人奮力推一塊巨石,巨石紋絲不動,人為什麼會累的滿頭大汗?

1,骨骼肌的結構層次:如下圖,一塊骨骼肌包含多個肌束,一個肌束內包含多個肌纖維。一個肌纖維即為一個縱向合胞體的肌細胞。每個肌纖維內又含有多條肌原纖維。上述部分的縱軸都是一致的,保證肌肉收縮時沿一個方向。

"1007 Muscle Fibes (large)" by OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. OpenStax CNX, Jun 19, 2013.. Licensed under CC BY 3.0 via Wikimedia Commons - File:1007 Muscle Fibes (large).jpg

2,單獨來看肌原纖維,即上圖最下邊的這個,又由細肌絲(與Z線相連,淺綠色)和粗肌絲(與M線相連,紫色)組成。當然提到的這些都是複雜的蛋白質。示意圖見下圖。

"1006 Sliding Filament Model of Muscle Contraction" by OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. OpenStax CNX, Jun 19, 2013.. Licensed under CC BY 3.0 via Wikimedia Commons - File:1006 Sliding Filament Model of Muscle Contraction.jpg

3,關鍵內容:肌肉收縮的原理。粗肌絲上有能依賴水解ATP的能量發生形變的馬達蛋白,細肌絲上有馬達蛋白的結合位點。很簡單的講,神經元興奮後將使肌細胞去極化,結果使得肌細胞內的肌質網釋放鈣離子。鈣離子會使得細肌絲上的馬達蛋白結合位點從隱藏的位置暴露出來,使得粗肌絲上的馬達蛋白能夠結合併拉動細肌絲,結果造成細肌絲和粗肌絲之間相互滑動。這就是肌肉收縮的微觀表現。

"Muskel-molekulartranslation" by Muskel-molekular.png: Hank van Helvetederivative work: GravityGilly - Muskel-molekular.png. Licensed under CC BY-SA 2.5 via Wikimedia Commons - File:Muskel-molekulartranslation.png

4,推一塊巨石而不動,但肌肉仍處於收縮狀態,我們稱之為「等長收縮」,因為這個過程骨骼肌的長度沒有改變。儘管如此,細肌絲和粗肌絲仍在不停地滑動,但粗肌絲剛把細肌絲抓過來,細肌絲又跑了回去,如此反覆就像是在跑步機上跑步,雖然看起來沒動,但還是消耗能量的。


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