第一章骨骼肌.ppt

运动生理学,复习上节课主要内容,第一章骨骼肌,第一节骨骼肌的收缩与舒张原理,第二节肌肉的收缩形式与力学特征,第三节肌纤维类型与运动能力,第一节骨骼肌的舒张与收缩原理,内容提要主要介绍骨骼肌的微细结构、肌肉的生物电现象、肌肉收缩舒张原理。学习目标1、熟悉肌肉的微细结构和特征2、了解细胞的生物电现象及产生的原理3、掌握肌肉收缩舒张的原理及过程。,肌纤维（肌细胞）肌原纤维,肌纤维的结构,一、骨骼肌的微细结构,横管系统（T管）肌细胞膜横向内凹而成。）纵管系统：（L管）也称肌质网，围绕在每条肌原纤维外面的网状结构，其走行方向与肌纤维纵轴平行,是Ca2+的储存库）终池：L管在接近T管时形成的特殊膨大。三联管：1T管+2终池,肌管系统,骨骼肌超微结构示意图,（一）肌原纤维,肌原纤维呈长纤维状，纵惯肌纤维全长，由粗肌丝和细肌丝组成。,肌小节(肌节)：两条Z线之间的结构，是肌纤维基本的结构和功能单位。,肌丝的分子组成,细肌丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白粗肌丝：肌球蛋白,1、粗肌丝横桥在一定条件下能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合。横桥具有ATP酶的作用，能分解ATP而获得能量，用于横桥运动,肌动蛋白：表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球蛋白掩盖。原肌球蛋白：静息时掩盖横桥的结合位点。肌钙蛋白：把原肌球蛋白附着于肌动蛋白上。,2、细肌丝,二、骨骼肌细胞的生物电现象,（一）静息电位（膜电位）1、定义：细胞处于安静状态时，细胞膜内外所存在的电位差。外正内负的电位差。,二、骨骼肌细胞的生物电现象,2、产生原理：膜两侧的离子分布不均，存在浓度差：膜外高:Na+（13:1）、Cl-,膜内高:K+（28:1)、A-,二、骨骼肌细胞的生物电现象,细胞膜对离子有选择性通透的功能。安静时通透性：K+Cl-Na+A-,静息电位产生的生理机制,细胞膜内外离子分布不均,细胞膜对离子的通透具有选择性:K+Cl-Na+A-,静息状态时，细胞膜对K+的通透性大K+膜外电位(正电场),膜外为正、膜内为负的极化状态,当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP,结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。RP=K+的平衡电位,三、骨骼肌细胞的生物电现象,（二）动作电位（AP）1、定义：可兴奋细胞受到刺激，细胞内产生的可扩布的电位变化。,三、骨骼肌细胞的生物电现象,2、产生原因：（1）细胞膜在安静状态下对K+的通透性大，对Na+的通透性小，对A-则完全没有通透性。,三、骨骼肌细胞的生物电现象,（2）受到刺激后细胞膜的通透性发生变化。NaK,动作电位产生的原理总结,条件：（1）刺激被刺激处膜的离子通透性突然变化Na通透性K通透性（2）膜外高Na、膜内低Na结果：（1）Na大量内流（2）Na继续内流膜内正外负（3）膜内正电逐渐阻止Na内流Na达到平衡电位。（4）Na通透性、K通透性恢复K外流恢复静息电位复极化。本质：Na的平衡电位。,三、骨骼肌细胞的生物电现象,3、动作电位变化的过程（1）静息相（2）去极相去极化:-900mv反极化:0+30mv（3）复极相：+30-90mv,三、骨骼肌细胞的生物电现象,4、动作电位的传导动作电位在同一细胞上传导的机制用局部电流学说来解释,五、细胞间的兴奋传递,细胞间兴奋传递,神经与神经间传递,神经与肌肉间传递,神经-肌肉接头（运动终板）结构：接头前膜（终板前膜）：含乙酰胆碱（ACH）接头后膜（终板后膜）：含ACH受体和胆碱酯酶接头间隙（终板间隙）,五、细胞间的兴奋传递,兴奋由神经传给肌肉的过程,当神经冲动传到轴突末梢,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，囊泡中的ACh释放,ACh与终板膜上的受体结合，产生终板电位（EPP）,终板电位达到阈电位,爆发肌细胞膜动作电位,在整体内，肌肉收缩是由运动神经元传来的冲动所引起的。肌肉收缩的过程包括三个相互衔接的主要环节：1.兴奋-收缩耦联；2.横桥运动引起肌丝滑行；3.肌肉的舒张。,六、肌纤维收缩的分子机制,（1）兴奋-收缩耦联：肌细胞膜电变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程之间的中介过程。三个主要步骤：肌膜电兴奋的传导:肌膜产生AP,横管三联管。肌浆网中Ca2+的释放:指终池膜上的钙通道开放，终池内的Ca2+顺浓度梯度进入肌浆，触发肌丝滑行，肌细胞收缩。肌质网对Ca2+的再回收，肌肉舒张。Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物,按任意键飞入横桥摆动动画,肌节缩短=肌细胞收缩,牵拉细肌丝朝肌节中央滑行,横桥摆动,横桥与结合位点合，分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上的结合位点,Ca2+与肌钙蛋白结合肌钙蛋白的分子结构改变,终池膜上的钙通道开放终池内的Ca2+进入肌浆,（2）肌丝滑行,（2）骨骼肌舒张机制,复习,第二节肌肉的收缩形式与力学特征,骨骼肌的特性（重点）,骨骼肌的收缩形式（重点）,骨骼肌收缩的力学表现,运动单位动员（重点）,一、骨骼肌的特性,（一）骨骼肌的物理特性,伸展性：,黏滞性：,弹性：,骨骼肌在受到外力牵拉或负重时可被拉长的特性。,而当外力或负重取消后，肌肉的长度又可恢复的特性。,肌浆内各分子之间的相互摩擦所产生的作用力的特性。,一、骨骼肌的特性,（1）定义：骨骼肌受到刺激后可产生兴奋（即产生动作电位）的特性称为兴奋性。（2）引起兴奋的刺激条件：阈强度：引起肌肉兴奋的最小刺激强度。阈刺激（评定兴奋性高低的指标）刺激的作用时间刺激强度变化率,（二）骨骼肌的生理特性,1、骨骼肌的兴奋性,2、骨骼肌的收缩性（1）定义：肌肉受到刺激产生兴奋后，立即产生收缩反应，这种特性称为收缩性。（2）收缩情况:,单收缩,强直收缩,完全强直收缩,不完全强直收缩,（1）单收缩：给肌肉一次短促的刺激后，先产生一次动作电位，紧接着进行的一次机械性收缩。,（2）强直收缩：肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程。,二、骨骼肌的收缩形式,（一）向心收缩定义：肌肉收缩时，长度缩短的收缩称为向心收缩，又称为缩短收缩。等张收缩、等动收缩,根据肌肉收缩时长度的变化，把肌肉收缩分为：向心收缩、等长收缩、离心收缩、超等长收缩,二、骨骼肌的收缩形式,1、等张收到定义：肌肉在收缩时,张力相等,长度发生改变的收缩。,二、骨骼肌的收缩形式,2、等动收缩在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度，且肌肉收缩时产生的力量始终与阻力相等的肌肉收缩。,二、骨骼肌的收缩形式,（二）等长收缩（静力性收缩）指肌肉收缩时只有张力的变化而长度不变的收缩。,（三）离心收缩1、定义：肌肉在收缩时，肌力小于阻力，长度变长的收缩。（拉长收缩）,二、骨骼肌的收缩形式,二、骨骼肌的收缩形式,（四）超等长收缩骨骼肌工作时先做离心式拉长，继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式。,三、骨骼肌不同收缩形式的比较,1.力量同一块肌肉，在收缩速度相同的情况下，离心收缩可产生最大的肌力。离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右，比等长收缩大25%左右。,原因：离心收缩：牵张反射的力量+肌肉中弹性成分被拉长产生的阻力,三、骨骼肌不同收缩形式的比较,2.代谢在输出功率相同的情况下，向心收缩时所消耗的能量高于离心收缩，其耗氧量也高于离心收缩。,三、骨骼肌不同收缩形式的比较,3.肌肉酸疼：肌肉做离心工作容易引起肌肉的酸疼和损伤。等长收缩次之、向心收缩最低。,四、骨骼肌收缩的力学表现,(一)绝对力量与相对力量绝对肌力：某一块肌肉做最大收缩时所产生的张力。肌肉的绝对肌力和肌肉的横断面大小有关，肌肉的横断面越大，其绝对肌力越大。相对肌力：肌肉单位横断面积所具有的肌力。绝对力量：在整体情况下，一个人所能举起的最大重量。在一般情况下，体重越大绝对力量越大。相对力量（评价运动员力量素质的指标）：如果将某人的绝对力量除以他的体重，即每公斤体重的肌肉力量。,四、骨骼肌收缩的力学表现（了解）,（二）力量-速度曲线负荷越大，肌肉收缩力量越大，速度也越慢。即力量与速度呈负相关。力量：与活化的横桥数目有关速度：与能量释放速率和ATP酶活性有关。,力量速度曲线,四、骨骼肌收缩的力学表现,（三）肌肉爆发力：人体运动时所输出的功率实际上就是指肌肉的爆发力，指人体单位时间内所做的功。P=,F乘以D,t,五、运动单位的动员,（一）运动单位1、概念：一个-运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的最基本的肌肉收缩单位(简称MU)。,五、运动单位的动员,2、分类（1）运动性运动单位：肌纤维兴奋时发放的冲动频率较高，收缩力量大，但容易疲劳，氧化酶的含量较低，属于快肌运动单位。（2）紧张性运动单位：肌纤维兴奋时冲动频率较低，但发放可持续较长的时间，氧化酶的含量较高，属于慢肌运动单位。,五、运动单位的动员,（二）运动单位动员1、概念：参与活动的运动单位数目与兴奋频率的结合，称为运动单位动员(简称MUI)。运动单位动员也可称为运动单位募集。,第三节肌纤维类型与运动能力,（一）肌纤维类型的划分：1、按照收缩速度分类：快肌纤维、慢肌纤维。2、按照肌纤维的颜色：白肌纤维、红肌纤维，如果结合收缩速度来分：快缩白、快缩红、慢缩红3、按肌肉收缩及代谢特点：快缩-糖酵解型、快缩氧化-糖酵解型、慢缩氧化型三种。4、根据肌球蛋白重链同功型划分：、a、b,（二）不同肌纤维类型的形态特征：1.肌纤维直径：快肌纤维较粗，含有较多收缩蛋白，肌浆网也较发达。2.毛细血管网：慢肌较丰富。3.肌红蛋白：慢肌有较多的肌红蛋白所以颜色呈红色。4.线粒体：慢肌纤维有较多的线粒体，且体积较大。5.神经支配：快肌纤维有较大的神经元支配，神经纤维较粗，其传导速度较快。,（三）不同肌纤维类型的代谢特征：1、慢肌纤维中氧化酶活性高，有氧代谢能力强。2、快肌纤维中无氧代谢酶活性高，无氧代谢能力强。,（四）不同肌纤维类型的生理特征：1.肌纤维类型与收缩速度：快肌纤维收缩速度快，慢肌纤维收缩速度慢。2.肌纤维类型与肌肉力量：快肌运动单位的收缩力量明显大于慢肌运动单位。3.肌纤维类型与疲劳：慢肌纤维抗疲劳能力比快肌纤维强。,（五）运动时不同类型运动单位的动员：1.在运动中不同类型的肌纤维参与工作的程度依运动强度而定:在以较低的强度运动时，慢肌纤维首先被动员,而在运动强度较大时，快肌纤维首先被动员。,（六）肌纤维类型与运动能力慢肌纤维特性主要适合耐力性项目的运动，快肌纤维特性较适合速度、爆发力、力量性项目。所以运动员的肌纤维类型具有项目特点：时间短、强度大项目运动员：快肌纤维百分比高于耐力项目运动员和一般人。耐力项目运动员：慢肌纤维百分比高于非耐力项目运动员和一般人。既需要耐力又需速度项目的运动员(如中跑、自行车等)快肌纤维和慢肌纤维百分比相当。,（七）运动对肌纤维类型的影响1.运动训练对肌纤维类型的影响：目前最新的研究成果来看，在正常的训练条件下，肌纤维的类型的转变是不可逆的，只能从快肌向慢肌转变，不可能或很少从慢肌向快肌转变。2.肌纤维选择性肥大：耐力训练可引起慢肌纤维选择性肥大，速度、爆发力训练可引起快肌纤维选择性肥大。3.对肌纤维代谢能力的影响：耐力训练可引起肌纤维中与氧化供能有关酶的活性增强，提高有氧能力，而速度训练导致无氧氧化酶的活性增