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