细胞生理学-肌肉收缩
兴 奋 - 收 缩 耦 联 过 程
肌膜AP沿横管膜传至三联管 肌膜AP沿横管膜传至三联管 AP ↓ 终池钙通道开放,终池内Ca 终池钙通道开放,终池内Ca2+进入肌浆 ↓ 肌钙蛋白与Ca 结合,原肌凝蛋白位移, 肌钙蛋白与Ca2+结合,原肌凝蛋白位移, 暴露肌动蛋白横桥结合位点 ↓ 横桥与肌动蛋白结合 ↓ 横桥摆动, 横桥摆动,牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 ↓ 肌节缩短= 肌节缩短=肌细胞收缩 ↓ Ca2+被泵回肌浆网,Ca2+与肌钙蛋白脱离 被泵回肌浆网, ↓ 原肌凝蛋白复位, 原肌凝蛋白复位,横桥与肌动蛋白分离 ↓ 肌小节恢复静息长度, 肌小节恢复静息长度,肌肉舒张
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、横纹肌的收缩机制 (一)形态学观察 —— 肌丝滑行理论
肌丝滑行理论: 肌丝滑行理论: 横纹肌的肌原纤维由粗、细两组平行 横纹肌的肌原纤维由粗、 走向的蛋白丝组成,肌肉缩短和伸长通过 走向的蛋白丝组成, 细肌丝在肌节内相互滑动发生, 粗、细肌丝在肌节内相互滑动发生,肌丝 本身长度不变。 本身长度不变。 肌肉收缩时暗带长度不变, 肌肉收缩时暗带长度不变,只有明 带发生缩短,同时 带变窄 带变窄。 带发生缩短,同时H带变窄。
四、骨骼肌收缩的外部表现 (一) 等长收缩与等张收缩
1、等长收缩:收缩时张力增加,长度不变 、等长收缩:收缩时张力增加, 收缩阻力≥收缩力时出现 收缩阻力 收缩力时出现 2、等张收缩:收缩时长度缩短,张力不变 、等张收缩:收缩时长度缩短, 收缩阻力<收缩力出现 收缩阻力< 人运动时肌肉收缩多为混合式, 人运动时肌肉收缩多为混合式,但必定 是张力增加在前,长度缩短在后。 是张力增加在前,长度缩短在后。
二、骨骼肌细胞的微细结构
(一)肌原纤维与肌小节
肌小节: 肌小节:肌细胞收缩的基本结构和功能 单位
明带+ 肌小节长度 = 1/2明带+暗带+1/2明带 明带 暗带+ 明带 线间区域) (即2条Z线间区域) 条 线间区域
(二)肌管系统
横管: 管 横管:T管 传导肌膜AP 传导肌膜
纵管: 管 肌质网, ) 纵管:L管(肌质网,SR) 终池(肌节两端L管 富含Ca 终池(肌节两端 管)富含 2+ 三联管:每一横管和其两侧纵管终池。 三联管:每一横管和其两侧纵管终池。是 耦联肌细胞膜AP和肌细胞收缩的 耦联肌细胞膜 和肌细胞收缩的 关键结构。 关键结构。
收 缩 过 程
舒 张 过 程
Ca2+是神经-肌肉接头兴奋传递 是神经- 的信号分子,又是兴奋- 的信号分子,又是兴奋-收缩耦联的 启动因子和耦联因子, 启动因子和耦联因子,是肌肉收缩产 生的关键。 生的关键。
运动神经兴奋引起骨骼肌收缩的全过程? 运动神经兴奋引起骨骼肌收缩的全过程?
神经- 神经-肌肉接头处的兴奋传递 肌膜AP传导和三联管处信息传递 肌膜 传导和三联管处信息传递 兴奋-收缩耦联(收缩和舒张步骤) 兴奋-收缩耦联(收缩和舒张步骤)
横桥周期——肌肉收缩分子机制 肌肉收缩分子机制 横桥周期
(三)兴奋-收缩耦联 兴奋- 1、结构基础 —— 肌管系统(三联管) 、 肌管系统(三联管) 2、兴奋-收缩耦联机制 、兴奋-
肌膜AP经 管扩布至肌细胞深部 ① 肌膜 经T管扩布至肌细胞深部 三联管信息传递,终池释放Ca ② 三联管信息传递,终池释放 2+进入胞浆 胞浆【 促使肌钙蛋白与Ca ③ 胞浆【Ca2+】↑促使肌钙蛋白与 2+结合并 促使肌钙蛋白与 引发肌肉收缩 肌浆网将Ca 泵回终池,胞浆【 ④ 肌浆网将 2+泵回终池,胞浆【Ca2+】↓, , 肌肉舒张。 肌肉舒张。
第四节 肌细胞的收缩 骨骼肌神经- 一、 骨骼肌神经-肌接头处兴奋传递 1、接头结构 、 接头前膜 接头间隙 接头后膜(终板膜) 接头后膜(终板膜)
2、传递物质及其受体 、 递质: 递质:Ach(接头前膜释放) (接头前膜释放) Ach释放和分解:量子式释放;释放的 释放和分解:量子式释放; 释放和分解 Ach由接头间隙的胆碱酯酶分解 由接头间隙的胆碱酯酶分解 Ach受体:N2型Ach受体(烟碱样) 受体: 受体( 受体 受体 烟碱样) (位于接头后膜) 位于接头后膜)
特点: 特点:
神经-肌接头处兴奋传递是“ 化学— 神经-肌接头处兴奋传递是“电—化学 化学 电”的过程 神经末梢AP引起递质释放关键是 神经末梢 引起递质释放关键是Ca2+内流 引起递质释放关键是 引起终板电位的关键是Ach与受体结合, 与受体结合, 引起终板电位的关键是 与受体结合 导致Na 导致 +内流 终板电位是局部兴奋。 全或无”特征, 终板电位是局部兴奋。无“全或无”特征, 其大小与接头前膜释放Ach量成正比。 量成正比。 其大小与接头前膜释放 量成正比
Ach受体类型: 受体类型: 受体类型 1、N型Ach受体(烟碱受体) 受体( 、 型 受体 烟碱受体) 阻断剂: 阻断剂:筒箭毒碱
a. N1型(神经元型烟碱受体) 神经元型烟碱受体) 阻断剂: 阻断剂:六烃季铵
b. N2型(肌肉型烟碱受体) 肌肉型烟碱受体)
阻断剂: 阻断剂:十烃季铵
2、M型Ach受体(毒蕈碱受体) 、 型 受体( 受体 毒蕈碱受体) 阻断剂: 阻断剂:阿托品
(二) 肌丝分子组成 粗肌丝(肌球蛋白) 粗肌丝(肌球蛋白)
横桥: 酶活性, 横桥:有ATP酶活性,与肌动蛋白结合的部位 酶活性 杆部
细肌丝: 细肌丝:
肌动蛋白:与横桥结合, 肌动蛋白:与横桥结合,启动收缩过程 原肌凝蛋白: 原肌凝蛋白:阻止肌动蛋白与横桥结合 肌钙蛋白:结合 肌钙蛋白:结合Ca2+,调控肌动蛋白分子 与横桥的结合
张 力
最适初长时主动张力最大 最适初长时主动张力最大 主动张力
前负荷增加: 前负荷增加:主动 张力在一定范围内 张力在一定范围内 随之增加, 随之增加,超过一 定范围张力下降。 定范围张力下降。
主动张力
力增 长 —张力 张力
初长
初长
肌肉的张力—速度关系曲线 肌肉的张力 速度关系曲线 缩 短 速 度 V
3、神经肌肉接头处的兴奋传递 、
神经-肌接头兴奋传递过程: 神经-肌接头兴奋传递过程:
运动神经AP传至末梢 运动神经 传至末梢 ↓ 神经末梢对Ca 通透性增加, 神经末梢对 2+通透性增加,Ca2+内流 ↓ 接头前膜内囊泡向前膜移动、融合、破裂, 接头前膜内囊泡向前膜移动、融合、破裂, 囊泡内Ach释放入接头间隙 囊泡内 释放入接头间隙 ↓ Ach与终板膜 2受体结合,受体构型改变 与终板膜N 与终板膜 受体结合, ↓ 终板膜对Na 的通透性增加, 终板膜对 +的通透性增加,Na+内流 ↓ 产生终板电位( 产生终板电位(EPP) ) ↓ EPP使附近肌膜去极化达 ,引起肌膜 使附近肌膜去极化达TP,引起肌膜AP 使附近肌膜去极化达
(二)单收缩与强直收缩 1、单收缩 、
2、强直收缩 、
五、肌肉收缩的力学分析 1、前负荷——肌肉收缩前已存在的负荷 、前负荷 肌肉收缩前已存在的负荷
前负荷大小常用初长度表示
2、后负荷 、后负荷——肌肉收缩后承受的负荷 肌肉收缩后承受的负荷 3、肌肉收缩能力 、
肌肉固有收缩能力, 肌肉固有收缩能力,与肌肉本身功能 状态有关,与前、后负荷无关。 状态有关,与前、后负荷无关。取决于兴 收缩耦联过程中胞浆内Ca 奋-收缩耦联过程中胞浆内 2+水平和肌 球蛋白ATP酶活性。 酶活性。 球蛋白 酶活性
最大缩短速度V 最大缩短速度 0 收缩力增强
后负荷越小, 后负荷越小,肌肉产 大 大 最大张力P 生的张力越小, 最大张力 0 生的张力越小,而缩 短速度越快 慢 收缩力增强:张力 收缩力增强:张力— 后负荷(主动张力) 后负荷(主动张力) 速度曲线右上移位
小 结 1、神经—肌接头处的兴奋传递 、神经 肌接头处的兴奋传递 2、肌丝分子结构 、 3、兴奋-收缩耦联 、兴奋 收缩耦联 4、肌肉收缩形式和影响因素 、