运动生理学_02肌肉活动

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遗传学研究表明:肌纤维类型百分比组成很大 程度上决定于遗传。
四、肌纤维类型与运动能力
Costill研究:肌纤维百分比组成具有明显的运动 的项目特异性,如表2-2 时间短、强度大项目运动员(优秀短跑运动员):快肌 纤维百分比从事耐力项目运动员和一般人高; --FT 丰富(约占70~80%) 耐力项目运动员(优秀长跑运动员):慢肌纤维百分比 高于非耐力项目运动员和一般人; --ST丰富(约占 70~80%) 既需耐力又需速度项目的运动员(优秀中长跑运动员): 快肌纤维和慢肌纤维百分比相当。--ST、FT分配相当 但发现有个别例外的现象: 则说明:肌纤维类型的分布是影响运动成绩的因素之 一,但不是唯一的。
2)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 1) 动作电位的概念 细胞膜受到有效刺激 时,在受刺激处细胞膜内外 所所发生的一次短促的、可 逆的、并可沿膜向四周传播 的电位波动。 测静息电位 2) 测量 阴极示波器 刺激膜 去极化: -90→0mv 超 射: 0→+30mv 超极化: 电位负得越来越大 复极化:+30→-90mv
(三)等长收缩(静力收缩) 1 概念:肌肉收缩时产生的张力等于外加阻力,虽积 极收缩但长度不变。 2 作用:对运动环节固定、支持和保持身体姿势
如体操中的“十字支撑”、武术中的站桩
三、肌肉收缩的力学特征
(一)肌肉收缩的张力与速度关系 1.力量-速度曲线:同一肌 肉在不同后负荷条件下, 产生的张力与缩短初速 度的坐标图 2 后负荷:肌肉开始收缩 时,才遇到的负荷。 3 产生机制 • 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。
4 应用
P=0 有效增大收缩速度; P=100%P0有效增大张力; P=30%或60%收缩速度和张力全面增加
(二)肌肉收缩的长度与张力关系 1 前负荷—肌肉收缩以前就已遇到的负荷。 2 初长度—肌肉收缩 前所处的长度 3 最适初长度—肌肉 初长度增至某 值时,产生的 生理效应最大, 此长度为~
第四节 肌纤维类型与运动能力
等的肌肉收缩。
⑵ 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。
(二)拉长收缩(离心收缩) 1 概念:肌肉收缩时产生张力小于外加阻力时,肌肉 虽积极收缩但仍被拉长。 2 作用:制动、减速、克服重力 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
第二章 肌肉活动 目的:1掌握两类肌纤维的特点; 2掌握训练对两类肌纤维的影响 3掌握兴奋产生的机理 4掌握肌肉收缩机理及收缩形式
第一节 肌肉的特性
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。
一 人类肌纤维的类型
(一)根据组织化学染色法 慢肌Ⅰ型(ST) 快A (Ⅱa) 快肌Ⅱ型(FT) 快B (Ⅱb) 快C (Ⅱc) 快收缩糖酵解型(FG) (二 )按代谢特点分 快收缩氧化酵解型(FOG 慢收缩氧化型(SO) 肌纤维类型的百分比构成:不同类型的肌纤维在肌肉 中所占的百分比
二、两类型肌纤维的形态、代谢及生理特征 (一)不同肌纤维的形态特征
2 兴奋-收缩耦联的过程 ①兴奋通过横管系统传导到肌细胞内部 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-收缩偶联的耦联物
(三)肌肉的收缩与舒张过程
1.骨骼肌收缩过程 终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆
(五)兴奋后恢复过程的兴奋变化
不同组织具有不同的兴奋性,同一组织在不同生 理条件下,其兴奋性也不相同,但组织受到刺激后, 兴奋性出现规律性变化: 1 绝对不应期 2 相对不应期 3 超常期 4 低常期
(六)兴奋的本质 1、 静息电位 2)静息电位的概念 (1)静息电位细胞处于安 静状态时,细胞膜内外 所存在的电位差 标本 (2) 测量 阴极示波器 微电极 (3) 极化状态:细胞安静 时,膜电位稳定在某值 时的状态
二、肌管系统
1 横管(T)系统:肌细胞膜 从表面横向伸入肌纤维内 部的膜小管系统。 2 纵管(L)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。 3 三联管结构:每一个横 管 与其想邻的终末池构成复 合结构.
二、肌肉收缩与舒张 (一)、兴奋在神经肌-肉接点的传递 1、神经-肌肉接点的结构
(二)引起兴奋的刺激条件
引起兴奋的刺激条件 ①一定刺激强度 ②一定刺激作用持续时间 ③一定刺激强度变化率 (三)阈强度和阈刺激 1.阈刺激:凡是能引起组织产生兴奋的最小刺激。 2.阈强度(阈值):在一定刺激时间和强度-时间变化 率不变,能引起组织产生兴奋的最小刺激强度 。 是评定的最简易指标 (四)强度—时间曲线 ⑴ 强度— 时间曲线:用方波电刺激,固定强度— 时 间变化率不变,观察刺激强度与持续时间关系所绘 的坐标图。
形态学特征 肌纤维的直径 肌浆网(内质网) α-运动神经元 毛细血管网 血液供应 线粒体 在一肌肉中的位置 肌纤维数量 突触小泡 神经肌肉接点 终板面积 神经支配 Ⅰ型(慢肌) 细 不发达 小 较丰富 多 多、大 深部 少 少 无皱折 小 少 Ⅱ(快肌) 粗 发达 大 不太丰富 少 少、小 表浅 多 多 后膜有皱折 大 多
三、局部兴奋 1 局部兴奋:细胞膜受到阈下刺激,局部Na+通道少量 开放,产生局部较小的电位改面变。
2 局部兴奋的特点:
不是“全或无”的
只作电紧张性扩布
没有不应期
时间总和 空间总和
有总和现象
第二节
1 组成 收缩成分
肌肉收缩与舒张原理
单块肌肉的组成
肌纤维 产生张力 结缔组织 支持 弹性成分 神经组织 营养 血管 调节 2 组成成分之关系 串联 ① 结构关系 并联 弹性成分贮存收缩成分收缩时释放的能 量,后反弹释放增加力量或速度 ② 功能关系 弹性成分缓冲收缩成分产生的张力,保 护作用
①接头前膜(终板前膜)
②接头间隙(终板间隙) ③接头后膜(终板后膜)
2、神经-肌肉接点传递的机制 运动神经末梢去极化 Ca2+进入神经膜内 兴奋—分泌偶联
突 Ach的释放 神经分泌 触 传 R—Ach 化学接受 递 终板电位 肌膜锋电位 肌肉收缩 兴奋—收缩偶联
兴奋冲动经过运动终板传递 过程示意图
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+>Pr-
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 产生静息电位 主要由K+向膜外扩散的结果
2)、动作电位的机理 (1)动作电位的机理 ①细胞内外各种离子的浓度分布不均匀 ②细胞膜对各种离子通透具有选择性 ③膜受刺激, Na+大量内流,膜去极化至反极化 ④ Na+平衡电位, K+快速外流,至静息状态
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酶的作用。 肌动蛋白 2 细肌丝: 原肌球蛋白 肌钙蛋白:
1)肌动蛋白:单个呈球开形,构成细丝时,呈双螺旋 状,一端固定于z线上,其上有与肌球蛋白结合点 2)原肌球蛋白:呈双螺旋结构与肌动蛋白平行排列, 安静时,覆盖结合点。 3)肌钙蛋白:呈球形,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Ca2+。
(2)动作电位有关特点:
“全或无”现象:无任何种刺激一旦引起膜去极

达到阈值,动作电位就会立刻产生,并且就会达到最
大值,动作电位的幅度、波型、变化过程不会因刺激
加强而改变,也不会随传播距离增加而变化。
因为:动作电位由阈电位触发
电位幅度与Na+、K+浓度及膜通透性有关与刺激
强度无关
(3) 动作电位传导: 动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生,它就会 在整个细胞膜传播,而且其幅度不会因为传播距离增 加而减弱。 (局部电流)
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
横桥与结合位点结合 分解ATP释放能量 横桥摆动
牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
肌节缩短=肌细胞收缩
2、骨骼肌舒张过程 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
3、神经-肌肉接头的兴奋传递特点 1)化学性传递 2)兴奋呈1对1传递 3)单向性传递 4)时间延搁(0.5~1.0mv) 5)高敏感性(易受化学和其它环境因素影响,易疲劳)
(二) 肌肉的兴奋-收缩耦联 肌肉的收缩是由运动神经冲动刺激引起的。 1.兴奋-收缩偶联概念: 肌细胞兴奋过程以细胞膜的电变化为特征与肌 丝滑行为基础的收缩过程之间联系中介
曲 线 特 点
当强度小于A点时(即曲线右侧)无论刺激时间多 长,都不产生兴奋; 当强度小于B点时(即曲线左侧)无论刺激强度多 大,也不产生兴奋; 只有在A、B两点之间,强度、时间呈反相关。
⑵ 基强度:在强度— 时间变 化变率一定时,当刺激强度 低于某一数值时,无任刺激 时间多长,也不引起组织兴 奋,此最低刺激强度。 ⑶ 时值:用两倍基强度刺激 组织,引起组织兴奋所需的 最短持续时间。
3、静息电位和动作电位形成的原因(霍奇金离子学说) 1) 静息电位产生原理 (1)浓度梯度 膜内K+高,膜外Na+高 机理 (2)膜通透性 只对K+有一定通透性 (3)电场力 静息状态下细胞膜对各种离子通透具有选择性。 通透性:K+ > Cl- > Na+ > Pr-
小结:静息电位产生的生理机制:
二、肌肉的生理特性
(一)、兴奋性
1.兴奋:生物体受到刺激后产生生物电(动作 电位)反应。 2.兴奋性:生物体对刺激发生反应的能力。 3.可兴奋细胞:只需较小刺激强度,便能迅速作 出反应的细胞。 4.反应:生物体受到刺激时,其新陈代谢及外部 表现发生相应的改变。 5.刺激:各种能引起生物体发生反应的环境变化。
第三节
肌肉的收缩形式与力学特征
一 单收缩和强直收缩
(一)单收缩 单收缩—肌细胞受一次刺激后, 先产生一次运动电位,紧接着出 现一次机械收缩。 潜伏期—肌细胞受到刺激到开始收缩的时间 (二)强直收缩 强直收缩—肌肉受间隔很短的刺激, 如后一刺激在前一刺激引起收缩的 舒张期结束前达到,肌肉处于一定的 持续缩短状态 完全性强直收缩 分类 非完全性强直收缩
一、肌肉的微细结构 肌纤维是肌肉收 缩功能的结构单位 (一)粗肌丝和细肌丝 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:两条相邻Z线之间的结构。 是肌肉收缩和舒张的最基本单位. 肌节由粗、细两肌丝构成
(二)肌丝的分子组成 1 粗疲劳能力 无氧能力 有氧能力 FT 快 大 弱 高 低 ST 慢 小 强 低 高
三、不同类型肌纤维的分布
研究方法:常常用针刺活检取样法、开放性活检取 样法或尸检法来获得身体中骨骼肌肌纤维组成的 数据。 从表2-1中可以看出男女受试者上下肢肌肉的慢肌纤 维百分比平均为40-60% 肌纤维的百分比分布范围很大:慢肌纤维百分比最 低的为24%,最高的为74.2%
二、缩短收缩、拉长收缩 和等长收缩
(一)缩短收缩(向心收缩) 概念:肌肉收缩时,产生 的张力大于外加阻力时, 肌肉收缩变短,并牵拉骨 杠杆做向心收缩。 特点:收缩时肌肉长度缩 短、起止点相互靠近,因 而引起身体运动。
分为
等张收缩 等动收缩
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 ⑴ 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
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