebabkan kontraksi simultan dari semua serat otot yang termasuk dalam unit ini. Unit motorik (MU) otot kecil mengandung sedikit serabut otot (MU bola mata 3-6 serabut), MU otot besar batang dan tungkai - sekitar 2000 serabut.

Serat otot mewakili sel memanjang dengan panjang 10-12 cm (panjang serat otot biasanya sama dengan panjang otot itu sendiri), diameter serat sekitar 10-100 mikron. Komposisi serat otot meliputi (Gbr. 33):

· Cangkang – sarkolema.

· Isi cair – sarkoplasma.

· Mitokondria adalah pusat energi sel.

· Ribosom merupakan penyimpan protein.

· Miofibril (fibril) adalah elemen kontraktil yang terdiri dari 2 jenis protein (filamen tipis aktin dan dua kali lebih tebal filamen miosin). Miofibril dibagi oleh membran Z (atau garis Z) menjadi beberapa bagian terpisah - sarkomer, di bagian tengahnya sebagian besar terdapat filamen miosin (filamen tebal), dan filamen aktin (filamen tipis) melekat pada membran Z di bagian atas. sisi sarkomer (kemampuan berbeda untuk membiaskan cahaya pada aktin dan miosin menciptakan penampakan lurik di mikroskop cahaya pada bagian otot lainnya). Area gelap disebut A-disk, dan area terang disebut I-disk. Di bagian tengah cakram A terdapat area yang lebih terang - zona H. Pada otot istirahat tidak terdapat filamen tipis pada zona H, dan tidak terdapat filamen tebal pada cakram I.

· Retikulum sarkoplasma adalah sistem tertutup dari tabung memanjang dan tangki yang terletak di sepanjang miofibril dan mengandung ion Ca 2+

Gemuk filamen terdiri dari sekitar 400 molekul miosin (memutar relatif satu sama lain) , yang tampak seperti molekul berbentuk batang dengan ujung menebal - kepala (Gbr. 33, D).

Tipis filamen dibentuk oleh tiga protein (Gbr. 34):

- aktin – protein globular yang membentuk polimer beruntai ganda heliks yang terdiri dari 13-14 molekul;

- tropomiosin – molekul berbentuk batang yang terletak pada alur heliks ganda aktin, panjang molekul tropomiosin sama dengan panjang 7 monomer aktin

- troponin – molekul bulat terdiri dari 3 subunit (TnC, TnT, TnI): pengikatan Ca, pengikatan tropomiosin, dan penghambatan.

Ada tiga jenis jaringan otot. Otot polos membentuk dinding pembuluh darah, lambung, usus, dan saluran kemih. Otot jantung lurik membentuk sebagian besar lapisan otot jantung. Tipe ketiga adalah otot rangka. Nama otot-otot ini berasal dari fakta bahwa mereka terhubung dengan tulang. Otot rangka dan tulang merupakan satu kesatuan sistem yang memberikan pergerakan.

Otot rangka terdiri dari sel-sel khusus - miosit. Ini adalah sel yang sangat besar: diameternya berkisar antara 50 hingga 100 mikron, dan panjangnya mencapai beberapa sentimeter. Ciri lain dari miosit adalah adanya banyak inti yang jumlahnya mencapai ratusan.

Fungsi utama otot rangka adalah kontraksi. Ini disediakan oleh organel khusus - miofibril. Letaknya di sebelah mitokondria karena kontraksi memerlukan banyak energi.

Miosit digabungkan menjadi kompleks - miosymplast, dikelilingi oleh sel mononuklear - miosatellit. Mereka adalah sel induk dan mulai membelah secara aktif jika terjadi kerusakan otot. Myosymplast dan myosatellites membentuk unit struktural otot.

Serabut-serabut otot dihubungkan satu sama lain oleh jaringan ikat longgar menjadi berkas-berkas baris pertama, yang membentuk berkas-berkas baris kedua, dan seterusnya. Tandan semua baris ditutupi dengan cangkang biasa. Lapisan jaringan ikat mencapai ujung otot, lalu masuk ke tendon, yang menempel pada tulang.

Kontraksi yang dilakukan oleh otot rangka memerlukan jumlah yang besar nutrisi dan oksigen, sehingga otot banyak mendapat suplai darah. Namun, darah tidak selalu mampu menyediakan oksigen bagi otot: ketika otot berkontraksi, pembuluh darah menutup, aliran darah terhenti, sehingga sel-sel jaringan otot mengandung protein yang dapat mengikat oksigen - mioglobin.

Kontraksi otot diatur oleh bagian somatik sistem saraf. Saraf tepi, terdiri dari akson neuron yang terletak di sumsum tulang belakang, mendekati setiap otot. Pada ketebalan otot, saraf bercabang menjadi proses aksonal, yang masing-masing mencapai serat otot terpisah.

Impuls dari sistem saraf pusat, ditransmisikan melalui saraf tepi, mengatur tonus otot – ototnya tegangan konstan, berkat tubuh mempertahankan posisi tertentu, serta kontraksi otot yang terkait dengan tindakan motorik yang tidak disengaja dan tidak disengaja.

Saat berkontraksi, otot memendek dan ujung-ujungnya saling mendekat. Pada saat yang sama, otot menarik tulang yang dilekatkannya dengan bantuan tendon, dan tulang mengubah posisinya. Setiap otot rangka memiliki otot yang sesuai, yang berelaksasi ketika berkontraksi dan kemudian berkontraksi untuk mengembalikan tulang ke posisi semula. Misalnya, antagonis otot bisep - otot bisep brachii - adalah otot trisep, otot trisep. Yang pertama bertindak sebagai fleksor sendi siku, dan yang kedua – sebagai ekstensor. Namun, pembagian ini bersifat kondisional; beberapa tindakan motorik memerlukan kontraksi otot antagonis secara simultan.

Seseorang memiliki lebih dari 200 otot rangka, berbeda satu sama lain dalam ukuran, bentuk, dan cara melekatnya pada tulang. Mereka tidak tetap tidak berubah sepanjang hidup - jumlah otot atau jaringan ikat meningkat di dalamnya. Aktivitas fisik membantu meningkatkan jumlah jaringan otot.