ویاتک | اخبار حوزه دانش، فناوری و تکنولوژی به همراه مطالب علمی جذاب

دستگاه عضلانی

+
muscular-system

دستگاه عضلانی مسئول حرکت بدن انسان است. حدود ۷۰۰ عضله نام‌گذاری شده وجود دارد که به استخوان‌های دستگاه اسکلتی متصل هستند و تقریباً نیمی از وزن بدن فرد را تشکیل می‌دهند. هر کدام از این عضلات یک عضو جدا است که از بافت عضلانی اسکلتی، رگ‌های خونی، تاندون‌ها و اعصاب ساخته شده است. بافت عضلانی همچنین داخل قلب، اندام‌های گوارشی و رگ‌های خونی وجود دارد.

انواع عضلات

سه نوع بافت عضلانی وجود دارد: عضله صاف، عضله قلبی و عضله اسکلتی.

Muscle-structure

  • عضله صاف: عضله صاف درون ارگان‌هایی مانند معده، روده و رگ‌های خونی دیده می‌شود. ضعیف‌ترین عضله در میان تمام بافت‌های عضلانی، عضله صاف برای به حرکت در آوردن موادی که در داخل ارگان‌ها قرار دارند، ارگان‌ها را منقبض می‌کند. از آنجایی که عضله صاف به وسیله بخش ناخودآگاه مغز کنترل می‌شود، تحت عنوان عضله غیر ارادی شناخته می‌شود – عضله صاف به طور مستقیم توسط ذهن خودآگاه کنترل نمی‌شود. این عضله به دلیل اینکه در هنگام مشاهده زیر میکروسکوپ ظاهر یکنواخت بسیار صافی دارد، عضله صاف نامیده می‌شود.
  • عضله قلبی: عضله قلبی تنها در قلب یافت می‌شود، این عضله مسئول پمپاژ خون در سراسر بدن است. عضله قلبی آگاهانه کنترل نمی‌شود، بنابراین یک عضله غیر ارادی است. در حالی‌که هورمون‌ها و سیگنال‌های دریافتی از مغز سرعت انقباض قلب را کنترل می‌کنند، عضله قلب خود را تحریک می‌کند تا منقبض شود. ضربان‌ساز طبیعی قلب از بافت عضله قلبی ساخته شده است و دیگر سلول‌های عضلانی قلب را تحریک می‌کند تا منقبض شوند. سلول‌های بافت عضله قلبی مخطط هستند – سلول‌های عضله قلبی در هنگام مشاهده زیر میکروسکوپ نوری ظاهری متشکل از نوارهای تیره و روشن دارند (آرایش قرارگیری رشته‌های پروتئینی در داخل سلول‌ها باعث پدید آمدن این ظاهر متشکل از نوارهای تیره و روشن میشود). سلول‌های عضله قلبی منشعب هستند و به طور محکم و توسط اتصالات خاصی به نام دیسک‌های اینترکاله به یکدیگر متصل می‌شوند. ساختار منشعب و دیسک‌های اینترکاله به سلول‌های عضله قلبی اجازه می‌دهند که در برابر فشار بالای خون و کشش ناشی از پمپاژ خون در سراسر طول عمر، مقاومت کنند. این ویژگی‌ها همچنین کمک می‌کنند تا سیگنال‌های الکتروشیمیایی به سرعت از یک سلول به سلول دیگر منتشر شوند، بنابراین قلب می‌تواند به صورت یک واحد ضربان‌دار عمل کند.
  • عضله اسکلتی: عضله اسکلتی تنها بافت عضلانی ارادی در بدن انسان است – آگاهانه کنترل می‌شود. هر عمل فیزیکی که فرد آگاهانه آن را انجام می‌دهد (مانند صحبت کردن، راه رفتن، یا نوشتن) به عضله اسکلتی نیازمند است. عملکرد عضله قلبی منقبض شدن است تا قسمتی از بدن را به حرکت درآورد و به استخوانی که عضله به آن متصل است، نزدیک‌تر کند. بیشتر عضلات اسکلتی به دو استخوان که با یکدیگر مفصل می‌سازند، متصل هستند. سلول‌های عضله اسکلتی مانند عضله قلبی مخطط هستند. فیبرهای عضله اسکلتی بسیار قوی هستند. عضله اسکلتی نام خود را از این حقیقت برگرفته است که این عضلات همیشه حداقل در یک محل به اسکلت متصل هستند.

عضله اسکلتی

بیشتر عضلات اسکلتی از طریق تاندون به دو استخوان متصل شده‌اند. تاندون‌ها باندهای محکمی از بافت پیوندی منظم متراکم هستند که فیبرهای کلاژن قدرتمند آن‌ها عضلات را محکم به استخوان‌ها متصل می‌کنند. هنگامی که عضلات تاندون‌ها را می‌کشند، تاندون‌ها تحت فشار شدید قرار می‌گیرند، بنابراین تاندون‌ها بسیار قوی هستند و به پوشش عضلات و استخوان‌ها متصل شده‌اند.

عضلات با کوتاه‌ کردن طول خود حرکت می‌کنند، تاندون‌ها را می‌کشند، و استخوان‌ها را حرکت می‌دهند و به یکدیگر نزدیک می‌کنند. یکی از استخوان‌ها به سمت استخوان دیگر که ثابت مانده است، کشیده می‌شود. ناحیه‌ای از استخوان ثابت که به وسیله تاندون به عضله متصل شده است، اوریجین نامیده می‌شود. ناحیه‌ای از استخوان متحرک که به وسیله تاندون به عضله متصل شده است، اینسرشن نامیده می‌شود. قسمت مرکزی عضله که در بین تاندون‌ها قرار گرفته است و قسمت گوشتی عضله است، انقباض حقیقی عضله را انجام می‌دهد.

نام‌های عضلات اسکلتی

Human-Body-Upper-Body-Muscles-picture-pxiw

عضلات اسکلتی بر اساس فاکتورهای مختلفی شامل محل قرارگیری، اوریجین و اینسرشن، تعداد اوریجین، شکل، اندازه، جهت قرارگیری، و عملکرد نام‌گذاری می‌شوند.

  • محل قرارگیری: بسیاری از عضلات نام خود را از محل قرارگیری خود برگرفته‌اند. برای مثال عضلات راست شکمی و مایل شکمی در ناحیه شکم قرار گرفته‌اند. بعضی عضلات مانند تیبیالیس قدامی (به قدام عضله تیبیا (درشت‌نی) متصل شده است) با توجه به قسمتی از استخوان که به آن متصل هستند نام‌گذاری می‌شوند. سایر عضلات به صورت ترکیبی از این دو مورد نام‌گذاری می‌شوند، مانند عضله براکیورادیالیس که در ناحیه براکیال (بازویی) قرار گرفته است و به استخوان رادیوس (زند زبرین) متصل است.
  • اوریجین و اینسرشن: برخی از عضلات با توجه به اتصال خود به استخوان ثابت (اوریجین) و استخوان متحرک (اینسرشن) نام‌گذاری می‌شوند. اگر نام استخوان‌هایی که این عضلات به آن‌ها متصل می‌شوند را به خاطر بسپارید، تشخیص دادن این عضلات ساده خواهد بود. نمونه‌هایی از این عضلات عبارتند از استرنوکلوئیدوماستوئید (عضله‌ای که استرنوم (جناغ) و کلاویکل را با زائده ماستوئید از استخوان جمجمه متصل می‌کند) و اکسیپیتوفرونتالیس (عضله‌ای که استخوان اکسیپیتال (پس‌ سری) را به استخوان فرونتال متصل می‌کند).
  • تعداد اوریجین: برخی از عضلات به بیش از یک استخوان یا بیش از یک محل بر روی یک استخوان متصل می‌شوند، و در نتیجه بیش از یک اوریجین دارند. عضله‌ای که دو ارویجین دارد، دوسر نامیده می‌شود. عضله‌ای که سه اوریجین دارد، سه‌سر نام دارد. در نهایت عضله‌ای که چهار اوریجین دارد، چهارسر نامیده می‌شود.
  • شکل، اندازه و جهت قرارگیری: برخی از عضلات با توجه به شکل خود نام‌گذاری می‌شوند. به عنوان مثال عضله دلتوئید به شکل دلتا یا مثلث است. عضلات سراتوس شکلی دندانه‌دار یا اره‌مانند دارند. عضله رومبوئید (لوزی شکل) بزرگ به شکل لوزی است. از اندازه عضله می‌توان برای تمایز بین دو عضله که در یک ناحیه قرار گرفته‌اند، استفاده کرد. ناحیه گلوتئال محتوی سه عضله است که به اندازه‌های متفاوتی دارند – گلوتئوس ماکسیموس (سرینی بزرگ)، گلوتئوس مدیوس (سرینی متوسط) و گلوتئوس مینیموس (سرینی کوچک). در نهایت از جهت قرارگیری فیبرهای عضلانی نیز می‌توان برای شناسایی یک عضله استفاده کرد. در ناحیه شکم، چندین مجموعه از عضلات وجود دارند. عضلاتی که جهت قرارگیری فیبرهای آن‌ها از بالا به پایین شکم است راست شکمی نامیده می‌شوند، عضلاتی که جهت قرارگیری فیبرهای آن‌ها به صورت عرضی است عرضی شکمی نامیده می‌شوند و عضلاتی که جهت قرارگیری فیبرهای آن‌ها زاویه‌دار است مورب شکمی نامیده می‌شوند.
  • عملکرد: برخی از عضلات نیز با توجه به عملکردی که دارند نام‌گذاری می‌شوند. بسیاری از عضلات ساعد با توجه به اینکه در یک ناحیه قرار گرفته‌اند و شکل و اندازه مشابهی دارند، بر اساس عملکردی که دارند نام‌گذاری می‌شوند. به عنوان مثال، گروه عضلات فلکسور (خم‌کننده) ساعد مچ دست و انگشتان را خم می‌کنند.

عملکرد گروهی در عضله اسکلتی

skeletal-muscles

عضلات اسکلتی به ندرت به خودی خود برای دستیابی به یک حرکت در بدن فعالیت می‌کنند. اکثر اوقات آن‌ها به صورت گروهی برای انجام حرکات دقیق فعالیت می‌کنند. عضله‌ای که هر حرکت خاصی را در بدن ایجاد می‌کند تحت عنوان آگونیست یا محرک اولیه شناخته می‌شود. آگونیست همواره با یک عضله آنتاگونیست همراه است که اثری مخالف عضله آگونیست را بر همان استخوان‌ها اعمال می‌کند. به عنوان مثال، عضله دوسر بازویی بازو را در آرنج خم می‌کند. به عنوان آنتاگونیست برای این حرکت، عضله سه‌سر بازویی بازو را در آرنج باز می‌کند. هنگامی که عضله سه‌سر بازو را باز می‌کند، عضله دوسر به عنوان آنتگونیست در نظر گرفته می‌شود.

علاوه بر آگونیست/آنتاگونیست، سایر عضلات برای حمایت از حرکت آگونیست فعالیت می‌کنند. عضلات سینرژیست عضلاتی هستند که به ایجاد ثبات در در یک حرکت کمک می‌کنند و حرکات زائد را کاهش می‌دهند. عضلات سینرژیست معمولاً در مناطق نزدیک آگونیست یافت می‌شوند و اغلب به استخوان‌های مشابهی متصل هستند. از آنجایی که عضلات اسکلتی اینسرشن را به سمت اوریجین حرکت می‌دهند و به آن نزدیک می‌کنند، عضلات تثبیت‌کننده با ثابت نگه داشتن اوریجین به حرکت کمک می‌کنند. اگر شما جسمی سنگین را با دستان خود بلند کنید، عضلات تثبیت‌کننده در ناحیه تنه بدن شما را راست و بدون حرکت نگه می‌دارند و بنابراین شما در حالی‌که جسم را بلند می‌کنید، متعادل باقی می‌مانید.

بافت‌شناسی عضله اسکلتی

SkeletalMuscle

فیبرهای عضله اسکلتی با توجه به عملکرد بسیار اختصاصی خود، تفاوت چشمگیری با سایر بافت‌های بدن دارند. بسیاری از اندامک‌هایی که فیبرهای عضلانی را می‌سازند منحصر به این نوع از سلول‌ها هستند.

سارکولما غشای سلولی فیبرهای عضلانی است. سارکولما به عنوان یک رسانا برای سیگنال‌های الکتروشیمیایی که باعث تحریک سلول‌های عضلانی می‌شوند، عمل می‌کند. سارکولما به لوله‌های عرضی (لوله‌های T) متصل شده است و این مورد به انتقال سیگنال‌های الکتروشیمیایی به مرکز فیبر عضلانی کمک می‌کند. شبکه سارکوپلاسمی به عنوان یک محل ذخیره‌سازی برای یون‌های کلسیم عمل می‌کند که برای انقباض عضله یک مورد حیاتی است. میتوکندری، “نیروگاه” سلول، در سلول‌های ماهیچه‌ای به میزان فروانی وجود دارد و قندها را می‌شکند و انرژی مورد نیاز برای فعالیت عضلات را به شکل ATP (آدنوزین تری‌فسفات) در می‌آورد. بیشتر ساختار فیبرهای ماهیچه‌ای از میوفیبریل‌ها (تارچه‌ها) که ساختارهای انقباضی سلول هستند، ساخته شده است. میوفیبریل‌ها از فیبرهای پروتئینی بسیاری ساخته شده‌اند که به صورت زیرواحدهای تکرارشونده‌ای به نام سارکومر ترتیب یافته‌اند. سارکومر واحد عملکردی فیبرهای عضلانی است.

ساختار سارکومر

Sarcomere Structure

سارکومر از دو نوع فیبر پروتئینی ساخته شده است: رشته‌های ضخیم و رشته‌های نازک.

  • رشته‌های ضخیم: رشته‌های ضخیم از واحدهای متصل به یکدیگری از پروتئین میوزین ساخته شده‌اند. میوزین پروتئینی است که باعث انقباض عضلات می‌شود.
  • رشته‌های نازک: رشته‌های نازک از سه پروتئین ساخته شده‌اند: اکتین (اکتین یک ساختار مارپیچی را شکل می‌دهد که تنه رشته نازک را می‌سازد. اکتین محتوی جایگاه‌های اتصال میوزین است که به میوزین به آن‌ها متصل می‌شود و اکتین را در طول زمان انقباض عضله حرکت می‌دهد)، تروپومیوزین (تروپومیوزین یک فیبر پروتئینی بلند است که به دور اکتین می‌پیچد و جایگاه‌های اتصال میوزین بر روی اکتین را می‌پوشاند) و تروپونین (به طور محکم به تروپومیوزین متصل شده است، تروپونین در طول زمان انقباض عضله تروپومیوزین را حرکت می‌دهد و از جایگاه‌های اتصال میوزین دور می‌کند).

عملکرد بافت عضلانی

عملکرد اصلی بافت عضلانی حرکت است. عضلات تنها بافت در بدن هستند که توانایی انقباض دارند و به دنبال آن بخش‌های دیگر بدن را به حرکت در می‌آورند. دومین عملکرد دستگاه عضلانی حفظ حالت و موقعیت بدن است. عضلات بیش از اینکه سبب حرکت شوند، اغلب منقبض می‌شوند تا بدن را در حالت خود حفظ کنند یا در یک وضعیت خاص نگه دارند. عضلات مسئول حفظ وضعیت بدن بیشترین استقامت را در میان تمام عضات بدن دارند – این عضلات بدون اینکه خسته شوند بدن را در طول روز نگه می‌دارند.

عملکرد دیگری که مربوط به حرکت است، حرکت مواد در داخل بدن است. عضلات قلب و عضلات احشایی مسئول حمل و نقل موادی مانند خون یا غذا از یک قسمت بدن به قسمتی دیگر هستند.

آخرین عملکرد بافت عضلانی تولید حرارت بدن است. به عنوان یک نتیجه میزان سوخت‌و‌ساز بالای انقباض عضله، دستگاه عضلانی ما میزان زیادی گرمای زائد تولید می‌کند. بسیاری از انقباضات عضلانی کوچک در بدن، گرمای طبیعی بدن ما را تولید می‌کنند. هنگامی‌که بیش از حد طبیعی فعالیت می‌کنیم، انقباضات عضلانی اضافه منجر به افزایش دمای بدن و در نهایت عرق کردن می‌شوند.

عضله اسکلتی به عنوان اهرم

عضلات اسکلتی به همراه استخوان‌ها و مفاصل کار می‌کنند تا سیستم‌های اهرمی را شکل دهند. عضله به عنوان نیروی محرک عمل می‌کند؛ مفصل به عنوان تکیه‌گاه عمل می‌کند؛ استخوانی که به وسیله عضله حرکت می‌کند به عنوان اهرم عمل می‌کند؛ و جسمی که جابه‌جا می‌شود به عنوان بار عمل می‌کند.

سه نوع اهرم وجود دارد، اما اکثریت قریب به اتفاق اهرم‌ها در بدن اهرم‌های نوع سوم هستند. اهرم نوع سوم سیستمی است که در آن تکیه‌گاه در انتهای اهرم قرار گرفته است و نیروی محرک بین تکیه‌گاه و بار در انتهای دیگر اهرم، قرار گرفته است. اهرم نوع سوم در بدن این امکان را فراهم می‌کند که فاصله طی شده توسط بار در مقایسه با میزان فاصله انقباض عضله بیشتر باشد.

The third class levers

در عوض این افزایش فاصله، نیروی مورد نیاز برای حرکت بار باید بیش از جرم بار باشد. به عنوان مثال، عضله دوسر بازو استخوان زند زبرین ساعد را بالا می‌کشد، به صورت یک اهرم نوع سوم باعث انجام عمل خم شدن در مفصل آرنج می‌شود. یک تغییر بسیار جزئی در طول عضله دوسر بازو سبب یک حرکت بسیار بزرگ‌تر ساعد و دست می‌شود، اما نیروی اعمال شده توسط عضله باید بیش از دوسر بازو باید بیش از بار جا‌به‌جا شده توسط عضله باشد.

واحدهای حرکتی

آن دسته از سلول‌های عصبی که نورون‌های حرکتی نامیده می‌شوند، عضلات اسکلتی را کنترل می‌کنند. هر نورون حرکتی چندین سلول عضلانی را در یک گروه که به عنوان یک واحد حرکتی شناخته می‌شود، کنترل می‌کند. هنگامی‌که یک نورون حرکتی یک سیگنال را از مغز دریافت می‌کند، همه سلول‌های عضلانی واحد حرکتی خود را در یک زمان تحریک می‌کند.

اندازه‌ واحدهای حرکتی در سراسر بدن متفاوت است. عضلاتی که حرکات ظریف را انجام می‌دهند – مانند عضلات چشم‌ها یا عضلات انگشتان – فیبرهای عضلانی بسیار کمی در هر واحد حرکتی دارند که سبب بهبود کنترل دقت کنترل مغز بر روی این ساختارها می‌شود. عضلاتی که به قدرت زیادی برای عملکرد خود نیاز دارند – مانند عضلات پا یا عضلات بازو – سلول‌های عضلانی زیادی در هر واحد حرکتی دارند. یکی از راه‌هایی که بدن می‌تواند قدرت هر عضله را کنترل کند، تعیین تعداد واحدهای حرکتی برای فعال شدن به منظور انجام یک فعالیت است. این مورد نشان می‌دهد که چرا همان عضلاتی که برای بلند کردن یک مداد مورد استفاده قرار می‌گیرند، همچنین برای بلند کردن یک توپ بولینگ نیز از آن‌ها استفاده می‌شود.

چرخه انقباض

عضلات هنگامی‌که توسط سیگنالی از سوی نورون‌های حرکتی خود تحریک می‌شوند، منقبض می‌شوند. نورون‌های حرکتی در نقطه‌ای به نام نوروماسکولار جانکشن (اتصال عصبی عضلانی) با سلول‌های عضلانی ارتباط برقرار می‌کنند. نورون‌های حرکتی ناقل‌های عصبی شیمیایی را در نوروماسکولار جانکشن که در آن با یک بخش خاص از سارکولما تحت عنوان صفحه حرکتی انتهایی ارتباط برقرار می‌کنند، ترشح می‌کنند. صفحه حرکتی انتهایی محتوی کانال‌های یونی بسیاری است که در پاسخ به ناقل‌های عصبی باز می‌شوند و به یون‌های مثبت اجازه می‌دهند که وارد فیبر عضلانی شوند. یون‌های مثبت یک شیب الکتروشیمیایی را به سمت داخل سلول شکل می‌دهند، که آن‌ها را از طریق کانال‌های یونی باز شده در طول سارکولما و لوله‌های عرضی (لوله‌های T) به داخل سلول گسترش می‌دهد.

هنگامی‌که یون‌های مثبت به شبکه سارکوپلاسمی (شبکه آندوپلاسمی صاف سلول عضلانی) می‌رسند، یون‌های کلسیم منتشر می‌شوند و درون میوفیبریل‌ها (تارچه‌ها) جریان می‌یابند. یون‌های کلسیم به تروپونین متصل می‌شوند، که این مورد سبب تغییر شکل مولکول تروپونین می‌شود و مولکول تروپومیوزن مجاور خود را حرکت می‌دهد. تروپومیوزن از جایگاه‌ اتصال میوزین بر روی اکتین حرکت داده می‌شود، و این مورد به اکتین و میوزین اجازه می‌دهد که به یکدیگر متصل شوند.

مولکول‌های ATP به پروتئین‌های میوزین در رشته‌های ضخیم نیرو می‌دهند تا خم شوند و و مولکول‌های اکتین در رشته‌های نازک را حرکت بدهند. پروتئین‌های میوزین همانند پاروهای قایق عمل می‌کنند، رشته‌های نازک را می‌کشند و به مرکز سارکومر نزدیک می‌کنند. هنگامی‌که رشته‌های نازک به سمت یکدیگر کشیده می‌شوند، سارکومر کوتاه و منقبض می‌شود. میوفیبریل‌های فیبرهای عضلانی از سارکومرهای بسیاری ساخته شده‌اند که در یک ردیف قرار گرفته‌اند، به طوری که زمانی‌که تمام سارکومرها منقبض می‌شوند، سلول‌های عضلانی کوتاه می‌شوند.

تا زمانی‌که عضلات توسط ناقل‌های عصبی تحریک می‌شوند، به روند منقبض شدن خود ادامه می‌دهند. هنگامی‌که یک نورون حرکتی ترشح ناقل عصبی را متوقف می‌کند، فرآیند انقباض معکوس می‌شود. کلسیم به شبکه سارکوپلاسمی بازمی‌گردد؛ تروپونین و تروپومیوزین به حالت‌های استراحت خود بازمی‌گردند؛ و از اتصال اکتین و میوزین به یکدیگر جلوگیری می‌شود. سارکومر به حالت استراحت کشیده شده خود بازمی‌گردد.

انواع انقباض عضله

نیروی انقباض عضله توسط دو عامل می‌تواند کنترل شود: تعداد واحدهای حرکتی درگیر در انقباض و میزان تحریکی که از سوی دستگاه عصبی اعمال می‌شود. یک تکانه عصبی واحد از سوی یک نورون حرکتی سبب انقباض مختصری در یک واحد حرکتی می‌شود. این انقباض کوچک تحت عنوان یک انقباض کششی شناخته می‌شود. اگر نورون حرکتی در یک دوره زمانی کوتاه چندین سیگنال را فراهم کند، قدرت و مدت انقباض عضله افزایش می‌یابد. این پدیده تحت عنوان جمع زمانی شناخته می‌شود. اگر نورون حرکتی تکانه‌های عصبی بسیاری را به سرعت و پیاپی فراهم کند، ممکن است عضله به حالت تتانی وارد شود، یا به صورت کامل و پایدار منقبض شود. تا زمانی‌که سرعت سیگنال عصبی کاهش یابد یا عضله بیش از حد خسته شود، عضله در حالت تتانی باقی می‌ماند.

همه انقباضات عضلانی سبب حرکت نمی‌شوند. انقباضات ایزومتریک انقباضات ضعیفی هستند که کشش عضله را بدون اعمال نیروی کافی برای حرکت بخشی از بدن افزایش می‌دهند. هنگامی‌که مردم بدن خود را به خاطر استرس سفت و سخت می‌کنند، در حال انجام یک انقباض ایزومتریک هستند. نگه‌ داشتن یک شی و حفظ حالت و موقعیت بدن نیز نتیجه انقباضات ایزومتریک هستند. انقبضای که سبب حرکت می‌شود، انقباض ایزوتونیک است. انقباضات ایزوتونیک برای پرورش توده عضلانی از طریق بلند کردن وزنه مورد نیاز هستند.

تونوس عضلانی یک شرایط طبیعی است که در آن عضله اسکلتی تا حدی در تمام زمان منقبض باقی می‌ماند. تونوس عضلانی یک کشش ضعیف را در عضله فراهم می‌کند تا از آسیب عضله و مفاصل در هنگام حرکات ناگهانی جلوگیری کند، و همچنین به حفظ حالت و موقعیت بدن کمک می‌کند. تمام عضلات در تمام زمان میزانی از تونوس عضله را حفظ می‌کنند، مگر اینکه ارتباط عضله با دستگاه عصبی مرکزی به دلیل آسیب عصبی قطع شده باشد.

انواع عملکردی فیبرهای عضلانی اسکلتی

فیبرهای عضلانی اسکلتی را می‌توان بر اساس چگونگی تولید و استفاده از انرژی در آن‌ها به دو نوع تقسیم کرد: نوع اول و نوع دوم.

  • فیبرهای نوع اول در انقباضات خود بسیار آهسته و سنجیده عمل می‌کنند. این فیبرها نسبت به خستگی بسیار مقاوم هستند، زیرا از تنفس هوازی برای تولید انرژی از قند استفاده می‌کنند. فیبرهای نوع اول در عضلات سراسر بدن و برای استقامت و حفظ حالت بدن وجود دارند. در نواحی ستون فقرات و گردن تجمع بالایی از فیبرهای نوع اول وجود دارد که به نگه داشتن و حفظ حالت بدن در طول روز کمک می‌کنند.
  • فیبرهای نوع دوم به دو زیرگروه تقسیم می‌شوند: نوع دوم A و نوع دوم B. فیبرهای نوع دوم A از فیبرهای نوع اول سریع‌تر و قوی‌تر هستند، اما استقامت خیلی زیادی ندارند. فیبرهای نوع دوم A در سراسر بدن یافت می‌شوند، اما در پاها جایی که در طول یک روز طولانی که با راه رفتن و ایستادن زیادی همراه است از بدن شما حمایت می‌کنند، تجمع بالایی دارند. فیبرهای نوع دوم B حتی سریع‌تر و قوی‌تر از فیبرهای نوع دوم A هستند، اما استقامت کمتری نسبت به آن‌ها دارند. به علت فقدان میوگلوبین (پروتئینی که نقش اصلی را در ذخیره‌سازی و آزادسازی اکسیژن در ماهیچه‌ها به عهده دارد) در فیبرهای نوع دوم B، این فیبرها رنگ روشن‌تری نسبت به فیبرهای نوع اول و فیبرهای نوع دوم A دارند. فیبرهای نوع دوم B در سراسر بدن یافت می‌شوند، اما به‌خصوص در قسمت بالای بدن جایی که به بازوها سرعت و قدرت می‌دهند و در قفسه سینه تجمع بالایی دارند.

سوخت‌وساز و خستگی عضله

male-back-muscular-system-anatomy

عضلات بسته به موقعیتی که در آن کار می‌کنند انرژی خود را از منابع مختلفی به دست می‌آورند. عضلاتی که از تنفس هوازی استفاده می‌کنند از آن‌ها برای تولید نیرویی به میزان کم تا متوسط استفاده می‌کنیم. تنفس هوازی نیازمند اکسیژن است تا حدود ۳۶ تا ۳۸ مولکول ATP را از یک مولکول گلوکز بسازد. تنفس هوازی بسیار موثر است و تا زمانی‌که عضله به مقدار کافی اکسیژن و گلوکز دریافت کند، می‌تواند ادامه پیدا کند و عضله را در حالت انقباض نگه دارد. هنگامی‌که از عضلات برای تولید میزان زیادی نیرو استفاده می‌کنیم، عضلات آنقدر محکم منقبض می‌شوند که خون حامل اکسیژن نمی‌تواند وارد عضله شود. این وضعیت سبب می‌شود که عضله برای ساختن انرژی از تخمیر اسید لاکتیک (گونه‌ای از تنفس بی‌هوازی) استفاده کند. تنفس بی‌هوازی کارآمدی کمتری نسبت به تنفس هوازی دارد – در تنفس بی‌هوازی به ازاری هر مولکول گلوکز تنها ۲ مولکول ATP تولید می‌شود. عضلات هنگامی که ذخایر انرژی خود را از طریق تنفس بی‌هوازی می‌سوزانند به سرعت خسته می‌شوند.

برای حفظ فعالیت عضلات برای یک مدت زمان طولانی‌تر، فیبرهای عضلانی محتوی چندین مهم انرژی هستند. میوگلوبین، یک رنگدانه قرمز در عضلات، حاوی آهن است و اکسیژن را به روشی شبیه به هموگلوبین در خون، ذخیره می‌کند. اکسیژنی که از طریق میوگلوبین در دسترس عضلات قرار می‌گیرد، به عضلات اجازه می‌دهد که در غیاب عضلات به تنفس هوازی ادامه دهند. ماده شیمیایی دیگری که به عضلات کمک می‌کند تا به فعالیت خود ادامه دهند، کراتین فسفات است. مولکول‌ها از انرژی به شکل ATP استفاده می‌کنند، تبدیل شدن ATP به ADP (آدنوزین دی‌فسفات) سبب آزاد شدن انرژی آن می‌شود. کراتین فسفات گروه فسفات خود را به ADP می‌دهد تا دوباره به ATP تبدیل شود و انرژی اضافی را برای عضلات فراهم می‌کند. در نهایت، فیبرهای عضلانی حاوی انرژی ذخیره به شکل گلیکوژن هستند، یک درشت‌مولکول بزرگ که از میزان زیادی گلوکوز متصل به هم ساخته شده است. عضلات فعال گلوکز مولکول‌های گلیکوژن را می‌شکنند تا سوخت سلول را فراهم کنند.

هنگامی‌که عضلات از طریق هر دو روش هوازی و بی‌هوازی از انرژی استفاده می‌کنند، به سرعت خسته می‌شوند و انقباض خود را از دست می‌دهند. این وضعیت تحت عنوان خستگی عضله شناخته می‌شود. یک عضله خسته محتوی میزان بسیار کمی اکسیژن، گلوکز یا ATP است، اما در عوض میزان زیادی مواد زائد ناشی از تنفس، مانند اسید لاکتیک و ADP را در خود دارد. پس از فعالیت، بدن باید اکسیژن اضافی دریافت کند و اکسیژنی که در میوگلوبین فیبرهای عضلانی ذخیره شده بود و در تنفس هوازی به مصرف رسیده بود را جایگزین کند و به دنبال آن منابع داخل سلول بازسازی خواهد شد. بدهی اکسیژن (Oxygen debt) نامی است که برای اکسیژنی اضافی که بدن باید دریافت کند و به ذخایر عضلات در حال استراحت خود بازگرداند، به کار برده می‌شود. این توضیح می‌دهد چرا بعد از فعالیت شدید برای چند دقیقه سرعت و شدت تنفس افزایش می‌یابد – بدن تلاش می‌کند تا خود را به حالت عادی بازگرداند.

منبع:

واکنش شما:
like
0
love
1
haha
0
wow
0
sad
0
angry
0

دیدگاه ها

0 دیدگاه

avatar

wpDiscuz

© تمامی حقوق برای وبسایت ویاتک محفوظ است. نقل مطالب سايت تنها با ذکر و لینک به منبع مجاز است.