肌肉的收縮功能

關(guān)于肌肉的收縮功能

肌肉橫紋肌平滑肌骨骼肌

心肌第2頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天一.骨骼肌的收縮功能運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮神經(jīng)-肌接頭骨骼肌細(xì)胞興奮-收縮耦聯(lián)骨骼肌收縮第3頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（一）神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞1.神經(jīng)-肌接頭（neuromuscularjunction）結(jié)構(gòu)接頭前膜(prejunctionalmembrane):運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維末梢（膨大，無(wú)髓鞘）接頭間隙(junctionalcleft)接頭后膜(postjunctionalmembrane)

:對(duì)應(yīng)的肌細(xì)胞膜，又稱終板（endplate）第4頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第5頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Na+2.neuromuscularjunction的興奮傳遞第6頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

AP達(dá)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢前膜去極化↓前膜Ca2+通道開(kāi)放,

Ca2+入前膜↓ACh釋放(量子化釋放)↓ACh擴(kuò)散至endplateACh與R結(jié)合,K+、Na+通道開(kāi)放(化學(xué)門(mén)控)↓Endplatepotential（電緊張擴(kuò)布）↓終板附近肌膜上電壓門(mén)控Na+通道激活↓APAch被膽堿酯酶水解，膽堿可被回收至前膜重復(fù)利用第7頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

量子釋放（quantalrelease）:微終板電位（miniatureend-platepotential）：

去極化約0.4mV/囊泡終板電位（end-platepotential,EPP）

1）定義:終板膜上產(chǎn)生的局部去極化電位?？呻SACh釋放增加而產(chǎn)生等級(jí)性變化。

2）不表現(xiàn)“全或無(wú)”傳導(dǎo)，只能在局部進(jìn)行緊張性電擴(kuò)布

3）一次神經(jīng)沖動(dòng)釋放ACh所引起的EPP大小超過(guò)引起肌細(xì)胞AP所需閾值3~4倍,可刺激周?chē)哂须妷洪T(mén)控Na+通道的肌膜產(chǎn)生AP，使神經(jīng)沖動(dòng)與肌細(xì)胞收縮保持1對(duì)1。第8頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

相關(guān)藥物：新斯的明、有機(jī)磷農(nóng)藥:抑制膽堿酯酶；筒箭毒堿、α-銀環(huán)蛇毒等：阻斷膽堿N受體。第9頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）骨骼肌的收縮活動(dòng)1.骨骼肌的超微結(jié)構(gòu)：肌原纖維（myofibril）肌管系統(tǒng)（sarcobutubularsystem）（1）肌原纖維的結(jié)構(gòu)和分子構(gòu)成：粗肌絲和細(xì)肌絲及其排列：第10頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌原纖維

粗肌絲:（thickfilament）細(xì)肌絲（thinfilament）肌球蛋白（myosin）

肌動(dòng)蛋白（actin）:肌纖蛋白原肌凝蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin收縮蛋白：actinandmyosin調(diào)節(jié)蛋白：tropomyosinandtroponin第11頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌纖維膜肌內(nèi)膜肌束膜纖維束肌外膜肌腹第12頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天肌小節(jié)：是肌肉收縮的基本功能單位。兩側(cè)1/2明帶和中間部分的暗帶，第13頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

明帶暗帶H帶M線Z線肌小節(jié)第14頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

M線第15頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌球蛋白（myosin）第16頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第17頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）肌管系統(tǒng)（sarcotubularsystem）:兩列肌纖蛋白的單體聚合成球狀，形成細(xì)絲的主干，每一個(gè)單體上具有一個(gè)和肌凝蛋白結(jié)合的位點(diǎn)。肌纖蛋白和肌凝蛋白為收縮蛋白。原肌凝蛋白在安靜是疏松的附在肌纖蛋白絲上，覆蓋了其與肌凝蛋白結(jié)合的位點(diǎn)。肌鈣蛋白有與Ca2+結(jié)合的作用，調(diào)節(jié)原肌凝蛋白的變構(gòu)，暴露肌纖蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。肌鈣蛋白和原肌凝蛋白為調(diào)節(jié)蛋白。第18頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（2）肌管系統(tǒng)（sarcotubularsystem）:橫管（transversetubele）:T管（Ttubule）,肌膜內(nèi)陷而成，垂直于肌原纖維縱管（longitudinaltubule）：肌質(zhì)網(wǎng)（sarcoplasmicreticulum,SR）,平行于肌原纖維，并包繞肌原纖維。又分為：縱行肌質(zhì)網(wǎng)（longitudinalSR,LSR）:連接肌質(zhì)網(wǎng)（junctionalSR,JSR）：終池（terminalcisterna）三聯(lián)管（triad）:T管+兩側(cè)終池第19頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天每一橫管和來(lái)自兩側(cè)肌小節(jié)的縱管終末池，構(gòu)成了三聯(lián)管結(jié)構(gòu)。肌管系統(tǒng)指包繞在每一條肌原纖維周?chē)哪ば阅夜軤罱Y(jié)構(gòu)，由來(lái)源和功能都不相同的兩組獨(dú)立的管道系統(tǒng)組成。橫管系統(tǒng)或稱T管：是由肌細(xì)胞的表面膜向內(nèi)凹入而形成，管腔通過(guò)肌膜凹入處的小孔與細(xì)胞外液相通。縱管系統(tǒng)（L管）：肌漿網(wǎng)主要包繞每個(gè)肌小節(jié)的中間部分，這是一些相互溝通的管道，但是在接近肌小節(jié)兩端的橫管時(shí)管腔出現(xiàn)膨大，稱為終末池。它使縱管以較大的面積和橫管相靠近。第20頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第21頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第22頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

ryanodine受體第23頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.骨骼肌細(xì)胞的收縮機(jī)制：肌絲滑動(dòng)原理橫橋頭具ATP酶活性，肌肉舒張時(shí)，橫橋（crossbridge）結(jié)合的ATP被分解為ADP+Pi，結(jié)合了ADP+Pi的橫橋處于高勢(shì)能狀態(tài)，它與細(xì)肌絲垂直，與肌動(dòng)蛋白有高親和力，但無(wú)法結(jié)合（因結(jié)合位點(diǎn)未暴露）。第24頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌漿內(nèi)Ca2+↑，與肌鈣蛋白結(jié)合→原肌球蛋白構(gòu)型改變→解除位阻效應(yīng)→處于高勢(shì)能的橫橋（與ADP及磷酸基結(jié)合）與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，拖動(dòng)肌動(dòng)蛋白向M線方向扭動(dòng)45°（粗、細(xì)肌絲相對(duì)滑行）（同時(shí)ADP及磷酸基與橫橋分離）→肌小節(jié)變短→肌肉收縮→ATP結(jié)合到橫橋頭，使后者構(gòu)象改變，與肌動(dòng)蛋白親和力↓而與之解離→ATP分解供能，使橫橋（與ADP及磷酸基結(jié)合）向Z線回位（恢復(fù)高勢(shì)能狀態(tài)）→ADP與橫橋頭解離，myosin再與tropomyosin的新位點(diǎn)結(jié)合第25頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

橫橋周期

(cross-bridgecyclin)——橫橋與肌動(dòng)蛋白結(jié)合、擺動(dòng)、復(fù)位與再結(jié)合的過(guò)程。周期的長(zhǎng)短決定肌肉的縮短速度。橫橋扭動(dòng)的2作用：收縮肌肉；伸長(zhǎng)橋臂，產(chǎn)生張力第26頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第27頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

胞漿中Ca2+濃度↑，激活肌質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵→后者分解ATP獲得能量，將胞質(zhì)中的Ca2+主動(dòng)泵回肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)→胞質(zhì)中Ca2+濃度降低，Ca2+與troponin解離→troponin與tropomyosin恢復(fù)到安靜狀態(tài)，重新形成位阻，阻斷myosin與actin結(jié)合→橫橋周期停止，肌肉舒張。第28頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)（excitation-contractioncoupling）AP從肌膜傳到T管L-鈣通道構(gòu)象改變，激活JSR膜上的ryanodine受體內(nèi)鈣釋放后進(jìn)入胞質(zhì)，胞質(zhì)Ca2+濃度升高與肌鈣蛋白結(jié)合，原肌球蛋白構(gòu)象改變，肌細(xì)胞機(jī)械收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵物質(zhì)——Ca2+

耦聯(lián)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)——三聯(lián)管第29頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Ca2+骨骼肌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈣絕大多數(shù)(約100%)源于JSR鈣釋放。胞質(zhì)中的Ca2+由0.1μM→1-10μM第30頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

心肌細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)鈣有10%-20%經(jīng)L-鈣通道路內(nèi)流，80%-90%經(jīng)SR釋放。且后者依賴于前者才得以進(jìn)行。鈣觸發(fā)的鈣釋放（calcium-inducedCa2+release）——第31頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

肌漿中[Ca2＋]降低機(jī)制：

胞漿中Ca2+

濃度升高

激活肌質(zhì)網(wǎng)上的Ca2+泵

將胞漿中Ca2+泵回肌質(zhì)網(wǎng)

胞漿中Ca2+

濃度下降

肌肉舒張

第32頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（四）骨骼肌的收縮形式及影響收縮的因素收縮形式：等長(zhǎng)收縮（isometriccontraction）等張收縮（isotoniccontraction）第33頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.影響因素：（1）前負(fù)荷（preload），初長(zhǎng)度（initiallength）前負(fù)荷的大小決定了初長(zhǎng)度，因而前負(fù)荷可用初長(zhǎng)度表示。第34頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

從長(zhǎng)度—張力曲線可看出：①肌肉收縮存在一個(gè)最適初長(zhǎng)度(即最適前負(fù)荷)，此狀態(tài)下，肌肉收縮產(chǎn)生的主動(dòng)張力最大。

②大于或小于最適初長(zhǎng)度，肌肉收縮產(chǎn)生的張力均會(huì)下降。肌小節(jié)長(zhǎng)度為2.2μm第35頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天安靜時(shí)肌節(jié)長(zhǎng)度為2.0~2.2μm肌節(jié)長(zhǎng)度—張力關(guān)系曲線第36頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

最適初長(zhǎng)度（optimalinitiallength）肌肉收縮產(chǎn)生的張力大小由肌小節(jié)中與細(xì)肌絲接觸的橫橋數(shù)目決定：處于最適初長(zhǎng)時(shí)，粗、細(xì)肌絲處于最佳重疊狀態(tài)，所有橫橋都能與細(xì)肌絲接觸。骨骼肌的初長(zhǎng)已定，主要受后負(fù)荷影響；心肌初長(zhǎng)則受主室充盈程度影響。第37頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

前負(fù)荷↓初長(zhǎng)度↓肌小節(jié)長(zhǎng)度↓粗細(xì)肌絲的重疊程度↓發(fā)揮作用的橫橋的數(shù)目↓產(chǎn)生張力的大小最適前負(fù)荷↓最適初長(zhǎng)度↓肌小節(jié)2.2μm↓粗細(xì)肌絲處于最佳重疊程度↓發(fā)揮作用的橫橋的數(shù)目最多↓產(chǎn)生張力的最大第38頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（2）后負(fù)荷（afterload）:定義：是肌肉開(kāi)始收縮時(shí)才遇到的負(fù)荷或阻力。它不能改變肌肉初長(zhǎng)，但能阻礙肌肉收縮時(shí)的短縮，是收縮的阻力。研究方法：把前負(fù)荷固定在最適前負(fù)荷，逐次改變后負(fù)荷，研究肌肉產(chǎn)生張力的大小與速度的關(guān)系。第39頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

圖A:不同后負(fù)荷對(duì)肌肉單收縮所產(chǎn)生的張力和縮短程度的影響①總是張力產(chǎn)生在前，縮短產(chǎn)生在后；

②后負(fù)荷愈大→產(chǎn)生的張力愈大,但縮短開(kāi)始的時(shí)間愈晚，縮短的初速度和縮短的總長(zhǎng)度也愈小。第40頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

①隨著后負(fù)荷增加→收縮張力增加,而縮短速度減小。②當(dāng)后負(fù)荷增加到肌肉不能縮短時(shí)(縮短速度=0),可產(chǎn)生最大的張力(P0),此種收縮為等長(zhǎng)收縮;當(dāng)張力<P0時(shí),肌肉收縮既產(chǎn)生張力,又出現(xiàn)縮短且每次收縮開(kāi)始后,張力即不再增加,直至收縮完成(等張收縮)。

③當(dāng)后負(fù)荷=0時(shí)，肌肉縮短可達(dá)最大縮短速度(Vmax)。第41頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

橫橋擺動(dòng)及與細(xì)動(dòng)蛋白解離快，所以速度快。瞬間處于產(chǎn)生、維持張力狀態(tài)的橫橋少。橫橋擺動(dòng)速度緩慢，橫橋周期長(zhǎng)，瞬間處于產(chǎn)生、維持張力狀態(tài)的橫橋多。*肌肉收縮的縮短速度:取決于橫橋周期的長(zhǎng)短；

*肌肉收縮的收縮張力：取決于每一瞬間與肌動(dòng)蛋白結(jié)合的橫橋的數(shù)目。第42頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（3）肌肉的收縮能力（contractility）:——與負(fù)荷無(wú)關(guān)、決定骨肉收縮的效能的內(nèi)在特性。取決于胞質(zhì)中Ca2+水平；MyosinATP酶的活性；相關(guān)功能蛋白的表達(dá)水平。第43頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天興奮收縮耦聯(lián)過(guò)程蛋白質(zhì)或橫橋功能特性缺氧酸中毒能源缺乏Ca2＋咖啡因腎上腺素提高收縮效果降低收縮效果第44頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（五）單收縮和肌肉收縮的總和刺激形式不同，表現(xiàn)為：?jiǎn)问湛s、收縮的總和。單收縮（twitch）：?jiǎn)我淮碳ひ鸬墓趋兰∫淮慰焖俚氖湛s。張力與刺激強(qiáng)度有關(guān)。第45頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.收縮的總和（summation）:運(yùn)動(dòng)單位(motorunit):一個(gè)脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其軸突分支所支配的全部肌纖維。不同運(yùn)動(dòng)單位所包含的肌纖維數(shù)不同,可以從幾根到上千根。第46頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

大小原則(sizeprinciple):收縮時(shí):弱收縮時(shí),小運(yùn)動(dòng)單位先參與；隨著收縮的增強(qiáng),會(huì)有多個(gè)和大的運(yùn)動(dòng)單位參與。舒張時(shí):共處五項(xiàng)原則最大運(yùn)動(dòng)單位先停止放電、收縮,最后才是小運(yùn)動(dòng)單位停止活動(dòng)。第47頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

刺激頻率改變時(shí)收縮的總和：?jiǎn)问湛s（twitch）不完全強(qiáng)直收縮（incompletetetanus）完全強(qiáng)直收縮（completetetanus）連續(xù)刺激的頻率低(間隔>單收縮的時(shí)程)→多個(gè)分離AP→連續(xù)分離單收縮第48頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

incompletetetanus：連續(xù)刺激頻率增加→后續(xù)刺激落在前次收縮的舒張期→發(fā)生的多次收縮的總和。tetanus：連續(xù)刺激頻率再增加→后續(xù)刺激落在前次收縮的收縮期→發(fā)生的多次收縮的總和。第49頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

強(qiáng)直收縮張力遠(yuǎn)大于單收縮的張力原因：胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度持續(xù)升高第50頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第51頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.平滑肌的收縮功能1.平滑肌的分類(lèi)：?jiǎn)螁挝黄交。╱nitarysmoothmuscle）：小血管、消化道、子宮、膀胱等中空