【教学课件】第四节肌细胞的收缩.ppt

第四节第四节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩根据肌肉的功能特性，可分为：根据肌肉的功能特性，可分为：骨骼肌骨骼肌心肌心肌平滑肌平滑肌骨骼肌由大量成束肌纤维细胞构成。一根肌纤维就骨骼肌由大量成束肌纤维细胞构成。一根肌纤维就是一个肌细胞。是一个肌细胞。粗粗/细肌丝细肌丝 肌原纤维肌原纤维 肌纤维（细胞）肌纤维（细胞）肌纤维束肌纤维束 肌肉组织肌肉组织 运动神经末梢和它所支运动神经末梢和它所支配的肌纤维之间形成一个特配的肌纤维之间形成一个特殊的结构：殊的结构：神经骨骼肌接神经骨骼肌接头头（neuromuscular junction，神经肌接头），神经肌接头），通过神经肌接头将中枢神通过神经肌接头将中枢神经系统传来的兴奋传递给骨经系统传来的兴奋传递给骨骼肌细胞。骼肌细胞。运动神经末梢失去髓鞘，嵌入肌运动神经末梢失去髓鞘，嵌入肌细胞膜（终板膜）凹陷中，中间有细胞膜（终板膜）凹陷中，中间有接头间隙（约接头间隙（约50nm）。）。（一）（一）神经神经-骨骼肌接头处的兴奋传递骨骼肌接头处的兴奋传递 接头前膜存在较多电压门控接头前膜存在较多电压门控Ca2离子通道，末梢内有许多含有乙酰离子通道，末梢内有许多含有乙酰胆碱胆碱(ACh)的突触小泡。的突触小泡。终板膜上大量终板膜上大量N2型型ACh受体阳离受体阳离子通道及乙酰胆碱脂酶子通道及乙酰胆碱脂酶(AChE)。动作电位到达神经末梢动作电位到达神经末梢 接头前膜去极化接头前膜去极化电压门控电压门控Ca2通道开放通道开放 Ca2内流内流 接头前膜内接头前膜内Ca2 升高升高 突触小泡与接头前膜融合，突触小泡与接头前膜融合，将将ACh排放到接头间隙。排放到接头间隙。量量子式释放子式释放(quantal release)ACh在接头间隙弥散在接头间隙弥散与终板膜上与终板膜上ACh受体结合受体结合 ACh受体阳离子通道开放受体阳离子通道开放 Na+内流内流 K+外流外流 终板膜发生去极化终板膜发生去极化，称为，称为 终板电位终板电位（endplate potential,or EPP)微终板电位微终板电位（miniature endplate potential,or MEPP）足够的足够的ACh：一次神经冲动能使约一次神经冲动能使约250个突触小泡几个突触小泡几乎同时释放乎同时释放ACh，在终板膜上产生的终板电位平均幅度，在终板膜上产生的终板电位平均幅度约为约为50mV，超过肌纤维兴奋阈值的，超过肌纤维兴奋阈值的34倍。倍。神经肌接头传递的特征：神经肌接头传递的特征：1:1对应关系对应关系：每一次动作电位到达神经末梢，都能：每一次动作电位到达神经末梢，都能可靠地使肌细胞兴奋和收缩一次。可靠地使肌细胞兴奋和收缩一次。AChE 的清除作用的清除作用：ACh和和N2-ACh受体的结合受体的结合/解离解离呈现动态。作用后呈现动态。作用后2ms，释放的释放的ACh即被终板膜上即被终板膜上AChE分解而被清除。分解而被清除。筒筒箭毒和箭毒和-银环蛇毒银环蛇毒竞争性地与竞争性地与N2-ACh受受体结合，阻断肌肉体结合，阻断肌肉的的收缩功能收缩功能。有机磷农药抑制有机磷农药抑制AChE活性，活性，ACh在肌接头局部在肌接头局部大量积聚，产生中毒症状。大量积聚，产生中毒症状。骨骼肌松弛骨骼肌松弛骨骼肌痉挛性收缩骨骼肌痉挛性收缩？（二）横纹肌细胞的细微结构（二）横纹肌细胞的细微结构1.肌原纤维和肌节肌原纤维和肌节1.5m0.650.650.350.35 2.2M肌小节肌小节ZZ肌小节的长度在肌小节的长度在1.53.5m之间，安静时为之间，安静时为2.02.2m。2.肌管系统肌管系统（三）（三）横纹肌的收缩机制横纹肌的收缩机制（四）（四）横纹肌的兴奋收缩耦联横纹肌的兴奋收缩耦联 收缩的形式：收缩的形式：（五）（五）影响横纹肌收缩效能的因素影响横纹肌收缩效能的因素 收缩效能（收缩效能（performance of contraction）表现为表现为收缩时产生的收缩时产生的张力张力 (force)、缩短程度缩短程度（shortening）、）、产生张力或缩短的速度产生张力或缩短的速度(velocity）。）。等张收缩等张收缩(isotonic contraction)：收缩时只发生收缩时只发生肌肉缩短，而张力保持不变。肌肉缩短，而张力保持不变。等长收缩等长收缩 (isometric contraction)：收缩时肌肉收缩时肌肉的长度保持不变，只有张力的增加。的长度保持不变，只有张力的增加。影响整块肌肉收缩效能的因素影响整块肌肉收缩效能的因素肌肉收缩时承受的负荷肌肉收缩时承受的负荷自身的收缩能力自身的收缩能力 总和效应总和效应后负荷后负荷前负荷前负荷频率效应的总和频率效应的总和运动单元的数量的总和运动单元的数量的总和 后负荷后负荷（afterload）：）：肌肉在收缩过程中肌肉在收缩过程中所承受的负荷。所承受的负荷。负荷的类型：负荷的类型：前负荷前负荷（preload）：）：是肌肉收缩前所承受是肌肉收缩前所承受的负荷，的负荷，决定了肌肉在收缩前的长度，即决定了肌肉在收缩前的长度，即肌肉的肌肉的初长度初长度（initial length）。）。长度长度-张力曲线：张力曲线：在在等长收缩的条件下，等长收缩的条件下，测定在不同的肌肉初测定在不同的肌肉初长度情况下，肌肉主长度情况下，肌肉主动收缩产生的张力。动收缩产生的张力。1.前负荷对肌肉收缩的影响前负荷对肌肉收缩的影响肌肉收缩存在一个肌肉收缩存在一个最最适初长度适初长度，可产生最，可产生最大的主动张力。大的主动张力。骨骼肌体内所处自然长度时，肌小节长度约为骨骼肌体内所处自然长度时，肌小节长度约为 2.02.2m，粗、细肌丝达到最理想的重叠，粗、细肌丝达到最理想的重叠/收缩状态。收缩状态。2.后负荷对肌肉收缩的影响后负荷对肌肉收缩的影响张力张力-速度曲线：速度曲线：在等张在等张收缩的情况下，测定在不收缩的情况下，测定在不同后负荷情况下肌肉收缩同后负荷情况下肌肉收缩时产生的张力和缩短的速时产生的张力和缩短的速度。度。随着后负荷的增加，收缩随着后负荷的增加，收缩张力增加而缩短速度减小。张力增加而缩短速度减小。负荷对横桥周期的影响负荷对横桥周期的影响 肌肉收缩能力肌肉收缩能力（contractility）：）：与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。与负荷无关的、决定肌肉收缩效能的内在特性。3.肌肉的收缩能力肌肉的收缩能力 肌肉收缩能力主要取决于兴奋收缩耦联过程肌肉收缩能力主要取决于兴奋收缩耦联过程中胞质内中胞质内Ca2的水平和肌球蛋白的的水平和肌球蛋白的ATP酶活性。酶活性。4.收缩的总和收缩的总和 骨骼肌调节收缩强度的骨骼肌调节收缩强度的大小原大小原则则（size principle）运动单元数量的总和运动单元数量的总和 一个脊髓前角运动神经元及其一个脊髓前角运动神经元及其轴突分支所支配的全部肌纤维，轴突分支所支配的全部肌纤维，总称为一个总称为一个运动单元运动单元（motor unit）。刺激频率的影响：刺激频率的影响：强直收缩强直收缩（tetanus）单收缩（单收缩（twitch）不完全强直收缩（不完全强直收缩（incomplete tetanus）完全强直收缩（完全强直收缩（complete tetanus）