肌肉的力学特性

2.兴奋在神经-肌肉接点传递的机制
当神经冲动传到轴突末梢 前膜去极化，Ca2＋通道开放，膜外Ca2＋内流 接点前膜与囊泡融合，释放ACh入接点间隙 ACh与终板膜上受体结合
终板膜对Na＋通透性↑
终板膜去极化→终板电位（EPP） EPP扩布至肌膜 肌膜去极化达到阈电位 爆发肌细胞膜动作电位
N-M接点处的兴奋传递过程
结论：在一定范围内，肌肉的初长度越大， 产生的力量越大。
兴奋性的评价指标
1)阈强度：是评定组织兴奋性高低的最简易指标。
评定：阈强度越低，组织兴奋性越高，反之，组织兴奋 性越低。
2)时值：是指以2倍基强度刺激组织，刚能引起组织兴奋所需的 最短作用时间。 评定：时值越小，神经肌肉兴奋性越高，反之，神经肌肉兴奋性 越低。 测定方法：用持续较长的的刺激求得基强度，然后将刺激强度固 定于2倍基强度，测得刚能引起组织兴奋的最短时间，即为时值。 时值是衡量组织兴奋性的常用指标
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。
第三节 肌肉的收缩形式与力学特征
一、肌肉的收缩形式
等张收缩
等长收缩 等动收缩
（等速收缩）
向心收缩
（缩短收缩）
离心收缩（拉长收缩）
（一）缩短收缩（向心收缩）
肌肉收缩产生的张力大于外加阻力时，其长度 缩短的收缩并牵引骨杠杆做相向运动。肌肉起 止点互相靠近，又称向心收缩。
动作电位传导的特征：
生理完整性 双向传导 不衰减和相对不疲劳性； 绝缘性
(二)收缩性
第二节 肌肉收缩与舒张原理
一、肌肉的微细结构
（一）肌原纤维
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
骨骼肌纤维的结构
肌原纤维
（二）肌管系统
1.横管系统 T管（肌膜内凹而 成。）作用是将肌细 胞膜上的电位变化传 入细胞内。 2.纵管系统 L管（也称肌浆网。 近横管时管腔膨大成 终池。） 三联管：T管+终池 ×2（Ca2+的贮存库）
类别主要成分形态结构功能粗肌丝肌球蛋白头部形成横桥尾部构成主干横桥可摆动牵引细肌丝滑动肌动蛋白单体球状相互缠扭成双螺旋状可与横桥可逆性结合肌球蛋白头部形成横桥尾部构成主干横桥可摆动牵引细肌丝滑动肌动蛋白单体球状相互缠扭成双螺旋状可与横桥可逆性结合遮盖横桥和肌细肌丝原肌球蛋白双螺旋细丝遮盖横桥和肌动蛋白结合位点肌钙蛋白呈球形固定原肌球蛋白与ca动蛋白结合位点肌钙蛋白呈球形固定原肌球蛋白与ca2亲和强亲和强2
↓
肌膜AP沿横管膜传至三联管
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
↓ ↓ ↓
接点前膜内囊泡 向前膜移动、融合、破裂
↓
ACh释放入接点间隙 ACh与终板膜受体结合
↓ ↓
原肌球蛋白发生位移 暴露出细肌丝上与横桥结合位点
↓
受体构型改变
↓
横桥与结合位点结合 激活ATP酶作用,分解ATP
（二）肌肉的兴奋-收缩偶联
兴奋-收缩耦联—— 三个主要步骤： ①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。 •②三联管处的信息传递： ③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
力量-速度曲线（离体肌肉）
（二）肌肉收缩的长度-张力的关系
前负荷：指在肌肉收缩之前， 就加在肌肉上的负荷，它使肌 肉在收缩之前已处于被拉长状 态。 前负荷实验
实验表明，逐渐增大肌肉收 缩的初长度，肌肉收缩时产 生的张力也逐渐增大；当初 长度继续增大到某一定数值 时，张力最大，此后，继续 增大肌肉收缩的初长度，张 力反而减小。
↓
终板膜对Na+、K+(尤其Na+)
的通透性增加
↓ ↓
横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
↓ ↓
产生终板电位(EPP)
肌丝滑行几点说明: ☆ 1. 肌细胞收缩时肌原纤维的缩短 , 并不是肌丝 本身缩短,而是细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行。
①相邻Z线靠近,即肌节缩短； ②暗带长度不变,即粗肌丝长度不变； ③从Z线到H带边缘的距离不变,即细肌丝长度不变; ④明带和H带变窄。
3.骨骼肌舒张
肌膜电位复极化 肌浆网膜Ca2+泵激活
肌浆[Ca2+]↓
Ca2+与肌钙蛋白解离
原肌球蛋白重新覆 盖横桥结合位点
粗、细肌丝退回原来位臵 骨骼肌舒张
小结：骨骼肌收缩全过程
1.兴奋传递 运动神经冲动传至末梢
↓
2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联
↓
N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内
+
复极化
0
去极化
复极化：膜去极化后，又 恢复到安静时的极化状态， 称为复极化。
超极化
动作电位的图形
刺激
局部电位 上 升 支
阈电位 去极化 零电位 阈电位 反极化 超极化 复极化 （负、正）后电位
去 极 化
去极化
复极化
下 降 支
局部电位
3、动作电位的传导
动作电位的特征之一就是它的可传导性，即细胞膜任何 一处兴奋时，它所产生的动作电位可传播到整个细胞。 过程：细胞某处接受刺激而兴奋时Na+内流，刺激
指后负荷对肌肉收缩速度的影响, 在一定范围内，肌肉收缩产生的 张力和速度大致成反比。 呈反比关系
要获得收缩的较大速度， 负荷必须相应减少；要 克服较大阻力，即产生 较大张力，收缩速度必 须减慢。
力量-速度曲线（离体肌肉）
肌肉张力和收缩速度可能分别被 2种独立机制控制
呈反比关系
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。
部位内正外负，与安静部位形成局部电流（电位 差），局部电流去刺激安静部位，使其对Na+通 透性↑， Na+内流，使膜去极化，达阈电位水平， Na+大量内流爆发动作电位（即产生兴奋）。
传导方式： 无髓鞘N纤维的兴奋传导为近距离局部电流； 有髓鞘N纤维的兴奋传导为远距离局部电流(跳跃式)
注意： a 局部刺激部位与安静部位之间的局部电流足以使 安静部位电位差达到阈电位水平。 b 动作电位的传播距离和速度与刺激强度无关。
2)强度-时间曲线
对图的说明： 强度、时间成反比关系 刺激需要一定强度 刺激需要一定持续时间 基强度：固定强度-时间变化率情况下，引起组织细胞 兴奋所需要的最低或最基本阈强度。
曲线右侧：低于基强度，无论刺激的作用时间怎样延长，都不 能引起组织兴奋。 曲线左侧：刺激时间短于该时间时，无论刺激强度多强，，都 不能使组织兴奋。
（三）肌肉的收缩和舒张
1.肌丝的分子组成 粗肌丝: 由肌球或称肌凝蛋白
组成，其头部有一膨大部——横桥:
①能与细肌丝上的结合位点发生 可逆性结合;②具有ATP酶,与结合
位点结合后 , 分解 ATP 提供横桥扭
动（肌丝滑行）和作功的能量。•
细肌丝 : 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（原肌 凝蛋白）：静息时掩盖横桥结合 位点；肌钙蛋白：固定原肌球蛋 白。与 Ca2+ 结合变构后 , 使原肌球 蛋白位移，暴露出结合位点。
类别
主要成分
肌球蛋白
肌动蛋白
形态结构
功能
粗肌丝
头部形成横桥，尾部 横桥可摆动牵 构成主干 引细肌丝滑动
单体球状，相互缠扭 可与横桥可逆 成双螺旋状 性结合
双螺旋细丝 遮盖横桥和肌 动蛋白结合位 点 固定原肌球蛋 白，与Ca2+亲 和强
细肌丝
原肌球蛋白
肌钙蛋白
呈球形
2.肌肉的收缩
终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点 横桥与肌动蛋白结合， 分解ATP释放能量 横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 肌细胞收缩
作用：产生动作,是身体运动的力量源泉，肌肉做正功。 举例：举重、抬腿、挥臂等。
1.等张收缩ห้องสมุดไป่ตู้非等动收缩）：
在整个收缩过程中负荷 是恒定的，而不同关节 角度产生的张力其大小 是不同的，速度是不等 的，称等张收缩。
在非等动收缩中所能举起的最大重量只能是张力最小的关节角度所 能承受的最大负荷。此角度达到收缩能力的100%，其他角度小于 100%。
2.等动收缩(等速收缩)：
肌肉收缩以恒定的速度或同等的强度在整个关节范围 内进行收缩，称为等动收缩
等动收缩是通过专门的等动练习器械实现的，如速度控制器。 例如：自由泳的手臂划水动作就是等动收缩
列表比较
负荷 等张收缩 等动收缩 相等 不等 速度 不等 等 训练强度 不同 等
（二）拉长收缩（离心收缩）
时值的运用
运动项目：速度性运动<力量运动
训练水平：高<低
机能状态：疲劳（机能状态差）→时值↑（可作为
判断疲劳的指标） 肌肉种类：屈肌< 伸肌（训练水平↑ →差异↓协调 性 ↑） 肌肉损伤或萎缩后时值延长
2.兴奋的本质
（1）静息电位(RP)：安静时存在于细胞膜内外两侧膜内 为负膜外为正的电位差。 RP实验现象：
肌肉先兴奋，后收缩
（一）兴奋性
1.兴奋和兴奋性概念 刺激：环境中各种能引起机体发生反应的变化，称为刺激 兴奋性：是指生物体具有对刺激发生反应的能力。 肌 肉 神 经 腺 体 收缩 电变化 分泌
刺激
可兴奋组织
动作电位:可兴奋细胞接受刺激并在细胞膜两侧产
生一次可传播的电位变化就称作动作电位。
兴奋性又特指组织细胞接受刺激具有产生动作电位
静息电位证明实验：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当 A 电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
（2）动作电位(AP) ：可兴奋细胞在受到刺激而兴奋时，
的能力。
兴奋：活组织受刺激后产生动作电位的过程或动作 电位本身称为兴奋。
引起兴奋的刺激条件
一定的强度 一定的持续时间 一定的强度-时间变化率 1)阈强度和阈刺激 阈强度：常把在一定刺激作用时间和强度-时间变化率 下，引起组织兴奋的临界刺激强度，称为阈强度。
阈刺激 ：具有这种临界强度的刺激，称为阈刺激。 强度小于阈值的刺激为阈下刺激，强度大于阈值的刺激 为阈上刺激。
肌肉的力学特性
第一节 肌肉的特性
第二节 肌肉收缩与舒张原理 第三节 肌肉的收缩形式与力学特征 第四节 肌纤维类型与运动能力
第一节 肌肉的特性
一、肌肉的物理特性 伸展性和弹性

粘滞性
二、肌肉的生理特性

兴奋性：肌肉在刺激作用下具有产生兴奋的特性 .
收缩性：肌肉兴奋后产生收缩反应的特性为收缩性。
肌肉收缩时，产生的张力＜阻力， 肌肉虽积极收缩，但仍被拉长，称拉长收缩。 作用：制动、减速和克服重力等作用，肌肉做负功。 举例：
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。再如搬运重物时，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。
（三）等长收缩：肌肉收缩时，产生的张力= 阻力，肌肉虽积极收缩，但长度并不变化。 （静力性运动） 作用：支持、固定和保持某一姿势的作用。 举例：如体操中的“十字支撑”“直角支撑” 和武术中的站桩 .
二、 肌肉收缩与舒张过程
兴奋在神经-肌肉接点的传递 肌肉收缩 过程 肌肉兴奋-收缩偶联 肌细胞的收缩与舒张
（一）兴奋在神经-肌肉接点的传递
1.神经-肌肉接点的结构 接点前膜：囊泡内含乙酰 胆碱（ ACh ） , 并以囊泡为 单位释放ACh。 接点间隙：约20-40nm。 接点后膜：又称终板膜。 存在ACh受体（N2受体）， 能与 ACh 发生特异性结合。 还存在胆碱酯酶，可溶解 ACh。
等长练习：能有效发展肌肉绝 对力量和静力耐力。 缺点：对动作速度及爆发力有 不利影响，对改善神经肌肉协 调性效果不明显。
三种肌肉收缩形式比较
三种收缩形式产生的力量: 拉长收缩＞等长收缩＞缩短收缩 三种收缩形式肌肉酸痛比较 拉长收缩＞等长收缩＞缩短收缩
二、肌肉收缩的力学特征
（一）肌肉收缩的张力-速度关系
在RP基础上细胞膜两侧电位的极性发生了一次短暂的倒 转(膜内为正，膜外为负)并可向四周扩布的电位波动，这 种波动称为动作电位。
AP实验现象
极化状态：静息时膜内外 两侧所保持的内负外正状 态称为膜的极化状态。 去极化：膜内的电位负值 减小，称为去极化。 超极化：膜内的电位负值 增大，称为超极化。
峰电位
（1）突触前过程
膜Ca2＋通道开放，膜外Ca2＋向膜内流动
接点前膜内囊泡中的ACh释放
（2）突触后过程
ACh与终板膜上受体结合
3.N-M接点处的兴奋传递特征:
化学传递：兴奋传递通过化学递质来进行的。 兴奋传递节律是一对一：一次神经兴奋引起一次肌肉兴奋 单向传递运动神经末梢 肌纤维 时间延搁：兴奋的传递要经历递质的释放、扩散和 作用等多个环节，传递速度缓慢。 高敏感性：易受化学和其他环境因素的影响