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1、西南民族大学体育系 付 燕,运动生理学,第一章 骨骼肌机能,细胞的生物电现象,肌纤维的收缩和舒张,肌纤维的结构,骨骼肌特性,骨骼肌收缩的形式和力学表现,肌纤维类型与运动能力,肌电的研究与应用,肌纤维的结构,肌纤维的结构,肌管系统,肌原纤维,肌膜,细胞核,肌原纤维,肌原纤维,粗肌丝,细肌丝,骨骼肌纤维收缩的机制：微丝滑动学说,-肌纤维收缩时肌原纤维的缩短,并不是由于肌丝本身的缩短或弯曲,而是细肌丝在粗肌丝之间滑行的结果,肌丝的分子组成,粗肌丝,由肌球蛋白分子组成,其头部的膨大横桥,细肌丝,肌动蛋白,原肌球蛋白,肌钙蛋白,横桥,具有ATP酶的作用,能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合,肌管系统,横
2、小管系统(T管),纵小管系统,三联管结构,把兴奋传向肌纤维内部,Ca2+贮存库,每一个横小管及其两端的终池所共同构成的结构。,兴奋- 收缩耦联部位,-肌质网,肌质网在接近横小管处形成的的膨大终池,肌节缩短,牵拉细肌丝朝粗肌丝中央滑行,横桥摆动,横桥与肌动蛋白结合ATP酶活性被激活分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移肌动蛋白活性位点暴露,肌钙蛋白与Ca2+结合,构型改变,肌浆网内Ca2+进入肌浆肌浆内Ca2+浓度,肌肉收缩,肌膜兴奋,肌纤维的收缩和舒张,肌纤维收缩的分子机制,刺激终止后,肌浆网膜Ca2+泵激活,肌钙蛋白与Ca2+解离,恢复构型,原肌凝蛋白覆盖在肌动蛋白的活性位点上,肌肉舒张,把Ca
3、2+从肌浆泵入肌浆网,肌浆Ca2+,肌浆网膜对Ca2+通透性,肌浆中Ca2+浓度增高,细肌丝回到原位,肌节变长,横桥与肌动蛋白解离,收缩肌纤维的舒张过程,肌纤维收缩的分子机制,练习题,一、选择题1、肌肉的基本结构和功能单位是（ ）。 A.肌细胞 B.肌小节 C.肌原纤维 D.粗肌丝2、 （ ）是肌纤维最基本的结构和功能单位。 A.肌原纤维 B.粗肌丝 C.细肌丝 D.肌小节3.按肌丝滑行学说，肌肉缩短时( ) 。 A 暗带长度不变，H 区变小 B 明带长度不变， H 区变小 C 暗带长度不变，H 区不变 D 明带及暗带长度均缩小4、粗肌丝主要由（ ）组成。 A.肌球蛋白 B.肌动蛋白 C.肌钙
4、蛋白 D.原肌球蛋白5.细肌丝是由( )组成的。 A 肌纤蛋白 B 原肌球蛋白 C 肌钙蛋白 D 以上都是,练习题,一、选择题 6.肌浆网的终末池是（ ）。 A.Ca2+贮库 B.Na+贮库 C.能源贮库 D.血浆贮库二、判断 1. 肌肉收缩时需要ATP分解供能，而肌肉舒张无需ATP参与（ ） 2. 肌肉收缩时，细肌丝向粗肌丝中部滑行，肌丝本身的长度不变，肌节缩短。（ ） 三、名词解释： 1.肌丝滑动学说四.问答题: 1.试述骨骼肌纤维的收缩的原理（分子机制）,生物电:一切活的组织细胞都存在电活动，这种电活动称为生物电.,细胞的生物电现象,静息电位,细胞间的兴奋传递,动作电位,静息电位(res
5、ting potential, RP),概念:,细胞在安静时存在于细胞膜内外两侧的电位差,-跨膜电位,哺乳动物的肌肉和神经细胞膜内电位为-70-90mv,静息时细胞膜两侧保持外正内负的状态-膜的极化状态,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,A-,A-,静息电位的产
6、生原理,“离子学说”,1.细胞内外各种离子浓度分布是不均匀的,2.细胞膜对离子的通透性具有选择性,通透性：K+Cl-Na+A-,静息状态下,膜外电位 膜内电位形成内负外正的电位差,RP=K+的平衡电位,膜内【+】膜外【+】，静息时膜对+通透性大,+顺着浓度差往膜外扩而大分子-不能通过,当扩散动力与阻力达到动态平衡,(阻力),-RP,结论:RP的产生主要是K向膜外扩散的结果,(动力),K+的净移动量等于零,细胞内外的电位差值就稳定在一定水平,静息电位的产生原理,动作电位(action potential, AP),当可兴奋细胞受到刺激时,细胞膜内外产生的可扩布的电位变化,概念:,动作电位的变化过
7、程,静息相,去极相,复极相,+30,0,-90,静息电位,峰电位,后电位,AP或锋电位的产生是细胞兴奋的标志,去极化,反极化,2. 膜在受到刺激时,对离子的通透性改变：,动作电位的产生原理,1. 膜内外存在离子浓度差:Na+ i:Na+o 113,即Na+通道激活而开放,“离子学说”,细胞受到刺激,膜上Na+通道开放,Na+顺电位差、浓度差而内流,细胞内负电位减小到零并变为正电位,Na+通道失活, K+通道激活而开放,膜内电位迅速下降，恢复到内负外正的水平,（AP上升支）,（AP下降支）,（AP峰值- Na的平衡电位）,至膜内正电位足以阻止Na+的内流膜电位达到新的平衡点,Na+ 内流停止,K
8、顺浓度差迅速外流, Na+i、K+O激活Na+K+泵,离子恢复到兴奋前水平静息电位,后电位,动作电位的产生原理,e,动作电位的传导,传导机制：局部电流,兴奋部位e点膜内为正电位，膜外为负电位，e点邻近静息部位膜内为负电位，膜外为正电位,e点与邻近静息部位之间存在着电位差,膜外的正电荷由邻近静息部位向e点移动 膜内的正电荷由e点向邻近静息部位移动,形成局部电流,e点相邻的静息部位的膜内电位上升,膜外电位下降(去极化),邻近静息部位膜爆发AP,有髓鞘N纤维的兴奋的传导,(跳跃式传导),动作电位的传导,动作电位的特征,1.具有“全或无”的现象,2.非衰减式传导,3.脉冲式,动作电位要么不产生，如果产
9、生就达到最大值。,动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生，他就会向整个细胞膜传播，其幅度不会因为传播距离增加而减弱,连续的多个动作电位不可能融合，两个动作电位之间总有一定的间隔,绝对不应期,相对不应期,低常期,动作电位过程中兴奋性变化,+30,0,_90,静息电位,峰电位,后电位,超常期,细胞间的兴奋传递,运动终板,（神经-肌肉接头）,细胞间的兴奋传递,神经-肌肉接头,接头前膜,接头间隙,接头后膜(终板膜),神经-肌肉接头处的兴奋传递过程,神经冲动传到轴突末梢,接头前膜Ca2通道开放, Ca2进入轴突末梢,突触小泡前移、融合、破裂乙酰胆碱（ Ach）释放到接头间隙,ACh与接头后膜上的受体结合,接
10、头后膜对Na、K (尤其是Na)通透性,接头后膜去极化,去极化达到一定幅度(阈电位),肌细胞膜爆发动作电位,骨骼肌细胞兴奋,终板电位,神经-肌肉接头处的兴奋传递特征,1.化学化学性传递,N末梢APACh受体肌膜AP,2.具1对1的关系：,3.单向传递,4.时间延搁,5.易受化学和环境其它因素影响,骨骼肌兴奋收缩耦联,-把从肌细胞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起来的中介过程,叫兴奋收缩耦联.,兴奋收缩耦联过程,动作电位通过横管系统传向肌细胞深部,三联管部位的信息传递,肌质网对Ca2+的释放和再积聚,Ca2+是兴奋-收缩耦联的关键物,骨骼肌兴奋收缩耦联,小结：骨骼肌兴奋-
11、收缩全过程,1.兴奋传递 2.兴奋-收缩耦联 3.肌丝滑行,神经冲动传到轴突末梢,膜Ca2通道开放膜外Ca2向膜内流动,突触小泡前移融合破裂,ACh释放,ACh与终板膜上的受体结合,终板膜对Na、K 通透性,终板膜去极化终板电位,去极化达到一定幅度(阈电位),肌膜爆发AP,肌节缩短,牵拉细肌丝朝粗肌丝中央滑行,横桥摆动,横桥与肌动蛋白结合ATP酶活性被激活分解ATP释放能量,牵引原肌球蛋白位移暴露肌动蛋白上的活性位点,肌钙蛋白与Ca2+与结合 肌钙蛋白构型改变,肌浆网内Ca2+进入肌浆肌浆内Ca2+浓度,肌肉收缩,肌膜兴奋,肌膜AP沿横管膜传至三联管,练习题,一.选择题:1.动作电位的上升支是
12、由于( )内流引起 A、K + B、Na + C、Cl- D、Ca 2+ 2.静息状态下的膜电位差的产生是由于（ ）而形成的 A、K+外流 B、K+内流 C、Na+外流 D、Na+内流3.如神经细胞膜的静息电位为 -70mv ，那么当电位变到 -50 mv 时，称为( ) 。 A 极化 B 去极化 C 反极化 D 超极化 4.动作电位恢复静息电位水平前微小而缓慢变动为（ ）。 A、后电位 B、零电位 C、局部电位5.动作电位沿神经纤维传导到达神经末梢时，可引起( ) A K + 外流 B Ca 2+ 内流 C Cl-内流 D Na + 外流6.运动终板神经末稍释放的神经递质为（ ）。 A、肾上
13、腺素 B、去甲肾上腺素 C、乙酰胆碱 D 前列腺素,练 习题,7、引起兴奋-收缩耦联的关键离子是（ ）。 A K+ B Na+ C Cl- D Ca+二、填空题1、可兴奋细胞产生兴奋的标志是_。2、动作电位的特点有_、_ 、_ 。3、动作电位在同一细胞上的传导是通过_实现的.三、名词解释：1、静息电位 2、动作电位 3、兴奋收缩耦联四、判断题1、静息电位相当于Na+平衡单位 2、兴奋在神经上传导随神经延长而衰减3、兴奋在神经肌肉之间的传导实际就是局部电流的传导五、谈谈神经的兴奋是如何可传递给肌肉的。,骨骼肌的特性,骨骼肌的物理特性,弹性,粘滞性,伸展性,影响因素：温度,温度粘滞性、伸展性和弹性
14、,温度粘滞性、伸展性和弹性,骨骼肌的生理特性:,兴奋性,收缩性,引起骨骼肌兴奋的刺激条件,刺激强度,刺激的作用时间,刺激强度变化率,骨骼肌的特性,刺激强度,阈刺激：能够引起肌肉兴奋的最小强度的刺激,阈上刺激:比阈刺激强度大的刺激为阈上刺激.,阈下刺激:比阈刺激弱的刺激为阈下刺激,阈刺激小表示组织兴奋性高阈刺激大表示组织兴奋性低,如: A肌：0.3毫伏 B肌：0.1毫伏,B兴奋性高于A,刺激的作用时间,基强度,时值,时值小表示组织兴奋性高时值大表示组织兴奋性低,练习题,一.选择题1、肌肉具有（ ）等生理特性。 A 伸展性和弹性 B 收缩性和粘滞性 C 弹性和粘滞性 D 兴奋性和收缩性2、对于可兴
15、奋组织而言，阈刺激越大，表示其兴奋性越（ ）。 A.大 B.小 C.不变 D.以上都不是 3、如果刺激强度不变，肌肉收缩时所需要刺激时间越长，该肌肉的兴奋性越（ ） A、高 B、低 C、不变 D、缩短4、肌肉是一种不完全的弹性体这是由于（ ）所致。 A、伸展性 B、收缩性 C、粘滞性,骨骼肌收缩的形式和力学表现,骨骼肌的收缩形式,骨骼肌收缩的力学表现,运动单位的动员,骨骼肌的收缩形式,单收缩,强直收缩,向心收缩,等长收缩,离心收缩,单收缩,单收缩 ：,整块肌肉或单个肌纤维接受一次短促的刺激后,先产生一次动作电位,紧接着所进行的一次机械收缩。,潜伏期,收缩期,舒张期,肌肉受到连续刺激，每次刺激的
16、间隔时间短于单收缩所需要的时间,肌肉的收缩出现融合现象,不完全强直收缩,完全强直收缩,强直收缩,强直收缩：,向心收缩,概念：肌肉收缩时所产生的张力大于外力（负荷），肌肉的长度缩短，牵拉它附着的骨杠杆做相向运动的一种收缩形式,向心收缩,等张收缩,等动收缩,等张收缩,向心收缩,特点：,在肌肉收缩时张力增加在前，长度缩短在后；缩短开始后，张力不再增加，直到收缩结束,在整个收缩过程中其负荷即外加阻力是恒定的,等张收缩的张力不变是相对的,用等张收缩发展力量只有关节力量最弱点得到最大锻炼,整个关节活动的范围内肌肉用力最大的一点称为顶点。,原因:此关节角度下的杠杆效率最差,等张收缩,等动收缩,特点：在收缩过
17、程中,其负荷即外加阻力随着关节运动进程得到调整，肌肉以恒定的速度进行收缩,注：须借助专门的等动练习器进行训练,肌肉在整个关节范围内均可产生最大张力,等长收缩,概念：肌肉在收缩时其长度不变，这种收缩称为等长收缩,1.肌肉收缩的时候对抗不能克服的阻力,2.保持机体某部分呈一固定的姿势，为其他关节的运动创造条件,常见于两种情况:,离心收缩,概念：肌肉在收缩产生张力小于外力，在收缩的同时被拉长的收缩形式,离心收缩在实现人体运动中，起着制动、减速和克服重力等作用。,意义：,退让工作,三种肌肉收缩形式特点,骨骼肌不同收缩形式的比较,力量,思考:为什么离心收缩力量最大?,牵张反射,弹性成分产生的弹力,代谢,
18、在输出功率相同的情况下，离心收缩耗能耗氧低于向心收缩,4.肌肉酸疼,离心收缩等长收缩向心收缩,肌肉酸痛,离心收缩等长收缩向心收缩,骨骼肌收缩的力学表现,绝对力量与相对力量,肌肉力量与运动,绝对力量与相对力量,绝对肌力：,某一块肌肉做最大收缩时所产生的张力,肌肉的生理横断面越大绝对肌力越大,相对肌力：,单位面积的（每1平方厘米）生理横断面肌肉所产生的最大张力。,绝对力量:,在整体情况下，一个人所能举起的最大重量,相对力量:,每公斤体重的肌肉力量,（比肌力）,1、力量速度曲线,肌肉力量与运动,-肌肉收缩的张力速度关系,（力量）,张力大小取决于：活化的横桥数目；,收缩速度取决于：能量释放速率和肌球蛋
19、白ATP酶活性,要有较大的收缩速度，负荷必须做相应的减少,要克服较大的阻力，则收缩速度必须减慢,实践意义:,（力量）,1、力量速度曲线,肌肉力量与运动,小负荷的训练,（力量）,大负荷的训练,（力量）,适量的负荷和速度,通过不同负荷量的训练，可得到不同的训练效果:,2.肌肉力量与运动速度,肌肉力量增加可以提高运动速度,肌肉力量与运动,3. 爆发力,爆发力-指肌肉单位时间所做的功（肌肉收缩的功率）,= FV,单位:公斤.米/秒,肌肉力量与运动,绝对爆发力,相对爆发力,运动单位的动员,(一)运动单位(MU),概念：一个运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的结构,同一运动单位中的肌纤维兴奋和收缩是同步的
20、，同一肌肉中不同的运动单位的肌纤维兴奋和收缩则不一定同步,-最基本的的肌肉收缩单位,运动单位的动员,(一)运动单位(MU),-快肌运动单位,-慢肌运动单位,运动性运动单位,紧张性运动单位,大运动单位,小运动单位,肌纤维数目多，收缩时产生的张力大,肌纤维数目少，收缩时比较灵活,(二)运动单位的动员(MIU),兴奋的运动单位数目多,冲动频率高,收缩强度大,张力大；兴奋的运动单位数目少,冲动频率低,收缩强度小,张力小,运动单位的动员,运动单位动员-参与活动的运动单位数目与兴奋频率的结合。,MIU,100%,力量,100%,50%,肌肉最大力量持续收缩时运动单位动员特点,时间,肌肉持续最大收缩时MUI
21、最大保持不变 肌肉力量会逐渐下降,MIU,50%,力量,100%,肌肉用50%最大力量持续收缩时运动单位动员特点,时间,肌肉持续次最大收缩至疲劳时MUI逐渐增加肌肉力量可维持,时间,练习题,选择题1.肌肉收缩时张力改变而长度不变的收缩形式为（ ）。A、等长收缩 B、等张收缩 C、单收缩 D 等动收缩2.肌肉收缩时长度改变而张力不变的收缩形式为（ ）。A、等长收缩 B、等张收缩 C、强直性收缩 D 等动收缩3.人体维持姿势的肌肉收缩近于( )收缩 A 等长 B 等张 C 等动 D 离心4.屈膝纵跳时, 股四头肌( ) 。 A.只做等张收缩 B.先拉长再做等张收缩 C.先做等张收缩再拉长 D.先做
22、等长收缩再做等张收缩5.肌肉在作等长收缩时，肌张力（ ）外加的负荷阻力。A.大于 B.等于 C.小于 D.不一定,练习题,填空1、在完整机体内肌肉收缩的最基本单位称为_，它包括_连同所支配的_。 2、在一定的范围内，肌肉收缩产生的张力与后负荷呈_关系，与收缩的速度呈_关系。 3、根据张力-速度关系，肌肉收缩要发挥最大输出功率，应克服_负荷并以_速度进行收缩。名词解释： 运动单位 运动单位的动员 绝对力量 相对力量 问答题：1、试分析张力-速度关系曲线及其在运动实践中的意义。,肌纤维类型与运动能力,肌纤维类型的划分,1.按颜色,红肌 白肌,2.按肌肉收缩的速度,慢肌 快肌,(a、b和c),3.按
23、肌肉收缩及代谢特点,慢-氧化型SO 快-糖酵解型FG 快-氧化-糖酵解型FOG,4.按ATP酶染色,型和型,不同类型肌纤维的形态、代谢及机能特征,肌纤维类型与运动能力,低,高,高,低,低,高,高,低,代谢特征,不同类型肌纤维的形态、代谢及机能特征,肌纤维类型与运动能力,弱,强,收缩速度,抗疲劳性,快,慢,大,小,收缩力量,机能特征,不同类型肌纤维的形态、代谢及机能特征,肌纤维类型与运动能力,肌纤维类型与运动项目,时间短、强度大项目运动员,快肌纤维百分比高于从事耐力项目运动员和一般人,耐力项目运动员：,既需要耐力又需速度项目运动员,肌纤维类型与运动能力,慢肌纤维百分比高于非耐力项目运动员和一般人
24、,快肌纤维和慢肌纤维百分比相当,训练对肌纤维的影响,1、肌纤维选择性肥大,耐力训练可引起慢肌纤维选择性肥大，速度、爆发力训练可引起快肌纤维选择性肥大。,肌纤维类型与运动能力,肌纤维类型与运动能力,2.酶活性选择性改变,耐力训练使肌纤维中与氧化供能关系密切的酶(如SDH)活性增强;速度训练使肌纤维中无氧代谢关系密切的酶活性(如LDH PHOSP)活性增强.,训练对肌纤维的影响,肌纤维类型与运动能力,不同强度运动时不同类型肌纤维动员的次序和程度不同：,实践意义:,大强度的练习增强快肌纤维的代谢能力,低强度、长时间练习提高慢肌纤维的代谢能力,低强度运动慢肌首先动员；大强度运动快肌首先动员,运动时不同
25、肌纤维的动员,肌纤维类型与运动能力,练习题,选择题1、快肌的生理特点是（ ）A、收缩快易疲劳 B、收缩慢不易疲劳 C、收缩快不易疲劳2、收缩速度慢但持续收缩时间较长的肌肉类型是（ ）A、红肌纤维 B、白肌纤维 C、快白肌纤维3、腿部肌肉中快肌纤维占优势的人，较适宜从事（ ）。A.800m跑 B.500 m跑 C.1500 m跑 D.100 m跑。4、腿部肌肉中慢肌纤维占优势的人，较适宜从事（ ）。A.100 m跑 B.跳高与跳远 C.马拉松跑 D. 800m跑。5、训练对肌纤维横断面积的影响表现为（ ）。A.可使两类肌纤维都肥大 B.对肌纤维横断面积大小无影响C.肌纤维出现选择性肥大 D.举重
26、训练使慢肌纤维肥大,练习题,6、力量训练主要使（ ）增大。A.快肌纤维 B.慢肌纤维 C.线粒体 D.毛细血管填空1、慢肌属于-型肌纤维，收缩-，快肌属于-型肌纤维，收缩-，但易-。 问答题：1、肌纤维类型是如何分类的？这种分类对体育运动实践有何意义。2、运动训练对肌纤维有何影响？,快肌纤维和慢肌纤维与疲劳的关系,男运动员肌纤维类型分布,肌电-骨骼肌在兴奋时，由于肌纤维动作电位的产生、传导和扩布而发生的电位变化，称为肌电,肌电图-用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、放大并记录所得到的图形，称为肌电图,引导肌电信号的方法,针电极,表面电极,肌电及肌电图,肌电的应用,1、利用肌电测的神经的传导速度,3、利用肌电评价肌力,肌电及肌电图,2、利用肌电评定骨骼肌的机能状态,4、利用肌电进行动作分析,女运动员肌纤维类型分布,问：肌纤维类型是如何分类的？这种分类对体育运动实践有何意义。答：肌纤维分为红肌（慢肌）和白肌（快肌），在快肌中可分为三个亚型：快红肌、快白肌和中间型。由于不同的肌纤维类型在收缩性上的生理差异对不同的运动项目有直接的影响，慢肌纤维比例较高者有利从事长时间运动的耐力项目，而快肌纤维比便较高者在短距离，高强度或爆发性力量的项目具有优势。,
