在日常生活中，活动四肢似乎是再简单不过的事情。无论是轻轻松松地端起一杯茶，还是悠然自得地散步，这些动作都显得那么即时、自然，仿佛不需要经过太多思考。然而仅仅是抬起一根小小的手指，皮肤下那看似不起眼的骨骼肌细胞，其实正在经历一场复杂而精妙的大工程。

骨骼肌，它就像是一个生物版的俄罗斯娃娃，层层嵌套，每一层组织里都能找到缩小版的构造。每条骨骼肌都与身体的众多骨骼之一紧密相连，正是这种连接，赋予了骨骼活动的能力。而将肌肉与骨骼相连的，是一种名为肌腱的结缔组织，它如同坚韧的纽带，确保肌肉的力量能够准确无误地传递到骨骼上。

在每根肌纤维的中心，藏着名为肌原纤维的杆状结构。这些丝状构造可不简单，其中包含了两种至关重要的蛋白质——肌动蛋白和肌凝蛋白。它们就像是肌肉收缩舒张的“幕后英雄”，彼此间的相互吸引，让肌肉得以完成收缩和舒张的动作。不过，这两种蛋白质的结合并非一蹴而就，肌肉组织中需要先发生一连串连锁反应，释放出特定的分子，它们才能顺利结合。

肌内膜包裹着一束束的肌纤维，而肌原纤维是构成肌纤维的结构。

这些蛋白质间的互动遵循着“肌丝滑动”模式。当组织释放出钙和“三磷酸腺苷”（简称ATP，这是一种神奇的分子）时，肌动蛋白和肌凝蛋白便开始发挥作用，收缩肌原纤维中名为肌小节的区域。而当钙和ATP耗尽时，这两种蛋白质就会分离，让收缩的肌小节放松，肌肉也随之舒张。这种循环持续进行，肌肉就能带动身体动起来：整体组织牵动肌肉，肌腱也跟着运动；当肌肉收缩时，它所附着的两根骨骼被拉近，动作便产生了。

让我们更深入地剖析一下肌肉的构成。肌外膜是一层纤维鞘，它紧紧环住肌肉的结缔组织，为肌肉提供保护。血管则通过红细胞将氧气运至肌肉细胞，为肌肉的运作提供能量。肌束膜也是结缔组织，它负责分隔每束称为肌束的肌纤维，让肌肉的结构更加有序。肌细胞的细胞膜叫肌膜（sarcolemma），上面有着能让钙离子等化学物质通过的孔洞，是肌肉与外界进行物质交换的重要通道。细胞核作为细胞中最重要的胞器，里面藏着对细胞生成至关重要的遗传讯息，指导着肌肉细胞的生长和发育。肌原纤维是可收缩的丝状构造，内含肌肉收缩所需的蛋白质，是肌肉力量的直接来源。

骨骼肌纤维的收缩与舒张是一个高度协调的分子运动过程，其核心机制是肌丝滑动原理。当运动神经冲动传递至肌膜时，兴奋通过横小管系统传导至肌质网，触发储存的钙离子大量释放至肌质。这些钙离子与细肌丝上的肌钙蛋白结合，引起原肌球蛋白构象变化，从而暴露出肌动蛋白上被掩盖的活性位点。随即，粗肌丝的肌球蛋白头部与这些位点结合形成横桥，在ATP水解供能的驱动下，肌球蛋白头部发生定向偏转，牵引细肌丝向M线方向滑动。这一过程导致肌节缩短，表现为明带和H带变窄，而暗带长度保持恒定，最终实现肌肉收缩。

当兴奋终止时，肌质网膜上的钙泵将钙离子主动回收，使肌质内钙离子浓度迅速下降。随着钙离子与肌钙蛋白解离，原肌球蛋白重新遮蔽肌动蛋白的活性位点，肌球蛋白头部与肌动蛋白的结合随之解除。在弹性组织的回复作用下，细肌丝回到初始位置，肌节恢复原长，肌肉进入舒张状态。值得注意的是，ATP在此过程中发挥双重作用：既为肌丝滑动提供能量，又是横桥解离的必要条件。这一精密调控机制确保了骨骼肌能够快速、准确地响应神经指令完成舒缩活动。

肌肉约占人体重量的40%，可见其在人体中的重要地位。而心脏，作为人体最重要的器官之一，它的跳动也离不开特殊的肌肉——心肌。成年人的心脏通常每分钟跳动60到100次，为了让血液在全身循环，心脏得持续收缩、舒张。心肌细胞虽与骨骼肌细胞相似，但前者的分枝更多，并透过间盘相连。间盘让心肌细胞呈波浪状运动，这种独特的运动方式让心脏成了体内强大的“泵”。心脏的收缩由电脉冲引发，但心跳却受自律神经系统掌控，无需意识思维，电讯号就能活化心肌细胞，让心脏每天平均跳动10万次，为我们的生命提供源源不断的动力。

心肌细胞收缩，让心脏得以抽送血液。人类的心脏每天平均会跳动10万次。

从微观的蛋白质互动到宏观的身体运动，从骨骼肌的精妙构造到心肌的独特运作，肌肉的力量无处不在，它支撑着我们的每一个动作，维持着我们的生命活动，真可谓是人体中最神奇的存在之一。

文中图片均来源于《How it works》杂志

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：《how it works》科普团队

审核：孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任 中华医学会医史分会委员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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