刺激坐骨神经引起骨骼肌收缩的全过程
神经和肌肉生理训练题
第三章神经和肌肉生理一、名词解释1. 不完全强直收缩(incomeplete tetenus)2. 完全强直收缩(complete tetenus)3. 钠-钾泵（Na+-K+ pump）4. 绝对不应期(absolute refractory period)5. 兴奋（excitation）6. 兴奋性（excitability）7. 阈值（threshold）8. 静息电位（resting potential）9. 动作电位（action potential）10. 阈电位（threshold potential）11. 局部兴奋（local excitation）12. 终板电位（end-plate potential）13. 兴奋-收缩耦联（excitation-contraction coupling）14. 前负荷（preload）15. 后负荷（afterload）16. “全或无”现象（“all or none” phenomenon）17. 等长收缩（isometric contraction）18. 等张收缩（isotonic contraction）二、填空题1．细胞膜的跨膜物质转运的形式可分为 ________、________ 、________ 、________ 和_________ 等5种。
2．细胞膜上的通道主要可分为________ 门控通道、________ 门控通道和________ 门控通道。
此外，某些组织的相邻细胞之间还有________ 通道。
3．细胞内的第二信使物质有________ 、________ 、_______ 、________ 和________ 等。
4．可兴奋组织包括________ 、________ 和 ________。
它们安静时在膜两侧存在________ 电位，受刺激时产生 ________电位。
5．局部兴奋的特点是________ 、________ 和________ 。
实验一 坐骨神经腓肠肌标本的制备 骨骼肌收缩PPT演示课件
六、结果分析（作业）
3、观察和记录单收缩和复合收缩曲线（不完全强 直和完全强直收缩）并对其特性进行分析（刺 激神经或肌肉任选一种），测出复合收缩的临 界刺激频率
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直收缩现象
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二、原理
腓肠肌由许多肌纤维组成，刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌 肉的不同反应。当刺激强度过小时，肌肉不发生收缩反应，刺激为阈 下刺激。而能引起肌肉发生收缩反应的最小刺激为阈刺激，刺激的强 度称为阈强度，当全部肌纤维同时收缩时，出现最大的收缩反应，引 起最大收缩反应的最小刺激强度称为最适刺激强度。
2连接实验装臵将张力换能器和肌槽固定在铁支架上肌肉标本的股骨固定于肌槽侧面的小孔中腓肠肌跟腱的结扎线连于张力换能器的受力片上连线应松紧适宜并与桌面垂直张力换能器的输入端与第四通道相连步骤3调节刺激器改变刺激强度从弱到强观察刺激强度变化对肌肉收缩的影响步骤步骤4单收缩的分析电极直接刺激腓肠肌测量单收缩的3个时程
实验一 第一部分
坐骨神经腓肠肌标本的制备
1
目的和原理
• 蛙类的某些基本生命活动和生理功能与哺 乳类动物有相似之处，而且其离体组织的 生活条件比较简单，易于控制和掌握，来 源也较丰富，由此在生理学实验，尤其是 细胞生理学的某些实验中，常用蛙或蟾蜍 的坐骨神经腓肠肌标本来观察神经肌肉的 兴奋性、刺激与反应的规律及肌肉收缩的 特点等。制备具有正常兴奋收缩功能的蛙 类坐骨神经腓肠肌标本是生理学实验的基 本操作技术之一。
15
16
• 6、完成坐骨神经腓肠肌标本：将已
游离的坐骨神经搭在腓肠肌上。用粗剪 刀自膝关节周围向上剪除并刮净所有大 腿肌肉，在距膝关节约1cm处剪断股骨。 弃去上段股骨，保留部分即为坐骨神经 腓肠肌标本
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生理学问答题 40 题
生理学问答题 40 题1.试述钠泵的本质、作用和生理意义。
（1）钠泵是镶嵌在膜的脂质双分子层中的一种特殊蛋白质分子，它本身具有ATP 酶的活性，其本质是 Na+-K+依赖式 ATP 酶的蛋白质。
作用是能分解 ATP 使之释放能量，在消耗代谢能的情况下逆着浓度差把细胞内的Na+移出膜外，同时把细胞外的 K+移入膜内，因而形成和保持膜内高 K+和膜外高 Na+ 的不均衡离子分布。
（2）其生理意义主要是：①钠泵活动造成的细胞内高 K+是许多代谢反应进行的必要条件。
②钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。
③建立起一种势能贮备，即 Na+、K+ 在细胞内外的浓度势能。
其是细胞生物电活动产生的前提条件；也可供细胞的其它耗能过程利用，是其它许多物质继发性主动转运的动力。
④钠泵活动对维持细胞内 pH 值和Ca++浓度的稳定有重要意义。
⑤影响静息电位的数值。
2. 什么是静息电位和动作电位？它们是怎样形成的？（1）静息电位是指细胞处于安静状态时存在于细胞膜内外两侧的电位差。
动作电位动作电位是膜受到一个适静息电位动作电位当的刺激后在原有的静息电位基础上迅速发生的膜电位的一过性波动。
（2）静息电位的形成原因是在安静状态下，细胞内外离子的分布不均匀，其中细胞外液中的 Na+、静息电位的形成原因 Cl-浓度比细胞内液要高；细胞内液中 K+、磷酸盐离子比细胞外液多。
此外，安静时细胞膜主要对 K+ 有通透性，而对其它离子的通透性极低。
故 K+能以易化扩散的形式，顺浓度梯度移向膜外，而磷酸盐离子不能随之移出细胞，且其它离子也不易由细胞外流入细胞内。
于是随着 K+的移出，就会出现膜内变负而膜外变正的状态，即静息电位。
可见，静息电位主要是由 K+外流形成的,接近于 K+外流的平衡电位。
动作电位动作电位包括峰电位和后电位，后电位又分为负后电位和正后电位。
①峰电位的形成原因：动作电位细胞受刺激时,膜对 Na+通透性突然增大,由于细胞膜外高Na+,且膜内静息电位时原已维持着的负电位也对 Na+内流起吸引作用→Na+迅速内流→先是造成膜内负电位的迅速消失,但由于膜外 Na+的较高浓度势能, Na+继续内移,出现超射。
实验三 骨骼肌单收缩的分析
实验三骨骼肌单收缩的分析一．目的与要求：1．学习神经－肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法2．观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系3．学会分析单收缩过程的三个时期――潜伏期、缩短期和舒张期4．了解骨骼肌收缩的总和现象5．观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变二．基本原理1．受坐骨神经支配的腓肠肌由许多肌纤维组成，当用不同的刺激强度刺激坐骨神经时，会引起肌肉的不同反应。
当刺激强度过小时，不引起肌肉发生收缩反应，称阈下刺激。
逐渐增大刺激强度，可引起少数肌纤维发生收缩反应，引起收缩反应的最小有效强度。
随刺激强度增大，参加收缩反应的肌纤维数量增多，收缩力加大，此时刺激为阈上刺激。
待全部肌纤维均参加了收缩反应，即出现最大收缩反应，即使再增加刺激强度，肌肉收缩力量也不再加大。
可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度称为最适刺激。
2．肌肉组织对于一个阈上强度的刺激发生一次迅速的收缩反应，称为单收缩。
单收缩过程可分为潜伏期、缩短期和舒张期。
3．两个同强度的阈上刺激相继作用于神经－肌肉标本，若刺激间隔大于单收缩的时程，则肌肉出现两个分离的单收缩；若刺激间隔小于收缩的时程，则出现两个两个收缩反应的重合，称为收缩的总和。
当同强度的连续阈上刺激作用于标本时，出现多个收缩反应的融合，称为强直收缩。
不完全强直收缩――后一收缩发生在前一收缩的舒张期；完全强直收缩――后一收缩发生在前一收缩的收缩期，各自的收缩完全融合后，肌肉处于持续的收缩状态。
三．动物、器材与试剂1．动物：蟾蜍2．器材：常用手术器械（手术剪、手术镊、眼科剪、眼科镊、毁髓针、玻璃分针）、大剪刀、棉线、烧杯、滴管、蛙钉、蜡盘、铁架台、滑轮、刺激电极、张力转换器3．试剂：任氏液四．方法、步骤与结果1．双毁髓：方法同上次实验2．将整只蟾蜍背面向上，四肢用蛙钉固定于蜡盘中，剥去一后肢皮肤，用玻璃分针分离坐骨神经上至大腿根部，下至膝关节，剪断沿途支配大腿肌肉的分支，并用玻璃分针尽可能出去坐骨神经表面筋膜；用棉线绑紧腓肠肌肌腱，自后方剪断该肌腱，分离腓肠肌，制得在体的坐骨神经－腓肠肌标本。
生理实验：实验三 蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本制备及骨骼肌收缩性质观察
实验材料
1、实验动物（laboratory animal) • 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）
2、药品(drug) • 任氏液
• 任氏液由无机盐和蒸馏水配置而成，每 升溶液含NaCl 6.5g、KCl 0.14g、CaCl2 0.12g,、NaHCO3 0.20g、NaH2PO4 0.01g。 任氏液的理化特性与蛙的组织液近似。 可用于蛙的组织、器官润湿和营养。
动作电位以局部电流的形式传导
实验原理
-动作电位传导速度的测定
刺激器
输入通道
+－
R1- Rr1+ R2- R2+
S
Δt
传导速度测定 υ= SAC
Δt
实验步骤
1、制备坐骨神经干
1
• 蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去
尾椎；
• 标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱
两侧神经丛，用线在近脊柱处结扎，
剪断神经；
• 将神经干从腹面移向背面。标本背面
刺激神经使神经细胞产生兴奋兴奋延神经纤维传到通过神经肌接头的化学传递使肌肉终板膜上产生终板电位终板电位可引起肌肉产生兴奋即动作电位传遍整个肌纤维再通过兴奋收缩偶联使肌纤维中粗细肌丝产生相对滑动宏观上表现为肌肉收缩
实验三 蟾蜍坐骨神经-腓 肠肌标本制备及骨骼肌收
缩性质观察
实验目的
• 掌握制备具有正常收缩功能的蛙类坐骨神经腓肠 肌标本的基本操作技术。掌握蛙类手术器械的使 用方法，制备完好的坐骨神经-腓肠肌标本。
向上固定，从大腿至跟腱分离坐骨神 经。坐骨神经标本置任氏液中备用。
2
3
实验步骤
2、仪器连接和参数
• 神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信号处理系统1、 2通道。 开机，选择实验-肌肉神经-神经干兴奋传导速度测 定。仪器参数：1、2通道时间常数0.02s、滤波频率3KHz、 灵敏度5mV，采样频率：100KHz，扫描速度：0.2ms/div。 单刺激激方式，刺激幅度1.0V，刺激波宽0.1ms，延迟1ms， 同步触发。
实验1 蛙坐骨神经––––腓肠肌标本制备
实验1 蛙坐骨神经––––腓肠肌标本制备、分析探讨刺激频率对肌肉收缩的影响【课程名称】【实验名称】【实验性质】【器材】蟾蜍或蛙；任氏液；二道生理记录仪、双脉冲刺激器、肌槽、常规手术器械、玻璃分针、毁髓针、锌铜弓、解剖盘、烧杯、滴灌、任氏液等。
【实验目的】1.学习坐骨神经–腓肠肌标本的制备方法。
2.分析探讨刺激频率对肌肉收缩的影响。
【实验原理】刺激坐骨神经能引起腓肠肌产生收缩。
在其他条件不变情况下，不断增大刺激频率可引起肌肉收缩形式发生改变。
若刺激频率较小，两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩和舒张所持续的时间（即单收缩）时，肌肉收缩表现为一连串的单收缩；若增大刺激频率，使两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩的收缩期时间，而小于单收缩时，肌肉呈现不完全强直收缩；若继续增加刺激频率，使两次刺激间隔时间小于一次肌肉收缩的收缩期时间，肌肉则表现出完全强直收缩。
【实验步骤】1、双毁髓：左手握蟾蜍，背部向上。
用食指按压其头部前端，拇指压住躯干的背部，使头向前俯；右手持毁髓针，由两眼之间中线向后方划触，触及两耳后腺之间的凹陷处即是枕骨大孔的位置。
将毁髓针由凹陷处垂直刺入枕骨大孔，然后针尖向前刺入颅腔，在颅腔内搅动，以毁脑组织。
再将毁髓针退至枕骨大孔，针尖转向后方，与脊柱平行刺入椎管，以捣毁脊髓。
脊髓彻底捣毁时，可看到蟾蜍后肢突然蹬直，然后瘫软，此时的动物为双毁髓动物。
2、剥制后肢标本：左手持手术镊提起两前肢之间背部的皮肤，右手持手术剪横向剪断皮肤，然后往后肢方向撕剥皮肤。
剪开腹壁肌肉，用手术镊提起内脏，翻向头部，在看清支配后肢的脊神经发出部位后，于其前方剪断脊柱。
3、分离两后肢：将去皮的后肢腹面向上置于解剖盘上，右手持金冠剪纵向剪开脊柱，再剪开耻骨联合，使两后肢完全分离。
4、分离坐骨神经：将一侧后肢的脊柱端腹面向上，用玻璃分针沿脊神经向后分离坐骨神经，股部沿腓肠肌正前方的股二头肌和半膜肌之间的裂缝，找出坐骨神经，剪断盖在上方的梨状肌，完全暴露坐骨神经，剪去支配腓肠肌之外的分支，再剪去脊柱及肌肉，只保留坐骨神经发出部位的一小块脊柱骨。
生理实验
一、组织兴奋性观察实验(实验一)1.为什么要将制备好的坐骨神经-腓肠肌标本先放在任氏液中浸泡一段时间？答：为了稀释细胞外液中的K+浓度，减小标本兴奋性。
2. 说明骨骼肌产生强直收缩的发生机制(从细胞分子水平)答：强直收缩本质上是骨骼肌前后收缩的叠加。
骨骼肌发生强直收缩是因为兴奋-收缩耦联时进入细胞的Ca2+多于被重新回收的Ca2+ ，导致肌浆中一直处于高浓度Ca2+状态，从而引起强直收缩。
而无论是神经纤维AP或骨骼肌细胞AP都是量子式的，不可能叠加。
终板电位虽可叠加，但它出现在骨骼肌AP前，故不影响骨骼肌收缩的叠加。
3.简述电刺激坐骨神经引起腓肠肌兴奋的机制这是综合题，考你对神经兴奋致骨骼肌收缩的整个过程的认识。
过程如下：电刺激坐骨神经使神经纤维产生动作电位→动作电位在神经纤维上的传导→神经肌接头的化学传递→终板电位的产生→肌细胞动作电位的产生→肌细胞动作电位在肌细胞膜表面及横管内的传导→兴奋-收缩耦联→肌丝滑行过程。
二、家兔动脉血压的神经体液调节(实验27)1. 血压波动一级波、二级波的产生原因答：一级波因心脏收缩和舒张导致的血压波动引起；二级波因呼吸致胸内压变化，从而压迫胸腔内大动脉致血压波动。
2. 夹闭家兔颈总动脉(双侧)血压会怎样变化，原因？答：夹闭颈总动脉血压将升高，这是减压反射减弱的结果。
夹闭双侧颈总动脉导致颈动脉窦处血压下降，压力感受器发放冲动减少，致使减压反射减弱，使血压上升3. 刺激减压神经向中端或离中端血压分别将怎样变化，为什么？答：刺激减压神经向中端血压将下降，而刺激离中端血压不会变化。
减压神经是主动脉弓压力感受器的传神经，刺激向中端相当于压力感受器传入增加，发生减压反射；刺激离中端兴奋将不能传入中枢，故不起作用。
4. 刺激迷走神经离中端致血压下降原因答：作用于心脏，产生负性变时、变力、变传导作用，心输出量减少，血压下降。
但迷走神经对血管没有直接作用。
5. 静脉注射NA或Adr对家兔血压的影响将怎样？原因？答：i.v. NA血压升高，i.v. Adr血压先升高后下降。
刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响一实验报告
实验报告实验人员：孙芳 班次：7年制2班 组别：2 日期：2014/9/24 指导老师：沈建新 小组成员：XXX ，YYY ，ZZ试验号和题目：一、刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响实验目的：1、了解并熟悉计算机生物机能实验系统的组成和基本使用方法2、制备具有生理活性的坐骨神经-腓肠肌标本3、观察记录刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响实验对象：蛙实验药品与器材：任氏液；生物信号采集系统，蛙类手术器械，蛙捣毁针，保护电极，张力换能器，万能支架、连接导线等。
实验方法：1、 坐骨神经-腓肠肌标本的制备：1) 洗干净实验动物 2) 双毁髓：：找到枕骨大孔处将刺蛙针刺入1-2mm ，分别捣损脑组织和脊髓。
3)剥制后肢，分离一侧后肢 4) 分离坐骨神经，穿线备用 5) 游离腓肠肌，肌腱结扎备用 6) 标本检验。
2、 连接实验装置： 将换能器的输出线接至BL-420F 生理记录装置的1通道，保护电极接至电脉冲输出通道。
然后把制备好的坐骨神经-腓肠肌标本棉线的另一端接在张力换能器上，将坐骨神经通过保护电极接至电脉冲刺激输出通道，而腓肠肌肌腱端的棉线与张力换能器簧片相连，保持适度松紧并与桌面垂直。
3、 2、实验记录：开机后进入实验 先用单刺激，找出阈强度、最适刺激强度；然后固定最适刺激强度，用连续单刺激，找出出现完全强直收缩时的最小刺激频率。
实验结果：1、 刺激强度与肌肉的收缩关系实验图1 刺激强度与骨骼肌收缩的关系（蛙坐骨神经-腓肠肌标本）A.肌肉收缩强度（右侧为标尺）；B.刺激标记（单位为V ）图片中，在低于0.090V 的电压刺激时，肌肉不发生收缩，说明在较低的电位刺激时，并不能引起肌肉发生收缩反应。
而随着刺激强度的增大,用0.095V 电压刺激的时候，蛙的腓肠肌收缩一次，表明神经接受刺激，兴奋沿神经传导至腓肠肌，引起腓肠肌肌膜电位发生变化，同时兴奋收缩，这说明蛙坐骨神经-腓肠肌标本的阈电位为0.090-0.095V 之间接近0.095V 。
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1.刺激坐骨神经，引起骨骼肌收缩的全过程
A．AP的产生
在坐骨神经一端施加一个阈上刺激，使膜除极达到阈电位，Na+通道开放，Na+内流，引起膜的去极化和反极化，此时Na+通道迅速失活，K+通道通透性增加，K+ 外流，引起膜的复极化和超极化，动作电位产生，引起兴奋。
B．兴奋的传导
分为有髓纤维传导和无髓纤维传导。
无髓纤维冲动传导的机制又称局部电流学说，指的是兴奋部位与邻近部位之间存在电位差，产生局部电流，其方向是在膜内电流由兴奋部位流向未兴奋部位，膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。
局部电流的流动使邻近部位除极达到阈电位，邻近部位兴奋。
依此方式，兴奋沿神经纤维传导。
有髓纤维冲动传导的机制又称跳跃传导学说，有髓纤维有髓鞘处称节间段，髓鞘间断处称郎飞节。
节间段处因脂质厚，离子不能跨膜流动，故有髓纤维受刺激时，兴奋总是在郎飞节处产生，传导兴奋时总是在兴奋的郎飞节和邻近的郎飞节形成局部电流，使邻近的郎飞节兴奋，即兴奋的传导是从一个郎飞节跳跃到另一个郎飞节。
这也是有髓纤维冲动传导比无髓纤维快的原因。
C．N-M接头处兴奋的传递
神经末梢的终末小支深入肌纤维膜的凹陷中，称为神经-肌肉接头。
神经终末的膜构成接头前膜即终末膜，肌纤维膜称为接头后膜即终板膜。
AP传递至终末膜，膜上Ca2+通道开放，Ca2+内流，引起递质小泡前移，释放递质乙酰胆碱，乙酰胆碱与终板膜上n型受体结合，n型受体是离子通道偶联受体，结合后通道打开，Na+内流，K+ 外流，产生终板电位EPP。
EPP是局部电位，以电紧张的方式影响邻近肌膜，其强度积累达到肌膜阈值后，引起肌膜发生动作电位，并沿肌纤维传导。
D．兴奋-收缩偶联
肌膜的兴奋通过T管膜传向肌细胞内三联体和肌节近旁，三联体处T管膜除极引起Ca2+内流，该信息传递给终末池上受体引起Ca2+的释放。
E．肌细胞的收缩
当肌肉收缩引起肌质内的Ca2+浓度升高时，Ca2+ 与肌钙蛋白的TnC结合，TnI与肌钙蛋白的结合力下降，原肌球蛋白变构移位，暴露出肌动蛋白与横桥的结合位点。
横桥与肌动蛋白结合，消耗ATP，拖动细肌丝向肌节中央的M线方向滑行，肌节缩短，即肌肉收缩。
2.刺激、AP、RP、TP、锋电位、兴奋、兴奋性之关系
刺激：能为人体感受并引起组织细胞、器官和机体发生反应的内外环境变化统称为刺激RP(静息电位): 细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差；
TP（阈电位）：细胞膜达到AP时的需要最小的膜电位水平；
SP（锋电位）：AP的一个过程之一，AP的除极和复极过程的前半部分进行极为迅速，且变化幅度很大，记录出来的尖波即为锋电位；
AP（动作电位）：在RP的基础上，产生的一种可传导的电位波动，包括锋电位和后电位两个过程；
兴奋是细胞受刺激产生AP的反应，只有细胞产生动作电位才能说它是兴奋；
兴奋性：细胞受刺激产生AP的能力。
3.从N-M接头传递和跨膜信号转导，谈谈细胞通讯过程；信号转导在生命活动中的意义
A．多细胞生物是由不同类型的细胞组成的社会，这个社会中的单个细胞间必须通过细胞通讯协调它们的行为，如生物体的生长发育、分化等。
细胞通讯有以下三种方式：
1.通过分泌化学信号分子作用于相应的受体进行细胞间通讯，以其作用方式可分为：内分泌（endocrine）、旁分泌（paracrine）、自分泌（autocrine）、化学突触（chemical synapse），N-M接头传递属于突触分泌；
2.接触性依赖的通讯：细胞间直接接触，通过细胞膜上的信号分子和靶细胞膜上的受体结合影响相邻细胞，如跨膜信号转导；
3.形成缝隙连接实现代谢偶联或电偶联。
B．信号转导促进了信号在相邻细胞之间的传递，使生物体内数以亿计的细胞变成一个有序、协调一致的整体。