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1、运动生理学(教资)骨骼肌机能肌肉的特性物理特性肌肉的物理特性受温度影响。当肌肉温度升高时,肌肉的粘滞性降低,伸展性和弹性增加;当肌肉温度下降时,肌肉的粘滞性增加,伸展性和弹性下降。 伸展性与弹性 粘滞性 生理特性兴奋性收缩性肌肉收缩原理肌肉的微细结构肌原纤维骨骼肌由肌纤维(束状排列)构成,肌纤维是肌肉结构和功能的基本单位;一条肌纤维由许多肌原纤维组成;肌原纤维由粗肌丝和细肌丝组成。肌管系统肌管系统是由单位膜构成的囊管结构,包绕在每一条肌原纤维的周围,分为横管系统与纵管系统。横管系统:走向和肌原纤维相互垂直,又称T管。作用是将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电位变化传入细胞内。纵管系统:走向和肌原纤
2、维平行,又称1管。纵管和终池是Ca离子的储存库,在肌肉活动时实现Ca离子的贮存、释放和在集聚。横管和两侧的终池构成三联管结构。三联管是把肌细胞膜的电位变化和肌细胞的收缩过程耦联起来的关键部位。粗肌丝在肌喊打维俄断而匕M几何褶列两种肌纥相田登的擀况细肌纹在肌与纤维横溢骷的几何肌肉收缩与舒张过程兴奋在神经一肌肉接点的传递兴奋在神经一肌肉节点的传递是通过化学递质乙酰胆碱(ACh)和终板膜电位变化实现具体过程:当运动神经元兴奋时,神经冲动沿运动神经纤维传至轴突末梢,并刺激突触前膜。突触前膜去极化使膜上的钙离子通道开放,使得细胞外液中的Ca离子进入突触前膜,触发轴浆中的囊泡向突触前膜的内侧面移动。囊泡与
3、突触前膜融合,其中所含的ACh被释放进入突出间隙,随后立即与突触后膜的ACh受体结合,引起突触后膜的Na离子和K离子等离子的通透性改变,突触后膜除极化,形成终板电位。终板电位通过局部电流的作用,使邻近肌细胞膜去极化而产生动作电位,实现了兴奋由神经传递给肌肉。兴奋在神经一肌肉接点的传递有以下特点: 化学传递。 兴奋传递节律是一对一的。每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋。 单向传递。兴奋只能由神经纤维传向肌肉,不能相反。 时间延搁。 高敏感性。肌肉的兴奋一收缩耦联Ca离子被认为是肌细胞的兴奋一收缩耦联额媒介物。 第一步、兴奋通过横管系统传向肌细胞深处。 第二步、三联管结构处的信息传递。 第
4、三步、肌浆网中Ca离子释放入胞质以及Ca离子由胞质向肌浆网的在聚集。肌肉的收缩与舒张过程肌肉的缩短是由于细肌丝(肌动蛋白微丝)在粗肌丝(肌球蛋白微丝)上滑行造成的。基本过程:肌细胞兴奋动作电位引起肌浆Ca离子的浓度升高时,Ca离子与细肌丝上肌钙蛋白相结合,引起肌钙蛋白分子构型发生变化,这种变化又传递给原肌球蛋白分子,使后者构型亦发生变化。结果可使原肌球蛋白从肌动蛋白双螺旋结构的沟沿滑到沟底,安静时抑制肌动蛋白和横桥结合的因素被解除,暴露出肌动蛋白上能与横桥结合的位点。横桥与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白。肌动球蛋白可激活横桥上的ATP的,在Mg离子参与下,ATP分解释放能量,引起横桥头部向粗肌丝中
5、心方向摆动,牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行,当横桥角度发生变化时,横桥头部与肌动蛋白解脱,并恢复到原来垂直的位置。紧接着横桥又开始与下一个肌动蛋白的位点结合,重复上述过程,进一步牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。只要肌浆中Ca浓度不下降,横桥循环运动就不断进行下去,逐步将细肌丝拖向粗肌丝中央,使肌小节缩短,肌肉缩短。当刺激中止后,终池膜对Ca离子的通透性降低,Ca离子释放也停止。肌浆膜上的钙泵迅速回收Ca离子,使肌浆Ca离子浓度下降,钙与肌钙蛋白结合解离,肌钙蛋白恢复到原来的构型,继而原肌球蛋白也恢复到原来的构型,肌动蛋白上与横桥结合的位点重新被掩盖起来,横桥与肌动蛋白分离,粗、细肌丝退回到原来位置,肌
6、小节变长,肌肉舒张。肌肉收缩形式与力学特征肌肉的收缩形式单收缩与强直性收缩收缩形式收缩过程单收缩整块竹馅肌或单个肌纤维受到次短促的剌激后.被剌激的细Ia产生一次动作电位紧接着收缩一次强收缩不完全强直收缩给肌肉连串的剌激,若第二次剌激落在第个剌激的舒张WJ.即肌肉在收缩过程中尚未完全舒张.就产生第.次收缩完全强宜收缩如果每一次刺激都落在1:一次收缩的收缩期,肌肉在收缩过程中完全不能舒张缩短收缩、拉长收缩、等长收缩收缩形式肌肉K度变化外力与肌张力比较功能作川对外所做的功缩短收缩缩短小于肌张力加速正功拉长收缩拉长大r肌张力减速负功等长收缩不变等于肌张力固定零功缩短收缩肌肉收缩所产生的张力大于外加阻力
7、时,肌肉缩短,并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式,又称向心收缩。根据在整个关节远动范围内肌肉张力与负荷的关系,缩短收缩又可分为非等动收缩和等动收缩两种。非等动收缩:又称等张收缩,在整个收缩过程中负荷是恒定的,由于关节角度的变化,造成肌肉收缩力与负荷不相等,收缩速度也随之变化。等动收缩:在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷相同,肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。拉长收缩当肌肉收缩力小于外力时,肌肉虽然在收缩,但却被拉长,这种收缩形式被称为拉长收缩,又称离心收缩。等长收缩当肌肉收缩力等于外力时,肌肉虽然在收缩,但长度不变。肌肉收缩的力学特征绝对力量和相对力量绝对力量:某块肌肉做最大收缩时所产
8、生的张力。肌肉的横断面积越大,其绝对肌力越大。相对力量:肌肉单位横断面积(一般为1平方厘米肌肉的横断面积)所具有的肌力。肌肉一力量速度曲线肌肉收缩时产生的张力大小取决于活化的横桥数目,而收缩速度取决于能量释放速率和肌球蛋白ATP的的活性,与活化的横桥数目无关。当负荷较小时,肌肉收缩速度加快;当负荷较大时,肌肉收缩速度减慢。逐渐增加负荷时,肌肉收缩力量也逐渐增加,而收缩速度逐渐降低;当负荷超过极限负荷时,肌肉张力达到最大,此时收缩速率为零。肌纤维类型与运动能力人体肌纤维的类型根据肌纤维的收缩速度划分快肌纤维(FT):肌纤维直径粗,肌浆网发达,收缩速度快。慢肌纤维(ST):邮体数量多,周围毛细血管
9、网丰富,收缩速度慢。根据肌肉的色泽划分红肌:快缩红、慢缩红。白肌:快缩白。根据肌纤维的收缩速率及代谢特征划分 快缩一糖酵解型(FG) 快缩一氧化一糖酵解型(FOG) 慢缩一氧化型(SO) 根据肌球蛋白重链同功型划分 MHC-I MHC-IIa MHC-IIX(或MHC-IId) MHC-IIb肌纤维的生理学特征 收缩速度:快肌纤维收缩速度大于慢肌纤维收缩速度。 收缩力量:快肌纤维收缩时产生的力量大于慢肌纤维收缩时产生的力量。 抗疲劳能力:慢肌纤维抗疲劳能力比快肌纤维强。 不同类型肌纤维的分布 慢肌:一般成年男女,占44%58%. 快肌:Ha占大部分;Hb少;Ik占2%3%。 功能:维持姿势的肌
10、肉中慢肌多;以动力为主的肌肉中快肌多。 性别:未统一。 年龄:青春期无差异,在2029岁,慢肌百分比增加,快肌百分比减少。 遗传:单卵双生子之间的肌纤维百分比分布一致;双卵分布一致性差。 遗传度:男,99.5%;女92.5%。肌纤维类型与运动能力速度为主的运动员快肌百分组成占优势;耐力为主的运动员慢肌比分组成占优势。运动单位的募集运动单位一个脊髓a一运动神经元或脑干运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的肌肉收缩的最基本单位称为运动单位。运动单位的募集(动员)参与活动的运动单位数目与兴奋频率的结合称为运动单位募集。运动训练对肌纤维的影响运动训练对肌纤维的面积和数量的影响不同形式的运动可优先引起骨骼
11、肌中某种肌纤维产生肥大,这种现象称为肌纤维的选择性肥大。肌纤维增粗,即肥大。肌纤维数目增多,即增生。运动训练对肌纤维有氧能力的影响使肌纤维中的线粒体数量增多,体积增大,容积密度增加,使线粒体中的有氧代谢酶活性增加,因而使肌纤维的有氧氧化能力提高。运动训练对肌纤维无氧能力的影响短跑运动员乳酸脱氢酶最高,长跑运动员最低,其他项目介于两者之间。运动训练对肌纤维影响的专一性训练引起的肌纤维的适应性变化,具有很明显的专一性,这不仅表现在不同的运动专项或不同的训练方式上,而且也表现在局部训练上,即使同一个体,各肌肉的活动程度不同,反应也不同。运动与循环机能血液的组成与功能血液的组成血浆血浆占全血量的50%
12、55%;血浆中水分占90%92%,其他成分以溶质血浆蛋白为主,并含有电解质、营养素、酶类、激素类和胆固醇等其他重要组成部分。血浆的主要作用是运载血细胞,运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。血细胞血细胞占全血量的45%50%,包括红细胞、白细胞和血成熟红细胞无细胞核,也无细胞器,胞质内充满血红蛋白,主要功能是运输氧。血液的功能维持内环境的相对稳定作用。 血液的运输作用。血液将内分泌激素运输到周身,作用于相应的器官(靶器官)改变其活动,起体液调节作用。 血液的调节作用。 血液的防御与保护作用。心血管系统心肌细胞的生理特性兴奋性细胞受到一定强度的刺激后具有产生动作电位的能力。所有心肌细
13、胞都有兴奋性。传导性影响传导性的因素:细胞直径和缝隙连接的数量及功能。O期去极化的速度和幅度。邻近未兴奋部位膜的兴奋性。自律性心肌中的自律细胞在没有外源性刺激的条件下,能够自主产生节律性兴奋的特性。收缩性心肌中的工作细胞和骨骼肌一样,在受足够强度的刺激而产生兴奋后,通过兴奋一收缩耦联,引起心肌收缩。心动周期与心率心动周期心房和心室收缩与舒张一次构成一个机械活动周期,称为心动周期。一个心动周期中包含心房收缩、心房舒张、心室收缩、心室舒张;由于心室在心脏泵血活动中起主要作用,故心动周期通常是相对心室的活动周期而言的。心率每分钟心脏搏动的次数。心率是了解循环系统机能的简单易行指标。最大心率=220-
14、年龄(个体最大强度运动)心脏泵血功能的指标每搏输出量和射血分数一次心搏中由T则心室射出的血液量称为每搏输出量。每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比称为射血分数。收缩力越大,心脏搏出血量越多,心室剩余血量就越小,射血分数越大。射血分数;每搏输出量/心室舒张末期容积(毫升)*100%每分输出量和心指数T则心室每分钟射出的血液量,称为每分输出量,简称心输出量。心输出量等于心率与搏出量的乘积。心力贮备血液由左心室射出经主动脉及其各级分支流到全身的毛细血管,心输出量随机体代谢需要而增加的能力称为心功能贮备或心力贮备。心力贮备是最大心输出量与安静时心输出量之差。动脉血压 心脏射血和外周阻力是形成动脉血压的两个基本条件。 血液充盈是形成动脉血压的前提。 心室收缩时,主动脉压急剧升高,在收缩中期动脉血压达到最大值,称收缩压;心室舒张时主动脉压下降,在心舒末期主动脉压最低值称舒张压。 主动脉和大动脉管壁的弹性对动脉血压起缓冲作用。 正常人动脉血压在一定范围内变动,到保持相对稳定。安静状态时收缩压为13.316.0kPa(100120mmHg),舒张压为8.010.6kPa(6080mmHg)o 安静时血压持续超过21.312.6kPa(16095mmHg)者为高血压;低于12