肌細(xì)胞的收縮功能

第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能

Contractionofmusclecell1.掌握N-M接頭處興奮的傳遞2.掌握肌絲滑行機(jī)制3.掌握興奮-收縮耦聯(lián)2021/4/261肌肉按功能特性分類2021/4/262AP在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)N-M接頭處興奮的傳遞AP在骨骼肌cell上的傳導(dǎo)（局部電流）骨骼肌的興奮收縮耦聯(lián)骨骼肌的肌絲滑行收縮一、骨骼肌細(xì)胞的收縮

(contractionofskeletalmuscle

)2021/4/263(一)神經(jīng)—骨骼肌接頭處興奮的傳遞

neuromusculartransmission2021/4/2641.神經(jīng)肌接頭(neuromuscularjunction)的結(jié)構(gòu)：

⑴接頭前膜prejunctionalmembrane:

①突觸囊泡synapticvesicle,內(nèi)含ACh;

②電壓門控Ca2+通道；

⑵接頭間隙junctionalcleft:

50nm寬，與細(xì)胞外液相通;

⑶接頭后膜postjunctionalmembrane:又稱終板膜endplate

membrane，是肌膜特化部分,上有①N2型ACh受體;②AChE;2021/4/265神經(jīng)肌接頭結(jié)構(gòu)2021/4/2662021/4/267(接頭前神經(jīng)末梢)(接頭間隙)2021/4/268(接頭后膜,終板膜)2021/4/269

2、傳遞過(guò)程及EPP產(chǎn)生：

與R結(jié)合,K+、Na+通道↓(化學(xué)門控)Endplatepotential↓（電緊張擴(kuò)布）電壓門控Na+通道激活↓肌膜上AP↓(前膜去極化)前膜Ca2+通道↓(Ca2+入前膜)ACh釋放↓(量子性釋放)ACh擴(kuò)散至endplate↓AP2021/4/26109、人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:34:27PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請(qǐng)。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯(cuò)的事來(lái)懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個(gè)人炫耀什么，說(shuō)明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/3注意：

★1、量子釋放quantalrelease：以小泡為單位的傾囊釋放。

★2、終板電位

endplatepotential,EPP

1）定義:終板膜上產(chǎn)生的局部去極化電位?？呻SACh釋放增加而產(chǎn)生等級(jí)性變化。

2）不表現(xiàn)“全或無(wú)”傳導(dǎo)，只能在局部進(jìn)行緊張性電擴(kuò)布。

3）一次神經(jīng)沖動(dòng)釋放ACh所引起的EPP大小超過(guò)引起肌細(xì)胞AP所需閾值3~4倍,可刺激周圍具有電壓門控Na+通道的肌膜產(chǎn)生AP，使神經(jīng)沖動(dòng)與肌細(xì)胞收縮保持1對(duì)1。2021/4/2612★3、ACh的分解：

ACh在刺激終板膜產(chǎn)生終板電位的同時(shí)，可以被終板膜表面的膽堿酯酶分解（迅速）

ACh─→膽堿＋乙酸

★4、N2-ACh-R:N2型乙酰膽堿受體

1）筒箭毒、α-銀環(huán)蛇毒和非去極化型肌松劑卡肌寧能特異性阻斷N2型ACh受體通道;

2）有機(jī)磷農(nóng)藥、新斯的明可抑制膽堿酯酶活性，產(chǎn)生肌肉痙攣及其他副交感神經(jīng)興奮

癥狀。2021/4/2613

★5、傳遞特點(diǎn)：

1）單向傳遞：N→M，1對(duì)1

2）時(shí)間延擱：0.5～1.0ms

3）易受藥物、環(huán)境和病理變化影響2021/4/2614(二)骨骼肌的收縮過(guò)程—肌絲滑行理論

myofilamentslidingtheory1.骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)：

1)肌原纖維myofibril

肌節(jié)

sarcomere：每?jī)蓚€(gè)相鄰Z線之間的區(qū)域，是肌肉收縮和舒張的基本單位。

長(zhǎng)2.0~2.2μm,變動(dòng)在1.5~3.5μm肌束①②肌原纖維③2021/4/2615縱橫2021/4/26162)肌管系統(tǒng)

sarcotubularsystem：

橫管transversetubule（T管）

縱管longitudinaltubule（肌質(zhì)網(wǎng)）

縱行肌質(zhì)網(wǎng)LSR

連接肌質(zhì)網(wǎng)JSR——終池

★三聯(lián)管triad：

骨骼肌的T管與其兩側(cè)的終池2021/4/26172.肌原纖維及其肌絲的分子組成1）粗肌絲thickfilament

肌球蛋白(肌凝蛋白,myosin),屬收縮蛋白桿狀部—朝向M線成主干

頭部—橫橋cross-bridge

:

可與肌動(dòng)蛋白可逆性結(jié)合,具有ATP酶活性2）細(xì)肌絲thinfilament

(構(gòu)成主干)

肌動(dòng)蛋白(肌纖蛋白,actin):屬收縮蛋白

肌鈣蛋白(troponin):屬調(diào)節(jié)蛋白原肌球蛋白(原肌凝蛋白,tropomyosin):屬

調(diào)節(jié)蛋白2021/4/2618-肌球蛋白原肌球蛋白肌動(dòng)蛋白有位阻效應(yīng)原肌球蛋白肌球蛋白肌動(dòng)蛋白粗肌絲分子組成肌鈣蛋白2021/4/26193.肌肉的收縮過(guò)程：①肌肉舒張狀態(tài)時(shí),橫橋結(jié)合的ATP分解(ADP和Pi仍留在頭部)→蓄積能量而處于高勢(shì)能狀態(tài)。②當(dāng)終末池釋放Ca2+→肌漿內(nèi)Ca2+↑與肌鈣蛋白結(jié)合→原肌球蛋白構(gòu)型改變→解除位阻效應(yīng)→橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合→橫橋向M線方向擺動(dòng)→拖動(dòng)細(xì)肌絲滑行→肌小節(jié)變短→肌肉收縮。肌球蛋白原肌球蛋白肌動(dòng)蛋白--2021/4/2620③在橫橋變構(gòu)與擺動(dòng)同時(shí),ADP及Pi與橫橋

分離→橫橋再結(jié)合ATP→橫橋與肌動(dòng)蛋白

親合力↓→并與肌動(dòng)蛋白解離。解離后的

橫橋隨即將ATP分解,進(jìn)入下一橫橋周期。

④如胞漿內(nèi)Ca2+↓→Ca2+與肌鈣蛋白解

離→原肌球蛋白構(gòu)型復(fù)原→位阻效應(yīng)恢

復(fù)→橫橋不能與肌動(dòng)蛋白結(jié)合→細(xì)肌絲

回位→肌肉舒張。

⑤胞漿中升高的Ca2+,由肌質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+泵泵回肌質(zhì)網(wǎng)(包括終池)2021/4/2621★橫橋周期

cross-bridgecyclin

指橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、擺動(dòng)、復(fù)位與再結(jié)合的過(guò)程。周期的長(zhǎng)短決定肌肉的縮短速度。肌肉的縮短速度肌肉產(chǎn)生的張力肌肉縮短的程度參與擺動(dòng)的橫橋數(shù)目、循環(huán)進(jìn)行的速率可影響：2021/4/2622(三)興奮－收縮耦聯(lián)

excitation-contractioncoupling

1.定義:把以肌細(xì)胞膜的電變化為特征的興奮過(guò)程和以肌絲的滑行為基礎(chǔ)的機(jī)械收縮過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的中介過(guò)程。

2.中介過(guò)程三步驟：

①肌膜上AP沿肌膜和T管傳向肌細(xì)胞深處；

②三聯(lián)管結(jié)構(gòu)處的信息傳遞；

③肌質(zhì)網(wǎng)對(duì)Ca2+的貯存、釋放和再聚積。2021/4/2623肌漿中[Ca2＋]升高機(jī)制：APT管膜L型Ca2＋通道激活終池Ca2＋釋放入胞漿,胞漿Ca2＋↑與肌鈣蛋白結(jié)合,觸發(fā)肌肉收縮激活終池膜ryanodine受體L型Ca2＋通道變構(gòu)(骨骼肌)Ca2＋經(jīng)該通道內(nèi)流(心肌)沿肌膜傳到T管膜又稱雙氫吡啶受體(DHPR)該過(guò)程稱鈣觸發(fā)鈣釋放RYR,一種對(duì)生物堿ryanodine有親和力的Ca2＋釋放通道2021/4/2624骨骼肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放機(jī)制

(構(gòu)象變化觸發(fā)鈣釋放)(終池膜上)2021/4/2625骨骼肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放機(jī)制

(構(gòu)象變化觸發(fā)鈣釋放)(終池膜)2021/4/2626心肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放機(jī)制

(鈣觸發(fā)鈣釋放)(終池膜上)2021/4/2627心肌肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放機(jī)制

(鈣觸發(fā)鈣釋放)2021/4/2628肌膜APL型Ca2＋通道激活Ca2＋釋放入胞漿↓↓→→興奮收縮耦聯(lián)2021/4/2629肌漿中[Ca2＋]降低機(jī)制：

胞漿中Ca2+

濃度升高激活肌質(zhì)網(wǎng)

上的Ca2+泵將胞漿中Ca2+泵回肌

質(zhì)網(wǎng)胞漿中Ca2+

濃度下降肌肉

舒張。

3.興奮-收縮耦聯(lián)的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):

耦聯(lián)的關(guān)鍵物質(zhì)——Ca2+

耦聯(lián)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)——三聯(lián)管2021/4/2630二、影響橫紋肌收縮效能的因素（骨骼肌收縮的外部表現(xiàn)和力學(xué)分析）肌束肌原纖維2021/4/2631肌肉收縮效能

performanceofcontraction產(chǎn)生張力force縮短程度shortening縮短的速度velocityW=F·SP=F·V作功輸出功率2021/4/2632等張收縮

isotoniccontraction：

肌肉收縮時(shí),張力不變,而長(zhǎng)度縮短(縮短速度≠0)。如與關(guān)節(jié)屈曲有關(guān)的肌肉的收縮。

等長(zhǎng)收縮

isometriccontraction：肌肉收縮時(shí),長(zhǎng)度不變(縮短速

度=0),而張力增加。維持姿勢(shì)的抗重力肌,如頸后部肌的收縮。2021/4/26331.前負(fù)荷preload

定義：肌肉收縮前遇到的負(fù)荷

初長(zhǎng)度：前負(fù)荷使肌肉在收縮前就處于某種拉長(zhǎng)狀態(tài)，使之具有一定的長(zhǎng)度，即肌肉的初長(zhǎng)度initiallength

前負(fù)荷的大小決定了初長(zhǎng)度，因而前負(fù)荷可用初長(zhǎng)度表示。2021/4/2634負(fù)荷實(shí)驗(yàn)的裝置布置調(diào)節(jié)鈕2021/4/2635同一肌肉不同初長(zhǎng)度時(shí)，產(chǎn)生張力的變化骨骼肌的長(zhǎng)度—張力關(guān)系曲線(前負(fù)荷)2021/4/2636長(zhǎng)度－張力曲線2021/4/2637從長(zhǎng)度—張力曲線可看出：

①肌肉收縮存在一個(gè)最適初長(zhǎng)度(即最適前負(fù)荷)，此狀態(tài)下，肌肉收縮產(chǎn)生的主動(dòng)張力最大。②大于或小于最適初長(zhǎng)度，肌肉收縮產(chǎn)生的張力均會(huì)下降。2021/4/2638最適初長(zhǎng)度optimalinitiallength(收縮可以產(chǎn)生最大張力的初長(zhǎng)度)肌小節(jié)長(zhǎng)度為2.2μm2021/4/2639③曲線上述兩特點(diǎn)與肌節(jié)長(zhǎng)度即

粗細(xì)肌絲的重疊程度變化有關(guān)2021/4/2640安靜時(shí)肌節(jié)長(zhǎng)度為2.0~2.2μm肌節(jié)長(zhǎng)度—張力關(guān)系曲線2021/4/2641前負(fù)荷↓初長(zhǎng)度↓肌小節(jié)長(zhǎng)度↓粗細(xì)肌絲的重疊程度↓發(fā)揮作用的橫橋的數(shù)目↓產(chǎn)生張力的大小最適前負(fù)荷↓最適初長(zhǎng)度↓肌小節(jié)2.2μm↓粗細(xì)肌絲處于最佳重疊程度↓發(fā)揮作用的橫橋的數(shù)目最多↓產(chǎn)生張力的最大小結(jié)2021/4/26422.后負(fù)荷afterload

定義：是肌肉開(kāi)始收縮時(shí)才遇到的負(fù)荷或阻力。它不能改變肌肉初長(zhǎng)，但能阻礙肌肉收縮時(shí)的短縮，是收縮的阻力。

研究方法：把前負(fù)荷固定在最適前負(fù)荷，逐次改變后負(fù)荷，研究肌肉產(chǎn)生張力的大小與速度的關(guān)系。2021/4/2643肌肉在有后負(fù)荷下收縮(下圖)時(shí):

①總是張力產(chǎn)生在前，縮短產(chǎn)生

在后；

②后負(fù)荷愈大→產(chǎn)生的張力愈大,

但縮短開(kāi)始的時(shí)間愈晚，縮短

的初速度和縮短的總長(zhǎng)度也愈

小。2021/4/2644圖A:不同后負(fù)荷對(duì)肌肉單收縮所產(chǎn)生的張力和縮短程度的影響3592021/4/2645從張力—速度曲線(下圖)可看出：

①隨著后負(fù)荷增加→收縮張力增加,而縮短速度減小。

②當(dāng)后負(fù)荷增加到肌肉不能縮短時(shí)(縮短速度=0),可產(chǎn)生最大的張力(P0),此種收縮為等長(zhǎng)收縮;當(dāng)張力<P0時(shí),肌肉收縮既產(chǎn)生張力,又出現(xiàn)縮短且每次收縮開(kāi)始后,張力即不再增加,直至收縮完成(等張收縮)。

③當(dāng)后負(fù)荷=0時(shí)，肌肉縮短可達(dá)最大縮短速度(Vmax)。2021/4/2646圖B:張力－速度曲線產(chǎn)生最大張力而不出現(xiàn)縮短W=0后負(fù)荷為零時(shí)，產(chǎn)生最大縮短速度W=0P0——Vmax——曲線最彎處——

W最大既產(chǎn)生張力，又出現(xiàn)縮短，且每一收縮開(kāi)始后，張力不再增加，故為等張收縮等長(zhǎng)收縮2021/4/2647*肌肉收縮的縮短速度:取決于橫橋周期的長(zhǎng)短；

*肌肉收縮的收縮張力：取決于每一瞬間與肌動(dòng)蛋白結(jié)合的橫橋的數(shù)目。

輕負(fù)荷:橫橋擺動(dòng)及其與肌動(dòng)蛋白解離速度

快(縮短速度快);處于張力狀態(tài)的橫

橋數(shù)目少(收縮張力小)

重負(fù)荷:橫橋擺動(dòng)速度慢,橫橋周期延長(zhǎng)(縮

短速度慢);較多橫橋處于張力狀態(tài)

(收縮張力增加)2021/4/2648負(fù)荷對(duì)橫橋周期的影響2021/4/26493.肌肉的收縮能力contractility

定義:是指與負(fù)荷無(wú)關(guān),但可影響肌肉收縮效能的肌肉的內(nèi)在特性和功能狀態(tài)。影響因素:(1)興奮-收縮耦聯(lián)過(guò)程,特別是[Ca2＋];(2)肌肉蛋白質(zhì)或橫橋功能特性的改變,特別是ATP酶活性；(3)神經(jīng)、體液、藥物及病理因素。2021/4/2650興奮收縮耦聯(lián)過(guò)程蛋白質(zhì)或橫橋功能特性缺氧酸中毒能源缺乏Ca2＋咖啡因腎上腺素提高收縮效果降低收縮效果2021/4/2651H+、K、ACh

心肌收縮力↓曲線左下移位Ca2+、NE、E、洋地黃類藥物心肌收縮能力↑曲線右上移位2021/4/26524.收縮的總和summation

：肌肉收縮頻率的總和wavesummation運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量總和motorunitsummation

骨骼肌一個(gè)重要的特性就是可以根據(jù)環(huán)境變化要求來(lái)調(diào)節(jié)肌肉收縮的強(qiáng)度。這個(gè)特性是通過(guò)收縮總和過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的(注：肌肉收縮或AP頻率與刺激頻率有關(guān))2021/4/26531)運(yùn)動(dòng)單位及其總和

①

motorunit: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。2021/4/2654舒張時(shí):最大運(yùn)動(dòng)單位先停止放電和收縮,最后才是小運(yùn)動(dòng)單位停止活動(dòng)。②motorunitsummation:大小原則

不同運(yùn)動(dòng)單位所包含的肌纖維數(shù)不同,可以從幾根到上千根收縮時(shí):弱收縮時(shí),小運(yùn)動(dòng)單位先參與,隨著收縮的增強(qiáng),會(huì)有多個(gè)和大的運(yùn)動(dòng)單位參與。2021/4/2655①單收縮

twitches:A.受單一刺激→一個(gè)AP→一次肌肉收縮;

B.連續(xù)刺激的頻率低(間隔>單收縮的時(shí)程)→多個(gè)分離AP→連續(xù)分離單收縮2)收縮頻率的總和wavesummation

2021/4/2656收縮頻率的總和wavesummation②不完全強(qiáng)直收縮

incompletetetanus：連續(xù)刺激頻率增加→后續(xù)刺激落在前次收縮的舒張期→發(fā)生的多次收縮的總和。(雖產(chǎn)生多個(gè)AP,但AP時(shí)程僅1~2ms,相當(dāng)于不應(yīng)期,而收縮時(shí)程比其長(zhǎng)得多,故收縮波融合,AP則否)2021/4/2657③強(qiáng)直收縮

tetanus：連續(xù)刺激頻率再增加→后續(xù)刺激落在前次收縮的收縮期→發(fā)生的多次收縮的總和。收縮頻率的總和wavesummat