Reja: Qisqaruvchan jarayonlar haqida umumiy ma`lumot. Muskullar mexanikasi va uning mohiyati. Qisqarish tizimi oqsillarining ishlash mexanizmi

A = F ⋅ d = mJ2
formula bilan aniqlanadi. Bunda F - muskul kuchi, d - muskulning ish bajarishga mos masofasi, m - oyoq massasi.
Agarda odam binoning to’rtinchi qavatidan pastga tushib ketsa, halok bo’lishi yoki majruh bo’lishi mumkin. Lekin shu balandlikdan sichqon, suvarak yoki mayda hashoratlar tushib ketsa, ularga hyech narsa bo’lmasligi mumkin. Bunga sabab bu mayda jonivorlar yuzasining hajmiga nisbatan kichik bo’lishidadir. Jism yoki hayvon havoda pastga tushishida havo qarshiligi uning tezligining oshishiga qarshilik ko’rsatadi. Jismni pastga tortuvchi kuchga tortish kuchi deyiladi. U esa jism massasiga proporsionaldir. Havoning qarshilik kuchi, tezlik va og’irlik kuchiga qarama-qarshi yo’nalgandir. Jism tushishida uning tezligi bu ikki kuchlar tenglashguncha oshib boradi. Shu vaqtdan boshlab, jism o’zgarmas tezlik bilan tusha boshlaydi. Erkin tushishning maksimal tezligi chegara tezlik deyiladi. Yuzaning hajmga nisbati qanchalik katta bo’lsa, chegara tezlik shunchalik kichik bo’ladi. Odam uchun chegara tezlik 65 m/s, agar odam shar shaklida bo’lganda edi, uning chegara tezligi 105 m/s bo’lar edi. Hashoratlar va mayda jonivorlar uchun esa chegara tezlik bir necha m/s ga teng. Shu sababli hashorat va mayda hayvonlar balandlikdan tushganda ko’p jarohat olmaydi.
Demak, chopuvchi tezligi uning o’lchamiga bog’liq emas. Bu hamma hayvonlar uchun ham o’rinlidir. Odamlar yomon chopuvchilardir, chunki ular-ning harakatini oyoqlarida to’plangan muskullar bajaradi. Odamning yarim massasi esa oyoqda. Shu sababli eng chopqir jonivorlar oyoqlari ingichka bo’lib, asosiy muskullari gavdada joylashgan. Masalan, straus 23 m/s, bo’ri va quyon 18 m/s, odam 11 m/s chopish tezligiga ega. Katta mushuklarning oyoqlari baquvvat, shu sababli ular tez chopishga emas, balki sakrashga mo’ljallangan. Ular o’ljani sakrab ushlaydi. Arslon o’zining o’ljasini bir tashlanishda ushlay olmasa, u yugurmasdan yana kutadi.
Yung moduli og’ish burchagi tangensi orqali aniqlanadi. Yumshoq biologik materiallar xuddi muskul to’qimalari singari elastik xossaga ega. Yumshoq materiallar elastomerlarga kiradi, ular suyak materialidan quyidagilar bilan farq qiladi;
-suyak materiali cho’zilish va siqilish chizig’i to’g’ri chiziqdan iborat bo’lsa, elastomerniki egri chiziq.
-Yung moduli suyak materiali uchun taxminan 10¹⁰ Pa va o’zgarmas bo’lsa, elastomerniki kuchlanishga qarab 10⁵ – 10⁶ Pa oralig’ida o’zgaradi, -suyak cho’zilishi 1% atrofida bo’lsa, elastilin 3 karragacha ham cho’zilishi mumkin.
Hamma biologik materiallar qayishqoq elastik xossalarga ega, birok elastiklik ayrim xollarda qayishqoqlikdan ustunroq bo’ladi. Qayishqoqlik va elastik xossalarining bir-biriga nisbati bir tomondan materialning duch kelayotgan deformasiyalar oralig’iga, ikkinchi tomondan mexanik kuchlanishning vaqtga qarab o’zgarishiga bog’liqdir. Ko’pchilik biologik materiallar qayishqoq elastik xossalari anizotropiyaga, yani elastiklik modulining turli yunalishlar bo’yicha har xil qiymatlarga ega ekanligi aniqlangan.
Biologik materiallarning cho’zilish paytidagi holatini elastik deb qarash emas, qayishqoq elastik deb qarash zarur. Ho’kiz va quyonning son suyagi uchun kuchlanish-deformasiya bog’lanish chizig’ida 1,2 ⋅10¹⁰ н / м2 kuchlanishdan yuqoriroq kuchlanishlarda suyak elastik chegarasidan o’tishi aniqlangan. Suyak (e = 5⋅10^-4) dan yuqoriroq chuzilishda qoldiq deformasiyalangan bo’ladi.
Biologik mexanizmlarning xarakatlanuvchi kismlari odatda uning xarakatidagi qo’zg’aluvchi yoki qo’zg’almas qismlari bilan tutashtirilgan bo’ladi. Skelet suyaklari va muskullar birlashmasidan iborat bo’lgan bo’g’inlar, xayvonlar va odam tayanch- harakatlanish tizimini hosil qiladi. Umurtqalilar biostatikasining asosiy prinsipi katta cho’zilishlarga bardosh bera oladigan muskul va paylar bilan katta siqilish va egilishga chidaydigan suyaklar birikishi mavjudligidir.
Normal tik turgan odam tanasida suyak va muskullardan iborat bo’g’inlar juda turg’unmas holatdagi tizimni hosil qiladi. Shunga qaramasdan butun tizimning muvozanatda saqlanishiga sabab, tanani ushlab turuvchi muskullar tizimining doimiy taranglanib turishi tufaylidir.
Umurtqalilarning skelet muskullari uzunligi bir necha millimetrdan o’nlab santimetrgacha va qalinligi odatda 0,05 - 0,1 mm bo’lgan muskul to’qimalaridan iborat.
To’qimalar ko'ndalang strukturalar bo’lgan Z-plastinkalar bilan bir xil qismlar-sarkomerlarga bo’lingan, ularning tinch holatdagi muskulda uzunliklari 2,2 mkmni tashkil etadi. To’qimalarning bo’shashgan holatdan aktiv holatga o’tish nerv impulsi ta’sirida sarkoplazmatik retikulumdan Ca ²⁺ ionlarining chiqishi tufayli ro’y beradi. Aktivlashish tugagandan keyin Ca ²⁺ konsentrasiyasi 10 ² -10 ³ marotaba kamayadi va 10 −7 -10 −8molni tashkil etadi. Muskullar aktivlashishi tufayli qisqaradi yoki uzunligi o’zgarmagan holda kuchlanish hosil qiladi (izometrik qisqarish). Aksincha izotopik qisqarishda muskullar doimiy kuchlanishda qisqarib, ish bajaradi. Muskullarning mexanik va energetik xossalari haqidagi ko’pchilik malumotlar A.Xill tomonidan 1930-1964 yillarda aniqlangan. Xill tenglamasiga ko’ra muskullar qisqarish tezligi va hosil bo’ladigan kuch orasidagi bog’lanish giperbolik grafik bilan xarakterlanadi.
Muskullarning maksimal kuchi (F max) sarkomerlar uzunligiga bog’liq. Bu bog’lanish 1.21rasmda keltirilgan. Undan ko’rinadiki, faqat sarkomer uzunligi 2-3 mkm bo’lgandagina muskul kuchi o’zining maksimal qiymatiga erishadi. Kuchli uzayishda muskul qisqarishi kuchi miozin va aktin iplari zonalari qoplanmasligi tufayli keskin kamayadi.
Muskullar strukturasi, energetikasi va biomexanikasi haqidagi ma’lumotlarni tushuntirish uchun muskul modellari taklif etilgan. Faol holatdagi muskulning qovushoq elastik modelini A.Xill taklif etgan. Ushbu modelda muskul ikki paralel elastik elementlardan iborat bo’lib, ulardan biri qovushqoq dempfer bilan to’ldirilgan. Tinch holatdagi muskul faqat elastiklik xususiyatiga ega.
Keyinchalik muskulning qovushoq elastik xossalarini o’rganish natijasida oldingi elastik elementlarga parallel bo’lgan yana bir elastik element mavjudligi haqidagi xulosa chiqarildi. Bunday tizimni Foygt modeli va Maksvell modeli bilan tushuntirishga urinishgan. Foygt modeli elastik element va unga parallel bo’lgan qovushqoq dempferdan iborat bo’lsa, Maksvell modelida bu elementlar ketma-ket ulangan. Biroq, keyinchalik Foygt va Maksvell modellarining kombinasiyasidan foydalana boshlashdi.