肌肉高中生物競賽輔導

2、肌肉的功能分類1、肌肉的生理功能：肌肉運動、交換、平衡、產(chǎn)熱骨骼肌心肌平滑肌一、概述第1頁/共58頁肌肉第2頁/共58頁肌肉第3頁/共58頁肌肉第4頁/共58頁肌肉第5頁/共58頁第一節(jié)骨骼肌的收縮機理1、骨骼肌的結(jié)構(gòu)特征2、收縮的機理3、興奮—收縮耦聯(lián)4、神經(jīng)肌肉間的興奮傳遞肌肉第6頁/共58頁1、骨骼肌的結(jié)構(gòu)特征：肌外膜肌束肌束膜肌纖維（細胞）肌內(nèi)膜肌肉動畫sarcolemmaexternallaminaendomysium肌纖維(細胞)膜第7頁/共58頁骨骼肌細胞為多核纖維狀細胞：細胞膜（肌膜）——內(nèi)凹形成橫管細胞質(zhì)（肌漿）肌漿網(wǎng)——終末池（縱管系統(tǒng)）線粒體肌紅蛋白肌原纖維——細胞核（多核）肌管系統(tǒng)骨骼肌類型相關(guān)橫紋肌肉第8頁/共58頁T管；

L管

終末池

三聯(lián)管結(jié)構(gòu)

第9頁/共58頁肌肉第10頁/共58頁第11頁/共58頁骨骼肌細胞第12頁/共58頁第13頁/共58頁肌肉第14頁/共58頁肌絲的分子結(jié)構(gòu)：每條肌原纖維由許多肌絲組成。肌絲粗肌絲細肌絲肌肉第15頁/共58頁肌球蛋白myosin桿狀部（rodportion）球狀部（heads）組成粗肌絲的肌球蛋白桿狀部分與纖維長軸平行排列，形成主干，而頭部膨大部暴露在外，形成橫橋。橫橋上含有ATP酶，在肌肉收縮時能與肌動蛋白結(jié)合。由肌球蛋白組成。大約200-300個肌球蛋白聚合而成一條粗絲。肌球蛋白的外形為一根主干，頭部有兩個圓球，似“豆芽形”。粗肌絲第16頁/共58頁長鏈狀的螺旋結(jié)構(gòu)。靜息時，阻礙肌動蛋白與肌球蛋白橫橋的結(jié)合。覆于原肌球蛋白上的球形蛋白質(zhì)（C、T和I亞基）球形大分子物質(zhì)。在肌漿中無數(shù)肌動蛋白聚合呈串球狀雙螺旋結(jié)構(gòu)。肌動蛋白與肌球蛋白為收縮蛋白；原肌球蛋白與肌鈣蛋白為調(diào)節(jié)蛋白?！毤〗z第17頁/共58頁第18頁/共58頁第19頁/共58頁第20頁/共58頁第21頁/共58頁2、收縮的機理：肌絲滑動學說——由Huxley等50年代提出肌纖維收縮時，肌節(jié)的縮短并不是因為肌絲本身的長度發(fā)生了變化，而是由于兩種穿插排列的肌絲之間發(fā)生了滑行運動，即肌動蛋白的細絲向“刀入鞘”一樣向肌球蛋白微絲之間滑進，結(jié)果使明帶縮短，H帶變窄，Z線被牽引向A帶靠攏，于是肌纖維的長度縮短。肌肉第22頁/共58頁（1）靜息時，肌球蛋白與肌動蛋白之間受肌鈣蛋白-原肌球蛋白的抑制不能結(jié)合。（2）動作電位產(chǎn)生并傳入肌細胞后，肌漿中鈣離子濃度升高,肌鈣蛋白的C亞基與鈣離子結(jié)合，使肌鈣蛋白的構(gòu)型發(fā)生改變。I亞單位將此信息傳遞給原肌球蛋白，原肌球蛋白的構(gòu)型發(fā)生改變。（3）原肌球蛋白的抑制作用解除，肌球蛋白與肌動蛋白的結(jié)合位點暴露。肌動蛋白與橫橋結(jié)合。橫橋上的ATP酶被激活，降解ATP。肌肉第23頁/共58頁（4）ATP提供的能量使橫橋向M線扭動，細肌絲向粗肌絲滑動，整個肌小節(jié)縮短；ADP被釋放。（5）其余的ATP繼續(xù)結(jié)合到肌球蛋白頭部。（6）肌球蛋白頭部恢復原來位置，降解ATP的能量儲存在頭部以激發(fā)下一次擺動，直到鈣離子同肌鈣蛋白解離。肌肉第24頁/共58頁3、興奮—收縮耦聯(lián)：※把從骨骼肌接受神經(jīng)沖動、肌膜發(fā)生興奮，與肌原纖維中的肌絲活動聯(lián)系起來的中介過程，叫興奮-收縮耦聯(lián)肌肉第25頁/共58頁第26頁/共58頁4、神經(jīng)肌肉間的興奮傳遞:（1）神經(jīng)—肌肉接頭（運動終板）（2）神經(jīng)—肌肉的興奮傳遞過程（3）肌肉收縮全過程總結(jié)肌肉第27頁/共58頁運動神經(jīng)纖維到達肌肉時，不斷分支，每一分支支配一條肌纖維。神經(jīng)纖維末梢失去髓鞘嵌入到特化的肌細胞上，形成運動終板?！趋兰〉幕顒佑蛇\動神經(jīng)直接控制。肌肉第28頁/共58頁AP傳導至末梢突觸前膜Ca2+內(nèi)流囊泡釋放乙酰膽堿（Ach）Ach擴散與后膜（終板）受體結(jié)合AchE水解AchNa+內(nèi)流,K+外流，膜去極化終板電位疊加動作電位整個肌細胞肌肉第29頁/共58頁正常情況下，一次神經(jīng)沖動釋放的Ach大約在1-2ms內(nèi)被破壞，因此：一個神經(jīng)AP一個肌細胞AP一個收縮肌肉第30頁/共58頁肌肉收縮的全過程中樞指令（反饋）運動神經(jīng)傳出（神經(jīng)AP）神經(jīng)肌肉興奮傳遞（肌肉AP）興奮收縮耦聯(lián)（三聯(lián)管，Ca2+）肌肉收縮（肌絲滑行）肌肉第31頁/共58頁1.Actionpotentials(AP)arriveatsynapticknob2.Calciumionsdiffuseintosynapticknob3.Synapticvesiclesreleaseacetylcholine(Ach)4.Achbindstoreceptorsonthesarcolemma5.IonchannelinAchreceptoropens,Na+entersandK+leavessarcoplasmthrouththesamechannel,creatingtheend-platepotential(EPP)6.EPPexcitesvoltage-gatedionchannelsinadjacentregionsofsarcolemma第32頁/共58頁7.ActionpotentialspropagateddownTtubulestointeriorofmusclefiber8.TerminalcisternaeofsarcoplasmicreticulumreleaseafloodofCa2+intothesarcoplasm9.CalciumionsbindtotroponinC10.Troponin-tropomyosincomplexesshiftposition,exposingactivesiteswhereactinwillsubsequentlybindtomyosin第33頁/共58頁11.Activation12.Cross-bridgeformation13.Powerstroke14.MyosinremainsflexedandboundtoactinuntilanotherATPmoleculebindtoit.15.BindingofnewATPmoleculecausesmyosintoreleaseactinandreturntothe“cocked”forwardposition,readytorepeatthecycle第34頁/共58頁16.Signalsstoparrivingfrommotorneuron17.Achreleaseceases18.Achdissociatesfromreceptorsonsarcolemma19.FreeAchisbrokendownbyacetylcholinesterase(ACE).Achfragmentarereabsorbedbysynapticknob.Musclestimulationceases20.Calciumionsaretransportedbackintosarcoplasmicreticulum21.Calciumionsdissociateformtropnin22.Tropomyosinblocksactivesitesofactin,preventingactin-myosincrossbridgesfromforming.第35頁/共58頁四、骨骼肌的做功（二）影響肌肉作功的因素（一）肌肉作功（三）肌肉收縮時的產(chǎn)熱肌肉第36頁/共58頁骨骼肌的力量就是最強收縮時所產(chǎn)生的最大等長收縮張力。（生理直徑）（一）肌肉作功：肌肉收縮時，能完成一定的機械工作，這種工作稱為肌肉所做的功。功=肌肉負重Ⅹ肌肉收縮時將重物移動的位移肌肉第37頁/共58頁3、肌肉的收縮速度1、肌肉負重的大小2、肌纖維的初長（二）影響肌肉作功的因素很多：肌肉第38頁/共58頁占肌肉總產(chǎn)熱的40%-50%。能量來源于糖的無氧酵解。發(fā)生在肌肉舒張以后，在有氧條件下，進行氧化恢復過程，肌肉繼續(xù)放出的熱量。激活熱、縮短熱、舒張熱2、延遲熱：1、初熱：（三）肌肉收縮時的產(chǎn)熱：肌肉第39頁/共58頁五、骨骼肌的類型和生長發(fā)育1、骨骼肌的類型2、骨骼肌的生長發(fā)育肌肉第40頁/共58頁紅肌白肌肌肉第41頁/共58頁運動神經(jīng)元支配骨骼肌纖維，決定肌纖維的類型并具有營養(yǎng)作用。肌肉損傷后幾乎不能再生，而被結(jié)締組織和脂肪組織替代。肥大——增生——肌細胞數(shù)目一般在出生后固定，肌肉隨生長或鍛煉而增大，肌細胞內(nèi)增加新的肌原纖維，使肌纖維變粗增大。骨骼肌通過肌肉組織內(nèi)的衛(wèi)星細胞分化而生成新的肌纖維的過程。肌肉第42頁/共58頁第二節(jié)骨骼肌的生理特性1、骨骼肌的物理特性：2、骨骼肌的生理特性※：骨骼肌具有延展性、彈性以及粘性等物理特性。興奮性、傳導性、收縮性肌肉第43頁/共58頁當骨骼肌受到外力牽拉時，就被拉長。彈性粘性展性

當肌肉變形時，由于分子內(nèi)部摩擦很大，產(chǎn)生一定的阻力，所以變形緩慢而不完全，這種特性叫做粘性。當外力解除后，它又會緩慢恢復原狀。1、骨骼肌的物理特性第44頁/共58頁骨骼肌收縮的形式：1、等張收縮與等長收縮2、肌肉的單收縮3、收縮總和與強直收縮肌肉第45頁/共58頁（1）等張收縮—如果讓肌肉一端游離，一端固定，使肌肉收縮時，只有長度的變化而無張力的變化的收縮。

肌肉第46頁/共58頁（2）等長收縮——整體內(nèi)的肌肉是兩種形式不同程度的復合。在實驗條件下，固定肌肉兩端，使肌肉收縮時，不容許發(fā)生長度的變化，而只表現(xiàn)為張力的變化的收縮。肌肉第47頁/共58頁在實驗條件下，肌肉受到一次刺激所引起的一次收縮稱為單收縮。包括三個時期：潛伏期——從刺激開始到肌肉收縮所經(jīng)歷的一段時間。縮短期——從開始縮短到產(chǎn)生最大收縮的時間間隔。舒張期——從肌肉最大縮短到恢復原來初長的一段時間。肌肉

單收縮第48頁/共58頁肌肉第49頁/共58頁（1）收縮總和——在實驗條件下，肌肉受到一連串刺激，若后一刺激落在前一刺激所引起的收縮的舒張期內(nèi)，則肌肉不再舒張，而出現(xiàn)一個比前一次收縮幅度更高的收縮稱為收縮的總和。肌肉第50頁/共58頁指在一定頻率的連續(xù)刺激下，肌肉收縮不斷地總和，使肌肉處于持續(xù)的縮短狀態(tài)，稱為強直收縮。（臨界融合頻率）（2）強直收縮——肌肉第51頁/共58頁

在刺激頻率較低時，描記的收縮曲線呈鋸齒狀態(tài)。這樣的收縮稱為不完全強直收縮。

當刺激頻率升高時，可描記出平滑的收縮曲線，這樣的收縮稱為完全強直收縮。