肌肉力学性质.pptx
1第一节 骨骼肌特点、构成及收缩原理在电刺激或在电刺激或化学刺激下化学刺激下骨骼肌收缩骨骼肌收缩产生张力。产生张力。其最大特点其最大特点是是刺激频率刺激频率越高，产生越高，产生张力越大张力越大另一特点：在松弛态下应力很小，可忽略另一特点：在松弛态下应力很小，可忽略不计不计第1页/共28页2骨骼肌基本构造平行排列之肌束构成肌束包含平行排列的肌纤维（基本单位），是细胞，含有多个细胞核，肌原纤维(d=10-60微米，长数毫米至数厘米，有时长30厘米)第2页/共28页3一、骨骼肌细胞一、骨骼肌细胞(skeletal muscle)形态形态：长圆柱形长圆柱形 LM结构结构：肌核多个肌核多个，位于肌膜下位于肌膜下；肌质中含大量与细肌质中含大量与细胞长轴平行的胞长轴平行的肌原纤维肌原纤维(myofibril)，有有横纹横纹 相邻两条相邻两条Z线之间的一段肌原纤维称为线之间的一段肌原纤维称为肌节肌节明带明带（I带带）Z 线线暗带暗带（A带带）H带带 M线线第3页/共28页4第4页/共28页5第5页/共28页6EM结构结构：1 1、肌原纤维、肌原纤维2、肌膜肌膜：横小管横小管(transverse tubule)，又称又称T小管小管 可将肌膜的兴奋迅速同步地传导至肌纤维内部可将肌膜的兴奋迅速同步地传导至肌纤维内部3、肌质网肌质网 结构结构：是肌纤维内高度发达的滑面内质网是肌纤维内高度发达的滑面内质网，形成形成 纵小管纵小管(longitudinal tubule)，又称又称L小管小管；终池终池(terminal cisternae)；三联体三联体(triad)功能功能：浓缩浓缩、储存储存、释放释放Ca2+第6页/共28页7第7页/共28页8肌原纤维的构成肌丝的分子结构 粗肌丝：由许多肌球蛋白(myosin)(myosin)分子按特定规律排列而成 肌动蛋白(actin)(actin)细肌丝：原肌球蛋白(tropomyosin)(tropomyosin)肌原蛋白(troponin)(troponin)第8页/共28页9粗肌丝：由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部-横桥：能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合；具有ATPATP酶的作用，与结合位点结合后,分解ATPATP提供横桥扭动(肌丝滑行)和作功的能量。细肌丝：肌动蛋白：表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球蛋白掩盖；原肌球蛋白：静息时掩盖横桥结合位点；肌钙蛋白：与Ca2+Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点。第9页/共28页10肌原纤维第10页/共28页11肌肉的纤维滑移理论松弛时：头部匍匐受刺激：头部凸起第11页/共28页12第二节 Hill方程上世纪 30 年代,Hill 的经典性的工作,奠定了骨骼肌力学的基础.他取青蛙的缝匠肌为试样,两端夹紧,保持长度为 L 0.以足够高的频率和电压加电刺激,使挛缩产生张力 T0.然后将肌肉的一端松开,使其张力降为 T(T T0）,则肌肉纤维以速度 v 缩短.Hill 不仅测定 T、v 与 T 的关系,还测定了肌肉缩短时产生的热量,以及维持挛缩状态所需的热量.第12页/共28页13 Hill 方程表明：在挛缩状态下,单位时间内从化学反应获得的机械能是常量.从力学观点来看,Hill 方程描述了骨骼肌收缩时的力一速度关系.Hill 方程可写成如下形式：或T=0时，V达到最大值V0=bT0/a第13页/共28页14挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中测得的等张收缩时 T,v 数据与 Hill 方程相比较（引自 Hill,1938 年）第14页/共28页15第三节 Hill三元素模型第15页/共28页16松弛态下肌肉力学性质两种肌丝、横桥、Z盘激活态下肌肉力学性质第16页/共28页171.收缩元,代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝,其张力与它们之间的横桥数目有关.松弛状态下,张力为零；2 串联弹性元,它表示肌浆球蛋白纤维、肌动蛋白纤维、横桥、z线以及结缔组织的固有弹性,设它是完全弹性体；3 并联弹性元,它表示静息状态下肌肉的力学性质.第17页/共28页18Hill 模型的发展状况几十年来的实践表明,对于骨骼肌的性质来说,Hill 方程和 Hill 模型仍然是一种良好的近似.而且,到目前为止,这也是唯一可操作的模型.从实际应用的需要来看,对于骨骼肌来说,当务之急不在于新的、更完善的理论的探索和更完备的本构关系的寻求,而在于肌肉（肌群）力的在体无创监测方法的研究,这无论对于骨和关节的受力分析、骨折的治疗的方法选择和参数优化,以及运动生物力学等都有重大的实用意义.在这方面,Hill 模型理论有可能发挥它的独特的作用.第18页/共28页19骨骼肌的解剖结构肌原纤维肌纤维小肌束大肌束肌 肉肌 群第19页/共28页20心肌的构造 形态：分支短杆状 LMLM结构：胞核1 12 2个，位于心肌纤维中央；有闰盘；可见横纹 EMEM结构特点：终池扁小；形成二联体（diaddiad）；T T小管位于Z Z线水平；闰盘的横位有中间连接和桥粒 纵位有缝隙连接第四节 心肌的力学性质第20页/共28页21第21页/共28页22第22页/共28页23与骨骼肌相比心肌的特点时刻不能缺氧节律性强，不允许挛缩（不能处于强直状态）松弛状态心肌静息张力具有重要性心肌长度工作范围有限第23页/共28页24未受刺激时心肌力学性质心肌瞬时张力和伸长比有下列关系对心肌一定的应变率进行循环加载和卸载时，应力-应变曲线稳定显示滞后环dTe/d=(Te+)第24页/共28页25平滑肌结构平滑肌结构 形态：梭形形态：梭形 LM 结构：核一个结构：核一个，位于中央位于中央；特点：无横纹，无明暗相间的条纹无横纹，无明暗相间的条纹第五节 平滑肌的力学性质具有自发的、节律性的收缩第25页/共28页26第26页/共28页27平滑肌的主动张力和被动张力骨骼肌未激活状态下被动张力可忽略不计心肌的被动张力不可忽略，但是一般比主动张力小。平滑肌的被动张力要大得多，甚至可以等于或大于主动张力。第27页/共28页28感谢您的观看。第28页/共28页
