肌肉的结构功能

对于大多数人来说，肌肉再平常不过了，但是它们的重要性却令人难以置信，原因主要有两个：

肌肉是身体用以驱动自身的“引擎”。尽管它们与汽车发动机或电动机的工作原理不同，但作用相同。它们都将能量转化为运动。
如果没有肌肉，将不能做任何事情。大脑构想的任何内容都要以肌肉运动的形式表现出来。表达思想的方式只能是使用喉部、嘴部和舌部肌肉（说话）、指部肌肉（写字或“手语”）或者骨骼肌（身体语言、舞蹈、奔跑、锻炼或搏斗等）。
因为肌肉对所有动物都如此重要，所以结构极为复杂。它们能够高效地将营养物转变为运动，能够持久运作，还能够自行痊愈并通过锻炼变得更强壮。它们执行人体的一切活动，包括从走路到保持血液流动！
  


肌肉的结构功能


在本文中，我们将了解人体的不同肌肉类型及其令人惊叹的工作机理。谈到“肌肉”时，大部分人想到的都是可见的肌肉。例如，大多数人都知道胳臂中有二头肌。但实际上，所有哺乳动物体内均有三种特殊类型的肌肉：

• 第一种是骨骼肌，即可以看到和感觉到的肌肉类型。当健身者通过锻炼增加肌肉力量时，锻炼的就是骨骼肌。骨骼肌附着在骨骼上且成对出现：一块肌肉朝一个方向移动骨头，另外一块朝相反方向移动骨头。这些肌肉通常随意志收缩，意味着想要收缩它们时，神经系统会指示它们这样做。骨骼肌可以做短暂单次收缩（颤搐）或长期持续收缩（破伤风）。
• 第二种是平滑肌，存在于消化系统、血管、膀胱、呼吸道和女性的子宫中。平滑肌能够长时间拉紧和维持张力。这种肌肉不随意志收缩，意味着神经系统会自动控制它们，而无需人去考虑。例如，胃和肠中的肌肉每天都在执行任务，但人们一般都不会察觉到。
• 第三种是心肌，只存在于心脏，它最大的特征是耐力和坚固。它可以像平滑肌那样有限地伸展，也可以用像骨骼肌那样的力量来收缩。它只是一种颤搐肌肉并且不随意志收缩。

从现在开始，我们将着重介绍骨骼肌。三种肌肉类型中的基本分子过程是一样的。

骨骼肌也称为横纹肌，因为在偏振光下观察或者用指示剂染色后，骨骼肌上会有明暗交错的条纹。

 

显示出肌纤维（红色）和脂肪细胞（白色）的 骨骼肌的横截面（放大200倍）

 

骨骼肌具有一套复杂的结构，对于收缩非常重要。我们将从骨骼肌最大的结构看起，依次到最小的结构。

任何肌肉的基本动作都是收缩。例如，当您想要用二头肌移动胳臂时，您的大脑会发送信号给指示二头肌收缩的神经细胞。肌肉产生的力量大小是不同的，肌肉可以根据发送的信号来小幅或大幅收缩。肌肉所做的就是产生收缩力。

一块肌肉就是一束称为纤维的细胞，而且细胞的数量很多。您可以把肌纤维看作是长的圆柱体。与体内的其他细胞相比，肌纤维相当大，长度约为1至40微米，直径约为10至100微米。相比而言，一根头发的直径约为100微米，而体内一般细胞的直径约为10微米。

肌纤维包含许多肌原纤维，它们是肌肉蛋白质组成的圆柱体。这些蛋白质使得肌肉细胞能够收缩。肌原纤维包含两种类型的平行于纤维长轴方向的肌丝，这些肌丝以六边形模式排列，分为粗肌丝和细肌丝。每根粗肌丝周围有六根细肌丝。

粗肌丝和细肌丝都附着在称为Z盘或Z线的另一个结构上，该结构垂直于纤维的长轴（从一个Z线到另一个Z线的肌原纤维称为肌小节）。与Z线垂直的是称为横小管或T小管的结构，它实际上是延伸至纤维深部的细胞膜的一部分。在纤维内部，沿T小管间的长轴伸展的是称为肌质网的膜系统，用来存储和释放激发肌肉收缩的钙离子。
粗肌丝和细肌丝负责完成肌肉的实际工作，而且工作方式相当有趣。粗肌丝由称为肌球蛋白的蛋白质组成。在分子层次上，粗肌丝是由排列成圆柱体的肌球蛋白分子组成的轴状物。细肌丝由另外一种称为肌动蛋白的蛋白质组成，看起来像两串彼此缠绕的珍珠。

收缩过程中，肌球蛋白粗肌丝通过形成横桥抓住肌动蛋白细肌丝。粗肌丝将细肌丝拉过来，使肌小节变短。在肌肉纤维内，指示收缩的信号在整个纤维层次上同步，使构成肌小节的所有肌原纤维同时缩短。

每个细肌丝的凹槽内都有两个能够让细肌丝沿粗肌丝滑动的结构：一个长的杆状蛋白质，称为原肌球蛋白；一个较短的珠状蛋白复合体，称为肌钙蛋白。原肌球蛋白和肌钙蛋白是收缩过程中控制肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的分子开关。