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肌肉系统基础知识

肌肉组织分类​

  • 非主动肌：
    • 心肌
    • 平滑肌（分布于内脏器官，如肠、胃）
  • 主动肌（骨骼肌）：通过肌腱与骨相连，使身体产生运动，占体重 36%-45%（通常以肌群的形式工作，躯干和四肢的肌群是成对的）

肌丝滑行学说​

肌小节上的肌动蛋白丝向内侧滑向肌球蛋白丝，将Z线往肌节中心拉动

肌肉长度-张力关系：最佳的静息长度下产生最佳力量，拉长或缩短会导致力量降低

  • 肌肉被拉长（较少横桥连接力量较小）
  • 静止状态（较多横桥可连接，力量较大）
  • 肌肉缩短（细肌丝重叠，横桥连接减少，力量较小）

静止→收缩：H 区减小，完全收缩时 H 区消失；I 带缩短；A 带保持不变

每块肌肉由多个纤维束组成，每束纤维包含10-100个单独的纤维。每条肌纤维本身都包含称为肌原纤维的圆柱形细胞器，即肌动蛋白和肌球蛋白的蛋白质束

围绕肌原纤维有一个称为肌浆网的小管和网络通道，即肌管系统

  • 横纹系统：走向与肌小节垂直，能快速传递动做电位
  • 纵管系统：肌浆网，走向与肌小节平行，储存大量的钙离子

肌原纤维构造上重复的最小单位，称为肌小节，也是肌肉的功能单位，肌丝由五种蛋白构成：肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白和肌联蛋白。肌小节之间以Z线分隔，Z线亦为可见的横纹特征之一。

  • 细肌丝附着在Z线上，然后延伸到肌小节中央部分，肌小节中央为含有粗肌丝的部分
  • 在静止休息状态时，粗肌丝和细肌丝仅有部分重叠，其中在肌小节边缘只含有细肌丝的部位，称为I带。而粗肌丝所在的宽带，称为A带
  • 在A带中，不与细肌丝重叠覆盖，仅含粗肌丝的区域，称为H区
  • 粗肌丝与细肌丝的排列方式，是肌小节乃至于整个肌肉收缩机制的关键所在

粗肌丝由肌凝蛋白组成（进行ATP的水解，为肌肉收缩的动力和与细肌丝的肌动蛋白结合）细肌丝由肌动蛋白、旋转肌球素、肌钙蛋白组成

肌丝滑行

S = 肌小节，肌肉收缩的最小单位
A = A带，肌凝蛋白的分布区域
I = I带，肌动蛋白的分布区域
H = H区，只有肌凝蛋白的区域
Z = Z线，肌小节的分界处
M = M线，肌小节的中央区域

运动神经细胞释放神经递质乙酰胆碱，乙酰胆碱穿过神经肌肉结。随后与突触后膜的烟碱型乙酰胆碱受体结合。受体结构变化引起钠离子涌入进而引起动作电位。动作电位通过横管传输到肌质网，改变肌质网的通透性，引起钙离子流进肌节。从而横桥与肌纤蛋白结合引起肌肉收缩

  1. 休息阶段钙离子释放较少，肌球蛋白上横桥与肌动蛋白连接较少（微弱连接互动）
  2. 兴奋-收缩耦联阶段神经冲动通过沿着神经元的传递，导致神经递质乙酰胆碱在运动终板释放，肌浆网收到刺激释放钙离子，钙离子会附着在肌钙蛋白，同时促使原肌球蛋白产生移动，即肌球蛋白头部伸出并与肌动蛋白相连，形成联桥（任何时间点，肌动蛋白与肌球蛋白所形成横桥数目代表肌肉产生力量的大小）
  3. 收缩阶段横桥产生拉动的动作称为动力冲程，将细肌丝拉向M线。能量来自ATP水解成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸基团（Pi），这个反应在肌球蛋白上催化。除肌肉收缩，钙离子还作用于糖酵解和有氧能量代谢及蛋白质合成分解
  4. 再充电阶段肌肉产生明显缩短的重复过程（棘轮机制）：钙离子附着在肌钙蛋白上、肌球蛋白上的横桥与肌动蛋白配对、动力冲程、肌球蛋白与肌动蛋白分离、肌球蛋白头部位置重置。（肌纤维中的钙离子、ATP、肌球蛋白头部有足够的ATP水解酶就可以重复进行这个肌肉收缩过程）
  5. 放松阶段运动神经元传来的冲动停止，肌纤维放松，肌球蛋白与肌动蛋白连接中断

一旦神经冲动停止，钙离子就会储存起来，泵回肌质网，肌动蛋白返回静止位置，肌肉拉长放松

骨骼肌​

微观结构​

由多核肌纤维即肌细胞组成，收缩单位是肌小节

由内到外：肌丝 => 肌原纤维 => 肌纤维 => 肌内膜 => 肌束 => 肌束膜 => 肌外膜

肌肉收缩过程中，肌丝长度不变，肌小节变短或变长

所有肌肉活动中横桥的活动方式都不同，每对横桥独立活动

主动拮抗和协同​

如果一块肌肉当做主动肌，与其相反的肌肉则叫拮抗肌，可以用来阻止或减少主动肌的运动，协同肌辅助主动肌的运动。

如二头弯举动作中，肱二头肌收缩是主动肌，肱三头肌拉长是拮抗肌，肱肌和肱桡肌是辅助肌。

特性​

弹性、伸展性和收缩性

  • 向心（等张）收缩：肌肉克服阻力缩短
  • 离心（等张）收缩：肌肉不能产生足够的张力，受到外界阻力的抑制被拉长
  • 等长收缩：肌肉产生的力等于对抗的力
  • 等动收缩：动作过程中肌肉始终处于最大的刺激

肌纤维类型(Ⅰ型、Ⅱa型、Ⅱx型)​

  • 慢肌纤维（Ⅰ型）：长时间有氧运动中产生能量，具有抗疲劳性，含有大量的线粒体和线粒体酶，增强有氧代谢能力
  • 快肌纤维（Ⅱ型）：可以产生快速有力的收缩，速度是慢肌纤维的 3-5 倍, 易疲劳，力量强
  • Ⅱa型: 有氧代谢能力，毛细血管，抗疲劳能力高于Ⅱx型

肌肉的三种收缩方式​

等长训练​

肌肉两端（起止点）固定或者超负荷的情况下进行肌肉收缩

收缩时肌肉长度不能缩短，只能产生张力，如平板支撑，静态卷腹或其他动作的顶峰收缩阶段

超等长收缩是将肌肉拉长后，很快切换过来进行收缩的动作，可以提高爆发力，如 301 卧推，触胸瞬间快速推起

等张训练​

  • 向心收缩：肌肉发力时缩短
  • 离心收缩：肌肉发力时被拉长

如杠铃弯举，将杠铃举起来的过程向心收缩，缓慢下放是离心收缩

训练时长和恢复时间比等长时间要多，消耗能量也更多，更易产生疲劳和肌肉酸痛损伤，但是可以渐进超负荷提高重量来发展肌肉力量

等动训练​

动作速度不变，器械阻力和练习者力量成正比，动作过程中肌肉始终受到最大的负荷刺激，如游泳

通常需要配合专业的练习器械，专业训练中心或康复机构会有配置

Reference​

https://smallcollation.blogspot.com/2013/04/sarcomere.html#gsc.tab=0
https://www.sohu.com/a/418844025_120065196