第一章 人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)課件

醫(yī)學(xué)物理學(xué)基礎(chǔ)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)生物力學(xué)：用力學(xué)的觀點(diǎn)、方法和理論研究生物體的力學(xué)性質(zhì)及其運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。人體力學(xué)屬于生物力學(xué)的研究范疇。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)人體力學(xué)：宏觀上講，人體力學(xué)是以力學(xué)的觀點(diǎn)研究人體的臟器、肌肉、骨骼、關(guān)節(jié)等部位的結(jié)構(gòu)和功能；微觀上，人體力學(xué)是研究生物大分子、生物聚合物、細(xì)胞、組織等的力學(xué)性質(zhì)。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容：肌肉和骨骼的力學(xué)性質(zhì)。討論人體靜力學(xué)和人體動力學(xué)。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)肌肉和骨骼的力學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)要求：了解肌肉的結(jié)構(gòu)和功能。理解肌肉張力和長度的關(guān)系，肌肉張力和收縮速度的關(guān)系。理解骨骼的力學(xué)性質(zhì)和受力形式。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)一、肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)肌肉是運(yùn)動系統(tǒng)的動力部分，在神經(jīng)系統(tǒng)的支配下，肌肉收縮，牽引骨骼產(chǎn)生運(yùn)動第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)（一）肌肉的結(jié)構(gòu)和功能1.結(jié)構(gòu)人體肌肉骨骼肌（橫紋?。┢交⌒募。M紋?。S意肌—不隨意肌第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)Tendon肌腱第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)肌肉肌纖維束肌纖維(直徑10μm—60μm)

肌原纖維(直徑0.01μm左右)

機(jī)球蛋白機(jī)動蛋白

(粗絲直徑0.004μm)相對滑行肌節(jié)的長度發(fā)生變化

肌肉發(fā)生伸長和收縮充分縮短時長約1.5μm放松時2.0~2.5μm能源ATPM-B因子收縮松馳1μm=10-6m化學(xué)能肌肉的功能機(jī)械能2.功能第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)肌肉是怎樣收縮的?第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)骨骼肌纖維收縮原理—滑動學(xué)說神經(jīng)興奮→肌膜→橫小管→終池→肌漿網(wǎng)鈣通道開放→肌漿鈣濃度升高→肌原蛋白TnC與鈣結(jié)合后發(fā)生構(gòu)型改變而位移→肌動蛋白位點(diǎn)暴露→肌球蛋白頭與位點(diǎn)結(jié)合，激活A(yù)TP酶釋放能量→肌球蛋白屈曲轉(zhuǎn)動將肌動蛋白拉向M線→細(xì)肌絲滑入A帶使I帶變窄→肌節(jié)縮短第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)當(dāng)肌興奮而使肌漿內(nèi)Ca2+濃度增加時，Ca2+可與細(xì)肌絲上的肌鈣蛋白結(jié)合，使其構(gòu)型發(fā)生變化，從而牽拉原肌球蛋白位移，暴露出肌動蛋白上被掩蓋的結(jié)合點(diǎn)，橫橋立即與肌動蛋白結(jié)合，形成肌動球蛋白，此時橫橋的ATP酶獲得活性，分解ATP釋放能量，使橫橋發(fā)生扭動，牽拉細(xì)肌絲向粗肌絲之間滑行，肌節(jié)縮短，出現(xiàn)纖維收縮。肌絲滑行的分子模式圖(1)肌絲滑行過程：第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)當(dāng)肌漿內(nèi)Ca2+濃度下降時，肌鈣蛋白與Ca2+脫離，恢復(fù)靜息構(gòu)型，原肌球蛋白又回歸原位將肌動蛋白上的結(jié)合點(diǎn)掩蓋起來。橫橋與肌動蛋白脫離，細(xì)肌絲滑出，肌節(jié)恢復(fù)原長度，出現(xiàn)肌纖維舒張。肌絲滑行的分子模式圖第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)(2)興奮—收縮耦聯(lián)：肌漿中Ca2+濃度的變化可引起肌肉收縮和舒張，在人體內(nèi)，骨骼肌是受運(yùn)動神經(jīng)支配的。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)當(dāng)神經(jīng)沖動經(jīng)運(yùn)動終板傳至肌細(xì)胞時，使肌膜產(chǎn)生動作電位，肌膜的動作電位可沿橫小管迅速傳到三聯(lián)體，使終池膜對Ca2+的通透性增大，終池內(nèi)的Ca2+釋放入肌漿中，從而使肌漿中Ca2+濃度升高，Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合即觸動了肌絲滑行過程。Ca2+在興奮一收縮耦聯(lián)中作用示意圖第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)當(dāng)神經(jīng)沖動停止時，肌膜及橫小管膜電位恢復(fù)，終池膜對a2+的通透性降低，同時終池膜上鈣泵將Ca2+攝人終池，使肌漿中Ca2+濃度降低，從而出現(xiàn)肌肉舒張。Ca2+在興奮一收縮耦聯(lián)中作用示意圖第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)如上所述，肌細(xì)胞的興奮與肌細(xì)胞的收縮之間需要一個中介過程，即把肌細(xì)胞的電興奮與肌細(xì)胞的機(jī)械收縮銜接起來的中介過程，稱為興奮—收縮耦聯(lián)。Ca2+是耦聯(lián)因子。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)骨骼肌收縮：是指肌肉張力增加和(或)肌肉長度縮短的機(jī)械變化2．骨骼肌的收縮形式其收縮形式有以下幾種：(1)等長收縮和等張收縮：肌肉收縮時其長度不變而張力增加稱為等長收縮肌肉收縮時其張力不變而長度縮短，稱為等張收縮決定肌肉是等長還是等張收縮，主要看其所承受的負(fù)荷情況肌肉承受的負(fù)荷分為前負(fù)荷和后負(fù)荷兩種：前負(fù)荷是指肌肉在收縮前就所承受的負(fù)荷，其作用是可以增加肌肉收縮前的長度(初長度)，進(jìn)而增加肌肉的收縮力第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)

在人體內(nèi)，骨骼肌的收縮為混合形式，沒有單純的等長或等張收縮。后負(fù)荷是指肌肉收縮開始時所承受的負(fù)荷，它是肌肉收縮的阻力。在有后負(fù)荷的情況下，肌肉不能立即縮短而是先增加張力出現(xiàn)等長收縮，當(dāng)張力增到超過后負(fù)荷時，肌肉縮短而張力不再增加，呈等張收縮。如與維持身體姿勢有關(guān)的骨骼肌，收縮時以產(chǎn)生張力為主，偏于等長收縮；而與肢體運(yùn)動和屈曲有關(guān)的骨骼肌，收縮時以長度縮短為主，偏于等張收縮。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)骨骼肌受到一次短促的刺激，先是產(chǎn)生一次動作電位，緊接著出現(xiàn)一次機(jī)械收縮，稱為單收縮。(2)單收縮和強(qiáng)直收縮：如肌肉接受連續(xù)刺激時，可出現(xiàn)連續(xù)而持久的收縮，稱為強(qiáng)直收縮。第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)單收縮與強(qiáng)直收縮曲線正常體內(nèi)骨骼肌收縮幾乎都屬于完全強(qiáng)直收縮②完全強(qiáng)直收縮：是由于新的刺激落在前一次收縮的收縮期所形成的①不完全強(qiáng)直收縮：是由于新的刺激落在前一次收縮的舒張期所形成的由于刺激的頻率不同，強(qiáng)直收縮可分為兩種：第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)(二)肌肉的張力和其長度的關(guān)系整塊肌肉的總張力=主動張力+被動張力

(主動收縮)(被動承載)第一章人體力學(xué)肌肉的力學(xué)性質(zhì)(三)肌肉張