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人體骨骼肌生物力學講什麼的

發布時間:2022-06-27 04:45:43

『壹』 骨骼肌有什麼物理特性了解這些特性有何實際意義

骨骼肌 又稱橫紋肌,肌肉中的一種。

肌細胞呈纖維狀,不分支,有明顯橫紋,核很多,且都位於細胞膜下方。肌細胞內有許多沿細胞長軸平行排列的細絲狀肌原纖維。每一肌原纖維都有相間排列的明帶(Ⅰ帶)及暗帶(A帶)。明帶染色較淺,而暗帶染色較深。暗帶中間有一條較明亮的線稱H線。H線的中部有一M線。明帶中間,有一條較暗的線稱為Z線。兩個z線之間的區段,叫做一個肌節,長約1.5~2.5微米。

相鄰的各肌原纖維,明帶均在一個平面上,暗帶也在一個平面上,因而使肌纖維顯出明暗相間的橫紋。骨骼肌細胞構成骨胳肌組織,每塊骨骼肌主要由骨骼肌組織構成,外包結締組織膜、內有神經血管分布。骨骼肌收縮受意識支配,故又稱「隨意肌」。收縮的特點是快而有力,但不持久。

運動系統的肌肉muscle屬於橫紋肌,由於絕大部分附著於骨,故又名骨骼肌。每塊肌肉都是具有一定形態、結構和功能的器官,有豐富的血管、淋巴分布,在軀體神經支配下收縮或舒張,進行隨意運動。肌肉具有一定的彈性,被拉長後,當拉力解除時可自動恢復到原來的程度。肌肉的彈性可以減緩外力對人體的沖擊。肌肉內還有感受本身體位和狀態的感受器,不斷將沖動傳向中樞,反射性地保持肌肉的緊張度,以維持體姿和保障運動時的協調。

1.肌的構造和形態
人體肌肉眾多,但基本結構相似。一塊典型的肌肉,可分為中間部的肌腹和兩端的肌腱。肌腹venter是肌的主體部分,由橫紋肌纖維組成的肌束聚集構成,色紅,柔軟有收縮能力。肌腱tendo呈索條或扁帶狀,由平行的膠原纖維束構成,色白,有光澤,但無收縮能力,腱附著於骨處與骨膜牢固地編織在一起。闊肌的肌腹和肌腱都呈膜狀,其肌腱叫做腱膜aponeurosis。肌腹的表麵包以結締組織性外膜,向兩端則與肌腱組織融合在一起。
肌的形態各異,有長肌、短肌、闊肌、輪匝肌等基本類型。長肌多見於四肢,主要為梭形或扁帶狀,肌束的排列與肌的長軸相一致,收縮的幅度大,可產生大幅度的運動,但由於其橫截面肌束的數目相對較少,故收縮力也較小;另有一些肌有長的腱,肌束斜行排列於腱的兩側,酷似羽毛名為羽狀肌(如股直肌),或斜行排列於腱的一側,叫半羽狀肌(如半膜肌、拇長屈肌),這些肌肉其生理橫斷面肌束的數量大大超過梭形或帶形肌,故收縮力較大,但由於肌束短,所以運動的幅度小。短肌多見於手、足和椎間。闊肌多位於軀干,組成體腔的壁。輪匝肌則圍繞於眼、口等開口部位。

2.肌肉的命名原則
肌肉可根據共形狀、大小、位置、起止點、纖維方向和作用等命名。依形態命名的如斜方肌、菱形肌、三角肌、梨狀肌等;依位置命名的如肩胛下肌、岡上肌、岡下肌、肱肌等;依位置和大小綜合命名的有胸大肌、胸小肌、臀大肌等;依起止點命名的如胸鎖乳突肌、肩胛舌骨肌等;依纖維方向和部位綜合命名的有腹外斜肌、肋間外肌等;依作用命名的如旋後肌、咬肌等;依作用結合其它因素綜合命名的如旋前圓肌、內收長肌、指淺屈肌等。了解肌的命名原則有助於對肌的理解和記憶。

3.肌的配布規律和運動時的相互關系
人體肌肉中,除部分止於皮膚的皮肌和止於關節囊的關節肌外,絕大部分肌肉均起於一骨,止於另一骨,中間跨過一個或幾個關節。它們的排列規律是,以所跨越關節的運動軸為准,形成與該軸線相交叉的兩群互相對抗的肌肉。如縱行跨越水平冠狀軸前方的屈肌群和後方的伸肌群;分別從內側和外側與水平矢狀軸交叉的內收肌群和具有外展功能的肌群;橫行或斜行跨越垂直軸,從前方跨越的旋內(旋前)肌群和從後方跨越的旋外(旋後)肌群。一般講幾軸性關節就具有與幾個運動軸相對應的對抗肌群,但也有個別關節,有的運動軸沒有相應肌肉配布,如手的掌指關節,從關節面的形態看屬於球窩關節,卻只生有屈伸和收展兩組對抗的肌肉,而沒有與垂直軸交叉的迴旋肌,所以該關節不能做主動的迴旋運動,當然它有一定的被動的迴旋能力。上述圍繞某一個運動軸作用相反的兩組肌肉叫做對抗肌,但在進行某一運動時,一組肌肉收縮的同時,與其對抗的肌群則適度放鬆並維持一定的緊張度,二者對立統一,相反相成。另外,在完成一個運動時,除了主要的運動肌(原動肌)收縮外,尚需其它肌肉配合共同完成,這些配合原動肌的肌肉叫協力肌。當然,肌肉彼此間的關系,往往由於運動軸的不同,它們之間的關系也是互相轉化的,在沿此一軸線運動時的兩個對抗肌,到沿彼一軸線運動時則轉化為協力肌。如尺側伸腕肌和尺側屈腕肌,在橈腕關節冠狀軸屈伸運動中,二者是對抗肌,而在進行矢狀軸的收展運動時,它們都從矢狀軸的內側跨過而共同起內收的作用,此時二者轉化為協力肌。此外,還有一些運動,在原動肌收縮時,必須另一些肌肉固定附近的關節,如握緊拳的動作,需要伸腕肌將腕關節固定在伸的位置上,屈指肌才能使手指充分屈曲將拳握緊,這種不直接參與該動作而為該動作提供先決條件的肌肉叫做共濟肌。

4.肌的輔助裝置

(一)筋膜
筋膜fascia可分為淺、深兩層。淺筋膜superficial fascia為分布於全身皮下層深部的纖維層,有人將皮下組織全層均列屬於淺筋膜,它由疏鬆結締組織構成。內含淺動、靜脈、淺淋巴結和淋巴管、皮神經等,有些部位如面部、頸部生有皮肌,胸部的乳腺也在此層內。
深筋膜profundal fascia又叫固有筋膜,由緻密結締組織構成,遍布全身,包裹肌肉、血管神經束和內臟器官。深筋膜除包被於肌肉的表面外,當肌肉分層時,固有筋膜也分層。在四肢,由於運動較劇烈,固有筋膜特別發達、厚而堅韌,並向內伸入直抵骨膜,形成筋膜鞘將作用不同的肌群分隔開,叫做肌間隔。在體腔肌肉的內面,也襯以固有筋膜,如胸內、腹內和盆內筋膜等,甚而包在一些器官的周圍,構成臟器筋膜。一些大的血管和神經干在肌肉間穿行時,深筋膜也包繞它們,形成血管鞘。筋膜的發育與肌肉的發達程度相伴行,肌肉越發達,筋膜的發育也愈好,如大腿部股四頭肌表面的闊筋膜,厚而堅韌。筋膜除對肌肉和其它器官具有保護作用外,還對肌肉起約束作用,保證肌群或單塊肌的獨立活動。在手腕及足踝部,固有筋膜增厚形成韌帶並伸入深部分隔成若干隧道,以約束深面通過的肌腱。在筋膜分層的部位,筋膜之間的間隙充以疏鬆結締組織,叫做筋膜間隙,正常情況下這種疏鬆的聯系保證肌肉的運動,炎症時,筋膜間隙往往成為膿液的蓄積處,一方面限制了炎症的擴散,一方面濃液可順筋膜間隙的通向蔓延。
(二)腱鞘和滑液囊
一些運動劇烈的部位如手和足部,長肌腱通過骨面時,其表面的深筋膜增厚,並伸向深部與骨膜連接,形成筒狀的纖維鞘,其內含由滑膜構成的雙層圓筒狀套管,套管的內層緊包在肌腱的表面,外層則與纖維鞘相貼。兩層之間含有少量滑液。因此肌腱既被固定在一定位置上,又可滑動並減少與骨面的摩擦。在發生中滑膜鞘的兩層在骨面與肌腱間互相移行,叫做腱系膜,發育過程中腱系膜大部分消失,僅在一定部位上保留,以引導營養肌腱的血管通過。
(三)滑液囊
在一些肌肉抵止腱和骨面之間,生有結締組織小囊,壁薄,內含滑液,叫做滑液囊synovial bursa,其功能是減緩肌腱與骨面的摩擦。滑液囊有的是獨立封閉的,有的與鄰近的關節腔相通,可視為關節囊滑膜層的突出物。

骨骼肌骨骼肌細胞縱切面呈長條狀; 核多,橢圓形,位於肌膜下方; 肌漿內肌原纖維沿細胞長軸平行排列,有明顯橫紋,染色較深的為暗帶,較淺而發亮的為明帶(HE染色)。肌纖維橫切面呈不規則塊狀,肌原纖維斷面呈細點狀,核位於邊緣(HE染色)。在特殊染色切片中,骨骼肌橫紋尤其明顯(PTAH染色 ,)。每條肌原纖維都有色淺的明帶(I帶)和色深的暗帶(A帶)交替排列,明帶中央有一條色深的線為Z線、 暗帶中部有色淺的H帶,H帶中央有一條色深的線為M線。相鄰兩個Z線之間的一段肌原纖維稱為肌節,包括1/2 I帶 + A帶 + 1/2 I帶,是骨骼肌收縮的基本結構單位。
骨骼肌因大部分附著在軀干骨和四肢骨上而得名,它的肌纖維象個長圓柱子,如果把它切斷,放在顯微鏡下觀察,可見到許多橫斂。因此又叫橫斂肌。橫斂肌受人的意志支配,也叫隨意肌。

骨骼肌
大多數骨骼肌(skeletal muscle)借肌健附著在骨骼上。分布於軀乾和四肢的每塊肌肉均由許多平行排列的骨骼肌纖維組成,它們的周圍包裹著結締組織。包在整塊肌外面的結締組織為肌外膜(epimysium),它是一層緻密結締組織膜,含有血管和神經。肌外膜的結締組織以及血管和神經的分支伸入肌內,分隔和包圍大小不等的肌束,形成肌束膜(perimysium)。分布在每條肌纖維周圍的少量結締組織為肌內膜(endomysium),肌內膜含有豐富的毛細血管。各層結締組織膜除有支持、連接、營養和保護肌組織的作用外,對單條肌纖維的活動、乃至對肌束和整塊肌肉的肌纖維群體活動也起著調整作用。
(一)骨骼肌纖維的光鏡結構
骨骼肌纖維為長柱形的多核細胞,長1~40mm,直徑10~100μm。肌膜的外面有基膜緊密貼附。一條肌纖維內含有幾十個甚至幾百個細胞核,位於肌漿的周邊即肌膜下方。核呈扁橢圓形,異染色質較少,染色較淺。肌漿內含許多與細胞長軸平行排列的肌原纖維,在骨骼肌纖維的橫切面上,肌原纖維呈點狀,聚集為許多小區,稱孔海姆區(Cohnheim field)。肌原纖維之間含有大量線粒體、糖原以及少量脂滴,肌漿內還含有肌紅蛋白。在骨骼肌纖維與基膜之間有一種扁平有突起的細胞,稱肌衛星細胞(muscle satellite cell),排列在肌纖維的表面,當肌纖維受損傷後,此種細胞可分化形成肌纖維。
肌原纖維(myofibril)呈細絲狀,直徑1~2μm,沿肌纖維長軸平行排列,每條肌原纖維上都有明暗相間、重復排列的橫紋(cross striation)。由於各條肌原纖維的明暗橫紋都相應地排列在同一平面上,因此肌纖維呈現出規則的明暗交替的橫紋。橫紋由明帶和暗帶組成。在偏光顯微鏡下,明帶(light band)呈單折光,為各向同性(isotropic),又稱I帶;暗帶(dark band)呈雙折光,為各向異性(anisotropic),又稱A帶。在電鏡下,暗帶中央有一條淺色窄帶稱H帶,H帶中央還有一條深M線。明帶中央則有一條深色的細線稱Z線。兩條相鄰Z線之間的一段肌原纖維稱為肌節(sarcomere)。每個肌節都由1/2I帶+A帶+1/2I帶所組成。肌節長約2~2.5μm,它是骨骼肌收縮的基本結構單位。因此,肌原纖維就是由許多肌節連續排列構成的。
(二)骨骼肌纖維的超微結構
1.肌原纖維 肌原纖維是由上千條粗、細兩種肌絲有規律地平行排列組成的,明、暗帶就是這兩種肌絲排布的結果。粗肌絲(thick filament)長約1.5μm,直徑約15nm,位於肌節的A帶。粗肌絲中央借M線固定,兩端游離。細肌絲(thin filathent)長約1μm,直徑約5nm,它的一端固定在Z線上,另一端插入粗肌絲之間,止於H帶外側。因此,I帶內只有細肌絲,A帶中央的H帶內只有粗肌絲,而H帶兩側的A帶內既有粗肌絲又有細肌絲;所以在此處的橫切面上可見一條粗肌絲周圍有6條細肌絲;而一條細肌絲周圍有3條粗肌絲。兩種肌絲肌在肌節內的這種規則排列以及它們的分子結構,是肌纖維收縮功能的主要基礎。
粗肌絲的分子結構:粗肌絲是由許多肌球蛋白分子有序排列組成的。肌球蛋白(myosin)形如豆芽,分為頭和桿兩部分,頭部如同兩個豆瓣,桿部如同豆莖。在頭和桿的連接點及桿上有兩處類似關節,可以屈動。M線兩側的肌球蛋白對稱排列,桿部均朝向粗肌絲的中段,頭部則朝向粗肌絲的兩端的兩端並露出表面,稱為橫橋(cross bridge)。M線兩側的粗肌絲只有肌球蛋白桿部而沒有頭部,所以表面光滑。肌球蛋白頭部是一種ATP酶,能與ATP結合。只有當肌球蛋白分子頭部與肌動蛋白接觸時,ATP酶才被激活,於是分解ATP放出能量,使橫橋發生屈伸運動。
細肌絲的分子結構:細肌絲由三種蛋白質分子組成,即肌動蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白。後二種屬於調節蛋白,在肌收縮中起調節作用。肌動蛋白(actin)分子單體為球形,許多單體相互接連成串珠狀的纖維形,肌動蛋白就是由兩條纖維形肌動蛋白纏繞形成的雙股螺旋鏈。每個球形肌動蛋白單體上都有一個可以與肌球蛋白頭部相結合的位點。原肌球蛋白(tropomyosin)是由較短的雙股螺旋多肽鏈組成,首尾相連,嵌於肌動蛋白雙股螺旋鏈的淺溝內。肌原蛋白(troponin)由3個球形亞單位組成,分別簡稱為TnT、 TnI和 TnC 。肌原蛋白借TnT而附於原肌球蛋白分子上, TnI是抑制肌動蛋白和肌球蛋白相互作用的亞單位, TnC 則是能與Ca2+相結合的亞單位。
2.橫小管 它是肌膜向肌漿內凹陷形成的小管網,由於它的走行方向與肌纖維長軸垂直,故稱橫小管(transverse tubule,或稱T小管)。人與哺乳動物的橫小管位於A帶與I帶交界處,同一水平的橫小管在細胞內分支吻合環繞在每條肌原纖維周圍。橫小管可將肌膜的興奮迅速傳到每個肌節。
3.肌漿網 肌漿網(sarcoplasmic reticulum)是肌纖維內特化的滑面內質網,位於橫小管之間,縱行包繞在每條肌原纖維周圍,故又稱縱小管。位於橫小管兩側的肌漿網呈環行的扁囊,稱終池(terminal cisternae),終池之間則是相互吻合的縱行小管網。每條橫小管與其兩側的終池共同組成骨骼肌三聯體(triad)。在橫小管的肌膜和終池的肌漿網膜之間形成三聯體連接,可將興奮從肌膜傳到肌漿網膜。肌漿網的膜上有豐富的鈣泵(一種ATP酶),有調節肌漿中Ca2+濃度的作用。
(三)骨骼肌纖維的收縮原理
目前認為,骨骼肌收縮的機制是肌絲滑動原理(sliding filament mechanism)。其過程大致如下:①運動神經末梢將神經沖動傳遞給肌膜;②肌膜的興奮經橫小管迅速傳向終池;③肌漿網膜上的鈣泵活動,將大量Ca2+轉運到肌漿內;④肌原蛋白TnC與Ca2+結合後,發生構型改變,進而使原肌球蛋白位置也隨之變化;⑤原來被掩蓋的肌動蛋白位點暴露,迅即與肌球蛋白頭接觸;⑥肌球蛋白頭ATP酶被激活,分解了ATP並釋放能量;⑦肌球蛋白的頭及桿發生屈曲轉動,將肌動蛋白拉向M線;⑧細肌絲向A帶內滑入,I帶變窄,A帶長度不變,但H帶因細肌絲的插入可消失,由於細肌絲在粗肌絲之間向M線滑動,肌節縮短,肌纖維收縮;⑨收縮完畢,肌漿內Ca2+被泵入肌漿網內,肌漿內Ca2+濃度降低,肌原蛋白恢復原來構型,原肌球蛋白恢復原位又掩蓋肌動蛋白位點,肌球蛋白頭與肌動蛋白脫離接觸,肌則處於鬆弛狀態。

骨骼肌是體內最多的組織,約占體重的40%。在骨和關節的配合下,通過骨骼肌的收縮和舒張,完成人和高等動物的各種軀體運動。骨骼肌由大量成束的肌纖維組成,每條肌纖維就是一個肌細胞。成人肌纖維呈細長圓柱形,直徑約60 μm,長可達數毫米乃至數十厘米。在大多數肌肉中,肌束和肌纖維都呈平行排列,它們兩端都和由結締組織構成的腱相融合,後者附著在骨上,通常四肢的骨骼肌在附著點之間至少要跨過一個關節,通過肌肉的收縮和舒張,就可能引起肢體的屈曲和伸直。我們的生產勞動、各種體力活動等,都是許多骨骼肌相互配合的活動的結果。每個骨骼肌纖維都是一個獨立的功能和結構單位,它們至少接受一個運動神經末梢的支配,並且在體骨骼肌纖維只有在支配它們的神經纖維有神經沖動傳來時,才能進行收縮。因此,人體所有的骨骼肌活動,是在中樞神經系統的控制下完成的。
一、神經-骨骼肌接頭處的興奮傳遞
運動神經纖維在到達神經末梢處時先失去髓鞘,以裸露的軸突末梢嵌入到肌細胞膜上稱作終板的膜凹陷中,但軸突末梢的膜和終板膜並不直接接觸,而是被充滿了細胞外液的接頭間隙隔開,其中尚含有成分不明的基質;有時神經末梢下方的終板膜還有規則地再向細胞內凹入,形成許多皺褶,其意義可能在於增加接頭後膜的面積,使它可以容納較多數目的蛋白質分子,它們最初被稱為N-型乙醯膽鹼受體,現已證明它們是一些化學門控通道,具有能與ACh特異性結合的亞單位。在軸突末梢的軸漿中,除了有許多線粒體外還含有大量直徑約50nm的無特殊構造的囊泡(圖2-19)。用組織化學的方法可以證明,囊泡內含有ACh;此ACh首先在軸漿中合成,然後貯存在囊泡內。據測定,每個囊泡中貯存的ACh量通常是相當恆定的,且當它們被釋放時,也是通過出胞作用,以囊泡為單位「傾囊」釋放,被稱為量子式釋放。在神經末梢處於安靜狀態時,一般只有少數囊泡隨機地進行釋放,不能對肌細胞產生顯著影響。但當神經末梢處有神經沖動傳來時,在動作電位造成的局部膜去極化的影響下,大量囊泡向軸突膜的內側面靠近,通過囊泡膜與軸突膜的融合,並在融合處出現裂口,使囊泡中的ACh全部進入接頭間隙。據推算,一次動作電位的到達,能使大約200~300個囊泡的內容排放,使近107個ACh分子被釋放。軸突末梢處的電位變化引起囊泡排放的過程十分復雜,但首先是軸突末梢膜的去極化,引起了該處特有的電壓門控式Ca2+通道開放,引起細胞間隙液中的Ca2+進入軸突末梢,觸發了囊泡移動以至排放的過程。Ca2+的進入量似乎決定著囊泡釋放的數目;細胞外液中低Ca2+或(和)高Mg2+,都可阻礙ACh的釋放而影響神經-肌接頭的正常功能。已故馮德培院士在30年代對神經-肌接頭的化學性質傳遞進行過重要的研究。

大多數骨骼肌(skeletal muscle)借肌健附著在骨骼上。分布於軀乾和四肢的每塊肌肉均由許多平行排列的骨骼肌纖維組成,它們的周圍包裹著結締組織。包在整塊肌外面的結締組織為肌外膜(epimysium),它是一層緻密結締組織膜,含有血管和神經。肌外膜的結締組織以及血管和神經的分支伸入肌內,分隔和包圍大小不等的肌束,形成肌束膜(perimysium)。分布在每條肌纖維周圍的少量結締組織為肌內膜(endomysium),肌內膜含有豐富的毛細血管(圖6-1)。各層結締組織膜除有支持、連接、營養和保護肌組織的作用外,對單條肌纖維的活動、乃至對肌束和整塊肌肉的肌纖維群體活動也起著調整作用。

(1)一塊骨骼肌模式圖,示肌外膜、肌束膜和肌內膜
(2)骨骼肌纖維縱橫切面
(一)骨骼肌纖維的光鏡結構
骨骼肌纖維為長柱形的多核細胞(圖6-1),長1~40mm,直徑10~100μm。肌膜的外面有基膜緊密貼附。一條肌纖維內含有幾十個甚至幾百個細胞核,位於肌漿的周邊即肌膜下方。核呈扁橢圓形,異染色質較少,染色較淺。肌漿內含許多與細胞長軸平行排列的肌原纖維,在骨骼肌纖維的橫切面上,肌原纖維呈點狀,聚集為許多小區,稱孔海姆區(cohnheim field)。肌原纖維之間含有大量線粒體、糖原以及少量脂滴,肌漿內還含有肌紅蛋白。在骨骼肌纖維與基膜之間有一種扁平有突起的細胞,稱肌衛星細胞(muscle satellite cell),排列在肌纖維的表面,當肌纖維受損傷後,此種細胞可分化形成肌纖維。
肌原纖維(myofibril)呈細絲狀,直徑1~2μm,沿肌纖維長軸平行排列,每條肌原纖維上都有明暗相間、重復排列的橫紋(cross striation)。由於各條肌原纖維的明暗橫紋都相應地排列在同一平面上,因此肌纖維呈現出規則的明暗交替的橫紋。橫紋由明帶和暗帶組成(圖6-2)。在偏光顯微鏡下,明帶(light band)呈單折光,為各向同性(isotropic),又稱i帶;暗帶(dark band)呈雙折光,為各向異性(anisotropic),又稱a帶。在電鏡下,暗帶中央有一條淺色窄帶稱h帶,h帶中央還有一條深 m線。明帶中央則有一條深色的細線稱z線。兩條相鄰z線之間的一段肌原纖維稱為肌節(sarcomere)。每個肌節都由1/2i帶+a帶+1/2i帶所組成(圖6-3,6-4)。肌節長約2~2.5μm,它是骨骼肌收縮的基本結構單位。因此,肌原纖維就是由許多肌節連續排列構成的。
(二)骨骼肌纖維的超微結構
1.肌原纖維 肌原纖維是由上千條粗、細兩種肌絲有規律地平行排列組成的,明、暗帶就是這兩種肌絲排布的結果(圖6-4)。粗肌絲(thick filament)長約1.5μm,直徑約15nm,位於肌節的a帶。粗肌絲中央借m線固定,兩端游離。細肌絲(thin filathent)長約1μm,直徑約5nm,它的一端固定在z線上,另一端插入粗肌絲之間,止於h帶外側。因此,i帶內只有細肌絲,a帶中央的h帶內只有粗肌絲,而h帶兩側的a帶內既有粗肌絲又有細肌絲(圖6-4);所以在此處的橫切面上可見一條粗肌絲周圍有6條細肌絲;而一條細肌絲周圍有3條粗肌絲(圖6-4)。兩種肌絲肌在肌節內的這種規則排列以及它們的分子結構,是肌纖維收縮功能的主要基礎。
粗肌絲的分子結構:粗肌絲是由許多肌球蛋白分子有序排列組成的。肌球蛋白(myosin)形如豆芽,分為頭和桿兩部分,頭部如同兩個豆瓣,桿部如同豆莖。在頭和桿的連接點及桿上有兩處類似關節,可以屈動。m線兩側的肌球蛋白對稱排列,桿部均朝向粗肌絲的中段,頭部則朝向粗肌絲的兩端的兩端並露出表面,稱為橫橋(cross bridge)(圖6-4)。m線兩側的粗肌絲只有肌球蛋白桿部而沒有頭部,所以表面光滑。肌球蛋白頭部是一種atp酶,能與atp結合。只有當肌球蛋白分子頭部與肌動蛋白接觸時,atp酶才被激活,於是分解atp放出能量,使橫橋發生屈伸運動。
細肌絲的分子結構:細肌絲由三種蛋白質分子組成,即肌動蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白。後二種屬於調節蛋白,在肌收縮中起調節作用。肌動蛋白(actin)分子單體為球形,許多單體相互接連成串珠狀的纖維形,肌動蛋白就是由兩條纖維形肌動蛋白纏繞形成的雙股螺旋鏈。每個球形肌動蛋白單體上都有一個可以與肌球蛋白頭部相結合的位點。原肌球蛋白(tropomyosin)是由較短的雙股螺旋多肽鏈組成,首尾相連,嵌於肌動蛋白雙股螺旋鏈的淺溝內。肌原蛋白(troponin)由3個球形亞單位組成,分別簡稱為tnt、 tni和 tnc 。肌原蛋白借tnt而附於原肌球蛋白分子上, tni是抑制肌動蛋白和肌球蛋白相互作用的亞單位, tnc 則是能與ca2+相結合的亞單位
骨骼肌肌原纖維超微結構及兩種肌絲分子結構模式圖(1)肌節不同部位的橫切面 ,示粗肌絲與細肌絲的分布(2)一個肌節的縱切面,示兩種肌絲的排列(3)粗肌絲與細肌絲的分子結構tnt肌原蛋白t,tnc肌原蛋白c,tni肌原蛋白i
2.橫小管 它是肌膜向肌漿內凹陷形成的小管網,由於它的走行方向與肌纖維長軸垂直,故稱橫小管(transverse tubule,或稱t小管)。人與哺乳動物的橫小管位於a帶與i帶交界處,同一水平的橫小管在細胞內分支吻合環繞在每條肌原纖維周圍(圖6-5)。橫小管可將肌膜的興奮迅速傳到每個肌節。
3.肌漿網 肌漿網(sarcoplasmic reticulum)是肌纖維內特化的滑面內質網,位於橫小管之間,縱行包繞在每條肌原纖維周圍,故又稱縱小管(圖6-5)。位於橫小管兩側的肌漿網呈環行的扁囊,稱終池(terminal cisternae),終池之間則是相互吻合的縱行小管網。每條橫小管與其兩側的終池共同組成骨骼肌三聯體(triad)(圖6-5)。在橫小管的肌膜和終池的肌漿網膜之間形成三聯體連接,可將興奮從肌膜傳到肌漿網膜。肌漿網的膜上有豐富的鈣泵(一種atp酶),有調節肌漿中ca2+濃度的作用。
(三)骨骼肌纖維的收縮原理
目前認為,骨骼肌收縮的機制是肌絲滑動原理(sliding filament mechanism)。其過程大致如下:①運動神經末梢將神經沖動傳遞給肌膜;②肌膜的興奮經橫小管迅速傳向終池;③肌漿網膜上的鈣泵活動,將大量ca2+轉運到肌漿內;④肌原蛋白tnc與ca2+結合後,發生構型改變,進而使原肌球蛋白位置也隨之變化;⑤原來被掩蓋的肌動蛋白位點暴露,迅即與肌球蛋白頭接觸;⑥肌球蛋白頭atp酶被激活,分解了atp並釋放能量;⑦肌球蛋白的頭及桿發生屈曲轉動,將肌動蛋白拉向m線(圖6-6);⑧細肌絲向a帶內滑入,i帶變窄,a帶長度不變,但h帶因細肌絲的插入可消失(圖6-7),由於細肌絲在粗肌絲之間向m線滑動,肌節縮短,肌纖維收縮;⑨收縮完畢,肌漿內ca2+被泵入肌漿網內,肌漿內ca2+濃度降低,肌原蛋白恢復原來構型,原肌球蛋白恢復原位又掩蓋肌動蛋白位點,肌球蛋白頭與肌動蛋白脫離接觸,肌則處於鬆弛狀態。
(1)肌纖維未收縮時,肌球蛋白分子頭部未與肌動蛋白接觸
(2)肌纖維收縮時,肌球蛋白頭部與肌動蛋白位點接觸,atp分解發,釋放能量
(3)肌球蛋白頭部向m線方向轉動,使肌動蛋白絲部向a帶滑入
(4)新的接觸重新開始

『貳』 人體力學具體研究什麼

人體力學(human mechanics)是運用力學原理研究維持和掌握身體的平衡,以及人體從一種姿勢變成另一種姿勢時身體如何有效協調的一門科學。它基於人體生理解剖學、理論物理學的知識,研究人體運動器官的結構、功能與運動規律,從而指導人體防護與保健。在體育、舞蹈、搬運和負重、醫療、航空和航天等領域都有廣泛應用。

人體力學是研究人體活動和在各種力學作業條件下活動能力的學科。該學科基於人體生理解剖學和理論物理學的知識,研究人體運動(活動)器官的結構與功能,每個關節以及整個身體運動規律。

人體具有功能完善的神經-肌肉-骨骼系統,通過如下4項生理活動構成人體力學的生理基礎,保證人體隨意活動與力學作業的順利進行。

肌肉-骨骼系統的杠桿作用

第一類杠桿(支點位於作用點與阻力點之間)用於保持平衡。可用小的作用力克服大的阻力,它的機械效率可以大於或小於1。枕環關節、骨盆大腿關節、膝腳關節屬於此類。如頸後肌牽拉為作用力,頭重為阻力,枕環關節為支點,作用力及阻力在支點兩側,並與支點支持力方向相反,可藉此種杠桿來調整人體姿態,以維持頭部姿態平衡。第二類杠桿(阻力點位於作用點與支點之間)是省力杠桿,機械效率大於1。人腳尖站立時構成此類杠桿。踝關節跟腱為作用力,其重力(阻力)落在踝關節上,以拇趾底為支點來調整並保持走、跑、跳等動作的平衡。第三類是費力杠桿(動力點位於阻力點與支點之間),動力臂短於阻力臂。膝關節、肩關節、肘關節屬於此類。如,手持重物時肘關節彎曲,肱二頭肌作為作用力,手部為重力,關節滑車為支點。當肱二頭肌收縮時,使肘關節彎曲以保持上肢的穩定姿態。

關節活動方向與角度

人體各活動部位(主要以關節為核心)的方向與角度,取決於關節的表面形態。它可決定關節移位的自由度。由於骨骼處於固定狀態,關節的自由度不多於3個(少於機器人)。不同的關節具有不同的自由度(表1)。具有一個以上自由度的關節,可以使關節完成其最大可能的活動方向。如有3個自由度的骨盆和下頜關節,可以完成上下、左右、前後方向的動作。肩關節可完成人體坐標繫上的3個方向活動:在矢狀面上的彎曲與伸展;在前額面上的內收與外展; 沿著垂直軸旋轉。人體各活動部位具有各自不同的活動方向與范圍。

『叄』 簡述骨骼肌的形態及生理生化特點簡述骨骼肌的形態及生理生化特點

運動系統的肌肉屬於橫紋肌,由於絕大部分附著於骨,故又名骨骼肌。
骨骼肌的一般形態特徵:
骨骼肌細胞構成骨胳肌組織,每塊骨骼肌主要由骨骼肌組織構成,外包結締組織膜、內有神經血管分布。骨骼肌收縮受意識支配,故又稱「隨意肌」。收縮的特點是快而有力,但不持久。
肌細胞呈纖維狀,不分支,有明顯橫紋,核很多,且都位於細胞膜下方。肌細胞內有許多沿細胞長軸平行排列的細絲狀肌原纖維。
每一肌原纖維都有相間排列的明帶(Ⅰ帶)及暗帶(A帶)。明帶染色較淺,而暗帶染色較深。暗帶中間有一條較明亮的線稱H線。H線的中部有一M線。明帶中間,有一條較暗的線稱為Z線。兩個z線之間的區段,叫做一個肌節,長約1.5~2.5微米。
骨骼肌具有一定的彈性,被拉長後,當拉力解除時可自動恢復到原來的程度。肌肉的彈性可以減緩外力對人體的沖擊。肌肉內還有感受本身體位和狀態的感受器,不斷將沖動傳向中樞,反射性地保持肌肉的緊張度,以維持體姿和保障運動時的協調。
骨骼肌的生理特性:
1、興奮性:骨骼肌是可興奮組織,受到刺激後可產生興奮(即產生動作電位)的特性。
2、收縮性:肌肉受到刺激產生興奮後,立即產生收縮反應的特性。

『肆』 生物運動力學課是學什麼的啊

運動生物力學運動生物力學
biomechanics
應用力學原理和方法研究生物體的外在機械運動的生物力學分支。狹義的運動生物力學研究體育運動中人體的運動規律。按照力學觀點,人體或一般生物體的運動是神經系統、肌肉系統和骨骼系統協同工作的結果。神經系統控制肌肉系統,產生對骨骼系統的作用力以完成各種機械動作。運動生物力學的任務是研究人體或一般生物體在外界力和內部受控的肌力作用下的機械運動規律,它不討論神經、肌肉和骨骼系統的內部機制,後者屬於神經生理學、軟組織力學和骨力學的研究范疇(生物固體力學)。在運動生物力學中,神經系統的控制和反饋過程以簡明的控制規律代替 , 肌肉活動簡化為受控的力矩發生器,作為研究對象的人體模型可忽略肌肉變形對質量分布的影響,簡化為由多個剛性環節組成的多剛體系統。相鄰環節之間以關節相連接,在受控的肌力作用下產生圍繞關節的相對轉動,並影響系統的整體運動。
對於人體運動的研究最早可追溯到15世紀達·芬奇在力學和解剖學基礎上對人體運動器官的形態和機能的解釋。18世紀已出現對貓在空中轉體現象的實驗和理論研究。運動生物力學作為一門學科是20世紀60年代在體育運動、計算技術和實驗技術蓬勃發展的推動下形成的。70年代中H.哈茲將人體的神經-肌肉-骨骼大系統作為研究對象,利用復雜的數學模型進行數值計算,以解釋最基本的實驗現象。T.R.凱恩將描述人體運動的坐標區分為內變數和外變數,前者描述肢體的相對運動,為可控變數;後者描述人體的整體運動,由動力學方程確定。這種簡化的研究方法有可能將力學原理直接用於人體實際運動的模擬和理論分析。由於生物體存在個體之間的差異性,實驗研究在運動生物力學中佔有特殊重要地位。實驗運動生物力學利用高速攝影和計算機解析、光電計時器、加速度計、關節角變化、肌電儀和測力台等工具量測人體運動過程中各環節的運動學參數以及外力和內力的變化規律。
在實踐中,運動生物力學主要用於確定各專項體育運動的技術原理,作為運動員的技術診斷和改進訓練方法的理論依據。此外,運動生物力學在運動創傷的防治,運動和康復器械的改進,仿生機械如步行機器人的設計等方面也有重要作用。同時還為運動員選材提供了依據.

『伍』 怎樣講解人體骨骼肌肉

首先,你得了解最基本的人體骨骼肌肉的一些理論知識。比如人有多少塊肌肉,多少塊骨頭,什麼肌肉在什麼位置有什麼作用等類似的東西。其次,你要摒棄以往的那些比較死板的教學模式,不僅僅是老師講學生聽。你可以告訴學生一些記憶骨骼肌肉名稱的小竅門或順口溜兒,或者是運動前,運動中,運動後的一些注意事項。當然,這些東西得有你來慢慢總結了。你得盡你一切可能把教學氣氛弄的放鬆些。到最後,你可以隨意提問幾個學生一些剛講的知識,也算是對學習的驗收。
就這樣,還行吧??

『陸』 骨的生物力學性質主要跟骨的哪個結構或骨中的哪個因子有關

骨的生物力學不僅與骨的自身性質有關,與載荷載入速度,簡言說是載入形式有關。骨最總要的力學性質是強度和剛度;骨的幾何特點會影響骨的力學性質。具體的可以參考《肌肉骨骼系統基礎生物力學》

『柒』 骨骼肌在人體中的作用是什麼

骨骼肌因大多附著在軀干骨和四肢骨上而得名。它通過肌腱固定在骨骼上,它帶動骨和關節,使我們做出各式各樣的姿勢和動作。當我們想把一塊糖放進嘴裡時,就得讓手臂上的肱二頭肌和其他肌肉協調才能完成。骨骼肌的肌纖維像個長圓柱子,聽由人的意志支配,大腦說收縮它就收縮,大腦讓它放鬆它趕快放鬆。一個人力氣有多大,主要就是看附在骨頭上的這些肌肉伸縮的能耐有多大。雖然骨骼肌的收縮迅速而有力量,但不持久,耐力差,也容易疲勞。

『捌』 骨骼肌是什麼

骨骼肌:動物肌肉的一種。屬於橫紋肌,橫紋肌還包括心肌與內臟橫紋肌,其中骨骼肌主要分布於四肢。骨骼肌較平滑肌高級,人體大約有600多塊骨骼肌。
大多數骨骼肌(skeletal muscle)借肌健附著在骨骼上。分布於軀乾和四肢的每塊肌肉均由許多平行排列的骨骼肌纖維組成,它們的周圍包裹著結締組織。包在整塊肌外面的結締組織為肌外膜(epimysium),它是一層緻密結締組織膜,含有血管和神經。肌外膜的結締組織以及血管和神經的分支伸入肌內,分隔和包圍大小不等的肌束,形成肌束膜(perimysium)。分布在每條肌纖維周圍的少量結締組織為肌內膜(endomysium),肌內膜含有豐富的毛細血管。各層結締組織膜除有支持、連接、營養和保護肌組織的作用外,對單條肌纖維的活動、乃至對肌束和整塊肌肉的肌纖維群體活動也起著調整作用。

『玖』 人體力學的主要研究領域

競技體育領域
(一)研究動作結構與運動功能間的關系
結構決定功能是力學的基本觀點。在人體運動中,研究人體整體與局部的動作結構、肌肉配布及活動形式、各個器官系統間的協調與發展,是研究運動功能的生物力學基礎,也是運動生物力學理論與實踐研究的基本任務。
(二)研究人體運動技術的力學規律
研究人體運動技術動作的生物力學結構和功能,研究體育教學中人體各項動作技術的生物力學原理,揭示動作結構的力學合理性和運動技術的力學規律性,更好地指導體育教學與運動訓練。
(三)研究運動技術的最佳化
通過對運動員運動技術動作的生物力學診斷,提出合理的、符合生物力學原理的技術動作結構,建立最佳的技術動作方案,並尋求改進技術動作的訓練方案,以提高運動訓練的科學化水平。
(四)研究、設計和改進運動器械
體育運動中,無論人體運動還是器械運動,都是人體與外界或運動器械相互作用的結果。因此,研究、設計和改進運動器械,使之符合生物力學原理,可為運動成績的不斷提高創造條件。此外,健身器械和體育用品的研製為運動生物力學的應用研究提供了豐富的研究課題。
(五)研究運動損傷的原因和預防措施
通過對人體運動系統的生物力學研究和對運動技術的生物力學分析,一方面可以揭示運動系統的形態結構和運動功能的統一臨床治療與康復人體功效性和相互制約性,從而建立合理的運動技術以防止運動系統發生損傷。另一方面可以揭示不同運動動作對人體局部載荷的影響,找出運動系統發生損傷的力學原因和生物學原因,從而採取合理的技術動作和預防措施,以避免運動損傷或選擇合理的生物力學康復手段。
(六)為運動員選材提供生物力學參數
研究各項運動技術的生物力學特徵,構建完成動作所必須滿足的人體形態和功能素質的要求。以人體環節慣性參數對運動功能的影響為例,跳躍運動員要求下肢相對較長,然而,在下肢長度相等的情況下,則應考慮其大、小腿長度之比,顯然,大腿較短、小腿較長更適合運動。
臨床與康復領域
(一)人體力學在臨床治療中的應用
肌骨系統是維持人體宏觀結構的重要器官,肌骨系統生物力學即研究肌骨系統在生理病理條件下運動產生的力、力矩以及相應的變形之間的關系。人體力學研究可以更加清楚地了解人體肌骨系統的生理載荷模式,幫助我們分析非正常運動模式和病理狀態下的力學異常,從而指導治療方案制定和肌骨骨科植入器械的設計。
心血管領域,各類心血管疾病的預防與治療成為全球關注的熱點問題。常見的心血管疾病如:動脈粥樣硬化、動脈瘤、急性血栓等均與人體血液循環系統內的流體力學現象有著密切的關系。生物力學,特別是藉助現代計算機模擬技術和體外細胞力學載入技術開展的研究為心血管疾病的發病機理研究、個性化治療方案制定和具有血流動力學優化特性的血管植/介入物設計提供了理論依據和技術手段。
(二)人體力學在康復工程中的應用
用工程的方法和手段使傷殘者康復,促使其功能恢復,重建或代償,是康復工程在康復醫學中的主要任務。其中,人體力學發揮著非常重要的角色。主要表現在兩個方面:
其一,身體障礙生物力學特徵的測量與分析是康復輔具設計的重要依據。為了使康復輔具達到設計目標,首先需要對障礙的特徵進行有效的測量和評價,而生物力學特徵是生理系統的重要指標之一,因此也是進行康復附件設計的重要依據。
其二,人體與輔具的生物力學交互作用是康復輔具優化設計的重要因素。為了對殘障人的身體障礙進行補償、替代或者修復,康復輔具必須和人體發生交互、生物力學因素在這種交互過程中有著重要的影響。
航空航天等特殊領域
在航空航天等特殊領域,人類面臨長期或短時間的失重或超重環境。這種特殊環境下人體力學主要研究生物體在航空航天動力環境中生理機能變化規律及其防護措施。它既屬於特殊環境生理學范疇,又屬於生物力學范疇。
(一)正加速度對人體的影響:
當殲擊機做盤旋、跟斗、半跟斗翻轉、俯沖改出等曲線飛行時,飛行員頭朝向圓心,受到由足指向頭的向心加速度作用,而慣性離心力則以相反方向作用於人體。飛行員受到持續性正加速度(+Gz)的作用。主要影響如下:
循環系統:血壓變化,心水平以上部位血壓降低,心水平以下部位血壓升高,血液分布改變等。
呼吸系統:胸廓與橫膈重量增加,呼吸肌負荷增大,吸氣費力,吸氣時間延長,以至出現呼吸暫停。肺換氣效能低,動脈血氧飽和度降低等。
視覺功能:眼水平動脈壓降低,出現視力模糊、視野縮小、中心視力喪失等。
腦功能:腦部血液循環障礙引起一時模糊甚至喪失。
(二)失重對人體的影響
失重是航天中遇到的一種特殊環境因素,對人體肌骨系統、心血管系統、免疫系統等均會產生顯著影響。
在長期和重復航天飛行時,骨和鈣代謝的進行性和積累性變化將導致骨密度下降和骨礦鹽含量的再分布。失重引起的骨質降低及鈣、磷代謝負平衡在返回後較難恢復,且可能出現骨折等損傷,影響航天員的健康。
重力負荷的消失將導致人體骨骼肌尤其是抗重力肌的明顯萎縮,並伴有肌纖維類型、代謝方式以及肌肉收縮功能的改變等。失重性肌萎縮的發生不僅影響航天員的在軌飛行時間和工作效率,也嚴重影響了航天員返回地面後的再適應能力。
失重對人體心血管系統具有廣泛的影響,主要表現為航天後立位耐力不良。血液總量減少雖是引起飛行後心血管失調變化的主要原因和必要條件,但非唯一原因,有時甚至並非必要條件。動脈系統功能的變化在航天所致航天員立位耐力不良的發生中可能起到重要作用。

『拾』 骨骼肌是什麼 包括什麼

骨骼肌又稱橫紋肌,肌肉中的一種。骨骼肌是由數以千計,具有收縮能力的肌細胞(由於其形狀成幼長的纖維狀,所以亦稱作肌纖維)所組成,並且由結締組織所覆蓋和接合在一起。任何的體育活動,都是骨骼肌收縮的成果,人體共有600多條骨骼肌,約佔全身重量的40%,肌肉的力量和耐力,直接影響到運動時的表現。

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