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《健身入门学》第二课,肌肉生理生化基础(一)
2024-11-06 12:48

  这是昨天课程的内容,我这次用文字的形式完整的发上来。以后不会有完整的内容,但以后会发课程内容精选,或者语音精选,编辑成视频,到时候专栏文章里会有链接。大家拭目以待,这项工作正在紧张的进行当中。这是为了考虑授课群听课的同学的积极性。语音转文字,可能会有一些错漏,我都做了整理,有个别内容更完善,听过课的同学也可以对照着复习一下。再次强调,以后就不会发课程完整的文本了,所以听课的同学还是要认真听,记笔记,不要等着课后看文本。

《健身入门学》第二课,肌肉生理生化基础(一)

  因为是第一次正式课,所以这次我把完整的内容发上来,主要是两个目的。第一,以后授课的内容,也都会照顾到没有能进群听课的同学,所以即便是精选内容,也是会发到专栏的。

  第二,就是为了让没在听课群的同学了解一下,课程大致就讲这些东西,从基础开始,理论为主,并不是特别有意思,甚至有点枯燥。所以,以后还想进群听课的同学,报名的时候就要参考一下课程的内容,看看自己能不能接受这么枯燥的理论,不要脑袋一热就报名,到时候再后悔。

  肌肉是怎么产生力量的

  我先把肌肉收缩产生力的原理简单讲一下。不打算讲的特别细。比如肌肉里面的不同蛋白质,肌纤蛋白、肌凝蛋白、肌联蛋白这些都不讲。A带、I带、Z线、横桥理论、滑动理论也都不讲,说实在的没必要。咱们就知道,肌肉大致是怎么收缩的就够了,因为这部分知识以后能用得上。

  上面的图片是一个木偶。人没肌肉,只有骨头,就是这个样,就是一个木偶。木偶能动弹,是因为有绳拽着,绳一拽,给了一个力,木偶就能动弹。人也是一样,人能动弹,是因为有肌肉拽着,肌肉连接在两块骨头上,肌肉一收缩,长度缩短,长度缩短,两个骨头就靠近,形成了动作。其实我们平时说,训练动作要正确,说到底,就是要让正确的肌肉,以正确的方式收缩。大家理解这句话很重要。

  那肌肉为什么能收缩?肌肉能收缩,是因为一种东西,叫“肌小节”。肌小节就跟一个小弹簧似的,可以伸长可以缩短。每一个肌小节都具有收缩功能,我们不妨把肌小节理解成一个小弹簧。肌小节非常小,肉眼看不到,一个肌小节平均长度只有2微米多一些。我们看下面这个示意图

  每一个肌小节,都能收缩,就是一个收缩单位。一串肌小节,头尾相连连接在一起,就组成了一根能收缩的链子,这跟链子叫“肌原纤维”。很多条肌原纤维,平行排列在一起,也就是一捆肌原纤维,就变成了一根“肌纤维”。我们常说肌纤维,结构就是这样的。

  一小捆肌纤维,就组成了一束肌纤维,叫“肌束”。很多个肌束平行排列,也就是一大捆肌纤维,就构成了肌肉。肌肉收缩的时候,其实是一个个肌小节在收缩,导致肌原纤维收缩,肌原纤维一收缩,肌纤维也就收缩,于是肌肉就收缩了。

  但大家注意,肌原纤维是一串串联排列的肌小节。肌原纤维收缩的时候,所有肌小节是同时收缩。假如,一个肌原纤维是100个肌小节串成一串儿组成的,那这根肌原纤维的收缩力量是多大?有人可能想,那就是每个肌小节的100倍呗。

  其实,假如一根肌原纤维是100个肌小节串联组成的,因为肌小节是同时收缩,彼此之间收缩力会抵消,所以这跟肌原纤维它收缩的力量,只相当于1个肌小节的收缩力。串联收缩单位收缩力量不叠加,而收缩距离叠加。并联收缩单位收缩力量叠加,而收缩距离不叠加。

  既然一串肌小节收缩的力量跟一个肌小节的收缩力是一样的,那为什么还要一串肌小节呢?一个不就行了吗?肌小节串联排列,虽然不能增强肌纤维收缩力量,但是可以增加肌纤维收缩距离。肌纤维只有产生了足够的收缩距离,我们才能产生动作。如果一条肌原纤维只有一个肌小节,虽然肌肉的收缩力一样,但人几乎无法动弹,因为收缩距离太短了。

  肌小节怎么收缩的,非常复杂了,这一块咱们不讲,基本上在实践当中也用不到。咱们看一下这个图,在把肌肉的微观结构回顾一下。

  肌纤维基础知识

  肌肉也是细胞组成的,其实每一根肌纤维就是一个肌肉细胞。这个细胞跟我们印象中的细胞不一样,我们觉得细胞都是圆圆的,但肌肉细胞,是长长的,一根一根的。别的细胞可能是一个细胞核,肌肉细胞有多个细胞核,就是因为它太长。

  肌纤维,也就是肌肉细胞,里面还有什么?我们平时老说肌糖原肌糖原,肌糖原就储存在肌纤维里。肌糖原储存在肌纤维里,所以运动引起的肌纤维损伤,也会影响肌糖原的合成,这叫“皮之不存毛将焉附”,肌纤维都没了,肌糖原肯定也没地方呆了。所以,有不少研究认为,某些会引起肌肉酸痛或肌肉损伤的运动,也会影响运动后肌糖原的恢复。

  我们都知道,运动后是肌糖原恢复的“黄金阶段”,但如果运动后没有及时补糖,血糖降低,则可能加剧肌纤维的损伤,影响血糖在肌肉细胞里的运输,影响肌糖原恢复。另外,肌肉损伤产生的炎症反应,会导致白细胞引起的血糖氧化的加快,肌肉细胞也会加快葡萄糖的氧化。所以,容易引起肌肉损伤的运动,比如咱们力量训练,尤其是有大量离心运动的训练,训练后补糖就显得更重要。这是说到肌细胞的问题,我们说一句题外话。相关的内容以后讲到肌糖原的时候,还会详细讲。

  肌纤维里另外的一种重要的东西就是线粒体。线粒体很多人都知道,俗称细胞工厂,其实就是细胞产生能量的主要场所。我们平时说,运动燃脂运动燃脂,运动时脂肪在哪儿燃烧?主要就是在肌纤维的线粒体里面。也就是说,运动的时候,我们的脂肪分解,变成脂肪酸,要被血液循环运输到肌纤维的线粒体里面,才能被燃烧掉,产生能量。

  大家注意,脂肪的燃烧,要脂肪分解成脂肪酸,进入血液循环,血液循环在把脂肪酸带到全身去氧化燃烧,所以,了解了这一点,就知道局部减肥是做不到的。脂肪酸一旦进入血液循环,大白话讲,也就都混合在一块儿,统筹使用了。所以,不存在局部制贩供应局部肌肉的问题。

  但是,不同部位的脂肪组织,分解成脂肪酸入血的速率有高有低。比如内脏脂肪,分解速率一般比较高,这就是说,减肥是全身一起减少,但比例上有差别,有的地方减的多一些,有的地方少一些,但是,跟运动哪里没关系。这方面内容我们以后详细讲。

  再顺便说一下左旋肉碱,左旋肉碱大家知道干嘛的吗?左旋肉碱就是把长链脂肪酸输送进线粒体里面的物质。没有左旋肉碱,长链脂肪酸就无法进入线粒体被燃烧掉。所以人们认为补充左旋肉碱能减肥。但实际上,补充左旋肉碱没什么用。首先吸收率很低,除非剂量非常大。另外,身体自身合成和食物中的左旋肉碱,一般已经足够足够了,多补充没多大意义。

  回到肌纤维饿话题,肌纤维里有肌细胞核、肌糖原、线粒体。肌纤维的基底层上,还有跟我们增肌密切相关的卫星细胞,关于卫星细胞我们以后也会详细讲。

  一根肌纤维有多粗?通常是10-100微米,粗细不等。我们的头发有多粗?一般就是80-100微米。所以,粗一点的肌纤维,跟头发粗细差不多,我们用肉眼是能看的清的。人类肌纤维的粗细不一样,有的粗有的细。比如股直肌、臀大肌,肌纤维都比较粗。股薄肌、缝匠肌,肌纤维就比较细。

  肌纤维越粗,收缩的时候力量就越大,这很好理解,因为并联的肌小节数量增加了,注意是并联。我们做力量训练,最主要的目的之一就是要把肌纤维练粗,这样就有更大的力量。因为成年人肌纤维能否增多现在还有争议。

  大块肌肉,里面肌纤维就比较多,有的几万根几十万根甚至更多。小肌肉,肌纤维就很少,比如我们身上有一块肌肉叫“鼓膜张肌”,是调整鼓膜张力的,这块肌肉里面只有几百根肌纤维,非常少。

  肌纤维是长长的一个细胞,肌纤维有多长?有的长有的短。而且在同一块肌肉里面,有些肌纤维就是一整块肌肉的长度,这种肌纤维从一块肌肉的一头,贯穿到另一头。还有很多肌纤维只贯穿一部分肌肉,通过结缔组织跟其它肌纤维连接在一起。也就是说,是几根肌纤维串联成一根更长的肌纤维,这跟更长的肌纤维,再贯穿整块肌肉。

  人体最长的肌纤维到底有多长,数据不统一,有的数据说有25厘米,有的说30厘米,甚至50厘米长。其实这种不统一,很大程度上是因为对肌纤维的定义,是解剖意义上的,还是功能意义上的,本身就不统一。从解剖学的意义上讲,几根肌纤维串联成的一个长的肌纤维,就不是一根肌纤维,而是几根肌纤维,需要沿着纵轴去辨识结缔组织,分离出单独的一根肌纤维。但从功能意义上讲,串联的肌纤维,也可以看作是一根肌纤维。所以大家在书上看到肌肉纤维长度的数据,有的几十厘米,也不用大惊小怪,这一般是指功能意义上的肌肉纤维。

  还有的数据说,人类最长的肌纤维只有12厘米长,这样看的话,很多肌肉的长度都大于12厘米,那么就是说,很多肌纤维都有串联的现象。其实,人的很多大肌肉,肌纤维都是分段的。比如有的研究观察到,缝匠肌就分成4段,半腱肌分成3段,股二头肌和股薄肌,就分成2段。反正每段肌纤维都不超过12厘米。但有的数据里面,也有超过12厘米的解剖意义上的肌纤维,这个咱们不深究,对咱们来说意义不大。

  对咱们来说,我为什么这里要重点强调分段的肌纤维呢。因为分段的肌纤维,是几根短肌纤维串联成的。肌纤维收缩的时候,有的,是几根小肌纤维同时收缩,这很简单。但有的并不同时收缩,可能中间一小段肌纤维收缩,旁边的不收缩,也可能其它小段肌纤维都收缩,但就剩下一段不收缩。这是因为,一根长肌纤维上的每一段肌纤维,都可能属不同的“运动单元”,也就是说都不受到同一根运动神经元的控制。所以可能出现不同步收缩,这就非常复杂。

  比如运动损伤中,腘绳肌拉伤比较常见,这可能就跟腘绳肌群肌纤维这种复杂的分布和控制有关。因为串联的几段肌纤维,收缩的时候不同步,那么就容易出现一些薄弱的容易被过度拉伸的位置。比如别的肌纤维收缩,你不收缩,都在一块儿连着,你就要被迫被拉伸。有些连接界面,就成了薄弱点,容易出现损伤。这方面内容我们以后还会详细讲。

  通过对尸体的肌肉结构特征的观察研究,关于串联肌纤维这方面的数据,大家可以看一下下面这张表,提供给有兴趣的同学,研究肌肉的长度和肌纤维的关系非常有用,但咱们不做要求,考试也不会考。

  这里顺便说一下局部增肌的问题。传统增肌理论认为,比如练胸肌,有些动作是练中缝的,有些是练外沿的。比如练腹肌,卷腹是练上腹部,举腿练下腹。但从肌电研究来看,这些说法都靠不住。比如对腹肌的很多肌电研究发现,卷腹动作不一定对腹肌上端的刺激较大,举腿也不一定就针对腹肌下端。很多时候正好反过来,我在知乎里也强调过这个问题。而且,不同的运动项目的运动员,做同样的动作,对腹肌上下端的负荷也不一样。

  因为如果肌纤维是一整根,贯穿肌肉的始终,那么确实不可能存在单独刺激一小段的情况。但假如肌纤维是分段的,并且每一段肌纤维,都受到不同的运动神经元控制,那么如果能精确的分段控制肌纤维,倒是有可能实现对一块肌肉的局部进行增肌。但是,我们很难精确的控制肌肉上的一段肌纤维,而且肌纤维分段可能也没有特别好的规律,每个人的肌纤维结构形态也很可能差异巨大,所以,现在仍然只能认为,增肌无法做到局部增。至少,所谓说一块肌肉的局部增肌的方法,目前还都远没有足够的证据。

  肌纤维不但往往是分段的,并且在肌肉内的排列方法,也可能非常复杂。我们想象中,肌纤维都应该是从肌肉的一头延伸到另一头,应该是下面这种示意图这样。

  但实际上的情况比我们想象的复杂的多,我们看一下下面这张图,这是猫的胫骨前肌的一个快运动单位的11条肌纤维的相对分布位置。“快运动单位”是什么意思我们先不用管,我们后面讲到运动单位的时候会详细讲。这张图,它就是猫的一小块肌肉,里面有11条肌纤维,这张图直观的告诉我门,这11条肌纤维在肌肉里怎么长的。

  我们发现,大多数肌纤维不是从一个肌腱附着点延伸到另一个肌腱附着点,也就是说,大多数肌纤维不是贯穿整条肌肉,而是终止于肌肉的中间。而且肌纤维6,两端都在肌肉中间,哪一头跟肌肉两端都不连着。

  而且这些肌纤维终止于肌肉中间的肌纤维一端还是逐渐变细的。这时候,肌纤维的收缩产生的力,可能是传递到邻近的肌纤维。这样,在肌肉的控制方面,情况就变得更复杂。这是快运动单位的肌纤维,慢运动单位又不一样,跟这个相反,慢运动单位的情况,更像是我们通常认为的肌肉纤维的分布。所以这种特殊的肌纤维结构,对肌肉功能也有着复杂的影响,跟我们力量训练都有关系,这些内容以后都会慢慢讲到。

  所以,这就是说,我们要充分的认识肌肉结构和神经控制的复杂性,这个复杂程度是远远超出我们想象的。关于运动和健身,不是像很多所谓的有经验的训练者所说的那样,好像很简单,规律一摸就透,怎么练就是练中间的,怎么练练两边儿。其实很多东西,学术界目前都不清楚。

  反过来说,这些训练者的说法言之凿凿,有证据吗?往往谁都拿不出来。都是主观感受。凭借训练经验,获得的主观感觉,可能是对的,也可能是错的。即便对于你自己来说是对的,但也不一定就适合所有人。所以,科学研究的宝贵之处在哪儿?就是在于客观。只有客观,才能对更多人有用。

  反过来说,倒是有明确的研究发现,肌肉通过训练增大,肌腹部分,也就是肌肉的中间部分,和肌肉的远端近端,也就是肌肉的两头,都是同时增大的。但是肌腹部分增大会比较多,两端会比较小。所以,增肌训练的一般规律,拿胸肌来说,往往都是“先鼓后宽”,也就是先胸肌中间部分隆起比较明显,持续增大之后,所谓中缝和外沿才会明显形成。并不存在明确的证据说哪种方法就只练中缝,哪种练外沿。

  但有人说,我做卷腹的时候,腹肌上部就是感觉更胀啊。感觉种东西有时候是靠不住的,因为你无法准确的判断出现这种感觉的原因。比如肌肉更胀,泵感更强就一定是肌肉得到了更多刺激吗?不一定,比如加压训练的时候,限制肌肉血流,也会用非常轻重量的刺激产生更强的泵感。这是因为肌肉内血流减少,代谢产物无法快速清除导致的。

  所以,卷腹的时候上腹肌泵感更强,可能也跟上腹肌被更大程度的挤压有关。比如有针对所谓顶峰收缩的研究,就发现这种训练方式对肌肉的过度挤压,容易造成代谢产物排除速率的降低。代谢产物的堆积,是不是促进增肌的一个因素,这件事目前还远没有结论。代谢产物堆积跟某些合成代谢激素有关,比如睾酮。但是,如果不改变受体,那么代谢产物堆积刺激睾酮分泌,影响恐怕也是全局性的,而不是针对局部的。IGF-1的情况就更复杂,很多东西目前还不明确。

  所以,不管是所谓训练上腹肌下腹肌,还是训练中缝,感觉虽然是肌肉不同的位置发胀,但不一定就代表发胀的位置能获得更好的训练效果。如果不了解基本的理论,只用感觉来判断,就可能得出错误的结论。

  训练经验,很宝贵,有些东西也确实要在训练中摸索自己的规律。但经验如果能被研究支持,那固然好,不能被支持,只能是主观经验,可信度毕竟要打问号。经验有价值,自己的实际操作是任何理论研究都无法替代的。但是,必须要谨慎对待经验,因为毕竟是主观的东西,如果把经验凌驾于科学理论研究之上,那是要走弯路的。正确的方法是用理论指导个人实践,用个人实践理解理论。而不是用经验指导个人实践,用个人实践否定科学理论。

  回到肌纤维的话题,刚才说了,肌纤维越粗,收缩力量越大,因为并联的肌小节更多,收缩力量肯定更大。那肌纤维长,串联的肌小节多,有什么特点呢

  肌纤维越长,收缩就越快。这也好理解,我们上面说了,肌纤维从本质上说就是一串一串的肌小节,肌纤维越长,肌小节就越多。肌小节越多,同时收缩的时候,肌肉整体收缩距离就越大,速度就越快。

  运用到实践当中,我们身上肌纤维长的肌肉,往往是用来提供更快的收缩速度。宽而短的肌肉,往往是用来提供更强的收缩力量。比如,股二头肌的长头和短头。长头的生理横截面积,一般是短头的3倍,这说明长头是股二头肌提供收缩力的主要成分。长头短头的肌肉长度虽然差不多,但短头的肌纤维长度更长,是长头的1.7倍左右(不同的数据可能有出入,我这里用的是中国人的尸体数据)。所以,短头更具备速度型倾向,有更强的瞬间收缩能力。当然,肌肉的收缩速度和力量,跟肌纤维的排列类型,和肌纤维本身的类型也有关系,这些内容后面都会讲到。

  下节课咱们主要讲肌纤维的类型,快肌纤维慢肌纤维的生理生化特点,为什么慢肌纤维更适合有氧耐力,快肌纤维更适合力量和速度?肌纤维类型是怎么分布的?运动训练对肌纤维的类型有什么影响?运动减脂的一些重要原理?为什么增肌训练要谨慎练有氧,为什么力量举训练不建议使用健美训练的方法?等等。还有一个有趣的话题,快肌纤维更好吃还是慢肌纤维更好吃?让动物运动为什么会让肉质变嫩?这些有趣的话题有助于大家理解课程内容。

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