级药学本科-细胞的基本功能课件

1、级药学本科-细胞的基本功能1 1 第四节第四节 肌肉的收缩功能肌肉的收缩功能 级药学本科-细胞的基本功能2 2 一、骨骼肌细胞的一、骨骼肌细胞的微细结构微细结构 二、骨骼肌的二、骨骼肌的兴奋收缩耦联兴奋收缩耦联 三、骨骼肌收缩的三、骨骼肌收缩的分子机制分子机制 四、骨骼肌收缩的四、骨骼肌收缩的外部表现外部表现 和和力学分析力学分析 级药学本科-细胞的基本功能3 3 一、横纹肌一、横纹肌 （一）骨骼肌（一）骨骼肌NM接头处的兴奋传递接头处的兴奋传递 N-M接头结构：接头结构： 接头前膜接头前膜 接头间隙接头间隙 接头后膜终板膜接头后膜终板膜 级药学本科-细胞的基本功能4 4 级药学本科-细胞的基

2、本功能5 5 化学性胞外信号化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体受体=复合体复合体 终板膜变构终板膜变构=离子通道开放离子通道开放 Na+内流内流 终板膜电位终板膜电位 骨骼肌收缩骨骼肌收缩 级药学本科-细胞的基本功能6 级药学本科-细胞的基本功能7 神经冲动神经冲动-运动神经末梢运动神经末梢-囊泡释放囊泡释放-ACh-终终 板膜上的板膜上的N2型型ACh受体阳离子通道结合受体阳离子通道结合-通道开通道开 放放Na+内流内流-终板膜去极化终板膜去极化终板电位终板电位(endplate potential)-邻近的肌细胞膜上的电压依赖性钠通道开邻近的肌细胞膜上的电压依赖性钠通道开 放放AP

3、肌肉收缩。肌肉收缩。 阻断剂：美洲箭毒、阻断剂：美洲箭毒、 -银环蛇毒可与银环蛇毒可与Ach竞争与受竞争与受 体结合体结合影响传递和肌肉收缩。影响传递和肌肉收缩。 有机磷农药中毒：抑制胆碱脂酶活性而出现中毒有机磷农药中毒：抑制胆碱脂酶活性而出现中毒 症状。症状。 级药学本科-细胞的基本功能8 膜膜Ca2 通道开放，膜外 通道开放，膜外Ca2 向膜内流动 向膜内流动 级药学本科-细胞的基本功能9 接头前膜内囊泡移动、融合、破裂，接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的囊泡中的ACh释放释放(量子释放量子释放) 级药学本科-细胞的基本功能10 ACh与终板膜上的与终板膜上的N2受体结合，受体蛋白

4、分子构型改变受体结合，受体蛋白分子构型改变 级药学本科-细胞的基本功能11 终板膜对终板膜对Na 、 、K (尤其是 尤其是Na )通透性 通透性 级药学本科-细胞的基本功能1212 （二）骨骼肌细胞的微细结构（二）骨骼肌细胞的微细结构 1. 肌原纤维肌原纤维和肌小节和肌小节 肌原纤维（肌原纤维（myofibril)： 1-2m mm的纤维状结构的纤维状结构 级药学本科-细胞的基本功能1313 级药学本科-细胞的基本功能1414 级药学本科-细胞的基本功能1515 级药学本科-细胞的基本功能1616 级药学本科-细胞的基本功能1717 肌小节肌小节（sarcomere)： 肌细胞收缩的基本结构

5、和功能单位。肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 长长 1.5-3.5 m mm 暗带：暗带： 1.5 m mm 粗肌丝组成粗肌丝组成 H 带：带： 只有粗肌丝只有粗肌丝 M 线：线： 粗肌丝的固定结构粗肌丝的固定结构 明带：明带： 只有细肌丝只有细肌丝 Z 线：线： 粗肌丝的连接部粗肌丝的连接部 级药学本科-细胞的基本功能1818 2. 肌管系统肌管系统 T管（横管系统）管（横管系统）：肌细胞膜向内凹陷形成，与肌原：肌细胞膜向内凹陷形成，与肌原 纤维垂直，在纤维垂直，在Z线附近环绕肌纤维线附近环绕肌纤维 L管（纵管系统）管（纵管系统）：与肌原纤维平行，在肌小节两端：与肌原纤维平行，在肌小节两端

6、邻近邻近T管处膨大形成终末池，不与管处膨大形成终末池，不与T管相通管相通 三联管结构三联管结构：一个横管及其两侧肌小节的终末池构：一个横管及其两侧肌小节的终末池构 成，是骨骼肌的成，是骨骼肌的电兴奋电兴奋和和机械收缩机械收缩的重要结构。的重要结构。 内含大量的内含大量的Ca2+。 级药学本科-细胞的基本功能1919 横管系统横管系统：T管；管； 纵管系统纵管系统：L管；管； 三联管三联管 级药学本科-细胞的基本功能2020 级药学本科-细胞的基本功能2121 二、骨骼肌细胞的兴奋二、骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联收缩耦联 兴奋兴奋-收缩耦联收缩耦联(excitation-contraction c

7、oupling)： 骨骼肌细胞膜的骨骼肌细胞膜的电变化电变化为特征的兴奋过程和肌为特征的兴奋过程和肌 纤维纤维机械性变化机械性变化为基础的收缩过程之间的为基础的收缩过程之间的中介中介过过 程程 1. 兴奋沿着兴奋沿着横管系统横管系统传向肌细胞的深处；传向肌细胞的深处； 2. 三联管结构三联管结构处的信息传递；处的信息传递； 3. 肌浆网（纵管系统）中的肌浆网（纵管系统）中的Ca2+释放释放入肌浆和再入肌浆和再 积聚积聚 级药学本科-细胞的基本功能2222 兴奋兴奋-收缩耦联收缩耦联 三个主要步骤：三个主要步骤： 肌膜电兴奋的传导肌膜电兴奋的传导 三联管处的信息传递三联管处的信息传递 肌浆网（纵

8、管系统）中肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放的释放Ca2+是兴是兴 奋奋-收缩耦联的耦联物收缩耦联的耦联物 级药学本科-细胞的基本功能23 三联管三联管 信息传递信息传递 1 钙内流钙内流 触发触发 2 IP3触发触发 级药学本科-细胞的基本功能2424 级药学本科-细胞的基本功能2525 三、三、骨骼肌收缩的分子机制骨骼肌收缩的分子机制 粗肌丝粗肌丝主要由主要由肌凝蛋白肌凝蛋白（myosin，肌球胆白，肌球胆白)组成组成 一端膨大的长杆状，杆状部朝一端膨大的长杆状，杆状部朝M线聚合成束，膨线聚合成束，膨 大部露在大部露在M线两侧粗肌丝表面形成线两侧粗肌丝表面形成横桥横桥（cross frid

9、ge) 横桥的特征横桥的特征： 1.可与细肌丝上的肌纤蛋白分子可逆性结合，并可与细肌丝上的肌纤蛋白分子可逆性结合，并 把其向把其向M线方向扭动；线方向扭动； 2.具有具有ATP酶的作用，分解为横桥的扭动提供能酶的作用，分解为横桥的扭动提供能 量。量。 级药学本科-细胞的基本功能2626 收缩蛋白收缩蛋白 肌球蛋白肌球蛋白 肌动蛋白肌动蛋白 级药学本科-细胞的基本功能2727 级药学本科-细胞的基本功能2828 细肌丝细肌丝由三种蛋白质组成由三种蛋白质组成 肌纤蛋白（肌纤蛋白（actin, 肌动蛋白）肌动蛋白）：单体球状聚合成：单体球状聚合成 双螺旋状双螺旋状细肌丝的细肌丝的主干主干 原肌凝蛋白

10、原肌凝蛋白（tropomyosin)：也成双螺旋，与肌：也成双螺旋，与肌 纤蛋白并行，安静时位于肌凝蛋白和肌纤蛋纤蛋白并行，安静时位于肌凝蛋白和肌纤蛋 白之间，白之间，阻碍阻碍二者的结合二者的结合 肌钙蛋白肌钙蛋白（troponin)：间断地出现在原肌凝蛋白：间断地出现在原肌凝蛋白 的双螺旋上，有三个亚单位。其中一个亚单的双螺旋上，有三个亚单位。其中一个亚单 位与位与Ca2+结合，并把信息传给原肌凝蛋白结合，并把信息传给原肌凝蛋白 级药学本科-细胞的基本功能2929 级药学本科-细胞的基本功能3030 肌纤蛋白肌纤蛋白 actin 原肌凝蛋白原肌凝蛋白 tropomyosin 肌钙蛋白肌钙蛋白

11、 troponin Troponin C Troponin I Troponin T 级药学本科-细胞的基本功能3131 级药学本科-细胞的基本功能3232 级药学本科-细胞的基本功能3333 级药学本科-细胞的基本功能3434 按任意键 飞入横桥摆动动画 肌节缩短肌节缩短=肌细胞收缩肌细胞收缩 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 横桥摆动横桥摆动 横桥与结合位点结合，横桥与结合位点结合， 分解分解ATP释放能量释放能量 原肌球蛋白位移，原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点暴露细肌丝上的结合位点 Ca2+与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型肌钙蛋白的构型 终池膜上的钙

12、通道开放终池膜上的钙通道开放 终池内的终池内的Ca2+进入肌浆进入肌浆 肌丝滑行肌丝滑行 级药学本科-细胞的基本功能3535 骨骼肌舒张机制骨骼肌舒张机制兴奋兴奋-收缩耦联后收缩耦联后 肌膜电位复极化肌膜电位复极化 终池膜对终池膜对Ca2+通透性通透性 肌浆网膜肌浆网膜Ca2+泵激活泵激活 肌浆网膜肌浆网膜Ca2+ Ca2+与肌钙蛋白解离与肌钙蛋白解离 原肌凝蛋白复盖的原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点横桥结合位点 骨骼肌舒张骨骼肌舒张 级药学本科-细胞的基本功能3636 四、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析四、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析 前负荷前负荷（preload）：骨骼肌）：骨骼肌收缩之前

13、收缩之前所受到的重量所受到的重量 负荷负荷 初长度初长度：骨骼肌：骨骼肌收缩之前收缩之前肌肉的肌肉的长度长度 后负荷后负荷（after load）：骨骼肌开始）：骨骼肌开始收缩之后收缩之后所受到所受到 的阻力的阻力负荷负荷 等长收缩等长收缩（ Isometric contraction）:骨骼肌收缩时，骨骼肌收缩时， 长度不变，但张力却增加长度不变，但张力却增加 等张收缩等张收缩（ Isotonic contraction）：骨骼肌收缩时，）：骨骼肌收缩时， 张力不变，但长度却缩小张力不变，但长度却缩小 级药学本科-细胞的基本功能3737 级药学本科-细胞的基本功能38 38 级药学本科-细胞

14、的基本功能3939 （一）不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响（一）不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响 单收缩单收缩（single twich)： 复合收缩复合收缩 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): 运动神经末梢释放的神经递质，足够引起骨骼运动神经末梢释放的神经递质，足够引起骨骼 肌的完全强直收缩肌的完全强直收缩 复合收缩的特点：产生的张力远远高于单收缩复合收缩的特点：产生的张力远远高于单收缩 级药学本科-细胞的基本功能4040 级药学本科-细胞的基本功能4141 级药学本科-细胞的基本功能4242 最

15、适前负荷最适前负荷：此时肌肉收缩时产生的张力：此时肌肉收缩时产生的张力 最大，收缩的的速度最快最大，收缩的的速度最快 最适初长度最适初长度：最适前负荷时肌小节的长度：最适前负荷时肌小节的长度 注：注：当负荷当负荷小小于肌张力时于肌张力时, ,出现出现等张等张收缩；收缩； 当负荷当负荷等于或大于等于或大于肌张力时肌张力时, ,出现出现等长等长收缩；收缩； 正常人体骨骼肌的收缩大多是正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的混合式的, ,而且而且 总是总是等长等长收缩在收缩在前前, ,当肌张力增加到超过当肌张力增加到超过后后负荷时负荷时, ,才才 出现出现等张等张收缩。收缩。 级药学本科-细胞的基本功能4

16、343 1. 1.前负荷对肌肉收缩前负荷对肌肉收缩 的影响的影响 前负荷前负荷：肌肉收缩前：肌肉收缩前 遇到的负荷。遇到的负荷。 (二二) 影响收缩因素影响收缩因素 级药学本科-细胞的基本功能4444 前负荷前负荷肌节初长度肌节初长度粗粗 细肌丝的重叠程度细肌丝的重叠程度肌张力。肌张力。 肌节肌节最适最适初长初长（2.0-2.2m mm） 时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速 度、幅度和张力最大；度、幅度和张力最大； 前负荷前负荷或或肌节最适初肌节最适初 长长或或肌张力肌张力。 级药学本科-细胞的基本功能4545 前负荷前负荷 级药学本科-细胞的基本功能4646 前负荷的影响前

17、负荷的影响 在一定范围内，前负荷愈大，初长度在一定范围内，前负荷愈大，初长度 愈长，收缩力愈大；愈长，收缩力愈大； 最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产最适初长度时，肌肉收缩能使肌肉产 生最大张力；生最大张力； 前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。前负荷过大，初长度过长，收缩力降低。 级药学本科-细胞的基本功能4747 2. 后负荷对肌肉收缩后负荷对肌肉收缩 的影响的影响 后负荷：肌肉收缩时后负荷：肌肉收缩时 才遇到的负荷。才遇到的负荷。 级药学本科-细胞的基本功能48 48 在等张收缩条件下观察在等张收缩条件下观察 后负荷为后负荷为0肌缩速度、幅肌缩速度、幅 度度和张力最小；和张力最小； 后负荷

18、后负荷肌缩速度、幅度肌缩速度、幅度 和张力和张力； 后负荷后负荷肌缩速度、幅度肌缩速度、幅度 和张力和张力。 曲线曲线1 1：张力：张力- -速度曲线速度曲线 曲线曲线2 2：速度：速度张力张力= =功率功率 级药学本科-细胞的基本功能4949 级药学本科-细胞的基本功能5050 后负荷影响后负荷影响 （1 1）先产生张力，后出现缩短，缩短发生）先产生张力，后出现缩短，缩短发生 后张力不再增加后张力不再增加 （2 2）后负荷愈大，张力愈大，缩短出现愈）后负荷愈大，张力愈大，缩短出现愈 迟，缩短的初速度和总长度愈小迟，缩短的初速度和总长度愈小 级药学本科-细胞的基本功能5151 3. 肌肉收缩能

19、力对肌肉收缩肌肉收缩能力对肌肉收缩 的影响的影响 概念：能影响肌肉收缩效果的肌肉内部概念：能影响肌肉收缩效果的肌肉内部 功能状态。功能状态。 收缩能力收缩能力 收缩效果收缩效果 收缩能力收缩能力 收缩效果收缩效果 级药学本科-细胞的基本功能5252 肌缩能力肌缩能力肌缩速度、幅度和张力肌缩速度、幅度和张力； 肌缩能力肌缩能力肌缩速度、幅度和张力肌缩速度、幅度和张力。 决定肌缩效应的内在特性主要是：决定肌缩效应的内在特性主要是： .兴奋兴奋-收缩耦联期间胞浆内收缩耦联期间胞浆内Ca2+的水平；的水平； .肌球蛋白的肌球蛋白的ATP酶活性。酶活性。 调节和影响肌缩效应内在特性的因素：调节和影响肌缩效应内在特性的因素： 许多神经递质、体液物质、病理因素和药物。许多神经递质、体液物质、病理因素和药物。 级药学本科-细胞的基本功能53 五、平滑肌的结构和生理特性五、平滑肌的结构和生理特性 （一）平滑肌的微细结构和收缩机制（一）平滑肌的微细结构和收缩机制 平滑肌的微细结构：平滑肌的微细结构： 细胞内骨架细胞