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1、运动训练与骨骼肌纤维类型 2运动训练与骨骼肌纤维类型一、骨骼肌纤维类型的分类31根据色泽和机能划分32根据组织化学染色方法33根据代谢特征34根据基因蛋白划分3二、骨骼肌纤维类型的形态、机能特点和运动特征31形态特点3(1)肌纤维直径3(2)肌浆网3(3)毛细血管密度4(4)神经支配4(5)线粒体42机能特点4(1)肌肉收缩力量4(2)肌肉收缩速度4(3)抗疲劳能力43代谢特点4(1)能源物质含量4(2)代谢酶活性54运动时骨骼肌纤维的动员5三、肌纤维的分布特征51动物骨骼肌纤维的分布特征52一般人骨骼肌纤维分布特征63运动员的骨骼肌纤维类型分布特征6四、运动训练与骨骼肌纤维类型71骨骼肌纤维
2、类型与运动员选材72骨骼肌纤维类型的无损伤测定7(1)肌肉力量7(2)耐力工作时间7(3)肌电图(EMG)73肌纤维类型的无损伤推测84骨骼肌纤维类型对运动训练的适应8(1)肌纤维面积8(2)肌纤维酶活性变化85运动训练与肌纤维类型转变9(1)骨骼肌纤维类型决定于遗传9(2)交又神经支配可引起肌纤维类型的转变9(3)运动训练对肌纤维亚型的影响9(4)运动训练对快慢肌纤维的影响10运动训练与骨骼肌纤维类型 骨骼肌纤维根据其结构、机能特点分为快肌和慢肌纤维。劳伦悉尼(Loranzini，1673)首次报道兔骨骼肌有些颜色较红，有些颜色较白，并发现肌肉的色泽与运动能力有关。仑威尔(Ranvier，1
3、883)用电刺激方法证明红肌纤维收缩速度慢而相对持久，白肌纤维收缩速度快，但容易疲劳，并将骨骼肌纤维分为“红肌”和“白肌”两种类型。1962年伯格斯特隆(Bergstrom)发明肌肉活检技术以来，对运动员的骨骼肌纤维特征与运动机能进行了大量研究，证实骨骼肌纤维类型与运动员科学选材和运动训练有着十分密切的关系。一、骨骼肌纤维类型的分类 骨骼肌纤维根据不同的分类方法，可分为若干种不同的类型。1根据色泽和机能划分 用肉眼观察动物的骨骼肌可以发现不同的肌肉其色泽不同，有些肌肉颜色较红，称为红肌，有些肌肉颜色较白，称为白肌。红肌纤维的收缩速度较慢，所以又称为慢肌纤维(slow twitch muscle
4、 fibers，ST)，白肌纤维的收缩速度较快，又称快肌纤维(fast twitch muscle fibers，FT)，快肌纤维又可以分为快肌纤维A(FTa)和快肌纤维B(FTb)。2根据组织化学染色方法 采用组织化学染色方法，发现不同类型的肌纤维在不同条件下的染色不同，有些肌纤维染色较轻或不着色，有些肌纤维染色较重，根据肌纤维ATP酶染色方法，可将肌纤维分为型和型，型纤维又进一步分为a、b、c三种亚型。型纤维的收缩速度慢，相当于慢肌，型纤维的收缩速度快，相当于快肌，型纤维中，b的收缩速度快于a，c。纤维则为介于a和b之间的中间纤维。3根据代谢特征 根据肌纤维的有氧代谢酶和无氧代谢酶活性，可
5、将肌纤维分为慢氧化型(slow oxidative，S0)、快氧化型(fast oxidative glycolytic，FOT)和快酵解型(fast glycolytic，FT)。S0的收缩速度慢，肌纤维中琥珀酸脱氢酶活性高，肌肉收缩时以有氧代谢供能为主；FOG的收缩速度相对较快，也以有氧供能形式为主；而FG则收缩速度快，肌纤维的乳酸脱氢酶活性高，肌肉收缩时以糖无氧代谢供能为主。4根据基因蛋白划分 为了观察肌纤维类型是否随年龄和运动训练等后天因素而发生改变，根据肌肉收缩蛋白中肌凝蛋白重链(myosin heavy chain)的基因表达，可将肌纤维的MHC分为a、c、a、ac、c、ab和b七
6、种类型。骨骼肌纤维类型的分类方法和分型见(表2)。 表2骨骼肌纤维类型的分类方法和分型分类方法肌纤维类型肌肉颜色收缩速度ATP酶染色代谢特征MHC红肌慢肌型SO，c快肌aaFOGa,c,ac白肌快肌bbFGab,b二、骨骼肌纤维类型的形态、机能特点和运动特征 不同类型的骨骼肌纤维具有不同的形态、机能和代谢特征，这在运动实践中具有十分重要的意义。1形态特点 不同类型骨骼肌纤维的形态学特征主要表现在肌纤维直径、肌浆网、毛细血管密度和神经支配等方面。 (1)肌纤维直径 快肌纤维与慢肌纤维相比，直径粗，体积大，这种形态学特征保证快肌纤维具有较大的收缩力量。 (2)肌浆网 快肌纤维的肌浆网较慢肌纤维发达
7、，因此，快肌纤维在接受刺激后向胞浆释放Ca2+的速度比慢肌纤维快，兴奋收缩偶联时间短，表现为肌纤维收缩速度快。 (3)毛细血管密度 慢肌纤维周围的毛细血管数量较快肌纤维多，慢肌纤维工作时血液供应较快肌纤维丰富，有利于肌细胞和毛细血管的气体交换。 (4)神经支配 支配快肌纤维的运动神经元体积大，神经纤维传导速度快，而支配慢肌纤维的运动神经元体积小，传导速度慢。一个神经纤维支配快、慢肌纤维的数量不同(即运动单位不同)，一个神经元可以支配300800条快肌纤维，而仅能支配10180条慢肌纤维。 (5)线粒体 线粒体(mitochondria)是肌纤维中重要的氧化代谢场所，慢肌纤维中线粒体数量多，体积
8、大，而快肌纤维中的线粒体数量相对较少。2机能特点 (1)肌肉收缩力量 快慢肌的收缩力量主要决定于单个肌纤维的体积和神经肌肉支配比，由于快肌纤维体积大，运动单位中的肌纤维数量多，因此，快肌纤维的收缩力量明显大于慢肌纤维，这是快肌纤维重要的机能特征之一。 (2)肌肉收缩速度 快肌纤维的收缩速度明显高于慢肌纤维，这是快慢肌纤维的重要区别。在快速爆发性工作中主要是快肌纤维参与工作，而在慢速活动中，则主要由慢肌纤维参与工作。不同类型骨骼肌纤维的结构、机能特征见(表3)。 (3)抗疲劳能力 慢肌纤维的氧化代谢能力强，毛细血管丰富，氧气供应充足，因此，肌肉工作持续时间长，抗疲劳能力明显强于快肌纤维。3代谢特
9、点 肌纤维的代谢能力主要决定于能源物质的含量和代谢酶活性，不同类型肌纤维中能源物质的含量、有氧代谢酶和无氧代谢酶的活性也不相同。 (1)能源物质含量ATP和磷酸肌酸(CP)是存在于肌肉组织中重要的高能磷酸物，主要参与肌肉收缩时的快速供能，快肌纤维中高能磷酸物的含量高于慢肌纤维，因此，有利于肌肉在快速收缩时的能量供应。而与糖代谢有关的肌糖原、6-磷酸果糖和乳酸含量也是快肌纤维高于慢肌纤维（表4） (2)代谢酶活性 ATP酶：ATP酶存在于肌凝蛋白，在肌肉收缩和放松过程中分解ATP提供能量，快慢肌纤维中ATP酶的催化速度和效率不同，快肌纤维的ATP催化速度快，慢肌纤维催化速度慢，因此，肌肉收缩时快
10、肌纤维的能量供应速度高于慢肌纤维。 琥珀酸脱氢酶(SDH)：SDH存在于肌纤维线粒体中，慢肌纤维的线粒体数量较多， SDH活性高，保证慢肌纤维的有氧代谢供能能力高于快肌纤维。 乳酸脱氢酶(LDH)：LDH是糖无氧代谢标志酶，快肌纤维中LDH活性高，糖无氧代 谢供能能力强。4运动时骨骼肌纤维的动员 肌肉接受刺激收缩时，并不是以整块肌肉为单位参与工作，也不是以单个肌纤维为单位参与工作，而是以一个神经元及其支配的一组肌纤维(运动单位，Motor Units)为单位参与活动。 在肌肉进行一些维持性工作中，如人体静止直立，主要是下肢的慢肌纤维(或慢运动单位)参与工作，而在一些大力量和快速度的爆发性工作中
11、，如短距离冲刺、排球扣球、篮球扣篮等，主要是快肌纤维参与工作；在一些长时间耐力性运动中，如马拉松跑、长距离游泳等，主要是慢肌纤维参与工作。 肌纤维的神经支配是决定不同类型肌纤维参与工作的主要因素，支配快肌纤维的神经纤维的兴奋阈高，需要强度较大的刺激才能引起快肌纤维的收缩，而慢肌纤维的兴奋阈低，小强度刺激就可以引起慢肌纤维的收缩。在肌肉工作时，当肌肉刺激强度不大或外界负荷较小时，慢肌纤维被动员参与工作，当外界负荷较大时，快肌纤维被动员参与活动。 肌肉工作时不同类型肌纤维中的糖原消耗可以间接反映肌纤维参与收缩的情况。在一些大强度活动中，快肌纤维中的糖原被大量消耗，而慢肌纤维中的糖原含量相对不变；表
12、明快肌纤维参与工作；而在一些强度较小的活动后，慢肌纤维中糖原含量被大量消耗，表明该活动以慢肌纤维参与工作为主。 运动时不同类型肌纤维参与不同强度工作是相对的，在小强度长时间的运动或工作中，当慢肌纤维疲劳时，快肌纤维也将参与工作，以维持肌肉的正常工作。而在一些大强度活动中，当快肌纤维工作能量下降时，慢肌纤维则被动员参与工作，但肌肉力量和工作特征也会发生相应变化。 在进行中等强度的长时间运动中，肌肉收缩力量相对较小，神经系统将动用适合于耐力性工作的ST和部分FTA参与收缩，当运动中这些肌肉中的能量供应物质(如糖原)被大量消耗时，FTA将大量参与工作，以保证身体以同样的运动强度保持长时间运动，当ST
13、和 FTA都力竭时，FTB也将被动员参与长时间的肌肉收缩。三、肌纤维的分布特征1动物骨骼肌纤维的分布特征 不同种类动物骨骼肌纤维的分布特征不同。鸡骨骼肌中，腿部肌肉颜色较红，主要是红肌或慢肌，而翅膀肌肉的颜色较白，主要是白肌或快肌。大鼠骨骼肌中不同类型肌纤维的分布是混杂的，即在同一快肌肉中既有快肌纤维，又有慢肌纤维。有关大鼠不同骨骼肌的肌纤维类型分布特征见(表5)。 2一般人骨骼肌纤维分布特征 人体骨骼肌肌纤维类型的分布是混杂的，不同肌肉中快慢肌纤维的比例有较大差异。一般人股外肌快慢肌纤维百分比各占百分之五十，比目鱼肌中慢肌纤维较多，腓肠肌中慢肌纤维较少，在腓肠肌中，浅层肌肉中快肌纤维百分比较
14、高，深层肌肉中慢肌纤维百分比较高。人体上、下肢骨骼肌有相似的肌纤维分布特征，如果上肢肌肉中的慢肌纤维占优势，下肢的慢肌纤维百分比也较高。 人体骨骼肌纤维类型的分布有较大的个体差异，有些人体肌肉中快肌纤维占优势，有些人骨骼肌中则慢肌纤维成份较多，一般人体股外肌中快慢肌纤维各占50，但慢肌纤维百分比高者可达85，低者仅为15，这种肌纤维的分布特征是运动员科学选材的重要依据。 骨骼肌纤维类型没有明显的性别差异，男女性股外肌的快慢肌纤维百分比分布范围均在 1585之间，平均约为50左右(表6)。但肌纤维面积却有显著性差异。男女体育大学生股外肌的平均肌纤维面积分别为62002和44002，因此，男女肌肉力量的性别差异并不是由于肌纤维类型的百分比不同，而是由于肌纤维面积的不同所致。3运动员的骨骼肌纤维类型分布特征 运动员的骨骼肌纤维类型有明显的项目特征，特别是与肌肉供能形式有密切关系的周期性运动项目与骨骼肌纤维类型组成的关系更为密切。优秀耐力运动员骨骼肌中慢肌纤维百分比高，而优秀的速度项目运动员中快肌纤维占优势。研究表明马拉松跑世界冠军的比目鱼肌中的慢肌纤维百分比高达93-99，而世界级短跑运动员的比目鱼肌的慢肌纤维百
