Az izomműködés élettana

Tartalom w Áttekintjük a vázizomban előforduló különböző rosttípusokat. w Megbeszéljük az izomrostok fizikai teljesítőképességben betöltött szerepét. w Megnézzük hogyan fejtenek ki erőt az izmok, és hogyan mozgatják a csontokat.

Izombiopszia Ezzel a technikával egy kis darab izomszövet laboratóriumi vizsgálata végezhető el. w A mintavételezés után a szövetdarabot lefagyasztják, majd vékony metszeteket készítve, és megfestve mikroszkóp alatt tanulmányozzák. w Az izombiopszia segítségével megállapítható, hogyan változik az izomrostok összetétele pl. gyors fizikai terhelés, vagy különböző edzésformák hatására.

Az izomrostok típusai w A vázizmokat alkotó rostok morfológiai, mechanikai, biokémiai, stb. tulajdonságaikban eltérnek egymástól. w Az izmokat külső megjelenésük alapján vörös, illetve fehér izmokra bonthatjuk. w Az izom összehúzódásának és elernyedésének a sebessége eltér a különböző típusok esetén. w A fehér izmok gyors összehúzódásra és elernyedésre képesek. w A vörös izmok egy részénél a kontrakció sebessége hasonló a fehérekéhez, másik részük viszont lassúbb működésre képes.

Az izomrostok típusai Gyors rostok Lassú rostok Fehér izmok Vörös izmok Vörös izmok w A gyors rostok hirtelen, nagy erőkifejtésre, a lassú rostok tartósabb izommunkára képesek. w Ezek a rostok egy izmon belül genetikailag meghatározott arányban, keverten helyezkednek el. w Ez az arány befolyásolja az izom tulajdonságait, pl. a gyorsaságot, robbanékonyságot, kitartó aktivitást.

Lassú izomrostok w Magas aerob kapacitás és fáradtságtűrő képesség. w Alacsony anaerob kapacitás és kis erejű motoros egységek. w Lassú összehúzódási sebesség w 10 - 180 izomrost motoneurononként. w Gyengén fejlett szarkoplazmatikus retikulum.

Gyors izomrostok w Alacsony aerob kapacitás és fáradtságtűrő képesség. w Nagy anaerob kapacitás és erős motoros egységek. Gyors izom-összehúzódási sebesség w 300 - 800 izomrost motoneurononként. w Fejlett szarkoplazmatikus retikulum.

Az izomrostok típusai Gyors, fehér Gyors, vörös Lassú

Lassú és gyors izomrostok fénymikroszkópos képe egy izom keresztmetszetén Az ábrán jól látható, hogy az izom különböző típusú rostok keverékét tartalmazza. fekete: lassú fehér: gyors, oxidatív szürke: gyors, glikolitikus

Tudtad…? gerincvelő 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. motoros egység 1. motoros egység 2. ideg motoneuron axon izom izomrostok

Mitől függ a rost típusa? w Genetikailag meghatározott, hogy milyen típusú motoneuron idegzi be az egyes izomrostokat. w Az izomrost az őt beidegző motoneuron szerint specializálódik. w Állóképességi edzés, erőedzés és az izominaktivitás mind kis változásokat idézhet elő a gyors és lassú rostok arányában (kevesebb mint 10%). Az állóképességi edzés csökkenti a gyors glikolitikus és növeli a gyors oxidatív rostok arányát. Az öregedés változásokat okoz a lassú és gyors rostok arányában.

Összegzés Lassú és gyors izomrostok w A vázizomzat lassú és gyors rostokat is tartalmaz. w A gyors rostokban az ATP-áz aktívabb, így gyorsabban szolgáltat energiát az izomműködéshez, mint a lassú rostokban. (folyt. köv.) w A gyors rostokban fejlettebb a szarkoplazmatikus retikulum, amely Ca2+ forrásként szolgál.

Összegzés Lassú és gyors rostok w A gyors rostok motoros egységei nagyobbak, mint a lassú rostoké, így szükség esetén több rost lép működésbe. w A lassú rostoknak nagy a tartós aerob munkavégző képessége, és így alkalmasak alacsony és közepes intenzitású állóképességi aktivitásra. w A gyors rostok alkalmasabbak anaerob vagy hirtelen, gyors aktivitásra.

A minden vagy semmi törvénye w Ahhoz, hogy egy motoros egység aktiválódjon, az idegi impulzusnak el kell érnie, vagy meg kell haladnia egy küszöbértéket. w Ha ez bekövetkezik, a motoros egység összes rostja maximálisan összehúzódik. w Ha az inger nem éri el a küszöböt, egyetlen rost sem lép működésbe.

Motoros egységek aktiválódási sorrendje w A motoros egységek meghatározott sorrendben aktiválódnak. w A lassú rostok, melyeknek kisebb motoneuronjaik vannak előbb aktiválódnak, mint a gyors rostok.

A különböző rostok hozzájárulása az erőkifejtéshez A rostok fokozatosan növekvő számban történő bekapcsolódása a kontrakcióba A különböző rostok hozzájárulása az erőkifejtéshez Gyenge Maximális Lassú Gyors oxidatív Gyors glikolitikus Erőkifejtés Gyenge erőkifejtéskor túlnyomó részben a lassú rostok aktiválódnak. Az erő növekedésével párhuzamosan, egyre nagyobb számban kerülnek ingerületbe a gyors rostok is.

Az izmok funkcionális csoportosítása Agonisták - elsődlegesen felelősek az akaratlagos mozgásért (azonos irányú elmozdulást váltanak ki). Antagonisták - az agonistákkal ellentétes módon működnek megakadályozván azok túlfeszülését. Szinergisták - hozzájárulnak az agonisták működéséhez és a mozgások irányának a finom beállításához.

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 típusai Agonista, antagonista és szinergista izmok karhajlításnál m. biceps brachii (agonista) m. brachialis m. triceps brachii (antagonista) m. brachioradialis (szinergista) Excentrikus izomaktivitás: Nő az izomhossz (dinamikus) Statikus izomaktivitás: az izomhossz nem változik Koncentrikus izomaktivitás: Izomrövidülés (dinamikus)

Az izomerőt befolyásoló tényezők w Az ingerületbe került motoros egységek száma. w Az aktiválódott motoros egységek típusa (gyors vagy lassú). w Az izom mérete. w Az izom összehúzódás előtti hossza. w Az ízület szöge. w A hosszváltozás sebessége.

Összegzés Az izmok működése (folyt. köv.) w A mozgásban közreműködő izmok lehetnek agonisták, antagonisták és szinergisták. w Az izomműködés lehet koncentrikus, statikus és excentrikus. (folyt. köv.) w Az erőkifejtés nő az ingerületbe került motoros egységek számával.

Összegzés Az izmok működése w Minden ízületnek van egy optimális szöge, amelynél az őket átívelő izmok a legnagyobb erőt tudják kifejteni. w A maximális erő szöge függ az izomnak a csonton való tapadási helyétől és az izom terhelésétől. w A hosszváltozás sebessége befolyásolja az izomerőt.

Az izomkontrakció típusai Izometriás 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 w Az izom kontrakciója egyaránt jelentheti a hossz és/vagy a feszülés változását. w A vázizom feszülése a rostokban lévő rugalmas elemekkel magyarázható. w A nyugalmi állapotban is különböző mértékben nyújtott vázizomnak ún. passzív feszülése van. w Az összehúzódással összefüggő feszülés növekedés az aktív feszülés.

Kreatin-P + ADP Kreatin + ATP Az izomműködés energiaforrása w Az izomkontrakció közvetlen energiaforrása az ATP. trifoszfát nagy energiájú kötések adenozin w Az izomrostok energiatartaléka a kreatin-foszfát, melyből a felhasznált ATP pótolható. Kreatin-P + ADP Kreatin + ATP kreatin-foszfokináz

Az izomműködés energiaforrása w További energia az izomban tárolt glikogénből képződik anaerob glikolízis útján. Ekkor energetikailag gazdaságtalan az ATP-termelés. w A folyamat során az izomban felhalmozódott tejsavat a vér a májba szállítja, ahol visszaalakul glükózzá, s így újrahasznosulhat - Cori-kör. w Könnyű munkavégzés esetén a vörös izomrostok aerob úton bontják a glükózt, mely lehetővé teszi az izom tartós működését. w A vázizomzat fáradásában az ATP készlet csökkenése, valamint a tejsav felhalmozódása is szerepet játszik.

Az izom energiaszolgáltató folyamatainak időbeli lefutása 1. 2. 3. 3. 1. 2. 1. ATP és kreatin-P 2. Anaerob glikolízis (tejsavképződés) 3. Aerob lebontás

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 w Az izom összehúzódása következtében az erek összenyomása miatt a vérellátás minimális lesz. w A felhalmozódott tejsav a májba kerülve arra vár, hogy glikogén képződjön belőle. w Az ehhez szükséges oxigént a szervezet már csak a munkavégzés után képes biztosítani, így oxigénadósság alakul ki. w Egy felnőtt ember maximális oxigénadóssága 12-15 liter lehet. w A szervezet munkavégző képességének időtartama az energiafelhasználás csökkentésével, és a felvehető oxigénmennyiség növelésével meghosszabbítható.

Izomműködés alatt megnő a szervezet oxigénigénye Izomműködés alatt megnő a szervezet oxigénigénye. Edzett egyén gyorsabban tudja az oxigént felvenni, kisebb az oxigénhiány. A munkavégzés során fellépő oxigénigény teljes kielégítése az izomműködés befejezése után történik meg.

Az izom hőtermelése w Az izom működése során a kémiai energia mechanikai munkává történő átalakulása jelentős hőtermeléssel jár. w A munkavégzés mértékétől függően az energia akár 50%-a is hővé alakulhat. w Az izomaktivitás ideje alatti hőtermelésnek különböző fázisai vannak: aktiválási, megrövidülési, elernyedési (együtt a kezdeti hőt adják). w Az izom kontrakcióját követően az energiaháztartás regenerálódásakor termelődik az ún. megkésett hő, melynek nagysága a kezdeti hőével megegyező. w A felszabadult hő fontos szerepet játszik a szervezet hőszabályozásában.