第二章 肌肉的收缩功能
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。
（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。
• 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
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。
（化学递质）。
• 接点间隙：宽50nm，与细胞 外液相沟通。
第二章 4 肌细胞的收缩功能
2 、肌管系统： 横管系统：T管(T tubule),肌 膜内凹而成。肌膜AP沿T管传导。 纵管系统：L管,也称肌质网 （sarcoplasmic reticulum,SR)。 L管末端膨 大与T管膜相接触，称连接肌 质网（JSR）或终池(teminal cisterna)，富含Ca2+，上有钙 释放通道或称 ryanodine受体， 与其相对的T管膜有L-型钙通道。 肌原纤维周围的SR也称纵行肌 质网（LSR）。
4、收缩的总和（summatio张。 强直收缩（tetanus）：加大刺激频率 →多个AP → 肌肉收缩可以发生总和。 不完全强直收缩 完全强直收缩
一、名词解释： 1、肌节 2、等长收缩
3、完全强直收缩
二、问答题： 1、阐述横纹肌兴奋--收缩耦联过程。 2、阐述影响横纹肌收缩效能的因素。
第四节 肌细胞的收缩功能
一、横纹肌（striated muscle） 二、平滑肌（smooth muscle, 自学）
一、横纹肌
（一）骨骼肌（skeletal muscle）的神经肌肉接头（neuromuscular junction）处 的兴奋传递
1 、神经—骨骼肌接头处的兴奋传递的过程
End-plate potential, EPP
（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）肌质网（纵管系统）中 Ca2+的释放:指L- Ca2+ 通道内流的钙激活终池膜上（JSR）的钙通道 (Ryanodine receptor, RYR)释放Ca2+ ，这一过 程称为钙触发钙释放（ calcium induced Ca2+ release, CICR）。 （3）胞质中Ca2+浓度升高，触发肌丝滑行，肌细 胞收缩。 （4）胞质中Ca2+浓度升高同时激活 LSR上的钙泵， 使胞质中Ca2+浓度降低，肌肉舒张。
动物生理学肌肉的收缩ppt课件
肌肉的兴奋性受到多种因素的影响，如刺激强度、刺激频率等，肌 肉兴奋性的变化直接影响肌肉的收缩反应。
肌肉收缩的化学传导
1 2
神经递质的释放与作用
当神经冲动传导到神经末梢时，神经递质被释放 到突触间隙，与突触后膜上的受体结合，引起肌 肉收缩。
乙酰胆碱的作用
乙酰胆碱是主要的神经递质之一，通过与突触后 膜上的乙酰胆碱受体结合，触发肌肉收缩。
动物的繁殖行为与肌肉收缩的关系
பைடு நூலகம்求偶
雄性动物在求偶过程中，会展示其肌 肉的力量和灵活性，以吸引雌性。例 如，雄性鸟类在求偶时，会展示其胸 部和颈部肌肉收缩产生的飞行技巧。
生产
雌性动物在生产过程中，子宫肌肉的 收缩有助于将胎儿推出体外。产后， 雌性动物通过收缩其子宫肌肉来帮助 胎盘和死胎的排出。
06
能量储备
肌肉中储存的能量形式包括糖原、 脂肪和蛋白质，这些储备在能量需 求增加时释放。
03
肌肉的收缩机制
肌肉收缩的分子基础
肌肉纤维的结构
肌肉纤维由肌原纤维和肌管系统 组成，肌原纤维是肌肉收缩的基 本单位，由粗、细两种肌丝构成
。
肌丝滑行的原理
肌肉收缩时，粗、细两种肌丝发 生相对位移，引起肌肉缩短。
肌肉恢复是指肌肉在疲劳后通过休息和营养补充等方式 恢复原有功能的过程。
肌肉疲劳的产生与能量消耗、代谢产物积累、神经传导 抑制等多种因素有关。
合理的休息和营养补充有助于提高肌肉恢复速度和运动 表现。
05
动物行为中的肌肉收缩
动物的行走与奔跑
行走
动物行走时，腿部肌肉的收缩使足部离开地面，推动身体向 前移动。不同动物具有不同结构的腿部肌肉，以适应其特定 的行走方式。例如，四足动物通过交替收缩其前肢和后肢来 行走。
肌肉收缩
肌肉收缩肌肉收缩是肌肉对刺激所产生的收缩反应现象分类肌肉对单个刺激发生的机械反应称为单收缩。
根据肌肉收缩时肌长度和肌张力的变化，可将肌肉收缩分为三种形式。
缩短收缩又叫向心收缩，特点：张力大于外加阻力，肌长度缩短。
作用：是肌肉运动的主要形式，是实现动力性运动的基础（如挥臂、高抬腿等）。
（1）等张收缩外加阻力恒定，当张力发展到足以克服外加阻力后，张力不再发生变化。
但在不同的关节角度时，肌肉收缩产生的张力则有所不同。
在关节运动的整个范围内，肌肉用力最大的一点称为“顶点”。
在此关节角度下，骨杠杆效率最差。
如：推举杠铃，关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大，关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小。
最大等长收缩时，只有在“顶点”即骨杠杆效率最差的关节角度下，肌肉才有可能达到最大收缩。
而在其他关节角度下，肌肉收缩均小于自身最大力量。
在整个关节活动的范围内，肌肉做等张收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大张力。
（2）等动收缩在整个关节活动范围内，肌肉以恒定速度进行的最大用力收缩。
但器械阻力不恒定。
等动练习器：在离心制动器上连一条尼龙绳，由于离心制动作用，扯动绳子越快，器械产生的阻力就越大。
特点：器械产生的阻力与肌肉用力的大小相适应。
等动收缩的优点：外加阻力能随关节活动的变化而精确地进行调整，使肌肉在整个关节活动范围内都能产生最大的肌张力。
拉长收缩离心收缩，又叫特点：张力小于外加阻力，肌长度拉长。
作用：缓冲、制动、减速、克服重力。
如：蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作，相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。
等长收缩特点：张力等于外加阻力，肌长度不变。
作用：支持、固定、维持某种身体姿势。
其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件。
如：站立、悬垂、支撑等动作。
三种收缩形式的比较（1）力量：收缩速度相同情况下，离心收缩产生的张力最大。
（比向心收缩大50%，比等长收缩大25%）（2）代谢：输出功率时，离心收缩能量消耗低，耗氧量少。
人体生理学体育专业课件_02_肌肉的工作_
第二章肌肉的工作[内容提要]本章主要阐述肌肉收缩的形式、力学分析及肌纤维类型与运动能力的关系。
第一节肌肉收缩的形式和力学分析一、肌肉收缩的形式（一）缩短收缩（二）拉长收缩（三）等长收缩缩短收缩和等长收缩（一）缩短收缩（向心收缩）：定义：当肌肉收缩时产生的张力大于外加阻力负荷时，肌肉缩短，牵拉它附着的骨杠杆做向心运动。
作用：缩短收缩是人体得以实现各种加速度的基础。
特点：缩短收缩时，因负荷移动方向和肌肉用力的方向一致，肌肉做正功。
形式：缩短收缩分为等张收缩和等动收缩。
1.等张收缩等张收缩时，其负荷即外加阻力在整个收缩过程中是恒定的。
在肌肉收缩进程中，由于关节角度发生变化，肌肉发挥的力量大小有所不同。
用等张收缩发展力量只有关节力量最弱点能得到最大锻炼。
利用肌力计检测等张收缩等张收缩时，肌肉产生的张力随关节角度而变化 2.等动收缩等动收缩通过专门的等动负荷器械来实现的。
该器械使负荷随关节运动进程得到精确调整，在关节角度张力最弱点负荷最小，在关节角度张力的最强点负荷最大。
采用等动收缩形式发展力量，使肌肉在关节整个运动范围内都得到最大锻炼。
等动收缩时，在整个关节范围都能产生同等的张力等动肌力计曲线（二）拉长收缩（离心收缩）：定义：当肌肉收缩所产生的张力小于外加阻力时，肌肉虽积极收缩但仍被拉长。
作用：在人体运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。
特点：拉长收缩时，肌肉做负功。
牵张－缩短环肌肉在缩短收缩前先进行拉长收缩，使肌肉被牵拉伸长，在紧接着的缩短收缩，便可产生更大的力量或输出功率。
（三）等长收缩定义：当肌肉收缩产生张力等于外力时，肌肉虽积极收缩但长度不变。
作用：运动中等长收缩起着支持、固定、保持某一姿势的作用。
特点：肌肉的张力可发展到最大，但由于未发生位移，肌肉没有做外功，消耗能量。
利用绳索张力计检测等长收缩肌肉三种收缩形式的比较工作形式肌肉状况外力与张力对比作用做功缩短收缩缩短小于肌张力加速正拉长收缩拉长大于肌张力减速负等长收缩不变等于肌张力固定未二、肌肉收缩的力学特征（一）肌肉收缩的张力－速度关系定义：指负荷对肌肉收缩速度的影响张力－速度关系肌肉收缩的张力－速度关系机制：肌肉收缩时产生张力的大小，取决于活化的横桥数目。
第二章肌细胞的收缩功能
在运动实际中，不可能有等张收缩现象
1。肌拉力角变化的影响：
2。阻力矩变化的影响：
3。肌肉长度变化的影响：
神经冲动
Ca2＋通道开放，Ca2＋内流 囊泡移动、融合、破裂，ACh释放(量子释放) ACh与N2受体结合 Na＋、K＋ (尤其是Na＋)通透性↑ 终板膜去极化→终板电位（EPP） EPP电紧张性扩布至肌膜 动作电位
（三）EPP的特征：
无“全或无”现象 无不应期 总和现象 与Ach释放量呈正相关
等长收缩
等长收缩：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 种收缩形式称为等长收缩。它在运动中 起着支撑、固定和维持某一种姿势的作 用。如：站立、悬垂、支撑等。
离心收缩
离心收缩：当肌肉收缩产生的张力小于 外力时，肌肉虽积极收缩仍被拉长了的 收缩形式。这种收缩时肌肉起止点逐渐 远离。在运动中主要起到制动、减速、 缓冲的作用。
亦即：在整个肌肉工作的关节活动范 围里，肌张力是不等的。此称“等张收缩 ”有所不妥。
等动收缩
等动收缩：是指在整个关节运动范围内肌肉 以恒定的速度进行的最大用力收缩。即：在 肌肉工作的整个关节活动范围内，其收缩时 产生的力量始终与阻力相等。
如：自由泳中的手臂划水动作时，水的阻力就会随 关节角度不同，用力的程度亦会有增有减。 采取等动收缩形式发展力量，可使肌肉在整个运动范 围都得到最大锻炼。等动力量练习必须专门的仪器设备。
横桥•
细肌丝:肌动蛋白：
原肌球蛋白 肌钙蛋白
三、肌细胞收缩和舒张的原理
肌肉收缩讲解
肌电信号从神经末梢传导至肌肉细胞，通过离子通道引起肌肉细胞的收缩。
肌肉收缩与运动训练Fra bibliotek肌肉适应
长期进行某项运动训练，肌肉会适应这种运动，产生相应的 生理变化，如肌肉体积增大、力量增强等。
肌肉损伤
过度或不正确的运动训练可能导致肌肉损伤，引起肌肉疼痛 、疲劳、无力等症状，需要适当休息和康复训练。
03
肌肉收缩的力学分析
肌肉收缩的力学基础
肌肉收缩的力学原理
肌肉收缩是生物力学的基本原理之一，它涉及到肌肉的弹性和黏弹性，以及 肌肉收缩过程中能量的转换和传递。
肌肉收缩的力学模型
肌肉收缩的力学模型可以概括为“弹簧-阻尼器-质量块”模型，其中弹簧代表 肌肉的弹性，阻尼器代表肌肉的黏性，质量块代表肌肉收缩产生的惯性。
肌肉疲劳的成因与恢复
总结词
肌肉疲劳是由于肌肉长时间工作导致的能量耗竭和代谢产物积累，表现为肌肉无 力、酸痛和僵硬。
详细描述
肌肉疲劳的常见成因包括运动过度、肌肉缺血、缺氧、长时间保持同一姿势等。 为了恢复肌肉疲劳，可以采取多种方法，例如休息、按摩、拉伸、低强度训练等 ，同时注意合理安排运动量和保持良好的肌肉工作状态。
加强肌肉疲劳机制的研究，揭示其产生原因和影 响因素，为预防和治疗肌肉疲劳提供理论依据和 新的思路。
研究不同类型肌肉收缩的差异和联系，以及不同 神经肌肉调控机制在肌肉收缩中的作用，有助于 进一步了解肌肉收缩的多样性和复杂性。
研究肌肉收缩和能量代谢之间的相互关系，有助 于更全面地了解肌肉收缩的生理功能和调节机制 。
THANKS
谢谢您的观看
05
肌肉收缩的异常与调控
肌肉痉挛的成因与防治
总结词
肌肉痉挛是由于多种原因导致的肌肉不自主收缩，通常伴随着疼痛和不适。
运动生理学2第二章 肌肉活动
第二节 肌肉收缩与舒张原理
一、 肌纤维的微细结构
肌细胞（肌纤维）的组成：
细胞膜（肌膜 ）
细胞核（多个）
细胞质（肌浆）：肌原纤维、肌管 系统、线粒体、糖原、脂滴等
1、肌原纤维
肌原纤维呈长纤维状，纵贯于肌纤维全长，直径约为1-2微米。由若干 个肌小节构成。肌小节又是由更微细的肌丝构成。肌丝及其支持结构是肌 原纤维的结构基础。
引起兴奋的刺激条件
强度 时间 强度-时间变化率
2、强度-时间曲线
3、兴奋性的评价指标
阈强度
时值：以2倍基强度刺激组织时， 刚能引起组织兴奋所需的最短作 用时间。
2、兴奋本质
静息电位
动作电位
返回
时值的应用：项目不同，肌肉不同，训练水平不同，
时值不同。
速度练习者＜力量练习者 屈肌＜伸肌 训练水平提高，时值缩短，且拮抗肌之间的比例 缩小，说明协调性提高了。 疲劳后、肌肉损伤或萎缩后时值延长
（A带）
（I带）
返回
粗肌丝和细肌丝
粗肌丝直径约10纳米，其长度与暗带相同，M线则把成束 的粗肌丝固定在一定的位置上。 细肌丝直径约5纳米，由Z线结构向两侧明带伸出，有一段 插入粗肌丝之间（或暗带中）。
肌丝的分子组成
粗肌丝主要由肌球蛋白（myosin，又称肌凝蛋白）分子组成。每条 粗肌丝大约含有200-300个肌球蛋白分子，每个肌球蛋白由两条相同的 重链和四条轻链组成，分子量约为500kD。
机能、代谢特征
收缩速度快 收缩力量大（较慢肌）
易疲劳 无氧代谢为主
与运动的关系
较大强度运动 速度、爆发力训练 快肌纤维选择性肥大 发展无氧代谢
慢肌纤维：毛细血管丰富，
肌红蛋白、线粒体较多
肌肉收缩
静 息 电 位 和 动 作 电 位
一、静息电位和动作电位
（二）动作电位 膜电位迅速而短暂波动，称为动作电位 。 除极相 复极相 锋电位 后电位
二、静息电位和动作电位形成的原因
霍奇金(Hodgkin)的离子学说认为，生物电 的产生依赖于细胞膜两侧离子分布的不均 匀性和膜对离子严格选择的通透性，及其 不同条件下的变化，而膜电位产生的直接 原因是离子的跨膜运动。
二、肌管系统
横管和两侧的终池构成所谓三联管结构。 纵管和终池是钙离子的贮库，在肌肉活动 时实现钙离子的贮存、释放和再积聚。三 联管是把肌细胞膜的电变化和细胞的收缩 过程耦联起来的关键部位。
第二节 肌肉的特性
一、肌肉的物理特性
伸展性 弹性 粘滞性
肌肉的物理特性受温度的影响。
二、肌肉的生理特性
第2章 肌肉收缩
本章系统阐述神经肌肉的兴奋性，含兴 奋的产生、传导和兴奋在神经肌肉接点 的传递，认为这是完整机体内肌肉收缩 的生理学基础；根据肌丝滑行理论着重 对肌细胞的收缩过程与机制，以及肌肉 收缩的形式和力学特征进行分析；此外 肌肉中结缔组织对肌肉收缩的影响以及 肌电图在体育科研中的应用也作简要的 介绍。
肌动蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白
细肌丝的蛋白组成
细肌丝的分子组成
一、肌原纤维
（三）细胞骨架 细胞外骨架 细胞骨架 细胞内骨架
结蛋白
运动生理学(第二章)
*8.若减少细胞外液中Na+浓度，可导致（ ）。
A.静息电位绝对值增大；B.动作电位幅度降低；
C.动作电位幅度增大； D.静息电位绝对值减少。
9.下列有关局部兴奋的错误叙述是（ ）。
A.局部兴奋由阈下剌激引起；
B.局部兴奋可实现时间或空间的总和；
2.细胞具有兴奋性，表现为在有效刺激作用下产生（ ）。
A.局部反应；B.局部兴奋；C.电位变化；D.可传播的电位变化。
3.评价神经和肌肉兴奋性的简易指标是（ ）。
A.刺激强度；B.阈强度；C.时值；D.时间阈值。
4.评价神经与肌肉兴奋性的常用指标是（ ）。
A.基强度；B.利用时；C.时值；D.阈强度。
*17.表面电极所记录的肌电图是（ ）。
A.单个运动单位的电变化；
B.多个运动单位电变化的综合；
C.单个或多个运动单位肌纤维收缩的张力变化；
D.肌肉兴奋时产生的动作电位变化。
18.实现肌细胞收缩和舒张的最基本单位是（ ）。
A.肌纤维；B.肌原纤维；C.肌小节；D.运动单位。
第二章 肌肉收缩
（一）单选题
1.在完整机体内各种形式的躯体运动得以实现，都依赖于（ ）。
A.骨骼肌的紧张性收缩；B.骨骼肌的收缩和舒张；
C.中枢神经系统的精细调节；D.神经系统控制下的骨骼肌活动。
B.张力与长度始终呈反变关系；
C.超过最适宜初长度时张力反而减小；
D.遵循虎克定律，张力与长度变化呈正比。
16.能提高肌肉收缩速度情况是（ ）
A.初长度不变时减少后负荷；
B.后负荷不变时肌肉在最适宜长度下收缩；
肌肉收缩讲解
要点二
肌肉记忆和神经肌肉信号传递的研究
未来研究应进一步探讨肌肉记忆和神经肌肉信号传递的机制，以及这些机制如何应用于运动训练和康复中。
肌肉疾病的研究
未来研究应加强对肌肉疾病的研究，探讨肌肉疾病的发病机制、预防和治疗措施，以及如何利用运动生物力学等手段改善肌肉疾病的症状。
要点三
THANKS
感谢观看
04
肌肉收缩在运动实践中的应用
肌肉力量训练的重要性
肌肉力量训练的原则
肌肉力量训练的方法
肌肉力量训练的原则和方法
肌肉耐力训练的原则和方法
肌肉耐力训练的重要性
肌肉耐力训练可以提高心肺功能、减少体脂肪、增强免疫力等。
肌肉耐力训练的原则
适度原则、适量原则、心肺功能原则等。
肌肉耐力训练的方法
有氧训练、间歇训练、重量训练等。
生物力学在肌肉功能评估中也具有重要应用价值，通过对肌肉收缩过程中的生物力学特征进行评估，可以更好地了解肌肉的功能状态，为预防和治疗肌肉相关疾病提供依据。
生物力学在运动生理学中应用广泛
生物力学在人体运动分析中的应用
生物力学在肌肉功能评估中的应用
未来研究展望
要点三
肌肉收缩与代谢关系的研究
未来研究应进一步探讨肌肉收缩如何影响能量平衡和代谢，以及这些影响如何与长期运动和健康状况相互作用。
肌肉酸痛的成因与缓解
肌肉痉挛是由于肌肉受到寒冷、过度紧张、电解质失衡等引起的。
肌肉痉挛的原因
可以进行反向拉伸、按摩、热敷等来缓解痉挛，严重者需要及时就医。
处理肌肉痉挛
肌肉痉挛的成因与处理
肌肉损伤类型
包括肌肉撕裂、挫伤、扭伤等。
预防和处理
及时就医检查和治疗，避免病情恶化。同时，在平时运动中要注意保护肌肉，避免受伤。
第2章肌肉适能及其评价定稿教材
第二章肌肉适能及其肌肉适能训练关键术语肌肉适能（muscular fitness）：是指机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力维持身体运动的能力。
肌肉力量（muscle strength）：又称最大肌肉力量或者绝对肌肉力量，是肌肉收缩产生最大收缩力的能力。
肌肉耐力（muscle endurance）：是肌肉持续收缩对抗疲劳的能力。
肌肉功率（muscle power）：又称快速力量，是肌肉在短时间内快速发挥其收缩力量的能力。
中枢激活（central activation）：中枢神经系统动员肌纤维参加收缩的能力。
肌肉适能训练（Muscular Fitness Training）：遵照一定的规则和要求，运用相应的方法和手段，有计划和有目的的发展人体神经-肌肉系统的过程。
训练方法（Training Methods）：为达到训练目的采取的有计划和有组织的方法和手段。
训练计划（Training Planning）：根据训练目标和训练的条件预先制定的训练计划，是对训练全过程的设计，包括训练目标、任务、方法与手段、负荷和检测等内容。
肌协调性（Muscular Cooperation）：肌肉收缩时，不同肌肉之间的协作能力。
一般被分为肌内协调（一块肌肉中不同肌纤维之间的协作）和肌外协调（不同肌肉之间的协作）。
抗阻力训练（Resistance Training）：最常用的力量训练形式，通过给肌肉施加外部阻力以提高肌肉适能水平。
第一部分肌肉适能骨骼肌是由具有收缩功能的肌细胞构成的人体最大的组织，占体重约40%左右。
骨骼肌收缩克服和对抗阻力维持身体姿势和运动是骨骼肌的基本功能，人体各种形式的体力活动如劳动、体育运动和日常生活中的身体活动等都是通过骨骼肌的收缩和舒张实现的。
第一节肌肉适能概述一、肌肉适能的概念肌肉适能（muscular fitness）是指机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力维持身体运动的能力，通常表现为肌肉力量（muscle strength）、肌肉耐力（muscle endurance）和肌肉功率（muscle power）等方面。
肌肉收缩电子版
第一章肌肉收缩本章教学目的与要求：掌握神经肌肉兴奋的产生、传导和兴奋在神经肌肉接点的传递，肌肉收缩的滑行理论、肌肉收缩的形式、力学特征。
了解肌电图概念及其在体育实践中的应用。
本章的教学重点：引起兴奋的刺激条件；单收缩和强直收缩；后负荷和前负荷对肌肉工作影响；难点：兴奋产生的机制；肌肉的收缩过程；肌肉的张力与速度关系。
第一节：神经肌肉的兴奋性与生物电现象第二节：肌肉的收缩原理第三节：肌肉收缩的形式与力学特征[提要] 本章系统阐述神经肌肉的兴奋性，含兴奋的产生、传导和兴奋在神经肌肉接点的传递，认为这是完整机体内肌肉收缩的生理学基础；根据肌丝滑行理论着重对肌细胞的收缩过程与机制，以及肌肉收缩的形式和力学特征进行分析；此外肌肉中结缔组织对肌肉收缩的影响以及肌电图在体育科研中的应用也作简要的介绍。
在完整的机体内，肌肉的收缩是由神经冲动引起的，即来自中枢神经系统的神经冲动传至脊髓运动神经元后，经运动神经纤维传递给所支配的肌纤维，从而引起肌肉收缩。
因此，阐述肌肉的收缩，应包括神经肌肉的兴奋性，兴奋的产生、传导、传递，以及肌肉的收缩过程、机制、形式及其力学特征等基本内容。
第一节神经肌肉的兴奋性和生物电现象一、兴奋和兴奋性概念。
1、兴奋性：生物体具有对刺激发生反应的能力，称之为兴奋性。
兴奋性是神经肌肉最重要的生理特性。
例如，将制备好的蛙的坐骨神经- 腓肠肌标本置于一定的环境下，刺激坐骨神经干，几乎立即出现肌肉收缩。
该实验表明，神经肌肉具有兴奋性。
在体内除了神经肌肉具有兴奋性外，其它组织和细胞也都具有兴奋性，但以神经、肌肉和腺细胞兴奋性最高，用较小的刺激强度就能表现出某种反应，习惯上将它们称为可兴奋细胞(Excitable Cell)。
2、动作电位：接受刺激后，在细胞膜两侧发生一次可传播的电位变化，称动作电位。
从这个意义上讲，兴奋性又特指组织细胞接受刺激具有产生动作电位的能力，而兴奋(Excitation)则是产生动作电位本身或动作电位同义语。
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3.后负荷
后负荷：肌肉收缩时才遇到的负荷或阻力。
它不能改变肌肉初长，但能阻碍肌肉收缩时的短缩， 是收缩的阻力 。 收缩特点; 总是张力产生在前，即等长收缩，缩短 产生在后，即等张收缩
9 5 3
骨骼肌的张力-速度曲线分析
①当后负荷=0时，肌肉缩短可达最大缩短
速度(Vmax)。
②随着后负荷增加→收缩张力增加,而缩短
L型钙通道变构，激活终池膜上的钙释放通道（RYR或称ryanodine受体）开放， 使终池内的Ca2+释放入胞质。
③ Ca2+触发肌肉收缩：胞质内Ca2+浓度升高，肌钙蛋白与Ca2+结合引发肌肉收缩。
④肌质网回收Ca2+：胞质内Ca2+浓度升高，激活肌质网膜上的钙泵 ，将Ca2+回收入 肌质网，肌肉舒张。
③横桥与肌动蛋白结合导致横桥头部构像改变，头部向桥臂方向扭动450， 拖动细肌丝向M线方向滑动，横桥头部贮存的能量转变为克服负荷的 张力和（或）肌丝滑动引起肌节缩短，同时横桥头部的ADP和无机磷 酸与之分离；
④ADP解离的位点上，横桥头部结合一个ATP分子后，横桥头部与肌 动蛋白解离；
⑤解离后的横桥头部迅速将其结合的ATP分解为ADP和无机磷酸，恢 复垂直于细肌丝的高势能状态。 横桥与肌动蛋白结合、扭动、复位和新位点的再结合的过程， 称为横桥周期。
前负荷使肌肉收缩前就处于某种拉长状态，使之具有一定长度。
前负荷的不同，同一肌肉将在不同的初长度条件下进行收缩。 初长度是前负荷的观测指标。
实验装置使肌肉只产生张力. 可观察在不同的初长度时, 同一肌肉产生的张力.
绘制成长度-张力曲线。
当把肌肉伸展到一定长度时，由于肌肉中 结缔组织的回弹，会产生一定的被动张力。 施加刺激，可记录到一个收缩后的张力 总张力= 被动张力 + 主动张力
横管（T管） 终池（连接内质网，JSR）
三联管
纵管（肌质网,SR）
在肌原纤维周围的SR也称为纵行肌质网（LSR ）
纵行肌质网（L SR ）：有Ca2+泵，Ca2+ → SR
终池 : SR末端膨大与T管膜接触部分，高浓度Ca2+ 。膜上有钙释放通道 （ryanodine受体，RYR） 三联管：T管与两侧终池（兴奋-收缩耦联过程）。T管膜、肌膜有L型钙通道。
影响因素: (1)兴奋-收缩耦联过程,特别是[Ca2＋]; (2)肌肉蛋白质或横桥功能特性的改变,
特别是ATP酶活性； (3)神经、体液、药物及病理因素。
降低 — 缺氧、酸中毒、 能源物质↓ 加强 — 钙离子、咖啡因、肾上腺素
5.单收缩与强直收缩
单收缩：骨骼肌受到一次短促刺激,可产生一次动作电位, 随后会出现一次机械收缩，称为单收缩。
肌节—指肌原纤维上相邻两条Z 线之间的区域，是肌细胞收缩、 舒张的最基本结构和功能单位。
H带 暗带
肌节 =1/2明带+中间的暗带+1/2 明带
每个肌节的长度可变：1.6 ～ 3.6 µm （在体安静时：2.0 ～ 2.2 µm ）
2.肌管系统
2.肌管系统
横管:走行方向和肌原纤维相垂直，细胞外液相通。 纵管:走行方向和肌小节平行，封闭的管道。
肌丝滑行两点说明
横桥循环摆动非同步，肌肉恒定张力和连续缩短 参与摆动的横桥数目、循环的速率可影响
肌肉产生的张力 肌肉缩短的程度 肌肉的缩短速度
(三 ) 横纹肌的兴奋-收缩耦联
概念: 将细胞膜以电变化为特征的兴奋和以肌丝滑行为基础的机械收缩联系
起来的中介过程称为兴奋-收缩耦联(excitation-contraction coupling)。 1.结构基础: 兴奋-收缩耦联的关键结构——三联管 (骨骼肌），二联管（心肌） 兴奋-收缩耦联的关键物质——Ca2+ 。
第四节 肌肉的收缩功能
本节要求
掌握骨骼肌兴奋-收缩耦联概念。 熟悉骨骼肌的收缩机制；骨骼肌收缩的形式和影
响骨骼肌收缩的因素。 了解骨骼肌的微细结构。
骨骼肌
肌肉 心肌
（结构特性）
平滑肌
横纹肌
（一）横纹肌的超微结构
结构特点：
大量肌原纤维 高度发达的肌管系统
肌原纤维
肌纤维
肌丝
肌浆网
肌肉 肌纤维束
先等长收缩，后 等张收缩。
速度减小。 ③当后负荷增加到肌肉不能缩短时(缩短速
等长收缩 度=0), 可产生最大的张力(P0), 此种收缩
为等长收缩;当张力< P0时, 肌肉收缩既产
生张力, 又出现缩短且每次收缩开始后,张
骨骼肌的张力-速度曲线
力即不再增加,直至收缩完成(等张收缩)。
◇肌肉收缩的缩短速度: 取决于横桥周期的长短；
如站立、悬垂、支撑等动作。
发生在负荷≧肌肉收缩产生的张力时 特点：无位移，维持姿势和体位
等长收缩
等张收缩:肌肉收缩时,张力不变,而长度缩短(缩短速度 ≠0)。如与关节屈曲有关的肌肉收缩。
发生在负荷＜肌肉收缩产生的张力时 特点：有位移，作功
等张收缩
2.前负荷
前负荷（preload） 指肌肉收缩前已加于肌肉上的负荷。 初长度（initial length）
调节钮
长度-张力曲线特点：
（1）在一定范围内初长度越长，肌肉收缩产生的张力越大。 （2）在某一初长度下，肌肉收缩可以产生最大张力，该初长度称最适初长度。 （3）再增加初长度时，肌肉收缩产生的张力反而下降。 机制：肌肉收缩产生的张力与肌小节长度（即粗细肌丝的重叠程度)有关
长度-张力曲线与肌节长度的变化有关
（2）完全强直收缩（complete tetanus） 连续刺激频率再增加→后续刺激落在前次收缩的收缩期
→发生的多次收缩的总和。
肌肉受连续刺激虽产生多个AP,但AP时程仅1-2ms, 不应期很短, 而收缩时程比其长得多,故收缩波融合,AP则否
呈长杆状，两条多肽链互相缠绕成双螺旋,与肌动蛋白并行, 肌肉处 于舒张状态时，遮盖横桥结合位点。
肌动蛋白
横桥结合位点
原肌球蛋白
肌钙蛋白 ( Troponin )- 调节蛋白
三个亚单位组成的球形分子, 以一定间隔出现在原肌球蛋白的双螺旋 上，每个肌钙蛋白分子可结合4个Ca2+,通过构像的改变启动收缩过程。
肌肉舒张状态：横桥-ATP被其头部的ATP酶分解， 形成的ADP和无机磷酸仍留在头部，使横桥处于 高势能状态，与细肌丝垂直，并对细肌丝肌动蛋 白有高度亲和力。
①当肌质中Ca2+浓度增高;肌 钙蛋白与Ca2+结合后发生构 像改变；
②肌钙蛋白构像改变,与肌动蛋白结合减弱，原肌球蛋白向肌动蛋白的双螺 旋沟内移动,暴露出肌动蛋白的横桥结合位点，横桥立即与肌动蛋白结合；
肌纤维
肌纤维 → 肌原纤维
肌原纤维
1.肌原纤维和肌节
每条肌原纤维(myofibril)的全长都呈现规则的明 暗交替,分别为明带和暗带;明带的中央有一条横向 的暗线,称为Z线。
明带
电镜下肌小节: 明带中含有细肌丝; 暗带中含有粗肌丝; 粗细肌丝在空间上呈
规则的排列。 细肌丝是粗细肌2倍
连续刺激的频率低(间隔>单收缩的时程)→多个分离AP→ 连续分离单收缩
强直收缩（tetanus）
概念：骨骼肌受到连续刺激时出现单收缩的复合，肌肉表现 为持续的收缩状态。 （1）不完全强直收缩
连续刺激→后续刺激落在前次收缩的舒张期→多次收缩的总和。
特点：①刺激频率较低； ②舒张不完全，呈锯齿状； ③幅度大于单收缩。
1.肌丝的分子组成
粗肌丝
细肌丝
粗肌丝—由肌球蛋白（亦称肌凝蛋白)分子组成。—收缩蛋白
一对重链和两对轻链
肌球蛋白：杆状部分由两条重链的尾部相互缠绕形成， 杆状部聚合成束, 形成粗肌丝的主干 头部由两条重链的末端分别结合一对轻链。
M线两侧各0.1um无横桥
横桥特性：
1.与细肌丝可逆结合，向M线摆动、解离、复位、再结合。 2. 有ATP酶活性，分解ATP获能。
肌动蛋白 原肌球蛋白
肌钙蛋白
细肌丝 肌钙蛋白
原肌球蛋白
肌动蛋白 （收缩蛋白质）
粗、细肌丝的空间排列
滑行学（sliding theory）
胞浆〔Ca2+〕↑→Ca2+与肌钙蛋白Ｃ亚单位结合→肌钙蛋 白构象改变→Th Ⅰ与肌动蛋白结合减弱→原肌球蛋白向 肌动蛋白双螺旋沟槽深部移动→肌动蛋白与横桥的结合位 点暴露→横桥与肌动蛋白结合→横桥摆动，拉动细肌丝向 Ｍ线滑动→肌节缩短
骨骼肌
（终池膜）
心肌
影响横纹肌收缩的因素
肌肉收缩效能表现为：
产生张力 长度缩短及缩短的速度
外部表现:
等张收缩（isotonic contraction） 等长收缩 （isometric contraction）
1.骨骼肌收缩的形式
等长收缩：肌肉收缩时,长度不变(缩短速度=0),而张力增加。
◇肌肉收缩的收缩张力： 取决于每一瞬间与肌动蛋白结合的横桥的数目。
◇轻负荷:横桥摆动及其与肌动蛋白解离速度快(缩短速度快);处于张力状 态的横桥数目少(收缩张力小)。 ◇重负荷:横桥摆动速度慢,横桥周期延长(缩短速度慢);较多横桥处于张 力状态(收缩张力增加)。
4.肌肉的收缩能力
定义:是指与负荷无关,但可影响肌肉收缩效能的肌肉的内在特性和功 能状态。
a.在一定范围内，前负荷越大，初长度 越长，粗细肌丝的有效重叠越多，肌 肉收缩力越强。
b.当肌肉收缩达到最大时,所对应的负 荷为最适前负荷和最适初长度
c.粗细肌丝发生最佳重叠，起作用的横 桥数量最多，因而出现最佳收缩效果。
（最适初长度肌小节=2~2.2μm)
前负荷对收缩的影响：
（1）在一定范围内，前负荷愈大，初长度愈长，收缩力愈大； （2）最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产生最大张力； （3）前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。