18新利最新登入肌肉是如何工作的

由:克雷格•Freudenrich博士。|
人体的肌肉
照片由国家医学图书馆

肌肉的事情之一我们大多数人完全是理所当然的,但他们是非常重要的有两个主要原因:

  • 肌肉身体使用的“引擎”来推动自己。尽管他们工作不同汽车发动机或者一个电动马达、肌肉——他们做同样的事情把精力投入到运动
  • 不可能让你做任何事情没有你的肌肉。绝对与你的大脑是你设想的一切表示为肌肉运动。你的唯一方式表达一个想法与你的喉部肌肉,嘴巴和舌头(口语词汇),与手指的肌肉(文字或“与你的手”)或骨骼肌(身体语言、跳舞、跑步、建筑或战斗,等等)。

因为肌肉至关重要的任何动物,他们是令人难以置信的复杂。它们有效地将燃料转化为运动,它们是持久的,他们是自愈和实践他们能够发展壮大。他们所做的一切,从让你走让你的血液流动!

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当大多数人想到“肌肉”,他们认为我们可以看到的肌肉。例如,我们大多数人知道我们手臂的二头肌肌肉。但是有三个独特的类型的肌肉在所有哺乳动物的身体:

  • 骨骼肌肌肉的类型,我们可以看到和感觉。当一个健美者是增加肌肉质量,骨骼肌是行使。骨骼肌附着在骨架和进来——一个肌肉骨头向一个方向移动,另一个搬回去。这些肌肉通常合同自愿,这意味着你想承包你的神经系统告诉他们这么做。他们可以做一个简短的,单收缩(抽搐)或长期持续萎缩(破伤风)。
  • 平滑肌在你的消化系统,血管,膀胱,航空公司,在吗,子宫。平滑肌有能力拉伸保持紧张很长一段时间。这合同不自觉地,这意味着你不必考虑它会自动收缩,因为你的神经系统控制。例如,你的胃和肠子整天做他们的肌肉,在大多数情况下,你永远不知道发生了什么。
  • 心肌是只存在于你的心,其特性是大吗耐力一致性。它可以伸展在有限的程度上,像平滑肌,合同与骨骼肌的力量。这是一个抽搐肌肉只有和合同不自觉地

在本文中,我们将看看不同类型的肌肉在你的身体和惊人的技术,让他们工作得那么好。从现在起,我们将关注的焦点骨骼肌。基本的分子过程在所有三种类型是相同的。

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骨骼肌基础知识

横截面的骨骼肌(200 x)显示肌肉纤维(红色)和脂肪细胞(白色)18新利最新登入

骨骼肌也被称为横纹肌,因为当它在偏振光或沾有一项指标中,您可以看到光明与黑暗的交替的条纹。

骨骼肌的复杂结构是至关重要的合同。18新利最新登入开始,我们将梳理骨骼肌最大的较小的结构和我们的工作方式。

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任何肌肉的基本动作收缩。举个例子,当你想到使用你的二头肌肌肉移动你的手臂,你的大脑发出信号了神经细胞告诉你的二头肌肌肉收缩。力的大小肌肉产生变化,肌肉可以合同很少或很多取决于神经发出的信号。任何肌肉所能做的就是创建收缩力。

肌肉是许多细胞组成一束纤维。你能想到的肌肉纤维一样长气缸,相对于其他细胞在你的身体,肌肉纤维相当大。他们从约40微米长,直径10至100微米。相比之下,一缕头发直径约100微米,和一个典型的细胞在你的身体是直径约10微米。

肌肉纤维包含了许多肌原纤维气缸的肌肉蛋白质。这些蛋白质使肌细胞收缩。肌原纤维包含两种类型的运行沿长轴的纤维,这些纤维排列六角模式。有厚的和薄丝。每个厚丝包围六薄丝。

厚,薄丝连接到另一个结构称为Z-diskz轴运行的长轴垂直于纤维的肌原纤维(从一个z线到另一个称为运行肌节)。垂直运行z线小管被称为横向连接实际上,的一部分细胞膜纤维深处。在纤维内部,延伸沿长轴之间的连接,是一个叫做膜系统肌浆网商店和释放钙离子,引起肌肉收缩。

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肌肉萎缩

在收缩过程中,薄丝滑过去的粗丝,肌节缩短。

厚和薄丝做实际工作的肌肉,他们这样做的方式是很酷。厚的纤维制成的蛋白质被称为肌凝蛋白。在分子水平上,厚厚的丝轴排列的肌球蛋白分子一个圆柱体。薄丝的另一种蛋白质肌动蛋白。珍珠的薄丝看起来像两条链缠在对方。

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在萎缩,肌凝蛋白粗丝抢到肌动蛋白形成的薄丝crossbridges。厚的丝过去,薄丝肌节缩短。在肌肉纤维收缩的信号是同步在整个纤维,这样所有的肌原纤维,同时肌节缩短。

有两个凹槽结构的薄丝,使薄丝厚的滑动:长棒状的蛋白质原肌球蛋白和一个短,医生蛋白质复合体肌钙蛋白。肌钙蛋白和原肌球蛋白分子开关控制在收缩肌动蛋白和肌凝蛋白之间的相互作用。

而丝滑解释了肌肉缩短,这不能解释肌肉创建18新利最新登入需要缩短。了解创建这个力,让我们思考如18新利最新登入何拉了一根绳子的东西:

  1. 用双手抓住绳子,手臂扩展。
  2. 松开一只手控制,假设左手,保持你的控制。
  3. 用你的右手拿着绳子,改变你的右手臂的形状,缩短其触角,绳子拉向你。
  4. 与你的扩展的左手抓住绳子和发布自己的右手。
  5. 改变你的左手臂的形状来缩短它,拉绳子,返回你的右臂原来扩展位置所以它可以抓住绳子。
  6. 重复步骤2到5,交替的手臂,直到你完成。

肌肉自行车肌凝蛋白crossbridges创造力量。

了解肌肉产生力量,让我们用绳18新利最新登入子的例子。

肌凝蛋白分子高尔夫球棒的形状。在我们的例子中,肌凝蛋白clubhead(连同crossbridge形式)是你的手臂,和肌动蛋白丝绳:

  1. 在收缩过程中,肌球蛋白与肌动蛋白分子分子形成化学键的薄丝(扣人心弦的绳子)。这种化学键crossbridge。为了清晰起见,只有一个横桥上图所示(关注一只手臂)。18新利最新登入
  2. 最初,crossbridge扩展(手臂扩展)和二磷酸腺苷(ADP)和无机磷(P)肌凝蛋白。
  3. 一旦crossbridge形成,肌凝蛋白头部弯曲手臂(缩短),从而创建力和滑动过去肌凝蛋白肌动蛋白丝(拉绳)。这个过程被称为动力冲程。动力冲程期间,肌凝蛋白释放ADP和P
  4. 一旦ADP和P被释放,一个分子的三磷酸腺苷(ATP)和肌凝蛋白结合。ATP结合时,肌凝蛋白释放肌动蛋白分子(放开绳子)。
  5. 肌动蛋白被释放时,ATP分子被分成ADP和P肌凝蛋白。能量从肌球蛋白ATP重置到原来的位置(re-extending手臂)。
  6. 这个过程重复。肌凝蛋白分子的行动不同步,在任何给定的时刻,一些肌凝蛋白粘附肌动蛋白丝(扣人心弦的绳子),其他人则创建力(拉绳)和其他人释放肌动蛋白丝绳(释放)。

所有肌肉的收缩引起的电脉冲,无论是通过神经细胞,创建内部(如心脏起搏器)或应用外部(如电击刺激)。

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触发和可逆收缩

耦合过程主要从电信号(激励)在骨骼肌收缩

肌肉收缩是一个电脉冲的导火索。电信号引发了一系列事件,导致crossbridge自行车肌球蛋白和肌动蛋白之间产生的力量。骨骼之间的一系列事件略有不同,光滑和心脏肌肉。

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让我们来看看发生在骨骼肌收缩放松:

  1. 一个电信号(动作电位)旅行了神经细胞,使其释放出一种化学信息(神经递质)到一个小的神经细胞和肌肉细胞之间的差距。这个缺口被称为突触
  2. 神经递质跨越的差距,结合蛋白(受体)对肌细胞的膜,导致肌细胞动作电位。
  3. 沿着肌细胞动作电位迅速传播并进入细胞通过连接。
  4. 肌肉的动作电位打开大门的钙商店(肌浆网)。
  5. 钙离子流入细胞质,这是肌动蛋白和肌凝蛋白细丝。
  6. 钙离子结合troponin-tropomyosin分子位于肌动蛋白丝的凹槽。通常,棒状原肌球蛋白分子涵盖了网站在肌动蛋白肌球蛋白可以crossbridges形成。
  7. 在绑定钙离子,肌钙蛋白改变形状和幻灯片原肌球蛋白的槽,暴露actin-myosin绑定网站。
  8. 肌凝蛋白通过骑自行车crossbridges与肌动蛋白相互作用,如前所述。肌肉从而产生力,缩短。
  9. 动作电位通过后,钙通道关闭,肌浆网钙泵位于去除钙从细胞质中。
  10. 随着钙泵回肌浆网,钙离子是肌钙蛋白。
  11. 肌钙蛋白恢复正常的形状和允许原肌球蛋白的肌动蛋白丝actin-myosin结合位点。
  12. 因为没有结合位点是可用的现在,没有crossbridges可以形成,肌肉放松

正如您可以看到的,肌肉收缩是由细胞质中的钙离子水平。在骨骼肌中,钙离子工作层面的肌动蛋白(actin-regulated收缩)。他们把troponin-tropomyosin复杂的结合位点,使肌动蛋白和肌凝蛋白的相互作用。

所有的这些活动需要能量。肌肉使用能源形式的ATP。ATP的能源使用重置肌凝蛋白crossbridge头释放肌动蛋白丝。ATP,肌肉做以下:

  1. 分解磷酸肌酸,添加磷酸ADP创建ATP
  2. 执行无氧呼吸,葡萄糖分解为乳酸和ATP形成
  3. 执行有氧呼吸,葡萄糖、糖原、脂肪和氨基酸分解的氧气产生ATP(见18新利最新登入运动是如何工作的详情)。

肌肉纤维的混合两种基本类型:快速抽动和缓慢的抽动。增大纤维能够开发更大的力量,收缩速度、厌氧能力更强。相比之下,slow-twitch纤维慢慢发展力,能保持收缩时间更长,有较高的有氧能力。培训可以增加肌肉质量,可能通过改变肌肉纤维的尺寸和数量,而不是类型的纤维。还有些运动员使用兴奋剂,特别是合成代谢类固醇,建立肌肉,虽然这种做法是危险的,在大多数的运动比赛是被禁止的。

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心肌和平滑肌

虽然大多数的过程是相似的,有一些显著的差异的行为骨骼,心肌和平滑肌。

心肌细胞有条纹的,很像骨骼肌细胞除了在心肌纤维相互联系的。的肌浆网心肌细胞不一样成熟的骨骼肌细胞。心肌收缩是actin-regulated,也就是说,肌浆网的钙离子都来自以外(如骨骼肌)和细胞(如平滑肌)。否则,一连串的事件,发生在心肌收缩是骨骼肌的相似。

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与骨骼肌相比,平滑肌细胞很小。纺锤形,约50至200微米长,直径只有2到10微米。他们没有条纹或观察。相反,他们有包的薄和厚丝(相对于成熟的乐队)对应于肌原纤维。在平滑肌细胞,中间丝通过细胞交错的线程就像一双“网眼”长袜。中间丝锚薄丝和对应的Z-disks骨骼肌。与骨骼肌细胞,平滑肌细胞没有肌钙蛋白,原肌球蛋白和肌浆网组织的。

在骨骼肌细胞,收缩在平滑肌细胞包括crossbridges的形成和薄丝滑过去的粗丝。18新利最新登入然而,由于平滑肌组织不如骨骼肌,缩短发生在所有的方向。在平滑肌细胞的收缩,中间纤维帮助画出细胞,如关闭拉带钱包。

钙离子调节平滑肌收缩,但他们用一种稍微不同的方式比骨骼肌:

  1. 钙离子来自细胞外的。
  2. 肌凝蛋白钙离子与酶结合复杂,calmodulin-myosin轻链激酶
  3. ATP酶复杂破裂成P ADP和转移直接肌凝蛋白。
  4. 这个P激活肌凝蛋白转移。
  5. 肌球蛋白与肌动蛋白crossbridges形式(如发生在骨骼肌)。
  6. 细胞的钙是抽出时,P被另一个从肌凝蛋白的酶。
  7. 肌凝蛋白变得不活跃,肌肉放松。

这个过程称为myosin-regulated收缩

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出版:2001年4月11日

18新利最新登入肌肉是如何工作的常见问题

人体最强有力的肌肉是什么?
没有协议,因为有多种方法来判断的力量。一些专家认为它是咬肌(用于咀嚼),而另一些人声称这是臀大肌(臀部)。
肌肉的类型是什么?
这三种类型的心脏肌肉组织,光滑,和骨骼或有条纹的。心肌是只存在于心而平滑肌在消化系统,血管,膀胱、航空公司和子宫。骨骼肌是肌肉的类型,您可以看到和感觉。
18新利最新登入人体中有多少肌肉和骨骼?
据估计,有超过650名为骨骼肌肉在你的身体。成人人体包含206块骨头。
是什么导致一个肌肉收缩的呢?
肌肉收缩是由电子脉冲触发(激发)当大脑发送信号沿着神经肌肉。
18新利最新登入肌肉移动身体如何?
移动身体的肌肉收缩和放松。肌肉可以把骨头,但是他们不能把他们,所以他们对屈肌和两种工作。增大肌肉纤维可以合同更快,而slow-twitch纤维能保持收缩了。

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