1、.,1,.,2,第四節(jié) 肌細(xì)胞的收縮,骨骼肌 橫紋肌 肌肉 （功能特性） 心肌 (形態(tài)特點(diǎn)) 平滑肌,.,3,橫紋肌,(一) 神經(jīng)-肌接頭處興奮的傳遞 1.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)： 接頭前膜 電鏡下神經(jīng)-肌肉 接頭間隙 接頭后膜(終板膜),.,4,軸突末梢中含有許多突觸小泡內(nèi)含大量的Ach終板膜上有N2型ACh受體陽離子通道 （N2-ACh receptor cation channel） 乙酰膽堿酯酶,.,5,2.傳遞過程： 神經(jīng)末梢處神經(jīng)沖動(dòng) 接頭前膜電壓門控性Ca2+通道瞬間開放 膜對(duì)Ca2+通透性增加 Ca2+內(nèi)流進(jìn)入軸突末梢 觸發(fā)突觸小泡向前膜移動(dòng)，突觸小泡膜與軸突膜的融合，融合處出現(xiàn)裂口、釋放遞

2、質(zhì)ACh 接頭間隙,.,6, ACh 擴(kuò)散到后膜(終板膜) N2型ACh受體陽離子通道亞單位結(jié)合終板膜Na+ 、 K+ (以Na+為主，)通道開放，Na+內(nèi)流(為主) K+外流后膜去極化, 為終板電位(endplate potential, EPP) 終板電位總和鄰近肌膜的電壓門控鈉通道，肌膜去極到閾電位水平而產(chǎn)生動(dòng)作電位。 ACh發(fā)揮作用后被接頭間隙中的膽堿脂酶分解失活。,.,7,.,8,特點(diǎn)： 1.神經(jīng)-肌肉接頭處的信息傳遞通過“電-化學(xué)-電”的單向傳遞形式。 Ca2+的進(jìn)入量決定著突觸小泡釋放的數(shù)目。 終板電位（EPP）產(chǎn)生的關(guān)鍵因素： ACh和-亞單位結(jié)合后結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致Na+內(nèi)流增加。

3、,.,9,2.興奮傳遞是1對(duì)1的。 終板膜本身沒有電壓門控鈉通道，不產(chǎn)生動(dòng)作電位。 每次神經(jīng)沖動(dòng)引起的ACh釋放量足以使產(chǎn)生的終板電位總和達(dá)到鄰近肌膜電壓門控鈉通道的閾電位水平使肌細(xì)胞產(chǎn)生一次可沿整個(gè)肌細(xì)胞膜傳導(dǎo)的動(dòng)作電位。,.,10,3. ACh合成部位與釋放： 合成部位：軸漿中 儲(chǔ)存： 突觸小泡內(nèi) 量子： 每個(gè)突觸小泡中儲(chǔ)存的ACh量 （“小包”ACh），通常是相當(dāng)恒定的, 稱為一個(gè)量子的ACh。 靜息狀態(tài)下前膜自發(fā)釋放1次ACh /min 終板膜電位微小變化。,.,11,量子釋放(quantal release)： 由一個(gè)ACh量子為單位的釋放稱為量子釋放 微終板電位（miniature

4、 endplate potential,MEPP） 一個(gè)ACh量子釋放引起的終板膜電位變化。 MEPP幅度平均0.4mV。 當(dāng)Ca2+內(nèi)流進(jìn)入軸突末梢時(shí)，大量的突觸小泡幾乎同步釋放ACh，引起的MEPP發(fā)生疊加形成EPP，平均幅度50mV。 產(chǎn)生一個(gè)正常的EPP需釋放250個(gè)突觸小泡。,.,12,MEPP和EPP記錄,.,13,影響神經(jīng)-肌肉接頭信息傳遞的因素 藥物： 特異性阻斷受體通道： 筒箭毒、-銀環(huán)蛇毒 非去極化肌松劑：卡肌寧(阿曲庫銨） 膽堿酯酶抑制劑: 新斯的明,.,14,病理變化： 重癥肌無力-自身免疫性抗體破環(huán)終板膜受體通道 肌無力綜合征的肌病自身免疫性抗體破環(huán)前膜Ca2+通道

5、肉毒桿菌毒素-抑制前膜釋放ACh 有機(jī)磷農(nóng)藥中毒-膽堿酯酶磷酰化 膽堿酯酶失活 接頭間隙ACh,.,15,(二)橫紋肌細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)肌原纖維和肌節(jié): 每條肌原纖維(myofibril)的全長都呈現(xiàn)規(guī)則的明暗交替, 分別為明帶和暗帶;明帶的中央有一條橫向的暗線,稱為Z線。,.,16,肌節(jié) ( sarcomere ) 肌肉進(jìn)行收縮和舒張的最基本功能單位。,電鏡下肌小節(jié) 明帶中含有細(xì)肌絲; 暗帶中含有粗肌絲; 粗細(xì)肌絲在空間上呈規(guī)則的排列。 細(xì)肌絲是粗細(xì)肌2倍,.,17,粗肌絲 肌球蛋白(亦稱肌凝蛋白，myosin )桿狀部分由兩條重鏈的尾部相互纏繞形成，頭部由兩條重鏈的末端分別結(jié)合一對(duì)輕鏈。,.,

6、18,原肌凝蛋白（tropomyosin）,肌纖蛋白（actin）,肌鈣蛋白（troponin）,細(xì)肌絲:, 肌纖蛋白（actin）, 原肌凝蛋白（tropomyosin）, 肌鈣蛋白（troponin）,（收縮蛋白質(zhì)）,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì),.,19,肌管系統(tǒng),.,20,橫管（T管） 肌管系統(tǒng) 縱管（肌質(zhì)網(wǎng),SR） 在肌原纖維周圍的SR也稱為縱行肌質(zhì)網(wǎng)（L SR ） L SR：有Ca2+泵 Ca2+ SR 連接內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（JSR、終池）: SR末端膨大與T管膜接觸部分。 JSR膜上有鈣釋放通道（ryanodine受體，RYR）。 三聯(lián)管： T管與兩側(cè)終池（興奮收縮-耦聯(lián)過程）。 T管膜、肌膜有L型鈣通道。

7、,.,21,肌管的作用 橫 管：傳動(dòng)作電位至肌細(xì)胞深部 縱 管：貯存、釋放、聚積鈣 三聯(lián)管：興奮- 收縮耦聯(lián)部位,.,22,(三)橫紋肌的收縮機(jī)制肌絲滑行理論(myofiament sliding theory) 直接證據(jù)：肌肉收縮時(shí)暗帶長度不變，明帶縮短，同時(shí)H帶相應(yīng)變窄。,.,23,主要內(nèi)容： 橫紋肌的肌原纖維由粗、細(xì)兩組走向平行的蛋白絲構(gòu)成。肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)，縮短和伸長均通過粗、細(xì)肌絲在肌節(jié)內(nèi)的相互滑動(dòng)而發(fā)生，肌絲本身的長度不變。,.,24,肌肉舒張狀態(tài)，橫橋-ATP被其頭部的ATP酶分解，形成的ADP和無機(jī)磷酸仍留在頭部，使橫橋處于高勢能狀態(tài)，與細(xì)肌絲垂直，并對(duì)細(xì)肌絲肌動(dòng)蛋白有高度親和力,2

8、.肌肉收縮的過程,.,25,.,26,當(dāng)肌質(zhì)中Ca2+濃度增高;肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合后發(fā)生構(gòu)像改變； 肌鈣蛋白與肌動(dòng)蛋白結(jié)合減弱，原肌球蛋白向肌動(dòng)蛋白的雙螺旋溝內(nèi)移動(dòng),暴露出肌動(dòng)蛋白的橫橋結(jié)合位點(diǎn)；,.,27,肌動(dòng)蛋白與橫橋頭部結(jié)合,導(dǎo)致橫橋頭部構(gòu)像改變，頭部向橋臂方向擺動(dòng)，并托動(dòng)細(xì)肌絲向M線方向滑動(dòng)，橫橋頭部貯存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧〗z滑動(dòng)引起肌節(jié)縮短，同時(shí)橫橋頭部的ADP和無機(jī)磷酸與之分離。,.,28,ADP解離的位點(diǎn)上，橫橋頭部結(jié)合一個(gè)ATP分子后，橫橋頭部與肌動(dòng)蛋白解離。 解離后的橫橋頭部迅速將其結(jié)合的ATP分解為ADP和無機(jī)磷酸，恢復(fù)垂直于細(xì)肌絲的高勢能狀態(tài)。橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、擺動(dòng)、復(fù)位

9、和新位點(diǎn)的再結(jié)合的過程，稱為橫橋周期。,.,29,橫橋周期,.,30,(四 ) 橫紋肌細(xì)胞的興奮-收縮耦聯(lián)過程 1.概念: 將膜的電變化為特征的興奮過程和以肌纖維機(jī)械變化為基礎(chǔ)的收縮過程聯(lián)系起來的中介機(jī)制稱為興奮-收縮耦聯(lián)(excitation-contraction coupling)。 2.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ): 肌管系統(tǒng),關(guān)鍵部位為三聯(lián)管結(jié)構(gòu)。,.,31,.,32,3. 興奮-收縮耦聯(lián)基本過程 電興奮通過橫管(T管)系統(tǒng)傳向肌細(xì)胞深處，激活T管膜和肌膜的L型鈣通道（不開放）。 三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞： L型鈣通道變構(gòu)，激活連接肌質(zhì)網(wǎng)（junctional sarcoplasmic reticulum

10、, JSR）膜上的ryanodine受體（RYR或稱鈣釋放通道）開放，使JSR內(nèi)的Ca2+釋放入胞質(zhì)。,.,33,.,34,胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高，肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合引發(fā)肌肉收縮。 胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高，激活縱行肌質(zhì)網(wǎng)（longitudinal sarcoplasmic reticulum,LSR）膜上的鈣泵，將Ca2+回收入肌質(zhì)網(wǎng)，肌肉舒張。,.,35,.,36,Ca2+在興奮-收縮耦聯(lián)過程中的關(guān)鍵作用,L型鈣通道引導(dǎo)骨骼肌SR釋放Ca2+的過程 中，作為一個(gè)電位變化敏感信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分 子，而不是作為離子通道發(fā)揮作用。,.,37,(五)影響橫紋肌收縮效能的因素 肌肉收縮效能表現(xiàn)為： 收縮時(shí)

11、產(chǎn)生的 張力或/和長度縮短程度 張力或/和長度縮短速度 等張收縮（isotonic contraction） 肌肉作等張收縮時(shí)長度縮短,張力不變。 等長收縮 （isometric contraction） 肌肉作等長收縮長度不變，張力增加。,.,38,根據(jù)肌肉的長度或張力變化分為兩種形式： 等張收縮 實(shí)驗(yàn)條件下，肌肉一端固定，另一端處于游離狀態(tài)，當(dāng)肌肉收縮時(shí)，肌節(jié)縮短，在肌肉縮短的整個(gè)過程中張力始終保持不變。,.,39,等長收縮,在實(shí)驗(yàn)條件下，將肌肉的兩端固定，當(dāng)肌肉收縮時(shí)長度不能縮短，而肌肉收縮過程中只有張力升高。 如體操中的“十字支撐” “直角支撐” 武術(shù)中的站樁,.,40,當(dāng)屈肘舉起一恒

12、定負(fù)荷時(shí)肌肉收縮產(chǎn)生的張力隨關(guān)節(jié)角度而變化,特點(diǎn)： 收縮時(shí)肌肉長度縮短、 起止點(diǎn)相互靠近，因而引起身體運(yùn)動(dòng)。,.,41,概念： 前負(fù)荷(preload): 在肌肉收縮之前所承受的負(fù)荷。決定初長度 初長度（initial length）: 肌肉收縮之前的長度。 前負(fù)荷的不同，同一肌肉將在不同的初長度條件下進(jìn)行收縮。 初長度是前負(fù)荷的觀測指標(biāo)。,.,42,1.前負(fù)荷(preload)： 實(shí)驗(yàn)裝置使肌肉只產(chǎn)生張力. 可觀察在不同的初長度時(shí), 同一肌肉產(chǎn)生的張力. 繪制成長度-張力曲線。,.,43,長度-張力曲線,測定等長收縮的張力的裝置： 測定不同肌肉長度對(duì)收縮張力的影響 當(dāng)把肌肉伸展到一定長度時(shí)，

13、由于肌肉中結(jié)締組織的回彈，會(huì)產(chǎn)生一定的被動(dòng)張力。 施加刺激，可記錄到一個(gè)收縮后的張力（總） = 被動(dòng)張力 + 主動(dòng)張力 肌肉固定于不同的初長度進(jìn)行測量，可得到靜息張力、總張力、肌肉長度的關(guān)系曲線。,.,44,主動(dòng)張力曲線中，隨前負(fù)荷 的增加，收縮時(shí)產(chǎn)生的主動(dòng) 張力先隨之加大，達(dá)到一最 大值后又逐漸減小直到 0 值. 存在最適前負(fù)荷和相應(yīng)的最 適初長度. 最適初長度下產(chǎn)生最大張力.,.,45,長度-張力曲線與肌節(jié)長度的變化有關(guān),在一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷越大，初長度越長，粗細(xì)肌絲的有效重疊越多，肌肉收縮越強(qiáng)。 粗肌絲上的每個(gè)橫橋都有與細(xì)肌絲相互作用的位置，因而出現(xiàn)最佳收縮效果。 當(dāng)肌肉收縮達(dá)到最大時(shí)所

14、對(duì)應(yīng)的為最適前負(fù)荷和最適初長度,主 動(dòng) 張 力,.,46,最適初長度 骨骼肌在體內(nèi)所處的自然長度，大致相當(dāng)于它們的最適初長度 粗肌絲的長度是1.5m，在M線兩側(cè)各0.1m的范圍內(nèi)沒有橫橋, 因此在M線兩側(cè)有橫橋的粗肌絲長度各為0.65m，這樣當(dāng)每側(cè)細(xì)肌絲伸入暗帶0.65m ,每個(gè)肌小節(jié)的長度2.02.2m。 減少前負(fù)荷使肌小節(jié)長度小于2.2m， 增加前負(fù)荷大于最適前負(fù)荷使肌小節(jié)的長度將大于2.2m。,.,47,前負(fù)荷對(duì)肌肉收縮的影響,1、在一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷愈大， 初長度愈長，收縮力愈大； 2、最適初長度時(shí)， 肌肉收縮能使肌肉產(chǎn)生最大張力； 3、前負(fù)荷過大，初長度過長，收縮力降低。,.,48,

15、2.后負(fù)荷(after-load):肌肉在收縮過程中所承受的負(fù)荷。,*張力-速度曲線： 前負(fù)荷固定不變條件下, 給予不同后負(fù)荷, 通過刺激觀察肌肉張力和縮短的時(shí)間、程度.,.,49,后負(fù)荷影響 1. 先產(chǎn)生張力，后出現(xiàn)縮短，縮短發(fā)生后 張力不再增加。 2. 后負(fù)荷愈大，在克服后負(fù)荷阻力后肌肉 收縮的張力愈大，縮短出現(xiàn)時(shí)間也越晚， 縮短的初速度和總長度愈小 。,.,50,等長收縮(isometric contraction): 后負(fù)荷如果超過肌肉收縮所能產(chǎn)生的最大張力，肌肉收縮時(shí)不再表現(xiàn)縮短，這種不出現(xiàn)肌肉長度變短而只有張力增加的收縮過程。 等張收縮(isotonic contraction)：

16、 收縮時(shí)止發(fā)生肌肉縮短而張力保持不變。,張力-速度曲線,由圖可見: 在后負(fù)荷下收縮,產(chǎn)生的最大張力和收縮速度呈反變 后負(fù)荷=0時(shí)，產(chǎn)生最大收縮速度 主動(dòng)張力最大時(shí),收縮速度=0 后負(fù)荷為最大張力的30%時(shí), 肌肉的輸出功率最大,曲線2,.,52,張力-速度曲線,.,53,張力大?。喝Q于活化的橫橋數(shù)目； 收縮速度：取決于能量釋放速率和肌球蛋白ATP酶活性，與活化的橫橋數(shù)目無關(guān)。,.,54,3.肌肉的收縮能力(contractility) 1）概念： 指與負(fù)荷無關(guān)的，決定肌肉收縮效能的內(nèi)在特性。 收縮所產(chǎn)生的張力 影響肌肉收縮的效率： 縮短時(shí)的程度 速度 胞質(zhì)內(nèi)Ca2+的水平 內(nèi)在特性主要取決于

17、： 肌球蛋白的ATP酶活性。 神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)：參與肌肉收縮的的運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量 肌肉收縮的的頻率,.,55,2) 影響肌肉收縮能力的因素 降低 缺氧、酸中毒、 能源物質(zhì) 加強(qiáng) 鈣離子、咖啡因、腎上腺素,.,56,4.收縮的總和 包括運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量、頻率效應(yīng)的總和。 在神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，快速調(diào)節(jié)收縮的強(qiáng)度。一個(gè)脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其軸突分支所支配的全部肌纖維，總稱為一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位。,.,57,弱收縮時(shí)，小運(yùn)動(dòng)單位收縮；收縮強(qiáng)度增加時(shí)，隨之更多的、更大的運(yùn)動(dòng)單位參加收縮，產(chǎn)生的張力也隨之增加。 舒張時(shí)，首先最大的運(yùn)動(dòng)單位停止收縮，最后才是小運(yùn)動(dòng)單位。這種調(diào)節(jié)收縮強(qiáng)度的方式也稱為大小原則。,.,58,(2)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)放沖動(dòng)頻率與骨骼肌收縮形式 單收縮(single twitch) ： 骨骼肌受到一次短促刺激,可產(chǎn)生一次動(dòng)作電位,隨后會(huì)出現(xiàn)一次機(jī)械收縮.稱為單收縮。,.,59,分為三個(gè)時(shí)期 潛伏期 收縮期 舒張期 在一次單收縮中動(dòng)作電位時(shí)程近12ms（相當(dāng)于絕對(duì)不應(yīng)期），而收縮過程可達(dá)幾十或幾百毫秒，因而在收縮過程中有可能接受新的刺激，發(fā)生新的興奮和收縮。,.,60