人体骨骼肌生物力学讲什么的

‘壹’ 骨骼肌有什么物理特性了解这些特性有何实际意义

骨骼肌 又称横纹肌，肌肉中的一种。

肌细胞呈纤维状，不分支，有明显横纹，核很多，且都位于细胞膜下方。肌细胞内有许多沿细胞长轴平行排列的细丝状肌原纤维。每一肌原纤维都有相间排列的明带（Ⅰ带）及暗带（A带）。明带染色较浅，而暗带染色较深。暗带中间有一条较明亮的线称H线。H线的中部有一M线。明带中间，有一条较暗的线称为Z线。两个z线之间的区段，叫做一个肌节，长约1．5～2．5微米。

相邻的各肌原纤维，明带均在一个平面上，暗带也在一个平面上，因而使肌纤维显出明暗相间的横纹。骨骼肌细胞构成骨胳肌组织，每块骨骼肌主要由骨骼肌组织构成，外包结缔组织膜、内有神经血管分布。骨骼肌收缩受意识支配，故又称“随意肌”。收缩的特点是快而有力，但不持久。

运动系统的肌肉muscle属于横纹肌，由于绝大部分附着于骨，故又名骨骼肌。每块肌肉都是具有一定形态、结构和功能的器官，有丰富的血管、淋巴分布，在躯体神经支配下收缩或舒张，进行随意运动。肌肉具有一定的弹性，被拉长后，当拉力解除时可自动恢复到原来的程度。肌肉的弹性可以减缓外力对人体的冲击。肌肉内还有感受本身体位和状态的感受器，不断将冲动传向中枢，反射性地保持肌肉的紧张度，以维持体姿和保障运动时的协调。

1．肌的构造和形态
人体肌肉众多，但基本结构相似。一块典型的肌肉，可分为中间部的肌腹和两端的肌腱。肌腹venter是肌的主体部分，由横纹肌纤维组成的肌束聚集构成，色红，柔软有收缩能力。肌腱tendo呈索条或扁带状，由平行的胶原纤维束构成，色白，有光泽，但无收缩能力，腱附着于骨处与骨膜牢固地编织在一起。阔肌的肌腹和肌腱都呈膜状，其肌腱叫做腱膜aponeurosis。肌腹的表面包以结缔组织性外膜，向两端则与肌腱组织融合在一起。
肌的形态各异，有长肌、短肌、阔肌、轮匝肌等基本类型。长肌多见于四肢，主要为梭形或扁带状，肌束的排列与肌的长轴相一致，收缩的幅度大，可产生大幅度的运动，但由于其横截面肌束的数目相对较少，故收缩力也较小；另有一些肌有长的腱，肌束斜行排列于腱的两侧，酷似羽毛名为羽状肌（如股直肌），或斜行排列于腱的一侧，叫半羽状肌（如半膜肌、拇长屈肌），这些肌肉其生理横断面肌束的数量大大超过梭形或带形肌，故收缩力较大，但由于肌束短，所以运动的幅度小。短肌多见于手、足和椎间。阔肌多位于躯干，组成体腔的壁。轮匝肌则围绕于眼、口等开口部位。

2．肌肉的命名原则
肌肉可根据共形状、大小、位置、起止点、纤维方向和作用等命名。依形态命名的如斜方肌、菱形肌、三角肌、梨状肌等；依位置命名的如肩胛下肌、冈上肌、冈下肌、肱肌等；依位置和大小综合命名的有胸大肌、胸小肌、臀大肌等；依起止点命名的如胸锁乳突肌、肩胛舌骨肌等；依纤维方向和部位综合命名的有腹外斜肌、肋间外肌等；依作用命名的如旋后肌、咬肌等；依作用结合其它因素综合命名的如旋前圆肌、内收长肌、指浅屈肌等。了解肌的命名原则有助于对肌的理解和记忆。

3．肌的配布规律和运动时的相互关系
人体肌肉中，除部分止于皮肤的皮肌和止于关节囊的关节肌外，绝大部分肌肉均起于一骨，止于另一骨，中间跨过一个或几个关节。它们的排列规律是，以所跨越关节的运动轴为准，形成与该轴线相交叉的两群互相对抗的肌肉。如纵行跨越水平冠状轴前方的屈肌群和后方的伸肌群；分别从内侧和外侧与水平矢状轴交叉的内收肌群和具有外展功能的肌群；横行或斜行跨越垂直轴，从前方跨越的旋内（旋前）肌群和从后方跨越的旋外（旋后）肌群。一般讲几轴性关节就具有与几个运动轴相对应的对抗肌群，但也有个别关节，有的运动轴没有相应肌肉配布，如手的掌指关节，从关节面的形态看属于球窝关节，却只生有屈伸和收展两组对抗的肌肉，而没有与垂直轴交叉的回旋肌，所以该关节不能做主动的回旋运动，当然它有一定的被动的回旋能力。上述围绕某一个运动轴作用相反的两组肌肉叫做对抗肌，但在进行某一运动时，一组肌肉收缩的同时，与其对抗的肌群则适度放松并维持一定的紧张度，二者对立统一，相反相成。另外，在完成一个运动时，除了主要的运动肌（原动肌）收缩外，尚需其它肌肉配合共同完成，这些配合原动肌的肌肉叫协力肌。当然，肌肉彼此间的关系，往往由于运动轴的不同，它们之间的关系也是互相转化的，在沿此一轴线运动时的两个对抗肌，到沿彼一轴线运动时则转化为协力肌。如尺侧伸腕肌和尺侧屈腕肌，在桡腕关节冠状轴屈伸运动中，二者是对抗肌，而在进行矢状轴的收展运动时，它们都从矢状轴的内侧跨过而共同起内收的作用，此时二者转化为协力肌。此外，还有一些运动，在原动肌收缩时，必须另一些肌肉固定附近的关节，如握紧拳的动作，需要伸腕肌将腕关节固定在伸的位置上，屈指肌才能使手指充分屈曲将拳握紧，这种不直接参与该动作而为该动作提供先决条件的肌肉叫做共济肌。

4．肌的辅助装置

（一）筋膜
筋膜fascia可分为浅、深两层。浅筋膜superficial fascia为分布于全身皮下层深部的纤维层，有人将皮下组织全层均列属于浅筋膜，它由疏松结缔组织构成。内含浅动、静脉、浅淋巴结和淋巴管、皮神经等，有些部位如面部、颈部生有皮肌，胸部的乳腺也在此层内。
深筋膜profundal fascia又叫固有筋膜，由致密结缔组织构成，遍布全身，包裹肌肉、血管神经束和内脏器官。深筋膜除包被于肌肉的表面外，当肌肉分层时，固有筋膜也分层。在四肢，由于运动较剧烈，固有筋膜特别发达、厚而坚韧，并向内伸入直抵骨膜，形成筋膜鞘将作用不同的肌群分隔开，叫做肌间隔。在体腔肌肉的内面，也衬以固有筋膜，如胸内、腹内和盆内筋膜等，甚而包在一些器官的周围，构成脏器筋膜。一些大的血管和神经干在肌肉间穿行时，深筋膜也包绕它们，形成血管鞘。筋膜的发育与肌肉的发达程度相伴行，肌肉越发达，筋膜的发育也愈好，如大腿部股四头肌表面的阔筋膜，厚而坚韧。筋膜除对肌肉和其它器官具有保护作用外，还对肌肉起约束作用，保证肌群或单块肌的独立活动。在手腕及足踝部，固有筋膜增厚形成韧带并伸入深部分隔成若干隧道，以约束深面通过的肌腱。在筋膜分层的部位，筋膜之间的间隙充以疏松结缔组织，叫做筋膜间隙，正常情况下这种疏松的联系保证肌肉的运动，炎症时，筋膜间隙往往成为脓液的蓄积处，一方面限制了炎症的扩散，一方面浓液可顺筋膜间隙的通向蔓延。
（二）腱鞘和滑液囊
一些运动剧烈的部位如手和足部，长肌腱通过骨面时，其表面的深筋膜增厚，并伸向深部与骨膜连接，形成筒状的纤维鞘，其内含由滑膜构成的双层圆筒状套管，套管的内层紧包在肌腱的表面，外层则与纤维鞘相贴。两层之间含有少量滑液。因此肌腱既被固定在一定位置上，又可滑动并减少与骨面的摩擦。在发生中滑膜鞘的两层在骨面与肌腱间互相移行，叫做腱系膜，发育过程中腱系膜大部分消失，仅在一定部位上保留，以引导营养肌腱的血管通过。
（三）滑液囊
在一些肌肉抵止腱和骨面之间，生有结缔组织小囊，壁薄，内含滑液，叫做滑液囊synovial bursa，其功能是减缓肌腱与骨面的摩擦。滑液囊有的是独立封闭的，有的与邻近的关节腔相通，可视为关节囊滑膜层的突出物。

骨骼肌骨骼肌细胞纵切面呈长条状； 核多，椭圆形,位于肌膜下方； 肌浆内肌原纤维沿细胞长轴平行排列，有明显横纹，染色较深的为暗带，较浅而发亮的为明带(HE染色)。肌纤维横切面呈不规则块状，肌原纤维断面呈细点状，核位于边缘(HE染色)。在特殊染色切片中，骨骼肌横纹尤其明显（PTAH染色 ,）。每条肌原纤维都有色浅的明带(I带)和色深的暗带(A带)交替排列，明带中央有一条色深的线为Z线、 暗带中部有色浅的H带，H带中央有一条色深的线为M线。相邻两个Z线之间的一段肌原纤维称为肌节，包括1/2 I带 + A带 + 1/2 I带，是骨骼肌收缩的基本结构单位。
骨骼肌因大部分附着在躯干骨和四肢骨上而得名，它的肌纤维象个长圆柱子，如果把它切断，放在显微镜下观察，可见到许多横敛。因此又叫横敛肌。横敛肌受人的意志支配，也叫随意肌。

骨骼肌
大多数骨骼肌（skeletal muscle）借肌健附着在骨骼上。分布于躯干和四肢的每块肌肉均由许多平行排列的骨骼肌纤维组成，它们的周围包裹着结缔组织。包在整块肌外面的结缔组织为肌外膜（epimysium），它是一层致密结缔组织膜，含有血管和神经。肌外膜的结缔组织以及血管和神经的分支伸入肌内，分隔和包围大小不等的肌束，形成肌束膜（perimysium）。分布在每条肌纤维周围的少量结缔组织为肌内膜（endomysium），肌内膜含有丰富的毛细血管。各层结缔组织膜除有支持、连接、营养和保护肌组织的作用外，对单条肌纤维的活动、乃至对肌束和整块肌肉的肌纤维群体活动也起着调整作用。
（一）骨骼肌纤维的光镜结构
骨骼肌纤维为长柱形的多核细胞，长1～40mm，直径10～100μm。肌膜的外面有基膜紧密贴附。一条肌纤维内含有几十个甚至几百个细胞核，位于肌浆的周边即肌膜下方。核呈扁椭圆形，异染色质较少，染色较浅。肌浆内含许多与细胞长轴平行排列的肌原纤维，在骨骼肌纤维的横切面上，肌原纤维呈点状，聚集为许多小区，称孔海姆区（Cohnheim field）。肌原纤维之间含有大量线粒体、糖原以及少量脂滴，肌浆内还含有肌红蛋白。在骨骼肌纤维与基膜之间有一种扁平有突起的细胞，称肌卫星细胞（muscle satellite cell），排列在肌纤维的表面，当肌纤维受损伤后，此种细胞可分化形成肌纤维。
肌原纤维（myofibril）呈细丝状，直径1～2μm，沿肌纤维长轴平行排列，每条肌原纤维上都有明暗相间、重复排列的横纹（cross striation）。由于各条肌原纤维的明暗横纹都相应地排列在同一平面上，因此肌纤维呈现出规则的明暗交替的横纹。横纹由明带和暗带组成。在偏光显微镜下，明带（light band）呈单折光，为各向同性（isotropic），又称I带；暗带（dark band）呈双折光，为各向异性（anisotropic），又称A带。在电镜下，暗带中央有一条浅色窄带称H带，H带中央还有一条深M线。明带中央则有一条深色的细线称Z线。两条相邻Z线之间的一段肌原纤维称为肌节（sarcomere）。每个肌节都由1／2I带＋A带＋1／2I带所组成。肌节长约2～2.5μm，它是骨骼肌收缩的基本结构单位。因此，肌原纤维就是由许多肌节连续排列构成的。
（二）骨骼肌纤维的超微结构
1．肌原纤维 肌原纤维是由上千条粗、细两种肌丝有规律地平行排列组成的，明、暗带就是这两种肌丝排布的结果。粗肌丝（thick filament）长约1.5μm，直径约15nm，位于肌节的A带。粗肌丝中央借M线固定，两端游离。细肌丝（thin filathent）长约1μm，直径约5nm，它的一端固定在Z线上，另一端插入粗肌丝之间，止于H带外侧。因此，I带内只有细肌丝，A带中央的H带内只有粗肌丝，而H带两侧的A带内既有粗肌丝又有细肌丝；所以在此处的横切面上可见一条粗肌丝周围有6条细肌丝；而一条细肌丝周围有3条粗肌丝。两种肌丝肌在肌节内的这种规则排列以及它们的分子结构，是肌纤维收缩功能的主要基础。
粗肌丝的分子结构：粗肌丝是由许多肌球蛋白分子有序排列组成的。肌球蛋白（myosin）形如豆芽，分为头和杆两部分，头部如同两个豆瓣，杆部如同豆茎。在头和杆的连接点及杆上有两处类似关节，可以屈动。M线两侧的肌球蛋白对称排列，杆部均朝向粗肌丝的中段，头部则朝向粗肌丝的两端的两端并露出表面，称为横桥（cross bridge）。M线两侧的粗肌丝只有肌球蛋白杆部而没有头部，所以表面光滑。肌球蛋白头部是一种ATP酶，能与ATP结合。只有当肌球蛋白分子头部与肌动蛋白接触时，ATP酶才被激活，于是分解ATP放出能量，使横桥发生屈伸运动。
细肌丝的分子结构：细肌丝由三种蛋白质分子组成，即肌动蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白。后二种属于调节蛋白，在肌收缩中起调节作用。肌动蛋白（actin）分子单体为球形，许多单体相互接连成串珠状的纤维形，肌动蛋白就是由两条纤维形肌动蛋白缠绕形成的双股螺旋链。每个球形肌动蛋白单体上都有一个可以与肌球蛋白头部相结合的位点。原肌球蛋白（tropomyosin）是由较短的双股螺旋多肽链组成，首尾相连，嵌于肌动蛋白双股螺旋链的浅沟内。肌原蛋白（troponin）由3个球形亚单位组成，分别简称为TnT、 TnI和 TnC 。肌原蛋白借TnT而附于原肌球蛋白分子上， TnI是抑制肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的亚单位， TnC 则是能与Ca2＋相结合的亚单位。
2．横小管 它是肌膜向肌浆内凹陷形成的小管网，由于它的走行方向与肌纤维长轴垂直，故称横小管（transverse tubule，或称T小管）。人与哺乳动物的横小管位于A带与I带交界处，同一水平的横小管在细胞内分支吻合环绕在每条肌原纤维周围。横小管可将肌膜的兴奋迅速传到每个肌节。
3．肌浆网 肌浆网（sarcoplasmic reticulum）是肌纤维内特化的滑面内质网，位于横小管之间，纵行包绕在每条肌原纤维周围，故又称纵小管。位于横小管两侧的肌浆网呈环行的扁囊，称终池（terminal cisternae），终池之间则是相互吻合的纵行小管网。每条横小管与其两侧的终池共同组成骨骼肌三联体（triad）。在横小管的肌膜和终池的肌浆网膜之间形成三联体连接，可将兴奋从肌膜传到肌浆网膜。肌浆网的膜上有丰富的钙泵（一种ATP酶），有调节肌浆中Ca2＋浓度的作用。
（三）骨骼肌纤维的收缩原理
目前认为，骨骼肌收缩的机制是肌丝滑动原理（sliding filament mechanism）。其过程大致如下：①运动神经末梢将神经冲动传递给肌膜；②肌膜的兴奋经横小管迅速传向终池；③肌浆网膜上的钙泵活动，将大量Ca2＋转运到肌浆内；④肌原蛋白TnC与Ca2＋结合后，发生构型改变，进而使原肌球蛋白位置也随之变化；⑤原来被掩盖的肌动蛋白位点暴露，迅即与肌球蛋白头接触；⑥肌球蛋白头ATP酶被激活，分解了ATP并释放能量；⑦肌球蛋白的头及杆发生屈曲转动，将肌动蛋白拉向M线；⑧细肌丝向A带内滑入，I带变窄，A带长度不变，但H带因细肌丝的插入可消失，由于细肌丝在粗肌丝之间向M线滑动，肌节缩短，肌纤维收缩；⑨收缩完毕，肌浆内Ca2＋被泵入肌浆网内，肌浆内Ca2＋浓度降低，肌原蛋白恢复原来构型，原肌球蛋白恢复原位又掩盖肌动蛋白位点，肌球蛋白头与肌动蛋白脱离接触，肌则处于松弛状态。

骨骼肌是体内最多的组织，约占体重的40%。在骨和关节的配合下，通过骨骼肌的收缩和舒张，完成人和高等动物的各种躯体运动。骨骼肌由大量成束的肌纤维组成，每条肌纤维就是一个肌细胞。成人肌纤维呈细长圆柱形，直径约60 μm，长可达数毫米乃至数十厘米。在大多数肌肉中，肌束和肌纤维都呈平行排列，它们两端都和由结缔组织构成的腱相融合，后者附着在骨上，通常四肢的骨骼肌在附着点之间至少要跨过一个关节，通过肌肉的收缩和舒张，就可能引起肢体的屈曲和伸直。我们的生产劳动、各种体力活动等，都是许多骨骼肌相互配合的活动的结果。每个骨骼肌纤维都是一个独立的功能和结构单位，它们至少接受一个运动神经末梢的支配，并且在体骨骼肌纤维只有在支配它们的神经纤维有神经冲动传来时，才能进行收缩。因此，人体所有的骨骼肌活动，是在中枢神经系统的控制下完成的。
一、神经-骨骼肌接头处的兴奋传递
运动神经纤维在到达神经末梢处时先失去髓鞘，以裸露的轴突末梢嵌入到肌细胞膜上称作终板的膜凹陷中，但轴突末梢的膜和终板膜并不直接接触，而是被充满了细胞外液的接头间隙隔开，其中尚含有成分不明的基质；有时神经末梢下方的终板膜还有规则地再向细胞内凹入，形成许多皱褶，其意义可能在于增加接头后膜的面积，使它可以容纳较多数目的蛋白质分子，它们最初被称为N-型乙酰胆碱受体，现已证明它们是一些化学门控通道，具有能与ACh特异性结合的亚单位。在轴突末梢的轴浆中，除了有许多线粒体外还含有大量直径约50nm的无特殊构造的囊泡（图2-19）。用组织化学的方法可以证明，囊泡内含有ACh；此ACh首先在轴浆中合成，然后贮存在囊泡内。据测定，每个囊泡中贮存的ACh量通常是相当恒定的，且当它们被释放时，也是通过出胞作用，以囊泡为单位“倾囊”释放，被称为量子式释放。在神经末梢处于安静状态时，一般只有少数囊泡随机地进行释放，不能对肌细胞产生显着影响。但当神经末梢处有神经冲动传来时，在动作电位造成的局部膜去极化的影响下，大量囊泡向轴突膜的内侧面靠近，通过囊泡膜与轴突膜的融合，并在融合处出现裂口，使囊泡中的ACh全部进入接头间隙。据推算，一次动作电位的到达，能使大约200～300个囊泡的内容排放，使近107个ACh分子被释放。轴突末梢处的电位变化引起囊泡排放的过程十分复杂，但首先是轴突末梢膜的去极化，引起了该处特有的电压门控式Ca2+通道开放，引起细胞间隙液中的Ca2+进入轴突末梢，触发了囊泡移动以至排放的过程。Ca2+的进入量似乎决定着囊泡释放的数目；细胞外液中低Ca2+或（和）高Mg2+，都可阻碍ACh的释放而影响神经-肌接头的正常功能。已故冯德培院士在30年代对神经-肌接头的化学性质传递进行过重要的研究。

大多数骨骼肌（skeletal muscle）借肌健附着在骨骼上。分布于躯干和四肢的每块肌肉均由许多平行排列的骨骼肌纤维组成，它们的周围包裹着结缔组织。包在整块肌外面的结缔组织为肌外膜（epimysium），它是一层致密结缔组织膜，含有血管和神经。肌外膜的结缔组织以及血管和神经的分支伸入肌内，分隔和包围大小不等的肌束，形成肌束膜（perimysium）。分布在每条肌纤维周围的少量结缔组织为肌内膜（endomysium），肌内膜含有丰富的毛细血管（图6－1）。各层结缔组织膜除有支持、连接、营养和保护肌组织的作用外，对单条肌纤维的活动、乃至对肌束和整块肌肉的肌纤维群体活动也起着调整作用。

（1）一块骨骼肌模式图，示肌外膜、肌束膜和肌内膜
（2）骨骼肌纤维纵横切面
（一）骨骼肌纤维的光镜结构
骨骼肌纤维为长柱形的多核细胞（图6－1），长1～40mm，直径10～100μm。肌膜的外面有基膜紧密贴附。一条肌纤维内含有几十个甚至几百个细胞核，位于肌浆的周边即肌膜下方。核呈扁椭圆形，异染色质较少，染色较浅。肌浆内含许多与细胞长轴平行排列的肌原纤维，在骨骼肌纤维的横切面上，肌原纤维呈点状，聚集为许多小区，称孔海姆区（cohnheim field）。肌原纤维之间含有大量线粒体、糖原以及少量脂滴，肌浆内还含有肌红蛋白。在骨骼肌纤维与基膜之间有一种扁平有突起的细胞，称肌卫星细胞（muscle satellite cell），排列在肌纤维的表面，当肌纤维受损伤后，此种细胞可分化形成肌纤维。
肌原纤维（myofibril）呈细丝状，直径1～2μm，沿肌纤维长轴平行排列，每条肌原纤维上都有明暗相间、重复排列的横纹（cross striation）。由于各条肌原纤维的明暗横纹都相应地排列在同一平面上，因此肌纤维呈现出规则的明暗交替的横纹。横纹由明带和暗带组成（图6－2）。在偏光显微镜下，明带（light band）呈单折光，为各向同性（isotropic），又称i带；暗带（dark band）呈双折光，为各向异性（anisotropic），又称a带。在电镜下，暗带中央有一条浅色窄带称h带，h带中央还有一条深 m线。明带中央则有一条深色的细线称z线。两条相邻z线之间的一段肌原纤维称为肌节（sarcomere）。每个肌节都由1／2i带＋a带＋1／2i带所组成（图6－3，6－4）。肌节长约2～2.5μm，它是骨骼肌收缩的基本结构单位。因此，肌原纤维就是由许多肌节连续排列构成的。
（二）骨骼肌纤维的超微结构
1．肌原纤维 肌原纤维是由上千条粗、细两种肌丝有规律地平行排列组成的，明、暗带就是这两种肌丝排布的结果（图6－4）。粗肌丝（thick filament）长约1.5μm，直径约15nm，位于肌节的a带。粗肌丝中央借m线固定，两端游离。细肌丝（thin filathent）长约1μm，直径约5nm，它的一端固定在z线上，另一端插入粗肌丝之间，止于h带外侧。因此，i带内只有细肌丝，a带中央的h带内只有粗肌丝，而h带两侧的a带内既有粗肌丝又有细肌丝（图6－4）；所以在此处的横切面上可见一条粗肌丝周围有6条细肌丝；而一条细肌丝周围有3条粗肌丝（图6－4）。两种肌丝肌在肌节内的这种规则排列以及它们的分子结构，是肌纤维收缩功能的主要基础。
粗肌丝的分子结构：粗肌丝是由许多肌球蛋白分子有序排列组成的。肌球蛋白（myosin）形如豆芽，分为头和杆两部分，头部如同两个豆瓣，杆部如同豆茎。在头和杆的连接点及杆上有两处类似关节，可以屈动。m线两侧的肌球蛋白对称排列，杆部均朝向粗肌丝的中段，头部则朝向粗肌丝的两端的两端并露出表面，称为横桥（cross bridge）（图6－4）。m线两侧的粗肌丝只有肌球蛋白杆部而没有头部，所以表面光滑。肌球蛋白头部是一种atp酶，能与atp结合。只有当肌球蛋白分子头部与肌动蛋白接触时，atp酶才被激活，于是分解atp放出能量，使横桥发生屈伸运动。
细肌丝的分子结构：细肌丝由三种蛋白质分子组成，即肌动蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白。后二种属于调节蛋白，在肌收缩中起调节作用。肌动蛋白（actin）分子单体为球形，许多单体相互接连成串珠状的纤维形，肌动蛋白就是由两条纤维形肌动蛋白缠绕形成的双股螺旋链。每个球形肌动蛋白单体上都有一个可以与肌球蛋白头部相结合的位点。原肌球蛋白（tropomyosin）是由较短的双股螺旋多肽链组成，首尾相连，嵌于肌动蛋白双股螺旋链的浅沟内。肌原蛋白（troponin）由3个球形亚单位组成，分别简称为tnt、 tni和 tnc 。肌原蛋白借tnt而附于原肌球蛋白分子上， tni是抑制肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的亚单位， tnc 则是能与ca2＋相结合的亚单位
骨骼肌肌原纤维超微结构及两种肌丝分子结构模式图（1）肌节不同部位的横切面 ，示粗肌丝与细肌丝的分布（2）一个肌节的纵切面，示两种肌丝的排列（3）粗肌丝与细肌丝的分子结构tnt肌原蛋白t，tnc肌原蛋白c，tni肌原蛋白i
2．横小管 它是肌膜向肌浆内凹陷形成的小管网，由于它的走行方向与肌纤维长轴垂直，故称横小管（transverse tubule，或称t小管）。人与哺乳动物的横小管位于a带与i带交界处，同一水平的横小管在细胞内分支吻合环绕在每条肌原纤维周围（图6－5）。横小管可将肌膜的兴奋迅速传到每个肌节。
3．肌浆网 肌浆网（sarcoplasmic reticulum）是肌纤维内特化的滑面内质网，位于横小管之间，纵行包绕在每条肌原纤维周围，故又称纵小管（图6－5）。位于横小管两侧的肌浆网呈环行的扁囊，称终池（terminal cisternae），终池之间则是相互吻合的纵行小管网。每条横小管与其两侧的终池共同组成骨骼肌三联体（triad）（图6－5）。在横小管的肌膜和终池的肌浆网膜之间形成三联体连接，可将兴奋从肌膜传到肌浆网膜。肌浆网的膜上有丰富的钙泵（一种atp酶），有调节肌浆中ca2＋浓度的作用。
（三）骨骼肌纤维的收缩原理
目前认为，骨骼肌收缩的机制是肌丝滑动原理（sliding filament mechanism）。其过程大致如下：①运动神经末梢将神经冲动传递给肌膜；②肌膜的兴奋经横小管迅速传向终池；③肌浆网膜上的钙泵活动，将大量ca2＋转运到肌浆内；④肌原蛋白tnc与ca2＋结合后，发生构型改变，进而使原肌球蛋白位置也随之变化；⑤原来被掩盖的肌动蛋白位点暴露，迅即与肌球蛋白头接触；⑥肌球蛋白头atp酶被激活，分解了atp并释放能量；⑦肌球蛋白的头及杆发生屈曲转动，将肌动蛋白拉向m线（图6－6）；⑧细肌丝向a带内滑入，i带变窄，a带长度不变，但h带因细肌丝的插入可消失（图6－7），由于细肌丝在粗肌丝之间向m线滑动，肌节缩短，肌纤维收缩；⑨收缩完毕，肌浆内ca2＋被泵入肌浆网内，肌浆内ca2＋浓度降低，肌原蛋白恢复原来构型，原肌球蛋白恢复原位又掩盖肌动蛋白位点，肌球蛋白头与肌动蛋白脱离接触，肌则处于松弛状态。
（1）肌纤维未收缩时，肌球蛋白分子头部未与肌动蛋白接触
（2）肌纤维收缩时，肌球蛋白头部与肌动蛋白位点接触，atp分解发，释放能量
（3）肌球蛋白头部向m线方向转动，使肌动蛋白丝部向a带滑入
（4）新的接触重新开始

‘贰’ 人体力学具体研究什么

人体力学（human mechanics）是运用力学原理研究维持和掌握身体的平衡，以及人体从一种姿势变成另一种姿势时身体如何有效协调的一门科学。它基于人体生理解剖学、理论物理学的知识,研究人体运动器官的结构、功能与运动规律,从而指导人体防护与保健。在体育、舞蹈、搬运和负重、医疗、航空和航天等领域都有广泛应用。

人体力学是研究人体活动和在各种力学作业条件下活动能力的学科。该学科基于人体生理解剖学和理论物理学的知识,研究人体运动(活动)器官的结构与功能,每个关节以及整个身体运动规律。

人体具有功能完善的神经-肌肉-骨骼系统,通过如下4项生理活动构成人体力学的生理基础,保证人体随意活动与力学作业的顺利进行。

肌肉-骨骼系统的杠杆作用

第一类杠杆(支点位于作用点与阻力点之间)用于保持平衡。可用小的作用力克服大的阻力,它的机械效率可以大于或小于1。枕环关节、骨盆大腿关节、膝脚关节属于此类。如颈后肌牵拉为作用力,头重为阻力,枕环关节为支点,作用力及阻力在支点两侧,并与支点支持力方向相反,可借此种杠杆来调整人体姿态,以维持头部姿态平衡。第二类杠杆(阻力点位于作用点与支点之间)是省力杠杆,机械效率大于1。人脚尖站立时构成此类杠杆。踝关节跟腱为作用力,其重力(阻力)落在踝关节上,以拇趾底为支点来调整并保持走、跑、跳等动作的平衡。第三类是费力杠杆(动力点位于阻力点与支点之间),动力臂短于阻力臂。膝关节、肩关节、肘关节属于此类。如,手持重物时肘关节弯曲,肱二头肌作为作用力,手部为重力,关节滑车为支点。当肱二头肌收缩时,使肘关节弯曲以保持上肢的稳定姿态。

关节活动方向与角度

人体各活动部位(主要以关节为核心)的方向与角度,取决于关节的表面形态。它可决定关节移位的自由度。由于骨骼处于固定状态,关节的自由度不多于3个(少于机器人)。不同的关节具有不同的自由度(表1)。具有一个以上自由度的关节,可以使关节完成其最大可能的活动方向。如有3个自由度的骨盆和下颌关节,可以完成上下、左右、前后方向的动作。肩关节可完成人体坐标系上的3个方向活动:在矢状面上的弯曲与伸展;在前额面上的内收与外展; 沿着垂直轴旋转。人体各活动部位具有各自不同的活动方向与范围。

‘叁’ 简述骨骼肌的形态及生理生化特点简述骨骼肌的形态及生理生化特点

运动系统的肌肉属于横纹肌，由于绝大部分附着于骨，故又名骨骼肌。
骨骼肌的一般形态特征:
骨骼肌细胞构成骨胳肌组织，每块骨骼肌主要由骨骼肌组织构成，外包结缔组织膜、内有神经血管分布。骨骼肌收缩受意识支配，故又称“随意肌”。收缩的特点是快而有力，但不持久。
肌细胞呈纤维状，不分支，有明显横纹，核很多，且都位于细胞膜下方。肌细胞内有许多沿细胞长轴平行排列的细丝状肌原纤维。
每一肌原纤维都有相间排列的明带（Ⅰ带）及暗带（A带）。明带染色较浅，而暗带染色较深。暗带中间有一条较明亮的线称H线。H线的中部有一M线。明带中间，有一条较暗的线称为Z线。两个z线之间的区段，叫做一个肌节，长约1．5～2．5微米。
骨骼肌具有一定的弹性，被拉长后，当拉力解除时可自动恢复到原来的程度。肌肉的弹性可以减缓外力对人体的冲击。肌肉内还有感受本身体位和状态的感受器，不断将冲动传向中枢，反射性地保持肌肉的紧张度，以维持体姿和保障运动时的协调。
骨骼肌的生理特性：
1、兴奋性：骨骼肌是可兴奋组织，受到刺激后可产生兴奋(即产生动作电位)的特性。
2、收缩性：肌肉受到刺激产生兴奋后，立即产生收缩反应的特性。

‘肆’ 生物运动力学课是学什么的啊

运动生物力学运动生物力学
biomechanics
应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。狭义的运动生物力学研究体育运动中人体的运动规律。按照力学观点，人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。神经系统控制肌肉系统，产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律，它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制，后者属于神经生理学、软组织力学和骨力学的研究范畴（生物固体力学）。在运动生物力学中，神经系统的控制和反馈过程以简明的控制规律代替 ， 肌肉活动简化为受控的力矩发生器，作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响，简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。相邻环节之间以关节相连接，在受控的肌力作用下产生围绕关节的相对转动，并影响系统的整体运动。
对于人体运动的研究最早可追溯到15世纪达·芬奇在力学和解剖学基础上对人体运动器官的形态和机能的解释。18世纪已出现对猫在空中转体现象的实验和理论研究。运动生物力学作为一门学科是20世纪60年代在体育运动、计算技术和实验技术蓬勃发展的推动下形成的。70年代中H.哈兹将人体的神经-肌肉-骨骼大系统作为研究对象，利用复杂的数学模型进行数值计算，以解释最基本的实验现象。T.R.凯恩将描述人体运动的坐标区分为内变量和外变量，前者描述肢体的相对运动，为可控变量；后者描述人体的整体运动，由动力学方程确定。这种简化的研究方法有可能将力学原理直接用于人体实际运动的仿真和理论分析。由于生物体存在个体之间的差异性，实验研究在运动生物力学中占有特殊重要地位。实验运动生物力学利用高速摄影和计算机解析、光电计时器、加速度计、关节角变化、肌电仪和测力台等工具量测人体运动过程中各环节的运动学参数以及外力和内力的变化规律。
在实践中，运动生物力学主要用于确定各专项体育运动的技术原理，作为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。此外，运动生物力学在运动创伤的防治，运动和康复器械的改进，仿生机械如步行机器人的设计等方面也有重要作用。同时还为运动员选材提供了依据.

‘伍’ 怎样讲解人体骨骼肌肉

首先，你得了解最基本的人体骨骼肌肉的一些理论知识。比如人有多少块肌肉，多少块骨头，什么肌肉在什么位置有什么作用等类似的东西。其次，你要摒弃以往的那些比较死板的教学模式，不仅仅是老师讲学生听。你可以告诉学生一些记忆骨骼肌肉名称的小窍门或顺口溜儿，或者是运动前，运动中，运动后的一些注意事项。当然，这些东西得有你来慢慢总结了。你得尽你一切可能把教学气氛弄的放松些。到最后，你可以随意提问几个学生一些刚讲的知识，也算是对学习的验收。
就这样，还行吧？？

‘陆’ 骨的生物力学性质主要跟骨的哪个结构或骨中的哪个因子有关

骨的生物力学不仅与骨的自身性质有关，与载荷加载速度，简言说是加载形式有关。骨最总要的力学性质是强度和刚度；骨的几何特点会影响骨的力学性质。具体的可以参考《肌肉骨骼系统基础生物力学》

‘柒’ 骨骼肌在人体中的作用是什么

骨骼肌因大多附着在躯干骨和四肢骨上而得名。它通过肌腱固定在骨骼上，它带动骨和关节，使我们做出各式各样的姿势和动作。当我们想把一块糖放进嘴里时，就得让手臂上的肱二头肌和其他肌肉协调才能完成。骨骼肌的肌纤维像个长圆柱子，听由人的意志支配，大脑说收缩它就收缩，大脑让它放松它赶快放松。一个人力气有多大，主要就是看附在骨头上的这些肌肉伸缩的能耐有多大。虽然骨骼肌的收缩迅速而有力量，但不持久，耐力差，也容易疲劳。

‘捌’ 骨骼肌是什么

骨骼肌：动物肌肉的一种。属于横纹肌，横纹肌还包括心肌与内脏横纹肌，其中骨骼肌主要分布于四肢。骨骼肌较平滑肌高级，人体大约有600多块骨骼肌。
大多数骨骼肌（skeletal muscle）借肌健附着在骨骼上。分布于躯干和四肢的每块肌肉均由许多平行排列的骨骼肌纤维组成，它们的周围包裹着结缔组织。包在整块肌外面的结缔组织为肌外膜（epimysium），它是一层致密结缔组织膜，含有血管和神经。肌外膜的结缔组织以及血管和神经的分支伸入肌内，分隔和包围大小不等的肌束，形成肌束膜（perimysium）。分布在每条肌纤维周围的少量结缔组织为肌内膜（endomysium），肌内膜含有丰富的毛细血管。各层结缔组织膜除有支持、连接、营养和保护肌组织的作用外，对单条肌纤维的活动、乃至对肌束和整块肌肉的肌纤维群体活动也起着调整作用。

‘玖’ 人体力学的主要研究领域

竞技体育领域
（一）研究动作结构与运动功能间的关系
结构决定功能是力学的基本观点。在人体运动中，研究人体整体与局部的动作结构、肌肉配布及活动形式、各个器官系统间的协调与发展，是研究运动功能的生物力学基础，也是运动生物力学理论与实践研究的基本任务。
（二）研究人体运动技术的力学规律
研究人体运动技术动作的生物力学结构和功能，研究体育教学中人体各项动作技术的生物力学原理，揭示动作结构的力学合理性和运动技术的力学规律性，更好地指导体育教学与运动训练。
（三）研究运动技术的最佳化
通过对运动员运动技术动作的生物力学诊断，提出合理的、符合生物力学原理的技术动作结构，建立最佳的技术动作方案，并寻求改进技术动作的训练方案，以提高运动训练的科学化水平。
（四）研究、设计和改进运动器械
体育运动中，无论人体运动还是器械运动，都是人体与外界或运动器械相互作用的结果。因此，研究、设计和改进运动器械，使之符合生物力学原理，可为运动成绩的不断提高创造条件。此外，健身器械和体育用品的研制为运动生物力学的应用研究提供了丰富的研究课题。
（五）研究运动损伤的原因和预防措施
通过对人体运动系统的生物力学研究和对运动技术的生物力学分析，一方面可以揭示运动系统的形态结构和运动功能的统一临床治疗与康复人体功效性和相互制约性，从而建立合理的运动技术以防止运动系统发生损伤。另一方面可以揭示不同运动动作对人体局部载荷的影响，找出运动系统发生损伤的力学原因和生物学原因，从而采取合理的技术动作和预防措施，以避免运动损伤或选择合理的生物力学康复手段。
（六）为运动员选材提供生物力学参数
研究各项运动技术的生物力学特征，构建完成动作所必须满足的人体形态和功能素质的要求。以人体环节惯性参数对运动功能的影响为例，跳跃运动员要求下肢相对较长，然而，在下肢长度相等的情况下，则应考虑其大、小腿长度之比，显然，大腿较短、小腿较长更适合运动。
临床与康复领域
（一）人体力学在临床治疗中的应用
肌骨系统是维持人体宏观结构的重要器官，肌骨系统生物力学即研究肌骨系统在生理病理条件下运动产生的力、力矩以及相应的变形之间的关系。人体力学研究可以更加清楚地了解人体肌骨系统的生理载荷模式，帮助我们分析非正常运动模式和病理状态下的力学异常，从而指导治疗方案制定和肌骨骨科植入器械的设计。
心血管领域，各类心血管疾病的预防与治疗成为全球关注的热点问题。常见的心血管疾病如：动脉粥样硬化、动脉瘤、急性血栓等均与人体血液循环系统内的流体力学现象有着密切的关系。生物力学，特别是借助现代计算机仿真技术和体外细胞力学加载技术开展的研究为心血管疾病的发病机理研究、个性化治疗方案制定和具有血流动力学优化特性的血管植/介入物设计提供了理论依据和技术手段。
（二）人体力学在康复工程中的应用
用工程的方法和手段使伤残者康复，促使其功能恢复，重建或代偿，是康复工程在康复医学中的主要任务。其中，人体力学发挥着非常重要的角色。主要表现在两个方面：
其一，身体障碍生物力学特征的测量与分析是康复辅具设计的重要依据。为了使康复辅具达到设计目标，首先需要对障碍的特征进行有效的测量和评价，而生物力学特征是生理系统的重要指标之一，因此也是进行康复附件设计的重要依据。
其二，人体与辅具的生物力学交互作用是康复辅具优化设计的重要因素。为了对残障人的身体障碍进行补偿、替代或者修复，康复辅具必须和人体发生交互、生物力学因素在这种交互过程中有着重要的影响。
航空航天等特殊领域
在航空航天等特殊领域，人类面临长期或短时间的失重或超重环境。这种特殊环境下人体力学主要研究生物体在航空航天动力环境中生理机能变化规律及其防护措施。它既属于特殊环境生理学范畴，又属于生物力学范畴。
（一）正加速度对人体的影响：
当歼击机做盘旋、跟斗、半跟斗翻转、俯冲改出等曲线飞行时，飞行员头朝向圆心，受到由足指向头的向心加速度作用，而惯性离心力则以相反方向作用于人体。飞行员受到持续性正加速度（+Gz）的作用。主要影响如下：
循环系统：血压变化，心水平以上部位血压降低，心水平以下部位血压升高，血液分布改变等。
呼吸系统：胸廓与横膈重量增加，呼吸肌负荷增大，吸气费力，吸气时间延长，以至出现呼吸暂停。肺换气效能低，动脉血氧饱和度降低等。
视觉功能：眼水平动脉压降低，出现视力模糊、视野缩小、中心视力丧失等。
脑功能：脑部血液循环障碍引起一时模糊甚至丧失。
（二）失重对人体的影响
失重是航天中遇到的一种特殊环境因素，对人体肌骨系统、心血管系统、免疫系统等均会产生显着影响。
在长期和重复航天飞行时，骨和钙代谢的进行性和积累性变化将导致骨密度下降和骨矿盐含量的再分布。失重引起的骨质降低及钙、磷代谢负平衡在返回后较难恢复，且可能出现骨折等损伤，影响航天员的健康。
重力负荷的消失将导致人体骨骼肌尤其是抗重力肌的明显萎缩，并伴有肌纤维类型、代谢方式以及肌肉收缩功能的改变等。失重性肌萎缩的发生不仅影响航天员的在轨飞行时间和工作效率，也严重影响了航天员返回地面后的再适应能力。
失重对人体心血管系统具有广泛的影响，主要表现为航天后立位耐力不良。血液总量减少虽是引起飞行后心血管失调变化的主要原因和必要条件，但非唯一原因，有时甚至并非必要条件。动脉系统功能的变化在航天所致航天员立位耐力不良的发生中可能起到重要作用。

‘拾’ 骨骼肌是什么 包括什么

骨骼肌又称横纹肌，肌肉中的一种。骨骼肌是由数以千计，具有收缩能力的肌细胞（由于其形状成幼长的纤维状，所以亦称作肌纤维）所组成，并且由结缔组织所覆盖和接合在一起。任何的体育活动，都是骨骼肌收缩的成果，人体共有600多条骨骼肌，约占全身重量的40%，肌肉的力量和耐力，直接影响到运动时的表现。