Fisiologi Otot: Penerangan Ringkas

Disunting oleh Dr. Gianfranco De Angelis

Adalah "menyedihkan untuk melihat pengajar dan pelatih peribadi di gim memberi penjelasan" empirikal "mengenai pelbagai topik: jisim otot (hipertrofi), peningkatan kekuatan, daya tahan, dan lain-lain, bahkan tanpa pengetahuan kasar mengenai struktur histologi dan fisiologi otot .

Hanya sedikit yang mempunyai pengetahuan mendalam tentang anatomi makroskopik, seolah-olah cukup untuk mengetahui di mana bisep atau dada, mengabaikan struktur histologi dan lebih sedikit lagi biokimia dan fisiologi otot. Buat perbincangan ringkas dan sederhana subjek itu, dapat diakses bahkan oleh orang awam sains biologi.

Struktur histologi

Tisu otot berbeza dari tisu lain (saraf, tulang, penghubung), kerana ciri yang jelas: kontraktiliti, iaitu, tisu otot mampu menguncup, atau memendekkan panjangnya. Sebelum melihat bagaimana ia memendek dan mekanisme mana, mari kita bincangkan strukturnya. Kami mempunyai tiga jenis tisu otot, yang berbeza dari segi histologi dan fungsinya: tisu otot skeletal striated, tisu otot licin dan tisu otot jantung. Perbezaan fungsi utama antara yang pertama dan dua yang lain adalah bahawa sementara yang pertama diatur oleh kehendak, dua yang lain bebas dari kehendak. Yang pertama adalah otot yang menggerakkan tulang, otot yang kita latih dengan barbell, dumbbells dan mesin. Jenis kedua diberikan oleh otot-otot visera, seperti otot perut, usus, dan lain-lain yang, seperti yang kita lihat setiap hari, tidak dikendalikan oleh kehendak. Jenis ketiga adalah jantung: jantung adalah juga terbuat dari otot, sebenarnya, ia dapat berkontraksi; khususnya, otot jantung juga dililit, oleh itu serupa dengan rangka, namun, perbezaan penting, penguncupan iramanya tidak bergantung pada kehendak.
Otot skeletal striated adalah otot yang bertanggungjawab untuk aktiviti motor sukarela, oleh itu untuk aktiviti sukan. Otot belang terdiri dari sel, seperti struktur dan sistem organisma lain; sel adalah unit terkecil yang mampu hidup secara autonomi. Dalam organisma manusia terdapat berbilion sel dan hampir semuanya mempunyai bahagian tengah yang disebut inti, dikelilingi oleh zat agar-agar yang disebut sitoplasma. Sel-sel yang membentuk otot disebut serat otot: mereka adalah unsur memanjang, disusun membujur ke paksi otot dan dikumpulkan dalam jalur. Ciri-ciri utama serat otot bertali adalah tiga:

1. Ia sangat besar, panjangnya dapat mencapai beberapa sentimeter, diameternya 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.) Sel-sel lain organisma, dengan beberapa pengecualian, dimensi mikroskopik.
2. Ia mempunyai banyak nukleus (hampir semua sel hanya mempunyai satu) dan oleh itu disebut "polynuclear syncytium".
3. Ia dililit melintang, iaitu, ia menyajikan penggantian jalur gelap dan terang. Serat otot mempunyai formasi memanjang dalam sitoplasma, disusun secara membujur ke paksi serat dan oleh itu juga pada otot, yang disebut myofibril, kita boleh menganggapnya sebagai tali memanjang yang diletakkan di dalam sel. Garis-garis serat keseluruhan.
   Mari ambil myofibril dan mempelajarinya: ia mempunyai jalur gelap, band A, dan jalur cahaya yang disebut I, di tengah-tengah jalur I c "adalah garis gelap yang disebut garis Z. Ruang antara satu garis Z dan yang lain disebut sarcomere, yang mewakili unsur kontraktil dan unit fungsional terkecil otot; dalam praktiknya, serat memendek kerana sarcomeresnya dipendekkan.

Sekarang mari kita lihat bagaimana myofibril dibuat, itulah yang disebut ultrastruktur otot. Ia diperbuat daripada filamen, beberapa filamen myosin besar disebut, yang lain filamen aktin disebut nipis. Yang besar sesuai dengan filamen tipis sedemikian rupa sehingga jalur A terbentuk oleh filamen besar (itulah sebabnya lebih gelap), band I sebaliknya dibentuk oleh bahagian filamen nipis yang tidak melekat pada filamen berat (dibentuk oleh filamen nipis itu lebih ringan).

Mekanisme pengecutan

Setelah mengetahui struktur histologi dan ultrastruktur, kita dapat menunjukkan mekanisme pengecutan. Dalam pengecutan filamen cahaya mengalir di antara filamen berat, sehingga jalur saya berkurang; Oleh itu, sarcomere juga berkurang panjangnya, iaitu jarak antara satu band Z dan yang lain: oleh itu penguncupan berlaku bukan kerana filamen telah memendek, tetapi kerana mereka telah mengurangkan panjang sarcomere dengan meluncur. panjang myofibril, oleh itu kerana myofibril membentuk serat, panjang serat menurun, akibatnya otot, yang terbuat dari serat, dipendekkan. Jelas, untuk filamen ini mengalir, tenaga diperlukan dan ini diberikan oleh bahan: l "ATP ( adenosin trifosfat), yang merupakan mata wang tenaga organisma. ATP terbentuk dari pengoksidaan makanan: tenaga yang makanan disalurkan ke ATP yang kemudian memindahkannya ke filamen untuk membuatnya mengalir. penguncupan berlaku juga unsur lain diperlukan , ion Ca ++ (Kalsium). Sel otot menyimpan stok besar di dalamnya dan menjadikannya tersedia untuk sarcomere ketika pengecutan mesti berlaku.

Pengecutan otot dari sudut pandangan makroskopik

Kita telah melihat bahawa unsur kontraktil adalah sarkere, mari sekarang kita memeriksa keseluruhan otot dan mempelajarinya dari sudut pandang fisiologi, tetapi secara makroskopik. Agar otot berkontrak, rangsangan elektrik mesti tiba: rangsangan ini berasal dari motor saraf, bermula dari saraf tunjang (seperti yang berlaku secara semula jadi); atau ia boleh datang dari saraf motor yang dilindungi dan dirangsang elektrik, atau dengan secara langsung merangsang otot secara elektrik .; pada ketika ini kita merangsangnya secara elektrik; otot akan menguncup, iaitu, ia akan memendek dengan mengangkat berat; pengecutan ini disebut pengecutan isotonik. Sekiranya, di sisi lain, kita mengikat otot dengan kedua ujungnya ke dua penyokong kaku, ketika kita merangsangnya otot akan bertambah tegang tanpa memendek: ini disebut pengecutan isometrik. Dalam praktiknya, jika kita mengeluarkan barbel dari tanah dan mengangkatnya, ini akan menjadi pengecutan isotonik; jika kita membebankannya dengan berat yang sangat berat dan, semasa berusaha mengangkatnya, oleh itu semasa menguncurkan otot secara maksimum, kita tidak menggerakkannya, ini akan disebut pengecutan isometrik. Dalam pengecutan isotonik, kita telah melakukan kerja mekanikal (kerja = daya x anjakan); dalam pengecutan isometrik kerja mekanikal adalah sifar, kerana: kerja = daya x anjakan = 0, anjakan = 0, kerja = daya x 0 = 0
Sekiranya kita merangsang otot dengan frekuensi yang sangat tinggi (iaitu banyak dorongan sesaat), ia akan mengembangkan daya yang sangat tinggi dan akan terus menguncup maksimum: otot dalam keadaan ini dikatakan berada dalam tetanus, oleh itu penguncupan tetanik bermaksud maksimum dan penguncupan berterusan. Otot boleh dikontrak sedikit atau banyak, sesuka hati; ini dapat dilakukan melalui dua mekanisme: 1) Apabila otot tidak dikontrak sedikit, hanya beberapa serat yang berkontraksi; meningkatkan intensiti pengecutan, serat lain ditambahkan.2) Serat boleh berkontraksi dengan daya yang kurang atau lebih besar bergantung pada kekerapan pembuangan, iaitu jumlah impuls elektrik yang mencapai otot dalam satuan masa. Dengan memodulasi kedua pemboleh ubah ini, sistem saraf pusat mengawal seberapa kuat otot mesti berkontrak. Apabila ia melakukan pengecutan yang kuat, hampir semua serat otot tidak hanya memendek, tetapi semua akan memendek dengan banyak kekuatan: apabila ia melakukan pengecutan yang lemah, hanya beberapa serat yang memendek dan dengan kekuatan yang lebih rendah.

Sekarang mari kita membahas aspek penting lain fisiologi otot: nada otot. Nada otot boleh didefinisikan sebagai keadaan berterusan pengecutan otot yang berterusan, yang berlaku secara bebas dari kehendak. Faktor apa yang menyebabkan keadaan pengecutan ini? Sebelum lahir otot sama panjangnya dengan tulang, maka, ketika mereka berkembang, tulang meregangkan lebih banyak daripada otot, sehingga yang terakhir diregangkan. Apabila otot diregangkan, disebabkan oleh refleks tulang belakang (myotatic reflex) ia berkontraksi, oleh itu peregangan berterusan yang mana otot tersebut ditentukan menentukan keadaan pengecutan cahaya yang berterusan tetapi berterusan. Penyebabnya adalah refleks dan kerana ciri utama refleks adalah tidak sukarela, nada tidak diatur oleh kehendak. Nada adalah fenomena berdasarkan saraf refleks, jadi jika saya memotong saraf yang bergerak dari sistem saraf pusat ke otot, ia menjadi lembap, kehilangan nada sepenuhnya.

Daya pengecutan otot bergantung pada penampang dan sama dengan 4-6 kg.cm2. Tetapi prinsip itu berlaku pada prinsipnya, tidak ada nisbah perkadaran langsung yang tepat: pada seorang atlet, otot yang sedikit lebih kecil daripada atlet lain dapat menjadi lebih kuat. Otot meningkatkan isipadunya jika dilatih. Dengan peningkatan daya tahan (ini adalah asas asas gimnastik berat badan); perlu ditekankan bahawa jumlah setiap serat otot meningkat, sementara jumlah serat otot tetap berterusan.Fenomena ini disebut hipertrofi otot.

Biokimia otot

Sekarang mari kita atasi masalah reaksi yang berlaku pada otot. Kami telah mengatakan bahawa tenaga diperlukan untuk pengecutan berlaku; sel menjimatkan tenaga ini dalam apa yang disebut ATP (adenosine trifosfat), yang, apabila memberikan tenaga kepada otot, diubah menjadi ADP (adenosin difosfat) + Pi (anorganik fosfat): reaksi terdiri daripada mengeluarkan fosfat. Jadi tindak balas yang berlaku pada otot adalah tenaga ATP → ADP + Pi +. Walau bagaimanapun, stok ATP sedikit dan perlu untuk mensintesis semula elemen ini. Oleh itu, agar otot berkontraksi, tindak balas terbalik juga mesti berlaku (ADP + Pi + tenaga> ATP), supaya otot sentiasa mempunyai ATP.Tenaga untuk membuat resynthesis ATP diberikan kepada kita oleh makanan: ini, setelah mereka dicerna dan diserap, mencapai otot melalui darah, di mana mereka melepaskan tenaga mereka, tepat untuk membuat bentuk ATP.

Keunggulan bahan tenaga diberikan oleh gula, khususnya glukosa. Glukosa dapat dipecah dengan adanya oksigen (dalam aerobiosis) dan, seperti yang mereka katakan tidak betul, "terbakar"; tenaga yang dibebaskan diambil oleh ATP, sementara sisa glukosa adalah air dan karbon dioksida. 36 molekul ATP diperoleh daripada satu molekul glukosa. Tetapi glukosa juga dapat diserang dengan ketiadaan oksigen, di mana ia berubah menjadi asid laktik dan hanya dua molekul ATP yang terbentuk; asid laktik kemudian, masuk ke dalam darah, masuk ke hati di mana ia kembali berubah menjadi glukosa.Kitar asid laktik ini disebut kitaran Cori. Apa yang berlaku secara praktikal apabila otot menguncup? Pada mulanya, ketika otot mula berkontraksi, ATP segera habis dan, kerana belum ada penyesuaian kardio peredaran darah dan pernafasan yang akan berlaku kemudian, oksigen yang sampai ke otot tidak mencukupi, sehingga glukosa terurai oksigen membentuk asid laktik.Pada masa yang kedua kita dapat menghadapi dua keadaan: 1) Sekiranya usaha itu berlanjutan dengan ringan, oksigen sudah cukup, maka glukosa akan teroksidasi dalam air dan karbon dioksida: asid laktik tidak akan terkumpul dan latihan dapat berlangsung selama berjam-jam (jenis usaha ini oleh itu disebut aerobik; misalnya lari merentas desa). 2) Sekiranya usaha itu terus dilakukan secara intensif, walaupun banyak oksigen yang sampai ke otot, banyak glukosa akan berpecah jika tiada oksigen; oleh itu banyak asid laktik yang akan menyebabkan keletihan (kita bercakap tentang usaha anaerobik; contohnya berjalan cepat, seperti 100 meter). Semasa rehat, asid laktik, apabila terdapat oksigen, akan berubah menjadi glukosa. Pada awalnya, walaupun dalam usaha aerobik, kita kekurangan oksigen: kita bercakap mengenai hutang oksigen, yang akan dibayar ketika kita berehat; oksigen ini akan digunakan untuk mensintesis semula glukosa dari asid laktik; sebenarnya, sejurus selepas bersenam, kita menggunakan lebih banyak oksigen daripada biasa: kita melunaskan hutang. Seperti yang anda lihat, kami telah menyebut glukosa sebagai contoh bahan bakar, kerana ia mewakili otot yang paling penting; sebenarnya, walaupun lemak mempunyai jumlah tenaga yang lebih besar, untuk mengoksidakannya sejumlah glisida dan oksigen lebih banyak diperlukan. Sekiranya tidak ada, terdapat banyak gangguan (ketosis dan asidosis) Protein dapat digunakan sebagai bahan bakar, namun, karena satu-satunya yang digunakan untuk melatih otot, fungsi plastik berlaku di dalamnya. Lipid mempunyai ciri bahawa, untuk berat yang sama, mereka mempunyai lebih banyak tenaga daripada gula dan protein: mereka sesuai digunakan sebagai Jadi glisida adalah bahan bakar, protein adalah bahan mentah, lipid adalah simpanan.

Saya telah mencuba artikel ini mengenai fisiologi otot sejelas mungkin, tanpa sedikitpun mengabaikan ketelitian saintifik: Saya percaya bahawa saya akan memperoleh hasil yang sangat baik sekiranya saya mendorong para profesional kecergasan untuk mengambil minat yang lebih serius dalam fisiologi, kerana Saya percaya bahawa konsep asas fisiologi dan anatomi mesti menjadi warisan budaya yang sangat diperlukan untuk cuba memahami dengan cara tertentu tubuh manusia yang luar biasa ini.