第二章 肌肉活动

• 神经肌肉接点的兴奋传递特点： ①化学传递 • 通过化学递质—乙酰胆碱传递。 ②兴奋传递节律是一对一的 • 每次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋。 ③单向传递 • 兴奋只能由神经末梢传向肌肉，而不能相反。 ④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，
因而传递速度缓慢。 ⑤高敏感性 • 易受化学和其它环境因素变化的影响，易疲劳。
（三）等长收缩 • 概念：当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉
积极收缩，但长度不变，这种收缩形式称等长收 缩。又称静力收缩。 • 特点：负荷未发生位移。 • 做功：为零。 • 作用：固定运动环节、支持和保持身体姿势。
三种不同收缩形式的比较
• 力量：拉长收缩>等长收缩（25% ）>缩短收 缩（50% ）
强度—时间曲线
• 强度和时间的关系：反变关系。
基强度：刺激强度低于某一强度时，无论刺激的 作用时间怎么延长，都不引起组织兴奋，这个最 低的阈强度为基强度。
• 时值：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。
• 兴奋性与阈强度的关系：倒数关系。 • 兴奋性与时值的关系：倒数关系。 • 运动训练对时值的影响：所有的肌肉时值均缩短，
拮抗肌时值趋向接近。
2、兴奋本质 • 组织细胞产生动作电位及其传导是兴奋的本质。
静息电位：静息时存在于细胞膜内外两侧的电位差， 称为静息电位。 电位特征：膜内为负；膜外为正。
动作电位：细胞受到有效刺激时，膜两侧电位的极 性即发生暂时迅速的逆转，为动作电位（峰电 位）。
电位特点：膜内为正；膜外为负
• 代谢：在输出功率相同的情况下，肌肉拉长收 缩所消耗的能量、耗氧量低于缩短收缩。
• 肌肉酸疼程度：拉长收缩引起的肌肉酸疼最显 著，等长收缩次之，缩短收缩最不明显。
• 等动收缩后肌肉疼痛几乎不会发生。
肌肉三种收缩形式的比较
工作形 式
缩短收 缩
拉长收 缩
等长收 缩
肌肉长 度变化 缩短
拉长
不变
外力与 肌张力 比较
• 如果肌肉拉得太长，粗、细肌丝趋向分离，起作 用的横桥数目减少，肌肉张力下降。
• 如果肌肉过于缩短，细肌丝中心端在肌节中央交 错，起作用的横桥数目亦减少，肌张力将急剧下 降。
• 应用：在运动中预先拉长肌肉的初长度可增大肌 肉的收缩力。
（三）肌肉的机械效率 • η =Ｗ／Ｅ • Ｗ＝机械功 Ｅ＝消耗的总能量
第二章 肌肉活动
第一节 肌肉的特征
一、肌肉的物理特征
伸展性：在外力的作用下可被展长。 物理特性 弹性：当外力取消之后，肌肉又恢复原状。
粘滞性：肌浆内部分子之间的摩擦。 影响因素：温度
二、肌肉的生理特性：兴奋性、收缩性 • 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。
Ach → Ach进入突触间隙→
扩散到达突触后膜（运动终
板） → Ach与突触后膜的受
体结合→引起运动终板对钠
离子的通透性改变→导致运
动终板去极化，形成终板电
位→终板电位通过局部电流
作用，使邻近肌细胞膜去极
化产生动作电位→实现兴奋
由神经传递给肌肉。
胆碱酯酶：2ms内将Ach水解失活，维 持神经—肌肉接头正常的传递功能。
多
运动神经元 神经纤维粗、 神经纤维细、 传导速度快 传导速度慢
（二）代谢特征 快肌纤维
慢肌纤维
有氧能力
低
高
无氧能力
高
低
（三）生理特征
快肌纤维
收缩速度
快
收缩力量
大
抗疲劳能力 易疲劳
慢肌纤维 慢 小
不易疲劳
三、肌纤维类型与运动能力 1、肌纤维类型与运动能力 • 快肌百分组成：与速度、爆发力素质有关。 • 慢肌百分组成：与一般耐力和力量耐力有关。 2、运动员的肌纤维类型 • 短时间、大强度的项目的运动员：快肌纤维百分
当神经冲动传到轴突末梢 前膜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) ACh与终板膜上的受体结合，
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（EPP） 去极化达到阈电位
爆发肌细胞膜动作电位
• 肌纤维的微细结构
– 在电子显微镜下肌纤维的结构及微细结构如下 图。
– 一块肌肉←肌束←肌纤维←肌原纤维←肌丝
骨骼肌细胞的结构图
一、肌原纤维
• 肌原纤维 • 肌原纤维呈长纤维状，纵惯肌纤维全长，直径
约1－2µm,在电镜下每条肌原纤维由许多明暗相 间的肌小节构成。
肌小节: 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 其长度静息时为2.0－2.2µm，在不同情况下可在1.5 －3.5之间变动。
（二）肌肉的兴奋—收缩耦联 • 三个主要环节： （1）电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处 （2）三联管结构处的信息传递 （3）终池中的Ca2+释放和再聚积
• 运动神经传来的神经冲动→运动终板→产生动作电位， 并沿肌膜传导→通过横管系统传导到肌纤维内部→深入 到三联管的终池→使终池释放Ca2+ →触发肌丝滑行。
二、肌肉收缩的力学特征 （一）肌肉收缩的张力与速度关系 • 后负荷：肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力称后负荷。 • 关系：后负荷越大，肌肉产生的张力也越大，肌肉缩短开
始也越晚，缩短的初速度也越小，反之亦然。 • 张力和速度呈反比关系。
• 生理机制 • 收缩产生张力的大小取决于活化的横桥数目。 • 收缩速度取决于横桥上能量释放的速率。 • 当后负荷增大时，使更多的横桥处于活化状态，
去极化：膜内的电位负值减小 超极化：膜内的电位负值增大 复极化：膜除极后，又恢复到安静时的极化状态
3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
（1）在无髓鞘神经纤维和其他可兴奋细胞：依 靠局部电流传导
• 局部电流从兴奋部位传向邻近未兴奋部位。
（2）在有髓鞘神经纤维：跳跃式传导
• 人体肌肉收缩的机械效率一般为25%~30%
第四节 肌纤维类型与运动能力
一、肌纤维的类型 • 慢肌（I型） • 快肌（II型）快a（IIa）、快b（IIb）、快c（IIIc）
二、两类肌纤维的形态、生理和代谢特征 （一）形态特征
快肌纤维
慢肌纤维
直径
大
小
肌浆网
发达
不发达
毛细血管网
不丰富
丰富
线粒体
少
横管系统：T管（肌 膜内凹而成。肌膜AP 沿T管传导）。 纵管系统：L管（也 称肌浆网。肌节两端 的L管称终池，富含 Ca2+)。 三联管：1T管+ 2终 池
二、肌肉收缩与舒张过程 • 兴奋在神经—肌肉接点的传递 • 肌肉的兴奋收缩耦联 • 肌肉的收缩与舒张
（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：含乙酰胆碱（Ach）
负荷等同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。
• 采用等动收缩形式发展力量可使肌肉在关节整个 运动范围都得到最大锻练。
（二）拉长收缩 • 概念: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。 • 特点：肌肉张力方向与阻力相反。 • 做功：负功。 • 作用：制动、减速和克服重力等作用。
（三）肌肉的收缩与 舒张过程收缩过程：
终池释放Ca2+粗肌丝上的横桥与细肌丝上横桥的结合位点 相结合 横桥头部的ATP分解释放能量横桥头部获得能量 向粗肌丝中心方向倾斜摆动牵拉细肌丝向肌节中央滑行 肌节缩短肌纤维缩短。
肌 丝 滑 行 理 论
肌肉缩短图
• 神经冲动停止终 池停止释放Ca2+并 通过钙泵回收Ca2+ 肌浆Ca2+浓度下 降横桥与细肌丝 分离 粗、细肌丝 依本身弹性退回到 原来的位置肌节 变长肌肉舒张。
第三节 肌肉收缩的形式与力学特征
一、肌肉的收缩形式 （一）缩短收缩 • 概念：缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外
加阻力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的 一种收缩形式。又称向心收缩。 • 特点：负荷移动方向和肌肉用力方向一致 。 • 做功：正功。功=负荷重量×移动距离 • 作用：使肢体和负荷物位移加速。
• 关系：逐渐增大肌肉收缩的初长度，肌肉产生 的张力也逐渐增加；当初长度增大到某一数值 时，张力可达到最大；此后，再继续增大肌肉 初长度，张力反而减小，收缩效果亦减弱。
• 适宜初长度：引起肌肉收缩张力最大的初长度称 为适宜初长度。
• 生理机制：
• 肌肉初长度处于适宜水平时，肌节长度约 2.0~2.2微米，粗、细肌丝正处于最理想的重叠 状态，起作用的横桥数目最多，表现收缩张力最 大。
• 兴奋性与收缩性的关系： • 二者是紧密联系而又不相同的两个基本生理特性。
肌肉兴奋在前，收缩在后，二者是不同性质的过 程。
（一）兴奋性 1、兴奋与兴奋性概念 • 兴奋：可兴奋细胞受到刺激后产生一次可传播的
电位变化的现象。（动作电位） • 兴奋性：组织细胞接受刺激具有产生生物电（动
作电位）的能力。
• 分类：非等动收缩和等动收缩
• 非等动收缩（等张收缩）
• 特点：在整个收缩过程中负荷是恒定的；但在不 同的关节角度肌肉收缩产生的张力和收缩速度不 相同。
• 在非等动收缩中所能举起的最大重量是张力最小 的关节角度所能承受的最大重量。
• 非等动收缩发展力量只有关节力量最弱点得到最 大锻练。
• 等动收缩 • 特点：在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与
• 肌小节：两相邻Z线间的一段肌原纤维称为肌小节 （两明带之间为一个肌小节），是肌肉收缩与舒 张的最基本单位。肌节由平行排列的粗肌丝（肌 球蛋白）和细肌丝（肌动蛋白）组成。是肌肉的 收缩蛋白。
（一）肌丝分子： 粗肌丝: 由肌凝蛋白组
成，其头部有一膨大的 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酶的作 用,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。 •
• 引起兴奋的刺激条件： • 一定的刺激强度、持续一定的作用时间、一定的
强度～时间变化率。 1、阈强度和阈刺激 • 阈强度：在一定刺激作用时间和强度—时间变化
率下，引起组织兴奋的最小刺激强度为阈强度或 阈值。 阈刺激：具有临界强度的刺激，称为阈刺激。 阈下刺激：强度小于阈值的刺激。 阈上刺激：强度大于阈值的刺激。
小于 肌张力
大于 肌张力
等于 肌张力
在运动 中的功
能 加速
减速
固定
肌肉对 外所做 的功
正
负
未
能量供 给率
增加
减少
小于 缩短收
缩
单收缩与强直收缩
（一）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。
（二）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。
动作电位产生后，局部电流由一个郎飞氏结跳跃 到邻近郎飞氏结。
跳跃式传导
无髓鞘神经纤维的兴奋传导 有髓鞘神经纤维的兴奋传导
动作电位在神经纤维的传导特征：
①生理完整性
• 如果神经纤维局部结构或机能发生改变，神经的 传导则中断。
②双向传导
• 由于局部电流可向两侧传导，刺激神经纤维的任 何一点，所产生的神经冲动均可沿纤维向两侧方 向传导。
（化学递质）。
• 接点间隙：宽50nm，与细胞 外液相沟通。
• 接点后膜：又称运动终板。 运动终板上有乙酰胆碱受 体，能与Ach发生特异性结 合。还有大量胆碱酯 酶， 可以水解乙酰胆碱使其失活。
• 神经冲动沿神经纤维到达神
经—肌肉接点→ Ca2＋通道
开放→细胞外液Ca2＋进入突
触前膜→使突触前膜释放
这样增大了肌肉收缩的张力，同时抑制了ATP水 解，降低了能量释放率，使收缩速度变慢。
• 应用：若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，即产生较大的张力， 收缩速度必须减慢。因此在运动中根据任务采 用适宜的负荷和收缩速度。
训练Biblioteka Baidu影响
（二）肌肉收缩的长度与张力关系
• 前负荷：是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负 荷，它使肌肉收缩前就处于某种被拉长状态。
③不衰减和相对不疲劳性
• 在传导过程中，锋电位的幅度和传导速度不因传 导距离增大而减弱，也不因刺激作用时间延长而 改变。
④绝缘性
• 在神经干内包含有许多神经纤维，而神经传导各 行其道互不干扰。
（二）收缩性
• 肌肉兴奋后，通过内部机制，产生长度或张力的 变化，进行收缩或舒张。
第二节 肌肉收缩与舒张原理
粗肌丝的分子结构
细肌丝:由三种蛋白质 微丝构成 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 息时掩盖横桥结合位 点；肌钙蛋白：与 Ca2+结合变构后,使原 肌球蛋白位移，暴露 出结合位点。
细肌丝的结构
二、肌管系统：包绕
在每一条肌原纤维周围 的膜性囊管状结构