《健身入門學》第六課，肌肉收縮及生物能代謝基礎（完全版／修訂版）

這次上完全版，主要的原因是這次課內容可能比較多基礎概念，課上有些同學反映沒聽懂，所以我把完整文本發上來，同時做一些修改，讓內容更清晰更通俗更好理解，課上有沒聽懂的同學，可以參考文本，增強理解。以後我們講到這類概念比較多的內容時候，我備課的時候也會注意，再通俗直觀一點。

上節課講了肌肉的長度-張力關係，但我們沒有往深了講，因為太複雜，目前講多了大家容易亂，但從作業和有些同學發到提問郵箱的問題來看，好像大家已經亂了。實際上我們現在的內容是打基礎，很多東西就是讓大家初步有個印象，從簡單開始，更複雜的內容我們以後還會慢慢講。肌肉的長度-張力關係也一樣。大家知道，肌肉在適合的長度，才能產生最大的力，尤其是在肌肉比較短的時候，往往不能產生最大收縮力，目前有這種粗放的理解也就可以了。

肌肉的總長度-張力關係，我給了一個圖，是方便大家去理解。但大家對那個圖的理解千萬不要教條，不要認為所有的肌肉都是遵循同樣的總長度-張力曲線，也就是肌肉拉長後，總張力要超過肌肉沒有拉長之前。肌肉的總張力曲線，跟很多複雜的因素有關，比如肌肉中結締組織的情況，是每塊肌肉都不同，所以被動張力曲線也會不同。我們看下面兩張肌肉總長度-張力曲線圖，不同的肌肉，張力曲線都不完全一樣。

而且肌纖維排列方法不同，問題也會更複雜，比如羽狀肌的長度-張力曲線就複雜的多。最後，肌肉的收縮力，在實際操作中，又會受到很多其它因素的影響，比如我們首先就會想到關節角度對運動時肌肉力的影響。更進一步，比如有觀察實驗發現，自行車運動員的股直肌的長度張力曲線，跟跑步運動員正好相反。這就是說，運動員的運動訓練產生的適應，對肌肉的收縮特性也是有影響的。一個好的自行車運動員，他肌肉收縮的特性就不適合跑步。同樣，跑步運動員如果用固定自行車來訓練，可能也不是一種很好的交叉訓練。

鐵人三項運動員，又要跑步又要騎自行車，這樣的話，即便是頂級鐵人三項選手，單項的成績也很難超過專項的頂級運動員，因為訓練適應上就會產生影響。這就是說大家在學了肌肉長度-張力關係後一定不能教條，對理論的學習也是從簡到繁，好的理論到指導實踐，需要一個周密的運用過程，因為運動實在是太複雜。

肌肉的向心、離心、等長收縮

肌肉的收縮方式，我們平時在書裡面經常看到的有這麼幾種：向心、離心、等張、等長、等動。我分別給大家解釋一下。

最重要的就是3種，向心收縮、離心收縮、等長收縮。什麼是向心收縮？就是在肌肉收縮的時候，肌肉長度縮短。其實這就是最常見的肌肉收縮方式，比如我們拿起一杯水喝，拿起來的過程，手臂二頭肌發力，肌肉縮短，就是這塊肌肉做向心收縮。

離心收縮呢，就是肌肉收縮發力，但是肌肉長度伸長了。比如剛才那個動作，我們喝完了水，放下水杯，二頭肌就是離心收縮，因為二頭肌也發力了，水杯是慢慢的放在桌子上的，不是扔在桌子上的，但是二頭肌發力過程中，肌肉長度變長了。離心收縮，我們可以理解成動作的剎車，這種收縮方式可以在我們放下東西的時候用來控制動作的速度。

那什麼叫等長收縮呢？就是肌肉收縮了，發力了，但是肌肉長度沒變，我們的關節也沒有活動。簡單說就是肌肉發力收縮在哪兒使勁，但肌肉沒動彈。

大家注意，這樣介紹離心收縮不是特別嚴謹，可以認為是廣義的離心收縮。但是我們目前先了解到這個程度就可以了。這三種收縮方式裡面，離心收縮最特殊，跟增肌的關係可能也最密切。我們在之後講到肌肉的訓練適應的時候，會用一節課的時間詳細講一下離心收縮的問題。

向心、離心收縮，這個「心」是哪個「心」？我曾聽有人說是「地心」，而且據說這個人還是我們這個年齡段健美界的前輩。他說向著地心收縮，就叫向心收縮，離心收縮就是離開地心的收縮，正好說反了。實際上這個「心」，可以理解成中心的意思。向心收縮，就是向著肌肉的中心收縮，離心收縮就是肌肉的收縮的方向離開這塊兒肌肉的中心，這樣我們更好理解一些。

俄羅斯學者喜歡把向心收縮叫「征服收縮」，把離心收縮叫「屈服收縮」，也很形象，大家要是在有些書里看到這樣的叫法要明白什麼意思。

肌肉的向心、離心、等長，是最基礎的內容，大家一定要理解是怎麼回事。結合到訓練動作當中，要知道一個動作里，哪塊肌肉，哪個過程是向心，哪個過程是離心。一塊肌肉收縮做動作的時候，是向心還是離心，怎麼初步判斷？就是看這塊肌肉是拉長了還是縮短了。

比如深蹲，蹲下去的時候，股四頭肌發力，但是是拉長了。為什麼是拉長呢？因為股四頭肌的作用是伸膝，讓膝關節伸直。深蹲蹲下去的時候屈膝，股四頭肌肯定是拉長。用力了，拉長了，就是廣義上的離心運動。反過來說，深蹲蹲起來的過程，股四頭肌發力了，但肌肉縮短了，就是向心收縮。

肌肉發力沒動，就是等長收縮。比如我們做卧推，胸大肌、三頭肌、二頭肌都發力了，前兩者是縮短，就是向心收縮。二頭肌實際上是拉長了，但也發力幫助穩定關節，那麼二頭肌這個過程當中就有離心收縮（實際上在個別時間點上還有等長收縮）。卧推的時候，雙腳踩低，支撐身體。這個時候下肢沒動，但是也用著力呢，所以，拿股四頭肌來說，就是作等長收縮。

所以，任何動作，都不會是單純的向心或者離心或者等長收縮。向心、離心、等長，都是描述一塊具體肌肉在一個動作中的一個階段。任何動作都是混合幾種收縮方式的。比如任何動作的開始階段，都有一個短暫的等長收縮，我們可以把它理解成力的蓄積階段。比如我們看下面的圖，這是抓舉動作中肌肉的大致收縮組合方式，基本上是等長、向心、離心、向心。其實細分的話還要更複雜。

一開始，在杠鈴沒「抓」起來的時候，很多肌肉也在收縮發力，但是沒動，這就是個等長收縮的階段。

我們這節課上給同學留的的作業，是：「按順序說明挺舉動作中主要肌肉的主要收縮方式」。大家有興趣也可以在私底下自己琢磨琢磨，有助於加深對肌肉收縮方式的理解。

肌肉的准等長收縮、超等長收縮、等張收縮、等動收縮

等長收縮是肌肉用力了但是沒動彈，如果肌肉用力了，但非常緩慢的收縮，這也是一種特殊的收縮方式，叫准等長收縮。大家了解一下就可以。准等長收縮，我們簡單理解就是接近等長收縮的情況，但關節有緩慢的移動。比如舉重的時候，最後艱難的緩慢的往起舉的時候，有的階段就是准等長。等長是完全不動，准等長是動的非常慢。准等長雖然也在動，但肌肉收縮特性跟肌肉高速運動時不一樣，所以也是一種獨特的收縮方式，這個地方我們不做詳細的介紹。

再說一下肌肉的所謂「超等長收縮」。什麼叫超等長呢？看下面這個圖，A、B兩種方式跳躍，哪種方法跳的更高？

顯然，是B方法更容易跳的高一些。先從高處跳下來，借著力往起跳，這其實就是一個超等長收縮過程。從箱子上跳下來，腿部肌肉突然迅速的被拉長，然後腿部肌肉會產生一個反射性的收縮，跟我們腿部肌肉主動的收縮疊加在一起，這樣收縮力就更強，我們就容易跳的更高。這其實就跟上節課講的肌梭和牽張反射都有關。

所以，超等長收縮，就是肌肉先迅速拉長，然後反射性的迅速收縮。超等長運動也被稱為「衝擊運動」，很形象。先讓肌肉迅速拉長，衝擊一下，然後肌肉反射性的迅速收縮。

但也不是所有先拉伸後收縮的運動方式都叫超等長。比如說我們想要扇別人一個大嘴巴，有時會先把胳膊慢慢往後伸，準備好了，然後一個大嘴巴扇過去。這種運動方式，一般就不屬於超等長，因為前面的肌肉拉長階段持續的時間太長了。超等長，我們要注意，前面的肌肉預先拉長是帶有爆發性的，瞬間拉長然後馬上反射性的收縮。超等長收縮，作為一種訓練方式，一般認為對提高肌肉的爆發力很有好處，這些內容我們以後再講。

我們再講一下等張和等動。這兩個概念大家了解一下就可以了。等張收縮，簡單說，就是收縮的時候肌肉張力恆定的收縮方式。真正的等張收縮很難做到，因為運動時肌肉的張力總是在發生變化。但很多書上都把我們常見的力量訓練，稱為等張訓練。這是一種近似的說法。

我們平時做力量訓練，使用一個不變的負荷，比如使用5公斤的啞鈴，舉起來放下都是5公斤，但這也只能是近似的認為是等張，因為運動過程中，不同的關節角度，肌肉的張力其實都不一樣。即便用肌肉的收縮速度來平衡張力也很難做到。

其實在等長收縮的時候，最有可能發生肌肉等張收縮。因為等長收縮的時候沒有關節活動，所以肌肉張力往往比較穩定，但這種穩定也是暫時的，因為隨著疲勞程度增加，肌肉張力也會不斷變化。

等動收縮，也叫等速收縮，這個動就是指動作的速度。也就是說，在肌肉收縮過程中，關節的活動速度是不變的。我們平時做力量訓練，動作速度都是在變的。比如我們做二頭肌彎舉，一開始的時候動作會慢一些，接近最後動作就會變快，這跟阻力的變化有關。

但比如游泳划水，如果手划水速度快了，水的阻力就跟著變大了，划水速度慢，水的阻力就小。所以，在划水動作的時候，手臂的運動速度一般是比較穩定的，這就有點類似等動運動。

真正的等動運動，需要依賴特殊的器械。這種器械的設計很複雜，阻力是一直在變化的。在某個關節角度，肌肉力量比較弱的時候，器械給的阻力就小。肌肉力量強的區間，器械給的阻力就大。這樣讓動作的速度基本恆定。但這類器械價格都很貴，我們平時很難接觸到。

用等長、等張、等動的收縮方式來訓練，訓練效果也不一樣。比如大家看下面的一項研究。

當然，關於這個問題，不同的研究結論都不一樣。現在多數研究都認為等長訓練效果有限，傳統的研究比較推崇等長。但一般來說，多數研究認為等動訓練的效果都比較突出。關於這些問題我們以後都會講到。

肌肉速度-張力關係

我們再簡單介紹一下肌肉的速度-張力關係。這部分內容我們就更簡單的講了，大家有個概念就可以，現在不能講的太多。

我們先舉例子。我們塑料袋裡提著一個蘋果，快速的甩來甩去，誰都能做到。但是塑料袋裡換成個大西瓜，再想那麼快的甩來甩去就比較難了。這就是肌肉的速度-張力關係。

肌肉的速度-張力關係，說就是肌肉收縮速度和肌肉力量的關係。肌肉的收縮速度越快，肌肉能發揮出來的力量就越小。想要舉起很重的東西，速度就只能慢一點。也就是：肌肉在向心收縮時，肌肉收縮速度越快，肌肉的張力越小。我們看下面的圖。

這是肌肉的力-速度曲線。中間我划了一條紅線，右邊的，我們看橫軸，「肌纖維收縮速度」是正的，這就表示肌肉收縮的向心階段。向心階段，我們看速度-張力曲線，速度越大，張力越小。

這是向心收縮，反過來看離心收縮。曲線左側的部分是離心階段（肌肉收縮速度是負的，也就是說肌肉是拉長的）。肌肉拉長的速度越大，力量也越大。而且超過了最大等長力。最大等長力，就是等長收縮的時候肌肉能發揮出來的最大力量。

結合圖，我們可以知道兩點。第一，只要不是離心收縮，那肌肉力量最大的時候，就是等長收縮的時候，也就是肌肉收縮速度為零的時候。我們看圖也能看得出來，只要肌肉有了收縮速度，力量就會下降。舉個例子，假如我們想要知道我們舉杠鈴最大的力量，那麼我們就找一個杠鈴，讓這個杠鈴的分量，達到我們剛好能保持半舉著的姿勢，但是又不能完全舉起來的程度，讓我們用最大的力量做等長收縮。如果想要完全舉起來，那麼重量就要降低一點，因為這就是向心收縮，速度不為零了。

第二，離心收縮的時候，肌肉的張力要超過最大等長收縮力，也就是比我們離心收縮的時候，比向心收縮時勁兒大。這一點我們也有體會，訓練的時候，有時候重量太重，我們舉不起來，但一般都能放得下去。這就是因為肌肉離心收縮力量更大。

速度-張力關係，剛才我們舉例了，特別重的東西，我們抓起來想要移動的很快就很難。但有人可能會想，我們在訓練的時候，啞鈴快速甩起來，好像比慢慢舉起來輕鬆啊。大家注意，訓練時猛然發力，速度快，力量大，這是因為借力的原因，有更多的其它的肌肉參與了發力。

說到這裡我們順便說一下不同類型肌纖維的收縮特徵，算是一個小複習。假如有兩塊肌肉，橫截面積都相同。一塊完全由快肌纖維組成，一塊完全由慢肌纖維組成，那麼這兩塊肌肉的收縮特點，我們看下面的圖。

我們看縱軸，是最大收縮力。我們會發現，肌肉橫截面積相同，肌肉的最大收縮力就相同，不管是快肌還是慢肌。這一點大家可能不容易理解。因為我們都知道快肌纖維力量大，慢肌纖維力量小，因為快肌纖維更粗嘛。但這是就一根肌纖維本身來說的。

但如果肌肉橫截面積一樣大，那麼都是慢肌的肌肉，裡面的肌纖維數量就多，快肌纖維組成的肌肉裡面的肌纖維數量就少一些。所以橫截面積相同，理想的情況下肌肉的最大收縮力就相同。

那有人可能會想，那是不是只要一塊肌肉的橫截面積相同，肌肉力量就一樣大，而不用管裡面是快肌多還是慢肌多？不是的。這裡說的，是最大收縮力一樣大，也就是說，肌肉等長收縮，速度為零的時候，肌肉橫截面積相同，肌肉力量大小就相同。我們看圖，橫軸速度為零的那一點上就是這樣。

但除了最大力，其它收縮力就不一樣了。只要不是等長收縮，在一定的收縮速度下，快肌纖維組成的肌肉，要比慢肌纖維產生的力大的多。圖中我划了一條豎線，紅箭頭標記了兩個地方。這兩個地方，兩塊肌肉的收縮速度一樣。但是慢肌纖維組成的肌肉，力量就比快肌纖維組成的要小（這裡省略了一些東西，為了好理解，我們先忽略虛線）。

所以說，兩個人的肌肉大小都一樣，但有的人力量大，有的人力量小，就跟肌纖維的組成有關係。快肌纖維比例越大的人，同樣的肌肉橫截面積，肌肉的向心收縮力量越大。而且，我們看圖的橫軸，是肌肉的收縮速度。慢肌纖維組成的肌肉，雖然最大等長力量跟快肌纖維組成的肌肉一樣，但是收縮速度只有後者的1/3，收縮慢。

同樣，在任何一個收縮力量，慢肌纖維組成的肌肉，收縮速度都比快肌纖維肌肉慢。所以，肌肉橫截面積相同的人，快肌纖維多的人，做動作的時候，力量大速度快。慢肌纖維多的人正相反。

肌肉收縮，我們說了兩個關係，一個長度-張力關係，一個速度-張力關係。但肌肉在實際收縮的時候，肌肉的長度會改變，收縮速度也會改變，所有肌肉就存在一個總的張力關係曲線。這個曲線，是長度曲線和速度曲線的結合，是一個三維的曲線。我們看下面的圖。

這個圖是肌肉在向心收縮階段的總張力理論曲線圖，我們看到，是一個三維的曲面。當然這張圖是向心收縮部分，而且沒有被動張力，只有主動張力，所以要簡單的多。我們可以看出，肌肉的最大收縮力，就是在肌肉精息長度時的等長收縮。當然這個圖是理想狀態的，大家大致了解一下，這裡我們不做細緻的討論。

生物能量代謝，ATP

我們開始講下一個階段的主要內容，生物能量代謝。這部分內容非常重要，跟減脂增肌關係都很大。這部分，運動中糖、脂肪、蛋白質的代謝，我們會分三到四次課，分別把基礎的內容全面的講一下。這節課，咱們先講一下關於生物能量代謝的一些最基本的問題，今天是給下一階段內容開個頭。

生物體，包括我們自己在內，我們所有的活動都要消耗能量。對人類來說，這個能量，我們都知道是來自於我們吃的食物，我們的食物中，能夠提供能量的就是四種東西：蛋白質、脂肪、碳水化合物、酒精。有人說，B族維生素也有能量，這不對，B族維生素是參與能量的代謝，但本身不含有我們可利用的能量。還一種荒唐的說法，說運動時身體先消耗水，然後再消耗脂肪如何如何。這都是胡說八道，水不是不能為我們身體提供能量的。

但這四種東西，蛋白質、脂肪、碳水化合物、酒精，也不能為我們的身體直接提供能量，我們吃的食物裡面的能量，要通過先合成ATP來被我們的身體利用。ATP大家應該都熟悉，就是三磷酸腺苷。有些人說食物可以轉化成ATP，這不準確。食物不是轉化成ATP，而是食物中的能量，在合成ATP時能儲存在ATP里，被身體利用。

ATP的作用是儲存能量，所以我們可以把ATP理解成小電池。電池，能量哪兒來的？是把石油、煤炭、天然氣等等燃燒發電，把這些東西裡面的化學能轉化成電能，儲存在電池裡。你把電池裝到手電筒里，手電筒能亮。你把一塊兒煤放進手電筒里，裡面雖然也儲存著能量，但是手電筒亮不了。因為我們的電器可以利用電能，但不能直接利用化學能。

就好像手電筒不能直接利用煤炭里的能量一樣，我們也不能直接利用食物中的能量，所以需要先把食物中的能量拿出來，儲存進ATP里，然後用ATP給我們提供能量。

也就是說，我們的食物，就相當於石油、煤、天然氣，我們的身體裡面相當於有無數個小「發電廠」。真正的發電廠把石油、煤、天然氣裡面的能量變成電能，儲存進電池裡。我們人體內的「發電廠」，能把蛋白質、脂肪、糖、酒精中的能量弄出來，儲存進ATP里，再供我們身體使用。

所以我們平時說，我們消耗脂肪，或者消耗糖類，實際上就是把這些能量物質裡面的能量分解出來，儲存進ATP裡面的過程。這個過程，我們也可以簡單的說，我們是消耗了能量物質，生成ATP的過程。ATP的結構，大家看一下。

ATP就是1分子核糖＋1分子腺嘌呤＋3分子磷酸基團組成的。我們形象的理解，ATP的能量就儲存在磷酸基團之間。

人體需要的幾乎所有能量，都要靠ATP來直接提供（食物先「變成」ATP，ATP再給我們提供能量。好像我們去國外旅遊買東西要先換美元一樣）。ATP提供能量，叫ATP水解，為什麼叫水解，是因為這個過程需要水。具體的反應式，我們看一下。

這是ATP水解最主要的方式。ATP＋水，變成ADP。ADP是什麼？就是二磷酸腺苷。ATP叫三磷酸腺苷，因為有三個磷酸基團。如果丟掉一個磷酸基團，剩下兩個磷酸基團，就叫二磷酸腺苷。

ATP水解反應，丟掉磷酸基團，同時就釋放了能量。我們前面說了，ATP有3個磷酸基團，能量就儲存在磷酸基團之間嘛。

ATP水解，丟掉一個磷酸基團，同時就釋放了一定的能量。這個能量，就能被我們利用。這個能量在體外是30.5千焦／摩爾，在體內還會更多一些，一般可以達到33.5-50千焦／摩爾。這個數字我們不用管，了解一下就可以。

ADP再丟掉一個磷酸基團，就剩1個磷酸基團了，就叫AMP，一磷酸腺苷。ATP水解，其實還有一種方式，就是ATP＋2個水，然後丟掉兩個磷酸基團，變成1個AMP，也就是一磷酸腺苷。

所以，我們簡單總結一下，ATP把我們食物中的能量儲存起來，我們需要能量的時候，ATP水解釋放能量，供人體使用。ATP水解，就是丟掉磷酸基團，釋放能量，變成ADP或者AMP的過程。

這裡注意，水解反映是需要水的參與，但產生能量的不是水。我們身體脂肪的分解，也叫脂肪的水解，也需要水。所以有的人，一知半解，就認為這是運動消耗了水。所以說，運動減肥的時候一定不能喝水，如果喝水就消耗了水，不消耗脂肪了，這種說法當然非常非常可笑。

但我們身體本身不會儲存太多ATP，所以ATP這東西是隨時用隨時合成，這個過程也很快。這就是說我們吃進去的食物，其中一部分先要用脂肪或者糖的形式儲存起來，不馬上合成ATP。需要用到能量的時候，我們的身體再動用儲存的脂肪或者糖（以及少量蛋白質），合成ATP，供身體使用。

身體無時無刻不需要能量，所以身體也需要不停的合成ATP，來供應能量。我們身體里的ATP其實是在不停周轉的，水解後再合成再水解。比如有數據說，我們在安靜時，不運動也不活動，為了提供每天身體的能量需要，需要周轉40公斤以上的ATP。有些人覺得不可想像，但實際上確實是這麼多，而且很可能比這個量還要多一些。1克ATP，只能釋放大約0.02千卡能量，能提供的能量非常少，所以我們每天ATP的周轉量非常大。

這裡再說一下能量的單位。生物能量，國際單位是焦耳。但我們平時習慣於使用卡，或者千卡，這不是特別規範，但是屬於約定俗成。就好比我們描述生物力，國際單位是牛，但我們習慣上一般用千克，雖然不是很規範但是很方便。

焦耳和卡的換算係數，是4.184。1卡＝4.184焦耳；1千卡＝4.184千焦。

但大家注意要區分卡、大卡和千卡。很多人，還有很多通俗讀物，都不區分卡和千卡。但這差著1000倍呢。比如我們平時說一個人基礎代謝率是1500千卡，很多人就說成1500卡。這就完全錯了。千卡平時也叫大卡，所以我們也可以說1500大卡。

下節課的內容是肌酸和糖代謝的一部分。磷酸肌酸也是我們身體儲存能量的一種形式，了解了肌酸，我們就知道了補充肌酸有什麼作用。糖是我們能量的一種重要來源，我們會詳細講一下糖代謝的內容，這部分知識跟減脂和增肌關係非常大。