運(yùn)動(dòng)生理學(xué)-骨骼肌機(jī)能幻燈片.ppt

1、第一章 肌肉收縮,1,本章將以骨骼肌微細(xì)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)肌肉的興奮和興奮性為基礎(chǔ)，闡述肌肉的收縮原理、肌肉收縮形式與力學(xué)表現(xiàn)，以及肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系等。,2,3,第一節(jié) 肌肉的微細(xì)結(jié)構(gòu),一、肌原纖維 1)呈細(xì)絲狀，貫穿于肌纖維全長(zhǎng)； 2)平行排列的各肌原纖維之間，明帶和暗帶又分布在同一水平，這就使每條肌原纖維上都有明暗相間的橫紋（cross striation）； 3)在橫紋中，明帶又稱I 帶，暗帶又稱A帶。 明帶中央有一條深色的Z線，暗帶中部有條染色淺的H帶，H帶中央有一條深色的M線。,4,肌原纖維,5,肌節(jié)： 1)定義：相鄰兩條Z線之間的一段肌原纖維稱肌節(jié)（sarcomere）。 肌節(jié)為

2、骨骼肌收縮和舒張功能的基本結(jié)構(gòu)單位。 2)組成：每個(gè)肌節(jié)由1/2 I 帶A 帶十 1/2 I 帶組成。,6,（一）粗肌絲和細(xì)肌絲,肌原纖維(myofibril) :由粗、細(xì)兩種肌絲有規(guī)律地排列而成。I 帶由細(xì)肌絲組成，H 帶由粗肌絲組成，而 A 帶其余部分則由粗、細(xì)兩種肌絲組成。 粗肌絲(thick myofi1ament):長(zhǎng)度為1.5m，寬15nm，位于肌節(jié)A帶，中央固定于M線上，兩端游離。 細(xì)肌絲（thin myofi1ament）：長(zhǎng)約1m，寬5nm，一端固定于Z線上，另一端游離，插入粗肌絲之間，止于H帶外緣(圖65)。,7,（二）肌絲的分子組成,粗肌絲的分子組成 粗絲的基本組成蛋白質(zhì)

3、是肌球蛋白（myosin，又稱肌凝蛋白），它一個(gè)六聚體的蛋白質(zhì)大分子，是由兩條分子量約為200kD 的重鏈(Myosin Heavy Chain，MHC)和兩對(duì)分子量為16-27kD的輕鏈(Myosin Light Chain, MLC)組成。它是由一個(gè)具有雙球狀頭部與之相連的一個(gè)雙股螺旋長(zhǎng)鏈尾部構(gòu)成。,肌球蛋白分子,8,肌球蛋白（myosin）分子的結(jié)構(gòu)：,呈豆芽狀，分為頭部和桿部，頭、桿之間和桿上有兩處類似關(guān)節(jié)，可以屈動(dòng)。 M線兩側(cè)的肌球蛋白分子對(duì)稱排列，桿部均朝向粗肌絲的中段，頭部則朝向粗肌絲的兩端并露出表面，稱為橫橋（cross bridge）。 肌球蛋白頭部是一種ATP酶并與ATP結(jié)

4、合，只有當(dāng)橫橋與肌動(dòng)蛋白上位點(diǎn)接觸時(shí)，頭部ATP酶才被激活，并立即水解ATP釋放能量，使橫橋發(fā)生屈曲運(yùn)動(dòng)。,9,10,肌動(dòng)蛋白（actin，又稱肌纖維蛋白）： 肌動(dòng)蛋白分子的單體呈球形，每個(gè)單體上都有與肌球蛋白結(jié)合的位點(diǎn)，單體相連成串球狀，肌動(dòng)蛋白是由兩條相互纏繞的串球狀螺旋鏈組成的。 原肌球蛋白(tropomyosin，又稱原肌凝蛋白)： 由較短的雙股螺旋多肽鏈組成，首尾相連，嵌于肌動(dòng)蛋白雙螺旋鏈兩側(cè)的淺溝內(nèi)。 肌鈣蛋白(troponin，又稱原寧蛋白)：TnT：將肌鈣蛋白固定于原肌球蛋白上。 TnI：抑制肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用的亞單位。 TnC：可與Ca+結(jié)合而引起肌鈣蛋白構(gòu)象改變。,

5、細(xì)肌絲的分子組成：,11,12,13,（三）細(xì)胞骨架,肌肉內(nèi)肌節(jié)和Z線正常形態(tài)的維持主要是靠肌肉內(nèi)的一些細(xì)胞骨架。 細(xì)胞外骨架 結(jié)蛋白和波形蛋白 作用：限制肌節(jié)長(zhǎng)度在肌肉收縮時(shí)被過(guò)分牽拉。 細(xì)胞內(nèi)骨架 肌聯(lián)蛋白和伴肌動(dòng)蛋白 作用：保持肌動(dòng)蛋白正常結(jié)構(gòu)。,14,二、肌管系統(tǒng),橫管系統(tǒng) 1)橫小管（transverse tubu1e）是由肌膜向肌漿內(nèi)凹陷形成的小管，其垂直于肌膜表面，因此稱為橫小管，也稱T小管(transverse tubule)。2)哺乳動(dòng)物骨骼肌橫小管位于I帶與A帶交界處。 3)橫小管的功能是將肌膜的電興奮快速同步地傳至每個(gè)肌節(jié)。 縱管系統(tǒng) 橫管和兩側(cè)的終池構(gòu)成所謂三聯(lián)管結(jié)構(gòu)。

6、,15,16,第二節(jié) 肌肉的特征,一、肌肉的物理特性 伸展性、彈性和粘滯性。 肌肉的物理特性受溫度影響。肌溫升高，肌肉粘滯度下降；肌溫下降， 肌肉粘滯度上升。所以在劇烈 運(yùn)動(dòng)前，要充分做好準(zhǔn)備活動(dòng)。,17,二、肌肉的生理特性,興奮性和收縮性 （一）興奮和興奮性概念 興奮性指組織細(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)作電位的同義語(yǔ)。 （二）引起興奮的刺激條件 引起興奮的三要素：刺激強(qiáng)度、作用時(shí)間和一定的強(qiáng)度時(shí)間變化率。 閾強(qiáng)度和閾刺激 強(qiáng)度時(shí)間曲線：基強(qiáng)度,18,（三）興奮性的評(píng)價(jià)指標(biāo)： 時(shí)值：是指以2倍基強(qiáng)度刺激 組織，剛能引起組織興奮所 需的最短時(shí)間。 （四）興奮

7、后恢復(fù)過(guò)程的興奮 性變化 絕對(duì)不應(yīng)期、相對(duì)不應(yīng)期、 超常期、低常期,19,第三節(jié) 細(xì)胞的生物電現(xiàn)象,一、靜息電位和動(dòng)作電位 （一）靜息電位（resting potential,RP） 膜的極化(polarization)狀態(tài) 去極化(depolarization) 超極化(hyperpolarization) 復(fù)極化(repolarization)。 （二）動(dòng)作電位（action potential,AP） 除極相、復(fù)極相（迅速?gòu)?fù)極和緩慢復(fù)極）、鋒電位。,20,21,22,二、靜息電位和動(dòng)作電位形成的原因,霍奇金的離子學(xué)說(shuō)：生物電的形成依賴于細(xì)胞膜兩側(cè)離子分布的不均勻性和膜對(duì)離子嚴(yán)格選擇的通透

8、性，及其不同條件下的變化，而膜電位形成的直接原因是離子的跨膜運(yùn)動(dòng)。 在刺激強(qiáng)度超過(guò)刺激閾后，即使刺激強(qiáng)度再增加，動(dòng)作電位幅度也不變，這種現(xiàn)象稱為“全或無(wú)”現(xiàn)象。,23,24,三、動(dòng)作電位的傳導(dǎo),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,25,26,四、局部興奮,閾下刺激引起的局部興奮有下列特點(diǎn)： 不是“全或無(wú)”的，它可隨著刺激強(qiáng)度增加而增大。 只能向鄰近細(xì)胞作電緊張性擴(kuò)布。 沒(méi)有不應(yīng)期。 有總和現(xiàn)象。,27,第四節(jié) 肌肉的收縮原理,一、興奮在神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的傳遞 神經(jīng)肌肉接點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)興奮由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳遞到肌肉的裝置。,28,（一）神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)

9、突觸前膜、突觸后膜和突觸間隙 （二）興奮在神經(jīng)肌肉接點(diǎn)傳遞的機(jī)制 突觸前過(guò)程 突觸前過(guò)程指乙酰膽堿（ACh）的合成、儲(chǔ)存和釋放。 突觸后過(guò)程,29,30,興奮在神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的傳遞的特點(diǎn),化學(xué)傳遞 興奮傳遞節(jié)律是一對(duì)一的 單向傳遞 時(shí)間延擱 高敏感性、易疲勞,31,二、肌肉的興奮收縮耦聯(lián),肌肉的興奮收縮耦聯(lián)：肌細(xì)胞興奮過(guò)程是以膜的電位變化為特征的，而肌細(xì)胞的收縮過(guò)程是以肌纖維機(jī)械變化為基礎(chǔ)，它們有著不同的生理機(jī)制，肌肉收縮時(shí)必定存在某種中介過(guò)程把它們聯(lián)系起來(lái)，這一中介過(guò)程稱為肌肉的興奮收縮耦聯(lián)。,32,肌肉的興奮收縮耦聯(lián)包括三個(gè)步驟 電興奮通過(guò)橫管系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞深處 三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞 肌漿

10、網(wǎng)中鈣離子釋放入胞漿以及鈣離子由胞漿向肌漿網(wǎng)的再聚集,33,動(dòng)作電位通過(guò)橫管膜傳向肌細(xì)胞深處，終末池膜上的鈣離子通道開(kāi)放，鈣離子順濃差流入肌漿，使肌漿鈣離子濃度比安靜時(shí)增高百余倍。鈣離子觸發(fā)肌絲滑行是興奮-收縮耦聯(lián)中的關(guān)鍵因子，由橫管及其兩旁的終末池所形成的三聯(lián)管是興奮收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。,34,三、肌肉的收縮與舒張過(guò)程,依照肌絲滑行理論，基本過(guò)程是：肌細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位引起肌漿中鈣離子濃度升高時(shí)，鈣離子與肌鈣蛋白亞單位C結(jié)合， 肌鈣蛋白及原肌凝蛋白相繼發(fā)生構(gòu)象改變，位阻效應(yīng)解除，肌纖蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)暴露，橫橋與之結(jié)合，橫橋發(fā)生扭動(dòng)，將細(xì)肌絲往粗肌絲中央方向拖動(dòng)。經(jīng)過(guò)橫橋與肌纖蛋白的結(jié)合、扭動(dòng)、

11、解離和再結(jié)合、再扭動(dòng)所構(gòu)成的橫橋循環(huán)過(guò)程，細(xì)肌絲不斷滑行，肌小節(jié)縮短。其間伴有ATP 消耗和化學(xué)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。,35,36,第五節(jié) 肌肉的收縮形式,一、單收縮和強(qiáng)直收縮 （一）單收縮：整塊肌肉或單個(gè)肌纖維接受一次短促的刺激后，先產(chǎn)生一次動(dòng)作電位，緊接著進(jìn)行一次收縮，稱為單收縮。 肌肉收縮分為三個(gè)時(shí)期：潛伏期、收縮期和舒張期。,37,（二）強(qiáng)直收縮,強(qiáng)直收縮分為兩種：不完全強(qiáng)直收縮和完全強(qiáng)直收縮。 引起肌肉完全強(qiáng)直所需要的最低頻率，稱為臨界融合頻率，它取決于肌肉單收縮時(shí)間的長(zhǎng)短。,38,39,二、縮短收縮、拉長(zhǎng)收縮和等長(zhǎng)收縮,（一）縮短收縮（向心收縮） 依據(jù)整個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍肌肉張力與負(fù)荷的關(guān)

12、系，可以分為非等動(dòng)收縮（等張收縮）和等動(dòng)收縮。 （二）拉長(zhǎng)收縮（離心收縮） （三）等長(zhǎng)收縮 肌肉收縮力量水平： 拉長(zhǎng)收縮等長(zhǎng)收縮縮短收縮,40,三、肌肉收縮的力學(xué)特征,在一定的范圍內(nèi)，肌肉收縮產(chǎn)生的張力和速度大致呈反比關(guān)系。 訓(xùn)練可以改變肌肉收縮的張力速度曲線。,（一）后負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響張力與速度的關(guān)系,41,（二）前負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響長(zhǎng)度與張力關(guān)系,在一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷越大，初長(zhǎng)度越長(zhǎng)，粗細(xì)肌絲的有效重疊越多，肌肉收縮越強(qiáng)。當(dāng)肌肉收縮達(dá)到最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的為最適前負(fù)荷和最適初長(zhǎng)度。,等長(zhǎng)收縮過(guò)程中的張力-長(zhǎng)度曲線,42,（三）肌肉的做功、功率和機(jī)械功率 1、肌肉的做功 絕對(duì)肌力 比肌力 生

13、理橫斷面積 2、肌肉收縮的功率（爆發(fā)力） 3、肌肉收縮的機(jī)械功率,43,第六節(jié) 肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)能力,一、人類肌纖維的類型 （一）根據(jù)組織化學(xué)染色法： 型肌纖維，又稱慢肌纖維(ST) 型肌纖維，又稱快肌纖維(FT) （二）根據(jù)肌纖維代謝特征： 慢縮氧化型(SO) 快縮強(qiáng)氧化酵解型(FOG) 快縮強(qiáng)酵解型(FG)。,44,二、兩類肌纖維的形態(tài)、生理和代謝特征,形態(tài)特征 代謝特征 生理特征,45,三、不同類型肌纖維的分布,不同肌纖維在同一塊肌肉中所占的數(shù)量百分比，稱肌纖維類型的百分組成。 快肌的肌纖維組成： 快A：收縮速度方面等同快肌，但代謝特征兼有快肌和慢肌特征。 快B：典型的快肌。 快C：過(guò)渡

14、型纖維，具有未完全分化特征，其數(shù)量較少。 快A快B快C,46,四、肌纖維類型與運(yùn)動(dòng)能力,兩類肌纖維百分組成與某些基本素質(zhì)關(guān)系密切 肌纖維類型與專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)能力關(guān)系密切 五、訓(xùn)練對(duì)肌纖維的影響 訓(xùn)練能否引起肌纖維組成的改變 快肌亞型在訓(xùn)練影響下可相互轉(zhuǎn)換。 不同訓(xùn)練形式對(duì)肌纖維影響的專門(mén)性 實(shí)驗(yàn)證明：不同訓(xùn)練形式能使肌纖維發(fā)生明顯的適應(yīng)性變化，其表現(xiàn)為肌纖維選擇性肥大。,47,六、運(yùn)動(dòng)時(shí)不同肌纖維的動(dòng)員,在進(jìn)行低強(qiáng)度或輕負(fù)荷活動(dòng)時(shí)，優(yōu)先使用慢肌纖維，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加和負(fù)荷的加大，快A和快B纖維依次被募集，當(dāng)強(qiáng)度或負(fù)荷最大時(shí)，快A和快B纖維募集的百分比大于慢肌纖維。,48,第七節(jié) 肌肉的結(jié)締組織,一、肌肉結(jié)締組織的組成成分 二、運(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)締組織的影響 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可提高肌腱的抗張應(yīng)力和抗斷裂力量。 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可使肌中結(jié)締組織肥大。,49,第八節(jié) 肌電圖,采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒓∪馀d奮時(shí)的電變化經(jīng)過(guò)引導(dǎo)、放大和記錄，所得到的圖形稱為肌電圖(EMG)。 一、肌電的引導(dǎo) 針電極可記錄單個(gè)運(yùn)動(dòng)單位甚至單個(gè)肌纖維的電活動(dòng)。但不適合做運(yùn)動(dòng)時(shí)肌電圖。 表面電極所引導(dǎo)的是整塊肌肉的綜合電活動(dòng)，操作簡(jiǎn)便、無(wú)損傷。但不能記錄深層肌肉電活動(dòng)。,50,二、正常肌電圖,運(yùn)動(dòng)單位電位的波幅代表放電的強(qiáng)度，