肌肉生物力学课件.ppt

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1、六、肌肉生物学人体有600多块肌肉，每一块肌肉都是一个器官，它包括中间的肌腹和两端的腱部分。在正常情况下，肌肉收缩时由神经冲动引起的。肌细胞是骨骼肌的主要结构单位，又被称为肌纤维，每一肌纤维个包含上千条肌原纤维，每一肌原纤维又分为许多相互联系的节段，称肌小节。肌小节是实现肌肉收缩和舒张的基本的功能单位。肌小节内有明带细肌丝，暗带粗肌丝，肌肉收缩时，明带长缩短，暗带长不变，即细肌丝向粗肌丝滑动。粗肌丝由肌球蛋白分子组成，几百个肌球蛋白分子构成横桥。细肌丝由肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白三种成分组成。当横桥上的肌球蛋白与细肌丝上的肌动蛋白相结合时，拖

2、动细肌丝向粗肌丝中央滑动，实现肌肉收缩。安静时原肌球蛋白将肌动蛋白上能与横桥可逆结合的位点掩盖，从而阻止横桥与肌动蛋白的结合，使肌动蛋白处于抑制状态。肌钙蛋白对Ca2+有很高的亲和力，很柔很容易与Ca2+结合。在肌肉静息时，它像一把钩子，把原肌球蛋白勾住，固定在遮挡点的位置。而当肌肉兴奋时，肌钙蛋白与Ca2+结合，其构型发生了改变，勾子失去了作用，使原肌球蛋白位置发生改变，露出肌动蛋白上能与横桥结合的位点，横桥即可与肌动蛋白结合，引起肌肉收缩。（一）、骨骼肌的三元素力学模型收缩元：代表肌节中的肌动蛋白微丝和肌球蛋白微丝。兴奋时可以产生张力，是主动

3、张力。并联弹力元：代表肌束膜及肌纤维膜等结缔组织。当被牵拉时产生弹力，是被动张力。（包被肌束的结组缔织膜称为肌束膜）串联弹力元：代表肌微丝、横桥闰盘及两端的腱结构。当收缩元兴奋后，使肌肉具有弹性。整块肌肉可以认为是由许多这样的模型混联在一起的，模型的串联形成肌肉长度，模型的并联形成肌肉的横向维度。整块肌肉的力学性质就是由这些模型组成的系统来决定的。根据这个模型的混联关系，可以理解为，肌肉长度的增加对其收缩速度有良好的影响，但不影响它的收缩力；肌肉的生理横断面的增加会导致肌肉的收缩力量的增加，但不影响收缩速度。这一点的理解，可以用弹簧伸长来举一个形

4、象的例子。例如：一个弹簧在力F作用下，伸长了△x，当F去除后，弹簧收缩力为F，收缩速度为△x/△t（假设弹簧的收缩时间为△t）。若是两个弹簧串联，在力F的作用下，每个弹簧都伸长△x，则伸展的中长度为2△x，那么收缩速度就为2△x/△t。（可以理解为每段肌肉就是一段弹簧）由此可见，弹簧的串联没能增加收缩力，但收缩的速度增加。若两个弹簧并联，在同样前提条件下，收缩力为2F，由于伸展长度没变，收缩速度仍是△x/△t。因此弹簧并联时，表现是力量的增加，而其收缩速度没有变。（二）肌肉的收缩形式：依肌肉收缩时的张力和长度变化，可将肌肉收缩分为三类：缩短收缩、

5、拉长收缩和等长收缩。1、缩短收缩：是指肌肉收缩所产生的张力大于外加阻力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。缩短收缩时肌肉起点靠近，又称向心收缩。如：屈肘、高抬腿跑等。依整个关节运动范围张力与负荷关系，缩短收缩又可分为非等动收缩（习惯上称为等张收缩）和等动收缩两种。①非等动收缩（等张收缩）：在整个负荷收缩过程中给定的负荷是恒定的，而由于不同关节角度杠杆得益不同和肌肉收缩长度变化的影响，在整个关节移动范围内肌肉收缩产生的张力和负荷是不等同的，收缩的速度也不相同。例如：屈肘举起恒定负荷时，肱二头肌在关节角度为115°-----120°时

6、最大，关节角度为30°时最小。因此，在非等动收缩中所能举起的最大重量，只能是张力最小的关节角度所能承受的最大重量。②等动收缩：是通过专门的等动负荷器械来实现的。该器械使负荷随关节运动进程得到精确调整，即在关节角度的张力弱点负荷最小，而在关节角度张力的最强点负荷最大。因此，在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷等同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。在作最大等动收缩时，肌肉产生的张力在整个关节范围，都是其能力的100%。因而采用等动收缩形式发展力量可使肌肉在关节整个运动范围都得到最大锻炼。2、拉长收缩：当肌肉收缩所产生的张力小于外力时，肌肉积极收

7、缩但被拉长，这种收缩形式称为拉长收缩。拉长收缩时肌肉起止点逐渐远离，又称离心收缩。拉长收缩产生的张力方向与阻力方向相反，肌肉做负功。在体育运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。在运动实践中，拉长收缩又往往与缩短收缩联系在一起，形成所谓牵张一缩短环，即肌肉在缩短收缩前先进行拉长收缩，使肌肉被牵拉伸长，在紧接着的缩短收缩时，使可产生更大的力量。例如，跑步时，支撑腿后蹬前的屈髋、屈膝等，使臀大肌、股四关肌被预先拉长，为后蹬时的伸髋、伸膝发挥更大的肌肉力量创造了条件。3、等长收缩：当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉积极收缩但长度不变，这种收缩形

8、式称为等长收缩。等长收缩时负荷未发生位移，从物理学角度认识，肌肉没有做外功，但仍消耗很多能量。等长收缩是肌肉静力性工作的基础，在人体运动