肌肉结构的力学模型

研究肌肉微细结构的现代科学成就，对于揭示肌肉的力学性质起到很大的促进作用。但肌肉复杂的结构和可兴奋性，又给该力学性质的研究带来很大困难。为此，必须对肌肉结构进行适当的简化，以突出决定力学性质的主要结构内容，忽略次要的因素，建立肌肉结构的力学模型。肌肉结构的力学模型由3个元素组成（如图）。它包括：❶收缩元。它代表肌动蛋白微丝和肌球蛋白微丝，其张力的大小与它们之间的横桥数目有关。在松弛状态下，张力为零。当肌肉兴奋时，肌动蛋白微丝肌球蛋白微丝之间发生相互机械作用（滑动），导致肌肉长度和张力的改变。
❷串联弹性元。它表示肌动蛋白纤维、肌球蛋白纤维、横桥、Z盘以及结缔组织的固有弹性，设它是完全弹性体。
❸并联弹性元。它表示松驰状态下肌肉的力学性质。
当肌肉没有兴奋时，如果拉长肌肉，则其并联弹性元产生弹力以抵抗外力。若在此时给肌肉刺激，使之兴奋，那么，肌肉的总张力为并联弹性元的弹力和收缩元收缩产生的张力之和。在一些体育动作中，常利用这一原理增加肌肉力量。例如，预先拉长小腿三头肌，使踝关节背屈呈60°，它的收缩力量可由384千克力增加至598千克力。但是，肌肉的预拉长是有限度的，过度的拉长将导致肌肉损伤。如果以1表示没有承担任何负荷时肌肉的原长度，则肌肉产生最大收缩力时肌肉的长度约是原长度的1.25倍，肌肉被拉长至原长度的3倍左右就要断裂。

肌肉结构的三元素模型