第二章 细胞的基本功能(骨骼肌)

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CrossCross-bridge
肌凝蛋白
300-400个 300-400个
头部
尾部
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细肌丝thin filament 细肌丝
肌纤蛋白 actin 原肌凝蛋白 tropomyosin 肌钙蛋白
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troponin
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细肌丝
肌动蛋白： 肌动蛋白： 表面有与横桥结合的位点， 表面有与横桥结合的位点，静息 时被原肌球蛋白掩盖； 时被原肌球蛋白掩盖； 原肌球蛋白： 原肌球蛋白： 静息时掩盖横桥结合位点； 静息时掩盖横桥结合位点； 肌钙蛋白： 肌钙蛋白： 与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋 结合变构后, 白位移，暴露出结合位点。 白位移，暴露出结合位点。
Z线
M线
Z线
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肌小节
是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 是肌细胞收缩的基本结构和功能单位。 =1/2明带＋暗带＋1/2明带 2条 =1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条Z线间的区域 明带
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肌管系统 横管系统(T)： 纵管系统 (L,sarcoplarsmic,SR)： 三联管(triad)： T管+终池×2 2
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（二）骨骼肌细胞的超微结构
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肌纤维
细胞核 肌细胞 (肌纤维) 肌内膜 肌束膜
肌束
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肌原纤维和肌管系统
三联体
T管
肌浆网 肌细胞膜 细胞核
终末池
肌原 纤维 线粒体 细胞液
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肌原纤维
暗带 H带
明带
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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，
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囊泡中的ACh释放(量子释放) 囊泡中的ACh释放(量子释放) ACh释放
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ACh与终板膜上的 受体结合， ACh与终板膜上的N2受体结合， 与终板膜上的N
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受体蛋白分子构型改变
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终板膜对Na 尤其是Na 通透性↑ 终板膜对Na＋、K＋ (尤其是Na＋)通透性↑
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（四）兴奋-收缩耦联 兴奋肌膜动作电位以中介引起肌丝滑行过程 EXCITATIONCOUPLING） （EXCITATION-CONTRACTION COUPLING） ①肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅
速传向肌细胞深处，到达三联管，激活T管和肌膜L型钙通道。
②激活JSR膜RYR，肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放，肌
浆Ca2+ 浓度升高
③Ca2+ 与肌钙蛋白结合 ，触发肌肉收
④ Ca2+ 浓度升高激活LSR钙泵，将Ca2+ 回收到肌质网
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Ca2+是兴奋-收缩耦联的耦联物 是兴奋20%的甘油浸泡2小时破坏肌管——
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200-300个肌球或肌凝蛋白(myosin)分子组成 个肌球或肌凝蛋白(myosin) 粗 由200-300个肌球或肌凝蛋白(myosin)分子组成 150nm,杆状两个彭大 杆状两个彭大“ 150nm,杆状两个彭大“豆芽” 肌 丝 尾部超M线平行排列 尾部超M 头部膨大部分伸出——横桥: 头部膨大部分伸出 横桥: 横桥 ①能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合; 能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合; 结合位点发生可逆性结合 ②具有ATP酶的作用 具有ATP酶的作用 ATP
内流为主) 内流为主)，突触后膜去极化
动画：兴奋的传递
产生终板电位。 产生终板电位。 终板电位
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2 ）终板电位-动作电位 终板电位终板电位大于邻近肌膜的 动作电位， 动作电位，它通过局部电 流引起邻近肌膜爆发动作 电位。 电位。 3) 特点： 1、等级性，（不表现“全或无”） 等级性，（不表现 全或无” ，（不表现“ 2、无不应期，有总和效应 无不应期， 3、电紧张性扩布（2mm） 电紧张性扩布（2mm）
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微终板电位 Ach的一个量子 Ach的一个量子 一个囊泡所含的0.5- 万个Ach分子 一个囊泡所含的0.5-1万个Ach分子 0.5 Ach 微终板电位 静息状态下，每秒有一个Ach释放到间隙， 静息状态下，每秒有一个Ach释放到间隙，由 Ach释放到间隙 Ach的一个量子引起的终板膜电位的变化成为 Ach的一个量子引起的终板膜电位的变化成为
第四节 肌细胞的收缩功能
一．神经肌肉接头传递 二．骨骼肌微细结构 三．骨骼肌收缩机制 四．骨骼肌兴奋收缩偶联 五．骨骼肌收缩外部表现
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一、骨骼肌
Excitation and contraction of skeletal of muscle （一）兴奋在神经肌肉接头的传递
1.N-M接头的结构
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动画：兴奋的传递
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4、持续1-2ms 持续1
4） 胆碱脂酶分解ACH成乙酸、胆碱。 胆碱脂酶分解ACH成乙酸、胆碱。 ACH成乙酸
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（动画）神经肌肉接头处的兴奋传递过程
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膜Ca2＋通道开放，膜外Ca2＋向膜内流动 通道开放，膜外Ca
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微终板电位
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终板电位
1） 产生过程
神经冲动到达末梢， 神经冲动到达末梢，钙离子内 流，诱发释放Ach， Ach在接头间 Ach， Ach在接头间 隙扩散，并与终板膜上受体通 隙扩散， 道蛋白结合， 道蛋白结合，终板膜离子通道 开放（ 开放（Na+内流 ，K
+ +
外流，Na 外流，
ACH量子式释放(Quanta release) 自发释放(spontaneous release) 诱发释放(evoked 诱发释放(evoked release)
微终板电位(miniature endplate potential,MEPP) 微终板电位
终板电位( 终板电位 endplate potential,EPP )
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①相邻Z线靠近,即肌节缩短； 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； 暗带长度不变,即粗肌丝长度不变； 线到H带边缘的距离不变,即细肌丝长度不变; ③从Z线到H带边缘的距离不变,即细肌丝长度不变; 明带和H ④明带和H带变窄
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1肌丝的分子结构
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2.肌细胞收缩的过程 2.肌细胞收缩的过程 电诱发Ca 电诱发Ca2+释放 动作电位传播 Ca2+ 通道开放
L-Ca2+ channel Ryanodine receptor IP3 与RYR结合 RYR结合
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Ca2+触发肌细胞收缩 Ca2+触发肌细胞收缩
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4.影响N-M接头处兴奋传递的因素： 影响N （1）阻断ACh受体：箭毒和α银环蛇毒，肌松剂 阻断ACh受体：箭毒和α银环蛇毒， ACh受体
（驰肌碘）。 驰肌碘） 抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。 （2）抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。 （3）自身免疫性疾病： 自身免疫性疾病： 重症肌无力（抗体破坏Ach 受体） 重症肌无力（抗体破坏Ach 受体），肌无力 综合征（抗体破坏N末梢Ca 通道） 综合征（抗体破坏N末梢Ca2+通道）。 （4）接头前膜Ach释放↓：肉毒杆菌中毒。 接头前膜Ach释放↓ 肉毒杆菌中毒。 Ach释放
↓
产生终板电位(EPP) 产生终板电位(EPP)
↓
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EPP引起肌膜AP EPP引起肌膜AP 引起肌膜
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横桥的循环摆动， 细肌丝向肌节中央( 粗肌丝内) 2. 横桥的循环摆动 ， 细肌丝向肌节中央 ( 粗肌丝内 ) 滑行， 滑行中由于肌肉的负荷而受阻， 便产生张力。 滑行 ， 滑行中由于肌肉的负荷而受阻 ， 便产生张力 。 横桥的循环摆动在肌肉中是非同步地， 3. 横桥的循环摆动在肌肉中是非同步地 ， 从而肌肉 产生恒定的张力和连续的缩短。 产生恒定的张力和连续的缩短。 横桥循环摆动的参入数目及摆动速率， 4. 横桥循环摆动的参入数目及摆动速率 ， 是决定肌 肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。 肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。
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兴奋兴奋-收缩脱耦联
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小结： 小结：骨骼肌收缩全过程
1.兴奋传递 1.兴奋传递
运动神经冲动传至末梢
↓
2.兴奋-收缩（肌丝滑行） 2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联 兴奋
肌膜AP沿横管膜传至三联管 肌膜AP沿横管膜传至三联管 AP ↓ 终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+ Ca2+进入肌浆 终池内Ca2+进入肌浆 ↓ Ca2+与肌钙蛋白结合 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 ATP酶作用 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= 肌节缩短=肌细胞收缩
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Ryanodine receptor ,RYR
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(三)骨骼肌收缩机制
肌丝滑行理论 (Myofilament sliding theory,Huxley)
骨骼肌细胞的肌原纤维由粗细肌丝组 成，肌肉收缩或伸长均通过粗细肌丝 相互滑行而发生，无肌丝和其他蛋白 相互滑行而发生， 质结构的缩短，只是细肌丝向暗带中 质结构的缩短， 央滑动， 线靠近， 央滑动，z线靠近，肌小节变短
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3.N-M接头处的兴奋传递特征: 接头处的兴奋传递特征:
是电-化学-电的过程: 是电-化学-电的过程: 无脱失 接头前膜，传来一个AP 接头前膜，传来一个AP，便能引起肌细胞兴奋和收缩一 AP， 次（因每次ACh释放的量，产生的EPP是引起肌膜AP所需 因每次ACh释放的量，产生的EPP是引起肌膜AP ACh释放的量 EPP是引起肌膜AP所需 阈值的3 阈值的3-4倍）。神经末梢的一次AP只能引起一次肌细胞 神经末梢的一次AP AP只能引起一次肌细胞 兴奋和收缩（因终板膜上含有丰富的胆碱酯酶， 兴奋和收缩（因终板膜上含有丰富的胆碱酯酶，能迅速 水解ACh 水解ACh）。 ACh） 单向传递 时间延隔 易受环境变化影响
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Ca2+ 浓度降低
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横桥周期CRISS横桥周期CRISS-bridge cycling CRISS
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兴奋-收缩耦联后 兴奋 收缩耦联后 肌膜电位复极化 终池膜对Ca 通透性↓ 终池膜对 2+通透性↓ 肌浆网膜 肌浆网膜Ca2+泵激活 肌浆网膜[Ca2+]↓ 肌浆网膜 ↓ 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
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（五）骨骼肌收缩力学及影响外部表现的因素 1 骨骼肌收缩的外部表现
长度 shortening 张力 force 速度 velocity
根据收缩时所以遇到负荷大小 等长收缩:(isometric contraction ) 等长收缩:(isometric :( 等张收缩:(isotenic contraction ) 等张收缩:(isotenic
Neuromuscularjunction 接头前膜
(presynaptic membrance)
接头间隙
(synaptic membrane cleft) 50-60nm。 约50-60nm。
接头后膜：
终板膜(endplate 终板膜(endplate membrane)
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2 微终板电位和终板电位
↓
N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内 末梢对Ca 流入N 流入N末梢内
↓
接头前膜内囊泡 向前膜移动、融合、 向前膜移动、融合、破裂
↓
ACh释放入接头间隙 ACh释放入接头间隙
↓
ACh与终板膜受体结合 ACh与终板膜受体结合
↓
受体构型改变
↓
尤其Na 终板膜对Na 终板膜对Na+、K+(尤其Na+)的通 透性增加
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终池膜上的钙通道开放
终池内的Ca2+进入肌浆, 终池内的Ca2+进入肌浆,与肌钙蛋白结 Ca2+进入肌浆 合,肌钙蛋白的变构,原肌球蛋白位移， 肌钙蛋白的变构,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,横桥与结合 位点结合，分解ATP释放能量, 位点结合，分解ATP释放能量,横桥摆动 ATP释放能量 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行肌节缩短肌 细胞收缩