Transcript 肌肉收缩生理musle
肌 肉 （Muscle） 概 述 骨骼肌的特性 骨骼肌的收缩原理 骨骼肌的作功 骨骼肌的类型和生长发育 肌 肉 一、概 述 1、肌肉的生理功能： 运动、交流、平衡、产热 平滑肌 2、动物肌肉的分类 心 肌 骨骼肌 肌 肉 肌 肉 肌 肉 肌 肉 肌 肉 二、骨骼肌的特性 1、骨骼肌的物理特性： 骨骼肌具有延展 性、弹性以及粘性等 物理特性。 2、骨骼肌的生理特性：兴奋性、传导性、 收缩性 肌 肉 骨骼肌收缩的形式： 1、等张收缩与等长收缩 2、肌肉的单收缩 3、收缩总和与强直收缩 肌 肉 （1）等张收缩—— 如果让肌肉两 端游离，使肌肉收 缩时，只有长度的 变化而无张力的变 化的收缩。 肌 肉 （2）等长收缩—— 在实验条件下， 固定肌肉两端，使 肌肉收缩时，不容 许发生长度的变化， 而只表现为张力的 变化的收缩。 整体内的肌肉是两种形式不同程度的复合。 肌 肉 在实验条件下，肌肉受到一次刺激所引起的一次收 缩称为单收缩。 潜伏期——从刺激开始到肌肉收 缩所经历的一段时间。 包括三个时期： 缩短期——从开始缩短到产生最 大收缩的时间间隔。 舒张期——从肌肉最大缩短到恢 复原来初长的一段时间。 肌 肉 肌 肉 （1）收缩总和—— 在实验条件下， 肌肉受到一连串刺激， 若后一刺激落在前一 刺激所引起的收缩的 舒张期内，则肌肉不 再舒张，而出现一个 比前一次收缩幅度更 高的收缩称为收缩的 总和。 肌 肉 （2）强直收缩—— 指在一定频率的连续刺激下，肌肉收缩不断 地总和，使肌肉处于持续的缩短状态，称为强 直收缩。（临界融合频率） 肌 肉 三、骨骼肌的收缩机理 1、骨骼肌的结构特征 2、收缩的机理 3、兴奋—收缩耦联 4、神经肌肉间的兴奋传递 肌 肉 1、骨骼肌的结构特征： 肌鞘膜 肌束膜 肌纤维膜 肌纤维（细胞） 肌束 肌 肉 骨骼肌细胞为多核纤维状细胞： 细胞膜（肌膜）——内凹形成横管 细胞质（肌浆） 肌浆网——终末池（纵管系统） 线粒体 肌红蛋白 骨骼肌类型相关 肌原纤维—— 横纹 细胞核（多核） 肌管系统 肌 肉 肌 肉 肌 肉 肌微丝的分子结构： 每条肌原纤维 由许多肌微丝组成。 肌微丝 粗肌丝 细肌丝 肌 肉 肌球蛋白 （myosin） 由肌球蛋白组成。 大约200-300个肌球聚 合而成一条粗丝。 杆状部（rod portion） 球状部（heads） 肌球蛋白的外形 为一根主干，头部有 两个圆球，似“豆芽 形”。 组成粗肌丝的肌球蛋白杆状部分与纤维长轴平行排列， 形成主干，而头部膨大部暴露在外，形成横桥。横桥上含有 ATP酶，在肌肉收缩时能与肌动蛋白结合。 肌 肉 长链状的螺旋结构。 静息状态时，阻碍肌 动蛋白与肌球蛋白横 桥的结合。 覆于原肌球蛋白 上的球形蛋白质 （C、T和I亚基） 球形大分子物质。 在肌浆中无数肌动 蛋白聚合呈串球状 双螺旋结构。 肌动蛋白与肌球蛋白为收缩蛋白；原肌球蛋白 与肌钙蛋白为调节蛋白。 肌 肉 2、收缩的机理： 肌丝滑动学说 ——由Huxley等50年代提出 肌纤维收缩时，肌节 的缩短并不是因为肌微丝 本身的长度发生了变化， 而是由于两种穿插排列的 肌微丝之间发生了滑行运 动，即肌动蛋白的细丝向 “刀入鞘”一样向肌球蛋 白 粒微丝之间滑进，结果使明带缩短，H带变窄，Z线被牵引 向A带靠拢，于是肌纤维的长度缩短。 肌 肉 （1）静息时，肌球蛋白与 肌动蛋白之间受肌钙蛋白-原 肌球蛋白的抑制不能结合。 （3）原肌球蛋白的抑制作用解 除，肌球蛋白与肌钙蛋白的结 合位点暴露。肌动蛋白与横桥 结合。横桥上的ATP酶被激活， 降解ATP。 （2）动作电位产生并传入肌 细胞后，肌浆中钙离子浓度 升高,肌钙蛋白的C亚基与钙 离子结合，使肌钙蛋白的构 型发生改变。I亚单位将此信 息传递给原肌球蛋白，原肌 球蛋白的构型发生改变。 肌 肉 （5）其余的ATP继续结合到 肌球蛋白头部。 （4）ATP提供的能量使横桥 向M线扭动，细肌丝向粗肌丝 滑动，整个肌小节缩短； ADP 被释放。 （6）肌球蛋白头部恢复原来位置，降解ATP的能量储存在头部 以激发下一次摆动，直到钙离子同肌钙蛋白解离。 肌 肉 3、兴奋—收缩耦联： 将肌膜电位变 化为特征的兴奋和 以肌纤维长度变化 为基础的收缩联系 起来的过程。 肌细胞膜的电位变化（AP） ? Ca2+ 肌肉收缩（肌丝滑行） 肌 肉 4、神经肌肉间的兴奋传递: （1）神经—肌肉接头（运动终板） （2）神经—肌肉的兴奋传递过程 （3）肌肉收缩全过程总结 肌 肉 骨骼肌的活动由运动神经直接控制。 运动神经纤维到达肌肉时，不断分支，每一分 支支配一条肌纤维。神经纤维末梢失去髓鞘嵌入 到特化的肌细胞上，形成运动终板。 肌 肉 AP传导至末梢突触前膜 Ca2+内流 囊泡释放乙酰胆碱（Ach） Ach扩散与后膜（终板）N2 受体结合 Na+内流, K+外 流，膜去极化 AchE水 解Ach 终板电位 叠 加 动作电位 整个肌细胞 量子释放 肌 肉 正常情况下，一次 神经冲动释放的Ach大 约在1—2ms内被破坏， 因此： 一个神经AP 一个肌细胞AP 一个收缩 肌 肉 肌肉收缩的全过程（图示） 中枢指令 （反馈） 运动神经传出 （神经AP） 神经肌肉兴奋传递 （肌肉AP） 兴奋收缩耦联 （三联管，Ca2+） 肌肉收缩 （肌丝滑行） 1.Action potentials (AP) arrive at synaptic knob 2.Calcium ions diffuse into synaptic knob 4.Ach binds to receptors on the sarcolemma 6. EPP excites voltagegated ion channels in adjacent regions of sarcolemma 3.Synaptic vesicles release acetylcholine(Ach) 5.Ion channel in Ach receptor opens, Na+ enters and K+ leaves sarcoplasm throuth the same channel, creating the end-plate potential(EPP) 7.Action potentials propagated down T tubules to interior of muscle fiber 9.Calcium ions bind to troponin C 10.Troponin-tropomyosin complexes shift position, exposing active sites where actin will subsequently bind to myosin 8.Terminal cisternae of sarcoplasmic reticulum release a flood of Ca2+ into the sarcoplasm 15.Binding of new ATP molecule causes myosin to release actin and return to the “cocked” forward position, ready to repeat the cycle 14.Myosin remains flexed and bound to actin until another ATP molecule bind to it. 11.Activation 12.Cross-bridge formation 13.Power stroke 16.Signals stop arriving from motor neuron 17.Ach release ceases 18.Ach dissociates from receptors on sarcolemma 19.Free Ach is broken down by acetylcholinesterase (ACE). Ach fragment are reabsorbed by synaptic knob. Muscle stimulation ceases 21.Calcium ions dissociate form tropnin 22.Tropomyosin blocks active sites of actin, preventing actin-myosin cross bridges from forming. 20.Calcium ions are transported back into sarcoplasmic reticulum 肌 肉 四、骨骼肌的做功 （一）肌肉作功 （二）影响肌肉作功的因素 （三）肌肉收缩时的产热 （四）肌肉的能量代谢 2005年11月27日，中国选手钱吉成在第59届世界 健美锦标赛60公斤级决赛中夺得冠军，实现了中 国选手在健美世锦赛上的历史性突破。 肌 肉 （一）肌肉作功： 肌肉收缩时，能完成 一定的机械工作，这种工 作称为肌肉所做的功。 功=肌肉负重Ⅹ肌肉收缩时将重物移动的位移 骨骼肌的力量就是最强收缩时所产生的最 大等长收缩张力。 肌 肉 （二）影响肌肉作功的因素很多： 1、肌肉负重的大小 2、肌纤维的初长 3、肌肉的收缩速度 肌 肉 （三）肌肉收缩时的产热： 1、初 热： 占肌肉总产热的40%-50%。能量来源于 糖的无氧酵解。 2、延迟热：发生在肌肉舒张以后，在有氧条件下，进 行氧化恢复过程，肌肉继续放出的热量。 肌 肉 五、骨骼肌的类型和生长发育 1、骨骼肌的类型 2、骨骼肌的生长发育 肌 肉 红 肌 白 肌 肌 肉 运动神经元支配骨骼肌纤维，决定肌纤维的 类型并具有营养作用。 肥大—— 肌细胞数目一般在出生后固定，肌肉随 生长或锻炼而增大，肌细胞内增加新的 肌原纤维，使肌纤维变粗增大。 增生—— 骨骼肌通过肌肉组织内的卫星细胞分化 而生成新的肌纤维的过程。 肌肉损伤后几乎不能再生，而被结缔组织和 脂肪组织替代。 • 骨骼肌的能量代谢 全部来源于 ATP分解成ADP释放的能量 肌细胞中ATP含量最多仅可维持肌细胞收缩1-2s，ADP需要 再磷酸化获能。来源途径主要有： 1.磷酸肌酸途径 肌肉活动在2-4h之间时，有一半能 2.糖原分解途径 量可由糖原氧化分解提供，只有更 3.氧化代谢途径 长时间的肌肉活动才主要依靠脂肪