Az izomműködés élettana

Tartalom

Áttekintjük a vázizomban előforduló különböző rosttípusokat.

Megbeszéljük az izomrostok fizikai teljesítőképességben betöltött szerepét.

Megnézzük hogyan fejtenek ki erőt az izmok, és hogyan mozgatják a csontokat.

Ezzel a technikával egy kis darab izomszövet laboratóriumi vizsgálata végezhető el.

A mintavételezés után a szövetdarabot lefagyasztják, majd vékony metszeteket készítve, és megfestve mikroszkóp alatt tanulmányozzák.

Az izombiopszia segítségével megállapítható, hogyan változik az izomrostok összetétele pl. gyors fizikai terhelés, vagy különböző edzésformák hatására.

Izombiopszia

Az izomrostok típusai

A vázizmokat alkotó rostok morfológiai, mechanikai, biokémiai, stb. tulajdonságaikban eltérnek egymástól.

Az izmokat külső megjelenésük alapján vörös, illetve fehér izmokra bonthatjuk.

Az izom összehúzódásának és elernyedésének a sebessége eltér a különböző típusok esetén.

A fehér izmok gyors összehúzódásra és elernyedésre képesek.

A vörös izmok egy részénél a kontrakció sebessége hasonló a fehérekéhez, másik részük viszont lassúbb működésre képes.

Gyors rostok Lassú rostok

Fehér izmok Vörös izmok

A gyors rostok hirtelen, nagy erőkifejtésre, a lassú rostok tartósabb izommunkára képesek.

Ezek a rostok egy izmon belül genetikailag meghatározott arányban, keverten helyezkednek el.

Ez az arány befolyásolja az izom tulajdonságait, pl. a gyorsaságot, robbanékonyságot, kitartó aktivitást.

Az izomrostok típusai

Vörös izmok

Magas aerob kapacitás és fáradtságtűrő képesség.

Alacsony anaerob kapacitás és kis erejű motoros egységek.

Lassú összehúzódási sebesség

Lassú izomrostok

10 - 180 izomrost motoneurononként.

Gyengén fejlett szarkoplazmatikus retikulum.

Alacsony aerob kapacitás és fáradtságtűrő képesség.

Nagy anaerob kapacitás és erős motoros egységek.

Gyors izomrostok

300 - 800 izomrost motoneurononként.

Fejlett szarkoplazmatikus retikulum.

Gyors izom-összehúzódási sebesség

Az izomrostok típusai

LassúGyors, vörös Gyors, fehér

Lassú és gyors izomrostok fénymikroszkópos képe egy izom keresztmetszetén

fekete: lassú

fehér: gyors, (oxidatív)

szürke: gyors, (glikolitikus)

Az ábrán jól látható, hogy az izom különböző típusú rostok keverékét tartalmazza.

A gyors és a lassú motoros egységek közötti izomerő különbségnek az az oka,

hogy egy lassú és egy gyors motoneuron különböző

számú izomrostot idegez be és nagyobb a gyors

izomrostok átmérője.

Tudtad…?

gerincvelő

motoros egység 1.

motoros egység 2.

motoneuron axon

ideg

izom izomrostok

Genetikailag meghatározott, hogy milyen típusú motoneuron idegzi be az egyes izomrostokat.

Az izomrost az őt beidegző motoneuron szerint specializálódik.

Állóképességi edzés, erőedzés és az izominaktivitás mind kis változásokat idézhet elő a gyors és lassú rostok arányában (kevesebb mint 10%).

Mitől függ a rost típusa?

Az öregedés változásokat okoz a lassú és gyors rostok arányában.

Az állóképességi edzés csökkenti a gyors fehér és növeli a lassú vörös rostok arányát.

Összegzés

A vázizomzat lassú és gyors rostokat is tartalmaz.

A gyors rostokban az ATP-áz aktívabb, így gyorsabban szolgáltat energiát az izomműködéshez, mint a lassú rostokban.

Lassú és gyors izomrostok

A gyors rostokban fejlettebb a szarkoplazmatikus retikulum, amely Ca2+ forrásként szolgál.

Összegzés

A gyors rostok motoros egységei nagyobbak, mint a lassú rostoké, így szükség esetén több rost lép működésbe.

Lassú és gyors rostok

A gyors rostok alkalmasabbak anaerob vagy hirtelen, gyors aktivitásra.

A lassú rostoknak nagy a tartós aerob munkavégző képessége, és így alkalmasak alacsony és közepes intenzitású állóképességi aktivitásra.

Ahhoz, hogy egy motoros egység aktiválódjon, az idegi impulzusnak el kell érnie, vagy meg kell haladnia egy küszöbértéket.

A minden vagy semmi törvénye

Ha ez bekövetkezik, a motoros egység összes rostja maximálisan összehúzódik.

Ha az inger nem éri el a küszöböt, egyetlen rost sem lép működésbe.

Motoros egységek aktiválódási sorrendje

A motoros egységek meghatározott sorrendben aktiválódnak.A lassú rostok, melyeknek kisebb motoneuronjaik vannak

előbb aktiválódnak, mint a gyors rostok.

A rostok fokozatosan növekvő számban történő bekapcsolódása a kontrakcióba

Gyenge erőkifejtéskor túlnyomó részben a

lassú rostok aktiválódnak. Az erő

növekedésével párhuzamosan, egyre

nagyobb számban kerülnek ingerületbe a

gyors rostok is.

A k

ülön

böző

rost

ok h

ozzá

járu

lása

az

erők

ifejté

shez

Gyenge Maximális

Lassú

Gyors oxidatív

Gyors glikolitikus

Erőkifejtés

Az izmok funkcionális csoportosítása

• Szinergisták: együtt működők. Egy mozdulat kivitelezésénél azonos mozgást végeznek. Pl. hajlítók, feszítők

• Antagonisták: ellentétesen működők. Egy mozdulat kivitelezésénél ellentétes mozgást végeznek. Pl. hajlító-feszítő.• Mivel egy izom csak egy irányba tud erőt kifejteni, ezért az izmok

(általában) párban helyezkednek el, hogy a mozdulatot oda-vissza végbe tudjuk vinni. Így egy izom lehet agonista is, és lehet antagonista is, de egyszerre a kettő soha.

• Jó példa erre a kar behajlítása: mikor a kinyújtott karunkat behajlítjuk, a bicepszünk összezsugorodik, ez végzi a mozgást, ő lesz az agonista izom. Vele szemben van a tricepszünk, ami ekkor megnyúlik, így ő az antagonista. Mikor újra kinyújtjuk a karunkat, a bicepszünk elernyed, a tricepsz megfeszül, munkát végez, így ő lesz az agonista izom.

Az izomkontrakció típusaiAgonista, antagonista és szinergista izmok karhajlításnál

m. biceps brachii

(agonista)

m. brachialis (agonista)

m. triceps brachii(antagonista)

m. brachioradialis (szinergista)

Excentrikus izomaktivitás:

Nő az izomhossz (dinamikus)

Statikus izomaktivitás: az izomhossz nem változik

Koncentrikus izomaktivitás:Izomrövidülés (dinamikus)

Az ingerületbe került motoros egységek száma.

Az aktiválódott motoros egységek típusa (gyors vagy lassú).

Az izom mérete.

Az izomerőt befolyásoló tényezők

Az izom összehúzódás előtti hossza.

Az ízület szöge.

A hosszváltozás sebessége.

Összegzés

A mozgásban közreműködő izmok lehetnek agonisták, antagonisták és szinergisták.

Az izomműködés lehet koncentrikus, statikus és excentrikus.

Az izmok működése

(folyt. köv.)

Az erőkifejtés nő az ingerületbe került motoros egységek számával.

Összegzés

Minden ízületnek van egy optimális szöge, amelynél az őket átívelő izmok a legnagyobb erőt tudják kifejteni.

A hosszváltozás sebessége befolyásolja az izomerőt.

Az izmok működése

A maximális erő szöge függ az izomnak a csonton való tapadási helyétől és az izom terhelésétől.

Az izomkontrakció típusaiIzometriás kontrakció: az izom hossza nem változik, csak a feszülése.

Izotóniás kontrakció: az izom feszülése nem változik, csak a hossza.

Auxotóniás kontrakció: az izom hossza és feszülése is változik.

Izometriás kontrakció Izotóniás kontrakció

Az izomrost hossz/feszülés kapcsolata

Az izom kontrakciója egyaránt jelentheti a hossz és/vagy a feszülés változását.

A vázizom feszülése a rostokban lévő rugalmas elemekkel magyarázható.

A nyugalmi állapotban is különböző mértékben nyújtott vázizomnak ún. passzív feszülése van.

Az összehúzódással összefüggő feszülés növekedés az aktív feszülés.

Az izomműködés energiaforrása

Az izomkontrakció közvetlen energiaforrása az ATP.

Az izomrostok energiatartaléka a kreatin-foszfát, melyből a felhasznált ATP pótolható.

trifoszfátnagy energiájú kötések

adenozin

Kreatin-P + ADP Kreatin + ATPkreatin-foszfokináz

További energia az izomban tárolt glikogénből képződik anaerob glikolízis útján. Ekkor energetikailag gazdaságtalan az ATP-termelés.

Az izomműködés energiaforrása

A folyamat során az izomban felhalmozódott tejsavat a vér a májba szállítja, ahol visszaalakul glükózzá, s így újrahasznosulhat - Cori-kör.

Könnyű munkavégzés esetén a vörös izomrostok aerob úton bontják a glükózt, mely lehetővé teszi az izom tartós működését.

A vázizomzat fáradásában az ATP készlet csökkenése, valamint a tejsav felhalmozódása is szerepet játszik.

Az izom energiaszolgáltató folyamatainak időbeli lefutása

1. ATP és kreatin-P 2. Anaerob glikolízis (tejsavképződés) 3. Aerob lebontás

1.

2.3.

1. 2.

3.

Különböző erősségű fizikai terhelés alatt a képződött tejsav mennyisége is eltérő edzetlen és edzett egyének esetén.

A munkavégzés időtartama alatt az aerob és anaerob úton nyert energia aránya jelentős mértékben megváltozik.

Az oxigénadósság

Az izom összehúzódása következtében az erek összenyomása miatt a vérellátás minimális lesz.

A felhalmozódott tejsav a májba kerülve arra vár, hogy glikogén képződjön belőle.

Az ehhez szükséges oxigént a szervezet már csak a munkavégzés után képes biztosítani, így oxigénadósság alakul ki.

Egy felnőtt ember maximális oxigénadóssága 12-15 liter lehet.

A munkavégzés során fellépő oxigénigény teljes kielégítése az izomműködés befejezése után történik meg.

Izomműködés alatt megnő a szervezet oxigénigénye. Edzett egyén gyorsabban tudja az oxigént felvenni, kisebb az oxigénhiány.

Az izom hőtermelése

Az izom működése során a kémiai energia mechanikai munkává történő átalakulása jelentős hőtermeléssel jár.

A munkavégzés mértékétől függően az energia akár 50%-a is hővé alakulhat.

A felszabadult hő fontos szerepet játszik a szervezet hőszabályozásában.

Köszönöm a figyelmet....