02-肌纤维类型与运动1

当运动强度为150％最大摄氧量强度时，快肌纤维中的
糖元首先被消耗。 说明，在以较低的强度运动时，慢肌纤维首先被动员， 运动强度较大时，快肌纤，维首先被动员。
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司密斯(Smith)描记了猫比目鱼肌(100％ST)和腓肠肌 外侧头(85％FT)在从事站立、跑台跑、跳跃等活动时的肌
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一、肌纤维类型的分类
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1. 根据收缩速度，可将肌纤维划分为快肌纤维和慢肌纤维； 2. 根据收缩及代谢特征，可将肌纤维划分为 快缩、糖酵解型(Fast Gly- colytic，FG) 快缩、氧化、糖酵解型(Fast Oxidative Glycolytic ， FOG) 慢缩、氧化型(Slow Oxidative，SO)； 3. 根据运动单位的工作性质，可划分为 运动性运动单位和紧张性运动单位； 4. 根据收缩特性及色泽，也可将肌纤维划分为 快白、快红和慢红三种类型； 5. 布茹克司(Brooks，1970)将肌纤维分为 Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅱ型肌纤维又为分Ⅱa、Ⅱb两个亚型。 根据不同的分类方法将肌纤维进行分类及其对应关系如表2-3。
从图 2-30B 中可以看到，在全速自行车运动中，快肌纤维
中的糖元消耗速率较快。说明在高强度、短时间的工作中， 快肌纤维优先被动员。
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图 30
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从上述的实验中可以看出，在运动时运动单位的动 员具有选择性。 这种选择性和运动强度有密切的关系。 在运动训练时，采用不同强度的练习，可以发展不 同类型的肌纤维。 为了增强快肌纤维的代谢能力，训练计划必须包括 大强度的练习；
较大的力量；当肌肉力量相同时能产生较大的收缩速度。
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图2-28A显示的是快肌纤维百分比较高(FT高于60％) 和较低(FT低于50％)的受试者的力量-速度曲线。可以看
Байду номын сангаас
出，快肌纤维百分比高的受试者的力量-速度曲线向右上
方转移。
图 28
将快肌纤维百分比较高的曲线同快肌纤维百分比较 低的曲线相比，可见其移动幅度是相当大的。 实验证明，在相同的速度下，同快肌纤维百分比较
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(3)肌纤维类型与疲劳 图 29 快肌运动单位比慢肌运动单位更容易疲劳。 图2-29比较了人的快肌和慢肌纤维的疲劳特性。 图2-29A中可以看出，当以每秒180度的角速度重复完成 最大用力伸膝运动时，在开始阶段股外肌中快肌纤维百分比 为61％的受试者，伸膝时股外肌的肌肉力量远远大于快肌纤 维百分比为 38％的受试者。 而当继续进行重复收缩时，快肌纤维百分比为 38％的 受试者的力量下降速度较慢，而快肌纤维占61％的受试者的 力量下降速度较快，并且很快低于快肌纤维百分比较低的受 试者。由此可以认为快肌运动单位在收缩时能产生较大的力 量，但容易疲劳。 图2-29B表示快肌纤维与慢肌纤维百分比同疲劳的关系。
表 3
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二、不同类型肌纤维 形态 机能 代谢特征
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1．不同肌纤维的形态特征
(1)快肌纤维的直径较慢肌纤维大。
(2)快肌纤维的肌浆网(内质网)较慢肌纤维发达。
(3)慢肌纤维周围的毛细血管网较快肌纤维丰富。 慢肌纤维与快肌纤维的毛细血管网比为1:0.8
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1673 年劳伦悉尼(Loranzini)首次报道兔骨骼 肌有些颜色较红，有些颜色较白，并发现肌肉的色 泽与运动能力有关。 1883 年仑威尔(Ranvier)用电刺激方法证明红 肌纤维收缩速度慢而相对持久，白肌纤维收缩速度 快，但容易疲劳，并将骨骼肌纤维分为“红肌”和 “白肌”两种类型。 1962 年伯格斯特隆(Bergstrom)发明肌肉活检 技术以来，对运动员的骨骼肌纤维特征与运动机能 进行了大量研究，证实骨骼肌纤维类型与运动员科 学选材和运动训练有着十分密切的关系。
电图。
站立时，比目鱼肌有肌电活动，腓肠肌外侧头无肌电 活动；
跑时，两种肌纤维都参与工作
当跑速从0.5米/秒提高到3.5米/秒时，FT/ ST波幅度 的比率由0.25增加到1.5，表明随着速度的加快，快肌纤
维参与工作的程度增加了；
在跳跃时快肌纤维参与工作的程度达到最大。
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可见快肌纤维的无氧代谢能力较慢肌纤维高
快肌纤维和慢肌纤维的一些不同的特性见表2-4
表4
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三、运动时 不同类型运动单位的动员
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高耐克(Gollnick)等人让受试者用2/3最大摄氧量强度 运动，发现慢肌纤维中的糖元首先被消耗，继而转向快肌 纤维。甚至当慢肌纤维中的糖元完全空竭时，快肌纤维中 还有糖元剩余。
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(2)快肌纤维的无氧代谢能力高于慢肌纤维 快肌纤维中一些重要的与无氧代谢有关酶的活性明 显高于慢肌纤维。 镁-三磷酸腺苷酶(Mg-ATPase)活性为慢肌纤维的3倍 肌激酶(MK)活性为慢肌纤维的1.8倍 磷酸肌酸酶(CPK)活性为慢肌纤维的1.3倍 乳酸脱氢酶(LDH)的活性为慢肌纤维的2 -2.5倍
通过受试者进行最大力量伸膝时实验发现，股外肌快
肌纤维百分比较高的人，最大伸膝力量也较大；最大伸膝 力量与快肌纤维百分比成正比关系。(图2-27)
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图 27
由于收缩力量、速度均与肌肉中快肌纤维百分比有关。 快肌纤维百分比较高的肌肉的收缩速度和力量均大于慢肌 纤维百分比较高的肌肉。故快肌纤维百分比较高的肌肉的 力量-速度曲线向右上方转移。 因此，运动员在完成某一运动时，如果参与工作的肌 肉中快肌纤维百分比较高，则在同样的运动速度下能发挥
因此慢肌纤维的血液供应较好。
(4)慢肌纤维含有较多的肌红蛋白 快肌纤维中含有较多收缩蛋白。 (5)与快肌纤维相比慢肌纤维含有较多的线粒体 而且线粒体的体积较大。
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2．神经支配特征
慢肌纤维由较小的运动神经元支配，运动神经纤维较
细，传导速度慢(2-8米／秒)，兴奋阈值低。神经末梢与肌
也可以看到，快肌纤维百分比最低的耐力项目运动
员(如越野跑)，其曲线甚至低于无训练者。
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力量-速度曲线虽然与快肌纤维百分比有关。但是， 尽管无训练者的快肌纤维百分比仅稍低于短跑和跳跃 项目的运动员(56％对61％)，但是由于缺乏训练，其 肌肉的力量及收缩速度均较低。低于快肌纤维百分比 分别为52％和41％的下降滑雪和竞走项目的运动员。 说明运动训练可以对力量-度曲线有明显的影响。 运动员通过运动训练可以使力量-度曲线向右上方转移。
肌纤维类型与运动
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思考题：
1. 研究人类肌纤维类型的意义
2. 不同类型肌纤维的特点
3. 不同项目运动员肌纤维类型分布的特点 4. 训练对肌纤维类型的影响？ 5. 如何测试肌纤维类型？
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目
录
一、肌纤维类型的分类 二、不同类型肌纤维的形态、机能及代谢特征 三、运动时不同类型运动单位的动员 四、不同项目运动员肌纤维的组成 五、肌纤维类型同遗传与训练的关系 六、肌纤维类型的测试方法
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图 26
(2)肌纤维类型与肌肉力量
肌肉收缩的力量与单个肌纤维的直径和运动单位中所 包含的肌纤维数量有关。 快肌纤维直径大于慢肌纤维，快肌运动单位中所包含 的肌纤维数量多于慢肌运动单位。因此，快肌运动单位的 收缩力量明显地大于慢肌运动单位。 快肌运动单位百分比较高的肌肉的力量大于慢肌运动 单位百分比较高的肌肉。
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动物实验表明，在高强度精疲力竭的跑步中所积累的 乳酸，绝大部分是由快肌纤维产生的。因而，在短时间、
高强度运动中所产生的局部疲劳可能是由于乳酸的积累所
致。 耐力练习所产生的疲劳包括局部的肌肉疲劳和全身疲 劳。局部肌肉疲劳可能与快肌和慢肌纤维中代谢产物(如乳 酸等)的积累以及肌糖元的含量有关，全身疲劳则是在局部
图2-30A表示30公里跑过程中股外肌的快肌纤维和肌 纤维中糖元利用情况。 受试者的股外肌中快肌纤维百分比为 60％ 慢肌纤维百分比为40％ 运动员平均运动时间为2.5小时以内。 从图中可以看到，慢肌纤维中的糖元消耗速度较快。 这表明，耐力运动时，慢肌纤维的参与程度较快肌纤维大。 而在自行车全速运动时，情况则完全相反。
2-4毫秒
90毫秒（比目鱼肌） 7.5毫秒（动眼肌） 50-70毫伏 80-90毫伏
慢肌纤维动作电位持续时间
快肌纤维动作电位持续时间
长
较短
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4．代谢特征
(1)慢肌纤维的氧化能力明显大于快肌纤维 实验证明慢肌纤维氧化脂肪的能力为快肌纤维的4倍。 慢肌纤维中氧化酶系统如细胞色素化酶(CYTOX)、苹 果酸脱氢酶 (MOH)和琥珀酸氢酶(SHD)等的活性都明显高 于快肌纤维。 慢肌纤维中作为氧化反应场所的线粒体大而多，线 粒体蛋白(线粒体蛋白主要是各种氧化酶)的含量也较快 肌纤维多；快肌纤维中线粒体的体积小，而且数量少， 线粒体蛋白含量也少。 慢肌纤维中的甘油三脂含量可比快肌纤维多3倍。 慢肌纤维中的毛细血管的数量多于快肌纤维，说明 慢肌纤维的血液供应丰富。 慢肌纤维中的肌红蛋白含量也明显大于快肌纤维。 这都说明慢肌纤维的有氧代谢能力大于快肌纤维。
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慢肌纤维抗疲劳的能力比快肌纤维强得多。是因为 慢肌纤维的有氧代谢潜力较大。慢肌纤维中的线粒体体 积大而且数目多，肌红蛋白的含量也比较丰富，周围的 毛细血管网较为致密。
快肌纤维比较容易疲劳，与快肌纤维的有氧代谢能
力较低有关。快肌纤维含有丰富的葡萄糖酵解酶，因而 有氧代谢能力低，而无氧酵解能力较高。所以在收缩时 所需的能量大都来自糖的无氧代谢，从而引起乳酸大量 积累。
低的组比较，快肌纤维较高的组，可多发挥15％的力量
或更多；而在相同的力量下，其运动速度可快85％
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图2-28B表示的是不同项目运动员的力量-速度曲线。 可以看到，快肌纤维百分比越高的运动员，其力量-速度 曲线在图中的位置越靠近右上方。
图 28
那些参加需要较高输出功率运动项目(如短跑、跳跃 及投掷等项目)的运动员，比其他运动员能在更高的运动 速度下发挥更大的力量。
肉接触面积小。神经末梢内突触小泡的含量少。
快肌纤维由较大的运动神经元支配，神经纤维较粗，
其传导速度快(8-40米／秒)，兴奋阈值高。神经末梢与肌肉 接触面大。神经末梢内含有较多的突触小泡。
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3．生理学特征
(1)肌纤维类型与收缩速度 研究表明，快肌纤维收缩的持续时间短，慢肌纤维收缩 的持续时间较长。 在人体的骨骼肌中，快肌运动单位与慢肌运动单位是相 互混杂的，一般不存在单纯的快肌或慢肌。 但是在每个人的每块肌肉中，快肌与慢肌运动单位的分 布比例是不同的。机体各部分肌肉的肌纤维类型比例是与其 功能相一致的，维持平衡的肌肉红肌比例较高，需要快速运 动的肌肉白肌比例较高。图2-25 图 25 令15名受试者在无负荷下测定最大伸膝速度，用针刺活 检技术测定股外肌快肌纤维的百分比。结果表明，快肌纤维 百分比较高的受试者的肌肉收缩速度较快。(图2-26)
肌肉疲劳的基础上，加上其它的因素，如低血糖、肝糖元
含量下降、脱水、体内的电解质平衡失调、体温过高、情 绪低落等。
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(4)快肌纤维和慢肌纤维的电生理学特征 慢肌纤维收缩的潜伏期较长 6-8毫秒
快肌纤维的潜伏期短
慢肌纤维的收缩时间长 快肌纤维的收缩时间短 慢肌纤维静息电位较小 快肌纤维静息电位较大