运动生理学-肌肉活动课件

1、骨骼肌呼吸血液循环胃肠道内分泌肾感觉器官神经系统第一篇 器官系统运动生理学能量代谢2、急慢性运动对其功能发展变化的影响1、基本功能能源物质ATP1邢台学院体育系 张贵婷第一章 肌肉的活动本章学习目标：1、明确肌肉的神经支配肌肉兴奋在神经肌肉接头传递过程2、掌握肌纤维的微细结构、肌肉收缩合舒张的原理和过程，肌肉收缩的形式和肌肉收缩的力学分析3、掌握肌纤维 的分类，各类肌纤维的形态、供能特征及其与运动能力的关系。4、明确肌纤维类型对训练的适应。2邢台学院体育系 张贵婷第一节 肌肉的兴奋和收缩肌肉-单块肌肉=器官（肌组织、结缔组织、神经组织、血管网）肌束肌内膜（肌细胞膜）肌 纤 维 （肌细胞）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纤维：肌小节肌浆、其他细胞器3邢台学院体育系 张贵婷 骨骼肌超微结构的模式图4邢台学院体育系 张贵婷一、肌肉的神经支配（一）运动单位：一个a-运动神经元连同他的全部神经末梢所支配的肌纤维，组成的肌肉收缩的最基本的功能单位称为运动单位。一般一个运动单位中的肌纤维数量少则灵活，但力量小；多则力量大，不灵活。运动单位活动遵循“全或无”原则 大运动神经元：粗大、有髓鞘、传导速度快 与肌肉接触面积大。小运动神经元：较细、有髓鞘、传导速度慢 与肌肉接触面积小。运动神经元5邢台学院体育系 张贵婷（二）兴奋在神经-肌肉接头的传递1、N-M接头的结构 接头前膜：

3、囊泡内含 ACh,并以囊泡为单位释放ACh（称量子释放）。 接头间隙：约50-60nm。 接头后膜：又称终板膜。存在ACh受体（N2受体），能与ACh发生特异性结合。化学门控性钠通道。无电压门控性钠通道。6邢台学院体育系 张贵婷2.N-M接头处的兴奋传递过程 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(量子释放,quantal release)ACh与终板膜上的N2受体结合， 受体蛋白分子构型改变终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性终板膜去极化终板电位（endplate potential,EPP）EPP电紧张性扩布至肌膜

4、去极化达到阈电位爆发肌细胞膜动作电位7邢台学院体育系 张贵婷二、肌纤维的微细结构 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纤维：肌小节肌浆、其他细胞器（细胞核、线粒体、糖原、脂滴、肌红蛋白、肌管系统）肌内膜（肌细胞膜）肌 纤 维 （肌细胞）8邢台学院体育系 张贵婷（一）肌原纤维和肌小节 9邢台学院体育系 张贵婷 （一）肌原纤维和肌小节:肌小节是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带暗带1/2明带 = 2条Z线间的区域10邢台学院体育系 张贵婷横管:肌细胞膜从表面横向伸入肌纤维内部的膜管系统。纵管:肌质网系统 。终池:肌质网在接近横小管处形成特殊的膨大。三联管:每一个

5、横小管和两侧的终池构成。 （二）肌管系统11邢台学院体育系 张贵婷单根肌纤维，重点显示肌管系统结构线粒体肌原纤维肌纤维膜核肌浆三联体终池横管肌浆网Z线暗带明带横管开口12邢台学院体育系 张贵婷（三）粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图-1粗肌丝头部的横桥能与细肌丝上的结合位点可逆性结合;静息时，细肌丝的肌钙蛋白对原肌球蛋白有抑制作用；原肌球蛋白对肌动蛋白上结合位点有覆盖作用。13邢台学院体育系 张贵婷粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图-2 14邢台学院体育系 张贵婷三、肌肉收缩与舒张的原理与过程暗带长度不变，明带和H区缩小 （一）肌肉收缩的肌丝滑行理论: 1.肌细胞收缩时肌原纤维的缩短,并不是肌丝本身缩

6、短,而是细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行。因相邻Z线靠近,即肌节缩短；暗带长度不变,即粗肌丝长度不变；从Z线到H带边缘的距离不变,即细肌丝长度不变; 明带和H带变窄。 15邢台学院体育系 张贵婷2.横桥的循环摆动，细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行，滑行中由于肌肉的负荷而受阻，便产生张力。 3.横桥的循环摆动在肌肉中是非同步地，从而肌肉产生恒定的张力和连续的缩短。 4.横桥循环摆动的参入数目及摆动速率，是决定肌肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。 16邢台学院体育系 张贵婷按任意键 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结合， 分解ATP释放能量原肌球

7、蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型改变终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆肌纤维收缩的分子机制（简介）17邢台学院体育系 张贵婷（二）肌肉兴奋收缩和舒张的过程1、肌纤维的兴奋-收缩耦联：三个主要步骤： 肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近。 三联管处的信息传递：（尚不很清楚） 肌浆网（纵管系统）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。 Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物 18邢台学院体育系 张贵婷肌膜AP沿横管膜传至三联管 终池膜

8、上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变 原肌凝蛋白发生位移 暴露出细肌丝上与横桥结合位点 横桥与结合位点结合 激活ATP酶作用,分解ATP 横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 肌节缩短=肌细胞收缩兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联19邢台学院体育系 张贵婷2、横桥运动引起肌丝的滑行 （1） Ca2+进入肌浆与肌钙蛋白结引起肌钙蛋白的构型改变，原肌凝蛋白发生位移暴露出细肌丝上与横桥结合位点 ，横桥与结合位点结合激活ATP酶作用,分解ATP。横桥摆动，牵拉细肌丝朝肌节中央滑行。 （2）横桥头部的摆动，暴露出他上面ATP结合位点，新的ATP立即与之结合，横桥头

9、部与肌动蛋白分离，横桥中ATP通过内源性分解放能，使横桥从倾斜位回到正常位，当横桥回到正常位时，头端又与肌动蛋白的下一个位点结合，发生新一次摆动。横桥在肌浆中钙离子下降前一直结合、摆动、分离，将细肌丝拖向粗肌丝中央，肌肉缩短20邢台学院体育系 张贵婷3、肌肉的舒张兴奋-收缩耦联后肌膜电位复极化终池膜对Ca2+通透性 肌浆网膜Ca2+泵激活肌浆网膜Ca2+Ca2+与肌钙蛋白解离原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点骨骼肌舒张21邢台学院体育系 张贵婷第二节肌肉收缩的形式及力学分析一、肌肉收缩的形式：1.缩短收缩：肌肉收缩所产生的张力大于外力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。依据整个关节

10、运动范围肌肉张力与负荷的关系，分为非等动收缩:在缩短收缩过程中,张力改变,负荷不改变等动收缩:在缩短收缩过程中,张力=负荷(外力)2.拉长收缩：当肌肉收缩所产生的张力小于外力时，肌肉 积极收缩但被拉长，这种收缩形式称拉长收 缩，又称离心收缩。3.等长收缩：当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉收 缩但长度不变，这种收缩形式称等长收缩。22邢台学院体育系 张贵婷二、肌肉收缩的力学分析 1.张力-速度曲线 张力大小：取决于活化的横桥数目； 收缩速度：取决于能量释放速率和肌球蛋白ATP酶活性，与活化的横桥数目无关。 力量-速度曲线（离体肌肉） (一)肌肉收缩的张力速度关系23邢台学院体育系 张贵婷(二

11、) 肌肉收缩的长度-张力关系前负荷：肌肉收缩之前所遇到的负荷，决定初长度。初长度：肌肉收缩之前的长度。静息长度：最适初长度：P34示意图24邢台学院体育系 张贵婷（三）肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响肌肉收缩能力的改变：将影响肌肉收缩效果的肌肉内部功能状态（缺氧、酸中毒、能源物质缺乏、钙离子等）的改变，定义为肌肉收缩能力的改变。肌肉收缩的外部条件：肌肉前负荷、后负荷肌肉收缩能力的改变、肌肉收缩的外部条件的改变都将影响肌肉收缩的效果。对肌肉收缩能力的改变的深入研究对探讨训练对肌肉能力的影响具有重要意义（训练引起力量速度曲线向右上偏移，可能是肌肉收缩能力的改变引起的）。25邢台学院体育系 张贵婷

12、（四）肌肉收缩的总和单收缩：肌组织对于一个短促的阈上强度刺激时，被刺激的细胞产生一次动作电位（0.5-1毫秒），紧接着产生一次收缩和舒张，称为单收缩。 单收缩的过程（几十到几百毫秒）可分为3个时期：潜伏期、收缩期和舒张期。收缩的总和：如果刺激间隔大于单收缩的时程，肌肉则出现两个分离的单收缩；如果刺激间隔小于单收缩的时程而大于不应期，则出现两个收缩反应的重叠，称为收缩的总和-强直收缩=强直收缩的力量可较单收缩增大4倍。强直收缩包括：不完全强直收缩和完全强直收缩不完全强直收缩：当后一收缩发生在前一收缩的舒张期时，称为不完全强直收缩。完全强直收缩：当后一收缩发生在前一收缩的收缩期时，各自的收缩则完全

13、融合，肌肉出现持续的收缩状态，此为完全强直收缩 。26邢台学院体育系 张贵婷（五）肌肉的弹性成分对肌肉收缩力学影响从整体功能上看，肌肉是由收缩成分和弹性成分构成的。肌肉弹性成分与收缩成分的位置关系-串联、并联并联弹性成分：肌内膜、肌中膜、肌外膜（和他的顺应性）串联弹性成分：横桥、Z线、肌腱。肌肉弹性成分在肌肉收缩力学中起着重要作用,人体大多数位移运动，都不是通过单纯的向心（缩短）收缩牵拉骨杠杆产生的，而是离心（拉长）收缩和向心收缩相交迭，形成一种“牵拉-缩短环式” 的运动。 “牵拉-缩短环式”占优势的运动项目（跳跃、跑步、投掷等）肌肉的弹性成分在影响最终成绩上起着重要作用 。专门训练可以提高这

14、一性能。肌肉弹性成分作用：储能-实现收缩的第二种机制、防止损伤。运动对肌肉结缔组织的影响 ： 长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量。长期运动可使肌中结缔组织肥27邢台学院体育系 张贵婷（六）肌肉的机械功和功率1、肌肉的机械功： W（功）=F(力)*D（距离）2、肌肉的功率： P=W/t=F*D/t=V*t3、在大多数运动中肌肉能在最短时间内完成更大的功,即实现更大的功率是获得成功的重要因素4、爆发力是什么？（思考）28邢台学院体育系 张贵婷第三节 肌纤维类型与运动能力肌纤维分类：方法多种（按颜色、肌肉收缩的速度、代谢特点、显色反应）最常用的是按肌肉收缩的速度将骨骼肌纤维分为“慢肌肌纤”（肌

15、纤） 和“快肌肌纤” 肌纤）。快肌肌纤又可分为三个亚型：快a（a）、快b（ b ）、快c（ c ）。人类的全部骨骼肌均有不同类型的肌纤维混合组成， 一般来讲人类肌肉主要主要由三种类型的肌肉组成：慢肌纤维、两种快肌纤维-快a和b29邢台学院体育系 张贵婷一、肌纤维的形态、代谢和功能特征（一）形态特征 形态特征包括以下三个方面： 结构特征。 神经支配。 肌纤维面积。30邢台学院体育系 张贵婷1、结构特征(1)型肌纤维的肌浆网较型肌纤维发达2倍，故型肌纤维肌浆网的摄Ca2+能力大于型肌纤维，从而加快了肌纤维的反应速度 (2)型肌纤维的线粒体数量较型肌纤维多且直径大，同时型肌纤维周围的毛细血管分布比型

16、肌纤维多，其比率为1：0.8，故型肌纤维的血液供应较型肌纤维好。 (3)型肌纤维肌原纤维含量较型肌纤维多，意味着肌纤维内部含有较多肌球蛋白横桥，收缩时可产生较大的收缩力。31邢台学院体育系 张贵婷2、神经支配 不同类型骨骼肌纤维由大小不同的a运动神经元所支配，大a运动神经元支配型肌纤维，其轴突较粗，神经冲动传导速度快；小a运动神经元支配型肌纤维，神经冲动传导速度较慢。32邢台学院体育系 张贵婷3、肌纤维横断面积 肌纤维面积大小取决于肌纤维的直径并受年龄、训练和肌纤维类型的影响。33邢台学院体育系 张贵婷（二）代谢特征1、 代谢底物。 2、 代谢酶活性。34邢台学院体育系 张贵婷（三）生理特征收

17、缩速度，肌肉中快肌纤维百分比较高者，其收缩速度也较快。收缩力量，肌肉收缩力大小取决于肌肉的横断面积并受肌纤维类型等因素影响，多数研究认为动物快肌收缩力量明显大于慢肌。抗疲劳性，动物和人体实验均证明，慢肌纤维的抗疲劳能力较快肌强，故快肌纤维较慢肌纤维更易疲劳。人类骨骼肌纤维的形态和功能特性总结P4035邢台学院体育系 张贵婷二、运动时肌纤维的募集1、运动时参与活动肌肉中的肌纤维，是以运动单位为基本活动单位被动员参加活动的。产生力量大小与参与活动的运动单位数量正相关。2、快运动单位产生的力量大于慢运动单位产生的力量。3、运动时对快、慢运动单位的动员是有选择的，这种选择取决与活动时所需要的力量。动员顺序为 a b4、在任何特定时间，神经系统不可能募集100%可利用的肌纤维，以防止肌腱和肌肉的损伤。 36邢台学院体育系 张贵婷三、肌纤维类型与运动成就1、肌纤维类型与运动成绩存在一定的关系，优秀的耐力项目运动员，腿肌中慢肌纤维百分比占优势，而优秀的速度和力量项目运动员，腿肌中快肌纤维百分比占优势。2、肌纤维类型与运动成绩存在一定的关系，但