Мир науки
Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!
Мышечное движение
Движение в многоклеточных организмов является одной из основных функций тела
, которая ясно демонстрирует разделение труда между специализированными клетками. Уже у кишечнополостных, а вслед за ними и у всех более высокоорганизованных животных, встречаются клетки с увеличенным содержанием волокон сократительного белка, которые получили название МЫШЕЧНЫХ. Обычно они имеют вытянутую форму, а их концы тем или иным способом закрепляются в окружающих тканях так, что когда они сокращаются, то неизбежно смещают одни части относительно других.
В таких высокоорганизованных животных, как членистоногие, моллюски и позвоночные животные, мышечные клетки заполнены сократительным белковым комплексом — АКТИНО-миозина. Строение мышечных клеток широко варьирует у разных типов животных и даже в разных органах одного и того же животного. Наиболее простые клетки имеют веретенообразную форму, где молекулы сократительного белка ориентированы главным образом параллельно оси клетки (под обычным микроскопом их можно лишь с большим трудом отличить от цитоплазмы). До этого простого типа мышечных клеток относятся клетки гладких мышц, образующих стенки кишечной трубки и кровеносных сосудов.
Более сложное строение имеют клетки поперечно-полосатых, или Скелетные мышцы. Они получили свое название потому, что в многоядерных клетках этих мышц заметна поперечная полосатость — в виде светлых и темных полос (дисков), чередуются. При более детальном рассмотрении (рис. 9) можно увидеть, что волокна АКТИНУ и миозин образуют высокоорганизованную шестигранную структуру, которая в продольном направлении состоит из отдельных единиц — саркомера (рис. 9). В центре каждого саркомера находится группа толстых миозинових волокон (А-диск, темный), между которыми с обеих сторон вдвигаются на некоторое расстояние тонкие актиновые волокна. Остаточная часть актиновых волокон проходит в свободной от миозина области саркомера (И-диск, светлый) и прикрепляется к границам между саркомерами (Z-пластинки). При всуванни актиновых волокон в промежуток между миозиновои волокнами и происходит сокращение мышцы. Осуществляется такое сокращение относительно быстро. Поэтому эти мышцы, кроме позвоночных, встречаются еще и в колоколах медуз, у кольчатых червей, моллюсков, особенно головоногих, и членистоногих.
Сердце позвоночных животных образовано мышечной тканью особого типа — сердечная мышца, волокна которого разветвляются и многократно контактируют друг с другом. По своему строению и свойствам он напоминает одновременно и гладкие и поперечнополосатые мышцы.
Для того, чтобы мышца сократилась, ему нужен определенный сигнал. Такие сигналы им приносят нервы. В месте контакта нерва с мышечным волокном являются так называемые Заключительные ДВИЖУЩИЕ ПЛАСТИНКИ (рис. 10). Через них нервный импульс попадает на мышечное волокно и вызывает его сокращение.
Если отдельные мышечные клетки способны только сокращаться, то совокупности этих клеток, образующих мышцы, способные выполнять различные механические движения и развивать различные усилия на протяжении более или менее длительное время. Поскольку мышцы являются эластичной тканью, они в известной степени свойства резины. Поэтому в спокойном состоянии они сохраняют стабильную длину, а при растяжении сопротивляются силе, что на них действует. Частично этими упругими свойствами мышцы обязаны клеточным оболочкам и тонким слоям соединительной ткани, которые покрывают мышечные волокна, расположенные параллельно. Однако некоторые гладкие мышцы способны время от времени менять свою длину и в состоянии покоя.
У многих животных, включая позвоночных, является трубчатые органы, такие как пищеварительный тракт и кровеносные сосуды. Чтобы эти органы лучше функционировали, их стенки должны находиться в состоянии некоторого мышечного напряжения, в так называемом тонус. В соответствии с активности органа и потребностей организма степень такого напряжения постоянно меняется. Одной эластичности соединительной ткани для этого недостаточно, поскольку зачастую есть потребность в изменении отверстия трубчатого органа. Поэтому гладкие мышечные клетки располагаются слоями, которые чередуются — кольцевыми и продольными. Их медленные, но устойчивые сокращения служат для поддержания тонуса мышечной стенки при любом размере отверстия трубки. Мышцы, которые способны находиться в постоянном напряжении, зовут Тонические, а состояние их длительного сокращения называют Мышечный тонус.
У позвоночных животных гладкие мышцы обычно участвуют в образовании стенок пищеварительного тракта, стенок дыхательных путей, таких как трахея и бронхи, стенок кровеносных сосудов, а также стенок мочевого пузыря. У млекопитающих прямо под кожей расположены маленькие гладкие мышцы, которые прикрепляются к основанию каждого волоса и могут поднимать ее, увеличивая толщину волосяного покрова.
Поперечнополосатые мышцы работают иначе. Их основной функцией является выполнение очень сложных двигательных актов, которые позволяют животному быстро перемещаться. Эти мышцы, возбуждаясь от нервов, к ним подходят, способны сокращаться целиком на протяжении каких-то долей секунды. Так же быстро они способны и расслабляться, что позволяет при необходимости осуществлять быстрые мерцающие сокращения. Их способность периодически сокращаться и расслабляться и лежит в основе таких сложных движений, как плавание, бег и полет. Крылья маленьких птиц, например колибри, могут двигаться со скоростью 50 махов в секунду. Быстрые движения крыльев насекомых (до нескольких сотен махов в секунду) обеспечивается особым типом мышечной ткани. Эти мышцы, которые называют Фибриллярные, связанные с грузом, который имеет упругие и инерционные свойства и представлен в насекомых крыльями и хитиновым панцирем (их внешним скелетом).
Отдельные волокна поперечнополосатых мышц сокращаются однозначно — либо полностью, либо совсем не сокращаются. Эта реакция по принципу «все или ничего» является результатом такого строения волокна, которая обеспечивает его полное сокращение каждый раз, когда оно получает соответствующий стимул от нервной клетки. Мышца в целом, поскольку он состоит из многих отдельных мышечных волокон, имеет большое количество степеней сокращения. Каждое волокно руководствуется принципом «все или ничего», но сокращаются они не одновременно. Мышцы обычно группируются в пучки (рис. 9), имеющие в различных мышцах разную величину. Каждая такая группа может сокращаться самостоятельно. Поэтому они и способны как к слабым движений, так и очень энергичных, сильных, как, например, работают мышцы рук наших.
Источник
Мышечный способ передвижения у кого
Подробное решение параграф §32 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. Углубленный уровень 2017
Рассмотрите рис. 116 — 122. Какие органы и органеллы обеспечивают движение организмов? Какое строение имеет мышечная ткань? Какими свойствами обладает мышечная ткань?
Органоиды движения. Клетки могут перемещаться при помощи специализированных органоидов, к которым относятся реснички и жгутики. Реснички клеток всегда многочисленны (у простейших их количество исчисляется сотнями и тысячами), а длина составляет 10–15 мкм. Жгутиков же чаще всего 1–8, длина их – 20–50 мкм. Строение ресничек и жгутиков как у растительных, так и животных клеток сходно. Под электронным микроскопом обнаружено, что по всей длине их проходят микротрубочки. Две из них располагаются в центре, а вокруг них по периферии лежат еще 9 пар микротрубочек. Вся эта структура покрыта цитоплазматической мембраной, являющейся продолжением клеточной мембраны. Движение жгутиков и ресничек обеспечивает не только передвижение клеток в пространстве, но и перемещение различных веществ на поверхности клеток, а также попадание пищевых частиц в клетку. У основания ресничек и жгутиков находятся базальные тельца, которые тоже состоят из микротрубочек. Предполагают, что базальные тельца являются центром формирования микротрубочек жгутиков и ресничек. Базальные тельца, в свою очередь, нередко происходят из клеточного центра.
Большое количество одноклеточных организмов и некоторые клетки многоклеточных не имеют специальных органоидов движения и передвигаются при помощи псевдоподий (ложноножек). Передвижение при помощи псевдоподий получило название амебоидного движения. В основе его лежит движение молекул особых белков, называемых сократимыми.
По строению мышечные клетки напоминают другие клетки организма, но отличаются от них формой. Каждая мышечная клетка подобна волокну, длина которого может достигать 20 см. Поэтому часто мышечную клетку называют мышечным волокном.
Характерной особенностью мышечных клеток (волокон) является присутствие в них больших количеств белковых структур, которые называются миофибриллами и сокращаются при раздражении клетки. Каждая миофибрилла состоит из коротких белковых волокон, называемых микрофиламенты. В свою очередь, микрофиламенты подразделяются на тонкие актиновые и более толстые миозиновые волокна. Сокращение происходит в ответ на нервное раздражение, которое передается к мышце от двигательной концевой пластинки по нервному отростку посредством нейромедиатора – ацетилхолина.
В соответствии со строением и выполняемыми функциями, выделяют две разновидности мышечной ткани: гладкая и поперечнополосатая.
Основными свойствами мышечной ткани является возбудимость и сократимость. Эти свойства мышечной ткани определяют ее основную функцию – обеспечение двигательных реакций организма.
Вопросы и задания
1. Какие способы передвижения характерны для простейших?
Амёбоидное движение характерно для простейших, образующих ложно —
ножки – временные выросты цитоплазмы, в которые постепенно перетекает
2. Что такое тропизмы и настии? Приведите примеры тропизмов и настий, соединяющих реснички друг с другом.
Движения многоклеточных растений. Движения растений связаны с ростом их органов в определённом направлении. Такие ростовые движения называют тропизмами (от греч. tropos – поворот, направление). Их причиной служит направленно действующий на тот или иной орган растения раздражитель: свет, влага, химическое вещество и т. п. Тропизмы бывают положительными и отрицательными, и в зависимости от характера раздражителя различают разные виды ростовых движений. Например, побег растения проявляет положительный фототропизм, т.е. растёт по направлению к свету, а корень – отрицательный фототропизм.
Растения реагируют также на гравитационное поле Земли. Например, зародышевый корень семени растёт вертикально вниз, в почву (положительный геотропизм), а побег – вертикально вверх от поверхности земли (отрицательный геотропизм).
Кроме тропизмов у растений наблюдаются движения иного типа – настии (от греч. nastos – уплотнённый). Они возникают при действии ненаправленных раздражителей, например сотрясения или температуры. Так, если прикоснуться к листьям мимозы стыдливой, они быстро складываются в продольном направлении и опускаются вниз (сейсмонастия). Цветки тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры (термонастия).
3. Чем представлены мышечные системы многоклеточных животных?
Мышцы кишечнополостных представлены сократительными волоконцами, расположенными внутри клеток. Мышечная система кольчатых червей образована кожно — мускульным мешком, состоящим из кольцевых и продольных слоёв мышц, соединённых с кожей и щетинками. Мышечная система членистоногих состоит из отдельных мышц, прикреплённых изнутри к хитиновому покрову, поэтому их движения разнообразны. Одним из наиболее сложных движений является полёт насекомых. Например, летательный аппарат комнатной мухи образован одной парой крыльев, соединённых со спинной и боковой сторонами груди. Движение крыльев обеспечивают летательные мышцы, непосредственно с ними не связанные. Попеременно сокращая продольные и спинно — брюшные летательные мышцы, муха изменяет форму своей груди, что вызывает перемещения крыльев вверх и вниз. Амплитуда этих изменений невелика, но летательные мышцы сокращаются настолько быстро, что частота взмахов крыльев мухи достигает 200 в одну секунду.
Мышечная система позвоночных животных составляет в среднем 1/3 массы тела (у человека до 44%). Она связана с костями скелета, поэтому называется скелетной мускулатурой.
4. Охарактеризуйте основные способы мышечного движения беспозвоночных и позвоночных животных. Ответ проиллюстрируйте примерами.
Типы передвижения животных.
1. Амебоидное движение
Амебоидное движение присуще корненожкам и некоторым отдельным клеткам многоклеточных животных (например – лейкоцитам крови) . Пока у биологов нет единого мнения о том, что является причиной амебоидного движения. У клетки образуются выросты цитоплазмы, число и величина которых постоянно меняются, как меняется и форма самой клетки
2. Движения при помощи жгутиков и ресничек.
Движения при помощи жгутиков и ресничек характерно не только для жгутиконосцев и инфузорий, оно присуще некоторым многоклеточным животным и их личинкам. У высокоорганизованных животных клетки, имеющие жгутики или реснички, встречаются в дыхательной, пищеварительной, половой системах.
Строение всех жгутиков и ресничек практически одинаково. Вращаясь или взмахивая, жгутики и реснички создают движущую силу и закручивают тело вокруг собственной оси. Увеличение числа ресничек убыстряет передвижение. Такой способ движения свойствен обычно мелким беспозвоночным животным, обитающим в водной среде.
Но есть еще большая группа животных. А как передвигаются они.
3. Движение с помощью мышц.
Движение с помощью мышц осуществляется у многоклеточных животных. Характерно для беспозвоночных и позвоночных животных.
Любое движение – это очень сложная, но слаженная деятельность больших групп мышц и биологических, химических, физических процессов в организме.
Мышцы образованы мышечной тканью. Главная особенность мышечной ткани – способность сокращаться. За счет сокращения мышц и осуществляется движение.
У круглых червей поочередное сокращение продольных мышц вызывает характерные изгибы тела. За счет этих телодвижений червь двигается вперед.
Кольчатые черви освоили новые способы движения в связи с тем, что в их мускулатуре, помимо продольных мышц, появились поперечные мышцы. Поочередно сокращая поперечные и продольные мышцы, червь, используя щетинки на сегментах тела, раздвигает частички почвы и движется вперед.
Пиявки освоили шагающие движения, используя для прикрепления присоски. У представителей класса Гидроидные передвижение происходит “шагами”.
У круглых и кольчатых червей кожно — мускульный мешок взаимодействует с заключенной в нем жидкостью (гидроскелет) .
Брюхоногие моллюски двигаются благодаря волнам сокращения, пробегающим по подошве ноги. Обильно выделяемая слизь облегчает скольжение и ускоряет движение. Двустворчатые моллюски двигаются с помощью мускулистой ноги, а головоногие освоили реактивный способ передвижения, выталкивая воду из мантийной полости.
Членистоногих отличает наружный скелет.
Многие ракообразные для передвижения по грунту используют ходильные ноги, а для плавания им служит либо хвостовой плавник, либо плавательные ноги. Любой из этих способов передвижения возможен при наличии хорошо развитой мускулатуры и подвижном сочленении конечностей с туловищем.
Паукообразные передвигаются на ходильных ножках, а мелкие пауки, образующие паутину, могут перемещаться с помощью ветра.
У большинства членистоногих специальными органами передвижения служат не только ноги, но и (в зависимости от систематической принадлежности) другие образования, например крылья у насекомых. У кузнечиков с низкой частотой биения крыльев мышцы прикрепляются к их основаниям.
Короткие конечности пресмыкающихся, расположенные по бокам туловища, не поднимают тело высоко над землей, и оно волочится по земле.
5. Какое строение имеет скелетная мышца? Опишите процесс мышечного сокращения. Какую роль в нём играет центральная нервная система?
Скелетная мышца имеет расширенную часть – брюшко и сухожилия, с помощью которых она крепится к костям или другим органам, например коже. Снаружи мышца покрыта оболочкой из соединительной ткани, внутри имеются собранные в пучки мышечные волокна – многоядерные клетки, которые пронизаны кровеносными сосудами и нервами. Каждое мышечное волокно содержит миофибриллы (от греч. myos – мышца), состоящие из сократительных белков миозина и актина.
Сокращение мышечных волокон происходит под влиянием нервных импульсов, поступающих от двигательных нейронов центральной нервной системы. При этом происходит втягивание более тонких нитей актина между толстыми нитями миозина, что ведёт к укорачиванию и напряжению мышечных волокон и, следовательно, всей мышцы. Для мышечного сокращения необходимо присутствие ионов Са2+ и молекул АТФ – источника энергии. Координация мышечных движений у позвоночных животных, в том числе и человека, осуществляется высшими двигательными центрами, расположенными в больших полушариях головного мозга. Благодаря координации достигается согласованная работа скелетных мышц. Например, при сокращении двуглавой мышцы плеча, сгибающей руку человека в локтевом суставе, трёхглавая мышца плеча, выполняющая функцию разгибателя руки, расслаблена.
6. Объясните, почему стояние на месте более утомительно, чем умеренная ходьба.
При выполнении статической работы происходит напряжение всех мышечных волокон, что приводит к сдавлению кровеносных сосудов, проходящих в толще мышцы. При выполнении динамической работы мышцы сокращаются попеременно, а значит, питание их нарушается не так сильно и с меньшей скоростью накапливаются продукты обмена.
7. Что такое мышечное утомление? Каковы его основные причины?
Временное понижение работоспособности скелетных мышц, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха, называют мышечным утомлением. Причинами наступления мышечного утомления могут быть процессы, происходящие как в самих скелетных мышцах (накопление продуктов обмена – молочной, фосфорной кислот; уменьшение энергетических запасов), так и утомление нервных центров, управляющих их работой.
8. По муляжу торса человека выясните, какие мышцы входят в состав скелетной мускулатуры человека. Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.
Источник
