運(yùn)動(dòng)生理學(xué)-肌肉活動(dòng)課件

1、骨骼肌呼吸血液循環(huán)胃腸道內(nèi)分泌腎感覺(jué)器官神經(jīng)系統(tǒng)第一篇 器官系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)能量代謝2、急慢性運(yùn)動(dòng)對(duì)其功能發(fā)展變化的影響1、基本功能能源物質(zhì)ATP1邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷第一章 肌肉的活動(dòng)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、明確肌肉的神經(jīng)支配肌肉興奮在神經(jīng)肌肉接頭傳遞過(guò)程2、掌握肌纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)、肌肉收縮合舒張的原理和過(guò)程，肌肉收縮的形式和肌肉收縮的力學(xué)分析3、掌握肌纖維 的分類，各類肌纖維的形態(tài)、供能特征及其與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系。4、明確肌纖維類型對(duì)訓(xùn)練的適應(yīng)。2邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷第一節(jié) 肌肉的興奮和收縮肌肉-單塊肌肉=器官（肌組織、結(jié)締組織、神經(jīng)組織、血管網(wǎng)）肌束肌內(nèi)膜（肌細(xì)胞膜）肌 纖 維 （肌細(xì)胞）肌束膜

2、肌外膜肌束膜肌外膜肌束膜肌外膜肌束膜肌外膜肌肉肌原纖維：肌小節(jié)肌漿、其他細(xì)胞器3邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷 骨骼肌超微結(jié)構(gòu)的模式圖4邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷一、肌肉的神經(jīng)支配（一）運(yùn)動(dòng)單位：一個(gè)a-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元連同他的全部神經(jīng)末梢所支配的肌纖維，組成的肌肉收縮的最基本的功能單位稱為運(yùn)動(dòng)單位。一般一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位中的肌纖維數(shù)量少則靈活，但力量小；多則力量大，不靈活。運(yùn)動(dòng)單位活動(dòng)遵循“全或無(wú)”原則 大運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元：粗大、有髓鞘、傳導(dǎo)速度快 與肌肉接觸面積大。小運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元：較細(xì)、有髓鞘、傳導(dǎo)速度慢 與肌肉接觸面積小。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元5邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（二）興奮在神經(jīng)-肌肉接頭的傳遞1、N-M接頭的結(jié)構(gòu) 接頭前膜：

3、囊泡內(nèi)含 ACh,并以囊泡為單位釋放ACh（稱量子釋放）。 接頭間隙：約50-60nm。 接頭后膜：又稱終板膜。存在ACh受體（N2受體），能與ACh發(fā)生特異性結(jié)合?；瘜W(xué)門控性鈉通道。無(wú)電壓門控性鈉通道。6邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷2.N-M接頭處的興奮傳遞過(guò)程 當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳到軸突末梢膜Ca2通道開放，膜外Ca2向膜內(nèi)流動(dòng)接頭前膜內(nèi)囊泡移動(dòng)、融合、破裂， 囊泡中的ACh釋放(量子釋放,quantal release)ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合， 受體蛋白分子構(gòu)型改變終板膜對(duì)Na、K (尤其是Na)通透性終板膜去極化終板電位（endplate potential,EPP）EPP電緊張性擴(kuò)布至肌膜

4、去極化達(dá)到閾電位爆發(fā)肌細(xì)胞膜動(dòng)作電位7邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷二、肌纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu) 肌束肌束膜肌外膜肌束膜肌外膜肌束膜肌外膜肌束膜肌外膜肌肉肌原纖維：肌小節(jié)肌漿、其他細(xì)胞器（細(xì)胞核、線粒體、糖原、脂滴、肌紅蛋白、肌管系統(tǒng)）肌內(nèi)膜（肌細(xì)胞膜）肌 纖 維 （肌細(xì)胞）8邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（一）肌原纖維和肌小節(jié) 9邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷 （一）肌原纖維和肌小節(jié):肌小節(jié)是肌細(xì)胞收縮的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。 =1/2明帶暗帶1/2明帶 = 2條Z線間的區(qū)域10邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷橫管:肌細(xì)胞膜從表面橫向伸入肌纖維內(nèi)部的膜管系統(tǒng)?？v管:肌質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng) 。終池:肌質(zhì)網(wǎng)在接近橫小管處形成特殊的膨大。三聯(lián)管:每一個(gè)

5、橫小管和兩側(cè)的終池構(gòu)成。 （二）肌管系統(tǒng)11邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷單根肌纖維，重點(diǎn)顯示肌管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線粒體肌原纖維肌纖維膜核肌漿三聯(lián)體終池橫管肌漿網(wǎng)Z線暗帶明帶橫管開口12邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（三）粗肌絲和細(xì)肌絲的空間排列示意圖-1粗肌絲頭部的橫橋能與細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)可逆性結(jié)合;靜息時(shí)，細(xì)肌絲的肌鈣蛋白對(duì)原肌球蛋白有抑制作用；原肌球蛋白對(duì)肌動(dòng)蛋白上結(jié)合位點(diǎn)有覆蓋作用。13邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷粗肌絲和細(xì)肌絲的空間排列示意圖-2 14邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷三、肌肉收縮與舒張的原理與過(guò)程暗帶長(zhǎng)度不變，明帶和H區(qū)縮小 （一）肌肉收縮的肌絲滑行理論: 1.肌細(xì)胞收縮時(shí)肌原纖維的縮短,并不是肌絲本身縮

6、短,而是細(xì)肌絲向肌節(jié)中央(粗肌絲內(nèi))滑行。因相鄰Z線靠近,即肌節(jié)縮短；暗帶長(zhǎng)度不變,即粗肌絲長(zhǎng)度不變；從Z線到H帶邊緣的距離不變,即細(xì)肌絲長(zhǎng)度不變; 明帶和H帶變窄。 15邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷2.橫橋的循環(huán)擺動(dòng)，細(xì)肌絲向肌節(jié)中央(粗肌絲內(nèi))滑行，滑行中由于肌肉的負(fù)荷而受阻，便產(chǎn)生張力。 3.橫橋的循環(huán)擺動(dòng)在肌肉中是非同步地，從而肌肉產(chǎn)生恒定的張力和連續(xù)的縮短。 4.橫橋循環(huán)擺動(dòng)的參入數(shù)目及擺動(dòng)速率，是決定肌肉縮短程度、速度和肌張力的關(guān)鍵因素。 16邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷按任意鍵 飛入橫橋擺動(dòng)動(dòng)畫肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動(dòng)橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合， 分解ATP釋放能量原肌球

7、蛋白位移， 暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 肌鈣蛋白的構(gòu)型改變終池膜上的鈣通道開放 終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿肌纖維收縮的分子機(jī)制（簡(jiǎn)介）17邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（二）肌肉興奮收縮和舒張的過(guò)程1、肌纖維的興奮-收縮耦聯(lián)：三個(gè)主要步驟： 肌膜電興奮的傳導(dǎo):指肌膜產(chǎn)生AP后,AP由橫管系統(tǒng)迅速傳向肌細(xì)胞深處，到達(dá)三聯(lián)管和肌節(jié)附近。 三聯(lián)管處的信息傳遞：（尚不很清楚） 肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放:指終池膜上的鈣通道開放，終池內(nèi)的Ca2+ 順濃度梯度進(jìn)入肌漿，觸發(fā)肌絲滑行，肌細(xì)胞收縮。 Ca2+是興奮-收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物 18邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管 終池膜

8、上的鈣通道開放 終池內(nèi)Ca2+進(jìn)入肌漿 Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變 原肌凝蛋白發(fā)生位移 暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點(diǎn) 橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合 激活A(yù)TP酶作用,分解ATP 橫橋擺動(dòng) 牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行 肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮興奮-收縮（肌絲滑行）耦聯(lián)19邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷2、橫橋運(yùn)動(dòng)引起肌絲的滑行 （1） Ca2+進(jìn)入肌漿與肌鈣蛋白結(jié)引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變，原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點(diǎn) ，橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合激活A(yù)TP酶作用,分解ATP。橫橋擺動(dòng)，牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行。 （2）橫橋頭部的擺動(dòng)，暴露出他上面ATP結(jié)合位點(diǎn)，新的ATP立即與之結(jié)合，橫橋頭

9、部與肌動(dòng)蛋白分離，橫橋中ATP通過(guò)內(nèi)源性分解放能，使橫橋從傾斜位回到正常位，當(dāng)橫橋回到正常位時(shí)，頭端又與肌動(dòng)蛋白的下一個(gè)位點(diǎn)結(jié)合，發(fā)生新一次擺動(dòng)。橫橋在肌漿中鈣離子下降前一直結(jié)合、擺動(dòng)、分離，將細(xì)肌絲拖向粗肌絲中央，肌肉縮短20邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷3、肌肉的舒張興奮-收縮耦聯(lián)后肌膜電位復(fù)極化終池膜對(duì)Ca2+通透性 肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活肌漿網(wǎng)膜Ca2+Ca2+與肌鈣蛋白解離原肌凝蛋白復(fù)蓋的 橫橋結(jié)合位點(diǎn)骨骼肌舒張21邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷第二節(jié)肌肉收縮的形式及力學(xué)分析一、肌肉收縮的形式：1.縮短收縮：肌肉收縮所產(chǎn)生的張力大于外力時(shí)，肌肉縮短，并牽引骨杠桿做相向運(yùn)動(dòng)的一種收縮形式。依據(jù)整個(gè)關(guān)節(jié)

10、運(yùn)動(dòng)范圍肌肉張力與負(fù)荷的關(guān)系，分為非等動(dòng)收縮:在縮短收縮過(guò)程中,張力改變,負(fù)荷不改變等動(dòng)收縮:在縮短收縮過(guò)程中,張力=負(fù)荷(外力)2.拉長(zhǎng)收縮：當(dāng)肌肉收縮所產(chǎn)生的張力小于外力時(shí)，肌肉 積極收縮但被拉長(zhǎng)，這種收縮形式稱拉長(zhǎng)收 縮，又稱離心收縮。3.等長(zhǎng)收縮：當(dāng)肌肉收縮產(chǎn)生的張力等于外力時(shí)，肌肉收 縮但長(zhǎng)度不變，這種收縮形式稱等長(zhǎng)收縮。22邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷二、肌肉收縮的力學(xué)分析 1.張力-速度曲線 張力大?。喝Q于活化的橫橋數(shù)目； 收縮速度：取決于能量釋放速率和肌球蛋白ATP酶活性，與活化的橫橋數(shù)目無(wú)關(guān)。 力量-速度曲線（離體肌肉） (一)肌肉收縮的張力速度關(guān)系23邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷(二

11、) 肌肉收縮的長(zhǎng)度-張力關(guān)系前負(fù)荷：肌肉收縮之前所遇到的負(fù)荷，決定初長(zhǎng)度。初長(zhǎng)度：肌肉收縮之前的長(zhǎng)度。靜息長(zhǎng)度：最適初長(zhǎng)度：P34示意圖24邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（三）肌肉收縮能力的改變對(duì)肌肉收縮的影響肌肉收縮能力的改變：將影響肌肉收縮效果的肌肉內(nèi)部功能狀態(tài)（缺氧、酸中毒、能源物質(zhì)缺乏、鈣離子等）的改變，定義為肌肉收縮能力的改變。肌肉收縮的外部條件：肌肉前負(fù)荷、后負(fù)荷肌肉收縮能力的改變、肌肉收縮的外部條件的改變都將影響肌肉收縮的效果。對(duì)肌肉收縮能力的改變的深入研究對(duì)探討訓(xùn)練對(duì)肌肉能力的影響具有重要意義（訓(xùn)練引起力量速度曲線向右上偏移，可能是肌肉收縮能力的改變引起的）。25邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷

12、（四）肌肉收縮的總和單收縮：肌組織對(duì)于一個(gè)短促的閾上強(qiáng)度刺激時(shí)，被刺激的細(xì)胞產(chǎn)生一次動(dòng)作電位（0.5-1毫秒），緊接著產(chǎn)生一次收縮和舒張，稱為單收縮。 單收縮的過(guò)程（幾十到幾百毫秒）可分為3個(gè)時(shí)期：潛伏期、收縮期和舒張期。收縮的總和：如果刺激間隔大于單收縮的時(shí)程，肌肉則出現(xiàn)兩個(gè)分離的單收縮；如果刺激間隔小于單收縮的時(shí)程而大于不應(yīng)期，則出現(xiàn)兩個(gè)收縮反應(yīng)的重疊，稱為收縮的總和-強(qiáng)直收縮=強(qiáng)直收縮的力量可較單收縮增大4倍。強(qiáng)直收縮包括：不完全強(qiáng)直收縮和完全強(qiáng)直收縮不完全強(qiáng)直收縮：當(dāng)后一收縮發(fā)生在前一收縮的舒張期時(shí)，稱為不完全強(qiáng)直收縮。完全強(qiáng)直收縮：當(dāng)后一收縮發(fā)生在前一收縮的收縮期時(shí)，各自的收縮則完全

13、融合，肌肉出現(xiàn)持續(xù)的收縮狀態(tài)，此為完全強(qiáng)直收縮 。26邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（五）肌肉的彈性成分對(duì)肌肉收縮力學(xué)影響從整體功能上看，肌肉是由收縮成分和彈性成分構(gòu)成的。肌肉彈性成分與收縮成分的位置關(guān)系-串聯(lián)、并聯(lián)并聯(lián)彈性成分：肌內(nèi)膜、肌中膜、肌外膜（和他的順應(yīng)性）串聯(lián)彈性成分：橫橋、Z線、肌腱。肌肉彈性成分在肌肉收縮力學(xué)中起著重要作用,人體大多數(shù)位移運(yùn)動(dòng)，都不是通過(guò)單純的向心（縮短）收縮牽拉骨杠桿產(chǎn)生的，而是離心（拉長(zhǎng)）收縮和向心收縮相交迭，形成一種“牽拉-縮短環(huán)式” 的運(yùn)動(dòng)。 “牽拉-縮短環(huán)式”占優(yōu)勢(shì)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目（跳躍、跑步、投擲等）肌肉的彈性成分在影響最終成績(jī)上起著重要作用 。專門訓(xùn)練可以提高這

14、一性能。肌肉彈性成分作用：儲(chǔ)能-實(shí)現(xiàn)收縮的第二種機(jī)制、防止損傷。運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉結(jié)締組織的影響 ： 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可提高肌腱的抗張力量和抗斷裂力量。長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可使肌中結(jié)締組織肥27邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（六）肌肉的機(jī)械功和功率1、肌肉的機(jī)械功： W（功）=F(力)*D（距離）2、肌肉的功率： P=W/t=F*D/t=V*t3、在大多數(shù)運(yùn)動(dòng)中肌肉能在最短時(shí)間內(nèi)完成更大的功,即實(shí)現(xiàn)更大的功率是獲得成功的重要因素4、爆發(fā)力是什么？（思考）28邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷第三節(jié) 肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)能力肌纖維分類：方法多種（按顏色、肌肉收縮的速度、代謝特點(diǎn)、顯色反應(yīng)）最常用的是按肌肉收縮的速度將骨骼肌纖維分為“慢肌肌纖”（肌

15、纖） 和“快肌肌纖” 肌纖）?？旒〖±w又可分為三個(gè)亞型：快a（a）、快b（ b ）、快c（ c ）。人類的全部骨骼肌均有不同類型的肌纖維混合組成， 一般來(lái)講人類肌肉主要主要由三種類型的肌肉組成：慢肌纖維、兩種快肌纖維-快a和b29邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷一、肌纖維的形態(tài)、代謝和功能特征（一）形態(tài)特征 形態(tài)特征包括以下三個(gè)方面： 結(jié)構(gòu)特征。 神經(jīng)支配。 肌纖維面積。30邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷1、結(jié)構(gòu)特征(1)型肌纖維的肌漿網(wǎng)較型肌纖維發(fā)達(dá)2倍，故型肌纖維肌漿網(wǎng)的攝Ca2+能力大于型肌纖維，從而加快了肌纖維的反應(yīng)速度 (2)型肌纖維的線粒體數(shù)量較型肌纖維多且直徑大，同時(shí)型肌纖維周圍的毛細(xì)血管分布比型

16、肌纖維多，其比率為1：0.8，故型肌纖維的血液供應(yīng)較型肌纖維好。 (3)型肌纖維肌原纖維含量較型肌纖維多，意味著肌纖維內(nèi)部含有較多肌球蛋白橫橋，收縮時(shí)可產(chǎn)生較大的收縮力。31邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷2、神經(jīng)支配 不同類型骨骼肌纖維由大小不同的a運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元所支配，大a運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元支配型肌纖維，其軸突較粗，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)速度快；小a運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元支配型肌纖維，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)速度較慢。32邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷3、肌纖維橫斷面積 肌纖維面積大小取決于肌纖維的直徑并受年齡、訓(xùn)練和肌纖維類型的影響。33邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（二）代謝特征1、 代謝底物。 2、 代謝酶活性。34邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷（三）生理特征收

17、縮速度，肌肉中快肌纖維百分比較高者，其收縮速度也較快。收縮力量，肌肉收縮力大小取決于肌肉的橫斷面積并受肌纖維類型等因素影響，多數(shù)研究認(rèn)為動(dòng)物快肌收縮力量明顯大于慢肌。抗疲勞性，動(dòng)物和人體實(shí)驗(yàn)均證明，慢肌纖維的抗疲勞能力較快肌強(qiáng)，故快肌纖維較慢肌纖維更易疲勞。人類骨骼肌纖維的形態(tài)和功能特性總結(jié)P4035邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷二、運(yùn)動(dòng)時(shí)肌纖維的募集1、運(yùn)動(dòng)時(shí)參與活動(dòng)肌肉中的肌纖維，是以運(yùn)動(dòng)單位為基本活動(dòng)單位被動(dòng)員參加活動(dòng)的。產(chǎn)生力量大小與參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量正相關(guān)。2、快運(yùn)動(dòng)單位產(chǎn)生的力量大于慢運(yùn)動(dòng)單位產(chǎn)生的力量。3、運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)快、慢運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)員是有選擇的，這種選擇取決與活動(dòng)時(shí)所需要的力量。動(dòng)員順序?yàn)?a b4、在任何特定時(shí)間，神經(jīng)系統(tǒng)不可能募集100%可利用的肌纖維，以防止肌腱和肌肉的損傷。 36邢臺(tái)學(xué)院體育系 張貴婷三、肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)成就1、肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)成績(jī)存在一定的關(guān)系，優(yōu)秀的耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，腿肌中慢肌纖維百分比占優(yōu)勢(shì)，而優(yōu)秀的速度和力量項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，腿肌中快肌纖維百分比占優(yōu)勢(shì)。2、肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)成績(jī)存在一定的關(guān)系，但