Oleh Dr Gianfranco De Angelis
Ia menyedihkan untuk melihat jurulatih dan jurulatih peribadi memberikan penjelasan "empirik" mengenai pelbagai topik: jisim otot (hipertropi), keuntungan kekuatan, ketahanan dan lain-lain, tanpa pengetahuan kasar tentang struktur histologi dan fisiologi otot.
Hanya sedikit pengetahuan yang mendalam tentang anatomi makroskopik, seolah-olah ia sudah cukup untuk mengetahui di mana bisep atau dorsal itu, salah faham struktur histologi dan bahkan kurang biokimia dan fisiologi otot. Saya akan cuba, sejauh mungkin, untuk membuat rawatan ringkas dan ringkas mengenai subjek, juga boleh diakses kepada orang awam sains biologi.
Struktur Histologi
Tisu otot berbeza dari tisu lain (saraf, tulang, penyambung), kerana ciri yang jelas: kontraksi, iaitu, tisu otot dapat berkontrak, atau memendekkan panjangnya. Sebelum melihat bagaimana ia semakin singkat dan mekanisme apa, mari kita bercakap mengenai strukturnya. Kami mempunyai tiga jenis tisu otot, berbeza dengan histologi dan fungsinya: tisu otot striated skeletal, tisu otot licin dan tisu otot jantung. Perbezaan fungsi utama antara yang pertama dan kedua yang lain ialah, sementara yang pertama ditadbir oleh wasiat, yang lain dua adalah bebas dari wasiat. Yang pertama adalah otot yang membuat tulang bergerak, otot yang kita berlatih dengan barbel, dumbbell dan mesin. Jenis kedua diberikan oleh otot-otot viskera, seperti otot perut, usus, dan lain-lain. yang, seperti yang kita lihat setiap hari, tidak dikawal oleh wasiat. Jenis ketiga adalah jantung: walaupun jantung terbuat dari otot, sebenarnya ia mampu berkontraksi; terutamanya, walaupun otot jantung tergelincir, begitu serupa dengan tulang, bagaimanapun, perbezaan penting, penguncupan berirama adalah bebas dari kehendak.
Otot bengkak rangka adalah yang bertanggungjawab untuk aktiviti motor sukarela, dan oleh itu untuk aktiviti sukan. Otot striated terdiri daripada sel-sel, seperti semua struktur dan radas organisme yang lain; sel adalah unit terkecil yang mampu hidup bebas. Dalam tubuh manusia terdapat berbilion-bilion sel dan hampir semuanya mempunyai bahagian tengah yang disebut nukleus, dikelilingi oleh bahan gelatin yang disebut sitoplasma. Sel-sel yang membentuk otot dipanggil serat otot : mereka adalah unsur-unsur yang panjang, diatur secara longitudinal pada paksi otot dan dikumpulkan dalam jalur. Ciri-ciri utama serat otot striated adalah tiga:
- Ia sangat besar, panjangnya boleh mencapai beberapa sentimeter, diameternya ialah 10-100 mikron (1 mikron = 1/1000 mm.). Sel-sel lain dalam tubuh, dengan beberapa pengecualian, saiz mikroskopik.
- Ia mempunyai banyak nukleus (hampir semua sel mempunyai hanya satu) dan oleh itu dipanggil "syncytium polynuklear".
- Ia kelihatan lentur dengan lentur, iaitu, ia menyampaikan satu penggantian jalur gelap dan jalur cahaya. Serat otot telah memanjangkan formasi dalam sitoplasmanya, disusun secara longitudinal ke paksi serat dan oleh itu juga otot, yang dipanggil myofibrils, kita boleh menganggap mereka sebagai tali panjang yang diletakkan di dalam sel. Myofibrils juga bertiup melintang dan mereka adalah yang bertanggungjawab untuk corak seluruh serat.
Mari kita ambil myofibril dan kajiannya: ia mempunyai band-band gelap, yang disebut band A, dan band-band cahaya yang dipanggil Saya, di tengah-tengah band Saya ada garis gelap yang dipanggil garisan Z. Ruang antara garis Z dan yang lain dipanggil sarcomere, yang mewakili unsur kontraksi dan unit otot yang paling kecil berfungsi; dalam praktiknya, serat dipendekkan kerana sarcomeresnya dipendekkan.
Sekarang mari kita lihat bagaimana myofibril dibuat, itu yang disebut ultrastruktur otot. Ia diperbuat daripada filamen, beberapa yang besar dipanggil filamen myosin, yang lain nipis yang disebut filamen actin. Yang besar sesuai dengan yang tipis sedemikian rupa sehingga band A dibentuk oleh filamen tebal (inilah sebabnya ia lebih gelap), band I dibentuk oleh bahagian filamen nipis yang tidak terikat pada filamen berat (dibentuk oleh filamen nipis lebih ringan).
Mekanisme penguncupan
Sekarang kita tahu struktur histologi dan ultrastruktur, kita boleh menyebut mekanisme penguncupan. Dalam kontraksi filamen cahaya mengalir di antara filamen berat, supaya kumpulan saya berkurang panjang; jadi juga sarcomere berkurang panjang, iaitu jarak antara band Z dan yang lain: oleh itu penguncupan berlaku bukan kerana filamen telah dipendekkan, tetapi kerana mereka telah membuat penurunan panjang sarcomere. Mengurangkan panjang sarcomere mengurangkan panjang myofibrils, jadi kerana myofibrils merupakan serat, panjang serat berkurangan, akibatnya otot, yang terbuat dari gentian, dipendekkan. Jelas sekali, agar filamen ini mengalir, tenaga diperlukan dan ini diberikan oleh bahan: ATP (adenosine triphosphate), yang merupakan mata wang tenaga tubuh. ATP dibentuk oleh pengoksidaan makanan: tenaga yang telah diproses oleh makanan ke ATP yang kemudiannya memberikannya kepada filamen untuk membuatnya mengalir. Agar pengecutan berlaku satu lagi unsur diperlukan, Ca ++ ion (Kalsium). Sel otot menyimpan stok yang besar di pedalamannya dan menjadikannya sarcomere apabila kontraksi mesti berlaku.
Penguncupan otot dari sudut pandang makroskopik
Kita telah melihat bahawa elemen kontraksi adalah sarcomere, kita kini memeriksa seluruh otot dan mengkajinya dari sudut pandang fisiologi, tetapi makroskopik. Agar otot berkontrak, rangsangan elektrik mesti sampai kepadanya: rangsangan ini berasal dari saraf motor, bermula dari saraf tunjang (seperti yang berlaku secara semula jadi); atau ia boleh datang dari saraf motor yang diretas dan dirangsang secara elektrik, atau secara langsung merangsang otot elektrik. Bayangkan mengambil otot: satu hujung diikat ke titik tetap, hujung yang lain kita menggantungnya pada berat; pada ketika ini kita merangsangnya secara elektrik; otot akan berkontrak, iaitu, ia akan memendekkan, mengangkat berat badan; Penguncupan ini dipanggil penguncupan isotonik. Jika sebaliknya kita mengikat otot dengan kedua-dua hujung ke dua sokongan yang tegar, apabila kita merangsangnya otot akan bertambah ketegangan tanpa memendekkan: ini disebut penguncupan isometrik. Dalam praktiknya, jika kita mengambil bar di genggaman dan mengangkatnya, ini akan menjadi penguncupan isotonik; jika kita memuat dengan berat yang sangat berat dan, ketika cuba mengangkatnya, jadi walaupun kita mengikat otot maksimal, kita tidak memindahkannya, ini akan disebut penguncupan isometrik. Dalam penguncupan isotonik, kami telah melakukan kerja mekanikal (kerja = daya tampalan x); dalam penguncupan isometrik kerja mekanikal adalah sifar, kerana: kerja = daya x anjakan = 0, anjakan = 0, kerja = daya x 0 = 0
Jika kita merangsang otot dengan kekerapan yang sangat tinggi (iaitu, banyak impuls sesaat), ia akan membangun kekuatan yang sangat tinggi dan kekal dikontrak maksima: otot dalam keadaan ini dikatakan berada dalam tetanus, oleh itu penguncupan tetanik bermaksud penguncupan yang maksimal dan berterusan. Otot boleh mengikat sedikit atau banyak, mengikut kehendak; ini boleh dilakukan melalui dua mekanisme: 1) Apabila otot dikontrak sedikit, hanya beberapa kontrak serat; meningkatkan keamatan pengecutan, serat lain ditambah. 2) Serat boleh berkontrak dengan kekuatan kurang atau lebih besar bergantung kepada kekerapan pelepasan, iaitu bilangan impuls elektrik yang mencapai otot dalam satu unit waktu. Dengan memodulasi kedua-dua pembolehubah ini, sistem saraf pusat memerintahkan dengan kekuatan apa yang harus dilakukan oleh otot. Apabila ia mengarahkan penguncupan yang kuat, hampir semua gentian otot memendekkan, bukan sahaja, tetapi mereka akan dipendekkan dengan banyak kekuatan: apabila ia menyusun penguncupan yang lemah hanya beberapa serat memendekkan dan dengan kekuatan yang lebih rendah.
Kami kini menangani satu lagi aspek penting fisiologi otot: nada otot. Nada otot boleh ditakrifkan sebagai keadaan kontraksi otot yang berterusan, yang bebas dari kehendak. Faktor apa yang menyebabkan keadaan penguncupan ini? Sebelum kelahiran otot adalah sama panjang dengan tulang, maka, dengan perkembangan, tulang lebih panjang daripada otot-otot, sehingga kedua-duanya terbentang. Apabila otot terbentang, disebabkan oleh refleks tulang belakang (refleks myotik) ia berkontrak, oleh itu peregangan berterusan yang mana otot tertakluk menentukan keadaan berterusan penguncupan sedikit tetapi berterusan. Sebabnya adalah refleksi dan kerana ciri utama refleks adalah bukan sukarela, nada itu tidak ditadbir oleh kehendak. Nada adalah fenomena pada asas refleks saraf, jadi jika saya memotong saraf yang keluar dari sistem saraf pusat ke otot, ia menjadi lembab, benar-benar kehilangan nada.
Kekuatan pengecutan otot bergantung pada seksyen melintangnya dan sama dengan 4-6 kg.cm2. Tetapi prinsip itu berlaku pada prinsipnya, tidak ada nisbah tepat ketepatan langsung: dalam atlet, otot yang sedikit lebih kecil daripada yang lain atlet dapat menjadi lebih kuat. Otot meningkatkan jumlahnya jika dilatih dengan peningkatan rintangan (itu adalah prinsip yang berdasarkan gimnastik berasaskan berat); ia harus ditekankan bahawa jumlah setiap serat otot meningkat, sementara jumlah serat otot tetap tetap. Fenomena ini dipanggil hypertrophy otot.
Biokimia otot
Sekarang mari kita hadapi masalah reaksi yang berlaku di dalam otot. Kami telah mengatakan bahawa untuk penguncupan berlaku tenaga berlaku; tenaga ini memelihara sel dalam ATP (adenosine trifosfat) yang mana, apabila memberi tenaga kepada otot, berubah menjadi ADP (adenosin difosfat) + Pi (phosphat tak organik): tindak balasnya adalah membuang fosfat. Jadi reaksi yang berlaku dalam otot adalah ATP → ADP + Pi + tenaga. Walau bagaimanapun, stok ATP sedikit dan perlu disintesis semula. Oleh itu, agar otot berkontrak, reaksi sebaliknya (ADP + Pi + tenaga> ATP) juga perlu berlaku, supaya otot sentiasa mempunyai ATP. Tenaga untuk membuat resynthesis ATP memberi kita makanan: ini, selepas mereka telah dicerna dan diserap, mencapai otot melalui darah, di mana mereka memberikan tenaga mereka, tepatnya untuk membuat bentuk ATP.
Kecemerlangan zat energik diberikan oleh gula, khususnya glukosa. Glukosa boleh dibendung dengan kehadiran oksigen (dalam keadaan aerobik) dan, kerana dikatakan tidak betul, "dibakar"; tenaga yang dilepaskan mengambilnya dari ATP, manakala glukosa tidak mempunyai apa-apa selain air dan karbon dioksida. 36 molekul ATP diperoleh daripada molekul glukosa. Tetapi glukosa juga boleh diserang dengan ketiadaan oksigen, di mana ia diubah menjadi asid laktik dan hanya dua molekul ATP terbentuk; maka asid laktik, mengalir ke dalam darah, pergi ke hati di mana ia sekali lagi berubah menjadi glukosa. Kitaran asid laktik ini dipanggil kitaran Cori. Apa yang berlaku dengan praktikal apabila kontrak otot? Pada permulaan, apabila otot mula berkontrak, ATP segera habis dan, kerana tidak ada penyesuaian jantung dan pernafasan selepas itu, oksigen yang mencapai otot tidak mencukupi, maka glukosa terbelah menjadi ketiadaan oksigen yang membentuk asid laktik. Untuk kedua kalinya, kita boleh mempunyai dua situasi: 1) Jika usaha berterusan dengan cara yang ringan, oksigen sudah cukup, maka glukosa akan teroksidasi dalam air dan anhidrida karbon: asid laktik tidak akan berkumpul dan latihan dapat berlangsung selama berjam-jam ( Oleh itu, jenis usaha ini dipanggil aerobik, contohnya jangka hayatnya). 2) Sekiranya usaha terus sengit, walaupun banyak oksigen mencapai otot, banyak glukosa akan pecah jika tiada oksigen; Oleh itu, banyak asid laktik akan membentuk yang akan menyebabkan keletihan (kita bercakap tentang usaha anaerobik, contohnya jangka masa cepat, seperti 100 meter). Semasa rehat, asid laktik akan kembali kepada glukosa di hadapan oksigen. Pada mulanya, walaupun dalam usaha aerobik, kita kekurangan oksigen: kita bercakap tentang hutang oksigen, yang akan dibayar apabila kita berehat; berkata oksigen akan digunakan untuk mensintesis semula glukosa daripada asid laktik; sebenarnya, selepas usaha kita mengambil lebih banyak oksigen daripada biasa: kita membayar hutang itu. Seperti yang anda dapat lihat, kami memetik glukosa sebagai contoh bahan api, kerana ia adalah bahan bakar yang paling penting dalam otot; Malah, walaupun lemak mempunyai jumlah tenaga yang lebih besar, untuk mengoksidakan mereka, anda selalu memerlukan sejumlah glikosida dan lebih banyak oksigen. Sekiranya tiada ini terdapat gangguan yang ketara (ketosis dan asidosis). Protein boleh digunakan sebagai bahan bakar, bagaimanapun, kerana mereka adalah satu-satunya yang digunakan untuk membentuk otot, fungsi plastik berlaku di dalamnya. Lipid mempunyai ciri-ciri yang, untuk berat badan yang sama, mereka mempunyai lebih banyak tenaga berbanding gula dan protein: mereka digunakan sebagai deposit. Jadi, glisida adalah bahan bakar, protein adalah bahan mentah, lipid adalah rizab.
Saya cuba dalam artikel ini mengenai fisiologi otot untuk menjadi jelas mungkin, tanpa mengabaikan ketegaran saintifik: Saya fikir saya akan mencapai hasil yang hebat jika saya merangsang pengendali kecergasan untuk mengambil minat yang lebih serius dalam fisiologi, kerana saya percaya bahawa Pengertian asas fisiologi dan anatomi mestilah warisan budaya yang sangat diperlukan untuk memahami kefahaman manusia yang indah ini.
