骨骼肌收缩机制
骨骼肌收缩机制
肌节长度 2-2.2 μm
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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
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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
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。
简述骨骼肌纤维的收缩原理
简述骨骼肌纤维的收缩原理
骨骼肌纤维的收缩原理可以通过以下步骤进行描述：
1. 肌肉兴奋：当神经冲动通过神经元传导到骨骼肌纤维时，肌肉收到兴奋信号。
神经冲动释放的神经递质乙酰胆碱使得肌动蛋白与肌钙蛋白分离，从而暴露出胞浆中的钙离子。
2. 钙离子释放：胞浆中的钙离子是缓存在肌浆网内的。
当钙离子被释放出来后，它结合到肌钙蛋白上，形成复合物。
3. 肌肉收缩：与肌钙蛋白相互作用的钙离子-肌钙蛋白复合物通过一系列反应导致肌农蛋白与肌钙蛋白结合，从而启动肌肉收缩机制。
这一过程中，肌农蛋白会与肌球蛋白结合，形成交联桥。
交联桥的形成会使骨骼肌纤维变短，从而引发肌肉的收缩。
4. 肌肉松弛：当肌肉不再接收到神经冲动时，钙离子会被再次存储回肌浆网，从而终止肌肉收缩。
肌农蛋白和肌球蛋白不再结合，交联桥解离，骨骼肌纤维恢复原状。
总结：骨骼肌纤维的收缩原理是通过神经冲动使肌肉兴奋，并释放钙离子。
钙离子结合到肌钙蛋白上，导致肌农蛋白和肌球蛋白结合形成交联桥，引发肌肉收缩。
当肌肉不再接受神经冲动时，钙离子被收回，交联桥解离，肌肉松弛。
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。
骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制骨骼肌是人体内最常见的肌肉类型之一，也是活动和运动的主要驱动力。
了解骨骼肌的收缩机制对于理解肌肉运动的原理以及预防肌肉损伤具有重要意义。
本文将介绍骨骼肌的收缩机制，并探讨相关的生理学过程。
1. 肌纤维结构骨骼肌由许多肌纤维组成，每个肌纤维又由更小的肌原纤维构成。
肌原纤维内包含着许多肌纤维束，每个肌纤维束又包含许多肌纤维小束。
肌原纤维内的肌纤维小束是肌肉收缩的最小单位。
2. 肌肉收缩的类型肌肉收缩分为两种类型：等长收缩和等张收缩。
等长收缩指的是肌肉长度不变但收缩力增加的情况，而等张收缩则是指肌肉长度缩短但保持恒定张力的情况。
3. 肌肉收缩的调节肌肉收缩受到神经系统的调控。
神经冲动通过神经末梢传导到肌肉纤维，激活肌肉收缩所需的生化反应。
神经冲动通过神经肌肉接头传递到肌肉纤维时，释放乙酰胆碱，使得肌肉纤维膜上的离子通道打开，导致肌肉纤维内部的电位发生变化。
4. 肌肉收缩的生化过程肌肉收缩的生化过程分为两个主要过程：横桥循环和跨桥旋转。
横桥循环是指肌原纤维中肌球蛋白的头部和肌球蛋白尾部间的化学反应。
肌球蛋白的头部与肌原纤维中的肌球蛋白尾部结合，形成横桥。
当横桥与肌球蛋白尾部结合时，横桥旋转，使肌原纤维缩短。
5. 肌肉收缩的能量供应肌肉收缩需要大量的能量。
这些能量主要来自肌肉细胞内的线粒体。
线粒体通过对葡萄糖和氧气的代谢产生三磷酸腺苷（ATP），供给肌肉收缩所需的能量。
在高强度的肌肉活动中，线粒体无法提供足够的ATP，此时肌肉会通过乳酸酸化来补充能量。
6. 肌肉收缩的调整肌肉收缩的强度和持续时间可以根据需要进行调整。
通过调节肌原纤维内肌纤维束和肌纤维小束的数量，可以改变肌肉收缩的力量。
而通过改变肌肉纤维内横桥的数量，可以调整肌肉收缩的速度。
总结：了解骨骼肌的收缩机制对于理解肌肉运动以及预防肌肉损伤非常重要。
骨骼肌的收缩机制包括肌纤维结构、肌肉收缩的类型、肌肉收缩的调节、肌肉收缩的生化过程、肌肉收缩的能量供应以及肌肉收缩的调整。
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神经-骨骼肌接头处的兴奋传导(Neuromusclar transmission)
神经-肌肉接头的结构 神经肌肉接头处兴奋传递的过程
突触前过程(Presynaptic processes) 突触后过程(Postsynaptic processes)
神经肌肉接头传递的特点
骨骼肌细胞的微细结构
突触后过程(Postsynaptic processes)
ACh receptor→chemically gated ion channel 终板电位及action potential引起
ACh与受体结合→突触后膜化学门控离子通道开放 →Na+内流>K+外流→终板膜去极化→形成终板电位→ 终板膜电位累加达到threshold potential水平→Action Action potential
最适初长度 最适前负荷
后负荷对肌肉收缩的影响
后负荷↑ 后负荷
肌肉收缩前产生的最 最 肌肉收缩前 大张力和达到最大张 大张力 力所需的时间 增加 所需的时间均增加 所需的时间 肌肉开始收缩 初速 开始收缩的初速 开始收缩 度和缩短的最大长度 最大长度 均减小 减小
肌肉收缩时不能缩短，只有张力的变化。
等张收缩(Isotonic contraction)
在肌肉收缩时，张力不变。
前负荷与初长度(Preload and initial length) 后负荷(Afterload)
电镜下神经肌肉接头的结构
神经-肌肉接头的结构
突触前膜 突触间隙 突触后膜
骨骼肌细胞的微细结构
肌原纤维、肌小节 肌管系统
骨骼肌细胞的兴奋-收缩耦联(Excitation-contraction coupling)
Changes in the banding pattern during shortening Cross-bridge activity
肌纤维收缩的总和和肌肉收缩的力学(The summation of muscle fiber contraction and mechanics of muscle contraction)
终板膜电位的特征 ACh对channel作用的中止:全或无”特征； 其大小与接头前膜释放的ACh的量成比例； 无不应期； 可表现总和现象。
神经肌肉接头传递的特点
单向传递 时间延搁 易受环境因素和药物的影响
有关肌肉收缩的基本概念
等长收缩(Isometric contraction)
肌管系统
肌质网 三联管结构 （纵管） 横管
Changes in the banding pattern during shortening
Cross-bridge activity
ACh与突触后膜上的化学门控性离子 通道结合后Na+进入细胞
终板膜电位
肌纤维收缩的总和与强直
前负荷对肌肉收缩的影响
肌纤维收缩的总和 肌肉收缩的力学分析
基本概念 前负荷对肌肉收缩的影响 后负荷对肌肉收缩的影响 肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响
突触前过程(Presynaptic processes)
ACh的合成与贮存
在末梢合成，贮存在突触小泡内
ACh的释放
通过exocytosis方式释放到接头间隙 释放为Ca2+依赖式的 Action potential→突出前膜电压门控性离子通道开 放→Ca2+进入突触前膜→突触小泡与突触前膜融合 →ACh释放