運動生理學(xué)肌肉活動

1、第一節(jié) 肌肉的特性一、骨骼肌的物理特性伸展性：骨骼肌在受到外力牽拉或負重時可被拉長的特性。彈性：而當(dāng)外力或負重取消后，肌肉的長度又可恢復(fù)的特性。粘滯性：肌漿內(nèi)各分子之間的相互摩擦作用所產(chǎn)生的特性。,第二章 肌肉活動 目的：1掌握兩類肌纖維的特點； 2掌握訓(xùn)練對兩類肌纖維的影響 3掌握興奮產(chǎn)生的機理 4掌握肌肉收縮機理及收縮形式,,,,,（一）、興奮性,1.興奮：生物體受到刺激后

2、產(chǎn)生生物電（動作電位）反應(yīng)。2.興奮性：生物體對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力。3.可興奮細胞:只需較小刺激強度，便能迅速作出反應(yīng)的細胞。4.反應(yīng):生物體受到刺激時，其新陳代謝及外部表現(xiàn)發(fā)生相應(yīng)的改變。5.刺激:各種能引起生物體發(fā)生反應(yīng)的環(huán)境變化。,二、肌肉的生理特性,（二）引起興奮的刺激條件,引起興奮的刺激條件 ①一定刺激強度 ②一定刺激作用持續(xù)時間 ③一定刺激強度變化率 (三)閾強度和閾刺激1.閾刺激:凡是能引起組織產(chǎn)

3、生興奮的最小刺激。2.閾強度（閾值）:在一定刺激時間和強度-時間變化率不變，能引起組織產(chǎn)生興奮的最小刺激強度 。 是評定的最簡易指標(biāo)（四）強度—時間曲線⑴ 強度— 時間曲線：用方波電刺激，固定強度— 時間變化率不變，觀察刺激強度與持續(xù)時間關(guān)系所繪的坐標(biāo)圖。,⑵ 基強度:在強度— 時間變化變率一定時，當(dāng)刺激強度低于某一數(shù)值時，無任刺激時間多長，也不引起組織興奮，此最低刺激強度。⑶ 時值:用兩倍基強度刺激組織，引起組織興奮所需的

4、最短持續(xù)時間。,（五）興奮后恢復(fù)過程的興奮變化,不同組織具有不同的興奮性,同一組織在不同生理條件下,其興奮性也不相同,但組織受到刺激后,興奮性出現(xiàn)規(guī)律性變化:1 絕對不應(yīng)期 2 相對不應(yīng)期 3 超常期 4 低常期,,（六）興奮的本質(zhì)1、 靜息電位2）靜息電位的概念（1）靜息電位細胞處于安靜狀態(tài)時，細胞膜內(nèi)外所存在的電位差 標(biāo)本（2） 測量 陰極示波

5、器 微電極（3） 極化狀態(tài):細胞安靜時，膜電位穩(wěn)定在某值時的狀態(tài),,（甲）當(dāng)A、B電極都位于細胞膜外，無電位改變，證明膜外無電位差。,（乙）當(dāng)A電極位于細胞膜外， B電極插入膜內(nèi)時，有電位改變，證明膜內(nèi)、外間有電位差。,（丙）當(dāng)A、B電極都位于細胞膜內(nèi)，無電位改變，證明膜內(nèi)無電位差。,2）靜息電位證明實驗,2、動作電位1） 動作電位的概念 細胞膜受到有效刺激時，在受刺激處細胞膜內(nèi)外所所發(fā)生的

6、一次短促的、可逆的、并可沿膜向四周傳播的電位波動。 測靜息電位2） 測量 陰極示波器 刺激膜去極化: -90→0mv超 射: 0→+30mv超極化: 電位負得越來越大復(fù)極化：+30→-90mv,,靜息狀態(tài)下細胞膜對各種離子通透具有選擇性。 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ Pr-,3、靜息電位和動作電位形成的原因(霍奇金離子學(xué)說)1） 靜息電位產(chǎn)生原理

7、 （1）濃度梯度 膜內(nèi)K+高，膜外Na+高 機理 （2）膜通透性 只對K+有一定通透性 （3）電場力,,小結(jié)：靜息電位產(chǎn)生的生理機制：,2）、動作電位的機理（1）動作電位的機理①細胞內(nèi)外各種離子的濃度分布不均勻②細胞膜對各種離子通透具有選擇性③膜受刺激， Na+大量內(nèi)流，膜去極化至反極化④ Na+平衡電位， K+快速外流，至靜息狀態(tài),（2）動作電位有關(guān)特點： “全或無”現(xiàn)象:

8、無任何種刺激一旦引起膜去極化達到閾值，動作電位就會立刻產(chǎn)生，并且就會達到最大值，動作電位的幅度、波型、變化過程不會因刺激加強而改變，也不會隨傳播距離增加而變化。因為：動作電位由閾電位觸發(fā) 電位幅度與Na+、K+濃度及膜通透性有關(guān)與刺激 強度無關(guān),,（3） 動作電位傳導(dǎo)： 動作電位一旦在細胞膜的某一部位產(chǎn)生，它就會在整個細胞膜傳播，而且其幅度不會因為傳播距離增加而減弱。 （局部電流）,

9、三、局部興奮1 局部興奮：細胞膜受到閾下刺激，局部Na+通道少量 開放，產(chǎn)生局部較小的電位改面變。 2 局部興奮的特點： 不是“全或無”的 只作電緊張性擴布 沒有不應(yīng)期 有總和現(xiàn)象,單塊肌肉的組成1 組成 收縮成分 肌纖維 產(chǎn)生張力 結(jié)締組織 支持 彈性成分 神經(jīng)組織 營養(yǎng) 血管 調(diào)節(jié)2 組成成分之關(guān)系

10、 串聯(lián) 并聯(lián) 彈性成分貯存收縮成分收縮時釋放的能 量，后反彈釋放增加力量或速度 彈性成分緩沖收縮成分產(chǎn)生的張力，保 護作用,,,第二節(jié) 肌肉收縮與舒張原理,一、肌肉的微細結(jié)構(gòu) 肌纖維是肌肉收縮功能的結(jié)構(gòu)單位(一)粗肌絲和細肌絲 每個肌細胞含有數(shù)

11、百至數(shù)千條與肌纖維長軸平行排列的肌原纖維.直徑約1-2微米縱貫肌細胞全長。,肌小節(jié)：兩條相鄰Z線之間的結(jié)構(gòu)。 是肌肉收縮和舒張的最基本單位. 肌節(jié)由粗、細兩肌絲構(gòu)成,(二)肌絲的分子組成,1 粗肌絲:由肌球蛋白組成 頭部有一膨大部——橫橋:①能與細肌絲上的結(jié)合位點發(fā)生可逆性結(jié)合;②具有ATP酶的作用。 肌動蛋白2 細肌絲: 原肌球蛋白 肌鈣蛋白：,,1）肌動蛋白：單個呈

12、球開形，構(gòu)成細絲時，呈雙螺旋狀，一端固定于z線上，其上有與肌球蛋白結(jié)合點 2）原肌球蛋白：呈雙螺旋結(jié)構(gòu)與肌動蛋白平行排列，安靜時，覆蓋結(jié)合點。3）肌鈣蛋白：呈球形，含有三個亞單位的復(fù)合體。亞單位I、亞單位T和亞單位C分別對肌動蛋白、原肌球蛋白和Ca2+。,二、肌管系統(tǒng),1 橫管（T）系統(tǒng):肌細胞膜從表面橫向伸入肌纖維內(nèi)部的膜小管系統(tǒng)。 2 縱管（L）系統(tǒng): 肌質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng) 終池:肌質(zhì)網(wǎng)在接近橫小管處形成特殊的

13、膨大。3 三聯(lián)管結(jié)構(gòu):每一個橫 管與其想鄰的終末池構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu).,二、肌肉收縮與舒張,（一）、興奮在神經(jīng)肌-肉接點的傳遞1、神經(jīng)-肌肉接點的結(jié)構(gòu) ①接頭前膜(終板前膜) ②接頭間隙(終板間隙)③接頭后膜(終板后膜),2、神經(jīng)-肌肉接點傳遞的機制,運動神經(jīng)末梢去極化,Ca2+進入神經(jīng)膜內(nèi) 興奮—分泌偶聯(lián),Ach的釋放 神經(jīng)分泌,R—Ach 化學(xué)接受,終板電位,肌膜鋒電位,肌肉收縮 興奮—收縮偶聯(lián),,突

14、觸傳遞,,,,,,,興奮沖動經(jīng)過運動終板傳遞過程示意圖,（二） 肌肉的興奮-收縮耦聯(lián) 肌肉的收縮是由運動神經(jīng)沖動刺激引起的。 1.興奮-收縮偶聯(lián)概念： 肌細胞興奮過程以細胞膜的電變化為特征與肌絲滑行為基礎(chǔ)的收縮過程之間聯(lián)系中介,3、神經(jīng)-肌肉接頭的興奮傳遞特點1）化學(xué)性傳遞2）興奮呈1對1傳遞3）單向性傳遞4）時間延擱（0.5～1.0mv）5）高敏感性(易受化學(xué)和其它環(huán)境因素影響,易疲勞),2 興奮-收

15、縮耦聯(lián)的過程①興奮通過橫管系統(tǒng)傳導(dǎo)到肌細胞內(nèi)部 ②三聯(lián)管處的信息傳遞③肌漿網(wǎng)（縱管系統(tǒng)）中Ca2+的釋放:指終池膜上的鈣通道開放，終池內(nèi)的Ca2+ 順濃度梯度進入肌漿，觸發(fā)肌絲滑行，肌細胞收縮。 ∴Ca2+是興奮-收縮偶聯(lián)的耦聯(lián)物,（三）肌肉的收縮與舒張過程,肌節(jié)縮短=肌細胞收縮,牽拉細肌絲朝肌節(jié)中央滑行,橫橋擺動,橫橋與結(jié)合位點結(jié)合分解ATP釋放能量,原肌球蛋白位移，暴露細肌絲上的結(jié)合位點,Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合肌

16、鈣蛋白的構(gòu)型改變,終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)的Ca2+進入肌漿,,,,,,,1.骨骼肌收縮過程,興奮-收縮耦聯(lián)后,肌膜電位復(fù)極化,終池膜對Ca2+通透性↓肌漿網(wǎng)膜Ca2+泵激活,肌漿網(wǎng)膜[Ca2+]↓,Ca2+與肌鈣蛋白解離,原肌凝蛋白復(fù)蓋的橫橋結(jié)合位點,骨骼肌舒張,,,,,,,2、骨骼肌舒張過程,一 單收縮和強直收縮（一）單收縮 單收縮—肌細胞受一次刺激后，先產(chǎn)生一次運動電位，緊接著出現(xiàn)一次機械收縮。 潛伏期—

17、肌細胞受到刺激到開始收縮的時間（二）強直收縮 強直收縮—肌肉受間隔很短的刺激,如后一刺激在前一刺激引起收縮的舒張期結(jié)束前達到,肌肉處于一定的持續(xù)縮短狀態(tài) 完全性強直收縮 非完全性強直收縮,第三節(jié) 肌肉的收縮形式與力學(xué)特征,二、縮短收縮、拉長收縮和等長收縮 (一)縮短收縮(向心收縮) 概念：肌肉收縮時，產(chǎn)生的張力大于外加阻力時,肌肉收縮變短,并牽拉骨杠桿做向心收縮。特點：收

18、縮時肌肉長度縮短、起止點相互靠近，因而引起身體運動。 分為,1、等張收縮:肌肉在收縮時,張力相等,長度發(fā)生改變的收縮.,2、等動收縮⑴ 等動收縮：在整個關(guān)節(jié)運動范圍內(nèi)肌肉以恒定的 速度，且肌肉收縮時產(chǎn)生的力量始終與阻力相 等的肌肉收縮。 ⑵ 等動收縮和等張收縮區(qū)別： 等動收縮時在整個運動范圍內(nèi)都能產(chǎn)生最大的 肌張力，等張收縮則不能。 等動收縮的速度可以根

19、據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。,,(二)拉長收縮（離心收縮）1 概念：肌肉收縮時產(chǎn)生張力小于外加阻力時，肌肉雖積極收縮但仍被拉長。 2 作用：制動、減速、克服重力 如下蹲時，股四頭肌在收縮的同時被拉長，以控制重力對人體的作用，使身體緩慢下蹲，起緩沖作用(三)等長收縮（靜力收縮）1 概念：肌肉收縮時產(chǎn)生的張力等于外加阻力，雖積極收縮但長度不變。2 作用：對運動環(huán)節(jié)固定、支持和保持身體姿勢 如體操中的“十字支撐”、

20、武術(shù)中的站樁,1.力量-速度曲線：同一肌肉在不同后負荷條件下，產(chǎn)生的張力與縮短初速度的坐標(biāo)圖 2 后負荷：肌肉開始收縮時，才遇到的負荷。3 產(chǎn)生機制張力大?。喝Q于活化的橫橋數(shù)目；收縮速度：取決于能量釋放速率和肌球蛋白ATP酶活性，與活化的橫橋數(shù)目無關(guān)。,三、肌肉收縮的力學(xué)特征,（一）肌肉收縮的張力與速度關(guān)系,（二）肌肉收縮的長度與張力關(guān)系1 前負荷—肌肉收縮以前就已遇到的負荷。 2 初長度—肌肉收縮 前所

21、處的長度 3 最適初長度—肌肉 初長度增至某 值時，產(chǎn)生的 生理效應(yīng)最大， 此長度為~,一 人類肌纖維的類型（一）根據(jù)組織化學(xué)染色法 慢?、裥停⊿T） 快A （Ⅱa） 快?、蛐停‵T） 快B （Ⅱb） 快C （Ⅱc） 快收縮糖酵解型（FG）（

22、二 ）按代謝特點分 快收縮氧化酵解型（FOG 慢收縮氧化型（SO）肌纖維類型的百分比構(gòu)成：不同類型的肌纖維在肌肉中所占的百分比,,,,第四節(jié) 肌纖維類型與運動能力,二、兩類型肌纖維的形態(tài)、代謝及生理特征,(一)不同肌纖維的形態(tài)特征,(二)生理學(xué)特征 FT ST 收縮速度 快

23、慢 收縮力量 大 小 抗疲勞能力 弱 強 無氧能力 高 低 有氧能力 低 高,,,,三、不同類型肌纖維的分布　　　　 　 研究方法：常常用針刺活檢取樣法、開放性活檢取樣法或尸檢法來獲得身體中骨骼肌肌纖維組成的數(shù)據(jù)。從表2-1中可以看出男女受試者上下

24、肢肌肉的慢肌纖維百分比平均為40-60%肌纖維的百分比分布范圍很大：慢肌纖維百分比最低的為24%，最高的為74.2% 遺傳學(xué)研究表明：肌纖維類型百分比組成很大程度上決定于遺傳。,四、肌纖維類型與運動能力 Costill研究：肌纖維百分比組成具有明顯的運動的項目特異性，如表2-2 時間短、強度大項目運動員（優(yōu)秀短跑運動員）：快肌 纖維百分比從事耐力項目運動員和一般人高；--FT 豐富（約占70~8

25、0%） 耐力項目運動員（優(yōu)秀長跑運動員）：慢肌纖維百分比 高于非耐力項目運動員和一般人； --ST豐富（約占 70~80%） 既需耐力又需速度項目的運動員(優(yōu)秀中長跑運動員)： 快肌纖維和慢肌纖維百分比相當(dāng)。--ST、FT分配相當(dāng) 但發(fā)現(xiàn)有個別例外的現(xiàn)象： 則說明：肌纖維類型的分布是影響運動成績的因素之一，但不是唯一的。,,,五、訓(xùn)練對肌纖維的影響（一）訓(xùn)練引起肌纖維組成的改變

26、 1 遺傳觀點： Komi 77年對31對雙胞胎股外肌ST研究遺傳度高達96.5% 2 訓(xùn)練適應(yīng) Costill 78年 7周最大等動訓(xùn)練，ST由46.5%下降到38.8% 而FT由53.5上升到61.2% 提出ST ?Ⅱc ? FT,（二）訓(xùn)練對肌纖維形態(tài)和代謝的影響1 肌纖維選擇性肥大 肌纖維選擇性肥大— 不同形式運動訓(xùn)練可優(yōu)先造成主要運動肌內(nèi)部某類型肌纖維肥大。 薩

27、爾庭(Saltin)發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練可引起慢肌纖維選擇性肥大，速度、爆發(fā)力訓(xùn)練可引起快肌纖維選擇性肥大。 力量訓(xùn)練 FT選擇性肥大 速度訓(xùn)練 FT、ST肥大，但以FT明顯 耐力訓(xùn)練 ST選擇肥大，但不明顯,2 訓(xùn)練對肌纖維代謝能力的影響1）訓(xùn)練對有氧代謝能力的影響 耐力訓(xùn)練--線粒體? 線粒體密度?--SDH、Cytc ?--有氧能力? 力量訓(xùn)練--肌纖維增粗、線粒體數(shù)不變--線粒體密度相對?

28、 --有氧能力? 2）訓(xùn)練對無氧代謝能力的影響 力量、速度訓(xùn)練—LDH、磷酸化酶活性? --無氧代謝能力?,薩爾庭對6名成年男受試者進行了5個月的長跑訓(xùn)練。在訓(xùn)練前后測定了受試者的最大攝氧量、慢肌纖維百分比、慢肌纖維面積、琥珀酸脫氫酶活性和磷酸丙糖激酶等指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，受試者的最大攝氧量、慢肌纖維面積、琥珀酸脫氫酶活性和磷酸丙糖激酶在訓(xùn)練后都顯著提高了，但慢肌纖維百分比卻沒有明顯提高 。,六、運動時不同類型運動

29、單位的動員 1）在運動中不同類型的肌纖維參與工作的程度依運動強度而定 高耐克等人讓受試者以2/3最大攝氧量強度運動，發(fā)現(xiàn)慢肌纖維中的糖原首先被消耗，繼而轉(zhuǎn)向快肌纖維。甚至當(dāng)慢肌纖維中的糖原完全空竭時，快肌纖維中還有糖原剩余。而以150%最大攝氧量強度運動時，快肌纖維中的糖原首先被消耗。這說明：在以較低的強度運動時，慢肌纖維首先被動員；而在運動強度較大時，快肌纖維首先被動員。2）在運動訓(xùn)練時，采用不同強度的練習(xí)可以

30、發(fā)展不同類型的肌纖維。 為了增強快肌纖維的代謝能力，訓(xùn)練計劃必須包括大強度的練習(xí)；如果要提高慢肌纖維的代謝能力，訓(xùn)練計劃就要由低強度、持續(xù)時間較長的練習(xí)組成。,3 訓(xùn)練對肌纖維影響的專一性 表現(xiàn)出訓(xùn)練項目、方法及局部等的專一性,第五節(jié) 肌電圖,肌電圖— 用一定儀器，采用適當(dāng)方法將肌肉興奮時的電變化經(jīng)過引導(dǎo)、放大記錄所得到的圖形。一 肌電引導(dǎo) 針電很細小，刺入到測試肌肉（可引

31、導(dǎo)一個運動單位或一個肌細胞） 表面電極兩塊小于1cm的Ag—AgCl 圓片組成，放于測試肌肉皮膚表面二 正常肌電圖 只有肌肉在興奮過程中才能引出肌電圖運動單位電位— 測到一個運動單位中部分肌纖維活動的棘波圖 波形有 波的出現(xiàn)頻率、幅度大小與運動單位興奮有關(guān) 三 肌電圖的測量1 常規(guī)

32、測量 用尺等2 自動分析 用電子計算機技術(shù)自動分析,常規(guī)引導(dǎo),,單相雙相三相多相,積分肌電圖均方根振幅功率譜的代表值平均功率頻率,,,在運動過程中可用多導(dǎo)肌電記錄儀將肌電記錄下來然后，根據(jù)運動中每塊肌肉的放電順序和肌電幅度，結(jié)合高速攝像等技術(shù)，對運動員的動作進行分析診斷。 分析某項運動技術(shù)，找出在完成該項動作時有哪些肌肉參加；各個肌肉用力程度怎樣；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)。,四 肌電

33、圖的應(yīng)用1 分析技術(shù)動作，評價肌肉力量及肌肉活動的協(xié)調(diào)性,了解訓(xùn)練對神經(jīng)肌肉的影響，可評定運動員訓(xùn)練水平提供依據(jù),肌肉疲勞對其肌電活動也會發(fā)生變化，因此可以用肌電來研究肌肉疲勞的發(fā)生及機制。 肌肉工作過程中肌電幅值的變化 肌電幅值是指肌電信號的振幅大小。在肌電研究過程中，反應(yīng)肌電幅值的指標(biāo)有積分肌電(EMG)和均方根振幅(RMS)。,2 測定肌肉疲勞,在肌肉等長收縮至疲勞的研究過程中發(fā)現(xiàn)，在一定的范圍內(nèi)，肌電幅值隨