肌肉收縮講解

1、肌肉收縮講解教學(xué)目標(biāo)：w 肌肉收縮的力學(xué)特征。w 掌握運動對骨骼肌纖維的影響。w 了解肌電圖在體育科學(xué)中的應(yīng)用。w 細胞的生物電現(xiàn)象。教學(xué)重點與難點：w 不同類型骨骼肌纖維的區(qū)分方法。w 不同類型骨骼肌纖維的特征以及骨骼肌纖維類型與運動的關(guān)系。w 靜息電位和動作電位形成的機制。一、肌原纖維 肌原纖維：每個肌纖維含有大量直徑12m的纖維狀結(jié)構(gòu)，稱為肌原纖維。 肌小節(jié)：肌原纖維上每一段位于兩條z線之間的區(qū)域，是肌肉收縮和舒張的最基本單位，它包含一個位于中間部分的暗帶和兩側(cè)各1/2的明帶，合稱為肌小節(jié)。第一節(jié) 肌肉的微細結(jié)構(gòu)MUSCLE FIBER骨骼肌超微結(jié)構(gòu)示意圖 SKELETAL MUSCLE

2、 STRUCTUREARRANGEMENT OF FILAMENTSARRANGEMENT OF FILAMENTS IN A SARCOMEREACTIN FILAMENTMOTOR UNIT橫管:肌細胞膜從表面橫向伸入肌纖維內(nèi)部的膜小管系統(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)管結(jié)構(gòu):每一個橫小管和來自兩側(cè)的終末池構(gòu)成復(fù)合體。二、肌管系統(tǒng)一、肌肉的物理特性 伸展性：肌肉在外力作用下可被拉長，為肌肉的伸展性。 彈性：當(dāng)外力消失時，肌肉又恢復(fù)到原來形狀，為肌肉的彈性。 粘滯性：肌肉活動時由于肌肉內(nèi)部各蛋白分子相互摩擦產(chǎn)生的內(nèi)部阻力為肌肉的粘滯性。 肌肉的物理特性受溫

3、度的影響。當(dāng)肌肉溫度升高時，肌肉的粘滯性下降，伸展性和彈性增加。第二節(jié) 肌肉的特性（一）興奮和興奮性概念 興奮性：生物體具有對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力稱為興奮性。 興奮細胞：神經(jīng)、肌肉和腺細胞興奮性最高，用較小的刺激強度就能表現(xiàn)出某種反應(yīng)。 動作單位：接受刺激后，在細胞膜兩側(cè)發(fā)生一次可傳播的電位變化。 興奮則產(chǎn)生動作電位本身或動作單位同義語。二、肌肉的生理特性 一定的刺激強度、持續(xù)一定的作用時間和一定的強度-時間變化率，構(gòu)成了被稱為引起組織興奮的三個刺激條件。 1、閾強度和閾刺激 閾強度：在一定刺激作用時間和強度-時間變化率下，引起組織興奮的這個臨界刺激強度。 閾刺激：具有這種臨界強度的刺激，稱為閾

4、刺激。強度小于閾值的刺激為閾下刺激，強度大于閾值的刺激為閾上刺激。（二）引起興奮的刺激條件強度-時間曲線：引起組織興奮所需的閾強度和刺激的作用時間呈反變關(guān)系。如果以刺激強度變化為縱坐標(biāo)，刺激的作用時間為橫坐標(biāo)，將引起組織興奮所需的刺激強度和時間的上述關(guān)系，描繪在直角坐標(biāo)系中，可得到一條曲線，稱強度-時間曲線。 2、強度-時間曲線基強度：刺激的強度低于某一強度時，無論刺激的作用時間怎樣延長，都不能引起組織興奮，這個最低的或者最基本的閾強度，稱為基強度。3、興奮性的評價指標(biāo) 興奮性與閾強度呈倒數(shù)關(guān)系，即引起組織興奮所需要的閾強度越低，表明組織的興奮性越高；反之，閾強度越高，則組織興奮性越低。 時值

5、；時值是以2倍基強度刺激組織，剛能引起組織興奮所需的最短作用時間。4、興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化 組織興奮性經(jīng)歷4個時期：緊接興奮之后，出現(xiàn)一個非常短暫的絕對不應(yīng)期，歷時約，興奮性由原有水平降低到零，無論測試刺激的強度多大，都不能引起第二次興奮；繼而出現(xiàn)歷時3ms的相對不應(yīng)期，表現(xiàn)興奮性逐漸上升，但仍低于原來水平，需要高于正常閾值的刺激才能引起興奮；接著為超常，約12ms，興奮性高于原來水平，用低于正常閾值的刺激也可引起第二次興奮；然后出現(xiàn)一個長達70ms的低常期最后興奮性恢復(fù)到原有水平。 （一）靜息電位（resting potential） 靜息電位：安靜時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差，稱為

6、靜息電位。第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象 特點：內(nèi)負外正、相對恒定 膜的極化：生理學(xué)將靜息電位存在時膜兩側(cè)所保持的內(nèi)負外正狀態(tài)，稱為膜的極化。在一定條件下如細膩受到刺激，膜的極化狀態(tài)就可能發(fā)生改變。如膜內(nèi)電位負值減小，稱為去極化（depolarization）；相反，如膜內(nèi)電位負值增大，稱超極化（hyperpolarization）；膜去極化后，又恢復(fù)到安靜時的極化狀態(tài)，則稱復(fù)極化（repolarization）。9 動作電位：給予神經(jīng)軸突一次有效刺激，則在示波器上可記錄到一個迅速而短促的波動電位，即膜內(nèi)、外的電位差迅速減少直至消失，進而出現(xiàn)兩側(cè)電位極性的倒轉(zhuǎn)，由靜息時膜內(nèi)為負膜外為正，變成膜內(nèi)為正

7、膜外為負。然而，膜電位的這種倒轉(zhuǎn)是暫時的，它很快又恢復(fù)到受刺激前的靜息狀態(tài)。膜電位的這種迅速而短暫波動，稱為動作電位。動作電位產(chǎn)生后，可沿著細胞膜迅速傳播，從而使整個細胞都經(jīng)歷一次產(chǎn)生動作電位過程。（二）動作電位（action potential）Ap分期（以神經(jīng)細胞為例）13 動作電位的特征之一就是它的可傳導(dǎo)性，即細胞膜任何一處興奮時，它所產(chǎn)生的動作電位可傳播到整個細胞。三、動作電位的傳導(dǎo)局部興奮：閾下刺激少量Na內(nèi)流產(chǎn)生低于閾電位的去極化局部興奮四、局部興奮一、興奮在神經(jīng)-肌肉接點的傳遞（一）神經(jīng)肌肉接點的結(jié)構(gòu)第四節(jié) 肌肉的收縮原理（二）興奮在神經(jīng)-肌肉接點傳遞的機制 運動神經(jīng)纖維在到達神

8、經(jīng)末梢處時先失去髓鞘，以裸露的軸突末梢嵌入到肌細胞膜上稱作骨骼肌神經(jīng)-肌接頭。第四節(jié) 肌肉的收縮原理 目前認為，它至少包括三個主要步驟：電興奮通過橫管系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；肌漿網(wǎng)（即縱管系統(tǒng)）對Ca離子釋放和再聚積。橫管系統(tǒng)對正常肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)是十分必要的。二、肌肉的興奮-收縮藕聯(lián)EVENTS LEADING TO MUSCLE ACTIONCONTRACTING MUSCLE FIBER一、縮短收縮、拉長收縮和等長收縮（一）縮短收縮 縮短收縮是指肌肉收縮所產(chǎn)生的張力大于外加的阻力時，肌肉縮短，并牽引骨杠桿做相向運動的一種收縮形式。依據(jù)整個關(guān)節(jié)運動范圍肌肉張力與

9、負荷的關(guān)系，縮短收縮又可分非等動收縮和等動收縮兩種。（二）拉長收縮 當(dāng)肌肉收縮所產(chǎn)生的張力小于外力時，肌肉積極收縮但被拉長，這種收縮形式稱拉長收縮，又稱離心收縮。（三）等長收縮 當(dāng)肌肉收縮產(chǎn)生的張力等于外力時，肌肉積極收縮但長度不變，這種收縮形式稱等長收縮。第五節(jié) 肌肉的收縮形式與力學(xué)特征 （一）后負荷對肌肉收縮的影響張力與速度關(guān)系 后負荷：后負荷是肌肉收縮開始之后所遇到的負荷 。 力-速度曲線：固定前負荷不變,讓肌肉在不同的后負荷條件下進行等張收縮。把肌肉所產(chǎn)生的張力和縮短初速度繪成坐標(biāo)曲線。二、肌肉收縮的力學(xué)特征圖2-15 肌肉收縮的張力-速度關(guān)系(二)前負荷對肌肉收縮的影響長度與張力關(guān)系

10、前負荷（preload）：肌肉收縮之前所遇到的負荷，決定于初長度。初長度（initial length）：肌肉收縮之前的長度。第五節(jié) 肌肉的收縮形式與力學(xué)特征 一、人類肌纖維類型的類型 依據(jù)收縮機能將骨骼肌纖維分為“慢肌”和“快肌”兩種類型的觀點。這一分類方法通常只適用于區(qū)別動物骨骼肌纖維類型，而不完全適合于區(qū)別人類的骨骼肌纖維類型。第六節(jié) 肌纖維類型與運動能力 依據(jù)具有不同酶活性的肌原纖維ATP酶在各種不同pH環(huán)境中預(yù)孵育時染色程度的差異，可將骨骼肌纖維劃分為型型，以及c、 ab、c、ac和ab六種亞型。其中，c型纖維被認為是一種未分化的較原始的肌纖維。 （一）根據(jù)組織化學(xué)染色法 （二）根據(jù)

11、肌纖維代謝特征 1972年彼德（Peter）將肌原纖維ATP酶反應(yīng)，肌收縮性和肌肉的氧化酶、磷酸化酶含量相聯(lián)系，把骨骼肌纖維分為慢縮強氧化型、快縮強氧化酵解型和快縮強酵解型三種類型。1、形態(tài)特征 形態(tài)特征包括以下三個方面： 結(jié)構(gòu)特征。 神經(jīng)支配。 肌纖維面積。二、兩類肌纖維的形態(tài)、代謝和生理特征 結(jié)構(gòu)特征 (1)型肌纖維的肌漿網(wǎng)較型肌纖維發(fā)達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；結(jié)構(gòu)特征 (2)型肌纖維的線粒體數(shù)量較型肌纖維多且直徑大，同時型肌纖維周圍的毛細血管分布比型肌纖維多，其比率為1：，故型肌纖維的血液供應(yīng)較型肌纖維好。結(jié)構(gòu)特征 (3)型肌纖維肌

12、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，收縮時可產(chǎn)生較大的收縮力。 神經(jīng)支配 不同類型骨骼肌纖維由大小不同的a運動神經(jīng)元所支配，大a運動神經(jīng)元支配型肌纖維，其軸突較粗，神經(jīng)沖動傳導(dǎo)速度快；小a運動神經(jīng)元支配型肌纖維，神經(jīng)沖動傳導(dǎo)速度較慢。肌纖維面積 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。 代謝底物。 代謝酶活性。 2、代謝特征3、生理特征 收縮速度，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)研究認為動物快肌收縮力量明顯大于慢肌。 抗疲勞性，動物和人體實驗均證明，慢肌

13、纖維的抗疲勞能力較快肌強，故快肌纖維較慢肌纖維更易疲勞。三、不同類型肌纖維的分布（15）（1）肌纖維類型分布的一般規(guī)律 骨骼肌由不同類型的肌纖維混合而成，各類肌纖維的分布是混雜的，但受同一運動神經(jīng)元支配的所有肌纖維具有相同的類型。（2）骨骼肌纖維分布的“亞部化”現(xiàn)象（3）骨骼肌纖維類型的性別差異，一般認為，男、女肌纖維類型的百分組成沒有性別差異。（4）骨骼肌纖維類型組成的年齡變化。（5）遺傳因素對骨骼肌纖維類型分布的影響。 運動員的肌纖維百分組成具有明顯的運動項目特異性?？旒“俜直扰c速度、爆發(fā)力素質(zhì)有關(guān)，而慢肌百分比與一般耐力和力量耐力有關(guān)。四、肌纖維類型與運動能力（一）運動能否引起肌纖維組成

14、的改變。 首先，快肌亞型（a和b）在訓(xùn)練影響下可相互轉(zhuǎn)化。 專門性的訓(xùn)練可使慢肌纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榭旒。蚴箍旒±w維轉(zhuǎn)變?yōu)槁?，這種轉(zhuǎn)變的中介是快C纖維，即： 慢肌纖維 快C纖維 快肌纖維 快肌可以被低頻沖動刺激改造慢肌，而慢肌不受高頻沖動刺激的影響。五、訓(xùn)練對肌纖維的影響 經(jīng)常進行體育鍛煉或系統(tǒng)的運動訓(xùn)練，可使骨骼肌組織壯大，肌肉功能得以改善。肌組織壯大的原因與肌纖維增粗、肌原纖維增多，即肥大和肌纖維數(shù)量增加，即增生兩方面因素有關(guān)。（二）不同訓(xùn)練形式對肌纖維影響的專門性 實驗表明：在進行低強度或輕負荷活動時，優(yōu)先使用慢肌纖維，隨著運動強度的增加或負荷的加大，快A和快B纖維依次被募集，當(dāng)強度或負荷最大

15、時，快A和快B纖維募集的百分比大于慢肌纖維。六、運動時不同肌纖維的動員第七節(jié) 肌肉的結(jié)締組織一、肌肉結(jié)締組織的組成 膠原是結(jié)締組織最主要成分，它以膠原纖維形式存在。二、運動對肌肉結(jié)締組織的影響 1、長期運動可提高肌腱的抗張力量和抗斷裂力量。 2、長期運動可使肌中結(jié)締組織肥大。第八節(jié) 肌電圖一、肌電的引導(dǎo) 表面電極所引導(dǎo)的是整塊肌肉的綜合電活動，它具有操作簡便，無損傷和無痛苦等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于體育科學(xué)研究，缺點是不能記錄深層肌肉電活動。二、正常肌電圖 正常肌肉在完全松弛情況下不出現(xiàn)電活動，引導(dǎo)電極插入肌肉后，在記錄儀上僅描記出一條平穩(wěn)的基線。 運動單位電位的波幅代表放電的強度，其大小取決于興奮的運動單位大小或活動肌纖維數(shù)目。三、肌電圖的應(yīng)用 1、利用肌電圖分析技術(shù)動作，了解完成該項動作的主要肌群，及其用力程度和順序，為體育教學(xué)與訓(xùn)練提供依據(jù)。 2、利用肌電圖解決體育基礎(chǔ)學(xué)科（如運動生理學(xué)、運動解剖學(xué)、運動生物力學(xué)和運動醫(yī)學(xué)）中某些理論與實踐問題。 3、利用肌電圖了解訓(xùn)練對神經(jīng)