王步标运动生理学 第一章 肌肉与运动

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(四）肌肉的弹性成分对收缩力学的影响
• 1、肌肉的弹性成分
收缩成分工作时产生的能量，并不能立即抵抗 阻力，而是先在弹性成分中储存，当其储存至 足以克服阻力时，整个肌肉才开始缩短。
弹性成分的作用
1）储存弹性势能，提高肌肉收缩效果 2）减少能耗，提高肌肉机械效率 3）使肌张力变化趋于缓和，防止肌肉损伤
三、肌肉收缩和舒张的原理与过程
（一）肌肉收缩的肌丝滑行理论
肌肉的收缩或伸长，是由于肌小 主要论点： 肌肉缩短后，暗带长 节中粗丝和细丝相互滑行，而肌 度不变，明带变短， 丝本身的长度和结构不变。当肌 证据： H肉收缩时，由 带由变短到消失。 Z线发出的细丝沿着 当肌肉拉长时 , 明带 粗丝向暗带中央滑动，结果相邻 （二）肌肉兴奋收缩和舒张的过程 、 HZ 带均加宽 . 的 线靠拢，肌小节变短，从而整 个肌细胞或整块肌肉收缩。 三个环节：①兴奋—收缩偶联； ②横桥运动引起肌丝滑行-——肌肉收缩； ③收缩的肌肉舒张。
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（三）肌肉收缩的总和(单收缩与强直收缩) 单收缩
不完全强直收缩
强直收缩
完全强直收缩
单收缩：整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次短促的刺激时， 被刺激的细胞产生一次动作电位，紧接着进行一 次收缩。
强直收缩
不完全强直收缩：新刺激落在前一个收缩过程 中的舒张期，使肌肉还没有完全舒张就产生第 二次收缩。 完全强直收缩：新刺激落在前一个收缩过程的 收缩期，使肌肉在前一收缩的收缩期未就开始 了第二次收缩。
（三）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。 • 作用：支撑、固定和维 持某一种姿势的作用。 •做功：不做功 •如：站立、悬垂、支撑等。
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二、肌肉的收缩的力学分析
肌肉在正常或实验室条件下可能会遇到两种负荷： 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。 后负荷：指在肌肉收缩之后才遇到的阻力或负荷， 它不能增加肌肉收缩前的初长度，但能阻碍肌肉收 缩时的缩短。
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等张收缩时，肌肉产生的张 力随关节角度而变化
等张收缩动画演示
等动收缩：肌肉在进行缩短收缩时，在整个关节运动范
围内都以恒定的速度进行最大收缩称为等动收缩。如： 自由泳中的手臂划水动作。
（二）拉长收缩（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 缩但仍被拉长了， 这种收缩形式称为 拉长收缩。 作用：主要是制动、 减速、缓冲肌张力。 做功：做负功 例：落地缓冲、步 行下楼梯
运动性肌肉痉挛
1、原因：①可能是由于运动引起终末池释放Ca2+增加，摄Ca2+下降， 肌浆中Ca2+浓度升高，导致肌肉收缩、放松能力下降，骨骼肌持续 性收缩而造成局部组织缺血、代谢产物堆积——肌肉痉挛，表现为 肌肉疼痛。
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②乳酸堆积、缺氧、过度牵拉、寒冷、出汗过多导致水盐代谢失 衡，均可引起整块肌肉痉挛，出现疼痛及肌张力增高，影响关节的 屈伸活动。
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（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，肌肉缩 短，牵拉它附着的骨杠杆 做向心运动，这种收缩形 式称为缩短收缩。 作用：实现各种加速运动 和位移运动 做功：做正功
例：屈肘、抬腿、挥臂等。
等张收缩
肌肉收缩时，其外加阻 力在整个收缩过程中是恒定 的，当肌张力发展到足以克 服外加阻力后，其张力在收 缩的全过程就不再变化了。 这种收缩形式称为等张收缩 。在运动实际中，不可能有 等张收缩现象。
慢运动单位：由小运动神经元连同它所支 配的所有慢肌纤维组成慢运动单位。
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N-M接头处的兴奋传递过程
Ca2＋通道开放，Ca2＋内流
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N2受体结合，Na＋、K＋ 通透性↑ → 终板电位（EPP）
2、训练可产生适应性变化——可发生较小（10%） 的适应性转变。
结论：肌纤维分配模式既取决于遗传，也受训练 影响。 研究还表明：随年龄增加慢肌纤维百分比增加。
（二）训练对肌纤维横断面积的影响
训练使肌纤维选择性肥大：
①力量训练可使快肌纤维出现选择性肥大。 ②速度训练可使快、慢肌纤维面积均增加，但快 肌增加多于慢肌增加。 ③耐力训练可使慢肌纤维出现选择性肥大。
1、兴奋-收缩耦联
把以肌膜的电变化为特征的兴奋过程与肌丝滑行为基础 的收缩过程联系在一起的中介过程，称为兴奋-收缩偶联。
三个主要步骤：
①动作电位沿横管系统 传到肌细胞内部。 ②三联管处的信息传 ③ 终池中Ca2+释放入肌 浆与肌钙蛋白结合，解 除位阻效应。
2、横桥摆动肌丝滑行
——肌肉收缩
Ca2+与肌钙蛋白结合， 肌钙蛋白构型改变 原肌球蛋白位移，暴露 肌动蛋白上的结合位点
3、肌肉的神经调节发生改变，使肌肉发生痉挛而 致疼。
二、防治
1、锻炼安排要合理。
2、局部热敷和涂擦药物。
3、牵伸肌肉、按摩、运动可减轻酸疼
4、做好锻炼时的准备活动和整理活动。 5、适当服用维持肌肉结构的蛋白类营养补 剂：维生素Ｅ、Ｃ、β-胡萝卜素、支链氨 基酸、谷氨酰胺、铜、锌、锰 等。
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肌丝的分子组成 粗肌丝: 肌球蛋白 横桥的功能特点：①有ATP结 合位点。具有ATP酶活性，可 水解ATP供能。②有与细肌丝 的肌动蛋白可逆结合的位点。 ③可向肌节中央摆动。 有横桥位 细肌丝: 肌动蛋白 点 原肌球蛋白 肌钙蛋白 收缩蛋白——肌球蛋白 与肌动蛋白合称为收缩 蛋白。
横桥与细肌丝结合， 分解ATP释放能量
横桥摆动， 牵拉细肌丝向肌节中央滑行 肌节缩短—肌细胞收缩
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3、肌肉的舒张
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
原肌凝蛋白复盖 横桥结合位点 骨骼肌舒张
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肌管系统的功能一是物质交换；二是将动作电位传导至 肌纤维内部，引起终末池释放Ca2+，以触发肌肉收缩
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肌肉的神经支配
（一）运动单位（motor units） 一个运动神经元连同它所支配的全部肌纤维， 从功能上看是一个基本功能单位，故称为运 动单位。 快运动单位：由大运动神经元连同它所支 配的所有快肌纤维组成快运动单位。
（三）训练对肌纤维代谢能力的影响
实验表明：耐力训练可使慢肌纤维中线粒体数目增多， 体积增大，琥珀酸脱H酶活性增加，从而显著提高慢肌 纤维的有氧氧化能力；同时，也使快肌纤维中琥珀酸脱 H酶活性提高。 力量和速度训练可能使骨骼肌无氧代谢能力得到提高。
（四）肌纤维对训练适应的专一性 ①不同运动专项或不同训练方法上。
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快肌纤维适合于速度与力量性项目。
• 研究表明表1-2，优秀耐力运动员ST百分比 较高，速度运动员FT百分比较高。

应用：运动选材
当然，选拔运动员时除选择肌纤维优势外，还要 考虑生理、心理、生化、心血管功能和技战术等 因素。
四、训练对肌纤维类型的影响
（一）训练能否引起两类肌纤维互变
1、遗传决定而不能随训练互变——“自然选择”
②在机体不同部位的肌肉上。
运动肌肉延时性疼痛
一、 原因
1、肌肉的张力和弹性的急剧增加，可引起肌肉结 构成分的物理性损伤。如肌肉及结缔组织损伤， 肌筋膜、肌束膜等肌膜损伤；骨骼肌超微结构改 变——肌原纤维排列不规则，整个肌节扭曲，Z线 异常等。
2、新陈代谢的增加，氧自由基、代谢废物对组织 的毒性增加。
传统武术理论有：“宁练筋长一分，不练肌厚 三分”、“筋长则力大，肉厚则身沉”。
有学者研究发现：黑人运动员弹跳好的原因之 一，就是跟腱特长。古巴女排选手可长达29厘 米。
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三、肌纤维类型与运动成就

不同的肌纤维适合于不同的运动项目
• 慢肌纤维适合于耐力项目运动；
Na＋通道开放→动作电位
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兴奋在细胞内与神经-肌肉接点处（细胞间） 传递特点的比较
细胞内传导 方式 局部电流 不衰减传导 双向传导 细胞间传导 化学传递 兴奋传递为1对1 单向传递
特
点
传递速度快 相对不疲劳性
时间延搁
高度敏感，易疲劳，易受 化学因素影响
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2、防治：热敷、局部按摩及轻柔地被动牵拉肌肉逐渐恢复正常活动 范围，可以活跃局部血液循环，排除代谢废物，消除疼痛。充分的 准备活动、适度的保暖和保持水盐电解质平衡可以预防痉挛发生。
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