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文档简介
1、第五章 骨骼肌、心肌和平滑肌生理,1,高级培训,第一节 骨骼肌生理,2,高级培训,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、骨骼肌的结构特征,3,高级培训,、肌原纤维(myofibril),(一)骨骼肌的超微结构,(1)粗肌丝:200-300个肌球蛋白分子组成 肌球蛋白(myosin)头部横桥:与肌动蛋白结合并向M线摆动,具有ATP酶活性。,4,高级培训,(2)细肌丝 肌动蛋白(actin)+原肌球蛋白(tropomyosin)+肌钙蛋白(troponin:C、T、I ),5,高级培训,(二)骨骼肌的肌膜系统 外膜系统
2、+内膜系统 内膜系统:肌管系统 横小管:细胞膜 纵小管:光面内质网肌质网,在Z线附近膨大成终池,相邻的两个终池+横管:三联管,6,高级培训,二、骨骼肌的收缩机制,(一)骨骼肌兴奋收缩耦联(excitation-contraction coupling) 兴奋收缩耦联:指肌膜的电变化与肌节的机械缩短之间所存在的中介性过程。 Ca2+是兴奋收缩偶联的启动因子:10-710-5,与肌钙蛋白的C亚基结合。 兴奋收缩耦联中,横管的作用是将肌膜兴奋产生的电位变化传入肌细胞内部;纵管(肌质网)终池的作用是贮存释放和再积聚Ca2+;三联管结构的作用。,7,高级培训,(二)肌丝滑行学说 主要内容:肌肉收缩(时)
3、,肌小节缩短,是细肌丝(肌动蛋白丝)在粗肌丝(肌球蛋白丝)中间主动滑行的结果。收缩时,肌小节中的粗肌丝与细肌丝的长度均未发生变化,只是由Z线发出的细肌丝在向粗肌丝中央滑行时,增加了其与粗肌丝重迭的区域,因此H区的宽度减少直至消失,甚至出现细肌丝重迭的新区带,相应肌小节的亮带也变窄。,8,高级培训,(三)横桥周期 横桥与肌动蛋白结合、扭动、解离的循环过程 1.静息状态:横桥水解ATP成ADP和Pi 2.Ca2+释放,TnC与Ca2+结合,暴露位点,横桥与肌动蛋白结合 3. ADP和Pi解离,释放能量,横桥摆动,拖动肌动蛋白细肌丝向M线移动 4.横桥摆动结束,ATP结合横桥,解除横桥头与肌动蛋白的
4、链接。,9,高级培训,10,高级培训,T小管上的DHPR构型改变,激活RYR,a2+通道开放,Ca2+内流,肌浆中的Ca2+,TnC与Ca2+结合,肌钙蛋白的构型发生变化,其信息通过TnI传递给TnT,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,肌动蛋白与肌球蛋白的横桥结合,横桥ATP酶激活,ATP分解释放能量,横桥向M线方向摆动,拖动细肌丝向粗肌丝中滑行,肌肉收缩,暴露出肌动蛋白与横桥的结合位点,动作电位传导到T小管,导致横管膜电变化,动作电位由神经细胞传递给肌细胞,11,高级培训,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
5、,阻碍两者相互作用继续进行,肌肉舒张,肌肉舒张:,12,高级培训,三、骨骼肌收缩的机械特性 (一)肌肉收缩的形式和特性,肌肉收缩的形式:等长收缩、等张收缩和伸长收缩 等长收缩(isometric contraction):收缩时肌肉的长度几 乎不发生变化,张力却增加 等张收缩(isotornic contraction):收缩时肌肉的张力几 乎不发生变化,肌肉的长度缩短 伸长收缩:伸肌的一种收缩形式。,13,高级培训,(二)单收缩和强直收缩,1、单收缩:潜伏期缩短期舒张期,14,高级培训,不完全强直收缩(ineomplete tetanus) :当动作电位出现 的频率较高时,未完全舒张的肌纤维
6、将进一步缩 短,出现了多次收缩的总和,得到一条锯齿状收缩 曲线,也叫不完全强直收缩 完全强直收缩(eomplete tetanus):当传来的动作电位的 频率更高时,肌纤维持续收缩而不舒张,得到一条 平滑的收缩总和曲线,叫完全强直收缩 临界融合频率(critical fusion frequency) :产生完全 强直收缩所需要的最低刺激频率。,2、单根肌纤维收缩的总和,15,高级培训,16,高级培训,(三)肌长-肌张力关系,前负荷(preload):负荷在肌肉收缩前就加到肌肉上。肌肉的收缩有一个最适前负荷和最适初长度 后负荷(afterload):肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力 。只有中等程
7、度负荷情况下肌肉收缩完成的功才最大 最适长度:产生最大等长收缩肌张力时的肌长度。 四、骨骼肌的分类 1、快肌和慢肌:根据分解ATP的速度来划分 2、红肌纤维和白肌纤维:根据氧化磷酸化的能力来划分,红肌纤维 :缓慢而持久 白肌纤维 :快速而短暂,17,高级培训,第二节 平滑肌生理,一、平滑肌的结构 平滑肌纤维:粗肌丝+细肌丝+中间丝,18,高级培训,二、平滑肌的电活动 (一)单位平滑肌和电活动 1. 单位平滑肌 功能合包体细胞形成的一个共同单位,内脏平滑肌多属于单位平滑肌。 2.自发电活动 (1)肌源性活动:通过肌肉自身启动的非神经支配的收缩活动 (2)慢波电位:平滑肌细胞膜自动周期性交替发生的
8、去极化、复极化的电位变化。慢波电位并不引起肌肉的收缩,但可使静息电位接近阈电位。一旦去极化达到了阈电位水平,即在其波幅上产生1至数个动作电位 (3)起搏点电位:膜自动去极化达到阈电位的这种膜电位变化,一般由自动起搏点平滑肌细胞产生的动作电位。,19,高级培训,3.动作电位:动作电位一般是在慢波基础上去极化发生的 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). 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)。 平滑肌动作电位下降支主要是K+外流而产生的复极化。 大量Ca2+进入肌细胞,通过钙调素激活肌动蛋白肌球蛋白三
9、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,20,高级培训,21,高级培训,(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。,22,高级培训,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,引起肌球蛋白的磷酸化,启动粗细肌丝的相对滑动,其主要过程包括: 1、Ca2+与钙调蛋白结合; 2、钙调蛋白复合体与肌球蛋白轻链激酶(MLCK)结合并激活此酶; 3、激活的MLCK分解ATP,使肌球蛋白轻链磷酸化; 4、磷酸化的横桥被激活,与肌动蛋白结合。,2
10、3,高级培训,(二)肌浆中Ca2+浓度的调节,24,高级培训,慢波、动作电位,肌肉收缩三者关系可简单归纳为: 平滑肌收缩是继动作电位之后产生;而动作电位则是在慢波基础上去极化发生的;慢波不能引起动作电位,但却能提高平滑肌的兴奋性,被认为是平滑肌的起步电位,它控制着平滑肌收缩的节律,决定蠕动方向、节律、速度。每个慢波上的动作电位数目越多,动作电位频率越高,平滑肌收缩幅度也就越大。,25,高级培训,第三节 心肌生理,一、心肌的形态结构 合包体结构:相邻细胞间形成闰盘结构将细胞连接在一起,闰盘处存在缝隙连接。,26,高级培训,二、心肌细胞的动作电位 1.心室肌细胞的动作电位,27,高级培训,心室肌细
11、胞动作电位的主要特征在于复极化过程比较复杂,持续时间很长,动作电位降支与升支很不对称。通常用0、1、2、3、4等数字分别代表心室肌细胞动作电位的各个时期。,28,高级培训,0 期:-90mv+30mv,ms 形成机制:心室肌细胞在窦房结传来的动作电位刺激下,1 期:+30mv0mv,10ms,形成机制:Na+ 通道迅速失活关闭, 同时K+通道激活,K+外流,导致膜快速复极化,2期:平台期,0mv,100150ms,是心肌动作电位时程较长的主要原因,也区别于骨骼肌细胞的主要特征。这一期形成的机制是:Ca2+的内流与K+外流 所负栽的电荷量几乎相等。,29,高级培训,3期:快速复极化末期,0mv-
12、90mv, 100150ms ,形成机制:Ca2+通道失活,内向离子流终止,而膜对K+通透性增高,K+外流逐渐增强,使膜内电位向负的方向转化,膜内电位越负,K+外流越快,造成再生性复极。,4期:膜电位数值已达静息电位水平,但细胞内外离子分布发生变化,膜内多了Na+、Ca2+, 膜外多了K+,激活膜上Na+-K+泵,每次泵出3个Na+,同时摄入2个K+;由胞外进入细胞内的Ca2+ ,通过Na+-Ca2+交换排出胞外,使细胞内外离子分布恢复到静息状态,保证心肌正常兴奋性。,30,高级培训,三、心肌的收缩 (一)心肌收缩的Ca2+移动机制,Ca2+移入的两条路径:胞外移入和肌质网移入,其中胞外移入可以诱导肌质网的Ca2+释放(称为Ca2+诱导的Ca2+释放)。,(二)心肌的被动张力和主动张力,31,高级培训,三种肌肉组织静息电位、动作电位形成的比较,32,高级培训,放映结束,33,高级培训,思考题: 1.肌原纤维的主要结构以及蛋白构成
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