教学目标:
一、掌握刺激引起反应的条件。
二、掌握静息电位和动作电位的概念、特征和成因,了解其意义及动作电位的传导。
三、掌握肌肉的微细结构和神经肌肉接点的结构及其兴奋传递机制。
四、掌握肌肉的收缩原理(滑行学说)和掌握肌肉的收缩形式及其特点。
五、掌握肌肉收缩的力学特征及其分析与应用;了解肌肉的功、功率和机械效率。
六、了解人类肌纤维的类型;掌握快、慢肌纤维的生理特征、运动能力及其训练。
七、通过理论讲解、课堂讨论和作业培养学生理论联系实际和分析应用能力。
教学重点与难点:
一、教学重点
(一)肌肉的微细结构。
(二)肌肉的收缩原理。
(三)肌肉的收缩形式和力学特征及其分析与应用。
(四)快、慢肌纤维的生理特征、运动能力与训练。
二、教学难点
(一)肌肉的收缩原理。
(二)肌肉的收缩形式和力学特征及其分析与应用。
教学要点及教学进程:
一、教学要点
(一)刺激引起反应的条件。
(二)静息电位和动作电位的概念、特征。
(三)神经肌肉接点的结构及其兴奋传递机制和肌肉的收缩原理。
(四)肌肉的收缩形式和力学特征及其分析与应用。
(五)快、慢肌纤维的生理特征、运动能力及其训练。
二、教学进程
(一)利用多媒体幻灯片展示本章内容纲要和本章学习重点。
(二)采用讲解法、讨论法和动画演示等教学方法,分别讲授刺激反应兴奋、电位变化、收缩原理、形式和力学特征等基本知识和基本理论。
(三)利用讨论法结合体育实例对肌肉的收缩形式、力学特征和快、慢肌纤维的生理特征、运动能力及其训练等进行分析。
(四)对本章教学内容进行总结(含重点)。
(五)布置本章复习思考题和课外作业,给出参考书目。
教学内容:
第一节 细胞生物电现象
一、刺激、反应与兴奋
二、细胞生物电现象
1、静息电位
(1)静息电位的概念
细胞处于安静状态时,细胞膜内外所存在的电位差。
(甲)当A、B电极都位于细胞膜外,无电位改变,证明膜外无电位差。
(乙)当A电极位于细胞膜外, B电极插入膜内时,有电位改变,证明膜内、外间有电位差
(丙)当A、B电极都位于细胞膜内,无电位改变,证明膜内无电位差。
(2) 静息电位产生原理
用“离子学说”来解释 :
①细胞内外各种离子的浓度分布是不均匀的。
②静息状态下细胞膜对各种离子通透具有选择性。 通透性:K+ > Cl- > Na+ > A-
③静息时,K+的通透性大,Na+的通透性较小,K+外流→细胞内负外正电位差
④随着K+外流,细胞膜两侧形成的外正内负的电场力会阻止细胞内K+的继续外流,当促使K+外流的由浓度差形成的向外扩散力与阻止K+外流的电场力相等时,K+的净移动量就会等于零。这时细胞内外的电位差值就稳定在一定水平上,这就是静息电位。由于静息电位主要是K+由细胞内向外流动达到平衡时的电位值,所以又称为K+平衡电位。
2、动作电位
(1)动作电位的概念
可兴奋细胞兴奋时,细胞内产生的可扩布的电位变化。
(2)动作电位的变化过程
1.静息相
2.去极相
去极化:-90→0mv
反极化:0→+30mv
3.复极相
+30→-90mv
动作电位有以下特点:
① “全或无”现象。任何刺激一旦引起膜去极化达到阈值,动作电位就会立刻产生,它一旦产生就达到最大值,动作电位的幅度不会因刺激加强而增大。
②不衰减性传导。动作电位一旦在细胞膜的某一部位产生,它就会间整个细胞膜传播,而且其幅度不会因为传播距离增加而减弱。
③脉冲式。由于不应期的存在使连续的多个动作电位不可能融合,两个动作电位之间总有一定间隔。
(3)动作电位的产生原理
①细胞内外各种离子的浓度分布不均匀
②细胞膜对各种离子通透具有选择性
③膜受刺激, Na+大量内流,膜去极化至反极化
④ Na+平衡电位, K+快速外流,至静息状态.
3、动作电位的传导
动作电位一旦在细胞膜的某一点产生,就沿着细胞膜向各个方向传播,直到整个细胞膜都产生动作电位为止。这种在单一细胞上动作电位的传播叫做传导。
如果发生在神经纤维上,动作电位的传导是双向的。
在无髓神经纤维上动作电位是以局部电流的形式进行传导的。
有髓神经纤维外面包裹着一层电阻很高的髓鞘,动作电位只能在没有髓鞘的朗飞氏结处产生局部电流。因此动作电位是越过每一段带髓鞘的神经纤维呈跳跃式传导的。
4、细胞间的兴奋传递
第二节 肌肉收缩原理
一、肌肉的微细结构
(一)肌原纤维和肌小节
1、每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维长轴平行排列的肌原纤维。直径约1-2微米,纵贯肌细胞全长
骨骼肌超微结构示意图:
肌原纤维的结构示意图 :
2、肌小节:两条Z线之间的结构。
3、粗肌丝: 头部有一膨大部——横桥:①能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合;②具有ATP酶的作用。
4、细肌丝:肌动蛋白
原肌球蛋白
肌钙蛋白
(二)肌管系统
1、横小管系统:肌细胞膜从表面横向伸入肌纤维内部的膜小管系统。
2、纵小管系统:肌质网系统 。
3、终池:肌质网在接近横小管处形成特殊的膨大。
4、三联管结构:每一个横小管和来自两侧的终末池构成复合体。
Ca++通过和肌钙蛋白结合,诱发横桥和肌动蛋白之间的相互作用。
肌钙蛋白是含有三个亚单位的复合体。亚单位I、亚单位T和亚单位C分别对肌动蛋白、原肌球蛋白和Ca++。
二、肌肉收缩与舒张过程
(一)神经-肌肉接头的结构
①接头前膜(终板前膜)
②接头后膜(终板后膜)
③接头间隙(终板间隙)
(二)神经-肌肉接头的兴奋传递
(三)肌纤维的收缩过程
过程:
1.兴奋-收缩耦联—— 三个主要步骤:
①兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部
②三联管处的信息传递
③肌浆网(纵管系统)中Ca2+的释放:指终池膜上的钙通道开放,终池内的Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆,触发肌丝滑行,肌细胞收缩。
因此,Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物。
第三节 肌肉收缩的形式与力学特征
一、肌肉收缩的形式
(一)缩短收缩
概念:肌肉收缩时,长度缩短的收缩称为缩短收缩。
特点:收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近,因而引起身体运动。
非等动收缩:肌肉在收缩时,张力相等(负荷恒定),长度发生改变的收缩。
等动收缩:肌肉在收缩时,负荷随着张力的变化(负荷不定)。
等动收缩和非等动收缩区别:
等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力,非等动收缩则不能。
等动收缩的速度可以根据需要进行调节。
理论和实践证明,等动练习是提高肌肉力量的有效手段。
(二)等长收缩
概念:肌肉在收缩对其长度不变。(静力收缩)
如体操中的“十字支撑”“直角支撑”和武术中的站桩
(三)拉长收缩
概念:肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩。(张力小于外力)
如下蹲时,股四头肌在收缩的同时被拉长,以控制重力对人体的作用,使身体缓慢下蹲,起缓冲作用。
二、肌肉收缩的力学特征
(一)肌肉收缩的张力与速度的关系
(二)肌肉收缩的长度和张力的关系
第四节 肌纤维类型与运动能力
一、不同类型骨骼肌纤维的形态结构和功能特征
(一)骨骼肌类型的划分方法
(二)人体骨骼肌纤维类型的分布
(三)不同类型骨骼肌纤维的形态、代谢和生理特征
二、肌纤维类型与运动的关系
作业
一、名词解释
静息电位、动作电位、肌小节、肌管系统、横桥、神经肌肉接点、兴奋收缩耦联、运动单位募集
二、思考题
1.引起组织兴奋的刺激应具备哪些条件?
2.简述静息电位和动作电位的产生原因?
3.试述肌肉收缩的全过程。
4.试比较缩短收缩、拉长收缩和等长收缩的力学特征,分析其在体育实践中的意义。
5.试分析肌肉收缩的张力-速度关系和长度-张力关系及其生理机制。
6. 简述两类肌纤维的生理特征有哪些不同?与运动能力有何关系?