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一篇文章带你了解肌肉的收缩形式

 李润阳 2018-12-12
橙色文字为本文引言部分,带您了解文章大题内容

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当肌肉收缩时,肌原纤维内的肌动蛋白丝和肌球蛋白丝相对滑动。其滑动幅度,可根据肌肉工作需要而定。肌肉收缩可表现为整块肌肉的长度发生变化,也可不发生变化。根据肌肉收缩时的长度变化,把肌肉收缩分为以下几种收缩形式。

(一)向心收缩

肌肉收缩时,长度缩短的收缩称为向心收缩( concentric contraction),又称缩短收缩。向心收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近,因而引起身体运动。而且,肌肉张力增加出现在前,长度缩短发生在后。向心收缩是骨骼肌主动用力的收缩形式。肌肉向心收缩时,是做功的,其数值为负荷重量与负荷移动距离的乘积。向心收缩时可以是等张收缩也可以是等动收缩。

1.等张收缩

肌肉张力在肌肉开始缩短后即不再增加,直到收缩结束。这种收缩形式称为等张收缩。有时也称为动力性或时相性收缩。

在向心收缩过程中,所谓的等张收缩是相对的,尤其是在体情况下,更是如此。由于在肌肉收缩过程中,往往是通过骨的杠杆作用克服阻力做功。在负荷不变的情况下,要使肌肉在整个关节活动范围内以同样的力量收缩是不可能的。如当肌肉收缩克服重力垂直举起杠铃时,随着关节角度变化,肌肉做功的力矩也会发生变化,因此,需要肌肉用力的程度也不同。在整个运动范围内,肌肉用力最大的一点称为“顶点”。出现“顶点”主要是因为在此关节角度下杠杆效率最差,加上肌肉缩短损失一部分力量,而促成了“顶点”的产生。因此,在整个关节的运动范围内,只有在“顶点”肌肉才有可能达到最大力量收缩。这是等张训练的不足之处。

2.等动收缩

在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度,且外界的阻力与肌肉收缩时肌肉产生的力量始终相等的肌肉收缩称为等动收缩( isotonic contraction)。由于在整个收缩过程中收缩速度是恒定的,等动收缩有时也称为等速收缩。在运动实践中,自由泳的划水动作就具有等动收缩的特点。

等动收缩和等张收缩具有本质的不同。肌肉进行等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力,等张收缩则不能。此外,等动收缩的速度可以根据需要进行调节。因此,理论和实践证明,等动练习是提高肌肉力量的有效手段。

通常要让肌肉做等动收缩必须有专门的仪器设备(即等动练习器)才能实现。等动练习器的主要部件是一个速度控制器。速度控制器可以保证无论参与工作的肌肉在收缩时产生多大的张力,其收缩速度不变,同时速度可调。在练习中可根据不同的目的和要求选择适当的速度。另外还有力量的测试和记录装置,用来评定运动时的肌肉力量。

(二)等长收缩

肌肉在收缩时其长度不变,这种收缩称为等长收缩(isometric contraction),又称为静力收缩。肌肉等长收缩时由于长度不变,因而不能克服阻力做机械功。

等长收缩有两种情况:其一,肌肉收缩时对抗不能克服的负荷,如试图拉起根本不可能拉起的杠铃时,肱二头肌所进行的收缩就是等长收缩。其二,当其他关节由于肌肉离心收缩或向心收缩发生运动时,等长收缩可使某些关节保持一定的位置,为其他关节的运动创造适宜的条件。要保持一定的体位,某些肌肉就必须做等长收缩。如做蹲起动作时,肩带和躯干的某些肌肉发生等长收缩以保证躯干的垂直姿势,同时腿部和臀部的某些肌肉做向心收缩。当蹲下时,肩带和躯干的某些肌肉同样发生等长收缩以保证躯干的垂直姿势,但腿部和臀部的某些肌肉做离心收缩,在更复杂的运动中,身体姿势不断发生变化,因此肌肉的收缩形式也不断发生变化。在体育运动中,如体操中的“十字支撑”“直角支撑”和武术中的站桩,参加工作的肌肉就是进行等长收缩。

(三)离心收缩

肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩(eccentric contraction)。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。因此,肌肉做离心工作也称为退让工作。再如搬运重物时,将重物放下以及下坡跑和下楼梯等也需要肌肉进行离心收缩。肌肉离心收缩可防止运动损伤。如从高处跳下时,脚先着地,通过反射活动使股四头肌和臀大肌产生离心收缩。由于肌肉离心收缩的制动作用,减缓了身体的下落速度,不致于使身体造成损伤。离心收缩时肌肉做负功。

(四)超等长收缩

超等长收缩( plyometric contraction)是指骨骼肌工作时先做离心式拉长,继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式。

超等长收缩的优点在于,在做离心收缩工作时,肌肉先被迅速拉长,在肌肉被拉长过程中,肌肉中的牵张感受器受到刺激并产生兴奋,导致肌肉产生牵张反射性收缩。当肌肉被拉长后所产生的弹性势能,拉长后产生的牵张反射性收缩,以及主动向心收缩所产生的力量形成合力时,肌肉将产生较大收缩力。跳深练习时股四头肌进行的就是一种典型的超等长收缩。

超等长练习与其他力量练习相比,更接近比赛时人体的运动形式,肌肉发力突然,技术结构相似,传递速度快,因而可得到更好的训练效果。

完成超等长练习时,肌肉最终收缩力量的大小是由肌肉在离心收缩中被拉长的速度和被拉长的长度所决定的,而且肌肉被拉长的速度比被拉长的长度更为重要。

(五)向心收缩、等长收缩和离心收缩三种不同骨骼肌收缩形式的比较

1.力量

肌肉最大收缩时产生张力的大小取决于肌肉收缩的类型和收缩速度。同一块肌肉在收缩速度相同的情况下,离心收缩可产生最大的张力。离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右,比等长收缩大25%左右。

关于肌肉离心收缩为何能产生较大的张力,一般认为有如下两个方面的原因:首先是牵张反射,肌肉受到外力的牵张时会反射性地引起收缩。在离心收缩时肌肉受到强烈的牵张,因此会反射性地引起肌肉强烈收缩。其次是离心收缩时肌肉中的弹性成分被拉长而产生阻力,同时肌肉中的可收缩成分也产生最大阻力。而向心收缩时,只有可收缩成分肌纤维在收缩时产生克服阻力的肌肉张力。肌肉在向心收缩时,一部分张力在作用于负荷之前,先要拉长肌肉中的弹性成分。一旦肌肉中的弹性成分被充分拉长,肌肉收缩产生的张力才会作用于外界负荷上。因此肌肉收缩产生的张力,有一部分是用来克服弹性阻力的,这就使实际表现出来的张力小于实际肌肉收缩产生的张力。

2.代谢

在输出功率相同的情况下,肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩,其耗氧量也低于向心收缩。肌肉离心收缩时其他与代谢有关的生理指标的反应(如心率、心输出量、肺通气量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等)均低于向心收缩。

3.肌肉酸疼

很早就发现,肌肉做退让工作时容易引起肌肉酸疼和损伤。近来研究表明,肌肉大负荷离心收缩引起肌肉酸疼和肌纤维超微结构改变以及收缩蛋白代谢的变化最显著,等长收缩次之,向心收缩最低。

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