运动生理学2-肌肉活动ppt课件

1、1,第三章,肌肉活动,2,第一节 肌纤维的结构,第四节 骨骼肌的特性,第三节 肌纤维的收缩原理,第二节 骨骼肌细胞的生物电现象,第五节 骨骼肌收缩形式与力学特征,第六节 肌纤维类型与运动能力,.,3,.,4,第一节 肌纤维的结构,一、肌原纤维和肌小节,二、肌管系统,三、肌丝的分子组成,.,5,骨骼肌细胞,.,6,肌肉纤维模式图,骨骼 骨骼肌（肌腹，肌腱） 肌纤维（肌细胞） 肌原纤维（粗肌丝、细肌丝）,.,7,一、肌原纤维和肌小节,骨骼肌超微结构示意图,每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维长轴平行排列的肌原纤维。直径约1-2微米，纵贯肌细胞全长。 肌小节：两条Z线之间的结构。,.,8,肌原纤维的结

2、构示意图,.,9,肌原纤维的结构示意图,.,10,粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图,.,11,二、肌管系统,横小管系统:肌细胞膜从表面横向伸入肌纤维内部的膜小管系统。 纵小管系统:肌质网系统 。 终池:肌质网在接近横小管处形成特殊的膨大。 三联管结构:每一个横小管和来自两侧的终末池构成复合体。,肌管系统结构示意图,.,12,三、肌丝的分子组成,细肌丝与粗肌丝结构示意图,粗肌丝: 头部有一膨大部横桥:能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合;具有ATP酶的作用。 细肌丝: 肌动蛋白（枕木） 原肌球蛋白（铁轨） 肌钙蛋白（铆钉）,.,13,粗肌丝：肌球蛋白（myosin）,细肌丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、

3、肌钙蛋白,.,14,肌钙蛋白是含有三个亚单位的复合体。亚单位I、亚单位T和亚单位C分别对肌动蛋白、原肌球蛋白和Ca+。 Ca+通过和肌钙蛋白结合，诱发横桥和肌动蛋白之间的相互作用,.,15,第二节 骨骼肌细胞的生物电现象,一、静息电位,二、动作电位,三、动作电位的传导,.,16,一、静息电位(Resting Potential),(一)静息电位的概念 细胞处于安静状态时，细胞膜内外所存在的电位差。,.,17,(二)静息电位产生原理,用“离子学说”来解释 : 细胞内外各种离子的浓度分布是不均匀的。,.,18,静息电位产生原理（一）,细胞外高钠,细胞内高钾,？,？,.,19,静息状态下细胞膜对各种

4、离子通透具有选择性。 通透性：K+ Cl- Na+ A-,.,20,静息电位产生原理（二）,K+,Na+,细胞外,细胞内,K+通道,Na+通道,开放,关闭,看看离子是如何运动的,.,21,静息电位产生原理（三）,K+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,细胞外带正电,细胞内带负电,.,22,静息时，K+的通透性大，Na+的通透性较小 K+外流细胞内负外正电位差 随着K+外流，细胞膜两侧形成的外正内负的电场力会阻止细胞内K+的继续外流，当促使K+外流的由浓度差形成的向外扩散力与阻止K+

5、外流的电场力相等时，K+的净移动量就会等于零。这时细胞内外的电位差值就稳定在一定水平上，这就是静息电位。 由于静息电位主要是K+由细胞内向外流动达到平衡时的电位值，所以又称为K+平衡电位。,.,23,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,.,24,二、动作电位,(一)动作电位的概念 可兴奋细胞兴奋时，细胞内产生的可扩布的电位变化。,.,2

6、5,(二)动作电位的变化过程,1.静息相 2.去极相 去极化:-900mv 反极化:0+30mv 3.复极相 +30-90mv,动作电位示意图,.,26,动作电位有以下特点： “全或无”现象。任何刺激一旦引起膜去极化达到阈值，动作电位就会立刻产生，它一旦产生就达到最大值，动作电位的幅度不会因刺激加强而增大。 不衰减性传导。动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生，它就会间整个细胞膜传播，而且其幅度不会因为传播距离增加而减弱。 脉冲式。由于不应期的存在使连续的多个动作电位不可能融合，两个动作电位之间总有一定间隔。,动作电位的意义： AP的产生是细胞兴奋的标志,.,27,K+,Na+,细胞外,细胞内,K

7、+通道,Na+通道,刺激,开放,关闭,看看离子是如何运动的,(三)动作电位的产生原理,.,28,动作电位产生原理,K+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,细胞外带负电,细胞内带正电,.,29,动作电位产生原理总结,条件 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 膜外高Na、膜内低Na 结果 Na大量内流膜去极化 Na继续内流膜内正外负超射 膜内正电逐渐阻止Na内流Na达到平衡电位Na通透性、K通透性恢复 K外流恢复静息电位复极化 动作电位本质是Na平衡电位,.,30

8、,钠钾泵在离子转运的作用,维持膜内外Na、 K浓度差,.,31,.,32,三、动作电位的传导 神经冲动（动作电位）的传导,1、无髓鞘神经纤维的传导： 刺激使膜电位倒转后，电流发生扩布式传导。,.,33,2、有髓鞘神经纤维的传导： 动作电位在郞飞氏结间跳跃，所以速度更快。,.,34,一、神经肌肉间的兴奋传递,1、神经-肌肉接点的结构 接点前膜 (终板前膜) 接点后膜 (终极后膜) 接点间隙 (终板间隙),神经-肌肉接点示意图,第三节 肌纤维的收缩和舒张原理,.,35,2、兴奋由神经传送给肌肉（神经肌肉传递）,运动神经末梢去极化,神经膜通透性改变,Ca2进入末梢,突触小泡破裂,Ach释放,Ach扩

9、散至终膜,R-Ach形成,终膜去极化,产生EPP(终板电位),发放动作电位,兴奋收缩耦联,肌纤维收缩,.,36,二.兴奋-收缩耦联 三个主要步骤： 兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部 三联管处的信息传递 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-收缩耦联的媒介物,.,37,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

10、肌浆,三.肌丝滑行,.,38,.,39,1. Ach释放 2. AP沿膜传播 3. Ca从SR释放 4. Ca与肌钙蛋白C端结合，原肌球蛋白开放肌动蛋白位点 5. 肌球蛋白横桥摆动，推动细肌丝滑行 6.Ca被移走 (uptake by SR) 7. 原肌球蛋白封闭肌动蛋白的位点,.,40,骨骼肌收缩示意图,肌丝滑行学说：肌肉收缩是每一个肌小节内细肌丝向粗肌丝之间滑行，即由Z线发出的细肌丝主动向暗带中央移动，结果相邻Z线靠近，肌小节变短，造成整条肌肉缩短（Huxy，1950）。,肌丝滑行学说,.,41,运动神经冲动传至末梢 N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内 接头前膜内囊泡 向前

11、膜移动、融合、破裂 ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合 受体构型改变 终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的通透性增加 产生终板电位(EPP) EPP引起肌膜AP, 肌膜AP沿横管膜传至三联管 终池膜上的钙通道开放 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 原肌球蛋白发生位移 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,小结：骨骼肌收缩全过程,1.兴奋传递 2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联,.,42,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

12、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,四、骨骼肌舒张机制,.,43,作业题,1.静息电位和动作电位分别是如何产生的？ 2.解释肌丝滑行学说。 3.如何理解骨骼肌的兴奋收缩耦联？,.,44,第四节 骨骼肌的特性,一、骨骼肌的物理特性 伸展性：骨骼肌在受到外力牵拉或负重时可被拉长的特性。 弹性：而当外力或负重取消后，肌肉的长度又可恢复的特性。 粘滞性：肌浆内各分子之间的相互摩擦作用所产生的特性。,.,45,二、骨骼肌的生理特性及其兴奋条件,1.生理特性 兴奋性 收缩性 2.引起兴奋的刺激条件 刺激强度： 固定刺激作用时间和强度-时间变

13、化率的前提下，引起肌肉兴奋的最小刺激强度叫阈强度。 阈上刺激、阈下刺激 刺激的作用时间 刺激强度-时间变化率 3、兴奋性的评价： 强度-时间曲线 阈强度、基强度、时值,.,46,强度时间曲线,时值,基强度,强度,时间,.,47,阈强度：固定刺激时间，使组织兴奋的最低强度。 基强度：在刺激时间足够长的前提下，使组织兴奋的最低强度。 时值：以2倍的基强度刺激时，使组织兴奋的最短作用时间。,.,48,第五节 骨骼肌的收缩形式与力学特征,一、骨骼肌的收缩形式 包括缩短收缩、拉长收缩、等长收缩三种。 (一)缩短收缩（向心收缩） 概念：肌肉收缩时，张力大于阻力，长度缩短的收缩。 特点：收缩时肌肉长度缩短、

14、起止点相互靠近，因而引起身体运动。 包括非等动收缩和等动收缩两种。,.,49,非等动收缩（等张收缩） 肌肉在收缩时,负荷不变，由于在不同角度杠杆力不同，所遇到的阻力、产生的肌张力以及收缩速度都在变化。,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,.,50,等动收缩,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。 理论和实践证明，等动练习是提高肌肉力量的有效手段。,.,51,等动收缩时在整个运动范围内肌肉

15、都产生最大张力,.,52,.,53,(二)等长收缩（静力收缩） 概念：肌肉在收缩时其长度不变。 如体操中的“十字支撑”、“直角支撑”和武术中的站桩。,.,54,(三)拉长收缩（离心收缩）,概念：肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩 如下蹲时，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。 如搬运重物时，将重物放下，以及下坡跑和下楼梯等也需要肌肉进行离心收缩。 作用：制动、减速、克服重力。,.,55,附：运动后肌肉酸痛的原因与消除,肌肉酸痛常发生于肌肉不习惯性运动后，或大强度、长时间运动后。 原因 分为即刻痛和延迟痛。前者与运动中肌肉缺血有关，后者与肌肉的微小损

16、伤和痉挛有关。 消除 热敷、电疗、按摩、口服VitC、伸展性牵拉、针灸等。,.,56,(一)后负荷下 力量-速度曲线：在一定的范围内，肌张力与收缩速度呈反相关。 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、骨骼肌收缩的力学特征,.,57,张力-速度曲线对训练的指导意义,在一定的范围内，肌肉收缩的力量与速度之间呈反相关，即收缩力量增大时，收缩速度必然下降，反之亦然。 这一原理对肌肉训练有重要的指导意义。即要想获得更大的力量，必须降低收缩速度，反之亦然。通常，要提高肌肉的收缩力量，必须增加负荷，尽可能

17、采用大负荷训练；如果要提高肌肉的收缩速度，必须使用小负荷或无负荷训练。,.,58,（二）前负荷下 长度-张力曲线： 在一定的范围内，长度增加，肌张力增大，但超过最适长度后，长度增加反使肌张力下降。 原因：最适长度（肌小节在2.0-2.2微米)下起作用的横桥数量最多。 意义：运动前适当拉长肌肉的初长度，能增加力量。,肌肉收缩的长度-张力曲线,100% 115%,肌张力,肌肉长度,.,59,第六节 肌纤维类型与运动能力,一、肌纤维类型的划分 慢肌（红肌）：slow twitch (ST),型 快肌（白肌）：fast twitch (FT),型 快A（a）:快氧化型 快B（b）:快酵解型 快C（c）:过渡型,.,60,二、两类肌纤维的比较 1、形态 快肌纤维直径较粗，肌浆少，肌红蛋白少，色白，