导图社区 肌细胞的收缩机制
生理学肌细胞的收缩机制,内容有骨骼肌神经肌肉接头处的传递、横纹肌细胞的结构特征、横纹肌细胞的收缩机制、横纹肌细胞的兴奋-偶联机制、影响横纹肌细胞效能的因素。
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肌细胞的收缩
(一)骨骼肌神经肌肉接头处的传递
(1)骨骼肌神经肌肉接头的结构特征
接头前膜
内含有多个突触囊泡,囊泡中含有乙酰胆碱
接头间隙
接头后膜
接头后膜又称终板膜,其上产生局部电位,终板膜外侧有乙酰胆碱酶的分布
(2)骨骼肌神经肌肉接头处的兴奋传递过程
动作电位传到运动神经末梢---接头前膜去极化---电压门控钙通道开放---Ca2+进入运动神经末梢---突触囊泡入胞、乙酰胆碱释放---乙酰胆碱激活N2型乙酰胆碱阳离子通道---终板膜对Na+、K+等通透性增高---终板膜去极化(终板电位)---激活电压门控钠通道---骨骼肌细胞动作电位
易错:终板电位不等于骨骼肌细胞的动作电位,它可通过电紧张方式扩布到周围正常的肌细胞膜,激活膜上的电压门控钠通道
接头前膜释放乙酰胆碱是一种量子式释放,具有钙离子依赖性
量子式释放:即乙酰胆碱以囊泡为单位释放,一个囊泡即为一个量子
微终板电位:静息状态下,接头前膜也会随机释放单个囊泡,引发微小去极化
(3)骨骼肌神经肌肉接头处兴奋传递的特点
单向传递
时间延搁
易疲劳,易受环境因素和药物的影响
(4)骨骼肌神经肌肉接头处兴奋传递的影响因素
①影响Ach的释放:钙离子浓度,肉毒杆菌毒素
②影响Ach的降解:有机磷,新斯的明
③影响Ach-R的结合:筒箭毒,银环蛇毒
④N2型Ach受体的功能:重症肌无力
(二)横纹肌细胞的结构特征
肌原纤维和肌节
一个肌纤维就是一个肌细胞,每个肌纤维都含有上千条肌原纤维
明带,暗带的分布:
肌节是肌肉收缩和舒张的基本单位
肌管系统
横管
纵管(肌质网)
终池
三联管:横管和两侧终池
(三)横纹肌细胞的收缩机制
(1)肌丝滑行理论
肌肉缩短,肌节缩短,暗带不变,明带变短
(2)肌丝的分子结构
粗肌丝
肌球蛋白
功能
①横桥可结合肌动蛋白
②横桥有ATP酶活性,分解ATP功能
细肌丝
肌动蛋白
与横桥头部结合
原肌球蛋白
抑制肌动蛋白与横桥结合
肌钙蛋白
与钙离子结合,由三个亚单位组成,TnT,TnI,TnC,钙离子主要与TnC结合
肌动蛋白和肌球蛋白是收缩蛋白,原肌球蛋白和肌钙蛋白是调节蛋白
(3)肌丝滑行的过程
钙离子与细肌丝中的肌钙蛋白结合,引起原肌球蛋白移位,暴露出肌动蛋白上横桥结合位点,使横桥与细肌丝的肌动蛋白结合,继而引起横桥结构改变,拖动细肌丝向M线靠拢,从而将横桥储存的能量转变为克服负荷的张力和肌节长度的缩短
(4)肌收缩力学表现与横桥及横桥周期
横桥周期:肌球蛋白的横桥与肌动蛋白结合、扭动、复位的过程
肌肉收缩所产生的张力由每一瞬间与肌动蛋白结合的横桥数量决定
肌肉缩短的速度由横桥周期的长短决定,横桥周期越短,肌肉收缩的速度越快
(四)横纹肌细胞的兴奋-偶联机制
①概念:是肌细胞以动作电位为特征的兴奋过程和以相对滑行为基础的机械收缩过程联系起来的中介过程
②关键偶联因子:Ca2+
③过程
横管动作电位---激活横管膜或肌膜上的L型钙离子通道---激活终池上的钙离子释放通道释放钙离子---胞质中的钙离子浓度上升---钙离子与肌钙蛋白TnC结合---引起肌丝滑行---终池中的钙离子泵回收钙离子---肌肉舒张
(五)影响横纹肌细胞效能的因素
①肌肉的两种收缩形式
等长收缩;肌肉收缩时长度保持不变而张力逐渐增大
等张收缩:肌肉收缩时张力保持不变而长度逐渐增大
②肌肉收缩的效能取决于肌肉收缩奇前或收缩时所承受的负荷以及肌肉本身的收缩能力和总和效应等
③前负荷
(1)指肌肉在收缩前承受的负荷
(2)初长度越大---肌肉收缩的张力先增大后减少
(3)最适初长度时全部横桥都能发挥作用,且肌丝间的相互关系也最适合横桥的活动
(4)肌节的最适初长度:2.0-2.2微米
④后负荷
(1)指肌肉在收缩过程中所承受的负荷
(2)先表现为等张收缩,后表现为等长收缩
(4)收缩张力的大小与后负荷大小相等,方向相反,故可用收缩张力的大小来表示后负荷
(5)后负荷越大---收缩张力越大---收缩速度越小
⑤肌肉收缩能力
概念:指与前后负荷无关的影响肌肉收缩效能的肌肉内在特性
钙离子浓度
肌球蛋白ATP酶的活性
钙离子与肌钙蛋白的亲和力
细胞内各种功能蛋白及亚基的表达水平
⑥收缩的总和
(1)多纤维总和
:多根肌纤维同步收缩产生的叠加效应
运动单位:在体情况下一个脊髓前脚运动神经元和其轴突分支所支配的全部肌纤维,称为一个运动单位,骨骼肌以运动单位为基本单元进行收缩
大小原则
(2)频率总和
①单收缩:当动作电位频率很低时,一次动作电位将引起一次完整的收缩和舒张
②不完全强直收缩:当后一次收缩叠加在前一次收缩的舒张期产生的收缩总和
③完全强直收缩:后一次收缩叠加在前一次收缩的收缩期
整体生理条件下,骨骼肌的收缩几乎全部都是完全强直收缩,,有利于完成各种躯体活动和对外界做功
三者比例:7:1:1