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肌肉生理学:肌肉的收缩 肌肉收缩

出自:陈守良 《动物生理学》(第二版)北京大学出版社

肌肉的收缩有等张收缩和等长收缩。


横纹肌的收缩是人和动物躯体运动的基础。人的体力劳动就靠横纹肌的收缩,没有横纹肌的收缩就没有体力劳动。

人和动物体内肌肉收缩的情况比较复杂,所以先分析体外的简单的收缩活动。肌肉收缩时最明显的变化是肌肉的缩短。如果将肌肉两端固定,肌肉不能缩短,收缩时肌肉的张力也会发生变化。因此,可根据肌肉收缩时长度能否自由缩短而区分出两种收缩:等张收缩和等长收缩等。张收缩是收缩时肌肉的张力几乎不发生变化,肌肉的长度发生变化的收缩。等长收缩是肌肉两端固定,长度几乎不发生变化,张力发生变化的收缩。(图示)

 

 

在体内肌肉活动中,等长收缩和等张收缩的情况都有。肢体自由屈曲,主要是等张收缩;用力握拳,主要是等长收缩,用握力计就可测出张力的大小。一般的躯体运动都不是单纯的等张收缩或等长收缩,而是两种收缩不同程度的复合。

用单电震刺激神经肌肉标本的神经或肌肉引起一次迅速的收缩,称为单收缩。可用等长收缩或等张收缩杠杆描记单收缩的张力或长度的变化。两者的收缩曲线大致相同(图示)。

 

 

从施加单刺激到肌肉开始收缩,这一段无明显外部变化的时期叫潜伏期。快纤维的潜伏期短到10毫秒,而慢纤维的潜伏期可达100毫秒或更长。从肌肉开始收缩到收缩的最高点,这段时间叫做收缩期。从收缩的最高点到肌肉恢复静息状态,这段时间叫做舒张期。比较同一肌肉的等长收缩和等张收缩,等张单收缩的期间较短,大约70%的收缩期是等速收缩。

肌肉长度与张力的关系是肌肉生理学的经典观察之一,现在可以利用单根肌纤维进行测试。一条肌纤维可被牵拉到不同的长度,在每一长度给予刺激并测出其等长收缩的张力。肌纤维产生最大张力的长度叫做最适长度。当肌纤维的长度为最适长度的60%时,刺激它不会产生张力。当肌纤维被逐渐拉长时,刺激所产生的收缩张力逐渐增加,在最适长度时收缩张力最大。当肌纤维被拉长到超过最适长度时,收缩张力逐步减小,肌纤维的长度为最适长度的175%时张力消失(图示)。

 

 

这种肌纤维的长度与张力的关系可由肌丝滑行机制来解释。体内绝大多数骨骼肌都附着在骨骼上。肌纤维的静息长度接近于最适长度,即接近于产生最大张力的最适状态。由于肌肉附着在骨骼上,骨骼肌长度的变化很少超过最适长度的30%。长度张力关系在决定心肌收缩力的大小时也起着重要的作用。心肌没有固定在骨骼上,可以进行比骨骼肌大得多的长度变化,因之可以产生更大的张力变化。

等张收缩的期间、缩短的速度、缩短的距离都随肌肉负荷的增加而减小,只有潜伏期随负荷的加大而延长。当负荷加到肌肉不能缩短,缩短的速度为0,缩短的距离也为0,肌肉收缩变成等长收缩。相反,肌肉负荷为0时,肌肉缩短的速度最大。(图示)

 

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