Az izommőködéssel járó élettani jelenségek
Transcript of Az izommőködéssel járó élettani jelenségek
Az izommőködéssel
járó élettani jelenségek
Az izomszövet az egyetlen olyan szövet, amely hosszúságát változtatni tudja. Egy nem elhízott (non-obese) hölgyben az izomtömeg a testsúly 25-35 %-a, férfiben 40-45 %. Izomszövet típusok:1.harántcsíkolt izmokat, 2.simaizmokat, amelyek a zsigeri szervek falának izomzatát alkotják, és 3.szívizmot.
A harántcsíkolt izmok feladata:
egyenes testtartást, illetve egyes testhelyzetek felvételét,
az egész test (pl. járás, futás), vagy a testrészek (pl. fogás, írás) aktív, kontrollált
és célirányos mozgását.
Az izomrendszer kapcsolata más szervrendszerekkel
Kapcsolata a mozgás passzív szerveivel
• a mozgásoknak irányát, amplitúdóját a mozgás passzív
szervrendszere határozza meg. A rendszeres edzés fejleszti az
izmokat és valamennyire fejleszti a mozgás passzív szerveit is.
• az egyes ízületeket a normális izomtónus stabilizálja. Vannak olyan
ízületeink (vállízület, derék), amelyeknek stabilitását a környezı
izmok biztosítják, az izmok gyengesége tehát vissza-visszatérı
ízületi gyulladásokhoz vezet.
Az izomrendszer kapcsolata más szervrendszerekkel
Kapcsolata az idegrendszerrel
• A harántcsíkolt izmok, vázizmaink kizárólag a beidegzıidegek segítségével ingerelhetık. Amelyik izom elveszti beidegzését, megbénul.
• Motoros egység:
• motoneuron sejttestébıl a gerincvelı mellsı szarvában,
• a perykaryonból kiinduló idegrostból és
• az általa beidegzett izomrostokból.
• A beidegzett izomrostok száma a mozgás finomságától függ: minél finomabb a mozgás, annál kevesebb izomrost van egy motoros egységben.
Az izomrendszer kapcsolata más szervrendszerekkel
Kapcsolata az aerob rendszerrel
• Az aerob rendszerrel való kapcsolata jelenti az izom állóképességét.
• Tartós munkavégzés, hosszantartó sporttevékenység alatt a
teljesítmény nagymértékben az oxidációs lehetıségektıl függ:
• az oxigén biztosítása a légzı rendszeren,
• a véren illetve
• a vér megfelelı intenzitású szállításán keresztül.
A harántcsíkolt izom szerkezete
• Az izomsejt fala, a szarkolemma, rugalmasabb, mint a többi sejt sejtfala.
• A protoplazmát az izomsejtekben szarkoplazmának nevezzük.
• A myofibrillumok, a kontrakcióért valóban felelıs vékony szálacskák, a
harántcsíkolatot adják.
• A szarkoplazmatikus retikulum, ami egy membránnal határolt tubulus-
rendszer, hosszanti csövekbıl, másrészt a nagyobb átmérıjő transversalis
csövekbıl (T-tubulusok) áll. Szerepük elsısorban a Calcium-ionoknak a
sarcomerek belsejébe juttatása az izom összehúzódásakor.
• Mitochondriumok az energiát biztosítják.
A harántcsíkolt izom esetében a sejt és a
rost szavak szinonimák, azaz az izomsejt
voltaképpen egy rost alakúvá módosult
sejt. Az izomsejteknek több sejtmagvuk
van, több magvú óriássejt.
Az izommőködés kémiai alapja az izomfehérjék kémiai reakciója, a kontraktilis fehérjék összekapcsolódása.
Az izomfehérjék két csoportra oszthatók:
1) a nem-kontraktilis és
2) a kontraktilis fehérjékre.
1. A nem-kontraktilis fehérjék közvetlenül nem vesznek rész az izom összehúzódásában, az
összfehérjék 30 %-át alkotják. Ide tartoznak az izom energiáját szolgáltató enzimek, és az oxigént
kötı mioglobin.
2. A kontraktilis fehérjék közvetlenül részt vesznek az izom összehúzódásában:
• miozin,
• aktin és
• a tropomiozin.
A miofibrillumok harántcsíkolatáért egy sajátos szerkezet felelıs, amelyben létraszerően egymás
fölé rétegzıdve, vastag és vékony, filamentumok helyezkednek el.
A vastag filamentumok alkotóelemei:
• a miozinmulekulák,
a vékony filamentumok:
• az aktinból illetve a tropomiozin-troponin komplexbıl állnak.
Miozin
• A miozin az összes
izomfehérjék 35 %-át
adja. Nagy,
molekulasúlyú fehérje, a
vastag filamentumokat
alkotja.
Aktin• Az aktin az összes izomfehérjék 14 %-a.
Molekulasúlya 42 000, a vékony fonalak alkotásában vesz részt.
Tropomiozin• A tropomiozin az összes izomfehérjék 20 %-a, a
gyöngysorszerően elhelyezkedı aktin árkában ül, rajta meghatározott távolságokban egy-egy troponin komplex helyezkedik el, amelynek részei a
• - troponin T, ami az aktinhoz kötıdik erısen, a• - troponin C, a mi a calciumionokat köti meg, és a• - troponin I, ami gátolja az ATP-áz aktivitást.
Az izom-összehúzódás
• Az izom-összehúzódás: az aktin és a miozin molekulák egymáson való
elcsúszásán alapul, sliding-hypothesisnek nevezzük.
1. A motoneuron akciós potenciálja acetilkolin mediátor közvetítésével átterjed a
neuromuszkuláris szinapszison, akciós potenciált váltva ki az izomsejten is.
2. Az izomsejt akciós potenciálja behajtja a Ca++ ionokat a szarkoplazmatikus
reticulum T-tubulusain keresztül a Z-lemezek közelébe.
3. A Ca++ lekötıdik a troponin-C molekulához, amitıl az aktin aktiválódik (a miozin
ATP-áz aktivitása felszabadul).
4. Az ATP bomlása az aktin és a miozin egyesülését, aktomiozin képzıdését
eredményezi.
5. A kontrakciót követı relaxáció úgy jön létre, hogy a sarcoplasmaticus reticulum
visszaviszi a Ca++ ionokat a reticulum longitudinális, a Ca++ leszakad a
Troponin-C molekuláról, az ATPáz aktivitás újra gátlás alá kerül, az aktomiozin
visszaalakul aktinná és miozinná.
Az izommőködés mechanikai jelenségei
Egyetlen izomroston az izommőködés mechanikai válasza az izomrángás
Három szakasza van: 1. lappangási szakasz, 2. összehúzódás, 3. elernyedés.
Izommőködés
• Ha a belsı erı és a külsı erı megegyezik egymással, nem változik az izom hossza, izometriás kontrakció.
• Ha valamelyik erı nagyobb, mint a másik, biztos hogy a nyugalmi hossz nem marad meg, a kontrakcióanizometriás lesz.
Ha a belsı erı nagyobb, mint a külsı, az izom összehúzódik, anizometriás
koncentrikus kontrakció.
Ha a külsı erı a nagyobb, az izmot megnyújtjuk, anizometriás excentrikus
kontrakció.
Izommőködés
Az izokinetikus izomkontrakció:
• az izom hosszváltozásának sebessége, vagy a
szögsebesség közel azonos.
• Az evezıs mozgása, az úszó karcsapása, vagy
erıgépekkel végzett gyakorlatok. Az ilyen gépekben az
ellenállás állandósága biztosítja, hogy bármely erıt
fejtünk ki a vizsgálat alatt, a sebesség gyakorlatilag
azonos (vizsgálat, edzés).
• dinamikus és statikus gyakorlatok
Tetanusz• A vázizomzat esetében a motoneuronokon mindig
ingersorozat jut az izmokhoz.
• Sorozatingerlésre az izom rángása jön létre. Ha az ingerfrekvencia kb. 15-30
inger másodpercenként, az
izomrost ráng, ez az állapot az
inkomplett tetanusz, ha az
inger frekvenciája 30-60 inger
másodpercenként, az izomrost
folyamatosan összehúzódik, ez
a jelenség a tökéletes, vagy
komplett tetanusz.
Az izommőködés energiaforrásai
ANAEROB-ALAKTACID- ATP-ADP 1-2 mp- Kreatinfoszfát 6-8 mp
ANAEROB-LAKTACID- Glikogenolízis, glikolízis 30 mp
AEROB- Szénhidrát, zsírégetés 70-80 perc
Az izommőködés hı jelenségei
Az izommőködés alatt a kémiai energia nem képes tökéletesen
mechanikai energiává alakulni, melléktermékként hıenergia
szabadul fel.
• a kezdeti hı az izommőködés, az összehúzódás és a relaxáció alatt
szabadul fel,
• a megkésett hı az izom mechanikai jelenségei után játszódik le.
Jelentısége:
• a szervezet hıtermelését számottevıen növelni tudja (kihőlés)
• a szervezet hımérséklet emelkedésének kellemetlen hatásait
izomtevékenység kezdetén, ami a holtpont megjelenésének egyik
oka.
Az emberi izmok rostösszetétele
• Az emberi harántcsíkolt izmok kevert rostösszetételőek. Vannak
sötét rostok, amelyek lassú, tónusos összehúzódásra képesek, de
nem fáradékonyak, nagyon kitartó munkát tudnak végezni, ezek a
lassú (ST: slow twitch) rostok.
• A másik típus a világos, gyors (FT: fast twitch) rostok, gyors, fázisos,
robbanékony összehúzódó képességgel, de ezek a rostok hamar
fáradnak. Az FT csoporton belül két alcsoport is elkülöníthetı: a II.B
típusú rostok a tipikus gyors rostok, amelyek nagy erıkifejtésre
képesek, és nagyon fáradékonyak, a II.A típusú rostok közepes
erıkifejtésre képesek, és bizonyos mértékig képesek a fáradásnak
ellenállni.
A feszítı izmok elsısorban lassú, a hajlítók inkább gyors
rostokat tartalmaznak.
• Edzetlen emberekben az FT-ST arány kb. 55/45 %,
• sprintereknél 63/37 %,
• erısportolóknál és középtávú versenyzıknél kb. az
edzetlenekkel egyezik meg,
• állóképességi versenyzıknél 30-40/60-70 %,
• maratoni futóknál 20/80 %.
Az emberi izmok rostösszetétele
LASSÚ (I.) GYORS (II.)A B
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Anatómia
szín vörös fehérmitochondrium nagyon sok sok kevésprotoplazma sok kevéskeresztmetszet vékony vastagZ-sáv szélesség nagy kicsikapilláris nagyon sok sok kevés
Biokémiasarcopl.ret.Ca forg. kicsi közepes nagyglikolitikus akt. kicsi közepes-nagy nagyATP-áz akt. kicsi közepes nagycitrátkör enz (SDH) erıs közepes gyengeterminális ox.enzimek erıs közepes gyengetárolt szénhidrát kevés sok sokmyoglobin tart. sok mérsékelt kevés
Élettanmiozin típus lassú gyors gyorskontrakció seb. lassú (60-90 ms) gyors gyors (20-40 ms)aktivitás gyakorisága nagy közepes-nagy kicsifáradékonyság kicsi mérs.kicsi nagybeidegzés lassú (5-10 imp/s) gyors (40-60 imp/s)
Az emberi izmok rostösszetétele
Izomfáradás
• Izomfáradásnak azt a jelenséget nevezzük,
hogy már nem tudjuk változatlan szinten tartani az
izommunkát.
• Védı funkció, romlik a teljesítmény, ami
megvédi a szervezetet a végsı kimerüléstıl.
• Ha a munkavégzés intenzitása vagy tartama az
egyén teljesítıképességét meghaladja, a kimerülés állapota következik be.
• Nemcsak az izomrendszer fáradását jelenti, hanem az egész szervezet
teljesítıképességének a romlását. Egyaránt pszichológiai és fiziológiai
jelenség. A fáradás megnyilvánulhat pszichés, transzmissziós és energetikai
fáradásként.
• A fáradás lehet helyi és általános.
Helyi fáradás
Lokális, helyi fáradás rövidebb, nagyintenzitású, anaerob munka
esetén.
• maximális akaratlagos erı fenntartható néhány másodpercig,
• 50 %-a maximális akaratlagos erınek 1 percig,
• kb. 15 % vagy annál kevesebb fenntartható 10 percig vagy
tovább.
• transzmisszió (szinapszis), az izom enzimaktivitásának
csökkenése, a metabolit felszaporodás, nem megfelelı
vérellátás.
Általános fáradás
A hosszantartó izomtevékenység csökkenı
színvonalát értjük alatta (futás, kerékpározás, úszás).
• Oka: a rendszer leggyengébb láncszeme lesz, hiába
áll rendelkezésre felesleges tartalék egy-egy
funkcióból, a legkisebb kapacitású funkció fogja
behatárolni a teljesítményt.
A FÁRADÁS LEHETSÉGES OKAI
Kp. idegr. - cortex: hangulat, motiváció, dinamikus stereotypiák- leszálló pályák: piramis, extrapiramidális rendszer
Motoros egység: neuromuscularis szinapszis
Izom - állapota: sarcolemma, sarcoplasmaticus reticulum Ca++ forgalma, troponin-C, aktin-miozin kapcsolódás
- energiaellátása
anaerob aerobATP tüdı - vérkreatinfoszfát, szív-vérkeringés - O2 + szénh.,
zsírglikolízis ↓│________________ oxidációs enzimek
│ _____________│↓ ↓kontrakció
Holtpont
A holtpont a szervezet átmeneti válsága,
szubjektív érzés.
• A tünetek:
• a végtagok elnehezedése, úgy érezzük,
mintha „ólomlábakon járnánk”,
• fekete karikák kezdenek ugrálni a
szemünk elıtt, szívünk a torkunkban
dobog.
Ha azonban tovább dolgozunk, átesünk a holtponton,
megkönnyebbülünk, sıt, élvezzük a mozgást (second wind).
A holtpont okai
• hıháztartás átmeneti zavara
• hörgık átmérıje trachea és a bronchusok szőkületéte
• oldalszúrás, puffadás érzése a hasüregben ok:
izommunka a keringés redisztribuciója azt eredményezi,
hogy a mőködı izmok vérellátása megnı, nagymértékő
és radikális csökkenés lép fel a máj-bélrendszeri
keringésben, a lép és a vesék keringésében, e szervek
kiserei elıbb húzódnak össze, mint a nagyobb kapuerek,
és így a szervekben pang a vér
• Pszichés: endorfinok, a szervezet „válsághormonjai” a
központi idegrendszerben felszabaduló opiát
receptorokon ható, morfinhoz hasonló vegyületek. A
szervezetben akkor szabadulnak fel, ha a szervezet
válságos állapotba kerül, ilyenkor az endorfinok
fájdalomcsillapító és eurforizáló hatása hozzájárul a
válságból való kiláboláshoz.
A holtpontnak okai
Bemelegítés
Az izommőködés hı jelenségei
következtében az izommunkát hı
felszabadulása kíséri. Ennek
hasznos következménye, hogy
emelkedik az izmok hımérséklete,
a néhány tizedfokos emelkedés
optimális feltételeket teremt az
izomrostok mőködéséhez, jobban
mőködnek az izmok enzimei.
Az izmok hımérsékletének emelése.
Bemelegítés
• A zsigeri rendszer áthangolódását.
• Növekszik a szív mőködése, tágulnak a hörgık, a hasi szervek (belek, máj, vese, stb.) mőködése csökken.
• Megváltozik a vér eloszlása szervezetben, a mőködı izmok vérellátása ereinek tágulása következtében fokozódik, a nem-mőködı területek erei összehúzódnak.
• Az anyagcsere folyamatok az energia szolgáltatás irányába mozdulnak, növekszik a periférián a szénhidrátok és zsírok égetése, emelkedik a vércukorszínt.
A belsı szervek mőködésének átállítása.
Bemelegítés
A sportágra jellemzı mozgások átismétlése. Ebben a fázisban a versenyzı végigskálázza a versenyen, edzésen várhatómozdulatsorozatokat. Különösen a labdajátékokban változatos a bemelegítés ezen fázisának mozgásanyaga.
Az egyes mozgásminták, dinamikus sztereotípiák bejáratása.
Izomláz
• Régebben az izomlázat olyan gyulladásnak tekintették, amelyet az
anyagcseretermékek, elsısorban a tejsav felhalmozódása vált ki.
• Az utóbbi évtizedek finomabb, elsısorban elektronmikroszkópos
vizsgálatai alapján azonban feltételezik, hogy az izomlázat nem a
tejsav felszaporodása, hanem az izomrostok apró sérülései
okozzák.
• A közelmúlt újabb felfedezései világították meg a szabad gyökök
jelentıségét: nagymértékő oxidatív terhelés hatására szabad
gyökök szabadulnak fel, amelyek szintén tudnak izomlázat okozni
(Chance et al. 1979).
ERERİİ GYORSASGYORSASÁÁGG ÁÁLLLLÓÓKKÉÉPESSPESSÉÉGGSTATIKUS DINAMIKUS
IZOMKERESZTMETSZET KOORDINÁCIÓ AEROB ENERGIA ELL.-technika -szubsztát-született beidegzés -oxigén-finom koordináció légzés
vérszív-keringés
ROSTÖSSZETÉTELFT ST -izomenzim
Izomhypertropia glikolitikus aktivitás+ izomkapillarizáció+(egyes rostok vastagodása) ATP-áz aktivitás+ myoglobin konc. +
sarcopl.ret, Ca forg+ glikogénrakt.+koordináció: technika zsírbontás+
finom koord.+
Statikus izometrikus Speciális Hosszútávú gyakorlatok
ERİ___________ GYORSASÁG ÁLLÓKÉPESSÉG│ │ ↑ ↑
↑STATIKUS-→DINAMIKUS─────── KOORDINÁCIÓ AEROB ENERGIA
↓ ↑
IZOM - technika -szubsztrátKERESZTMETSZET - szül.beidegzés -oxigén
- finom koordináció légzésvér
_______ szív-keringésROSTÖSSZETÉTEL
FT ST → -izomenzim
izomhypetrophia glikolitikus aktivitás + izomkapillarizáció +(egyes rostok vastagodása) ATP-áz aktivitás + myoglobin konc. +
sarcopl.ret,Ca-forg + glikogénraktározás +koordináció: zsírbontás +
technika izomtónus -finom koord.+
Statikus-izometrikus speciális hosszútávú gyakorlatok