《体育学科知识》：运动生理学-肌肉收缩（五）

4.肌肉的收缩形式

按肌肉是否缩短收缩可分两种情况:

①等张收缩，肌肉长度发生变化，而张力不变；

②等长收缩，长度不变而张力发生变化。肌肉做等张收缩时，长度缩短，可产生有用的功，如用手提起重物。肌肉做等长收缩时，其长度不变，故无功可言，但可产生一定的张力，如人手持重物水平移动时，脑二头所处等长收缩状态。肌肉的张力是一种位能形式的机械能，在一定条件下，可转化为动能形式的机械功。肌肉的功能主要是消耗自由能以产生机械力。同时，肌肉收缩所产生的热量，对温血动物维持恒定体温及变温动物提高体温，有重要作用。

5.肌肉收缩的原理

在完整的机体内，肌肉的收缩活动都是在中枢神经系统的控制下完成的，其收缩过程至少包括兴奋在神经一肌肉接点的传递、肌肉兴奋一收缩耦联和肌细胞的收缩与舒张三个环节。

（1）兴奋在神经一肌肉接点的传递

运动神经纤维在到达所支配的骨骼肌时发出分支，形成末端膨大的神经末梢。神经末梢与肌纤维接触前先失去髓鞘，再以裸露末梢嵌入肌膜上被称为终板膜的凹陷中，形成所谓的神经一肌肉接点。神经一肌肉接点类似于突触，其结构包括突触前膜、突触后膜和突触间隙三个部分。兴奋在神经一肌肉接点的传递是通过化学递质乙酰胆碱和终板膜电位变化来实现的，它包括突触前和突触后两个过程。

兴奋在神经一肌肉接点的传递有如下特点：

①化学传递。神经和肌肉之间的兴奋传递是通过化学递质进行的，该递质为乙酰胆碱。

②兴奋传递节律是一对一的，即每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋。因为神经末梢每次动作电位所引起的乙酰胆碱释放量相当大，足以产生较大的终板电位，从而激发肌肉细胞兴奋。

③单向传递。兴奋只能由神经末梢传向肌肉，而不能相反。

④时间延搁。兴奋的传递要经历递质的释放、扩散和作用等多个环节，因而传递速度缓慢。

⑤高敏感性，易受化学和其他环境因素变化的影响，易疲劳。

（2）肌肉的兴奋－收缩耦联

肌细胞兴奋过程是以膜的电位变化为特征的，而肌细胞的收缩过程是以肌纤维机械变化为基础，它们有着不同的生理机制，肌肉收缩时必定存在某种中介过程把它们联系起来，这一中介过程称为肌肉的兴奋一收缩耦联。目前研究认为，肌肉的兴奋一收缩耦联至少包括三个主要步骤：电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处；三联管结构处的信息传递；肌浆网中钙离子释放入胞浆以及钙离子由胞浆向肌浆网的再聚积。

（3）肌肉的收缩与舒张过程

肌肉收缩时，虽然外观上可以看到整个肌肉或肌纤维的缩短，但在肌细胞内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩短或卷曲，而只是在每一个肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间的滑行，亦即由Z线发出的细肌丝在某种力量的作用下主动向暗带中央移动。结果各相邻Z线都互相靠近，肌小节长度变短，造成整个肌原纤维、肌细胞乃至整条肌肉长度缩短。