Мышечная активность. Структура поперечно-полосатой мышцы. Биомеханика мышцы

Мышечная активность - это одно из общих свойств высокоорганизованных живых организмов. Вся жизнедеятельность человека связана с мышечной активностью. Независимо от назначения, особенностей строения и способов регуляции принцип работы различных мышц организма одинаков. Мышечная клетка отличается от других возбудимых клеток таким специфическим свойством, как сократимость, то есть способность генерировать механическое напряжение и укорачиваться. Кроме того, мышцы являются генератором тепла, причем не только при мышечной работе, холодовой дрожи, но и в режиме нетонического термогенеза.

Мышечная активность в процессе жизнедеятельности обеспечивает работы отдельных органов и целых систем: работу опорно-двигательного аппарата, легких, сосудистую активность, желудочно-кишечного тракта, сократительную способность сердца. Нарушение работы мышц (например, определяющих функционирование легких, сердца) может приводить к патологиям, а ее прекращение - даже к летальному исходу.

Мышечная ткань представляет собой совокупность мышечных клеток (волокон), внеклеточного вещества (коллаген, эластин и др.) и густой сети нервных волокон и кровеносных сосудов. Мышцы по строению делятся на: гладкие - мышцы кишечника, стенки сосудов, и поперечно-полосатые -скелетные, мышцы сердца. Независимо от строения все они имеют близкие механические свойства, одинаковый механизм активации и близкий химический состав.

Поперечно-полосатая структура мышечных волокон может наблюдаться под обычным микроскопом. Отдельное мышечное волокно имеет диаметр 20 - 80 мкм и окружено плазматической мембраной толщиной 10 нм. Каждое отдельное волокно - это сильно вытянутая клетка. Длина отдельных волокон (клеток) может существенно варьироваться, в зависимости от вида мышцы, от сотен микрон до нескольких сантиметров.

Внутри волокна, кроме известных органелл (ядро, ядрышко, митохондрии, аппарат Гольджи и др.), находятся сократительный аппарат клетки, состоящий из 1000 - 2000 параллельно расположенных миофибрилл диаметром 1-2 мкм, а также клеточные органеллы: саркоплазматический ретикулум и система попе­речных трубочек - Т-система.

Моделирование биофизических процессов. Основные этапы моделирования.

Моделирование - один из основных методов биофизики. Он используется на всех уровнях изучения живых систем, начи­ная от молекулярной биофизики» биофизики мембран, биофи­зики клетки и органов и кончая биофизикой сложных систем.

Разнообразие процессов в живом организме настолько вели­ко, что невозможно получить полное и детальное представление о поведении столь сложной системы, Поэтому исследователь, разрабатывая новые методы лечения, диагностики, фармации, применяет метод моделирования» то есть некоторый объект (процесс, явление) вследствие его сложности моделью, то есть объектом» подобным ему, но осознанно упрощенным, Практически в каждой теме курса биофизики рассматриваются разнообразные модели, например, жидкостно-мозаичная модель мембраны, модель формирования потенциала действия (модель Ходжкина-Хаксли), модель скользящих нитей при описании со­кращения мышцы» модель кровеносной системы модель Фран­ка) и целый ряд других.

При изучении сложных систем исследуемый объект может быть заменен другим, более простым, во сохраняющим основ­ные, наиболее существенные для данного исследования свой­ства, Такой более простой объект исследования называется моделью. Модель - это всегда некое упрощение объекта иссле­дования и в смысле его структуры(и по сложности внутренних и внешних связей, но обязательно отражающее те основные свойства, которые интересуют исследователя.

Моделирование — это метод, при котором производится за­мена изучения некоторого сложного объекта (процесса, явле­нии) исследованием его модели.

На идее моделирования по существу базируется любой метод научного исследования как теоретический, так и эксперимен­тальный.

Основные этапы моделирования можно свести к следующим;

· Первичный сбор информации. Исследователь должен по­
лучить как можно больше информации о разнообразных характеристиках реального объекта! его свойствах, происходящих в нем процессах» закономерностях поведения при различных
внешних условиям,

· Постановка цели; Формулируется цель исследования,
основные его задачи, определяется, какие новые знания в результате проведенного исследования хочет получить исследователь. Этот этап часто является одиим из наиболее важных и трудоемких,

· Обоснования допущений. Другими словами, уп­рощается реальный объект, выделяются из характеристик несущественные для целей исследований, которыми можно
пренебречь.

· Создание модели,ее исследование,