第三章细胞基本功能

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Transcript 第三章细胞基本功能 

肌细胞的收缩功能
The Contraction of Skeletal Muscle
湖南医药学院生理学教研室
授课内容：
肌细胞的收缩功能
授课对象：
护理专业
授课时间：
2学时
学习要点：
1.重点掌握神经-骨骼肌接头处的兴奋
传递及影响因素。
2.掌握肌肉收缩原理和前负荷、后负荷、
肌肉收缩能力对肌肉收缩的影响。
第四节
骨骼肌细胞的收缩功能
骨骼肌的活动受运动神经的支配。
从运动神经兴奋到骨骼肌细胞收缩要
经历三个连续而复杂的过程：
①神经－肌肉接头处兴奋的传递
②骨骼肌细胞的兴奋－收缩耦联
③骨骼肌的肌丝滑行收缩。
一、神经－肌肉接头处的兴奋传递
神经－肌肉接头：又称运动终板，是
指运动神经纤维末梢与骨骼肌细胞膜相接
触的部位。
髓鞘
运动神经
轴突末梢
接头小泡
(含ACh)
AP
钙通道 AP
接头前膜
接头间隙
ACh受体(N2受体
接头后膜
(终板膜)
胆碱酯酶
神经递质：乙酰胆碱(ACh)
终板膜：N2 受体
终板电位
神经－肌肉接头处兴奋的传递过程：
神经冲动→神经轴突末梢，膜对 Ca2+ 的
通透性↑，Ca2+ 内流→囊泡移动至接头前膜，
释放 ACh → 接头间隙→接头后膜，ACh与
N2 受体结合→接头后膜对 Na+通透性↑，Na+
内流 →终板电位。
神经－肌肉接头的兴奋传递方式：
“电－化学－电”
传递特点：
(1)单向传递
(2)时间延搁
(3)易受环境因素变化的影响
影响神经－肌接头化学传递的因素：
①肉毒杆菌毒素，可抑制ACh的释放。
②有机磷农药可抑制胆碱酯酶，ACh积聚,出现
肌细胞挛缩等中毒症状。
③美洲箭毒可以同ACh竞争结合位点,肌松剂。
④接头后膜上ACh受体功能异常,重症肌肉无力。
二、骨骼肌的兴奋－收缩耦联
(excitation-contraction coupling)
兴奋－收缩耦联：
将肌细胞的兴奋和肌细胞的收缩联系
起来的中介过程。
横管系统(T管)：
由肌细胞膜内凹而成。
纵管系统(L管)：
即肌浆网，两端膨大，
称终末池。
三联管结构：
每一横管和来自两侧
肌小节的纵管终末池。
兴奋－收缩耦联的过程：
①兴奋通过横管系统传向肌细胞深部
②三联体处的信息传递
③肌质网对 Ca2+ 释放和再聚积
在兴奋－收缩耦联的过程中
关键的耦联因子：Ca2+
结构基础：三联体
三、骨骼肌的收缩原理
(一)肌原纤维和肌小节
肌小节：两条相邻的Z线之间的区域。
肌小节是肌细胞进行收缩和舒张的基本
功能单位。
1个肌小节＝1/2个明带＋1个暗带＋1/2明带
(二)骨骼肌细胞的收缩机制
1.肌丝的分子结构
肌原纤维主要由粗肌丝和细肌丝组成。
粗肌丝：
头部(横桥)
肌凝蛋白(肌球蛋白)
杆状部
横桥的主要作用：
①与细肌丝的位点结
合，牵拉细肌丝向M线
方向移动。
②具有ATP酶的活性。
肌纤蛋白(肌动蛋白)
细肌丝
原肌凝蛋白
肌钙蛋白
肌原纤维主要由粗肌丝和细肌丝组成。
头部(横桥)
粗肌丝： 肌凝蛋白(肌球蛋白)
肌原纤维
杆状部
肌纤蛋白(肌动蛋白)
细肌丝
原肌凝蛋白
肌钙蛋白
收缩蛋白：肌凝蛋白和肌动蛋白。
调节蛋白：原肌凝蛋白和肌钙蛋白。
2.收缩过程
肌肉舒张时：位阻效应产生。
肌肉收缩时： 位阻效应解除。
粗肌丝牵拉细肌丝向 M 线方向移动。
骨骼肌收缩：
“肌丝滑行学说”
肌肉收缩和舒张的关键：
Ca2+ 在肌浆中的浓度变化。
Ca2+ ≥10-5mol/L时，位阻效应解除。
Ca2+ ∠10-5mol/L时，位阻效应产生。
四、骨骼肌的收缩形式
(一)等长收缩与等张收缩
等长收缩(isometric contraction)：
指肌肉收缩时，张力增加，而长度不变。
等张收缩(isotonic contraction)：
指肌肉收缩时，张力不变，而长度缩短。
(二)单收缩与强直收缩
单收缩(single twitch)：
是指单个细胞或整块的肌肉受到一次
短促而有效的刺激时，出现一次收缩和舒
张的过程。
强直收缩(tetanus)：
指肌肉受到连续的有效刺激，出现强而
持久的收缩。
根据刺激的频率不同，分为不完全强直
收缩和完全强直收缩两种。
不完全强直收缩(incomplete tetanus)：
新刺激落在前一次收缩的舒张期内，
引起的收缩发生不完全的相互融合，称
为不完全强直收缩。
完全强直收缩(complete tetanus)：
新刺激落在前一次收缩的收缩期内，
各次收缩的张力变化和长度的缩短将完全
融合，称为完全强直收缩。
五、影响骨骼肌收缩的主要因素
(一)前负荷(preload)
指肌肉收缩之前已存在的负荷。
肌肉的初长度是指肌肉收缩前
在前负荷作用下肌肉的长度。
在一定的范围内，肌肉的初长
度与肌张力呈正变关系。
最适前负荷
(二)后负荷(afterload)
指肌肉开始收缩时承受的负荷。
它是肌肉收缩的阻力或做功对象。
肌肉在有后负荷的情况下收缩，
总是张力增加在前，长度缩短在后。
适度的后负荷使肌肉做功效率最佳。
(三)肌肉收缩能力(contractility)
指与前负荷和后负荷无关的肌肉本身
的收缩能力。即肌肉内部的功能状态。
肌肉收缩能力与做功效率呈正变关系。
酸中毒、缺氧降低肌肉收缩能力。
Ca2+、肾上腺素增强肌肉收缩能力。
小结：
从运动神经兴奋到骨骼肌细胞收缩要
经历三个连续而复杂的过程：
①神经－肌肉接头处兴奋的传递
②骨骼肌细胞的兴奋－收缩耦联
③骨骼肌的肌丝滑行收缩。
思考题：
1.刺激神经肌肉标本的神经，肌肉不发生
收缩，可能有哪些原因？如何鉴别？
主要参考资料：
 姚泰主编. 生理学. 第6版. 北京：人民卫生出版
社, 2003
 朱大年主编. 生理学. 第7版. 北京：人民卫生出
版社, 2008

Guyton AC, Hall JE.Textbook of Medicine
Physiology. 10th edition. Philadelphia: WB
Saunders, 2000
 Gannong WF. Review of Medical Physiology. 22th
edtion. Stamford, Connecticut: McGraw-Hill, 2005
网络资源：
1. http://cai.csu.edu.cn/jpkc/shenglixue/index.htm
2. http://physiol.med.stu.edu.cn/sl/
3. http://202.116.65.193/jinpinkc/shengli/index.htm
4. http://www.actaps.com.cn
5. http://advan.physiology.org/
6. http://aipcon.physiology.org/
7. http://www.fleshandbone.com/physiology/davies
8. http://www.iphysiol.org
9. http://www.prenhall.com/silverthorn/