肌肉的興奮與收縮

1、2021/2/71第一章 2021/2/72提要提要 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)特性進行分析;此外,肌肉中結(jié)締組織對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。 目的要求目的要求 重點掌握興奮和興奮性的概念,引起興奮的刺激條件,靜息電位和動作電位產(chǎn)生的機制,肌肉的收縮過程,肌肉收縮的形式和力學(xué)特征。 2021/2/73第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)2021/2/74第一節(jié) 2021/2/75興奮和興奮性概念 引起興奮的刺激條件 興奮性的評價指標 興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化

2、 神經(jīng)肌肉細胞的生物電現(xiàn)象 興奮在神經(jīng)肌肉接頭的傳遞2021/2/761 1興奮和興奮性概念興奮和興奮性概念 生物體具有對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力,稱為興奮性興奮性。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。 可興奮細胞受刺激發(fā)生興奮時,在細胞膜兩側(cè)發(fā)生一次可傳播的電位變化,稱動作電位動作電位。因而興奮性又特指組織細胞接受刺激具有產(chǎn)生動作電位的能力,而興奮興奮則是產(chǎn)生動作電位本身或動作電位同義語。 返回返回2021/2/772引起興奮的刺激條件引起興奮的刺激條件 一定的強度一定的強度 一定的持續(xù)時間一定的持續(xù)時間 一定的強度時間變化率一定的強度時間變化率 2021/2/78閾強度閾刺

3、激閾強度閾刺激 要使組織產(chǎn)生興奮,刺激必須達到一定的強度。當刺激作用時間和強度時間變化率固定不變的條件下,能引起組織細胞興奮所需的最小刺激強度,稱為閾強度或簡稱為閾值。達到閾強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;低于閾刺激強度的刺激稱為閾下刺激。 2021/2/79強度時間曲線強度時間曲線 若固定刺激強度時間變化率,通過實驗發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi),引起組織興奮所需要的閾強度和刺激的作用時間量反變關(guān)系反變關(guān)系。以刺激強度為縱坐標,以刺激作用時間為橫坐標,將引起組織興奮的刺激強度和時間的關(guān)系,描繪在直角坐標系中。可得到強度強度時間曲線時間曲線 。返返回回2

4、021/2/7103興奮性的評價指標興奮性的評價指標 閾強度閾強度 時值時值 評價組織興奮高低的最簡易指標 是以2倍基強度的刺激作用于組織,剛能引起組織興奮所需的最短作用時間 返回返回2021/2/7114興奮后恢復(fù)過程的興興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化奮性變化 興奮后恢復(fù)過程的興奮性變化經(jīng)歷了4個時期: 返返回回2021/2/7125 5神經(jīng)肌肉細胞的生物神經(jīng)肌肉細胞的生物電現(xiàn)象電現(xiàn)象 靜息電位靜息電位 動作電位動作電位靜息電位的產(chǎn)生的機制靜息電位的產(chǎn)生的機制動作電位的產(chǎn)生機制動作電位的產(chǎn)生機制動作電位（神經(jīng)沖動）的傳導(dǎo)動作電位（神經(jīng)沖動）的傳導(dǎo)局部興奮局部興奮2021/2/713靜息電位靜息電

5、位 是指細胞未受到刺激時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差。 返返回回2021/2/714動作電位動作電位 給予神經(jīng)軸突一次短促而有足夠強度的刺激時,它就產(chǎn)生一次興奮,當興奮傳至微電極處時,就可以在示波器上觀察到一次電位波動,即 返返回回2021/2/7152021/2/716上升支上升支下降支下降支負后電位負后電位絕對不應(yīng)期絕對不應(yīng)期超常期超常期低常期低常期正后電位正后電位相對不應(yīng)期相對不應(yīng)期返返回回2021/2/717靜息電位的產(chǎn)生的機制靜息電位的產(chǎn)生的機制 靜息電位的形成主要與細胞在安靜狀態(tài)時,膜內(nèi)外離子分布不同以及細胞膜對各種離子的選擇通透性不同有關(guān)。 2021/2/718靜息電位主要是由于

6、安靜時膜對K+有通透性和K+的外流而形成的。靜息電位實際上就是。 返回返回2021/2/719動作電位的產(chǎn)生機制動作電位的產(chǎn)生機制 動作電位曲線的上升支,是膜外Na+迅速內(nèi)流的結(jié)果,但當Na+內(nèi)流形成的膜內(nèi)正電位所產(chǎn)生的電位差與推動Na+內(nèi)流的濃度梯度相平衡時,Na+就停止內(nèi)流,降極化達到頂點,這時膜兩側(cè)的電位差就是動作電位的高度?？梢?動作電位相當于。 返返回回2021/2/720無髓鞘神經(jīng)纖維的傳導(dǎo) 2021/2/721有髓鞘神經(jīng)纖維跳躍式傳導(dǎo)示意圖 2021/2/722動作電位在神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)具動作電位在神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)具有以下特征有以下特征: 生理完整性 雙向傳導(dǎo) 不衰減和相對不疲勞性

7、絕緣性 返返回回2021/2/723閾下刺激不能引起動作電位,但它對受刺激局部的膜電位會產(chǎn)生一定的影響,可使受刺激局部對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或局部興奮局部興奮。 2021/2/724局部興奮的特點局部興奮的特點 不呈現(xiàn)“全或無”定律 電緊張性擴布 沒有不應(yīng)期 有總和現(xiàn)象 返回返回2021/2/725神經(jīng)和肌肉之間無直接的原生質(zhì)聯(lián)系,但神經(jīng)沖動可傳遞給肌肉引起肌肉收縮。這種機能聯(lián)系是通過神經(jīng)肌肉接點而進行的。 2021/2/726突觸前膜突觸后膜突觸間隙 2021/2/727當沖動從神經(jīng)纖維傳至軸突末

8、梢時,軸突末梢出現(xiàn)除極化,改變神經(jīng)膜的通透性,使細胞外液中Ca2+進入末梢內(nèi),引起軸漿中200300個突觸小泡破裂,釋放出乙酰膽堿,進入接頭間隙。當乙酰膽堿經(jīng)接頭間隙到達終板膜表面時,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Na+、K+通透性改變,而導(dǎo)致除極化,進而觸發(fā)一個可傳導(dǎo)的動作電位沿肌膜傳播至整個肌纖維,引起整條肌纖維收縮。 2021/2/728神經(jīng)肌肉接頭興奮傳遞的特點神經(jīng)肌肉接頭興奮傳遞的特點 化學(xué)傳遞 單向傳遞性 時間延擱 高敏感性 興奮傳遞是1對1的 下一節(jié)下一節(jié)2021/2/729第二節(jié) 2021/2/7301肌纖維的微細結(jié)構(gòu) 2肌肉的收縮機制 3單收縮

9、和強直收縮2021/2/731肌纖維同其它許多細胞一樣,有細胞膜（稱肌膜）、細胞核、細胞質(zhì)（稱肌漿）,和多個細胞核。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)。 2021/2/732 肌原纖維肌原纖維肌管系統(tǒng)肌管系統(tǒng) 返回返回2021/2/733肌絲的分子組肌絲的分子組肌肉的收縮過程肌肉的收縮過程 肌肉的舒張肌肉的舒張 2021/2/7342021/2/735 肌球蛋白（又稱肌凝蛋白）肌動蛋白（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）2021/2/7362021/2/737橫橋上有一個能與ATP（三磷酸腺苷）相結(jié)合的位點,同時具有AT

10、P酶的活性,有水解ATP的內(nèi)源能力,當橫橋一旦與細肌絲上的肌動蛋白結(jié)合時,此酶即進一步被激活,使ATP迅速水解為ADP+Pi;釋放出能量,供肌肉收縮時利用。 橫橋在一定條件下可以和細肌絲上的肌動蛋白分子呈可逆結(jié)合,并出現(xiàn)橫橋向肌節(jié)中央傾斜擺動,使橫橋與粗絲主干之間角度減小,拖動細絲向暗帶中央滑行。 返回返回2021/2/738返返回回2021/2/739 2021/2/740動作電位沿橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深部 三聯(lián)管結(jié)構(gòu)傳遞信息 縱管系統(tǒng)對Ca2+的釋放和再聚積 返回返回2021/2/7411.當肌漿中離子濃度升高,Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合,肌動蛋白失去鉤子作用,原肌球蛋白的雙螺旋體從肌動蛋白雙螺

11、旋結(jié)構(gòu)的溝沿滑到溝底,暴露出肌動蛋白上與橫橋的結(jié)合點,含有ATP的橫橋與位點結(jié)合,形成肌動蛋白、肌球蛋白ATP復(fù)合體。與此同時,橫橋中的肌球蛋白ATP酶受肌動蛋白激活,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,牽拉細絲向肌節(jié)中央滑行。2.橫橋頭部的擺動,暴露出它上面的ATP 結(jié)合位點,新的ATP與橫橋結(jié)合,橫橋頭部與肌動蛋白分離,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。 返返回回2021/2/742當運動神經(jīng)傳來的刺激停止,終末池膜對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,再擴散到

12、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蛋白上的位點掩蓋,使橫橋與肌動蛋白分離,粗絲與細絲回到它們原來的狀態(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。 返回返回2021/2/743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和。2021/2/744潛伏期 收縮期 舒張期 返返回回2021/2/745若增加刺激頻率,使每次刺激的時間間隔短于單收縮所持續(xù)的時間,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。 下一節(jié)下一節(jié)2021/2/746第三節(jié) 2021/2/7471.

13、肌肉收縮形式2.肌肉收縮的力學(xué)特征 2021/2/748縮短收縮縮短收縮 拉長收縮拉長收縮 等長收縮等長收縮2021/2/749等張收縮 等動收縮 返返回回2021/2/750拉長收縮又稱離心收縮,當肌肉收縮時產(chǎn)生的張力小于外力時,此時肌肉積極的收縮但仍然被拉長了,這種收縮形式稱為。拉長收縮時肌肉起止點逐漸遠離,又稱。 拉長收縮在實現(xiàn)人體運動中起著制動減弱和克服重力等作用。 返返回回2021/2/751當肌肉產(chǎn)生的張力等于外力時,肌肉積極收縮但長度不變,這種收縮形式稱為。 2021/2/752三種收縮形式產(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 返返回回2021/2/753肌肉收

14、縮的力學(xué)特征指的是肌肉收縮時張力與速度、長度與張力的關(guān)系,它們反映了負荷對肌肉收縮的影響。 體內(nèi)或?qū)嶒灄l件下施加給肌肉的負荷有兩種:和 2021/2/754該曲線表明:在后加負荷條件下,在一定的范圍內(nèi),肌肉收縮產(chǎn)生的張力和速度是。 2021/2/755肌肉收縮的張力速度曲線可以通過訓(xùn)練而改變,有訓(xùn)練的運動員,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,可表現(xiàn)出更大的力量。 2021/2/756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。 返返回回2021/2/7572021/2/758由此可

15、見,每一條肌肉內(nèi)都存在一個最適的初長度或最適合的前負荷,肌肉在此長度下收縮時,其收縮效果或作功能力最大,而在初長度較長或較短時,其效果明顯下降。 下一節(jié)下一節(jié)2021/2/759第四節(jié) 2021/2/7601肌肉的彈性成分 2運動對肌肉結(jié)締組織的影響 2021/2/761返返回回2021/2/762長期運動可提高肌腱的抗張力和抗斷裂能力 長期運動可使肌肉結(jié)締組織肥大 下一節(jié)下一節(jié)2021/2/763第五節(jié) 2021/2/7641肌電圖的概念 2肌電圖的應(yīng)用 2021/2/765肌肉收縮時伴有動作電位產(chǎn)生,總是興奮發(fā)生在前,收縮出現(xiàn)在后。如果采用適當方法將肌肉興奮時的電位變化,經(jīng)引導(dǎo)、放大記錄下來,所得的圖形,稱為。 返返回回2021/2/766利用肌電圖分析技術(shù)動作,了解完成該動作時有哪些肌肉參加,各個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)科如運動生理學(xué)、運動解剖學(xué)、運動生物力學(xué)及運動醫(yī)學(xué)中某些理論與實踐問題,間接地為體育運動服務(wù)。 利用肌電圖了解訓(xùn)練對神經(jīng)肌肉的影響,為評定運動員訓(xùn)練水平提供依據(jù)。 2021/2/767（1）比較下列概念的含