肌肉是由圆柱状的肌纤维组成的,而肌纤维中包含有许多纵向排列的肌原纤维,它是肌肉收缩的装置。肌原纤维由肌小节组成。在每个肌小节中,由肌球蛋白组成的粗丝和由肌动蛋白组成的细丝—F-肌动蛋白相互穿插排列,并且依靠粗丝头端的横桥使二者紧密接触在一起。肌肉的收缩是粗丝和细丝发生相对运动的结果,这个过程受Ca的调节,并需要水解ATP来提供能量。 当肌肉处于静止(舒张)状态时,胞液Ca浓度较低(<10moL/L),钙离子结合亚单位(TnC)不与Ca结合,则TnC与TnI、TnT的结合较松散。此时,TnT与原肌球蛋白紧密结合,使原肌球蛋白遮盖了肌动蛋白与肌球蛋白结合部位,阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的结合;同时,TnI与肌动蛋白紧密结合,也阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用,并抑制肌球蛋白的ATP酶活性,故肌肉处于舒张状态。 当胞液内Ca浓度增加到10moL/L -10 moL/L时,Ca便与TnC结合,之后,TnC构象变化,从而增强了TnC与TnI、TnT之间的结合力,使三者紧密结合,削弱了TnI与肌动蛋白的结合力,使肌动蛋白与TnI脱离,变成启动状态。同时,TnT使原肌球蛋白移动到肌动蛋白螺旋沟的深处,而排除了肌动蛋白与肌球蛋白相结合的障碍,于是,肌动蛋白便与肌球蛋白的头部相结合,产生有横桥的肌动球蛋白,在此蛋白中,肌动蛋白使肌球蛋白的ATP酶活性大大提高,故肌球蛋白催化ATP水解反应。产生的能量使横桥改变角度,而水解产物的释放又使横桥的位置恢复,再与另一个ATP结合,如此循环,细丝便沿粗丝滑行,肌肉发生收缩。 当胞液Ca浓度下降(<10moL/L)时,Ca与TnC分离,TnI又与肌动蛋白结合,从而使肌动蛋白恢复静状态。同时原肌球蛋白也恢复原位,从而使肌动蛋白与肌球蛋白不能结合,肌肉不能转为舒张状态。
1、向心收缩就是在举重训练过程中向上举起重物,肌纤维长度变短时肌肉所处的收缩状态。一个典型的例子就是卧推,当你举起重物将其从胸部向锁骨方向上推,这就称为向心收缩或者称作运动的阳性期。
2、离心收缩是肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩。肌肉在阻力下逐渐被拉长,使运动环节向肌肉拉力相反的方向运动的收缩方式。是动力性收缩的一种,又称作退让性收缩,其产生的最大肌肉力量比向心收缩要大。
3、等长收缩是指长度保持恒定而张力发生变化的肌肉收缩。在该收缩状态下,肌肉张力可增至最大。但由于不存在位移,从物理上讲肌肉并没有对外做功,然而仍需要消耗大量的能量。
4、等张收缩,张力保持恒定而长度发生变化的肌肉收缩。人体实现各种加速运动和位移运动的基础。当外加负荷较大时,肌肉克服负荷的时间较长,收缩速度较慢,当肌肉张力达到最大值仍无法克服外加负荷时,肌肉收缩速度为零,此时即出现等张收缩。
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肌肉训练
胸部训练
平卧举
起始姿势:仰卧长凳,将杠铃放在乳头上方。
动作过程:将杠铃垂直上举至两臂完全伸直,胸肌彻底收缩,静止一秒钟,慢慢下落。
呼吸方法:上举时呼气,下落时吸气。
注意要点:注意不要用过大过猛的抗力,前几次用力要小些,再逐渐加大,以避免颈部扭伤。切勿让颈部有任何旋转。
上斜卧举
起始姿势:头朝上斜卧长凳30-45度,两手正握杠铃置于胸部上方。
呼吸方法:上举时呼气,徐徐下落时吸气。
下斜卧举
起始姿势:头朝下斜卧长凳,两手正握杠铃置于胸部下方。
呼吸方法:上举时呼气,徐徐下落时吸气。
腹部训练
1、侧身弯腰运动
直立。双腿分开,两臂左右平举,上体前屈,用左手去够右脚,右臂自然上举,两腿和两臂都不要弯曲,吸气,然后还原,呼气。再换方向重复一次,连做8次。
2、屈腿运动
仰卧位。双臂左右平贴地面,两腿伸直后同时屈膝提起,吸气,使大腿贴近腹部,然后呼气,缓缓还原。重复8次。
3、举腿收腹
主要是锻炼下腹部肌肉。上身平卧,腿伸直并尽可能抬高,接着再缓慢放下。这一练习做完后,双膝弯曲继续做同样的动作。重复8次。
4、坐式屈团身
仰卧位主要为锻炼上、下腹部肌肉。双腿伸直,上身后仰,保持身体平衡,然后屈膝收腹,使腹肌极度折屈。练习中,双脚始终不能触及地面或床面。
-向心收缩
-离心收缩
-等长收缩
-等张收缩
-肌肉
用一实验模型来阐释神经-肌肉收缩的过程,则可以这样描述:
1、信号传入:刺激信号以生物电形式通过传入神经到达中枢;
2、信号传出:中枢整合刺激信号,并将此信号以生物电形式通过传出神经传到外周。
3、兴奋-收缩偶联:从中枢传出的神经信号并不能直接引起肌肉收缩,而需要在神经与肌肉连接处一个叫“运动终板”的结构里发生一次“电化学转换”,即把神经信号转化为化学信号——“乙酰胆碱”。乙酰胆碱可刺激骨骼肌细胞生成新的生物电信号。
4、肌丝滑行:骨骼肌细胞是由一段一段的“肌节”构成,在每个肌节内都存在粗、细两种“肌丝”,乙酰胆碱生成的细胞电信号可以让细肌丝向粗肌丝方向滑动,肌节缩短,肌细胞就发生收缩。
5、肌肉收缩:上述肌丝滑行是单个肌细胞的动作,在一块肌肉内,所有肌细胞通常都是同时发生肌丝滑行动作的,于是就产生了整块肌肉的收缩运动,表现出来就是伸手、持物、跳跃等各种肢体运动。
对四肢肌肉工作而言,肌肉收缩时起点相对固定叫近固定,止点相对固定的叫远固定。
每块肌肉都有两个附着点,即起点和止点。在运动过程中,相对固定的一点为起点,通常是接近身体正中线的肌肉附着点,相对活动的一点为止点。
起点即定点,是判断近固定还是远固定的一个前提。
在实际活动中,定点与动点既对立又统一,肌肉的起止点不是固定不变的,有肌肉工作条件变时,两者可以互相易位。
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肌肉收缩机制
依照肌丝滑行理论,肌肉收缩的基本过程是:肌细胞产生动作电位,引起肌浆中Ca²⁺浓度升高,Ca²⁺与肌钙蛋白C结合,肌钙蛋白发生构象变化,使肌钙蛋白Ⅰ与肌动蛋白的结合减弱。
原肌球蛋白发生构象改变,使肌动蛋白上的结合位点暴露,横桥与肌动蛋白结合,横桥发生扭动,将细肌丝往粗肌丝中央方向拖动。
经过横桥与肌动蛋白的结合、扭动、解离和再结合、再扭动所构成的横桥循环过程,细肌丝不断滑行,肌小节缩短。肌肉收缩过程中能量来源于ATP水解释放的能量。
肌肉收缩的三种形式
1、缩短收缩,又叫向心收缩,特点是张力大于外加阻力,肌长度缩短。作用是肌肉运动的主要形式,是实现动力性运动的基础,如挥臂、高抬腿等。
2、拉长收缩,又叫离心收缩,特点是张力小于外加阻力,肌长度拉长。作用是缓冲、制动、减速、克服重力。如蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作,相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。
3、等长收缩,特点是张力等于外加阻力,肌长度不变。作用是支持、固定、维持某种身体姿势,其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件,如站立、悬垂、支撑等动作。
--止点
--定点
肌肉的收缩形式:缩短收缩、拉长收缩、等长收缩。
1、缩短收缩又叫向心收缩,特点:张力大于外加阻力,肌长度缩短。
作用:是肌肉运动的主要形式,是实现动力性运动的基础(如挥臂、高抬腿等)
2、拉长收缩又叫离心收缩,特点:张力小于外加阻力,肌长度拉长。
作用:缓冲、制动、减速、克服重力。
3、等长收缩特点:张力等于外加阻力,肌长度不变。
作用:支持、固定、维持某种身体姿势。其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件。
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肌肉收缩的力学特征
主要指的是肌肉收缩时的张力与速度、长度与张力的关系,它们反映了负荷对肌肉收缩的影响。此外,肌肉的功能状态(即收缩能力)不同,肌肉收缩时表现的力学特征也不一样,由此,肌肉的功能状态也是影响肌肉收缩的因素之一。
后负荷对肌肉收缩的影响——张力与速度关系
后负荷:肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力称后负荷。当肌肉在后负荷的条件下收缩时,最初由于肌肉遇到阻力而不能缩短,只表现张力的增加,但当肌肉张力发展到与负荷阻力相等时,肌肉开始以一定的速度缩短,负荷被移动。
张力-速度曲线:肌肉在后负荷作用下表现的张力与速度的这种关系描绘在坐标上可得到一条曲线,称张力-速度曲线。如果以肌肉开始缩短的张力和初速度为指标,改变后负荷大小,会发现,后负荷越大,肌肉产生的张力也越大,肌肉缩短开始也越晚,缩短的初速度也越小,反之亦然。
张力和速度呈反比关系负荷
在一定的范围内,肌肉收缩产生的张力和速度大致呈反比关系;当后负荷增加到某一数值时,张力可达到最大,但收缩速度为零,肌肉只能作等长收缩;当后负荷为零时,张力在理论上为零,肌肉收缩速度达到最大。
——肌肉收缩
可将肌肉收缩分为三种形式
1、缩短收缩(向心收缩)
特点:张力大于外加阻力,肌长度缩短
作用:是肌肉运动的主要形式,是实现动力性运动的基础(如挥臂、高抬腿等)
如:推举杠铃,关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大,关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小
2、拉长收缩(离心收缩)
特点:张力小于外加阻力,肌长度拉长
作用:缓冲、制动、减速、克服重力
如:蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作,相关肌群做离心收缩可避免运动损伤
3、等长收缩
特点:张力等于外加阻力,肌长度不变
作用:支持、固定、维持某种身体姿势其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件
如:站立、悬垂、支撑等动作
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运动
1、根据形状来分类或描述
骨骼肌缩短产生运动,收缩产生的力是拉力而非推力。然而,某些特殊情况下,例如“爆破音作用于耳”时鼓膜膨出以便平衡其两侧的空气压力、肌静脉泵等现象,都与肌肉收缩时肌腹膨胀的效应有关。
大部分骨骼肌能使骨骼运动,然而也有一些肌肉运动身体的其他部分如眼、口唇和头皮。口轮匝肌围绕在口的周围,在发音和吸吮中发挥着重要作用。舌虽无骨和关节,舌骨仅构成其基底部分,却也能运动
2、根据运动单位分类
原动肌引发身体特定运动的主要肌肉,主动收缩便可产生意向性运动;
拮抗肌对抗原动肌运动的肌肉。原动肌收缩时,拮抗肌逐渐放松以保证运动过程的平滑;
协同肌当原动肌通过一个以上的关节时,协同肌收缩可以防止其中的某个(些)关节干扰原动肌的运动。简而言之,协同肌起到协助原动肌运动的作用;
固定肌当运动发生在四肢的远侧部分时,固定肌起到稳定四肢近侧部的作用。
三种收缩形式的比较
(1)力量:收缩速度相同情况下,离心收缩产生的张力最大。(比向心收缩大50%,比等长收缩大25%)
(2)代谢:输出功率时,离心收缩能量消耗低,耗氧量少。
(3)肌肉酸痛:离心收缩疼痛最显著,等长收缩次之,向心收缩最轻。
肌肉收缩在细胞内基本是个生化过程,通过主动调节钙离子浓度而实现收缩的调节。细胞液钙离子调节的途径和方法是利用专一性高亲和性的蛋白与钙结合。这些高亲和性钙结合蛋白一般分为两类。第一类是可溶性蛋白(包括非膜结构,如肌原纤维)。
钙与这类蛋白形成复合物,就能与不同的靶蛋白相互作用而发挥特殊的生理功能。第二类是膜系统。肌肉细胞的质膜、肌浆网系和线粒体内膜都含钙的转运系统。现知肌肉细胞至少有7种转运系统。
它们是:质膜上的钙通道,钙钠交换体和钙──ATP酶,肌浆网系膜上的钙·ATP酶和钙释放系统以及线粒体内膜上的钙钠交换和电泳单向运送体等。不同转运系统的同时存在,反映了钙信号功能的不同要求。
不同系统的存在还与各细胞器间的分工相联系,在生理钙离子浓度钙离子为10摩尔时肌浆网系转运的钙占了细胞总转运钙的90%,负责快速精细的调节。若钙离子》10摩尔,接近病理状态,线粒体内膜转运系统起主要作用。
线粒体这种长周期、大容量和低亲和性的功能对肌浆网系膜上低容量但高亲和性系统来说,明显是一种补充。细胞质膜转运的钙仅占总转运钙的4~5%。这一部分虽少,却起着重要的信号作用。
在心肌,这小部分钙引起肌浆网系释放大量的钙,使胞液钙浓度从10摩尔增高到10摩尔,这就是钙引起钙的释放。总之,各个转运系统和各种钙结合蛋白协调一致,按照生理功能需要,在不同的时相,调节钙离子浓度,达到收缩和舒张的功能要求。
参考资料:
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