2015-05-13
11194
При увеличении частоты раздражения возникает слитное или тетаническое сокращение мышцы. Последовательно возникают зубчатый тетанус, гладкий тетанус, оптимум и пессимум (рис. 3). Зубчатый тетанус возникает, когда каждое последующее раздражение попадает в период расслабления предыдущего одиночного сокращения. Гладкий тетанус возникает, когда каждое последующее раздражение попадает в период укорочения предыдущего одиночного сокращения. Оптимум - это максимальная амплитуда тетанического сокращения мышцы при её ритмическом раздражении, когда каждое последующее раздражение попадает в период укорочения предыдущего одиночного сокращения и одновременно в фазу экзальтации предыдущего одиночного возбуждения. Пессимум - это расслабление мышцы при её ритмическом раздражении с частотой больше меры лабильности, когда каждое последующее раздражение попадает в латентный период предыдущего одиночного сокращения и одновременно в рефракторный период предыдущего одиночного возбуждения.
Тетаническое сокращение - это лабораторный феномен, возникающий при искусственном ритмическом раздражении мышцы. В организме слитное сокращение скелетных мышц достигается последовательным, а не одновременным раздражением мышечных волокон. Частота возбуждений, приходящих по соматическим нервам к мышцам, обычно в 10 раз меньше по сравнению с лабильностью мышцы.
Цель работы. Изучить суммацию мышечных сокращений при ритмическом раздражении.
Оснащение: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, электрический стимулятор, чернила, бумага, физиологический раствор для холоднокровных животных. Эксперимент выполняют на лягушке.
Содержание работы. Изолированную икроножную мышцу лягушки укрепляют между двумя крючками миографа. Включают стимулятор и устанавливают надпороговую величину раздражения мышцы с частотой 1 Гц. Включают кимограф и регистрируют на миограмме 3-5 одиночных сокращений. Затем постепенно увеличивают частоту раздражения, отмечая изменение характера сокращения мышцы и возникновение зубчатого и гладкого тетануса (рис. 3).
.
| 1 - одиночные сокращения. 2 - зубчатый тетанус. 3 - гладкий тетанус. 4 - уменьшение амплитуды сокращения при пессимальной частоте раздражения |
Рис. 3 Зависимость характера сокращения икроножной мышцы лягушки от частоты раздражения. Стрелками обозначены моменты ступенчатого увеличения частоты раздражения.
Анализ результатов и выводы.
В выводе объяснить:
- причину увеличения амплитуды тетанического сокращения по сравнению с одиночным
- механизм возникновения зубчатого и гладкого тетануса;
- механизм возникновения оптимума и пессимума.
Рекомендации к оформлению протокола.
1. Записать ход опыта.
2. Вклеить полученную миограмму в тетрадь, сделать на ней обозначения.
3. Записать вывод.
Работа 2.3 Зависимость работоспособности мышцы от нагрузки.
Мышечное волокно состоит из миофибрилл, каждая из которых разделена мембранами на саркомеры. К мембранам прикреплены нити белка актина. На поверхности актина расположены тонкие нити тропомиозина, заканчивающиеся тропонином. Между актином находятся нити белка миозина, головки которых контактируют с тропонином на поверхности актина.
При проведении возбуждения по мышечному волокну изменяется проницаемость поверхностной мембраны и саркоплазматического ретикулума, и внутрь клетки устремляются ионы Са++, которые сдвигают в сторону тропонин. Головки миозина вступают в контакт с актином и за счёт энергии АТФ происходит изменение четвертичной структуры головок миозина, что напоминает гребковые движения вёсел на лодке. При этом миозин остаётся на месте, а нити актина сдвигаются к центру саркомера, и длина саркомера уменьшается. За счёт уменьшения длины всех саркомеров миофибрилл происходит сокращение мышечного волокна и всей мышцы. Количество взаимодействующих контактов между актином и миозином определяет силу мышечного сокращения.
Сила сокращения зависит от степени растяжения мышцы перед её сокращением. Наибольшая амплитуда сокращения достигается при средней нагрузке. При этом между нитями актина и миозина возможно возникновение максимального количества контактов. При сильной нагрузке длина саркомеров увеличивается и число контактов между нитями актина и миозина уменьшается, что приводит к меньшей силе сокращения. При отсутствии нагрузки число контактов между актином и миозином также уменьшается из-за того, что нити актина наползают друг на друга при уменьшении длины саркомера.
Цель работы. Экспериментально обосновать закон средних нагрузок.
Оснащение: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, электрический стимулятор, набор грузов от 10 до 200 г, чернила, бумага, физиологический раствор для холоднокровных животных. Эксперимент выполняют на лягушке.
Содержание работы. Изолированную икроножную мышцу лягушки укрепляют между двумя крючками миографа. На мышцу наносят одиночное надпороговое раздражение от стимулятора. Параметры раздражения в дальнейшем не меняют. График сокращения мышцы регистрируют на ленте, укрепленной на неподвижном барабане кимографа. Затем вручную вращают барабан кимографа и записывают прямую линию длиной 0,5 см. Затем к рычажку миографа подвешивают груз 10 г в месте прикрепления мышцы. За счет растяжения мышцы регистрируемая кривая смещается вниз. Барабан поворачивают еще на 0,5 см. На мышцу наносят повторное раздражение, и записывают миограмму второго сокращения. Эксперимент повторяют неоднократно при каждом последующем увеличении нагрузки на 10 г до прекращения изменения длины мышцы, т.е. её максимального растяжения (рис 4). В зависимости от размера мышцы и ее функционального состояния общую нагрузку на мышцу необходимо увеличивать до 50-200 г.
| 0 - 110 - вес груза в граммах 1 - 12 - номер сокращения мышцы. |
Рис. 4 Одиночные мышечные сокращения при растяжении мышцы грузом.
Анализ результатов и выводы.
Заполнить таблицу 1.
Таблица 1.
Работы мышцы при ее сокращении с различным грузом.
| № сокращения | Вес груза Р, г | Амплитуда сокращения, прописанная на миограмме H, мм | Высота подъема груза h, мм | Работа мышцы А, г*мм |
| … | ||||
Высоту подъема груза (h, мм) рассчитать по формуле h = H*(l/L), где
H - амплитуда сокращения (мм), зарегистрированная на ленте кимографа,
L - расстояние (мм) от оси вращения рычажка до писчика,
l - расстояние (мм) от оси вращения рычажка до точки прикрепления к нему мышцы.
Работу мышцы (А) вычислить по формуле A = Р*h (г*мм).
Построить график зависимости работы мышцы (А, мм) от нагрузки (P, г).
Сделать вывод о закономерности изменения работоспособности мышцы от нагрузки.
Рекомендации к оформлению протокола.
1. Полученную миограмму вклеить в тетрадь. На миограмме отметить величину нагрузки при сокращении мышцы.
2. Записать вывод.
3. На основе теоретических знаний письменно ответить на следующие вопросы.
A. Какие механизмы сокращения мышцы объясняют закон средних нагрузок?
B. Связано ли уменьшение работоспособности мышцы при большей нагрузке с ее утомлением?
C. Какая связь между законом средних нагрузок и законом Старлинга?
Работа 2.4 Сравнение чувствительности гладкой и скелетной мышц лягушки к химическим веществам.
Гладкая мышечная ткань обладает низкой возбудимостью, длительным возбуждением, малой скоростью проведения возбуждения и самой низкой лабильностью. Одиночное сокращение возникает медленно, длительно продолжается и достигает значительной силы. Эти свойства используются в организме для длительного поддержания тонуса стенок и сфинктеров полых органов. Большая сила сокращения необходима для выполнения запирательной функции сфинктеров таких органов как желудок, желчный пузырь, мочевой пузырь.
Гладкие мышцы обладают автоматизмом, то есть способностью самопроизвольно возбуждаться без внешних раздражении. В связи с этим тонус и сокращение гладких мышц сохраняются даже в случае разрушения у животных головного и спинного мозга.
Гладкие мышцы не подчиняются закону изолированного проведения возбуждения. За счёт щелевых контактов (нексусов) возбуждение распространяется с одного мышечного волокна на соседние. Поэтому гладкая мышца подчиняется закону "Всё или ничего", в отличие от скелетной мышцы, которая ему не подчиняется.
Гладкие мышцы обладают пластическим тонусом или пластичностью, то есть способностью сохранять приданную медленным растяжением длину. Это свойство необходимо для сохранения неизменным тонуса гладких мышц полых органов, таких как желудок, желчный пузырь, мочевой пузырь при их медленном наполнении. В отличие от гладкой мышцы скелетная мускулатура обладает упругостью, то есть способностью возвращаться к исходной длине после растяжения.
Одним из адекватных раздражений, то есть сходным с естественными, является быстрое растяжение мышцы. Это приводит к тому, что при быстром наполнении полых органов гладкие мышцы, выстилающие их стенки, начинают сокращаться, вызывая опорожнение этих органов.
Гладкие мышцы, в отличие от скелетных, обладает повышенной химической чувствительностью. Поэтому, если скелетные мышцы сокращаются под влиянием только нервных возбуждении, то гладкие мышцы сокращаются за счёт собственного автоматизма, действия вегетативной нервной системы и под влиянием биологически активных веществ, в частности, гормонов.
Цель работы. Изучить чувствительность различных видов мышечной ткани к биологически активным веществам.
Оснащение: набор хирургических инструментов, универсальный штатив с укрепленным на нем рычажком Энгельмана и полкой для тела лягушки, кимограф, физиологический раствор и растворы ацетилхолина 1: 50 000 и адреналина 1: 1000, эфир.
Содержание работы: Лягушку обездвиживают. Вскрывают брюшную полость. Завязывают лигатуру вокруг кишечника в месте прикрепления тонкого кишечника к клоаке. Отрезают тонкий кишечник от клоаки выше места прикрепления лигатуры. Перерезают брыжейку клоаки, подтягивая клоаку вверх с помощью лигатуры. Лягушку кладут на укрепленную в штативе полку. Прикрепляют лигатуру к рычажку Энгельмана, натянув клоаку. Налаживают регистрацию записи на лене барабана кимографа (рис 5). На кишку, не прерывая регистрации, наносят 2-3 капли раствора ацетилхолина, и через 10 минут - раствора адреналина.
| 1 - клоака. 2 - лигатура. 3 - рычажок Энгельмана. 4 - кимограф. |
Рис. 5 Установка для регистрации моторной активности клоаки лягушки.
Затем лягушку снимают с полки и начинают подготовку ко второй части опыта. Для этого снимают кожу с одной из лапок ниже коленного сустава. Отрезают кости голени. Икроножная мышца остается прикрепленной к коленному суставу и к костям стопы. Привязывают лигатуру в месте прикрепления мышцы к стопе. Лягушку кладут на полку, и колено прикалывают булавками к полке. Лигатуру прикрепляют к рычажку Энгельмана, натянув икроножную мышцу. Налаживают запись на кимографе. На мышцу наносят 2-3 капли раствора ацетилхолина и через 10 минут - раствора адреналина. Наличие или отсутствие сокращения и расслабления мышцы регистрируют на ленте кимографа (рис. 6).
| Стрелками указаны моменты нанесения на мышцы веществ. |
Рис. 6 Миограмма поперечно-полосатой (икроножной) (А) и гладкой (стенки клоаки) (Б) мышц лягушки при действии на них биологически активных веществ.
Анализ результатов и выводы. Сделать вывод о чувствительности гладкой и скелетной мышц к химическим веществам.
Рекомендации к оформлению протокола.
1. Полученные миограммы вклеить в тетрадь.На миограммах отметить места нанесения на мышцы ацетилхолина и адреналина.
2. Записать вывод.
3. На основе теоретических знаний объяснить соответствие между химической чувствительностью и функциональным назначением гладкой и скелетной мускулатуры в организме.
Работа 2.5 Динамометрия.
Сила мышц является важным показателем функционального состояния скелетной мускулатуры. Динамометрия применяется в ортопедических и неврологических клиниках, в кабинетах лечебной физкультуры, в спортивных учреждениях, научно-исследовательских медицинских и спортивных лабораториях.
Цель исследований. Научиться измерять силу мышечного сокращения у человека.
Исследование 1. Ручная динамометрия.
Цель исследования. Определить функциональное состояние и физические возможности мышц-сгибателей кисти руки с помощью измерения силы сокращения этих мышц.
Оснащение: ручной динамометр.
Содержание работы.
Испытуемый берет поочередно в кисть каждой руки ручной динамометр и сжимает его пружину. Показание прибора характеризует мышечную силу сгибателей кисти.
Анализ результатов и выводы.
-Сравнить мышечную силу правой и левой рук и сделать вывод о степени выраженности право- или леворукости у испытуемого.
-Сравнить результаты исследования со средними результатами в группе испытуемых и сделать вывод о функциональном состоянии и физических возможностях мышц испытуемого.
Рекомендации к оформлению протокола.
1. Записать результаты и выводы.
Исследование 2. Становая динамометрия.
Цель исследования. Определить функциональное состояние и физические возможности мышц-разгибателей туловища человека с помощью измерения максимальной силы и статической выносливости этих мышц.
Содержание работы. Испытуемый встает на подставку динамометра для упора ног. Он берет динамометр двумя руками за рукоятку. Крюк динамометра соединяют с подставкой через одну из соединительных планок, в зависимости от роста испытуемого. Положение туловища испытуемого должно быть наклоненным вперед под углом в 30° относительно вертикального положения тела. Ноги должны быть выпрямленными в коленных суставах и руки выпрямленными в локтевых суставах. Фиксирующую ручку динамометра переводят в положение "Ф".
Испытуемый кратковременно выпрямляет туловище, пытаясь максимально поднять рукоятку динамометра. Стрелка динамометра отклоняется и указывает на шкале прибора максимальную силу мышц-разгибателей туловища.
Затем переходят к измерению статической выносливости мышц. Для этого фиксирующую ручку динамометра переводят в положение "Н". Испытуемый выпрямляет туловище и удерживает заданную нагрузку (30 кг для мужчин и 15 кг для женщин) в течение максимального времени. Во время исследования испытуемый следит за показаниями динамометра через зеркало, укрепленное на динамометре. Зафиксированное экспериментатором время характеризует величину статической выносливости мышц.
Анализ результатов и выводы. Результаты становой динамометрии нескольких испытуемых внести в таблицу.
Таблица 2
Работы мышцы при ее сокращении с различным грузом.
| Испытуемый | Максимальная сила мышц-разгибателей, кг | Время удержания заданной нагрузки, с |
| … |
Сравнить результаты измерений со средними результатами в группе испытуемых и сделать вывод о функциональном состоянии и функциональных возможностях мышц-разгибателей спины, у разных испытуемых.
