教学目的与要求1、了解骨骼肌的细微结构;掌握细胞的生物

肌肉收缩,第一章,教学目的与要求1、了解骨骼肌的细微结构；掌握细胞的生物电现象2、了解肌丝滑行学说；掌握肌肉收缩过程3、掌握肌肉的三种收缩形式4、了解不同类型肌纤维与运动能力的关系；掌握两类肌纤维的形态、代谢及功能特征教学重点与难点1、静息电位与动作电位的产生原因2、肌肉收缩过程3、不同的肌肉收缩形式对体育运动实践的意义4、两类肌纤维的形态、代谢及功能特征，以及与运动能力的关系,概述,一、肌肉的物理特性：,伸展性,弹性,粘滞性,二、肌肉的生理特性,兴奋性,收缩性,继续,链接,弹性成分的作用：（1）助力作用；例：立定三级跳预摆；投掷的超越器械动作。（2）缓冲作用；例：落地缓冲。,返回,第一节,肌肉的微细结构与生理特性,一、肌纤维的微细结构,（一）肌原纤维和肌小节,（二）肌管系统,二、肌肉的生理特性,（一）肌肉的兴奋性,（二）肌肉的收缩性,继续,一、肌纤维的微细结构,（一）肌原纤维和肌小节（图一）,（二）肌管系统（图二）,横管（T管）,（肌浆网）,纵管（L管）,2、细肌丝,1、粗肌丝,肌球蛋白（肌凝蛋白）,肌动蛋白（肌纤蛋白）,原肌球蛋白（原肌凝蛋白）,肌钙蛋白（原宁蛋白）,收缩蛋白,调节蛋白,肌管系统,返回,肌原纤维的排列,H带,A带,I带,Z线,M线,（明带）,暗带,（图一）,返回,（图二 肌管系统示意图）,继续,肌浆网,网状纤维,基膜,肌膜,肌原纤维,M线,Z线,横管,肌浆网（纵小管）,终池,三联体,由滑面内质网构成，调节肌浆Ca2+浓度,图四 骨骼肌纤维超微结构立体模式图,返回,1、粗肌丝,肌球蛋白,主干,M线,Z线,横桥,横桥特点,1）有两个结合位点,肌动蛋白结合位点,ATP结合位点,2）有两个活动关节,3）有ATP酶活性,A活动点,B活动点,A结合细丝,B向M线摆动,返回,2、细肌丝,肌动蛋白,60%，双螺旋体结构，构成细丝主干，有与横桥结合位点,原肌球蛋白,双螺旋体结构，位于肌动蛋白双螺旋沟沿，覆盖肌动蛋白上的结合位点。一但移位，可暴露肌动蛋白结合位点。,肌动蛋白,原肌球蛋白,肌钙蛋白,肌钙蛋白,能与Ca+成可逆性结合，以调节原肌球蛋白的位置。,返回,Ca+,结合位点暴露,二、肌肉的生理特性,（一）肌肉的兴奋性,1、兴奋性的概念：（1）刺激：能引起机体反应的各种环境变化。 （2）反应：指刺激所引起机体功能活动或生化过程 的改变。 （3）兴奋性：生物体具有对刺激产生反应的能力。,继续,2、细胞的生物电现象：,（1）静息电位：, 静息电位的测定和概念：,静息电位：细胞未受到刺激时存在于细胞膜内、外 两侧的电位差。,极化状态：细胞安静时，膜内、外电位稳定于某 一数值的这种状态。,继续,静息电位与动作电位的测定,+30mv,刺激,-90mv,返回,继续, 静息电位的成因：,a、细胞膜内外离子分布： 细胞膜外：Na+，Cl- 细胞膜内：K+，A-（蛋白质、有机物离子）,b、细胞膜内外存在着巨大的浓度差是离子运动的原因： Na+、Cl-膜外膜内，K+、A-膜内膜外,c、细胞膜具有选择通透性： 安静时细胞膜对K+的通透性大，而对Na+、Cl-和A-基本不通透。,继续,d、由于b、c的原因，造成少量K+通过细胞膜扩散到膜外，而Na+、 Cl-、A-不通透则仍留在原处，结果，膜外就有较多的正离子，膜内就有较多的负离子，于是就形成了膜外带正电，膜内带负电的静息电位。,e、当K+外流的力量与阻止K+外流的力量相等时，K+不再向外扩散，膜内外的电位差就稳定于某一固定的数值，即静息电位。,继续,（2） 动作电位:, 动作电位的概念与波形：,概念：当细胞受刺激时，在静息电位的基础上可 发生一次扩布性的电位变化，这种电位变 化称动作电位.,继续,动作电位波形,继续,动作电位的波形 （峰电位）,上升支,去极化：,反极化：,下降支（复极化） ：,+30mv,-90mv,0mv,0mv,+30mv,-90mv,继续, 动作电位的成因：,b 细胞膜对Na+通透性增加：膜对Na+的通透性增加，于是Na+迅速内流，使膜内电位增高，不仅使原来的负电位消失（去极化），并进一步使膜内电位比膜外高，形成了膜内电位为正，膜外电位为负的反极化状态。,a 阈电位：当细胞受到刺激时，首先引起局部膜内、外电位差的减小，达到阈电位水平（-40mv）,继续,c 形成动作电位上升支：当促使Na+内流的浓度梯度和阻止Na+内流的电位梯度这两种对抗力量相等时，Na+内流停止，形成了动作电位的上升支。,d 形成动作电位下降支：当Na+停止内流后，膜对K+的通透性又增加，于是K+迅速外流，膜电位又逐渐恢复到静息水平（复极化），形成动作电位的下降支。,继续, 动作电位的传播：,返回,第二节,肌肉的收缩原理,（肌丝滑行理论）,1、兴奋收缩耦联,2、横桥运动引起肌丝的滑行,3、肌肉舒张,（一）肌肉的收缩过程,继续,一、肌肉收缩的过程与机制,（二）单收缩和强直收缩,H带,A带,I带,Z线,M线,（明带）,暗带,（肌丝滑行）,返回,1、兴奋收缩耦联,从肌肉兴奋的电位变化导致肌肉收缩的机械变化的过程。,1）动作电位沿横管系统传向细胞深部；（图一） 横管系统是肌膜凹陷形成的。因此，动作电位不仅沿肌膜传导，而且也沿横管系统传至细胞内部，深入到三联管。,2）三联管兴奋引起终末池释放Ca+，触发肌肉收缩,继续,图一 肌肉收缩的几个步骤,肌膜,舒张,Ca+ 肌质网 Ca+,T管,横桥 ATP,原肌球蛋白,收缩,1）膜兴奋,2） Ca+ 释放,Ca+,3）Ca+与肌钙蛋白结合，“位阻效应”解除,5）摄入Ca+,6） 恢复“位阻效应”,肌动蛋白,肌钙蛋白,4）横桥与肌动蛋白结合并运动,返回,链接,继续,继续,2、肌肉收缩横桥摆动引起肌丝的滑行（1）当肌质中Ca2浓度增加，与肌钙蛋白结合，引起肌钙蛋白的构型发生变化，失去钩子作用，使原肌球蛋白从肌动蛋白的双螺旋沟的沟沿滑到沟底，露出肌动蛋白上的位点，横桥与肌动蛋白的位点结合。（2）带有ATP的横桥一旦与肌动蛋白结合，ATP酶的活性迅速增加，加速ATP分解，释放能量使横桥头部向粗丝中心方向倾摆，牵拉细丝向肌节中央滑行。（3）横桥头部的倾摆暴露出其上面的ATP结合点，新的ATP与之结合，横桥头部与肌动蛋白分离，横桥从倾斜位又回到垂直位。（4）横桥恢复正常垂直位时，头端又与肌动蛋白的下一个位点结合，于是又发生一次新的倾摆，牵拉细丝进一步向粗丝中央滑行，肌节缩短，产生肌肉收缩。,返回,3、肌肉舒张 当刺激停止，Ca+释放停止，肌质网上的钙泵迅速将Ca+泵回终未池，肌浆中Ca+浓度下降，Ca+与肌钙蛋白分离，肌钙蛋白的构型恢复，原肌球蛋白重又将肌动蛋白的位点掩盖，使横桥与肌动蛋白分离，细丝从暗带内滑出，肌节恢复原长，产生肌肉舒张。,返回,单收缩和强直收缩,单收缩：整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次短促的刺激时， 被刺激的细胞产生一次动作电位，紧接着进行一 次收缩。,强直收缩,不完全强直收缩：新刺激落在前一个收缩过程中的舒张期，使肌肉还没有完全舒张就产生第二次收缩。,完全强直收缩：新刺激落在前一个收缩过程的收缩期，使肌肉在前一收缩的收缩期未就开始了第二次收缩。,返回,（一）缩短收缩（向心收缩）,（二）拉长收缩（离心收缩）,（三）等长收缩,二、 肌肉的工作形式,继续,当肌肉收缩时所产生的张力大于外加阻力（负荷）时，肌肉缩短，牵拉其附着的骨杠杆做向心运动，这种收缩叫缩短收缩。,（一）缩短收缩（向心收缩）,1、等张收缩：（图一）,2、等动收缩：（图二）,返回,作用：,实现各种加速运动和位移运动,做功：,正功,例：高抬腿、屈肘、挥臂,图一 等张收缩时，肌肉产生的张力随关节角度而变化,返回,图二 等动收缩时，在整个关节范围都能 产生最大的 张力，而等张收缩即不能,返回,当肌肉收缩时所产生的张力小于外力时，肌肉虽积极收缩但仍然被拉长，这种收缩称为拉长收缩,（二）拉长收缩（离心收缩）,返回,作用：,制动、减速和克服重力的作用,做功：,做负功,例：落地缓冲、步行下楼梯,牵拉缩短环：在缩短收缩前产生离心收缩，便肌肉受 牵拉而伸长，从而使其后的缩短收缩能 产生更大的力量和输出功率。,E,C,F=0,F,安静,收缩,A,F,张力,F,F,时间,t,B,图三 等长收缩的力学观,A、等长收缩时，肌肉的收缩成份（E）和弹性成份（C）的机械变化示意图,B、等长收缩时张力的变化,L,L=肌肉的长度，F=安静时的张力，F=收缩时的张力,（三）等长收缩,当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉虽积极收缩，但长度并不变化，这种收缩叫等长收缩。,0000,OOOO,作用：,起支持、固定和保持某一姿势的作用,做功：,不做功,例：支撑、悬垂、站立等,继续,肌肉三种收缩形式的比较,工作形式,肌肉长度 变 化,外力与肌张力 的比较,在运动中 的功能,肌肉对外所做的功,缩短收缩,缩短,小于肌张力,加速,正功,拉长收缩,拉长,大于肌张力,减速,负功,等长收缩,不变,等于肌张力,固定,未做功,返回,继续,肌纤维类型与运动能力,第三节,肌纤维类型,慢肌纤维（ST）,快肌纤维（FT）,红肌或型肌纤维,白肌或型肌纤维,一、肌纤维的形态、代谢及功能特征,二、肌纤维类型与运动能力,三、训练对肌纤维类型的影响,一、两类肌纤维的形态、代谢及功能特征,（一）形态学特征,1、结构特征:,FT直径ST，肌浆网较ST发达两倍，肌浆网摄Ca2+速度ST，FT反应速度快；,ST线粒体数量较FT多且体积大，周围毛细血管比FT多，故ST的血液供应较FT好,2、神经支配：,FT由大运动神经元支配，神经元较粗，传导速度快，神经与肌肉接触面积大，神经内有较多的突触小泡；,ST由小运动神经元支配，神经元较细，传导速度慢，神经与肌肉接触面积小，神经内突触小泡较少,（二）代谢特征,1、无氧代谢能力：,FTST,原因：,FT中参与无氧代谢过程的酶活性较ST高；,ATP酶；肌激酶；磷酸肌酸激酶，乳酸脱氢酶，糖元含量,2、有氧代谢能力：,STFT,原因：,（1）ST中线粒体数目多、体积大，氧化酶的活性高；,（2）肌红蛋白含量高，毛细血管多,（三）生理特征,1、收缩速度：,FTST,原因：,2）大运动神经元支配，传导速度快；,3）无氧代谢能力强；,1）肌浆网摄Ca2+速度快；,2、收缩力量：,FTST,原因：,FT直径大，支配FT的大运动神经元兴奋阈高，较强的刺激引起兴奋，故收缩力量大； ST恰相反,3、抗疲劳能力：,ST FT,原因：,ST有氧代谢能力强,返回,慢肌纤维特性较为适合于耐力项目的活动,快肌纤维特性较为适合于速度和力量性项目的活动,图一 优秀运动员肌纤维 类型的分配,100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100,慢肌纤维百分比,快肌纤维百分比,马拉松,游泳,长跑,速度滑冰,越野跑,竞走,自行车运动,标枪,800米跑,