早在三百多年前已有人(Loranzini,1673)发现动物骨骼肌纤维有红色和较白色两种,且运动能力也随色泽而有不同。后来有人(Ranvicr,1883)用电刺激法证明红色肌纤维收缩速度较慢,不易疲劳;白色肌纤维收缩速度较快,易疲劳。并提出将骨骼肌划分为红肌和白肌两种类型。以后不断有人从组织学、生理学、生物化学、组织化学等方面对动物骨骼肌纤维的结构、功能及代谢特征等进行较全面的研究,发现红色肌纤维不一定都是收缩慢的。因此,根据收缩机能又将骨骼肌纤维划分为“慢肌”(ST)和“快肌”(FT)两种。
19世纪60年代以前对人类骨骼肌纤维类型的研究很少,后来因为联系了运动训练实际,从而迅速地层开了在运动生理学领域的研究。布鲁科及凯塞司(Bvooke&Kacees,1970)将人体骨骼肌纤维分为I和Ⅱ两个类型,Ⅱ型中又分为三个亚型。即I型为慢缩红肌,Ⅱ型为快缩肌,Ⅱa型为快缩红肌、Ⅱb型为快缩白肌、Ⅱc型为一种未分化的较原始的肌纤维,此型数量较少。这种分型法是目前较为公认的。各型肌纤维在形态结构、功能及代谢特征各有不同。快肌纤维的直径比慢肌纤维大,肌质网比慢肌纤维发达两倍,故快肌纤维肌质网摄取Ca2+的速度大于慢肌,从而加速了快肌纤维的反应速度。慢肌纤维中线粒体的数量比快矾纤维多且直径大,慢肌纤维周围的毛细血管网比快肌多,其比例为1∶0.8,故血液供应比快肌好。此外,支配快肌纤维的运动神经元大,其轴突较粗,传导冲动的速度较快(8~40m/s),轴突末梢终端膨大而扁平,与肌纤维膜接触面大,终末膨大体内有较多的乙酰胆硷囊泡;支配慢肌纤维的运动神经元小,其轴突较细,传导速度较慢(2~8m/s),轴突末梢终端呈椭园形,与肌纤维膜接触面小,乙酰胆硷囊泡小。快肌纤维无氧代谢能力比慢肌高,是因快肌纤维中参与无氧代谢有关酶的活性比慢肌强。如快肌中Mg2+激活ATP酶的活性比慢肌高13倍,肌激酶的活性为慢肌纤维的1.3倍。这两种酶是促进肌肉中ATP、CP迅速分解释能的标兵酶。同时,促进糖酵解的乳酸脱氢酶的活性快肌纤维比慢肌高2~2.5倍。此外,糖酵解的底物肌糖元的含量,快肌纤维亦高于慢肌。而慢肌纤维有氧代谢能力大大高于快肌,如慢肌纤维氧化脂肪的能力为快肌的4倍,这是因慢肌纤维中线粒体数量多体积大,其中各种氧化酶含量高,活性也高。线粒体是细胞内进行氧化磷酸化的场所,细胞中大部分ATP由此细胞器生成。且慢肌纤维中毛细血管丰富,肌红蛋白含量高,供氧能力强,则有氧氧化能力强。(www.xing528.com)
快肌纤维的收缩时间(从动作电位开始到出现最大张力之间的时间)及放松时间(从最大张力到肌纤维停止收缩的时间)均较慢肌纤维约少3倍,故快肌纤维收缩速度快于慢肌。支配快肌纤维的大运动神经元的兴奋阈值高,且放电频率也高于支配慢肌纤维的较小神经元,可使快肌纤维产生较-高的能力。实验证实在相同的收缩速度下,快肌纤维产生的力量较大。
动物和人的实验证明,慢肌纤维耐力及抗疲劳能力比快肌强,快肌耐力相对差,易于疲劳。且疲劳性与肌肉中快肌慢肌纤维百分比有关,快肌纤维百分比高者更易疲劳。
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