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1、1,1,一、骨骼肌细胞的微细结构 二、骨骼肌的兴奋收缩耦联 三、骨骼肌收缩的分子机制 四、骨骼肌收缩的外部表现 和力学分析,2,2,一、横纹肌 （一）骨骼肌NM接头处的兴奋传递,N-M接头结构： 接头前膜 接头间隙 接头后膜终板膜,3,3,4,4,化学性胞外信号(ACh),ACh + 受体=复合体,终板膜变构=离子通道开放,Na+内流,终板膜电位,骨骼肌收缩,5,6,神经冲动-运动神经末梢-囊泡释放-ACh-终板膜上的N2型ACh受体阳离子通道结合-通道开放Na+内流-终板膜去极化终板电位(endplate potential)-邻近的肌细胞膜上的电压依赖性钠通道开放AP肌肉收缩。 阻断剂：美
2、洲箭毒、-银环蛇毒可与Ach竞争与受体结合影响传递和肌肉收缩。 有机磷农药中毒：抑制胆碱脂酶活性而出现中毒症状。,7,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,8,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),9,ACh与终板膜上的N2受体结合，受体蛋白分子构型改变,10,终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性,11,11,（二）骨骼肌细胞的微细结构 1. 肌原纤维和肌小节 肌原纤维（myofibril)： 1-2mm的纤维状结构,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,肌小节（sarcomere)： 肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 长 1.5-3.5
3、mm 暗带： 1.5 mm 粗肌丝组成 H 带： 只有粗肌丝 M 线： 粗肌丝的固定结构 明带： 只有细肌丝 Z 线： 粗肌丝的连接部,17,17,2. 肌管系统 T管（横管系统）：肌细胞膜向内凹陷形成，与肌原 纤维垂直，在Z线附近环绕肌纤维 L管（纵管系统）：与肌原纤维平行，在肌小节两端 邻近T管处膨大形成终末池，不与T管相通 三联管结构：一个横管及其两侧肌小节的终末池构 成，是骨骼肌的电兴奋和机械收缩的重要结构。 内含大量的Ca2+。,18,18,横管系统：T管； 纵管系统：L管； 三联管,19,19,20,20,二、骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联,兴奋-收缩耦联(excitation-con
4、traction coupling)： 骨骼肌细胞膜的电变化为特征的兴奋过程和肌纤维机械性变化为基础的收缩过程之间的中介过程 1. 兴奋沿着横管系统传向肌细胞的深处； 2. 三联管结构处的信息传递； 3. 肌浆网（纵管系统）中的Ca2+释放入肌浆和再 积聚,21,21,兴奋-收缩耦联 三个主要步骤： 肌膜电兴奋的传导 三联管处的信息传递 肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放Ca2+是兴 奋-收缩耦联的耦联物,22,三联管 信息传递 1 钙内流 触发 2 IP3触发,IP,3,23,23,24,24,三、骨骼肌收缩的分子机制 粗肌丝主要由肌凝蛋白（myosin，肌球胆白)组成 一端膨大的长杆状，杆
5、状部朝M线聚合成束，膨 大部露在M线两侧粗肌丝表面形成横桥（cross fridge) 横桥的特征： 1.可与细肌丝上的肌纤蛋白分子可逆性结合，并 把其向M线方向扭动； 2.具有ATP酶的作用，分解为横桥的扭动提供能 量。,25,25,收缩蛋白 肌球蛋白 肌动蛋白,26,26,27,27,细肌丝由三种蛋白质组成 肌纤蛋白（actin, 肌动蛋白）：单体球状聚合成 双螺旋状细肌丝的主干 原肌凝蛋白（tropomyosin)：也成双螺旋，与肌 纤蛋白并行，安静时位于肌凝蛋白和肌纤蛋 白之间，阻碍二者的结合 肌钙蛋白（troponin)：间断地出现在原肌凝蛋白 的双螺旋上，有三个亚单位。其中一个亚单
6、 位与Ca2+结合，并把信息传给原肌凝蛋白,28,28,29,29,肌纤蛋白 actin 原肌凝蛋白 tropomyosin 肌钙蛋白 troponin Troponin C Troponin I Troponin T,30,30,31,31,32,32,33,33,按任意键 飞入横桥摆动动画,肌节缩短=肌细胞收缩,牵拉细肌丝朝肌节中央滑行,横桥摆动,横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量,原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点,Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型,终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆,肌丝滑行,34,34,骨骼肌舒张机制,兴奋-收缩耦联后,肌膜电位复极化,终
7、池膜对Ca2+通透性 肌浆网膜Ca2+泵激活,肌浆网膜Ca2+,Ca2+与肌钙蛋白解离,原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点,骨骼肌舒张,35,35,四、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析,前负荷（preload）：骨骼肌收缩之前所受到的重量 负荷 初长度：骨骼肌收缩之前肌肉的长度 后负荷（after load）：骨骼肌开始收缩之后所受到 的阻力负荷 等长收缩（ Isometric contraction）:骨骼肌收缩时， 长度不变，但张力却增加 等张收缩（ Isotonic contraction）：骨骼肌收缩时， 张力不变，但长度却缩小,36,36,37,37,等长收缩（Isometric cont
8、raction） 等张收缩（Isotonic contraction）,38,38,（一）不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响,单收缩（single twich)： 复合收缩 不完全强直收缩（incomplete tetanus): 完全强直收缩（complete tetanus): 运动神经末梢释放的神经递质，足够引起骨骼 肌的完全强直收缩 复合收缩的特点：产生的张力远远高于单收缩,39,39,40,40,41,41,最适前负荷：此时肌肉收缩时产生的张力 最大，收缩的的速度最快 最适初长度：最适前负荷时肌小节的长度,注：当负荷小于肌张力时,出现等张收缩； 当负荷等于或大于肌张力时,出现等长收缩；
9、正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的,而且 总是等长收缩在前,当肌张力增加到超过后负荷时,才 出现等张收缩。,42,42,1.前负荷对肌肉收缩 的影响,前负荷：肌肉收缩前 遇到的负荷。,肌肉舒张,(二) 影响收缩因素,43,43,前负荷肌节初长度粗细肌丝的重叠程度肌张力。 肌节最适初长（2.0-2.2m）时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速度、幅度和张力最大； 前负荷或肌节最适初长或肌张力。,44,44,前负荷,45,45,前负荷的影响,在一定范围内，前负荷愈大，初长度 愈长，收缩力愈大； 最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产 生最大张力； 前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。,46,46,2. 后负荷对肌肉
10、收缩 的影响,后负荷：肌肉收缩时 才遇到的负荷。,47,47,在等张收缩条件下观察 后负荷为0肌缩速度、幅度和张力最小； 后负荷肌缩速度、幅度和张力； 后负荷肌缩速度、幅度和张力。,曲线1：张力-速度曲线 曲线2：速度张力=功率,48,48,49,49,后负荷影响,（1）先产生张力，后出现缩短，缩短发生 后张力不再增加 （2）后负荷愈大，张力愈大，缩短出现愈 迟，缩短的初速度和总长度愈小,50,50,3. 肌肉收缩能力对肌肉收缩 的影响,概念：能影响肌肉收缩效果的肌肉内部 功能状态。 收缩能力 收缩效果 收缩能力 收缩效果,51,51,肌缩能力肌缩速度、幅度和张力； 肌缩能力肌缩速度、幅度和张
11、力。 决定肌缩效应的内在特性主要是： .兴奋-收缩耦联期间胞浆内Ca2+的水平； .肌球蛋白的ATP酶活性。 调节和影响肌缩效应内在特性的因素： 许多神经递质、体液物质、病理因素和药物。,52,五、平滑肌的结构和生理特性,（一）平滑肌的微细结构和收缩机制 平滑肌的微细结构： 细胞内骨架: 卵圆形的致密体，以一定的间隔出现于细胞膜 内侧-致密区与相邻细胞的类似结构相对，形成连接很 密的机械性耦联 （还有一些缝隙连接-实现电耦联或化学耦联） 类Z带的蛋白质-可能是与细肌丝连接部位 结蛋白丝状物-在致密体和致密区之间 类细肌丝结构： （不含肌钙蛋白）有大量的细肌丝，比骨骼 肌少量的肌凝蛋白。围绕粗肌丝互相交错排列-可能是 类似于骨骼肌中肌小节的功能单位,53,54,（二）平滑肌功能分类,多单位平滑肌（multi-unit smooth muscle）： 活动受外来神经或激素、递质的支配 如：竖毛肌、虹膜肌、瞬膜肌、大血管平滑肌等 单一单位平滑肌（single-unit smooth muscle）： 通过细胞间的电耦联进行同步性活动。大多有自 率性 如：胃肠道、子宫、输尿管平滑肌,