肌肉收缩的形式及力学分析

肌肉收缩的形式及力学分析

一、肌肉收缩的形式

(一)缩短收缩（又称向心收缩）

概念：肌肉收缩时，长度缩短的收缩。特点：收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近，引起身体运动。当屈肘举起一恒定负荷时肌肉收缩产生的张力随关节角度而变化

1、等张收缩:

肌肉在收缩时,张力相等,长度发生改变的收缩.

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。等动练习是提高肌肉力量的有效手段。等动收缩和等张收缩区别

等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力，等张收缩则不能。

等动收缩的速度可以根据需要进行调节。等动收缩时在整个运动范围内肌肉都产生最大张力(二)拉长收缩（离心收缩）：肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩。下蹲时：股四头肌在收缩的同时被拉长，以控制重力对人体的作用，使身体缓慢下蹲，起缓冲作用。搬运重物时：将重物放下、下坡跑和下楼梯等需要肌肉进行离心收缩。(三)等长收缩

肌肉在收缩对其长度不变。

（为静力收缩）如体操中的“十字支撑”、“直角支撑”和武术中的站桩。

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张力。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。2.肌电在负荷相同的情况下，离心收缩的IEMG较向心收缩低。3.代谢在输出功率相同的情况下，肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩，其耗氧量也低于向心收缩。肌肉离心收缩，心率、心输出量、肺通气量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等均低于向心收缩。4.肌肉酸疼肌肉做退让工作时容易引起肌肉酸疼和损伤。研究表明，大负荷肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起肌肉酸疼和肌纤维超微结构以及收缩蛋白代谢的变化。离心收缩、等长收缩和向心收缩后的肌肉酸疼之比较

离心收缩导致的肌肉酸疼最明显，向心收缩导致的肌肉酸疼最不明显三种肌肉收缩形式的比较

二、肌肉收缩的力学分析（一）肌肉收缩的张力—速度关系：

力量-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）

（二）肌肉收缩的长度—张力关系：肌节最适初长（2.0-2.2

m）：粗细肌丝重叠佳，肌缩速度、幅度和张力最大；大于最适初长：粗细肌丝重叠↓，肌缩速度、幅度和张力↓；小于最适初长：粗细肌丝重叠↓，肌缩速度、幅度和张力虽然↑，但不如最适初长时。

（三）肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响：肌肉收缩能力：指与负荷无关、决定肌缩效应的内在特性。调节和影响肌肉收缩能力的内在因素：神经递质、体液物质、病理因素和药物等。如甲状腺素和体育锻炼能提高心肌肌球蛋白的ATP酶活性，增强心肌收缩力。老年人因心肌肌球蛋白分子结构的改变，ATP酶活性降低，心肌收缩力减弱。肌肉收缩能力↑→肌缩速度、幅度和张力↑肌肉收缩能力↓→肌缩速度、幅度和张力↓握推力量不同的人在不同负荷下的运动时间肌肉力量增加可以提高运动速度。（四）肌肉收缩的总和

1、单收缩：

整块肌肉或单个肌纤维接受一次刺激后，产生一个动作电位→进行一次机械性收缩。2、强直收缩：

肌肉接受间隔时间很短的连续刺激→发生的持续缩短状态。肌肉收缩的形式强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象。强直收缩并非动作电位的叠加，动作电位始终是分离的，所以强直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。①不完全强直收缩:当新刺激落在前一次收缩的舒张期,所出现的强而持久的收缩过程称之。②完全强直收缩:当新刺激落在前一次收缩的缩短期,所出现的强而持久的收缩过程称之。(五)肌肉的弹性成分：1、肌肉的弹性成分是结缔组织。弹性成分和肌肉的收缩成分呈串联或并联关系。弹性成分包括：肌肉的结缔组织(包括肌肉两端的肌腱和肌肉内部的肌内膜、肌束膜、肌外膜),肌节中的Ｚ线和Ｍ线等。1、当收缩成分收缩时，弹性成分被拉长，将一部分能量以弹性势能的形式贮存起来；2、当能量贮存足够大时，以弹性反作用力形式释放出来，克服负荷阻力，使负荷产生移动。2、运动对肌肉结缔组织的影响：

（1）长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量。肌腱是由成束的胶元纤维组成。肌腱横截面积远小于肌肉，但抗张应力很大。运动时肌腱抗张应力约350—420kg.cm-1，其安全应力大约为断裂应力的三分之一，为210kg.cm-1。肌腱抗张应力通常超过其骨上附着点的抗张应力。因而运动损伤时，常导致肌腱撕脱而不是断裂。长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量☆运动训练可提高肌腱的抗张应力，特别是肌腱与骨结合区的结合能力和力量，使肌腱能承受更大的拉力。☆肌腱工作能力的提高可能与运动导致肌腱增粗和胶元含量增加有关。（2）长期运动可使肌中结缔组织肥大。肌肉超负荷训练后，在引起肌肉肥大的同时，肌中结缔组织也相应增加。(六)肌肉的功率和机械功

1、肌肉的做功物体在力的作用下移动—该力对物体作功。其值等于力和物体沿力方向移动距离的乘积。公式表示：

W（功）＝F（力）·S（距离）cosθ

（θ为F和S之间夹角）肌肉作功主要是指肌肉作的机械功。肌肉机械功的大小取决于：肌肉收缩时产生的张力和肌肉长度变化。（1）肌肉的生理横断面：

是肌肉所有肌纤维横断面积的总和。在其它条件相同下，肌肉生理横断面愈大，包含的肌纤维也愈多，它所产生的张力也愈大。（2）肌肉的长度：决定肌肉工作时能缩短的最大距离。每块肌肉中肌小节的长度相对是一样的。肌肉长度大，表明串联着的肌小节数量多，肌肉收缩时，缩短的程度就大。肌纤维平行排列的肌肉，在其它条件相同时，其机械功的大小与肌肉长度成正相关（即肌肉越长，缩短的距离越大，肌肉作功能力就越大）。2、功率：单位时间所作的功—功率。公式表示：

P（功率）＝W