前负荷与后负荷对骨骼肌收缩有何影响?
骨骼肌在体内的主要功能,是产生张力和长度缩短的机械性反应为动力,以完成躯体运动或对抗某些外力作用。但在收缩时究竟以产生张力为主或以表现缩短为主,还是以收缩时能做功多少,则要看肌肉本身的机能状态和肌肉所遇到的负荷条件。
骨骼肌在正常机体内或在实验条件下收缩时,可能遇到的负荷主要有两种;即前负荷与后负荷。由于所加前负荷与后负荷的不同,在同一块骨骼肌收缩时所表现的形式和做功能力也可以不同。
前负荷对骨骼肌收缩的影响。骨骼肌收缩前就加在肌肉上的负荷,称为前负荷或前加负荷。它可使肌肉在收缩前已处于某种程度被拉长的状态,使肌肉在一定初长度的状态下开始收缩,从而可影响肌肉收缩时的强度。
实验分析表明,在一定范围内肌肉收缩前的初长度愈大,其收缩张力也愈大,超出这个范围或限度的初长度肌肉收缩张力则减小。当给予最适宜的前负荷时,肌肉所处的初长度称为最适初长度。每一肌肉都存在有最适前负荷或最适初长度,在此条件下可产生最大收缩效果,此时使肌肉进行等长收缩,它所产生的张力将达到最大水平,如使肌肉在不同后负荷时进行等张收缩,则它在每一具体后负荷时的收缩速度,都要较肌肉处于任何其它前负荷时为大,由此说明了肌肉做功能力的增大。
所谓最适前负荷与由此决定的最适初长度,正好能使肌原纤维中肌小节的静止长度保持在2.0~2.2微米,这样的长度能使粗细两种肌微丝处于最理想的重叠状态,即可附着和拉动细肌微丝的横桥球头数目达最多,则产生的,收缩张力最大。肌节长度超过2.2微米时,由于可附着及拉动细肌微丝的横桥球头数目减少,而收缩张力减小。当肌节长度超过3.6微米时,粗细肌微丝重叠区消失,肌肉不能产生收缩张力。如肌节短于1.8微米时,两侧细肌微丝在肌节中央叠合,其收缩张力也明显减小。(www.xing528.com)
由此可见,骨骼肌收缩前的适宜初长度对于张力的发挥是重要的。骨骼肌在正常机体内所处的自然长度,大都相当于它们最适初长度范围。体育运动中,常运用理想的最适初长度,以此发挥最大的收缩张力。例如纵跳前的屈髋、屈膝、屈踝动作,以拉长臀大肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌而快速伸髋;拉长股四头肌、小腿三头肌以快速伸腿,而获得最大收缩张力,跳得也最高。如投掷标枪、排球大力扣球、踢足球时肢体充分后摆动作等既与肌肉适宜初长度后负荷对骨骼肌收缩的影响。
肌肉开始收缩时才遇到的负荷,称为后负荷或后加负荷。一般来说,后负荷不能增加肌肉收缩前的初长度,但可阻碍肌肉收缩时的缩短。
当骨骼肌受刺激发生兴奋而收缩时,是逐渐增加运动单位数量进行收缩的,因后负荷的存在,肌肉不可能立即缩短,首先表现为张力的增加,以克服内外阻力。当张力逐渐增加到与负荷相等的瞬间,负荷不能再阻止肌肉缩短,此时肌肉开始以一定的速度缩短,并牵动负荷产生位移,收缩张力不再增加,直到收缩结束。因此,在整个收缩过程首先出现张力增强的变化(等长收缩),然后才发生肌肉长度的缩短,从开始缩短至结束过程中,肌肉张力维持不变(等张收缩)。等张收缩时可作一定量的机械功,其作功数值等于所克服负荷(包括后负荷与前负荷)的重量(亦即肌肉所产生的张力)和负荷移动距离(亦即肌肉缩短的长度)的相乘积。
实验发现,后负荷逐渐增加时,后负荷愈大,肌肉收缩达到的张力也愈大,但开始出现缩短的时间也愈晚,且缩短的速度与缩短的长度也愈小。最后当后负荷增加到或超过某一数值时,肌肉将完全不能缩短,其缩短速度和长度都减小至零,但肌肉所产生的张力却达到最高水平。等长收缩时虽产生张力最大,但骨骼肌没有缩短,所产生的力不能使负荷移动,故机械功为零。此时肌肉内部有些肌小节实际上有缩短,从而将另一些肌小节拉长,另方面由于肌肉的收缩单元与非收缩单元的弹性体串联,可具有一定的弹性顺度,其弹性成分也可相应地有等量伸长,则收缩单元还是对抗负荷产生张力而有少许缩短,因此也作了功,这部分功常被称为内功。
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