运动生理学(第2课时)-第一章-肌肉的活动2018.8.21

一、肌纤维的细微结构
一、肌纤维的结构—肌原纤维和肌 小节
每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维长轴平行排列的 肌原纤维。肌原纤维的直径约为1-2微米，纵贯肌细胞 全长。 每条肌原纤维的全长都由暗带（A带）和明带（I带）呈 交替规则排列，在显微镜下呈现有规律的横纹排列，骨 骼肌也称横纹肌。
骨骼肌--电镜低倍
一、肌纤维的结构—细肌丝
细肌丝主要由肌 动蛋白（肌纤蛋 白，actin）、 原肌球蛋白（原 肌凝蛋白， tropomyosin） 和肌钙蛋白（厡 宁蛋白， troponin）组成。
一、肌纤维的结构—细肌丝分子结构
一、肌纤维的结构—细肌丝
1.肌动蛋白 肌动蛋白单体呈球状（称G-肌动蛋白）。许多G-肌动蛋白单体以双 螺旋聚合成纤维状肌动蛋白（F-肌动蛋白），构成细肌丝的主干。 2.原肌球蛋白 原肌球蛋白也呈双螺旋状，位于F-肌动蛋白的双螺旋沟中并与其松 散结合。在安静状态下，原肌球蛋白分子位于肌动蛋白的活性位点 之上，阻碍横桥与肌动蛋白集合。每个原肌球蛋白分子大约掩盖7个 活性位点。 3.肌钙蛋白 肌钙蛋白是含有三个亚单位的复合体。亚单位I、亚单位T和亚单位C 分别对肌动蛋白、原肌球蛋白和钙离子具有高亲和力。肌钙蛋白的 作用之一是把原肌球蛋白附着于肌动蛋白上。当细胞内钙离子浓度 增高时，肌钙蛋白亚单位C与钙离子结合，引起整个肌钙蛋白分子构 型改变，进而引起原肌球蛋白分子变构，暴露肌动蛋白分子上的活 性位点使肌动蛋白与横桥得以结合，最终导致肌纤维收缩。
肌丝的分子组成
粗肌丝: 肌球蛋白
横桥的功能特点：①有 ATP结合位点。具有ATP酶 活性，可水解ATP供能。 ②有与细肌丝的肌动蛋白 可逆结合的位点。③可向 肌节中央摆动。
细肌丝: 肌动蛋白
有横桥位点
原肌球蛋白 肌钙蛋白
收缩蛋白——肌球蛋白与
肌动蛋白合称为收缩蛋白。
三、肌纤维的收缩过程—分子机制
பைடு நூலகம்
三、肌纤维的收缩过程—分子机制
三、肌纤维的收缩过程—肌丝滑行学说
Huxley等人发现，肌肉 缩短是A带的长度不变， 而I带和H区变窄。在肌 肉被拉长时，A带的长 度仍然保持不变，I带 和H区变宽。同时发现， 无论肌小节缩短或被拉 长时，粗肌丝和细肌丝 长度都不变，但两种肌 丝的重叠成都发生额了 变化。根据以上发现， Huxley等人提出了滑行 学说（slidingfilament theory）。
一、肌纤维的结构—肌管系统
细胞内肌质网常围绕每条 肌原纤维，形成花边样的 网，其走行方向和肌纤维 纵轴平行。肌质网在接近 横小管处形成特殊的膨大， 称为终池（terminal cistern）。每一个横小 管和来自两侧的终末池构 成复合体，称为三联管 （triad）结构。横小管 与纵小管的膜在三联管结 构处并不接触，中间有约 12纳米的间隙，故这两种 小管的内腔并不相通。
三、肌纤维的收缩过程—肌丝滑行学说
滑行学说认为：肌肉的 缩短是由于肌小节中细 肌丝在粗肌丝之间滑行 造成的。即当肌肉收缩 时，由Z线发出的细肌 丝在某种力量的作用下 向A带中央滑动，结果 相邻的各Z线相互靠近， 肌小节的长度变短，从 而导致肌原纤维以至整 条肌纤维和整块肌肉的 缩短。
小结
1.描述肌丝的分子构成。 2.描述肌小节的结构。
第 一 章 肌 肉 的 活 动
人 体 肌 肉 有 多 少 ？
人 体 最 长 的 肌 肉 ？
最 不 知 疲 倦 的 肌 肉 ？
承 受 最 大 压 力 的 肌 肉 ？
最 有 力 量 的 肌 肉 ？
最 大 的 肌 肉 ？
观察视角
第一章
第一节 第二节
肌肉的活动
肌肉的兴奋与收缩 肌肉收缩的形式与力学分析
一、肌纤维的结构—粗肌丝
粗肌丝主要由肌球蛋白 （肌凝蛋白，myosin） 组成。一条粗肌丝中约 含200个肌球蛋白分子。 每个肌球蛋白分子呈双 头长杆状。许多肌球蛋 白的杆状部分集束构成 粗肌丝的主干，其头部 向外突出，形成横桥 （cross-bridge）。横 桥部具有ATP（三磷酸 腺苷）酶活性，可分解 ATP而获得能量，用于 横桥的运动。在一定条 件下，头部可与细肌丝 上的肌动蛋白呈可逆结 合。
一、肌纤维的结构—肌原纤维和肌 小节
一、肌纤维的结构—肌原纤维和肌 小节
肌小节（sarcomere， [ˈsɑrkəˌmɪr] ）：两条 Z线之间的结构是肌纤维最基本的结构和功能单 位。 肌小节的长度变化范围为1.5-3.3微米，肌肉收 缩时较短，舒张时较长，肌肉安静时肌小节的 长度约为2.0-2.2微米。
一、肌纤维的结构
一、肌纤维的结构—肌原纤维和肌 小节
肌原纤维由粗、细两种肌丝按一定规律排列而成。实际上由于粗肌 丝的存在面形成了A带。细肌丝连接于Z线，纵贯I带全长，并深入A 带部位，与粗肌丝交错对插。在一个肌小节中，来自两侧Z线的细肌 丝在A带中段未相遇而隔有一段距离，即为H区，此时H区的肌丝成分 只有粗肌丝，而H区以外的A带中，粗、细肌丝并存，当肌肉被动拉 长时，肌小节长度增大，此时细肌丝从暗带重叠区拉出，使I带长度 增大，H区也相应增宽。
三、肌纤维的收缩过程—分子机制
横桥与肌纤维蛋白结合后会产生两种作用（1）激活了横桥视功能的 ATP酶，使ATP迅速分解产生能量，供横桥摆动之用；（2）激发横桥摆 动，拉动细肌丝向A带中央移动。然后横桥自动与激动蛋白上的活性位 点分离，并与新的结合位点结合，一步一步地在细肌丝上行走，推动 细肌丝向A带中央滑行。肌肉收缩时形成的横桥数目越多，肌肉的收缩 力量也就越大。
第三节 肌纤维类型与运动能力
第一节 肌肉的兴奋与收缩
一、肌纤维的结构。 二、细胞的生物电现象。 （一）静息电位概念、产生机理。 （二）动作电位概念、变化过程、产生机 理、传导。 （三）神经肌肉接头的结构、兴奋的传递。 三、肌纤维的收缩过程。 （一）肌丝滑行学说。 （二）肌纤维收缩的分子机制。 （三）兴奋—收缩耦联。
第一节 肌肉的兴奋与收缩
教学重点
肌纤维的结构、神经肌肉接头结构。
教学难点
静息电位和动作电位产生机理、肌丝滑行 学说、兴奋收缩耦联。
一、肌纤维的结构
一、肌纤维的类型
一、肌纤维的结构
肌细胞（又称肌纤维，）是肌肉的基本结构和功能单位。 成人肌纤维直径约60微米（μ m，1微米相当于1毫米的千 分之一），长度为数毫米到数十厘米。每条肌纤维外面 包有一层薄的结缔组织（connective tissue）膜称为肌 内膜。 许多肌纤维排列成束，表面被肌束膜包绕。 许多肌束聚集在一起构成一块肌肉，外面包以结缔组织 膜，称为肌外膜。 每一块肌肉的中间部分一般膨大而称为肌腹，两端为没 有收缩功能的肌腱。肌腱直接附在骨骼上。骨骼肌收缩 时通过肌腱牵动骨骼面产生运动。
一、肌纤维的结构—肌原纤维和肌 小节
粗细肌丝相互重叠时， 在空间上呈现严格的规 则排列，每一组粗肌丝 被六根细肌丝所包围。 粗细肌丝间这种密切的 空间关系，为肌细胞收 缩时粗、细肌丝的相互 作用创造了条件。
一、肌纤维的结构—肌管系统
肌原纤维间有两种不同的 小管系统，即横小管系统 和纵小管系统。这些肌管 系统是骨骼肌兴奋引起收 缩耦联过程的形态学基础。 横小管系统（transverse tabular system，又称Tsystem）是肌细胞膜从表 面横向伸入肌纤维内部的 膜小管系统；纵小管系统 （longitudinal tubular system）即肌质网 （sarcoplasmic reticulum）系统。
一、肌纤维的结构
肌内膜：每条骨骼肌纤维周围 包有少量结缔组织称肌内膜 （endomysium ,[endoʊ‘mɪzɪ əm] ）。 肌束膜：若干条肌纤维平行排 列形成肌束，外包结缔组织称 肌束膜 （perimysium ,[ˌperə‘mɪʒ iːəm] ）。 肌外膜：若干肌束组成一块肌 肉，外包结缔组织称肌外膜 （epimysium, [ˌepə'mɪzɪəm] ）
当运动神经上的神经冲动（动作电位）到达神经末梢时，通过神经-肌肉接头处 的兴奋传递，使肌细胞膜产生兴奋。之后，肌质网（终池）向肌浆中释放钙离 子（肌质网中的钙离子浓度远远高于肌浆中的钙离子浓度），肌浆中的钙离子 浓度瞬时升高。肌钙蛋白亚单位C与钙离子结合，引起肌钙蛋白分子结构改变， 进而导致原肌球蛋白分子结构改变，原肌球蛋白滑入F-肌动蛋白爽螺旋沟的深 部，肌动蛋白分子上的活性微店暴露。一旦激动蛋白分子上的活性位点暴露， 粗肌丝上的横桥即与之结合。