运动生理学第一章 ,骨骼肌

肌动蛋 白
肌钙蛋白 原肌球蛋白
横桥
粗肌丝：肌球蛋白（myosin）
细肌丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙 蛋白
• 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
三、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。
二、动作电 (一)动作位电位的概念
可兴奋细胞兴奋时，细胞内产生的可扩布的电 位变化。
(二)动作电位的变 化过程
1.静息相
2.去极相
去 极 化 :90→0mv
反
极
化:0→+30mv
3.复极相
动作电位示意图
(三)动作电位的产生原理
Na+ Na+ Na+ Na+
Na+ Na+K+ Na+
Na+
Na+ Na+
• 在中国生理学会关怀下，中国生理学 会运动生理学专业委员会于2001年成立， 标志着运动生理学已发展成为生理科学下
二、当前运动生理学的几个
研究热点
• (一)最大摄氧量的研究 • (二)对氧债学说的再认识 • (三)关于个体乳酸阈的研究 • (四)关于运动性疲劳的研究 • (五)关于运动对自由基代谢影响的研究
运动生理学
绪论
第一节 生命的基本特征 第二节 人体生理机能的调节 第三节 人体生理机能调节的控制
第四节 运动生理学研究的基本方法 第五节 运动生埋学的历史与研究现状 第六节 运动生理学的发展趋势
• 人体生理学：生命科学的一个分支，是研究人体 生命活动规律的科学，是医学科学的重要基础理 论学科。
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。
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。
Na+
K+
Na+
K+
K+
Na+
Na+
K+
Na+ Na+
K+
细胞外带正电
K+
Na+
细胞内带负电
• ③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
• ④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+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。
第二节 人体生理机能的 调节
一、神经调节
二、体液调节
三、自身调节
四、生物节律
一、神经调节
神经调节：由神经系统的活动调节
生理功能的调节方式。
调节特点：快速、短暂、精确
调节基本方式：反射
调节结构基础：反射弧
反射弧分析实验
反射弧组成：
感受器 传入N纤维 中 枢 传出N纤维 效应器
二、体液调节
体液调节：某些特殊的化学物质 经血液运输调节机体的生理功能
第五节 运动生埋学的历史与
研究现状
• 一、运动生理学的历史
20世纪初发展起来的一门年轻的学科。
• 希尔被誉为“运动生理学之父”。当 时出版了三部运动生理学名著： 《肌肉活动》、《人类的肌肉运动影响速度与疲劳的因素》和《有生命 的机械》。
• 我国的运动生理学发展可追溯到20世 纪的40年代。生理学家蔡翘于1940年
与静息电位相关的 概念：
静息电位:细胞处于相对安静状态时，细胞 膜内外存在的电位差。 因电位差存在于膜的两侧所以又称膜电 位
静息电位值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心 肌细胞为-70～-90mV，红细胞约为-10mV 左右。
静息电位值描述: RP↑→膜内负电位↑(-70→-90mV)=超极
(二)静息电位产
[思考题]
• 1.运动生理学的研究任务是什么？ • 2.生命活动的基本特征是什么? • 3.人体生理机能是如何调节的? • 4.人体生理机能调节的控制是如何实现
的? • 5.运动生理学的研究方法有哪些? • 6.目前运动生理学研究的主要热点有哪
些?
第一章 骨骼肌机 能
第一节 肌纤维的结构
第二节 骨骼肌细胞的生物电现象 第三节 肌纤维的收缩过程 第四节 骨骼肌特性 第五节 骨骼肌收缩 第六节 肌纤维类型与运动能力 第七节 肌电的研究与应用
静息电位产生原理（二）
Na+ Na+ Na+ Na+K+
Na+
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+
K+ K+ K+ K+
K+ K+ K+
Na+ K+
K+
K+
Na+
细胞外
K+通道 开放
Na+通道
K+
关闭
细胞内
看看离子是如何运动的
静息电位产生原理（三）
Na+
K+ Na+
K+
K+
Na+
Na+ K+
K+
• 运动生理学：是人体生理学的分支，是专门研究 人体的运动能力和对运动的反应与适应过程的科 学，是体育科学中一门重要的应用基础理论学科。
• 运动生理学的任务是： • 揭示体育运动对人体机能影响的规律及机理； • 阐明运动训练、体育教学和运动健身过程中的生
理学原理； • 指导不同年龄、性别和训练程度的人群进行科学
自由基又称为游离基，系指外层轨道上含 有一个或一个以上未配对电子的分子、原子、 离子或基团。 • (六)运动对骨骼肌收缩蛋白机构和代谢的影响 • (七)关于肌纤维类型的研究 • (八)运动对心脏功能影响的研究
第六节 运动生理学的发展趋 势
• 一、微观水平研究不断深入 • 二、宏观水平研究更加发展 • 三、研究方法日益创新 • 四、应用性研究受到重视 • 五、研究领域不断扩大
二、反馈控制系统
在控制系统中，控制部分不断受受控部 分的影响，即受控部分不断有反馈信息返回 输入给控制部分，并改变它的活动。
控制方式：双向性（分：正反馈、负反馈）
反馈控制系统分为比较器、控制部分和 受控部分三个主要环节
三、前馈控制系
统
• 在调控系统中，有时干扰信息在作用于
受控部分引起输出效应发生变化的同时，还 可以直接通过受控装置直接作用于控制部分， 这种干扰信息对控制部分的直接作用称为前 馈。
• 活组织应激性的表现形式： 生物电活动、细胞的代谢变
化
• 具有兴奋性的组织必然具有应激性，
而具有应激性的组织不一定具有兴奋 性。
四、适 • 适应应性：性生物体长期生存在某一特定的生
活环境中，在客观环境的影响下可以逐渐 形成一种与环境相适应的、适合自身生存 的反应模式。生物体所具有的这种适应环 境的能力。
• 调节特点：范围较小、不十分灵敏
四、生物节律
生物体在维持生命活动过程中，除了需 要进行神经调节、体液调节和自身调节外， 各种生理功能活动会按一定的时间顺序发 生周期性变化，这种生理机能活动的周期 性变化，称为生物的时间结构，或称为生 物节律。生物节律可按其发生的频率高低 分为近似昼夜节律、亚日节律和超日节律
• 例如长期居住在高原地区的居民，其血液中的红 细胞数量远远超过平原地区的居民。
• 运动员经过长期的力量训练可使肌肉的力量和体 积增加；长期经过耐力训练可使肌肉耐力、心肺
五、生殖
• 生物的生命是有限的，必须通过生殖 过程进行自我复制和繁殖，使生命过 程得到延续。
• 生殖主要是通过两性的交配实现的， 是生命的基本活动。但是，近几年由 于生物技术的发展，可以通过克隆技 术使生命得到复制，传统的生殖理论 和观念受到挑战。
• 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
肌管系统结构示意图
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 四、细胞间的兴奋传递
五、肌 电
膜的化学组成和分子结构
一、静息电位(Resting
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
骨骼肌细胞
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）
一、肌原纤维和肌 每个肌小细节胞含有数
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。
第一节 生命的基本特 征
一、新陈代谢
二、兴奋性 三、应激性 四、适应性
五、生 殖
一、新陈代谢
• 概念：机体与外界不断进行物质交 换与能量转换的过程。
• 同化过程：生物体不断地从体外环 境中摄取有用的物质，使其合成、 转化为机体自身物质的过程。
• 异化过程：生物体不断地将体内的 自身物质进行分解，并把所分解的 产物排出体外，同时释放出能量供 应机体生命活动需要的过程。
钠钾泵在离子转运的作用
• 维持膜内外Na＋、K＋浓 度差
的调节方式。 调节调方节式特：激点素：缓慢、广泛、持久
①远分泌：内分泌腺→激素→血液运输→
受体→生理效应。
②旁分泌：激素不经血液运输而经组织液
扩散达到的局部性体液调节。
③神经分泌：神经细胞分泌的激素释放入
血达到的体液调节。
三、自身调节
自身调节：指组织和细胞在不依赖于外来 的神经或体液调节情况下，自身对刺激发 生的适应性反应过程。
+
静息电位产生的生理 机制：
①细胞膜内外离子分布不均 ②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
第三节 人体生理机能调节 的控制
一、非自动控制系统
二、反馈控制系统
三、前馈控制系统
一、非自动控制系统
在控制系统中，控制部分不受受控 部分的影响，即受控部分不能通过反馈 活动改变控制部分的活动。
控制方式：单向性
控制部分 指 令 受控部分 机能活动
控制特点：
①对受控部分的活动不起调节作用。 ②在人体生理功能调节中，该方式极少见的， 仅在反馈机制受到抑制时，机体的反应表现 为非自动控制的方式。
用“离生子原学理说”来解释 :
①细胞内外各种离子的浓度分布是不均匀 的。
静息电位产生原理（一）
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
K+
？Na+
Na+
Na+ Na+
K+
？ K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ Na+
K+
K+
细胞外高钠 细胞内高钾
• ②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+ ＞ A-
肌小节：两条Z线 之间的结构。
骨骼肌超微结构示意图
肌原纤维的结构示意
肌原纤维的结构示意图
粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图
二、肌丝的分 子组成
粗肌丝: 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。
细肌丝:肌动蛋白
原肌球蛋白
肌钙蛋白：
细肌丝与粗肌丝结构示意图
二、兴奋性
• 兴奋性：在生物体内可兴奋组织 具有感受刺激、产生兴奋的特性。
• 可兴奋组织：神经、肌肉和某些 腺体
• 兴奋：在生理学中将这些可兴奋 组织接受刺激后所产生的生物电 反应过程及表现。
• 生理活动表现：兴奋与抑制
三、应激性
• 应激性：机体或一切活体组织对周围 环境变化具有发生反应的能力或特性。
• 特点：双通路
第四节 运动生理学研究的基
本方法
一、研究水平 整体水平研究 方法：在整体水平上研究人体在一定的 环境条件下运动时，人体各器官、系统之 间的相互关系，以及人体各器官、系统对 运动的适应过程。 器官、系统水平研究
方法：离体组织、器官实验法
细胞、分子水平研究
二、研究方法
(一)动物试验法 动物实验一般分为慢性实验和急性实 验两类。 (二)人体实验法 在运动生理学研究中，常用的人体实 验法有运动现场测试法和实验室测试 法。
K+ K+ K+ K+
K+ K+ K+
Na+ K+
K+
K+
刺激
Na+
细胞外
K+通道 关闭
Na+通道
开放
K+
看看离子是如何运动的
细胞内
动作电位产生原理
K+
Na+
细胞外带负电
Na+
K+ Na+
K+
K+
Na+
Na+ K+
K+
Na+
K+ຫໍສະໝຸດ Baidu
Na+
K+
K+
Na+
Na+
K+
Na+ Na+
K+
细胞内带正电
(三)动作电位的产生原理
• 1957年北京体育学院为我国首次培养 出运动生理学研究生。其后，在高等学校 体育东中也先后成立了运动生理学教研室。 1958年成立了国家体育科学研究所，其中 设置了运动生理学研究室，这是我国第一 个专门研究运动生理学的科研机构。70年 代末至80年代，是我国运动生理学的教学 及科研工作的第二次飞跃发展时期。