Движения нашего тела и отдельных его органов обеспечиваются деятельностью мышц. Выше была описана поперечнополосатая мышечная ткань, которая их образует. Способность производить движения основана на том, что мышечные волокна под влиянием нервного импульса или в ответ на действие раздражителя сокращаются, т. е, становятся короче и одновременно толще. Длина их может уменьшаться в два раза. Способность мышечной ткани сокращаться представляет собой одно из удивительнейших явлений природы. Мышечная ткань человека по внешнему виду и строению принципиально ничем не отличается от таковой у животных. Мы много знаем о структуре мышц, их химическом составе, о сложных химических превращениях, происходящих при их напряжении, но тайна механизма мышечного сокращения во многом остается еще неразгаданной до конца. Разве не поразительно, что мышечная ткань, имеющая студенистую консистенцию, при сокращении становится твердой и способна совершать огромную работу?! Разве не кажется удивительной способность мышечных волокон поднимать груз, в тысячи раз превосходящий их собственный вес?! И ведь мышечные сокращения могут повторяться многократно — до нескольких сот раз в секунду (например, у некоторых насекомых).
По данным современной науки, акт мышечного сокращения представляется следующим образом. Выше упоминалось, что сократительная способность мышечных элементов связана с наличием в их составе волокнистых структур — миофибрилл. Эти образования состоят из белков актина и миозина. Оба вещества образуют нитевидные структуры, способные растягиваться и сжиматься наподобие пружины. Электронный микроскоп усилил глаз человека до такой степени, что он получил возможность наблюдать крупные молекулы белков; это и позволило ученым увидеть сокращения белковых актомиозиновых нитей. Укорочение их происходит в результате сближения отдельных участков (звеньев) молекулы. Это требует большой затраты энергии, которая вырабатывается при расщеплении аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), содержащейся в мышцах, а также за счет очень сложных окислительных процессов. Речь идет о «сгорании» органических веществ — в частности гликогена * — до углекислого газа и воды, происходящем в мышцах при условии притока кислорода.
Образующаяся энергия лишь на 30% используется для механической работы (движения, подъема тяжести и т. п.), 70% ее превращается в тепло. Таким образом, мышцы являются мощным генератором тепла. Мышечная деятельность в результате сложных превращений многих веществ влияет на состав крови и тканевых жидкостей, оказывая таким образом воздействие на многие важные жизненные процессы.
Рис. 27. Строение мышцы:
а — мышца на поперечном разрезе:
1 — пучок мышечных волокон;
2 — отдельные мышечные волокна;
б — общий вид скелетной мышцы:
1 — брюшко;
2 — сухожилие.
Каждая мышца состоит из отдельных волокон, которые объединяются между собой соединительной тканью в пучки (рис. 27). Соединительная ткань, связывающая отдельные элементы мышцы, на концах образует сухожилия, служащие для прикрепления их к костям. Все мышцы получают обильное кровоснабжение и иннервацию, посредством которой регулируются сложнейшие процессы обмена веществ и управление их работой. Химические и физические явления, происходящие в мышцах, сопровождаются образованием электрических токов, которые были обнаружены еще в XVIII в. С помощью современной аппаратуры можно регистрировать эти токи мышц и по их характеру улавливать тончайшие изменения, происходящие в организме, ставить диагноз при различных заболеваниях. Такого рода исследования нашли особенно широкое применение при заболеваниях мышц и сердца (электромиография и электрокардиография).
Снаружи мышцы покрыты особыми плотными оболочками — фасциями, которые составляют как бы их мягкий наружный скелет. Они представляют собой светлые плотные пленки, лежащие между отдельными мускулами. Мышцы могут иметь различную форму в зависимости от их функций.
* Гликоген — сложный углевод; его называют «животным крахмалом».