Az izomműködés élettana

Az előadások a következő témára: "Az izomműködés élettana"— Előadás másolata:

1 Az izomműködés élettana

2 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.

3 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.

4 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.

5 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.

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

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

8 Az izomrostok típusai Gyors, fehér Gyors, vörös Lassú

9 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

10 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

11 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.

12 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.

13 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.

14 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.

15 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.

16 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.

17 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.

18 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.

19 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)

20 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.

21 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.

22 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.

23 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

24 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.

25 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

26 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.

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

28 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.

29 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 liter lehet. w A szervezet munkavégző képességének időtartama az energiafelhasználás csökkentésével, és a felvehető oxigénmennyiség növelésével meghosszabbítható.

30 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.

31 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.