Az izommőködéssel járó élettani jelenségek

Átírás

1 Az izommőködéssel járó élettani jelenségek

2 Az izomszövet az egyetlen olyan szövet, amely hosszúságát változtatni tudja. Egy nem elhízott (non-obese) hölgyben az izomtömeg a testsúly %-a, férfiben %. 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.

3 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.

4 Az izomrendszer kapcsolata más szervrendszerekkel Kapcsolata az idegrendszerrel A harántcsíkolt izmok, vázizmaink kizárólag a beidegzı idegek 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.

5

6 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.

7 A harántcsíkolt izom szerkezete 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 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 tubulusrendszer, 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.

8

9 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.

10

11 Miozin A miozin az összes izomfehérjék 35 %-át adja. Nagy, molekulasúlyú fehérje, a vastag filamentumokat alkotja.

12 Aktin Az aktin az összes izomfehérjék 14 %-a. Molekulasúlya , a vékony fonalak alkotásában vesz részt.

13 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.

14 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.

15

16

17

18 Az izommőködés mechanikai jelenségei Egyetlen izomroston az izommőködés mechanikai válasza az izomrángás Három szakasza van: 1. lappangási szakasz, 2. összehúzódás, 3. elernyedés.

19 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 kontrakció anizometriás lesz. Ha a külsı erı a nagyobb, az izmot megnyújtjuk, anizometriás excentrikus kontrakció. Ha a belsı erı nagyobb, mint a külsı, az izom összehúzódik, anizometriás koncentrikus kontrakció.

20 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

21

22 Tetanusz A vázizomzat esetében a motoneuronokon mindig ingersorozat jut az izmokhoz. Sorozatingerlésre az izom rángása jön létre. Ha az ingerfrekvencia kb inger másodpercenként, az izomrost ráng, ez az állapot az inkomplett tetanusz, ha az inger frekvenciája inger másodpercenként, az izomrost folyamatosan összehúzódik, ez a jelenség a tökéletes, vagy komplett tetanusz.

23 Az izommőködés energiaforrásai ANAEROB-ALAKTACID - ATP-ADP 1-2 mp - Kreatinfoszfát 6-8 mp ANAEROB-LAKTACID - Glikogenolízis, glikolízis 30 mp AEROB - Szénhidrát, zsírégetés perc

24 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.

25 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.

26 Az emberi izmok rostösszetétele 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 %.

27 Az emberi izmok rostösszetétele LASSÚ (I.) GYORS (II.) A B Anatómia szín vörös fehér mitochondrium nagyon sok sok kevés protoplazma sok kevés keresztmetszet vékony vastag Z-sáv szélesség nagy kicsi kapilláris nagyon sok sok kevés Biokémia sarcopl.ret.ca forg. kicsi közepes nagy glikolitikus akt. kicsi közepes-nagy nagy ATP-áz akt. kicsi közepes nagy citrátkör enz (SDH) erıs közepes gyenge terminális ox.enzimek erıs közepes gyenge tárolt szénhidrát kevés sok sok myoglobin tart. sok mérsékelt kevés Élettan miozin típus lassú gyors gyors kontrakció seb. lassú (60-90 ms) gyors gyors (20-40 ms) aktivitás gyakorisága nagy közepes-nagy kicsi fáradékonyság kicsi mérs.kicsi nagy beidegzés lassú (5-10 imp/s) gyors (40-60 imp/s)

28 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.

29 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.

30 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.

31 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 zsír anaerob ATP kreatinfoszfát, glikolízis aerob tüdı - vér szív-vérkeringés - O2 + szénh., oxidációs enzimek kontrakció

32 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).

33 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

34 A holtpontnak okai 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.

35 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.

36 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 nemmőködı 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.

37 Bemelegítés A sportágra jellemzı mozgások átismétlése. Ebben a fázisban a versenyzı végigskálázza a versenyen, edzésen várható mozdulatsorozatokat. Különösen a labdajátékokban változatos a bemelegítés ezen fázisának mozgásanyaga. Az egyes mozgásminták, dinamikus sztereotípiák bejáratása.

38 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).

39 ERİ STATIKUS DINAMIKUS GYORSASÁG ÁLLÓKÉPESSÉG IZOMKERESZTMETSZET KOORDINÁCIÓ AEROB ENERGIA ELL. -technika -szubsztát -született beidegzés -oxigén -finom koordináció légzés vér szív-keringés ROSTÖSSZETÉTEL FT 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

40 ERİ GYORSASÁG ÁLLÓKÉPESSÉG STATIKUS- DINAMIKUS KOORDINÁCIÓ AEROB ENERGIA IZOM - technika -szubsztrát KERESZTMETSZET - szül.beidegzés -oxigén - finom koordináció légzés vér szív-keringés ROSTÖSSZETÉTEL 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

41

42