肌肉——大学课件.ppt

第八章肌肉 目的要求 通过对肌肉生理的讲授 要求掌握神经肌肉的兴奋传递及兴奋 收缩耦联等重点讲授内容 本章共分三节 2学时 重点讲授 骨骼肌的收缩机理骨骼肌收缩的形式 第一节肌细胞的收缩机理1 骨胳肌收缩的结构特征 自学 2 肌微丝的分子结构 自学 3 骨胳肌的收缩及其机理第二节骨胳肌的生理特性1 骨胳肌的生理特性2 骨胳肌收缩的形式第三节骨胳肌的类型和生长发育 自学 第一节肌细胞的收缩机理 一 骨骼肌收缩的结构特征骨骼肌是由肌纤维组成 肌纤维外有肌膜 内有肌浆 细胞器以及丰富的肌红蛋白和肌原纤维 肌原纤维呈现有规则的明暗相间的横纹 光学显微镜下 暗带 A带 明带 带 暗带宽度固定 A带 中间有一条亮纹 H带 H带正中有一条深色线 M线 中膜 明带 中间有一条暗纹 Z线 间膜 肌节 指两条Z线之间的部分 它是骨骼肌收缩的结构和功能的基本单位 长度范围 1 5 3 5um 图8 1 图8 1分子水平骨骼肌组成示意图 肌管系统及肌节 图8 2肌节示意图 二 肌微丝的分子结构肌原纤维是由许多肌微丝组成 肌微丝可分为粗细两种 1 粗肌丝大约由200 300个肌球蛋白分子聚合而成 分为杆状和球状部 后者构成横桥 内含丰富的ATP酶 并在肌肉收缩时能与肌动蛋白结合 图8 3粗肌丝示意图 2 细肌丝由肌动蛋白 原肌球蛋白和肌钙蛋白组成 肌动蛋白 大分子球形蛋白质 构成细肌丝的主体 原肌球蛋白 每6 7个肌动蛋白分子表面结合有一条原肌球蛋白索 其位置在肌动蛋白与横桥之间 阻碍二者的结合肌钙蛋白 球形分子 含有C T 3个亚单位 每隔40nm就与原肌球蛋白分子结合 图8 4细肌丝的分子组成I T C分别代表肌钙蛋白的三个亚单位 亚单位C 对Ca2 具有特殊的亲和力 引起肌钙蛋白的构型变化 亚单位T 使整个肌钙蛋白与原肌球蛋白结合 亚单位 当亚单位C与Ca2 结合时 传递信息给原肌球蛋白 使其分子构型发生改变 解除对肌动蛋白与横桥结合的阻碍作用 收缩蛋白 肌动蛋白 粗肌丝的肌球蛋白 调节蛋白 原肌球蛋白和肌钙蛋白 三 骨骼肌的收缩及其机理 一 神经肌肉间的兴奋传递1 神经 肌肉接头神经 肌肉接头可认为是一种特殊的突触 每条运动神经纤维分出数十至数百分支 每一分支支配一条肌纤维 图 5 运动终板 运动神经纤维末端失去髓鞘嵌入到肌细胞膜上所形成的卵圆形板状结构称之 即神经 肌肉接头 运动终板结构 轴突膜轴浆中存在许多线粒体和含有乙酰胆碱的囊泡 量子式释放 间隙前后膜之间存在约50nm的间隙 终板膜 肌膜 存在乙酰胆碱受体 能与乙酰胆碱结合 还存在大量胆碱脂酶 可以水解乙酰胆碱 图8 5 图8 5神经肌肉接头 a 电镜扫描照片 b 显微结构示意图 图8 6神经 肌肉接头 运动终板 2 神经 肌肉间的兴奋传递主要过程 当神经纤维冲动传到末梢时 轴膜去极化 改变轴膜对Ca2 的通透性 膜外Ca2 进入膜内 囊泡破裂释放乙酰胆碱 间隙 乙酰胆碱与N2受体结合 终板膜的离子通透性发生变化 Na 大量进入膜内 发生去极化 接着K 透出膜外 终板膜去极化 终板电位 随着乙酰胆碱释放量增加 终板电位 邻近肌膜去极化 达到阈电位 动作电位 肌细胞 终板膜上的胆碱脂酶迅速水解乙酰胆碱生成乙酸和胆碱而失去作用 乙酰胆碱大约在1 2ms内被胆碱脂酶所破坏 因此 每一神经冲动传到神经纤维末梢 只能引起肌细胞兴奋一次 产生一次收缩 见图8 7 图8 7神经 肌肉间的兴奋传递 传递的特点 1 终板电位没有 全或无 特性 2 终板电位无不应期 具有总和现象 3 一比一传递 二 兴奋 收缩耦联在肌膜的电位变化与肌丝滑行引起的肌肉收缩之间 存在某种中介过程将两者联系起来 这一过程称为骨骼肌的兴奋 收缩耦联 耦联因子是Ca2 肌膜兴奋 动作电位 横管系统 进入细胞 肌浆网膜的去极化 膜的通透性突然 肌浆网内Ca2 释放 肌浆中Ca2 浓度 肌丝滑行的一系列过程 肌纤维的动作电位消失后 肌浆网膜恢复极化状态 肌浆网膜ATP供能 钙泵 Ca2 Mg2 ATP酶 的主动转运 Ca2 浓度重新下降 肌钙蛋白亚单位C解离Ca2 肌钙蛋白 原肌球蛋白复合物对Mg2 和ATP酶的抑制作用恢复 肌纤维转入舒张状态 三 骨骼肌收缩Huxley等在20世纪50年代初期提出了肌小节中粗 细肌丝的相互滑行是肌肉收缩的根本原因这一学说 称为滑行学说 slidingtheory 主要内容 肌细胞内并无肌丝或分子结构的缩短 肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间的滑行 即由Z线发出的细肌丝在某种力量的作用下主动向暗带中央移动 结果 各相邻的Z线互相靠近 肌小节长度变短 使肌原纤维 肌细胞乃至整条肌肉长度的缩短 滑行现象最直接的证明 肌肉收缩时暗带无长度变化 而有明带长度的缩短 同时也看到暗带中央H带相应地变窄 图8 8 滑行理论需要进一步说明的问题是 肌肉收缩时是什么力量促使细肌丝向粗肌丝之间滑行 这些过程和肌肉膜的兴奋过程联系起来 图8 8肌纤维收缩的滑动学说示意图 上图示粗丝有横桥伸向邻近的细丝 滑行过程的分子变化 当肌浆中Ca2 Ca2 肌钙蛋白结合 分子构型变化 原肌球蛋白发生扭转 肌球蛋白横桥结合点暴露 并与肌动蛋白结合 细肌丝向暗带中央移动 肌纤维收缩 肌浆中Ca2 浓度降低时 上述的过程向相反方向进行 ATP分子供能 细肌丝就脱离横桥回位 肌纤维舒张 缺乏ATP 引起细肌丝不能脱离横桥 称为肌强直 第二节骨骼肌的生理特性 一 骨骼肌生理特性1 兴奋性骨骼肌显著高于心肌和平滑肌 发生兴奋后出现较短的不应期 2 传导性传导速度 骨骼肌的比心肌和平滑肌快 但不能跨肌纤维传播 3 收缩性骨骼肌兴奋后 外形上表现缩短现象称之 特点速度快 强度大 但不能持久 二 骨骼肌收缩的形式1 等张收缩和等长收缩肌肉兴奋后可发生长度和张力两种机械性变化 肌肉收缩时长度发生变化而张力不变的 称等张收缩 张力发生变化而长度不变的称为等长收缩 机体肌肉的收缩都是包括两种程度不同的混合收缩 如 站立时近于等长收缩 奔跑时近于等张收缩 2 单收缩在实验条件下 肌肉受到单个刺激就产生一次收缩 称单收缩 它是一切收缩过程的基础 单收缩过程潜伏期 即发生兴奋 收缩耦联的时期 缩短期 发生肌丝滑行 产生张力和缩短的变化 舒张期 是肌肉收缩的恢复期 图8 9 89 3 强直收缩骨骼肌的绝对不应期约为1ms 可以接受较高频率的刺激而连续兴奋 在前一次单收缩没有完成之前就接受又一次冲动刺激而发生再一次收缩 当冲动或刺激的频率增加到一定数值时 可使许多单收缩融合在一起 肌肉持续处于收缩状态 称为强直收缩 正常机体内骨骼肌的收缩都是不同程度的强直收缩 第三节骨骼肌的类型和生长发育 一 骨骼肌的类型畜禽的骨骼肌根据颜色分为 红肌 白肌红肌肌纤维含有较丰富的肌红蛋白和线粒体 线粒体含有带红色的细胞色素 使肌纤维呈红色 骨骼肌中如含红肌纤维占优势的称为红肌 白肌白肌纤维占优势的称为白肌 红肌 慢肌 收缩缓慢 持久 ATP分解速度较慢 红肌收缩时氧合能量物质消耗较少 机械工作效率较高 白肌收缩较快但易疲劳 从糖原酵解中获得能量 通常白肌纤维储存大量糖原 根据收缩速度和代谢特性 骨骼肌分为三类 1 快收缩 糖酵解型细胞 FG 适宜于快速的收缩 持续时间短 厌氧代谢获能 2 快收缩 氧化 糖酵解型细胞 FOG 一种异类细胞 特性介于FG和SO细胞之间 3 慢收缩 氧化型细胞 SO 收缩速度较慢而持久 有氧代谢获能 大多数的骨骼肌含有三种类型的肌纤维 因此不能只根据颜色来进行骨骼肌的分类 二 骨骼肌的生长和发育骨骼肌在有神经支配前即已分化 肌纤维的生理反应近似慢肌 肌膜上广泛存在乙酰胆碱受体 对神经递质敏感 终板形成时 乙酰胆碱受体则集中于终板膜 型运动单位 由脊髓腹角小a运动神经元支配的肌纤维形成慢肌 这种神经原及其所支配的全部慢肌纤维组成的功能单位称之 型运动单位 由脊髓腹角大a运动神经元支配的肌纤维 发育成快肌 该神经元及其所支配的快肌纤维组成的功能单位称之 肌肉的生长 一般认为 妊娠70天后 肌纤维的数目已经固定 不再形成新的肌纤维 肌肉的生长主要通过肌纤维的 肥大 过程 肌肉的增大称 肥大 缩小则称为 萎缩 肥大的途径 1 肌细胞内增加