骨骼肌收缩机制
骨骼肌收缩舒张原理
骨骼肌收缩舒张原理
骨骼肌的收缩和舒张是基于肌肉纤维内部的运动蛋白和神经信号的相互作用而发生的生理过程。
这个过程通常被称为肌肉收缩-舒张机制，其基本原理包括：
1.神经冲动传导：当大脑或脊髓产生神经冲动时，通过神经元传递到神经肌接头，释放乙酰胆碱等神经递质。
这些神经递质刺激肌肉纤维膜上的受体，引发动作电位的产生。
2.横纹肌纤维收缩：动作电位沿着肌肉纤维的膜表面传播，进入肌肉纤维的深处。
在肌肉纤维内部，动作电位激活钙离子的释放，使得肌肉细胞内的钙离子浓度升高。
3.肌钙蛋白复合物解离：在钙离子浓度升高的情况下，肌肉纤维中的肌钙蛋白复合物解离，使得肌动蛋白上的活性位点暴露出来。
4.肌肉收缩：肌动蛋白的活性位点暴露后，肌球蛋白头部的活化能与肌动蛋白结合，形成肌动蛋白-肌球蛋白复合物。
接着，肌动蛋白上的肌小球蛋白头部释放ADP和Pi，导致肌小球蛋白头部发生构象变化，从而产生力学工作，使肌肉纤维产生收缩。
5.肌肉舒张：当神经冲动停止时，肌肉纤维内的钙离子被肌钙蛋白复合物重新吸收，肌动蛋白的活性位点被覆盖，肌动蛋白-肌球蛋白复合物解离，肌肉纤维恢复至松弛状态，完成舒张过程。
总的来说，骨骼肌的收缩和舒张是通过神经冲动引发肌肉纤维内部的化学反应和蛋白质结构的变化而实现的。
这一过程是高度有序和协调的，以确保肌肉的正常运动和功能。
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骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制是一个重要的生物学过程，它为肌肉控制运动和保持身体姿势提供了基础。
骨骼肌的收缩机制是一个复杂的过程，它可以分为三个步骤：神经传导，肌肉收缩和断开传导。
首先，神经传导是通过神经冲动来触发肌肉收缩的过程。
具体来说，神经冲动由中枢神经系统发出，经过脊髓再经过肌肉组织的神经束，到达最终的肌肉细胞。
神经冲动刺激肌肉细胞内的特定结构，从而改变它们的电荷平衡，从而释放肌肉细胞内的能量以触发收缩。
其次，肌肉收缩是肌肉对神经冲动的反应过程。
在这个步骤中，肌肉细胞内释放的能量会拉动肌肉细胞间的连接，从而形成一个肌肉收缩的链式反应。
收缩过程中会产生热量，这可以维持肌肉的持续收缩，直到神经冲动消失。
最后，断开传导是肌肉收缩结束时的过程。
神经冲动消失之后，肌肉细胞内的电荷平衡回复正常，肌肉细胞的收缩也停止，这时的断开传导完成了。
总的来说，骨骼肌的收缩机制是一个复杂的过程，它由神经传导、肌肉收缩和断开传导三个过程组成。
不同的肌肉运动特性是由不同的神经冲动和肌肉细胞收缩反应引起的，所以正确控制骨骼肌的收缩机制对于保持健康身体极为重要。
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骨骼肌收缩机制
骨骼肌收缩机制骨骼肌收缩机制，是指骨骼肌在运动时产生的收缩和放松过程。
这个过程涉及了许多生物学的原理和机制，例如神经递质、肌纤维、钙离子等等。
以下是一个简要的介绍。
一、神经递质神经递质是指神经元与骨骼肌之间传递信息的化学物质。
神经元通过神经末梢释放神经递质，使其与肌细胞表面的受体结合，进而引发肌细胞内的反应。
最重要的神经递质是乙酰胆碱，它通过神经肌接头（这是神经元与肌细胞之间的窄缝）释放到肌细胞表面，与肌细胞上的乙酰胆碱受体结合，引发肌细胞内钙离子的释放。
二、肌纤维肌纤维是组成肌肉的最基本单元，也是肌收缩机制中最重要的组成部分。
每个肌纤维由许多肌节组成，每个肌节中都包含了许多肌纤维束。
肌纤维由许多肌纤维小结构组成，这些小结构被称为肌肉蛋白。
肌肉蛋白包括肌动蛋白和肌球蛋白，它们在肌纤维中形成了许多重复单元，称为肌节。
肌纤维在收缩时，肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用是收缩的关键。
三、钙离子钙离子是肌收缩机制中的另一个关键组成部分。
当乙酰胆碱结合到肌细胞表面的乙酰胆碱受体时，它会引发肌细胞内的电信号。
这个信号会让肌细胞内的储存钙离子的钙离子库向肌节中释放钙离子。
一旦肌节中的钙离子释放，它们就与肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引发肌节的收缩。
当肌节中的钙离子减少时，肌节放松。
总结综上所述，骨骼肌收缩机制是通过神经递质、肌纤维和钙离子等生物学原理和机制完成的。
当神经元释放乙酰胆碱时，乙酰胆碱结合到肌细胞表面的乙酰胆碱受体，引发肌细胞内储存钙离子的钙离子库向肌节中释放钙离子。
一旦肌节中的钙离子释放，肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引发肌节的收缩。
当肌节中的钙离子减少时，肌节放松。
这个过程在肌肉运动中起着至关重要的作用。
骨骼肌收缩实验报告
一、实验目的1. 了解骨骼肌的基本结构和功能。
2. 掌握骨骼肌收缩的基本原理。
3. 通过实验观察不同刺激条件下骨骼肌的收缩情况。
4. 分析刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响。
二、实验原理骨骼肌是人体最主要的肌肉组织，具有收缩和舒张的功能。
骨骼肌的收缩是由神经信号引起的，当神经末梢释放神经递质时，与肌肉细胞膜上的受体结合，使肌肉细胞膜产生动作电位，从而引起肌肉收缩。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：青蛙腓肠肌、生理盐水、剪刀、镊子、玻璃分针、探针、肌槽、张力转换器、锌铜弓、微机生物信号处理系统。
2. 实验仪器：显微镜、生物显微镜、信号采集系统、刺激器。
四、实验步骤1. 准备实验材料：取青蛙腓肠肌，用生理盐水清洗，去除脂肪和结缔组织。
2. 制备标本：将腓肠肌放置于肌槽中，用玻璃分针固定。
3. 连接仪器：将肌槽与张力转换器连接，张力转换器与信号采集系统连接。
4. 设置实验参数：根据实验需求，设置刺激强度、刺激频率等参数。
5. 进行实验：打开刺激器，给予腓肠肌不同强度的刺激，观察肌肉收缩情况。
6. 记录数据：记录不同刺激条件下肌肉收缩的幅度、频率等数据。
7. 分析结果：分析刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响。
五、实验结果与分析1. 观察到当刺激强度逐渐增加时，肌肉收缩幅度也随之增大。
当刺激强度达到一定阈值时，肌肉收缩达到最大幅度。
2. 在保持刺激强度不变的条件下，随着刺激频率的增加，肌肉收缩频率逐渐增大。
当刺激频率达到一定程度时，肌肉收缩呈现强直收缩。
3. 当刺激强度低于阈值时，肌肉不发生收缩，表现为阈下刺激。
4. 当刺激强度等于阈值时，肌肉开始收缩，表现为阈刺激。
5. 当刺激强度高于阈值时，肌肉收缩幅度达到最大，表现为最大刺激强度。
六、实验结论1. 骨骼肌的收缩是由神经信号引起的，刺激强度和频率对骨骼肌收缩有显著影响。
2. 刺激强度越大，肌肉收缩幅度越大；刺激频率越高，肌肉收缩频率越快。
3. 当刺激强度达到一定阈值时，肌肉收缩呈现最大幅度；当刺激频率达到一定程度时，肌肉收缩呈现强直收缩。
生理学——骨骼肌的收缩功能ppt课件
电刺激神经纤维达阈值 神经纤维兴奋，产生动作电位 动作电位以局部电流形式传到神经末梢 Ca²+进入轴突末梢 轴突末梢量子式释放递质ACh 递质经过接头间隙与终板膜上N2受体结合
兴奋 收缩 耦联
收缩 过程
终板膜对Na+（还有K+）通透性增高而产生终 板电位
ACh被胆碱酯酶破坏 邻近肌膜去极化达阈电位而产生肌膜动作电位 肌膜动作电位沿横管传到细胞内部 肌质网终末池释放Ca²+入肌浆 Ca²+与肌钙蛋白结合，暴露肌纤蛋白上与粗肌 丝结合的位点 粗、细肌丝间形成横桥连接，细肌丝沿粗肌丝 向M线滑行，使肌小节缩短
2、肌管系统 (sarcotubular system)
横管系统(transverse tubule)
{ 纵管系统(longitudinal tubule) 肌质网 (sarcoplasmic reticulum)
三联管结构：由每一横管与来自两侧的纵管的 终末池组成的结构。其作用是把横管传来的电 信号与终末池Ca2+释放两个过程联系起来。完 成横管向肌浆网的信息传递。
舒张 过程
没有动作电位传来时 Ca²+被泵回肌质网
Ca²+脱离肌钙蛋白
粗、细肌丝间的相互作用停止， 细肌丝弹性回位
二、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析 （一）骨骼肌的收缩形式
1、等长收缩（isometric contraction) 等张收缩（ isotonic contraction）
2、单收缩和复合收缩
终板电位引 发动作电位
电压依从性 Na+通道开放
阈电位
Na+
3、神经-肌肉接头兴奋传递的特征
（1）单向性传递 （2）1对1传递 （3）兴奋传递有一定的时间延搁。 （4）易受药物和其他环境因素的影响
简述骨骼肌收缩原理
骨骼肌收缩是一个复杂的生理过程，涉及多个步骤和分子机制。
首先，当神经冲动到达骨骼肌时，会释放一种叫做乙酰胆碱的化学物质。
乙酰胆碱会与骨骼肌细胞膜上的受体结合，导致细胞膜上的离子通道打开，使钠离子和钾离子等离子能够进入和离开细胞。
接着，钠离子进入细胞会导致细胞膜去极化，即膜电位由负转正。
这会触发一系列的分子事件，包括肌浆网释放钙离子、钙离子与肌动蛋白结合、肌动蛋白与肌球蛋白相互作用等，最终导致肌肉收缩。
最后，当神经冲动停止时，乙酰胆碱的释放也会停止，细胞膜上的离子通道关闭，使钠离子和钾离子等离子无法进入和离开细胞。
这会导致细胞膜复极化，即膜电位由正转负。
这会触发一系列的分子事件，包括肌浆网重新吸收钙离子、钙离子与肌动蛋白分离、肌动蛋白与肌球蛋白相互分离等，最终导致肌肉松弛。
骨骼肌收缩的原理是通过神经冲动触发一系列的分子事件，使肌肉收缩和松弛。
骨骼肌的功能特点
骨骼肌的功能特点骨骼肌是人体中最大的肌肉组织，它占据了人体总重量的40%左右，是人体运动的主要驱动力。
骨骼肌不仅有着强大的收缩能力，还具有多种功能特点，本文将从不同角度探讨骨骼肌的功能特点。
一、收缩功能骨骼肌的主要功能是收缩，从而产生力量和运动。
骨骼肌的收缩方式分为两种，一种是等长收缩，即肌肉长度不变，但肌肉产生了力量；另一种是等力收缩，即肌肉产生的力量不变，但肌肉长度缩短。
等长收缩和等力收缩的机制不同，但都是通过肌肉纤维的收缩来实现的。
二、控制运动的功能骨骼肌不仅可以产生力量，还可以控制运动。
在进行复杂运动时，骨骼肌需要和其他肌肉组织协同工作，以达到精准控制运动的目的。
例如，当我们需要进行精细的手指运动时，就需要手部骨骼肌和手指肌肉协同工作，以达到精准控制手指的目的。
三、保持姿势的功能骨骼肌还有一个重要的功能是保持身体的姿势。
当我们保持直立姿势时，骨骼肌需要不断地收缩以保持身体的平衡。
在进行长时间站立或坐姿时，骨骼肌需要持续不断地进行微调，以保持身体的平衡和姿势。
四、调节体温的功能骨骼肌还有一个重要的功能是调节体温。
当我们进行运动时，骨骼肌会不断地产生热量，这些热量会通过血液循环散发出去，从而调节体温。
此外，骨骼肌还可以通过发抖来产生热量，以保持身体的温度稳定。
五、储存能量的功能骨骼肌还有一个重要的功能是储存能量。
当我们进行高强度运动时，骨骼肌会储存能量以供使用。
这种能量储存主要是通过ATP 和肌酸磷酸系统实现的。
当需要快速产生能量时，骨骼肌会利用这些储存的能量，以满足身体的需求。
综上所述，骨骼肌具有收缩、控制运动、保持姿势、调节体温和储存能量等多种功能特点。
这些功能特点不仅为人体运动提供了强大的动力，还为人体提供了多种保障，使我们的身体能够在各种环境下保持平衡和稳定。
因此，保持良好的骨骼肌健康非常重要，我们应该通过适当的锻炼和饮食来保持骨骼肌的健康。
骨骼肌收缩的机制和过程
骨骼肌收缩的机制和过程
骨骼肌的收缩机制和过程可以简要描述为下述步骤：
1. 饥渴感觉：当人体感觉到需要进行运动时，大脑的神经元开始向骨骼肌发送信号。
2. 神经冲动传导：这些信号以神经冲动的形式通过运动神经元传导到骨骼肌。
3. 神经肌肉接头：神经冲动到达骨骼肌时，它们通过神经肌肉接头（神经肌接头）与骨骼肌纤维连接。
4. 神经肌肉兴奋：当神经冲动到达肌肉纤维时，它引起肌肉的兴奋。
5. 钙离子释放：兴奋的肌肉纤维内的肌浆网释放储存在其中的钙离子。
6. 肌纤维收缩：释放的钙离子结合在肌纤维上的肌球蛋白上，进而触发肌球蛋白与肌原纤维相互滑动，使肌纤维收缩。
7. 肌纤维放松：当神经冲动停止时，肌浆网重新吸收钙离子，肌球蛋白与肌原纤维之间的连接断开，肌纤维恢复松弛状态。
这些步骤构成了骨骼肌收缩的基本机制和过程。
根据大脑的指令，神经冲动通过神经肌肉接头到达肌肉纤维，从而引发肌纤维的收缩。
一旦神经冲动停止，肌纤维则会放松恢复松弛状态。
骨骼肌的收缩和放松过程协调地进行，使得人体能够进行各种运动。
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肌节长度 2-2.2 μm
5
粗肌丝(thick filament)的组成
粗肌丝由肌球蛋白 (myosin)分子组成：包含 两条重链(heavy chain)、 两条碱性轻链(alkali light chain) 和 两 条 调 节 轻 链 (regulatory light chain)
尾部
横桥 铰链部 6
的横桥结合位点 横桥与结合位点结合，将水解
ATP产生的势能转换为动能
横桥向M线方向摆动
牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
肌节缩短=肌细胞收缩
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肌肉收缩：水解ATP释放的化学能 机械能 横桥周期(cross-bridge cycling)
指横桥与肌动蛋白结合、扭动、解离、复位与再结合的过 程。周期的长短决定肌肉的缩短速度
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两类肌管的膜各自具有不同的功能蛋白分子
T管膜上除了有同肌膜一样的电压门控Na+、K+两种离子 通道外，还有一种特殊的电压门控L型钙通道（DHP受体） SR终池膜上则有另外一种钙通道(RyR)，其参与SR内Ca2+ 向胞质内释放；SR膜还有存在许多钙泵，消耗能量的情况 下，可逆浓度梯度将胞质内的Ca2+主动转运到SR中储存
钙触发钙释放 21
骨骼肌的兴奋-收缩耦联
22
收缩、舒张均耗能！！！
骨骼肌舒张机制
兴奋-收缩耦联后
肌膜电位复极化
终池膜对Ca2+通透性↓ SR膜Ca2+泵激活
胞质[Ca2+]↓
Ca2+与肌钙蛋白解离
原肌球蛋白复位覆盖 横桥结合位点 骨骼肌舒张
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思考题：试述神经兴奋引起骨骼肌细胞收缩 的全过程
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骨骼肌-RyR1 心肌-RyR2 机制不同
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骨骼肌收缩的分子机制
骨骼肌收缩分子机制-肌丝滑行理论 (myofilament sliding theory)
细肌丝 M线 粗肌丝
收 缩
暗带不变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明带缩短
H带缩短
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骨骼肌收缩分子机制-滑行学说
终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白TnC结合 原肌球蛋白位移，暴露肌动蛋白上
过程： ①AP扩布至横管系统 ②三联管处的信息传递 ③终池膜上钙通道开放，触发肌丝滑行
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最关键的因素是细胞质内Ca2+浓度升高（钙瞬变）
0.1mol/L
1-10 mol/L
细胞兴奋 钙瞬变 肌肉收缩或舒张
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骨骼肌-RyR1-电-机械耦联 心肌-RyR2-钙诱导钙释放CICR
构象变化触发钙释放
横桥（高势能状态）与细肌丝肌动蛋白结合 横桥扭动 构象改变，势能转换为张力 横桥与细肌丝解离 横桥水解ATP获能并复位
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横桥周期的四个步骤
④ new ATP
③
①
[Ca2+] i ↑
②
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骨骼肌的兴奋-收缩耦联
概念：把肌细胞的电兴奋和肌细胞的机械收缩连接起来的 中介过程称为兴奋-收缩耦联(excitation-contraction coupling)
肌节：横纹肌细胞收缩和舒张的基本功能单位
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肌原纤维的组成
肌原纤维呈现明带和暗带相间：两套粗细不同的 肌丝，以及它们之间又存在不同程度的重叠
细肌丝：一端固定于Z线，另一端游离 粗肌丝：两端游离，中间固定于M线
在安静情况下，M线两侧没有细肌丝的插入，形成
较为明亮的H带，H带两侧暗带则是粗、细肌丝重叠
区
骨骼肌细胞的微细结构 骨骼肌收缩分子机制 骨骼肌的兴奋-收缩耦联
1
骨骼肌细胞的微细结构
2
肌原纤维(myofibril)
横纹肌细胞内含有大量平行排列的肌原纤维，直径约 1~2 μm，纵贯肌细胞全长，占据了大约80%的容积
Z
M
H
Z
3
肌原纤维和肌节(sarcomere)
肌节= 1/2明带＋暗带＋1/2明带= 2条Z线间的区域
300-400个横桥，沿长轴排成6列，与粗肌丝周围的6条 细肌丝对应
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横桥(cross-bridge)的特点
具有ATP结合位点及ATP酶的活性，结合并分解ATP， 提供横桥扭动（肌丝滑行）和作功的能量 与细肌丝肌动蛋白的横桥结合位点发生可逆性结合， 将势能转换为动能，拉动细肌丝滑行
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细肌丝(thin filament)的组成
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细肌丝分子结构
原肌球蛋白 肌动蛋白
肌钙蛋白 O
OO
O
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肌管系统(Muscular Tubular System)
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肌管系统是横纹肌细胞实现兴奋-收缩耦联的关键结构
定义：包绕在每条肌原纤维周围的囊管状结构，有两组来 源和功能都不同的独立管道系统
横管系统(transverse tubular system)：T管，肌膜内凹而成； 内含细胞外液，肌膜AP沿T管传导 纵管系统(longitudinal tubular system)：L管，也称肌质网(SR)； 对Ca2+进行储存、释放、再聚集。肌节两端的SR（靠近T管， 但不相连），形成膨大，称终池，富含Ca2+（称为细胞内的 Ca2+库） 三联管(triad)：T管+终池×2
肌动蛋白(actin)：表面有与横桥结合的位点，与肌丝滑行 直接相关，与肌球蛋白一起被称为收缩蛋白；静息时该位 点被原肌球蛋白掩盖 原肌球蛋白(tropomysin)：位于肌动蛋白和横桥之间，将 肌动蛋白上的横桥结合位点遮盖，阻止横桥与肌动蛋白的 结合，具有位阻效应，被称为调节蛋白 肌钙蛋白(troponin)：由三个亚单位TnT、TnI和TnC组成， 与Ca2+结合变构后，使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点， 也是调节蛋白，