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1、 通过认识骨骼肌细胞的微细结通过认识骨骼肌细胞的微细结构，掌握骨骼肌细胞的收缩原理即构，掌握骨骼肌细胞的收缩原理即滑行理论、收缩蛋白质的作用、兴滑行理论、收缩蛋白质的作用、兴奋奋-收缩偶联的结构基础和偶联的收缩偶联的结构基础和偶联的过程过程，理解，理解钙离子钙离子在兴奋在兴奋-收缩偶收缩偶联中的作用；掌握联中的作用；掌握单收缩与强直收单收缩与强直收缩，等张收缩与等长收缩缩，等张收缩与等长收缩的概念；的概念；了解肌收缩的力学分析的意义及张了解肌收缩的力学分析的意义及张力力速度关系。速度关系。第1页/共25页一、一、骨骼肌细胞的微细结构骨骼肌细胞的微细结构1.1.肌细胞肌细胞(肌纤维肌纤维)第2页
2、/共25页2.2.肌原纤维肌原纤维明带明带(I)(I)与暗带与暗带(A)(A)H H带与带与M M线线明带与明带与Z Z线线 第3页/共25页3.3.肌小节肌小节第4页/共25页4.4.粗丝与细丝粗丝与细丝粗丝：直径约为直径约为14 nm14 nm，长约，长约1.6 1.6 m m，从粗，从粗丝还有横向伸出的丝还有横向伸出的突起突起，长约，长约6 nm6 nm，称之为，称之为横横桥桥。粗丝只存在于暗带，暗带的长度即为粗丝粗丝只存在于暗带，暗带的长度即为粗丝的长度。的长度。粗粗丝丝由由肌肌球球蛋蛋白白(myosin)(myosin)组组成成，一一条条粗粗丝丝约约含含200200300300个个肌
3、肌球球蛋蛋白白分分子子。形形状状类类似似拐拐杖杖，有有杆杆有有头头。头头是是肌肌球球蛋蛋白白分分子子的的生生物物学学活活性性部部位位，具具有有与与肌肌动动蛋蛋白白结结合合的的位位点点和和ATPATP酶酶的活性。杆尾朝向线平行聚合。的活性。杆尾朝向线平行聚合。第5页/共25页细丝：直径约直径约7 nm7 nm，它由线向两侧平行伸去，它由线向两侧平行伸去，每侧长约每侧长约1.0 1.0 m m，细丝从明带伸入暗带一定距离，细丝从明带伸入暗带一定距离，直达带的边缘为止，所以在暗带中有一部分是粗直达带的边缘为止，所以在暗带中有一部分是粗丝和细丝相重叠的，暗带中间的带实际上就是不丝和细丝相重叠的，暗带中
4、间的带实际上就是不含细丝的部位。含细丝的部位。细丝至少由细丝至少由三种蛋白质三种蛋白质组成。一是组成。一是肌动蛋白肌动蛋白，二是二是原肌球蛋白原肌球蛋白，三是，三是肌钙蛋白肌钙蛋白，这是一个复合体，这是一个复合体，包括三种蛋白质，名为肌钙蛋白包括三种蛋白质，名为肌钙蛋白(TnT)、(TnI)和和(TnC)。肌动蛋白的作用是激活肌球蛋白的肌动蛋白的作用是激活肌球蛋白的ATPATP酶活性；原肌球蛋白主要起调控作用；酶活性；原肌球蛋白主要起调控作用；TnC为为Ca2+受体；受体；TnI抑制肌球蛋白与肌动蛋白的结合；抑制肌球蛋白与肌动蛋白的结合；TnT把肌钙蛋白与原肌球蛋白结合。把肌钙蛋白与原肌球蛋白
5、结合。第6页/共25页粗丝和细丝第7页/共25页肌小节第8页/共25页第9页/共25页5.5.横管横管(T)(T)、纵管、纵管(L)(L)、终池与三联体、终池与三联体横管横管：将肌细胞兴奋时出现在细胞膜：将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电变化沿管膜传入细胞内部；上的电变化沿管膜传入细胞内部；纵管纵管(肌浆网肌浆网)和终池和终池：通过对钙离子：通过对钙离子的贮存、释放和再积聚，触发肌小节的的贮存、释放和再积聚，触发肌小节的收缩和舒张；收缩和舒张；三联体三联体：把肌细胞膜的电变化和细胞：把肌细胞膜的电变化和细胞内的收缩过程耦联起来的关键部位。内的收缩过程耦联起来的关键部位。第10页/共25页二、肌细
6、胞收缩的原理二、肌细胞收缩的原理1 1、肌小节是肌纤维收缩的功能单位。、肌小节是肌纤维收缩的功能单位。2 2、肌小节收缩中的、肌小节收缩中的两不变两不变、一缩短一缩短和和两变窄两变窄。3 3、肌肉收缩的滑行理论：、肌肉收缩的滑行理论：肌肉收缩时，肌肉收缩时，肌小节两侧的细丝更深地深入暗带，即肌小节两侧的细丝更深地深入暗带，即两侧的细丝向肌小节的中央滑行，导致两侧的细丝向肌小节的中央滑行，导致肌小节缩短。肌小节缩短。第11页/共25页4 4、CaCa2+2+触发收缩蛋白的过程。触发收缩蛋白的过程。肌肉兴奋CaCa2+2+CaCa2+2+和肌钙蛋白C C结合 肌钙蛋白复合体的连结力增强 I I成分
7、和肌动蛋白的结合力减弱 原肌球蛋白得以向F F肌动蛋白双螺旋沟中移位，把肌动蛋白暴露给肌球蛋白 肌球蛋白的头便和肌动蛋白结合，ATPATP酶激活横桥向M M线方向的移动 推动肌动蛋白(即细丝)向肌节的中央滑动 发生肌肉缩短。第12页/共25页第13页/共25页5 5、兴奋、兴奋-收缩偶联收缩偶联 兴奋导致收缩的联系称之为兴奋导致收缩的联系称之为兴奋兴奋-收收缩偶联缩偶联。其结构基础为肌肉的肌管系统；。其结构基础为肌肉的肌管系统；由膜的兴奋到肌纤维的收缩需要经历如由膜的兴奋到肌纤维的收缩需要经历如下的步骤：下的步骤：兴奋通过兴奋通过T T管传向肌细胞深部；管传向肌细胞深部；三联体把三联体把T T
8、管的电变化转变为终池释放管的电变化转变为终池释放CaCa2+2+；肌浆网对肌浆网对CaCa2+2+的释放与回摄。的释放与回摄。第14页/共25页收缩：(1)运动神经元放电；(2)乙酰胆碱释放到运动终板；(3)乙酰胆碱与受体结合；(4)终板膜的Na+、K+通透性增加；(5)产生终板电位；(6)终板电位引起肌细胞动作电位；(7)去极化沿着T管系统向细胞内扩散；(8)肌浆网的终末池释放Ca2+，Ca2+扩散到肌球蛋白及肌动蛋白；(9)Ca2+与肌钙蛋白结合，使肌动蛋白与肌球蛋白结合的部位暴露；(10)在肌动与肌球蛋白之间搭上横桥，细丝向粗丝方向滑行，肌肉缩短。宽息：(1)Ca2+被泵入肌浆网；(2)
9、Ca2+从肌钙蛋白中释放；(3)肌球与肌动蛋白之间的相互作用停止。肌肉收缩和宽息中的顺序变化：肌肉收缩和宽息中的顺序变化：第15页/共25页三、单收缩与强直收缩三、单收缩与强直收缩1、等张收缩与等长收缩。等张收缩与等长收缩。如果肌肉的一如果肌肉的一端是固定的，而另一端不固定不加负荷，端是固定的，而另一端不固定不加负荷，则肌肉收缩时，肌肉便缩短，而无张力则肌肉收缩时，肌肉便缩短，而无张力的变化，此种收缩称等张收缩的变化，此种收缩称等张收缩（isotonic contractionisotonic contraction）。）。如果肌肉的两端都被固定，肌肉收如果肌肉的两端都被固定，肌肉收缩时，其长
10、度不能发生变化，而只发生缩时，其长度不能发生变化，而只发生张力增加，这种收缩则称之为等长收缩张力增加，这种收缩则称之为等长收缩（isometric contractionisometric contraction）。）。第16页/共25页2、单收缩（、单收缩（Single TwitchSingle Twitch）。）。单个方波刺激引起的肌肉的单次单个方波刺激引起的肌肉的单次收缩。包括潜伏期、收缩期和宽息期。收缩。包括潜伏期、收缩期和宽息期。第17页/共25页3、强直收缩（、强直收缩（TetanusTetanus）。）。连续脉冲刺激连续脉冲刺激下，肌肉的收缩将下，肌肉的收缩将产生总和。新的收缩发
11、生在前次收缩产生总和。新的收缩发生在前次收缩的宽息期，收缩波形呈的宽息期，收缩波形呈锯齿形锯齿形，为，为不不完全强直收缩完全强直收缩；新的收缩发生在前次；新的收缩发生在前次收缩的收缩期之前或顶点，各次收缩收缩的收缩期之前或顶点，各次收缩融合而叠加，收缩波形的融合而叠加，收缩波形的锯齿形消失锯齿形消失，为为完全强直收缩完全强直收缩。强直收缩时动作电位始终是分离强直收缩时动作电位始终是分离的。体内肌肉收缩多为强直收缩。的。体内肌肉收缩多为强直收缩。第18页/共25页第19页/共25页四、肌肉收缩的力学分析四、肌肉收缩的力学分析1 1、肌肉收缩的前负荷与后负荷、肌肉收缩的前负荷与后负荷第20页/共2
12、5页2 2、前负荷对肌肉收缩的影响、前负荷对肌肉收缩的影响最适前负荷或最最适前负荷或最适初长度。适初长度。第21页/共25页2 2、后负荷对肌肉收缩的影响、后负荷对肌肉收缩的影响 肌肉在有后肌肉在有后负荷条件下收缩，负荷条件下收缩，总是张力变化在总是张力变化在前，缩短在后；前，缩短在后；后负荷越大则肌后负荷越大则肌肉在缩短前必需肉在缩短前必需产生的张力也越产生的张力也越大，肌肉缩短出大，肌肉缩短出现得越晚。现得越晚。第22页/共25页张力张力速度速度关系曲线：关系曲线：后负荷存在后负荷存在时，张力与时，张力与初速度成反初速度成反比；最大张比；最大张力与等长收力与等长收缩；等张收缩；等张收缩。缩。第23页/共25页五、小结和课后思考题、五、小结和课后思考题、50页页复习题：复习题：14-18第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页