005 第五章 骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理
骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理
横桥结合的位点，静息时被原肌
球蛋白掩盖；原肌球蛋白：静息
时掩盖横桥结合位点；肌钙蛋白：
与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白
位移，暴露出结合位点。
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(二) 骨骼肌的肌膜系统
横管系统： T管(肌膜内凹而成。肌膜
AP沿T管传导)。 纵管系统：
L管(也称肌浆网。肌节两 端的L管称终池，富含Ca2+)。
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骨骼肌收缩的形式
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（三） 肌长-肌张力关系
肌肉遇到的负荷有两种：
前负荷：使肌肉具有一定的初长度 后负荷：不增加肌肉的初长度，但能阻止肌肉的缩短
只有在具有一定后负荷的条件下进行等张收缩， 肌肉收缩才能有效做功
肌钙蛋白的构型 原肌球蛋白位移，暴露 细肌丝上的结合位点 横桥与结合位点结合，
分解ATP释放能量 横桥摆动
肌节缩短=肌细胞收缩 ppt课件完整
按任意键 飞入横桥摆动动画
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横桥周期：
结 合
解 离
摆 动
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肌丝滑行几点说明: 1）肌细胞收缩时肌原纤维的缩短,并不是肌丝本身 缩短,而是细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行。因①相 邻Z线靠近,即肌节缩短；②暗带长度不变,即粗肌丝长 度不变；③从Z线到H带边缘的距离不变,即细肌丝长 度不变; ④明带和H带变窄。
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3
第一节 骨骼肌生理
骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的 支配，因而能将神经信号转变为肌细胞的收 缩。过程涉及电信号——化学信号——电信 号间的转换，最后表现为骨骼肌收缩。
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骨骼肌、平滑肌、心肌的比较生理
且粗细不等，分界不 清。 ➢有周期性横纹（不如 骨骼肌明显）；
心肌纤维的超微结构
心肌纤维的超微结构与骨骼肌相近似，但有以下特点
①肌原纤维较少且大小不规则
②横小管较粗
③肌质网较稀疏，纵小管不甚发达，终池扁小，往往横小管只 与一侧终池相贴，形成二连体。
4个Ca2+与胞质中的钙 调蛋白结合形成复合体
钙调蛋白复合体与胞质
中的肌球蛋白轻链激酶 （MLCK）结合（激活）
磷酸化的横桥被激活， 与肌动蛋白结合
4个Ca2+与胞质 中的钙调蛋白结 合形成复合体
激活的MLCK使用 ATP将位于肌球蛋 白球头的轻链磷酸 化
横桥分解ATP释 放能量
横桥摆动
三种肌肉收缩机制的比较：
肌质网洗漱，纵 小管不甚发达
三种类型肌肉的收缩机制
骨骼肌收缩机理：（肌丝滑行学说） •神经兴奋→肌膜→横小管→终池→肌浆网钙通 道开放→肌浆钙浓度升高→肌钙蛋白与钙结合 后发生构型改变而位移→肌动蛋白位点暴露→ 肌球蛋白头与位点结合，激活ATP酶释放能量→ 肌球蛋白屈曲转动将肌动蛋白拉向M线→细肌丝 滑入A带使I带变窄→肌节缩短。
有粗、细肌丝， 但细肌丝中无肌 钙蛋白；无肌原 纤维
细胞膜内陷只形 成小凹，未形成 横小管
肌质网不发达， 只形成小管状结 构
长柱形，无分支， 短柱形，有分支，
多核
核1-2个
有粗、细肌丝； 有粗、细肌丝；
有肌原纤维
有肌原纤维（较
少）网密布，纵 小管发达
存在横小管，且 较粗大
肌原纤维，在光学显微 镜下观察：1）明带（I带） 和暗带（A带）； 2）H带， M线，Z线； 3）肌节
骨骼肌心肌平滑肌的共同点结构特点
骨骼肌心肌平滑肌的共同点结构特点肌肉组织在人体中具有非常重要的功能，它们可以通过收缩来产生力量，并使我们的身体进行各种运动。
在人体内，常见的三种肌肉组织包括骨骼肌、心肌和平滑肌。
这些肌肉组织虽然在结构和功能上有所不同，但它们也有一些共同点。
下面我们将详细探讨骨骼肌、心肌和平滑肌的共同点结构特点。
首先，让我们来看看骨骼肌。
骨骼肌是人体内最常见的肌肉组织，它与骨骼相连并通过肌腱与骨骼连接。
骨骼肌的结构非常有序，由许多肌纤维束组成。
每个肌纤维束都包含许多肌纤维，而每个肌纤维却只包含一个细胞。
这些肌纤维内含有许多肌纤维蛋白，这些蛋白负责使肌纤维收缩并产生力量。
另外，骨骼肌内还含有许多血管和神经末梢，以确保肌肉组织能够获得足够的氧气和营养物质。
与骨骼肌相比，心肌是一种特殊的肌肉组织，它只存在于心脏中。
心肌具有自主收缩的特性，这意味着心肌可以在没有任何外部刺激的情况下自发地收缩。
心肌的结构也与骨骼肌略有不同。
心肌细胞呈分枝状且互相连接，形成心肌细胞网。
这种结构保证了心脏可以协调地收缩并将血液输送到全身各个部位。
此外，心肌细胞内富含许多线粒体，以确保持续的能量供应。
最后，我们来看看平滑肌组织。
平滑肌是一种内脏肌肉，存在于人体内各种器官和血管中。
相比于骨骼肌和心肌，平滑肌的结构更为简单。
平滑肌细胞呈长形，没有明显的横纹，因此被称为平滑肌细胞。
平滑肌细胞之间通过细胞间连接物质连接在一起，形成平滑肌组织。
平滑肌的收缩速度相对较慢，但可以持续较长时间，因此适合维持器官内的稳定环境。
尽管骨骼肌、心肌和平滑肌在结构和功能上存在差异，但它们也有一些共同点。
首先，三种肌肉组织都含有许多肌纤维，这些肌纤维内含有丰富的肌纤维蛋白，负责肌肉的收缩。
其次，三种肌肉组织都含有大量的线粒体，以提供肌肉细胞所需的能量。
线粒体是细胞内的能量生产工厂，通过产生三磷酸腺苷（ATP）为肌肉提供所需的能量。
最后，三种肌肉组织都富含血管和神经末梢，以确保肌肉组织能够获得充足的氧气和营养。
骨骼肌心肌平滑肌的异同点
骨骼肌心肌平滑肌的异同点
骨骼肌、心肌和平滑肌是三种不同类型的肌肉组织。
它们在结构、功能和分布等方面都有一些不同。
以下是它们之间的异同点：
一、结构方面：
1. 骨骼肌：骨骼肌由横纹肌细胞组成，它们是多核的、长形的、有横纹的细胞。
骨骼肌细胞被包在肌腱中，连接骨头。
骨骼肌还包括血管、神经和结缔组织。
2. 心肌：心肌也是由横纹肌细胞组成，但它们是单核的、短形的，有横纹和纵纹的细胞。
心肌细胞连接在一起形成心肌组织，并由心脏的结缔组织包裹。
3. 平滑肌：平滑肌是由平滑肌细胞组成，它们是单核的、长形的，没有横纹。
平滑肌细胞可以形成平滑肌组织，分布在人体中的许多内脏器官中。
二、功能方面：
1. 骨骼肌：骨骼肌用于支撑身体、运动和产生力量。
它们是意志控制的，意味着我们可以通过自我控制来控制它们的收缩和放松。
2. 心肌：心肌用于泵血，以维持身体的血液循环。
它们是自主控制的，也就是
说，它们是自动地收缩和放松的，我们无法自主控制它们。
3. 平滑肌：平滑肌用于控制内脏器官的大小和形状，例如肠道、血管和子宫。
它们也是自主控制的，但可以被神经和荷尔蒙调节。
三、分布方面：
1. 骨骼肌：骨骼肌分布在人体的骨架系统中，例如肢体、躯干和颈部。
2. 心肌：心肌只分布在心脏中。
3. 平滑肌：平滑肌分布在人体中的内脏器官中，例如肠道、血管和子宫。
人体及动物生理学-第五章肌细胞收缩、心肌、平滑肌生理
★三联管triad：
骨骼肌的T管与其两侧的终池
2.肌原纤维及其肌丝的分子组成
1）粗肌丝thick filament 肌球蛋白(肌凝蛋白,myosin),属收缩蛋白
杆状部—朝向M线成主干 头部—横桥cross-bridge :
可与肌动蛋白可逆性结合, 具有ATP酶活性 2）细肌丝thin filament (构成主干)
AP在运动神经纤维上的传导 N-M接头处兴奋的传递
AP在骨骼肌cell上的传导（局部电流） 骨骼肌的兴奋收缩耦联
骨骼肌的肌丝滑行收缩
(一)神经—骨骼 肌接头处兴奋的 传递
neuromuscular transmission
1.神经肌接头(neuromuscular junction) 的结构：
⑴接头前膜prejunctional membrane: ①突触囊泡synaptic vesicle,内含ACh; ②电压门控Ca2+通道；
速度(Vmax)。
图B:张力－速度曲线
既产生张力，又 出现缩短，且每 一收缩开始后， 张力不再增加， 故为等张收缩
等长收缩
P0—— 产生最大张力 而不出现缩短 W=0
Vmax—— 后负荷为零时， 产生最大缩短速 度 W=0
曲线最弯处—— W最大
*肌肉收缩的缩短速度:取决于横桥周 期的长短； *肌肉收缩的收缩张力：取决于每一瞬 间与肌动蛋白结合的横桥的数目。
(注：肌肉收缩或AP频率与刺激频率有关)
1)运动单位及其总和
① motor unit:一个脊髓前角运动神经元及 其轴突分支所支配的全部肌纤维。
②motor unit summation:大小原则
★ 3、ACh的分解： ACh在刺激终板膜产生终板电位的同时，
骨骼肌心肌平滑肌的异同点
骨骼肌、心肌和平滑肌的异同点引言人体的运动和力量来源于不同类型的肌肉组织。
其中，骨骼肌、心肌和平滑肌是最为常见和重要的三种类型。
本文将从结构、功能、控制方式等方面对这三种类型的肌肉进行比较，以便更好地理解它们之间的异同点。
一、结构差异1. 骨骼肌•骨骼肌是由多个束状纤维组成的。
•每个束状纤维由许多长度相等且排列紧密的小颗粒组成，这些小颗粒称为肌原纤维。
•肌原纤维内部包含许多并行排列的微丝，这些微丝由蛋白质组成。
2. 心肌•心肌是由长而粗的纤维束组成的。
•心肌纤维间通过交叉连接形成网状结构。
•心肌纤维内含有许多线状蛋白质，使其具有更高的收缩力。
3. 平滑肌•平滑肌由长而细的细胞组成。
•平滑肌细胞排列松散，形成一种类似网状的结构。
•平滑肌细胞内含有少量线状蛋白质，使其收缩能力较弱。
二、功能差异1. 骨骼肌•骨骼肌负责人体的主动运动，例如行走、跑步和举重等。
•骨骼肌通过收缩产生力量，从而使骨骼运动。
2. 心肌•心肌是心脏的主要组成部分，负责泵血以供应全身。
•心肌具有自律性和自主性，在没有任何外界刺激的情况下也能保持收缩。
3. 平滑肌•平滑肌存在于内脏器官和血管壁中，负责调节这些器官的张力和蠕动。
•平滑肌的收缩速度较慢，但可以保持较长时间。
三、控制方式差异1. 骨骼肌•骨骼肌由神经系统控制。
•神经冲动通过神经元传递到肌肉纤维，引发肌肉收缩。
2. 心肌•心肌具有自律性，可以自主收缩。
•但心脏的节律由心脏起搏器调控，而起搏器受到神经系统的影响。
3. 平滑肌•平滑肌受到神经系统和内分泌系统的共同调控。
•神经冲动和激素可以刺激平滑肌收缩或放松。
四、结构与功能之间的关系骨骼肌、心肌和平滑肌在结构和功能上存在一定的关联。
•骨骼肌由于其束状纤维排列紧密，使其能够产生较大的力量，适合进行快速、短时间的运动。
•心肌由于其特殊的交叉连接结构和高度有序排列的线状蛋白质，使其具有更强大且持久的收缩力，适合持续地泵血。
•平滑肌虽然收缩能力较弱，但可以保持较长时间。
骨骼肌与平滑肌的生理学
骨骼肌与平滑肌的生理学骨骼肌和平滑肌是人类体内两种重要的肌肉类型，它们在生理学上起着不同的作用。
骨骼肌主要负责支撑和运动身体，而平滑肌则参与内脏器官的运动和调节。
本文将探讨骨骼肌和平滑肌的结构、功能和特点，以及它们在不同生理过程中的作用。
一、骨骼肌的结构与功能骨骼肌是身体最常见的肌肉类型，它通过肌肉纤维的收缩来实现对骨骼的运动。
骨骼肌由肌肉纤维组成，肌肉纤维由肌原纤维、肌节和肌小束组成。
每个肌小束由多个肌纤维束组成，每个肌纤维束又由多个肌原纤维构成。
肌原纤维内含有许多肌原纤维，这是肌肉收缩的基本单位。
骨骼肌的主要功能是进行运动和维持姿势。
当神经系统发出运动指令时，肌原纤维收缩，导致整个肌肉纤维的收缩。
这种收缩产生的力量通过肌腱传递到骨骼上，实现身体的运动。
骨骼肌的收缩还涉及到能量的消耗和产生，这是通过三磷酸腺苷（ATP）的分解来完成的。
二、平滑肌的结构与功能平滑肌是人体内一种无意识控制的肌肉类型，其结构和骨骼肌有所不同。
平滑肌构成细长且没有明显横纹的肌细胞，这些细胞以排列紧密的方式连接在一起，形成平滑肌组织。
平滑肌存在于内脏器官的壁层，如消化道、血管、呼吸道和生殖道等。
平滑肌的收缩和舒张由神经系统、激素和其他生物活性物质调节。
与骨骼肌不同，平滑肌的收缩速度较慢，且能持续更长的时间。
平滑肌的功能包括促进蠕动运动、调节血管的直径、控制消化道的蠕动和收缩、参与呼吸等。
平滑肌还能对外界刺激作出反应，如内脏器官的伸缩、血管的收缩和扩张等。
三、骨骼肌和平滑肌在不同生理过程中的作用骨骼肌和平滑肌在生理过程中发挥着重要的作用，各有其特点。
1. 运动和姿势控制骨骼肌是实现身体运动和维持姿势的主要肌肉类型。
它通过收缩和松弛来实现对骨骼的运动，使我们能够行走、跑跳和完成其他各种动作。
骨骼肌的收缩还与姿势的维持密切相关，即使在休息时也需要一定程度的肌肉紧张来保持身体的平衡。
2. 内脏器官的运动和调节平滑肌在内脏器官的运动和调节中起着重要作用。
骨骼肌 心肌 平滑肌 细胞形态及排列特点
骨骼肌心肌平滑肌细胞形态及排列特点
骨骼肌、心肌和平滑肌是人体内三种不同类型的肌肉组织，它们在形态和排列特点上也各具特色。
骨骼肌是人体内最常见的肌肉类型，它们通常与骨骼相连，能够控制身体的运动。
骨骼肌细胞形态呈长条状，长度可达数厘米，直径约为0.1毫米。
每个骨骼肌细胞内含有多个细胞核，
并且细胞内有大量的线粒体和肌原纤维。
这些肌原纤维是由许多小的肌纤维束组成的，每个肌纤维束都由许多小的肌原纤维单元组成。
这些肌原纤维单元内含有许多肌小球蛋白和肌动蛋白，能够使骨骼肌产生收缩。
心肌是构成心脏的主要组织，它们具有自主收缩和自主传导的能力，能够推动血液循环。
心肌细胞形态呈长条形，长度约为0.1毫米，直径约为0.02毫米。
每个心肌细胞内含有一个或两
个细胞核，并且细胞内有大量的线粒体和肌原纤维。
心肌细胞之间通过间质连接紧密相连，这种连接方式能够使心脏产生协调的收缩。
平滑肌是人体内最常见的内脏器官组织，它们能够控制内脏器官的收缩和松弛。
平滑肌细胞形态呈长条形，长度可达数毫米，直径约为0.01毫米。
每个平滑肌细胞内含有一个中央位于细
胞中央的细胞核，并且细胞内有大量的线粒体和微小的肌原纤
维。
平滑肌细胞之间通过间质连接相连，能够使内脏器官产生协调的收缩。
总之，骨骼肌、心肌和平滑肌在形态和排列特点上各具特色，在人体内发挥着不同的生理功能。
第五章 骨骼肌、心肌和平滑肌生理.
（三）多单位平滑肌和神经源性活动
多单位平滑肌：由多个分离的，在功能上相互独立的单位组成。 大血管的管壁、气管等 多单位平滑肌和骨骼肌都属于神经源性活动。
三、平滑肌的收缩
（一）平滑肌收缩的机制
平滑肌兴奋时，胞内Ca2+浓度升高，引起肌球蛋白的2+与钙调蛋白结合；
3.动作电位：动作电位一般是在慢波基础上去极化发生的 ①上升慢，持续时间长，与慢波相比，它又要快得多，因 此又称为快波（fast wave）. ②平滑肌动作电位的上升支由一种慢通道介导的离子内流 引起（主要是Ca2+和少量Na+的内流）。 ③平滑肌动作电位下降支主要是K+外流而产生的复极化。 ④大量Ca2+进入肌细胞，通过钙调素激活肌动蛋白－肌球 蛋白－三磷酸腺苷系统，引起肌肉收缩。 肌肉收缩是继动作电位之后产生的
其信息通过TnI传递 给TnT
肌动蛋白与 肌球蛋白的 横桥结合
原肌球蛋白的构型 发生变化，深陷于 肌动蛋白的双股螺 旋沟中
ATP分解释放能量
肌肉收缩
肌肉舒张:
肌浆中的Ca2+↓ Ca2+与TnC结合解 除，其构型复原 原肌球蛋白回到横 桥和肌动蛋白分子 之间的位置
肌肉舒张
阻碍两者相互 作用继续进行
第五章 骨骼肌、心肌和平滑肌生理
第一节 骨骼肌生理
一、骨骼肌的结构特征
骨骼肌 纤维由肌原 纤维和肌管 系统构成， 肌原纤维由 高度有序排 列的粗肌丝 和细肌丝构 成，被膜状 微管结构 （肌管系统） 所环绕
（一）骨骼肌的超微结构
１、肌原纤维（myofibril） （1）粗肌丝：200-300个肌球蛋白分子组成
第三节 心肌生理
一、心肌的形态结构
第5章-骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理
• C亚单位带负电荷，可与Ca2+结合。 • T亚单位将整个肌钙蛋白结合在原肌凝蛋 白上。 • I亚单位的作用是将C亚单位结合Ca2+的信 号传给原肌凝蛋白，引起它的变形。
二、骨骼肌收缩的机制
（一）肌肉收缩的肌丝滑行学说 • 1、主要证据 • A. 粗细肌丝之间的几何构形表明在收缩 时它们之间要相互作用。 • B. 肌肉收缩时，暗带的长度没有改变， 说明粗肌丝没有发生卷曲变化。 • C. 拉长肌丝，H带的长度也增长。暗带的 长度不变。 • 这表明，肌收缩是粗细肌丝互相穿插滑行 造成的。
2、细肌丝（由三种蛋白质组成）
A. 肌动蛋白（肌纤蛋白，actin） 占60%。单体呈球 状，聚合成双螺旋结构，是细肌丝的主干。上面每隔一 段距离就有一个与横桥结合的位点。正常情况下被掩盖 着。
肌钙蛋白 原肌球蛋白 肌动蛋白
• B. 原肌球蛋白： 为丝状，位于肌动蛋 白双螺旋的沟内，处于横桥与肌动蛋白之 间，掩盖着横桥的结合位点。 • C. 肌钙蛋白： 是钙离子的受体含有T、 I、C三个亚单位：
由上到下：
单收缩 收缩总和 不完全强直收缩 完全强直收缩
在体骨骼肌是 以运动单位而不是 以单根肌纤维收缩 的。
3、肌肉长度与收缩张力的关系
肌肉过长或过短都使张力下降，以肌小节长2.20-2.25 μm时 张力最大。此时粗细肌丝重叠程度最佳，发挥作用的数目最多。
初长过短，部分细 肌丝得不到横桥
初长过长时，部分 横桥没有结合位点
肌 管 系 统 的 立 体 模 式 图
三联体
（三）粗、细肌丝
肌钙蛋白
肌动蛋白
原肌球蛋白
横桥
1、粗肌丝（由肌球蛋白分子构成）
相邻的两对横桥互相 扭转60度角，相距 14.3nm
人体及动物生理学第三版考试重点
1．细胞跨膜物质转运方式：（1）单纯扩散：一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
如O2、CO2、NH3等脂溶性物质的跨膜转运，也称简单扩散。
（2）膜蛋白介导的跨膜转运：①主动运输：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
特点：①需要消耗能量，能量由分解ATP来提供；②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；③是逆电-化学梯度进行的。
分类： A原发性主动转运（泵转运）：如K+、Na+、Ca2+逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运。
B继发性主动转运：如小肠粘膜和肾小管上皮细胞吸收和重吸收葡萄糖时跨管腔膜的主动转运。
②被动运输：物质顺电位或化学梯度的转运过程。
特点：①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度所贮存的势能）。
②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”。
③顺电-化学梯度进行。
归属： A 单纯扩散：上已提B易化扩散：一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,需特殊膜蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
此过程不需消耗细胞能量。
分类: A经载体介导的易化扩散：如葡萄糖由血液进入红细胞B经通道介导的易化扩散：如K+、Na+、Ca2+顺浓度梯度跨膜转运。
经载体介导的易化扩散的特点：特异性、饱和现象、竞争性抑制。
（3）胞吞和胞吐：如白细胞吞噬细菌、异物的过程为入胞作用；腺细胞的分泌，神经递质的释放则为出胞作用。
2．细胞间通讯和信号传导的类型：（1）离子通道受体介导的跨膜信号传导①化学门控通道②电压门控通道③机械门控通道（2）G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导① cAMP-PKA途径②磷脂酰肌醇代谢途径（3）激酶相关受体介导的跨膜信号转导①激酶受体： A酪氨酸激酶受体 B鸟甘酸环化酶受体② JAK相关激酶受体1. 静息电位：细胞在没有受到外来刺激时，处于静息状态下的细胞内、外侧所存在的电位差称静息电位。
特点：①在大多数细胞是一种稳定的直流电位。
②细胞内电位低于胞外，即内负外正。
③不同细胞静息电位的数值可以不同。
【论文】动物骨骼肌、心肌及平滑肌生理特性的比较研究
摘要：本文通过对兔子离体组织器官至于模拟体内环境的溶液中，以台氏液作灌流液，在体外观察及记录家兔离体肠段的一般生理特性,以及对蛙骨骼肌的电刺激，心肌的电刺激和蛙心灌流，收集它们的生理信号，分析并比较兔子平滑肌、蛙骨骼肌和心肌的生理特性的异同。
结果表明，平滑肌兴奋性较低，具有自动节律性，对化学、温度和机械牵张刺激较敏感,骨骼肌的不应期很短，会发生强直收缩。
心肌的不应期很长，不会发生强直收缩，但会出现期外收缩和代偿间歇。
关键词：动物生理；平滑肌；骨骼肌；心肌；生理特性；取离体兔肠段置于台氏液中，用计算机采集系统扫描其收缩曲线，加入肾上腺素、乙酰胆碱、阿托品等不同的化学药物，观察他们对于离体肠段收缩的影响。
通过这种观察，学习离体肠段平滑肌的实验方法，分析消化管平滑肌组织的特性，如兴奋性、传导性和收缩性等。
制备蛙坐骨神经及腓肠肌标本，采用生理信号采集处理系统，通过改变电流对标本的刺激强度找出阈刺激、阈上刺激和最适刺激，了解刺激强度与肌肉收缩反应大小的一般关系，掌握骨骼肌收缩的总和现象，认识骨骼肌的能够产生强直收缩这一重要生理特性。
同步记录蛙心搏过程（心脏收缩）曲线和心电图曲线，了解心脏电活动与机械活动的时相关系，通过对心电图的分析掌握期前收缩与代偿间歇，并比较心肌和骨骼肌的不同收缩特点。
通过实验，研究这三种肌肉的生理特性，可以更好的分析这三种肌肉在不同温度离子浓度下的收缩状态，从而在生活中运用其中的机理，如在医学、运动比赛、和物理力学。
1 材料与方法1.1实验材料以及仪器家兔、蛙；恒温平滑肌浴管、生理信号采集处理系统、肌张力传感器、万能支架、大铁夹、螺旋夹、双凹夹2个、温度计、烧杯、常用手术器械、玻璃分针、神经-肌肉标本屏蔽盒、刺激电极线、引导电极线、双针刺激电极、滴管、蛙心夹，蛙板，玻璃板，废物缸，培养皿，滑轮，棉花，线；任氏液、台氏液、无钙台氏液、1:50000肾上腺素、1:50000乙酰胆碱、1:50000阿托品。
第五章骨骼肌、平滑肌、心肌细胞生理
导）。 纵管系统：L管（也称肌
浆网。肌节两端的L管称终池，
富含Ca2+)。
2三.肌联小管节：:T是管肌+细终胞池收×2缩的基本结构和功能单位。
=1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条Z线间的区域
T管
三联体
肌质网
终池
第五章 骨骼肌、心肌、平滑肌细胞生理
二、肌丝的分子组成及其作用
商丘师范学院
第五章 骨骼肌、心肌、平滑肌细胞生理
（三）肌丝滑行机制
3.肌肉舒张
兴奋-收缩耦联后
肌膜电位复极化
终池对Ca2+通透性↓ 肌质网Ca2+泵激活
肌浆[Ca2+]↓
Ca2+与肌钙蛋白解离，构象复原
原肌球蛋白构象复原，重新覆盖横桥结合位点
肌肉舒张
商丘师范学院
总之，肌肉收缩实际上是
一种去抑制过程，即除去横桥 和肌动蛋白之间的抑制因素， 使二者得以实现可逆性结合的 过程。
50年代，赫格斯裂根据其实验研究，提出了肌丝滑行学说， 其依据主要有以下两点：
1.肌丝的排列特点适宜用肌丝滑行来解释。 2.在肌肉收缩时，暗带长度不变，明带和H带变窄，说明肌 纤维的收缩是由细肌丝向粗肌丝间的插进而引起的，两种肌丝 的长度并不改变。 （二）肌丝滑行学说内容 该学说认为：肌肉收缩时，肌丝本身并不缩短，而是由Z线 发出的细肌丝向暗带中央移动，使相邻的Z线相互靠拢，肌节变 短，导致整个肌纤维缩短和肌肉收缩。
商丘师范学院
第五章 骨骼肌、心肌、平滑肌细胞生理
（三）肌丝滑行机制
2.肌丝滑行过程
Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白构象改变 原肌球蛋白构象改变 暴露肌动蛋白与横桥的结合位点 横桥与肌动蛋白结合，分解ATP释放能量
人体及动物生理学第三版(王玢-左明雪)-课后习题答案
人体及动物生理学课后习题答案第二章和第三章第二章细胞膜动力学和跨膜信号转导1.哪些因素影响可通透细胞膜两侧溶质的流动？①脂溶性越高，扩散通量越大。
②易化扩散：膜两侧的浓度梯度或电势差。
由载体介导的易化扩散：载体的数量，载体越多，运输量越大；竞争性抑制物质，抑制物质越少，运输量越大。
③原发性主动转运：能量的供应，离子泵的多少。
④继发性主动转运：离子浓度的梯度，转运①单纯扩散：膜两侧物质的浓度梯度和物质的脂溶性。
浓度梯度越大蛋白的数量。
⑤胞膜窖胞吮和受体介导式胞吞：受体的数量，ATP的供应。
⑥胞吐：钙浓度的变化。
2.离子跨膜扩散有哪些主要方式？①易化扩散：有高浓度或高电势一侧向低浓度或低电势一侧转运，不需要能量，需要通道蛋白介导。
如：钾离子通道、钠离子通道等。
②原发性主动转运：由低浓度或低电势一侧向高浓度或高电势一侧转运，需要能量的供应，需要转运蛋白的介导。
如：钠钾泵。
③继发性主动转运：离子顺浓度梯度形成的能量供其他物质的跨膜转运。
需要转运蛋白参与。
3.阐述易化扩散和主动转运的特点。
①易化扩散：顺浓度梯度或电位梯度，转运过程中需要转运蛋白的介导，通过蛋白的构象或构型改变，实现物质的转运，不需要消耗能量，属于被动转运过程。
由载体介导的易化扩散：特异性、饱和现象和竞争性抑制。
由通道介导的易化扩散：速度快。
②主动转运：逆浓度梯度或电位梯度，由转运蛋白介导，需要消耗能量。
原发性主动转运：由ATP直接提供能量，通过蛋白质的构象或构型改变实现物质的转运。
如：NA-K泵。
继发性主动转运：由离子顺浓度或电位梯度产生的能量供其他物质逆浓度的转运，间接地消耗ATP。
如：NA-葡萄糖。
4.原发性主动转运和继发性主动转运有何区别？试举例说明。
前者直接使用ATP的能量，后者间接使用ATP。
①原发性主动转运：NA-K泵。
过程：NA-K泵与一个ATP结合后，暴露出NA-K泵上细胞膜内侧的3个钠离子高亲结合位点；NA-K泵水解ATP，留下具有高能键的磷酸基团，将水解后的ADP游离到细胞内液；高能磷酸键释放的能量，改变了载体蛋白的构型。
第五章骨骼肌、心
(1) 肌纤蛋白（肌动蛋白）：细肌丝的主干, 存在与粗肌丝结合的位点 (2) 原肌凝蛋白：阻挡和遮盖结合位点
(3) 肌钙蛋白：与Ca2 +结合 （三）肌丝滑行导致肌小节缩短
横桥周期：横桥与细肌丝的结合、解离、复位，然后再与 细肌丝上另外的点结合，出现新的扭动，横桥的这种往复 活动称为横桥周期。P68
名词解释 横桥周期 兴奋---收缩偶联 单收缩 不完全 强直收缩 强直收缩
单个肌纤维对单个动作电位产生的反应称为单收缩。
单收缩可分为三个时期：P72
1、潜伏期；2、缩短期；3、舒张期。
相继两次超最大刺激，如间隔时间短，则先后两 次收缩可呈现重叠，甚至变成一次更大的收缩，
这一现象称为时间总和效应。如个收缩峰仍可分
辨，称为不完全强直收缩。
如各收缩波完全融合，不能分辨，表示肌肉维持 稳定的收缩状态，称为完全强直收缩。产生完全 强直收缩所需要的最低刺激频率，称为临界融合
（二）粗肌丝和细肌丝的功能解剖
肌细丝
肌粗丝
（三）骨骼肌的肌膜系统
肌原纤维为膜状微管结构所环绕：环
绕着每一条肌原纤维的膜状微管结构， 统称为内膜系统，由功能和结构上相
互独立的横管和纵管两部分构成。
肌管系统
二、骨骼肌的收缩机制
（一）钙离子是骨骼肌兴奋--收缩的偶联因子
1、兴奋通过横管传导到肌细胞深部：
（四）富有伸展性：在外力作用下，消化管平滑肌
能作很大的伸展，以适应实际的需要。例如胃可以
容纳好几倍于自己原来体积的食物。
（五）对某些理化刺激较敏感
二、平滑肌的结构
平滑肌纤维呈长梭形，无横纹。平滑肌受自主神经支配，为
骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理幻灯片课件
2、滑行的基本过程
• • • • • • • 肌膜上的动作电位传至横管→ 终池膜上的钙通道开放，肌浆中的钙离子浓度升高→ 钙离子与细肌丝的肌钙蛋白结合，使肌钙蛋白构型发生改变→ 原肌球蛋白的分子结构随之发生改变→ 细肌丝上的横桥结合位点被暴露→ 横桥与结合位点结合，拉动细肌丝插向M线方向→ 肌小节缩短，整个肌纤维收缩。 肌肉的舒张 • 肌浆中钙离子浓度升高→ • 激活了肌质网纵管膜上钙泵，钙泵分解ATP将钙离子泵回终池 内→肌浆中钙离子浓度下降→钙离子与肌钙蛋白脱开被泵回终 池→肌钙蛋白和原肌球蛋白分子构型复原→肌纤维舒张 • 由此可见，肌肉时刻处于一种待收缩状态，肌肉收缩是一个去 抑制过程；肌肉舒张也是需要耗能的。 13
• C亚单位带负电荷，可与Ca2+结合。 • T亚单位将整个肌钙蛋白结合在原肌凝蛋 白上。 • I亚单位的作用是将C亚单位结合Ca2+的信 号传给原肌凝蛋白，引起它的变形。
11
二、骨骼肌收缩的机制
（一）肌肉收缩的肌丝滑行学说 • 1、主要证据 • A. 粗细肌丝之间的几何构形表明在收缩 时它们之间要相互作用。 • B. 肌肉收缩时，暗带的长度没有改变， 说明粗肌丝没有发生卷曲变化。 • C. 拉长肌丝，H带的长度也增长。暗带的 长度不变。 • 这表明，肌收缩是粗细肌丝互相穿插滑行 造成的。 12
5
肌 管 系 统 的 立 体 模 式 图
三联体
6
（三）粗、细肌丝
肌钙蛋白
肌动蛋白肌丝（由肌球蛋白分子构成）
相邻的两对横桥互相 扭转60度角，相距 14.3nm
横桥
结 合 位 点
M线 主 干
单个 肌球 头 蛋白 分子
8
肌球蛋白分子的头组成粗肌丝后形成横桥。
骨骼肌和平滑肌的生理学差异
骨骼肌和平滑肌的生理学差异骨骼肌和平滑肌是人体中两种主要肌肉类型，它们在结构和功能上存在明显的差异。
了解骨骼肌和平滑肌的生理学差异，有助于我们深入了解肌肉的运作机制以及相关疾病的发生原因。
一、结构差异骨骼肌是一种多核肌肉，由肌纤维束组成。
每个肌纤维束内，有许多长而细的肌纤维，其中含有许多排列有序的肌纤维束（肌小束）。
每个肌小束都由一个束膜包裹，束膜内含有许多肌纤维。
相比之下，平滑肌细胞结构更为简单。
平滑肌细胞呈长条状，没有交叉带（即没有明显的条纹）。
它们是单核的，每个细胞内只有一个细胞核。
二、控制机制骨骼肌的收缩是由神经冲动控制的。
神经冲动从运动神经元传入骨骼肌，释放乙酰胆碱（ACh），激活神经肌肉接头，导致肌纤维收缩。
这种神经-肌肉连接机制被称为神经传导作用，也是骨骼肌能够快速而有力地收缩的原因。
平滑肌的收缩是通过自主神经系统调节的。
自主神经系统分为交感神经和副交感神经两个部分。
交感神经系统通过释放肾上腺素激活平滑肌收缩，而副交感神经系统则通过释放乙酰胆碱来导致平滑肌松弛。
三、收缩速度骨骼肌的收缩速度非常快，能够在短时间内产生较大的力量。
这种快速收缩的能力使骨骼肌适合进行爆发力的活动，如奔跑、跳跃等。
相比之下，平滑肌的收缩速度较慢，力量也较小。
这主要是由于平滑肌细胞内的肌丝结构不同，导致收缩速度较慢。
由于其缓慢而持久的收缩能力，平滑肌适合进行持久性的工作，如消化道蠕动、血管收缩、子宫收缩等。
四、运动调节骨骼肌的运动是由中枢神经系统控制的。
大脑和脊髓接收外部刺激后，发送信号到骨骼肌，调节运动的幅度和速度。
这种神经系统对骨骼肌的调节，使我们能够进行精确的动作控制。
平滑肌的运动则主要受到自主神经系统的调节。
自主神经系统是无意识的，负责调节身体内部的平滑肌活动。
它可以通过调节交感神经和副交感神经的活动来达到激活或抑制平滑肌的效果。
总结：骨骼肌和平滑肌在结构、功能和调节机制上存在许多显著差异。
骨骼肌适合进行快速而有力的运动，受到自主神经系统的控制；而平滑肌适合进行缓慢而持久的运动，受到自主神经系统的调节。
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三联管： T管+终池×2
三联管（体） 由每一横管和来自两侧肌小节的 纵管终末池构成 作用： 把横管传来的信息和终池 Ca2+释放联系起来
横小管T、纵小管L、三联体
二、骨骼肌的收缩机制
1.肌丝滑行学说
肌肉收缩时在形态上表现为整个肌肉和肌纤维的收缩， 但在肌细胞内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩 短，而只是在每一个肌节内发生了细肌丝向粗肌丝 间的滑行，即由Z线发出的细肌丝主动向暗带中央 移动，结果各相邻的z线都相互靠近，肌节长度变 短，造成整个肌原纤维、肌细胞、和整条肌肉长度 的缩短 肌细胞收缩时肌原纤维缩短，是细肌丝向粗肌丝间滑 行的结果
兴奋-收缩耦联后
骨 骼 肌 舒 张 机 制
肌膜电位复极化
终池膜对Ca2+通透性 ↓ 肌浆网膜Ca2+泵激活 肌浆网膜Ca2+ ↓
原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点 Ca2+与肌钙蛋白解离
骨骼肌舒张
三、骨骼肌收缩的机械特性
• 肌肉收缩时施加在物体上的力称为张力
• 肌肉受到物体牵拉的力称为负荷 肌肉的张力和负荷是完全相反的力。
二、平滑肌细胞的电活动
单位平滑肌：某些类型平滑肌细胞可以自发 产生动作电位。其肌纤维间以缝隙连接通 过电偶合来传递信息。在任何部位产生的 兴奋都可以扩散到所有其他细胞，这些细 胞作为一个功能合胞体形成一个共同单位 同步产生收缩。
• 起搏点电位：膜自
动除极化达到阈点位 的这种膜电位变化。
• 慢波电位：膜自动
1
2
3 6
4 5
① 胞浆内Ca2+浓度下降时一切过程向相反方 向发展，肌肉舒张。 ② 由于平滑肌中ATP的分解速度慢，则平滑 肌的收缩比骨骼肌和心肌都慢 ③ Ca2+移至细胞外或被肌浆网摄回的过程都 很慢，故平滑肌的舒张也很慢。 ④ 平滑肌的兴奋-收缩耦联在很大程度上依赖 于细胞外Ca2+的内流。
第一节 骨骼肌生理
一、骨骼肌的超微结构 二、骨骼肌的收缩机制 三、骨骼肌收缩的形式和特性 四、骨骼肌的分类
横纹肌：主要附着在骨骼上，又称骨骼肌。 特点： （1）具横纹。 （2）肌肉收缩受意志支配，又称随意肌。 （3）收缩力强，易疲劳。 （4）细胞呈梯形
• 骨骼肌的活动受躯体神经的直接控制。它的功能是控制各 种关节的活动，借以完成躯体运动、呼吸动作，保持各种 正常姿势以及维持躯体平衡和其他各种复杂的运动等
平滑肌的兴奋-收缩偶联机制
5
1 2 4
3
收缩机制：
平滑肌的细肌丝含钙调蛋白（calmodulin CaM）， 4个Ca 2+与钙调蛋白结合形成钙-钙调蛋白复合物， 由它去激活胞浆中的一种肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase ,MLCK）， 使ATP分解，而为肌球蛋白轻链（myosin light chain， MLC）磷酸化提供磷酸基团， 使肌凝蛋白头部构象发生改变从而导致横桥和细肌丝肌动 蛋白的结合 进入与骨骼肌相同的横桥周期（cross-bridge cycling）,并产生张力和缩短。
• （4）强直收缩
• 连续刺激引起的肌肉持续收缩称为强直收缩(tetanus)。 • 在刺激频率较低时，描记的收缩曲线呈锯齿状态，这样的收 缩称为不完全强直收缩。 • 当刺激频率升高时，可描记出平滑的收缩曲线，这样的收缩 称为完全强直收缩。 • 引起完全强直收缩所需的最低刺激频率称为临界融合频率
（5）肌长——肌张力的关系
平滑肌细胞的功能特点
1、肌浆网不发达，收缩时需要外Ca2+ 2、收缩缓慢而持久，不易疲劳 3、对牵拉刺激敏感 4、具有自律性 5、受自主神经支配，对各种体液因素敏感
一、平滑肌的结构
平滑肌中存在三种类型的肌 丝： • 粗肌丝：肌球蛋白 • 细肌丝：肌动蛋白，无 肌钙蛋白 • 中间丝：不参与收缩 细肌丝锚定在质膜或胞质内 的致密体上。致密体相 对于Z线。 机械连接是相邻细胞接触 变厚的区域。
3.传导速度比心肌和平滑肌快。
4.骨骼肌的各种生理功能都是通过收缩活动而实现 的。其特点是：速度快、强度大、但不能持久。
1、 骨骼肌的收缩形式
（1）等张收缩和等长收缩
等张收缩： (isotonic contraction)
以长度变化为主而张力基本不变的收缩。
等长收缩： (isometric contraction)
肌丝滑行几点说明:
1.肌细胞收缩时肌原纤维的缩短,并不是肌丝本身缩 短,而是细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行。因为 ①相邻Z线靠近,即肌节缩短； ②暗带长度不变,即粗肌丝长度不变； ③从 Z 线到 H 带边缘的距离不变 , 即细肌丝长度不变 ; ④明带和H带变窄。
肌丝滑行
终池膜上的钙通道开放，终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合，肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上的结合位点 横桥与结合位点结合，分解ATP释放能量
肌膜AP沿横管膜传至三联管 ↓ 终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆 ↓ Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变 ↓ 原肌凝蛋白发生位移 暴露出细肌丝上与横桥结合位点 ↓ 横桥与结合位点结合 激活ATP酶作用,分解ATP ↓ 横桥摆动 ↓ 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 ↓ 肌节缩短=肌细胞收缩
四、骨骼肌的分类
1.依据骨骼肌纤维分解ATP的速率划分 • 快肌 • 慢肌 2.依据结合ATP酶的类型来划分 • 氧化型纤维（ I类）：红肌纤维：肌红蛋白 • 糖解型纤维（II类）：白肌纤维：糖原，糖解酶 三种类型的纤维： 慢氧化肌纤维（类型I） 快氧化肌纤维（类型IIa） 快糖解纤维（类型IIb）
1.神经兴奋传递
2.肌肉兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联
↓
小 结 ： 骨 骼 肌 收 缩 全 过 程
运动神经冲动传至末梢 ↓ N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内 流入N末梢内 ↓ 接头前膜内囊泡 向前膜移动、融合、破裂 ↓ ACh释放入接头间隙 ↓ ACh与终板膜受体结合 ↓ 受体构型改变 ↓ 终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的通 透性增加 ↓ 产生终板电位(EPP) ↓ EPP引起肌膜AP
横桥摆动
牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 肌节缩短肌细胞收缩
2. 横桥周期
• 横桥与细肌丝的结合、解离、复位、 然后再与细肌丝上另外的点结合， 出现新的扭动，横桥的这种往复活 动称为横桥周期
据估计，一次拉动细丝滑行的距离最大可达 10nm；一次摆动后，横桥又和细丝脱开， 摆向Z线方向，然后再与另一作用点结合。 如此反复的结合、摆动、解离、再结合， 便使肌纤维明显缩短。 注意： • 每一个肌节及整个肌肉中的横桥周期都是 非同步进行的，这样保证了肌肉能够产生 恒定的张力，和持续收缩。
肌原纤维
粗肌丝:
由肌球蛋白组成，其头部有一膨大部，形成横桥：
①能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合; ②具有ATP酶的作用,与结合位点结合后,• 分解ATP提供横桥扭动 （肌丝滑行）和作功的能量。
细肌丝:
肌动蛋白：表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球蛋白掩 盖； 原肌球蛋白：静息时掩盖横桥结合位点； 肌钙蛋白：与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位移，暴露出结合 位点。
• 平滑肌紧张：在某些平滑肌中胞质中
Ca 2+的浓度足以维持一个低水平的横桥活 动，即使没有任何刺激，平滑肌也能维持 一个低水平的紧张状态。
• 多单位平滑肌由多个分离的、在功能上相互
独立的单位组成。 • 大血管管壁、气管、与调节眼屈光度的眼肌
• 与骨骼肌相似：每个单位都需要接受神经刺激才 能收缩，属于神经源性活动类型。 • 多单位平滑肌：受自主神经支配 • 骨骼肌：受躯体运动神经支配
三、平滑肌的收缩
平滑肌肌丝排列不整齐，肌小节没有规则， 使平滑肌具有很大的伸展性。 相邻肌细胞之间有缝隙连结，可完成细胞之 间的电学及化学的耦联。 平滑肌细胞没有横管，肌浆网也不发达。 平滑肌的收缩也是通过横桥运动引起粗、细 肌丝相对滑行的结果。
第五章 肌细胞生理
本章重点
• 三种类型肌细胞的结构 • 骨骼肌的收缩机制 • 平滑肌收缩机制 • 心肌收缩机制
• 依据肌细胞的形态结构、功能和分布，肌 肉组织分三种类：横纹肌、平滑肌、心肌 • 按形态分：横纹肌、非横纹肌 • 神经支配：随意肌、非随意肌
• 所有的肌细胞都是可兴奋细胞，可以发生 膜电位变化，并能在肌细胞膜上引起动作 电位，然后产生肌细胞效应：肌肉收缩。
骨骼肌的物理特性
展性
当骨骼肌受到外力牵拉时，就被拉长。
弹性
当外力解除后，它又会缓慢恢复原状。
粘性
当肌肉变形时，由于分子内部摩擦很大，产生 一定的阻力，所以变形缓慢而不完全，这种特性叫 做粘性。
骨骼肌的生理特性
骨骼肌有兴奋性、传导性和收缩性等生理特性。
其主要特点是： 1.在正常情况下，它只能接受躯体运动神经传来的 冲动而兴奋。 2.肌纤维上任何一点发生兴奋，都能沿着肌纤维传 播。但传播的范围只局限于同一条肌纤维内。
第二节 平滑肌生理
一、平滑肌的结构 二、平滑肌电细胞的电活动 1. 单位平滑肌和自发电活动电位 2. 多单位平滑肌和神经源性活动 三、平滑肌的收缩 1. 平滑肌的收缩机制 2. 肌浆中Ca2+浓度的调节
平滑肌分布在内脏壁。 特点： （1）细胞呈梭状。 （2）无横纹。 （3）不受意志支配(非随意肌)。 （4）收缩力较弱，不易疲劳。
3. 兴奋-收缩耦联
肌膜的电变化与肌节的机械缩短之间存在的关联过程
兴奋-收缩耦联过程
1）兴奋——肌膜——横小管——终池
2）终池——纵小管释放Ca2+离子
3）肌原蛋白与Ca2+离子结合，肌节缩短
4） Ca2+泵活动，Ca2+泵入肌质网，肌肉舒张