Основой сократительной деятельности мышцы является одиночное мышечное сокращение, возникающее в ответ на нервный импульс. Если представить графически схему мышечного сокращения, то одиночное сокращение имеет вид волны с восходящей и нисходящей фазами. Первая фаза называется сокращением, вторая — расслаблением. Расслабление более продолжительно во времени, чем сокращение. Общее время одиночного мышечного сокращения составляет доли секунды и зависит от функционального состояния мышцы. Продолжительность мышечного сокращения уменьшается при умеренной работе и возрастает при утомлении.

Изотоническим называется такое мышечное сокращение, при котором мышца свободно укорачивается; при изометрическом мышечном сокращении длина мышцы остается постоянной (оба ее конца фиксированы) и меняется лишь напряжение.

Поперечно-полосатые мышцы имеют два важнейших механических свойства, определяющих характер мышечного сокращения.

Первое известно как взаимоотношение длина—сила (длина– напряжение), суть его заключается в том, что для каждой мышцы может быть найдена длина, при которой она развивает максимальную силу (напряжение).

Второе свойство мышц – это взаимозависимость силы и скорости мышечного сокращения: чем тяжелее груз, тем медленнее его подъем и чем больше приложенная сила, тем меньше скорость укорочения мышцы. При очень большой нагрузке мышечное сокращение становится изометрическим; в этом случае скорость сокращения равна нулю. Без нагрузки скорость мышечного сокращения наибольшая.

Диапазон скоростей мышечного сокращения достаточно велик – от долей секунды (скелетные мышцы) до минут (гладкие мышцы). Он определяется многими факторами.

Волокна поперечно-полосатых мышц имеют короткие саркомеры, много миофибрилл, обильную саркотубулярную систему, одно или два нервных окончания.

Гладкие мышцы характеризуются малым количеством и неупорядоченным расположением миофибрилл, слаборазвитой саркотубулярной системой, низкой активностью миозиновой АТФазы.

Мышечное сокращение скелетных мышц может быть вызвано одним нервным импульсом. Для возникновения мышечного сокращения гладкой мышцы требуется ритмическая стимуляция.

Скорость расслабления скелетных и гладких мышц значительно различается, так как зависит от количества упругих элементов в мышце, длины волокон, скорости поглощения ионов кальция и т. д.

Увеличение мышечного поперечника в результате физической тренировки называется рабочей гипертрофией мышцы (от греч. «трофос» – питание). Выделяют два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон: саркоплазматический и миофибриллярный.

Саркоплазматическая рабочая гипертрофия – это утолщение мышечных волокон за счет преимущественного увеличения объема саркоплазмы, т. е. несократительной ее части. Гипертрофия этого типа происходит за счет повышения содержания несократительных (в частности митохондриальных) белков и метаболических резервов мышечных волокон. Значительное увеличение числа капилляров в результате тренировки также может вызвать некоторое утолщение мышцы.

Рабочая гипертрофия этого типа мало влияет на рост силы мышц, но зато значительно повышает способность к продолжительной работе, т. е. увеличивает их выносливость.

Миофибриллярная рабочая гипертрофия связана с увеличением числа и объема миофибрилл, т. е. собственно сократительного аппарата мышечных волокон. При этом возрастает плотность укладки миофибрилл в мышечном волокне. Такая рабочая гипертрофия мышечных волокон ведет к значительному росту мышечной силы. Существенно увеличивается и абсолютная сила мышцы, а при рабочей гипертрофии первого типа она или совсем не изменяется, или даже несколько уменьшается. По-видимому, наиболее предрасположены к миофибриллярной гипертрофии быстрые мышечные волокна.