1、肌肉的興奮與收縮 第一章 編輯課件提要 本章系統(tǒng)闡述神經肌肉的興奮性，含興奮的產生、傳導和興奮在神經肌肉接點的傳遞，這是完整肌體內肌肉收縮的生理學基礎；根據肌絲滑行的形式和力學特性進行分析；此外，肌肉中結締組織對肌肉收縮的影響及肌電圖在體育科研中的應用也作了簡要的介紹。 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生的機制，肌肉的收縮過程，肌肉收縮的形式和力學特征。 編輯課件第一節(jié)神經肌肉的興奮性和生物電現象第二節(jié)肌肉收縮的原理第三節(jié)肌肉收縮的形式與力學特征第四節(jié)肌肉結締組織對肌肉收縮的影響第五節(jié)肌電圖在體育科研中的應用編輯課件神經肌肉的興奮性和生物電現象 第

2、一節(jié) 編輯課件主要內容興奮和興奮性概念 引起興奮的刺激條件 興奮性的評價指標 興奮后恢復過程的興奮性變化 神經肌肉細胞的生物電現象 興奮在神經肌肉接頭的傳遞編輯課件1興奮和興奮性概念 生物體具有對刺激發(fā)生反應的能力，稱為興奮性。興奮性是神經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，在細胞膜兩側發(fā)生一次可傳播的電位變化，稱動作電位。因而興奮性又特指組織細胞接受刺激具有產生動作電位的能力，而興奮則是產生動作電位本身或動作電位同義語。 返回編輯課件2引起興奮的刺激條件 一定的強度 一定的持續(xù)時間 一定的強度時間變化率 編輯課件閾強度閾刺激 要使組織產生興奮，刺激必須

3、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。 編輯課件強度時間曲線 若固定刺激強度時間變化率，通過實驗發(fā)現，在一定范圍內，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系，描繪在直角坐標系中。可得到強度時間曲線 。返回編輯課件3興奮性的評價指標 閾強度 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

4、激作用于組織，剛能引起組織興奮所需的最短作用時間 返回編輯課件4興奮后恢復過程的興奮性變化 興奮后恢復過程的興奮性變化經歷了4個時期：絕對不應期相對不應期超常期低常期 返回編輯課件5神經肌肉細胞的生物電現象 靜息電位 動作電位靜息電位的產生的機制動作電位的產生機制動作電位（神經沖動）的傳導局部興奮編輯課件靜息電位 靜息電位是指細胞未受到刺激時存在于細胞膜內外兩側的電位差。 返回編輯課件動作電位 給予神經軸突一次短促而有足夠強度的刺激時，它就產生一次興奮，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，即動作電位 返回編輯課件編輯課件興奮性動作電位上升支下降支負后電位絕對不應期超常期低

5、常期正后電位相對不應期返回編輯課件靜息電位的產生的機制 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。 編輯課件靜息電位主要是由于安靜時膜對K+有通透性和K+的外流而形成的。靜息電位實際上就是K+的平衡電位。 返回編輯課件動作電位的產生機制 動作電位曲線的上升支，是膜外Na+迅速內流的結果，但當Na+內流形成的膜內正電位所產生的電位差與推動Na+內流的濃度梯度相平衡時，Na+就停止內流，降極化達到頂點，這時膜兩側的電位差就是動作電位的高度。可見，動作電位相當于Na+的平衡電位。 返回編輯課件動作電位（神經沖動）的傳導 無髓鞘神經纖維的傳導 編

6、輯課件有髓鞘神經纖維跳躍式傳導示意圖 編輯課件動作電位在神經纖維的傳導具有以下特征： 生理完整性 雙向傳導 不衰減和相對不疲勞性 絕緣性 返回編輯課件局部興奮 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局部反應或局部興奮。 編輯課件局部興奮的特點 不呈現“全或無”定律 電緊張性擴布 沒有不應期 有總和現象 返回編輯課件6興奮在神經肌肉接頭的傳遞 神經和肌肉之間無直接的原生質聯系，但神經沖動可傳遞給肌肉引起肌肉收縮。這種機能聯系是通過神經肌

7、肉接點而進行的。 編輯課件神經肌肉接頭的結構 突觸前膜突觸后膜突觸間隙 編輯課件興奮在神經肌肉接頭傳遞的機制 當沖動從神經纖維傳至軸突末梢時，軸突末梢出現除極化，改變神經膜的通透性，使細胞外液中Ca2+進入末梢內，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）相結合，形成RACH復合體，引起膜對Na+、K+通透性改變，而導致除極化，進而觸發(fā)一個可傳導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。 編輯課件神經肌肉接頭興奮傳遞的特點 化學傳遞 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)編

8、輯課件肌肉收縮的原理 第二節(jié) 編輯課件主要內容1肌纖維的微細結構 2肌肉的收縮機制 3單收縮和強直收縮編輯課件1肌纖維的微細結構 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（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雜的肌管系統(tǒng)。 編輯課件明帶（I帶）暗帶（A帶） 肌原纖維肌管系統(tǒng)粗肌絲細肌絲 橫管系統(tǒng) 縱管系統(tǒng) 終池返回編輯課件2肌肉的收縮機制 肌絲的分子組肌肉的收縮過程 肌肉的舒張 編輯課件編輯課件肌絲的分子組成 粗肌絲 細肌絲肌球蛋白（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）

9、編輯課件粗肌絲編輯課件橫橋具有兩個重要的功能特征 （1）橫橋上有一個能與ATP（三磷酸腺苷）相結合的位點，同時具有ATP酶的活性，有水解ATP的內源能力，當橫橋一旦與細肌絲上的肌動蛋白結合時，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。 （2）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合，并出現橫橋向肌節(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。 返回編輯課件細肌絲返回編輯課件肌肉的收縮過程 興奮收縮耦聯 橫橋運動引起的肌絲滑行 編輯課件興奮收縮耦聯動作電位沿橫管系統(tǒng)傳向肌細胞深部 三聯管結構傳遞信息 縱管系統(tǒng)對Ca2+

10、的釋放和再聚積 返回編輯課件橫橋運動引起的肌絲滑行1.當肌漿中離子濃度升高，Ca2+與肌鈣蛋白結合，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旋結構的溝沿滑到溝底，暴露出肌動蛋白上與橫橋的結合點，含有ATP的橫橋與位點結合，形成肌動蛋白、肌球蛋白ATP復合體。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 結合位點，新的ATP與橫橋結合，橫橋頭部與肌動蛋白分離，橫橋中ATP通過內源性分解放能，使橫橋從傾斜位回到正常的垂直位。 返回

11、編輯課件肌肉的舒張當運動神經傳來的刺激停止，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+泵回肌漿網的縱管，再擴散到終池，肌漿中的Ca2+濃度降低，Ca2+與肌鈣蛋白分離。肌鈣蛋白的構型恢復原狀，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鍵的作用。 返回編輯課件3單收縮和強直收縮 肌肉的收縮是由刺激引起的，根據引起肌肉收縮的刺激頻率的不同肌肉收縮可分為單收縮和強直收縮。編輯課件單收縮 潛伏期 收縮期 舒張期 返回編輯課件強直收縮 若增加刺激頻率，使每

12、次刺激的時間間隔短于單收縮所持續(xù)的時間，肌肉的收縮將出現融合現象，即肌肉不能完全舒張，稱為強直收縮。 下一節(jié)編輯課件肌肉收縮的形式與力學特征 第三節(jié) 編輯課件主要內容1.肌肉收縮形式2.肌肉收縮的力學特征 編輯課件1肌肉收縮形式 縮短收縮 拉長收縮 等長收縮編輯課件縮短收縮等張收縮 等動收縮 返回編輯課件拉長收縮拉長收縮又稱離心收縮，當肌肉收縮時產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。拉長收縮時肌肉起止點逐漸遠離，又稱離心收縮。 拉長收縮在實現人體運動中起著制動減弱和克服重力等作用。 返回編輯課件等長收縮當肌肉產生的張力等于外力時，肌肉積極收縮但長度不

13、變，這種收縮形式稱為等長收縮。 編輯課件三種肌肉收縮形式的比較圖 三種收縮形式產生的張力水平經研究發(fā)現：拉長收縮 等長收縮 縮短收縮 返回編輯課件2肌肉收縮的力學特征 肌肉收縮的力學特征指的是肌肉收縮時張力與速度、長度與張力的關系，它們反映了負荷對肌肉收縮的影響。 體內或實驗條件下施加給肌肉的負荷有兩種：前負荷和后負荷 編輯課件后負荷對肌肉收縮的影響張力與速度的關系 該曲線表明：在后加負荷條件下，在一定的范圍內，肌肉收縮產生的張力和速度是反比關系。 編輯課件肌肉收縮的張力速度曲線可以通過訓練而改變，有訓練的運動員，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，

14、可表現出更大的力量。 編輯課件男女性的張力速度曲線表現明顯的性別差別。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。 返回編輯課件前加負荷對肌肉收縮的影響長度與張力關系 編輯課件由此可見，每一條肌肉內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)編輯課件肌肉結締組織對肌肉收縮的影響 第四節(jié) 編輯課件主要內容1肌肉的彈性成分 2運動對肌肉結締組織的影響 編輯課件1肌肉的彈性成分 返回編輯課件2運動對肌肉結締組織的影響 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締組織

15、肥大 下一節(jié)編輯課件肌電圖在體育科研中的應用 第五節(jié) 編輯課件主要內容1肌電圖的概念 2肌電圖的應用 編輯課件1肌電圖的概念 肌肉收縮時伴有動作電位產生，總是興奮發(fā)生在前，收縮出現在后。如果采用適當方法將肌肉興奮時的電位變化，經引導、放大記錄下來，所得的圖形，稱為肌電圖。 返回編輯課件2肌電圖的應用 利用肌電圖分析技術動作，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，直接為科學地安排教學與訓練提供依據。 利用肌電圖解決體育基礎學科如運動生理學、運動解剖學、運動生物力學及運動醫(yī)學中某些理論與實踐問題，間接地為體育運動服務。 利用肌電圖了解訓練對神經肌肉的影響，為評定運動員訓練水平提供依據。 編輯課件復習思考題 （1）比較下列概念的含義：興奮與興奮性；閾值與時