醫(yī)學物理學基礎第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學生物力學：用力學的觀點、方法和理論研究生物體的力學性質及其運動規(guī)律的科學。人體力學屬于生物力學的研究范疇。第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學人體力學：宏觀上講，人體力學是以力學的觀點研究人體的臟器、肌肉、骨骼、關節(jié)等部位的結構和功能；微觀上，人體力學是研究生物大分子、生物聚合物、細胞、組織等的力學性質。第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學學習內容：肌肉和骨骼的力學性質。討論人體靜力學和人體動力學。第一章人體力學肌肉的力學性質第一節(jié)肌肉和骨骼的力學性質學習要求：了解肌肉的結構和功能。理解肌肉張力和長度的關系，肌肉張力和收縮速度的關系。理解骨骼的力學性質和受力形式。第一章人體力學肌肉的力學性質一、肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質肌肉是運動系統(tǒng)的動力部分，在神經系統(tǒng)的支配下，肌肉收縮，牽引骨骼產生運動第一章人體力學肌肉的力學性質（一）肌肉的結構和功能1.結構人體肌肉骨骼?。M紋肌）平滑肌心?。M紋肌）—隨意肌—不隨意肌第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質Tendon肌腱第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質肌肉肌纖維束肌纖維(直徑10μm—60μm)

肌原纖維(直徑0.01μm左右)

機球蛋白機動蛋白

(粗絲直徑0.004μm)相對滑行肌節(jié)的長度發(fā)生變化

肌肉發(fā)生伸長和收縮充分縮短時長約1.5μm放松時2.0~2.5μm能源ATPM-B因子收縮松馳1μm=10-6m化學能肌肉的功能機械能2.功能第一章人體力學肌肉的力學性質肌肉是怎樣收縮的?第一章人體力學肌肉的力學性質第一章人體力學肌肉的力學性質骨骼肌纖維收縮原理—滑動學說神經興奮→肌膜→橫小管→終池→肌漿網(wǎng)鈣通道開放→肌漿鈣濃度升高→肌原蛋白TnC與鈣結合后發(fā)生構型改變而位移→肌動蛋白位點暴露→肌球蛋白頭與位點結合，激活ATP酶釋放能量→肌球蛋白屈曲轉動將肌動蛋白拉向M線→細肌絲滑入A帶使I帶變窄→肌節(jié)縮短第一章人體力學肌肉的力學性質當肌興奮而使肌漿內Ca2+濃度增加時，Ca2+可與細肌絲上的肌鈣蛋白結合，使其構型發(fā)生變化，從而牽拉原肌球蛋白位移，暴露出肌動蛋白上被掩蓋的結合點，橫橋立即與肌動蛋白結合，形成肌動球蛋白，此時橫橋的ATP酶獲得活性，分解ATP釋放能量，使橫橋發(fā)生扭動，牽拉細肌絲向粗肌絲之間滑行，肌節(jié)縮短，出現(xiàn)纖維收縮。肌絲滑行的分子模式圖(1)肌絲滑行過程：第一章人體力學肌肉的力學性質當肌漿內Ca2+濃度下降時，肌鈣蛋白與Ca2+脫離，恢復靜息構型，原肌球蛋白又回歸原位將肌動蛋白上的結合點掩蓋起來。橫橋與肌動蛋白脫離，細肌絲滑出，肌節(jié)恢復原長度，出現(xiàn)肌纖維舒張。肌絲滑行的分子模式圖第一章人體力學肌肉的力學性質(2)興奮—收縮耦聯(lián)：肌漿中Ca2+濃度的變化可引起肌肉收縮和舒張，在人體內，骨骼肌是受運動神經支配的。第一章人體力學肌肉的力學性質當神經沖動經運動終板傳至肌細胞時，使肌膜產生動作電位，肌膜的動作電位可沿橫小管迅速傳到三聯(lián)體，使終池膜對Ca2+的通透性增大，終池內的Ca2+釋放入肌漿中，從而使肌漿中Ca2+濃度升高，Ca2+與肌鈣蛋白結合即觸動了肌絲滑行過程。Ca2+在興奮一收縮耦聯(lián)中作用示意圖第一章人體力學肌肉的力學性質當神經沖動停止時，肌膜及橫小管膜電位恢復，終池膜對a2+的通透性降低，同時終池膜上鈣泵將Ca2+攝人終池，使肌漿中Ca2+濃度降低，從而出現(xiàn)肌肉舒張。Ca2+在興奮一收縮耦聯(lián)中作用示意圖第一章人體力學肌肉的力學性質如上所述，肌細胞的興奮與肌細胞的收縮之間需要一個中介過程，即把肌細胞的電興奮與肌細胞的機械收縮銜接起來的中介過程，稱為興奮—收縮耦聯(lián)。Ca2+是耦聯(lián)因子。第一章人體力學肌肉的力學性質骨骼肌收縮：是指肌肉張力增加和(或)肌肉長度縮短的機械變化2．骨骼肌的收縮形式其收縮形式有以下幾種：(1)等長收縮和等張收縮：肌肉收縮時其長度不變而張力增加稱為等長收縮肌肉收縮時其張力不變而長度縮短，稱為等張收縮決定肌肉是等長還是等張收縮，主要看其所承受的負荷情況肌肉承受的負荷分為前負荷和后負荷兩種：前負荷是指肌肉在收縮前就所承受的負荷，其作用是可以增加肌肉收縮前的長度(初長度)，進而增加肌肉的收縮力第一章人體力學肌肉的力學性質

在人體內，骨骼肌的收縮為混合形式，沒有單純的等長或等張收縮。后負荷是指肌肉收縮開始時所承受的負荷，它是肌肉收縮的阻力。在有后負荷的情況下，肌肉不能立即縮短而是先增加張力出現(xiàn)等長收縮，當張力增到超過后負荷時，肌肉縮短而張力不再增加，呈等張收縮。如與維持身體姿勢有關的骨骼肌，收縮時以產生張力為主，偏于等長收縮；而與肢體運動和屈曲有關的骨骼肌，收縮時以長度縮短為主，偏于等張收縮。第一章人體力學肌肉的力學性質骨骼肌受到一次短促的刺激，先是產生一次動作電位，緊接著出現(xiàn)一次機械收縮，稱為單收縮。(2)單收縮和強直收縮：如肌肉接受連續(xù)刺激時，可出現(xiàn)連續(xù)而持久的收縮，稱為強直收縮。第一章人體力學肌肉的力學性質單收縮與強直收縮曲線正常體內骨骼肌收縮幾乎都屬于完全強直收縮②完全強直收縮：是由于新的刺激落在前一次收縮的收縮期所形成的①不完全強直收縮：是由于新的刺激落在前一次收縮的舒張期所形成的由于刺激的頻率不同，強直收縮可分為兩種：第一章人體力學肌肉的力學性質(二)肌肉的張力和其長度的關系整塊肌肉的總張力=主動張力+被動張力

(主動收縮)(被動承載)第一章人體力學肌肉的力學性質(三)肌肉張