基于分子马达集体运行机制的骨骼肌收缩动态力学模型——基于分子马达运行机制的骨骼肌生物力学原理(Ⅰ)

摘要：

骨骼肌收缩过程中的生物力学原理尚未有效揭示清楚,本文从神经元触发的动作电位入手,针对骨骼肌微观的激活与收缩过程,利用统计力学方法分析分子马达集体运行机制,建立动作电位与肌小节收缩力之间动态关系；并结合肌小节串并联特征从微观到宏观构建骨骼肌力学模型,该模型揭示了骨骼肌收缩的力学原理,反映了骨骼肌从激活到收缩整个过程的动态力学特性.数值模拟结果表明,随着动作电位频率的增加,肌浆中钙离子浓度先线性上升并逐渐趋于饱和,主动收缩力出现融合并跟随钙离子浓度变化趋势,当动作电位处于最大频率时肌肉强直收缩；在定负载情况下,收缩速度和输出功率随频率的变化趋势与收缩力类似,但在负载力逐渐增大时,收缩速度会逐渐减小,而功率在某一负载下存在最大值.上述特性与骨骼肌力学实验研究结果一致,从而证明了该理论建模方法的正确性.

关键词：骨骼肌、肌小节、分子马达、集体特性、力学模型

所属期刊栏目：42

分类号：Q811(生物工程学(生物技术))

资助基金：国家自然科学基金61075101;60643002;机械系统与振动国家重点实验室开放课题资助项目MSV-2010-01;上海交通大学理工交叉研究基金重点项目;医工交叉研究基金重大项目YG2010ZD101

在线出版日期：2012-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：672-679