【學(xué)習(xí)課件】第一章肌肉的興奮與收縮

1、肌肉的興奮與收縮 第一章 編輯課件提要 本章系統(tǒng)闡述神經(jīng)肌肉的興奮性，含興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的傳遞，這是完整肌體內(nèi)肌肉收縮的生理學(xué)基礎(chǔ)；根據(jù)肌絲滑行的形式和力學(xué)特性進(jìn)行分析；此外，肌肉中結(jié)締組織對(duì)肌肉收縮的影響及肌電圖在體育科研中的應(yīng)用也作了簡要的介紹。 目的要求 重點(diǎn)掌握興奮和興奮性的概念，引起興奮的刺激條件，靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的機(jī)制，肌肉的收縮過程，肌肉收縮的形式和力學(xué)特征。 編輯課件第一節(jié)神經(jīng)肌肉的興奮性和生物電現(xiàn)象第二節(jié)肌肉收縮的原理第三節(jié)肌肉收縮的形式與力學(xué)特征第四節(jié)肌肉結(jié)締組織對(duì)肌肉收縮的影響第五節(jié)肌電圖在體育科研中的應(yīng)用編輯課件神經(jīng)肌肉的興奮性和生物電現(xiàn)象 第

2、一節(jié) 編輯課件主要內(nèi)容興奮和興奮性概念 引起興奮的刺激條件 興奮性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化 神經(jīng)肌肉細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 興奮在神經(jīng)肌肉接頭的傳遞編輯課件1興奮和興奮性概念 生物體具有對(duì)刺激發(fā)生反應(yīng)的能力，稱為興奮性。興奮性是神經(jīng)肌肉最重要的生理特性，是一切生物所具有的特性。 可興奮細(xì)胞受刺激發(fā)生興奮時(shí)，在細(xì)胞膜兩側(cè)發(fā)生一次可傳播的電位變化，稱動(dòng)作電位。因而興奮性又特指組織細(xì)胞接受刺激具有產(chǎn)生動(dòng)作電位的能力，而興奮則是產(chǎn)生動(dòng)作電位本身或動(dòng)作電位同義語。 返回編輯課件2引起興奮的刺激條件 一定的強(qiáng)度 一定的持續(xù)時(shí)間 一定的強(qiáng)度時(shí)間變化率 編輯課件閾強(qiáng)度閾刺激 要使組織產(chǎn)生興奮，刺激必須

3、達(dá)到一定的強(qiáng)度。當(dāng)刺激作用時(shí)間和強(qiáng)度時(shí)間變化率固定不變的條件下，能引起組織細(xì)胞興奮所需的最小刺激強(qiáng)度，稱為閾強(qiáng)度或簡稱為閾值。達(dá)到閾強(qiáng)度的刺激稱為閾刺激。閾刺激小，表示組織興奮性高；相反則低。高于閾刺激稱為閾上刺激；低于閾刺激強(qiáng)度的刺激稱為閾下刺激。 編輯課件強(qiáng)度時(shí)間曲線 若固定刺激強(qiáng)度時(shí)間變化率，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，引起組織興奮所需要的閾強(qiáng)度和刺激的作用時(shí)間量反變關(guān)系。以刺激強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以刺激作用時(shí)間為橫坐標(biāo)，將引起組織興奮的刺激強(qiáng)度和時(shí)間的關(guān)系，描繪在直角坐標(biāo)系中?？傻玫綇?qiáng)度時(shí)間曲線 。返回編輯課件3興奮性的評(píng)價(jià)指標(biāo) 閾強(qiáng)度 時(shí)值 評(píng)價(jià)組織興奮高低的最簡易指標(biāo) 是以2倍基強(qiáng)度的刺

4、激作用于組織，剛能引起組織興奮所需的最短作用時(shí)間 返回編輯課件4興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化 興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)期：絕對(duì)不應(yīng)期相對(duì)不應(yīng)期超常期低常期 返回編輯課件5神經(jīng)肌肉細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 靜息電位 動(dòng)作電位靜息電位的產(chǎn)生的機(jī)制動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制動(dòng)作電位（神經(jīng)沖動(dòng)）的傳導(dǎo)局部興奮編輯課件靜息電位 靜息電位是指細(xì)胞未受到刺激時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。 返回編輯課件動(dòng)作電位 給予神經(jīng)軸突一次短促而有足夠強(qiáng)度的刺激時(shí)，它就產(chǎn)生一次興奮，當(dāng)興奮傳至微電極處時(shí)，就可以在示波器上觀察到一次電位波動(dòng)，即動(dòng)作電位 返回編輯課件編輯課件興奮性動(dòng)作電位上升支下降支負(fù)后電位絕對(duì)不應(yīng)期超常期低

5、常期正后電位相對(duì)不應(yīng)期返回編輯課件靜息電位的產(chǎn)生的機(jī)制 靜息電位的形成主要與細(xì)胞在安靜狀態(tài)時(shí)，膜內(nèi)外離子分布不同以及細(xì)胞膜對(duì)各種離子的選擇通透性不同有關(guān)。 編輯課件靜息電位主要是由于安靜時(shí)膜對(duì)K+有通透性和K+的外流而形成的。靜息電位實(shí)際上就是K+的平衡電位。 返回編輯課件動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制 動(dòng)作電位曲線的上升支，是膜外Na+迅速內(nèi)流的結(jié)果，但當(dāng)Na+內(nèi)流形成的膜內(nèi)正電位所產(chǎn)生的電位差與推動(dòng)Na+內(nèi)流的濃度梯度相平衡時(shí)，Na+就停止內(nèi)流，降極化達(dá)到頂點(diǎn)，這時(shí)膜兩側(cè)的電位差就是動(dòng)作電位的高度?？梢姡瑒?dòng)作電位相當(dāng)于Na+的平衡電位。 返回編輯課件動(dòng)作電位（神經(jīng)沖動(dòng)）的傳導(dǎo) 無髓鞘神經(jīng)纖維的傳導(dǎo) 編

6、輯課件有髓鞘神經(jīng)纖維跳躍式傳導(dǎo)示意圖 編輯課件動(dòng)作電位在神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)具有以下特征： 生理完整性 雙向傳導(dǎo) 不衰減和相對(duì)不疲勞性 絕緣性 返回編輯課件局部興奮 閾下刺激不能引起動(dòng)作電位，但它對(duì)受刺激局部的膜電位會(huì)產(chǎn)生一定的影響，可使受刺激局部對(duì)Na+的通透性輕度增加，造成原有靜息電位的輕度減小，并且只局限于受刺激的局部范圍。閾下刺激引起這種膜的局部去極化稱為局部反應(yīng)或局部興奮。 編輯課件局部興奮的特點(diǎn) 不呈現(xiàn)“全或無”定律 電緊張性擴(kuò)布 沒有不應(yīng)期 有總和現(xiàn)象 返回編輯課件6興奮在神經(jīng)肌肉接頭的傳遞 神經(jīng)和肌肉之間無直接的原生質(zhì)聯(lián)系，但神經(jīng)沖動(dòng)可傳遞給肌肉引起肌肉收縮。這種機(jī)能聯(lián)系是通過神經(jīng)肌

7、肉接點(diǎn)而進(jìn)行的。 編輯課件神經(jīng)肌肉接頭的結(jié)構(gòu) 突觸前膜突觸后膜突觸間隙 編輯課件興奮在神經(jīng)肌肉接頭傳遞的機(jī)制 當(dāng)沖動(dòng)從神經(jīng)纖維傳至軸突末梢時(shí)，軸突末梢出現(xiàn)除極化，改變神經(jīng)膜的通透性，使細(xì)胞外液中Ca2+進(jìn)入末梢內(nèi)，引起軸漿中200300個(gè)突觸小泡破裂，釋放出乙酰膽堿，進(jìn)入接頭間隙。當(dāng)乙酰膽堿經(jīng)接頭間隙到達(dá)終板膜表面時(shí)，立即與膜上的特殊受體（R）相結(jié)合，形成RACH復(fù)合體，引起膜對(duì)Na+、K+通透性改變，而導(dǎo)致除極化，進(jìn)而觸發(fā)一個(gè)可傳導(dǎo)的動(dòng)作電位沿肌膜傳播至整個(gè)肌纖維，引起整條肌纖維收縮。 編輯課件神經(jīng)肌肉接頭興奮傳遞的特點(diǎn) 化學(xué)傳遞 單向傳遞性 時(shí)間延擱 高敏感性 興奮傳遞是1對(duì)1的 下一節(jié)編

8、輯課件肌肉收縮的原理 第二節(jié) 編輯課件主要內(nèi)容1肌纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu) 2肌肉的收縮機(jī)制 3單收縮和強(qiáng)直收縮編輯課件1肌纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu) 肌纖維同其它許多細(xì)胞一樣，有細(xì)胞膜（稱肌膜）、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)（稱肌漿），和多個(gè)細(xì)胞核。肌漿中含有豐富的線粒體、糖原和脂滴，還充滿平行排列的肌原纖維和復(fù)雜的肌管系統(tǒng)。 編輯課件明帶（I帶）暗帶（A帶） 肌原纖維肌管系統(tǒng)粗肌絲細(xì)肌絲 橫管系統(tǒng) 縱管系統(tǒng) 終池返回編輯課件2肌肉的收縮機(jī)制 肌絲的分子組肌肉的收縮過程 肌肉的舒張 編輯課件編輯課件肌絲的分子組成 粗肌絲 細(xì)肌絲肌球蛋白（又稱肌凝蛋白）肌動(dòng)蛋白（又稱肌纖蛋白）原肌球蛋白（又稱原肌凝蛋白）肌鈣蛋白（又稱肌寧蛋白）

9、編輯課件粗肌絲編輯課件橫橋具有兩個(gè)重要的功能特征 （1）橫橋上有一個(gè)能與ATP（三磷酸腺苷）相結(jié)合的位點(diǎn)，同時(shí)具有ATP酶的活性，有水解ATP的內(nèi)源能力，當(dāng)橫橋一旦與細(xì)肌絲上的肌動(dòng)蛋白結(jié)合時(shí)，此酶即進(jìn)一步被激活，使ATP迅速水解為ADP+Pi；釋放出能量，供肌肉收縮時(shí)利用。 （2）橫橋在一定條件下可以和細(xì)肌絲上的肌動(dòng)蛋白分子呈可逆結(jié)合，并出現(xiàn)橫橋向肌節(jié)中央傾斜擺動(dòng)，使橫橋與粗絲主干之間角度減小，拖動(dòng)細(xì)絲向暗帶中央滑行。 返回編輯課件細(xì)肌絲返回編輯課件肌肉的收縮過程 興奮收縮耦聯(lián) 橫橋運(yùn)動(dòng)引起的肌絲滑行 編輯課件興奮收縮耦聯(lián)動(dòng)作電位沿橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞深部 三聯(lián)管結(jié)構(gòu)傳遞信息 縱管系統(tǒng)對(duì)Ca2+

10、的釋放和再聚積 返回編輯課件橫橋運(yùn)動(dòng)引起的肌絲滑行1.當(dāng)肌漿中離子濃度升高，Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合，肌動(dòng)蛋白失去鉤子作用，原肌球蛋白的雙螺旋體從肌動(dòng)蛋白雙螺旋結(jié)構(gòu)的溝沿滑到溝底，暴露出肌動(dòng)蛋白上與橫橋的結(jié)合點(diǎn)，含有ATP的橫橋與位點(diǎn)結(jié)合，形成肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白ATP復(fù)合體。與此同時(shí)，橫橋中的肌球蛋白ATP酶受肌動(dòng)蛋白激活，使橫橋中的ATP迅速水解成ADP+Pi；放出能量，引起橫橋頭部向粗肌絲中心方向擺動(dòng)，牽拉細(xì)絲向肌節(jié)中央滑行。2.橫橋頭部的擺動(dòng)，暴露出它上面的ATP 結(jié)合位點(diǎn)，新的ATP與橫橋結(jié)合，橫橋頭部與肌動(dòng)蛋白分離，橫橋中ATP通過內(nèi)源性分解放能，使橫橋從傾斜位回到正常的垂直位。 返回

11、編輯課件肌肉的舒張當(dāng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳來的刺激停止，終末池膜對(duì)Ca2+的通透性降低，Ca2+的釋放停止，縱管膜上的鈣泵迅速將CA2+泵回肌漿網(wǎng)的縱管，再擴(kuò)散到終池，肌漿中的Ca2+濃度降低，Ca2+與肌鈣蛋白分離。肌鈣蛋白的構(gòu)型恢復(fù)原狀，原肌球蛋白又將肌動(dòng)蛋白上的位點(diǎn)掩蓋，使橫橋與肌動(dòng)蛋白分離，粗絲與細(xì)絲回到它們?cè)瓉淼臓顟B(tài)，肌肉舒張。由此可見，Ca2+的釋放和泵回在肌纖維收縮和舒張中起著關(guān)鍵的作用。 返回編輯課件3單收縮和強(qiáng)直收縮 肌肉的收縮是由刺激引起的，根據(jù)引起肌肉收縮的刺激頻率的不同肌肉收縮可分為單收縮和強(qiáng)直收縮。編輯課件單收縮 潛伏期 收縮期 舒張期 返回編輯課件強(qiáng)直收縮 若增加刺激頻率，使每

12、次刺激的時(shí)間間隔短于單收縮所持續(xù)的時(shí)間，肌肉的收縮將出現(xiàn)融合現(xiàn)象，即肌肉不能完全舒張，稱為強(qiáng)直收縮。 下一節(jié)編輯課件肌肉收縮的形式與力學(xué)特征 第三節(jié) 編輯課件主要內(nèi)容1.肌肉收縮形式2.肌肉收縮的力學(xué)特征 編輯課件1肌肉收縮形式 縮短收縮 拉長收縮 等長收縮編輯課件縮短收縮等張收縮 等動(dòng)收縮 返回編輯課件拉長收縮拉長收縮又稱離心收縮，當(dāng)肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的張力小于外力時(shí)，此時(shí)肌肉積極的收縮但仍然被拉長了，這種收縮形式稱為拉長收縮。拉長收縮時(shí)肌肉起止點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)離，又稱離心收縮。 拉長收縮在實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)中起著制動(dòng)減弱和克服重力等作用。 返回編輯課件等長收縮當(dāng)肌肉產(chǎn)生的張力等于外力時(shí)，肌肉積極收縮但長度不

13、變，這種收縮形式稱為等長收縮。 編輯課件三種肌肉收縮形式的比較圖 三種收縮形式產(chǎn)生的張力水平經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：拉長收縮 等長收縮 縮短收縮 返回編輯課件2肌肉收縮的力學(xué)特征 肌肉收縮的力學(xué)特征指的是肌肉收縮時(shí)張力與速度、長度與張力的關(guān)系，它們反映了負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響。 體內(nèi)或?qū)嶒?yàn)條件下施加給肌肉的負(fù)荷有兩種：前負(fù)荷和后負(fù)荷 編輯課件后負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響張力與速度的關(guān)系 該曲線表明：在后加負(fù)荷條件下，在一定的范圍內(nèi)，肌肉收縮產(chǎn)生的張力和速度是反比關(guān)系。 編輯課件肌肉收縮的張力速度曲線可以通過訓(xùn)練而改變，有訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，其張力速度曲線向右上方偏移。就是在相同的力量下，可發(fā)揮更大的速度，在相同速度下，

14、可表現(xiàn)出更大的力量。 編輯課件男女性的張力速度曲線表現(xiàn)明顯的性別差別。如圖表明，不論是屈腕肌群或伸足肌群，成年男性張力速度曲線均高于成年女性。 返回編輯課件前加負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響長度與張力關(guān)系 編輯課件由此可見，每一條肌肉內(nèi)都存在一個(gè)最適的初長度或最適合的前負(fù)荷，肌肉在此長度下收縮時(shí)，其收縮效果或作功能力最大，而在初長度較長或較短時(shí)，其效果明顯下降。 下一節(jié)編輯課件肌肉結(jié)締組織對(duì)肌肉收縮的影響 第四節(jié) 編輯課件主要內(nèi)容1肌肉的彈性成分 2運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉結(jié)締組織的影響 編輯課件1肌肉的彈性成分 返回編輯課件2運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉結(jié)締組織的影響 長期運(yùn)動(dòng)可提高肌腱的抗張力和抗斷裂能力 長期運(yùn)動(dòng)可使肌肉結(jié)締組織

15、肥大 下一節(jié)編輯課件肌電圖在體育科研中的應(yīng)用 第五節(jié) 編輯課件主要內(nèi)容1肌電圖的概念 2肌電圖的應(yīng)用 編輯課件1肌電圖的概念 肌肉收縮時(shí)伴有動(dòng)作電位產(chǎn)生，總是興奮發(fā)生在前，收縮出現(xiàn)在后。如果采用適當(dāng)方法將肌肉興奮時(shí)的電位變化，經(jīng)引導(dǎo)、放大記錄下來，所得的圖形，稱為肌電圖。 返回編輯課件2肌電圖的應(yīng)用 利用肌電圖分析技術(shù)動(dòng)作，了解完成該動(dòng)作時(shí)有哪些肌肉參加，各個(gè)肌肉的用力程度怎樣，順序如何，直接為科學(xué)地安排教學(xué)與訓(xùn)練提供依據(jù)。 利用肌電圖解決體育基礎(chǔ)學(xué)科如運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中某些理論與實(shí)踐問題，間接地為體育運(yùn)動(dòng)服務(wù)。 利用肌電圖了解訓(xùn)練對(duì)神經(jīng)肌肉的影響，為評(píng)定運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練水平提供依據(jù)。 編輯課件復(fù)習(xí)思考題 （1）比較下列概念的含義：興奮與興奮性；閾值與時(shí)