2013年 辅导知识：肌肉收缩的力学

2013年 辅导知识：肌肉收缩的力学

骨骼肌在体内的功能，是受到刺激时产生缩短和/或张力。肌肉收缩时是以产生张力为主，还是以表现缩短为主，决定于肌肉的负荷条件和肌肉本身的机能状态。 骨骼肌在体内的功能，是受到刺激时产生缩短和/或张力。肌肉收缩时是以产生张力为主，还是以表现缩短为主，决定于肌肉的负荷条件和肌肉本身的机能状态。

肌肉遇到的负荷有两种：

1.前负荷（preload)，指肌肉收缩前已加于肌肉上的负荷。前负荷使肌肉收缩前被拉长到某一长度，即初长度（initial length)。

2.后负荷（afterload)，指肌肉收缩开始后遇到的负荷或阻力，它阻碍肌肉的缩短。后负荷存在时，肌肉首先通过增加张力以对抗后负荷， 这时肌肉不表现缩短而张力增加，称为等长收缩（isometriccontraction)。只有当张力增加到足以对抗甚至超过后负荷时，肌肉才能开始缩短，且缩短一旦开始，张力就不再增加，这种收缩称为等张收缩（isotonic contraction)。

综上所述，影响肌肉收缩时作功能力或力学表现的因素有三个 医,学.全.在.线搜集,整理，即前负荷、后负荷和肌肉本身的功能状态（即肌肉收缩能力)。

（一) 前负荷（或初长度)对肌肉收缩的影响 The effect of preload （ initial length) on muscular contraction

前负荷（或初长度)对肌肉收缩的影响固定后负荷，不断增加肌肉的前负荷，即得到骨骼肌收缩的长度-张力曲线（length-tension relation)。随着初长度的增加，肌肉的张力曲线分别经历了上升支、平台和下降支。张力的大小与肌小节中粗细肌丝的重叠程度密切相关。如粗细肌丝完全不重叠，肌肉的张力为零；重叠过度，无法达到最大的横桥结合率，张力也不能达到最大。只有当肌肉的初长度恰好使每个肌小节的长度为2.2μm左右，此时形成的横桥与细肌丝结合位点数目最多，张力就达到最大（平台)。我们知道肌小节中每根细肌丝的长度是1.0μm，两根细肌丝之和为2.0μm，而肌小节的最适初长度并不等于2.0μm，而是2.2μm。这是因为粗肌丝中央（M线附近)没有横桥存在，即使细肌丝伸入到这个位置，也不能增加横桥的结合效率。此外，上升支的前段斜率大、后段斜率小是因为：前段对应长度的肌小节中细肌丝不但越过M线，还与另一侧的粗肌丝形成横桥结合，因而张力随长度上升的速率更大；后段对应的肌小节初长度较长，此时细肌丝的头部在M线附近，形成的横桥数目相对减少，使斜率变小。

（二)后负荷对肌肉收缩的影响 The effect of afterload on muscular contraction
 固定前负荷，观察后负荷对肌肉收缩的影响。开始肌肉不能缩短，只表现张力的增加，即等长收缩；当张力增加到足以对抗后负荷时， 肌肉开始缩短，此时张力不再增加，即等张收缩（见下图)。肌肉在后负荷条件下收缩时，总是张力产生在前， 缩短在后，而且后负荷越大医.学全在.线提供.，肌肉缩短前产生的张力越大，肌肉缩短出现的越晚，缩短的初速度和肌肉缩短的总长度越小。 纪录不同后负荷下肌肉产生的张力和其开始缩短时的初速度作图，即张力-速度曲线（force-velocity relation)。可见二者呈反变关系。后负荷越大，肌肉缩短的速率越小。将曲线向上延长至后负荷为零，即得到理论上的最大缩短速度Vmax。

（三) 肌肉收缩能力对肌肉收缩的影响 Effect of contractility on muscular contraction
 缺氧、酸中毒、肌肉中能源物质ATP缺乏、蛋白质和横桥功能特性的改变，都能降低肌肉收缩的效果；钙离子、咖啡因、肾上腺素也可影响肌肉收缩机制而提高收缩效果。

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