骨骼肌细胞收缩

Contraction of Skeletal Muscle,第四节 骨骼肌的收缩,第二章 细胞的基本功能,胡志安 基础部生理学教研室Department of Physiology,授课内容,1. 神经-肌肉接头兴奋传递,2. 骨骼肌的收缩机制,4. 肌肉收缩的力学分析,3. 骨骼肌的兴奋-收缩耦联,教学目的： 使学生掌握骨骼肌收缩的原理教学重点： 肌丝滑行理论教学难点： 钙离子的释放及作用教学对象： 临床医学五年制本科,一、教学背景介绍,使用教材：生理学，朱大年主编，人民卫生出版社，第7版参考资料：Robert Berne,Principles of Physiology,第2版推荐网站：生理学教研室教学网站：0/jswz.asp国际肌生理网站：www.muscle physiology.htm,一、教学背景介绍,二、教学理念设计,围绕肌丝滑行理论重点,结合静态讲述动态,复习形态引出功能,通过异常突出正常,借助形象反映抽象,传递异常Dysfunction,接头传递Anatomy,肌丝滑行Process,骨骼肌结构Histology,二、教学理念设计,What will we discuss in this section?,接头信息传递,肌浆Ca2+（难点）,肌丝滑行（重点）,一、神经肌肉接头的信息传递 Information transportation at neuromuscular junction,（一）神经肌肉接头结构,电压门控Ca2+通道ACh囊泡,50 nm,N2型ACh受体ACh酯酶,ACh酯酶,（二）神经肌肉接头处的兴奋传递过程,神经肌肉接头的信息传递,（三）影响神经肌肉接头处兴奋传递的因素,有机磷：胆碱酯酶失活,神经肌肉接头的信息传递,The effects of muscle AP?,二、肌浆Ca2+浓度升高The increasing of muscle plasma calcium,（一） 收缩期肌浆Ca2+变化,肌浆Ca2+升高,20ms,0.1M,10M,0ms,肌管系统(复习),（二）肌浆Ca2浓度升高的机制,肌浆Ca2+升高,终池 （terminal cisternae）,可传递兴奋,钙库,纵管 （ L tubule ）,肌膜 （sarcolemma）,横管 （T tubule）,横管,终池,纵管,肌膜,肌管系统(复习),肌浆Ca2+升高,肌浆Ca2浓度升高的机制,肌浆Ca2+升高,肌质网Ca2+通道Ryanodine 受体,Berridge MJ， Nature,Michael J. Berridge,新进展:,肌浆Ca2+升高,肌浆Ca2+升高,肌浆Ca2浓度升高机制,肌浆Ca2+升高,肌膜动作电位传导,横管膜去极化,L型钙通道激活变构,终池膜钙通道激活,终池Ca2释放入肌浆, 肌浆Ca2 ,肌膜AP,肌浆Ca2 ,三、肌丝滑行 （ Filaments sliding）,*重点*,肌丝滑行,（一）肌原纤维的微细结构 (复习),肌小节,粗肌丝(thick filaments),肌球蛋白(myosin),横桥（cross bridge) ATP酶活性位点 细肌丝结合位点,肌丝滑行,细肌丝(thin filaments),肌动蛋白(actin)横桥结合位点,原肌球蛋白(tropomyosin)掩盖结合位点,肌钙蛋白(troponin)变构,肌丝滑行,Hugh Huxley（1954）,Sliding Filament Theory,H 带,暗带,一：粗肌丝缩短,二：细肌丝缩短,四：粗细肌丝交叠,三：粗细肌丝均缩短,肌丝滑行,（二）肌丝滑行理论的提出,cross-bridge cycling横桥周期,横桥复位,肌丝滑行,（三）横桥周期,Dept Physiology,TMMU,肌丝滑行,（四）肌动蛋白位点暴露,原肌球蛋白,肌钙蛋白,肌浆内Ca2+升高,肌与肌钙蛋白结合变构,原肌球蛋白位移暴露actin结合位点,牵拉细肌丝滑行,横桥与位点结合,横桥摆动,兴奋-收缩耦联excitation-contraction coupling,Definition: The sequence of events by which an action potential in the plasma membrane of a muscle fiber leads to crossbridge activity. 定义: 将兴奋和机械收缩联系起来的中介机制。,Dept Physiology,TMMU,肌浆Ca2+的作用,肌丝滑行两点说明,摆动横桥数目及速率可变,肌肉恒定张力和连续缩短,横桥循环摆动非同步,决定肌缩效率,肌丝滑行,四. 肌肉收缩的力学分析,(一) 骨骼肌收缩的外部表现 长度缩短 或/和 张力增高 1.等张收缩与等长收缩 1) 等张收缩（isotonic contraction） 肌肉作等张收缩时长度缩短,张力不变。 2) 等长收缩 （isometric contraction） 肌肉作等长收缩长度不变，张力增加。,2.单收缩和强直收缩1) 单收缩（single twitch） 肌肉对单个刺激产生一次迅速的机械反应,称为单收缩,2) 强直收缩（tetanus） 指在逐渐增加刺激频率情况下，由多个有效刺激引起收缩重叠的形式。,肌肉收 缩曲线,动作电 位曲线,单收缩 single twich,刺激 标志,肌肉收 缩曲线,动作电 位曲线,不完全强直收缩 incomplete tetanus,刺激 标志,肌肉收 缩曲线,动作电 位曲线,完全强直收缩 complete tetanus,刺激 标志,（二）力学分析,1.前负荷（preload）,概念： 肌肉收缩前所承受的负荷影响： 在一定范围内，前负荷愈大，肌收缩的 张力愈大。,(1) 最适初长度： 肌肉收缩时产生最大张力的初长度（2.0 2.2m ）,(2) 机制：粗细肌丝有效重叠,2.后负荷对肌肉收缩的影响,后负荷（afterload）,肌肉开始收缩后所承受的负荷,后负荷对肌肉收缩的影响：,机械功=,负荷,（负荷移动的）距离,其他因素不变时，中等程度的后负荷仰完成的机械功最大,（2）使肌肉收缩能力增强的因素 钙离子 肾上腺素 咖啡因（3）使肌肉收缩能力降低的因素 缺氧 酸中毒,3.肌肉收缩能力对收缩的影响,（1）肌肉收缩能力（contractility）,与前、后负荷无关而能影响肌肉收缩 效果的肌肉内部的功能状态。,Muscular Cell Contraction,Summary：,小 结1.神经-肌接头处的兴奋传递过程：Ach与终板膜上N2受体结合并使Na+,K+内流产生终板电位,进而使邻近肌细胞爆发AP。具有单向传递、时间延搁以及易受药物和环境因素的影响等传递特点。2.兴奋-收缩耦联:指以肌膜的电变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程之间的中介过程。Ca2+在其中起耦联作用。3.影响骨骼肌收缩的因素包括：前负荷、后负荷和肌肉收缩能力。,以神经肌肉标本观察刺激神经后肌肉的收缩效应，可记录到如下曲线（图），请说明从刺激发出到收缩启动的时间（潜伏期）标本发生了哪些变化，机制是什么？,复习与思考,名词解释endplate potential, EPPcross-bridge cyclingexcitation-contraction coupling,专业词汇skeletal muscle neuromuscular junction prejunctional membrane endplate membrane postjunctional membrane acetylcholinesteraseendplate potential,EPP quantal release tubocurarine sarcomer