肌细胞的收缩课件PPT

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1、第二章细胞的基本功能 第四节肌细胞的收缩 主要内容 1 神经 肌接头处的兴奋传递过程 特点及影响因素2 肌节及其分子构成与功能3 横纹肌的收缩机制 横桥的功能及横桥周期4 横纹肌的兴奋 收缩耦联及其机制5 影响肌肉收缩效能的因素 肌细胞 SkeletalMuscle CardiacMuscle SmoothMuscle 一 骨骼肌的兴奋和收缩机制 一 神经 肌接头处的兴奋传递 功能解剖 接头前膜 电压门控Ca2 通道 内有囊泡 含有ACh接头间隙 20 30nm接头后模 终板膜N2型ACh受体阳离子通道 胆碱酯酶 无电压门控钠通道 Structureofneuromuscularjunctio

2、n N2型ACh受体阳离子通道 化学门控离子通道 N M接头处的兴奋传递过程 运动神经纤维冲动 AP N M接头前神经末梢去极化电压门控钙通道开放 Ca2 进入神经末梢的胞浆内递质囊泡向前膜移动并与其融合 释放递质 量子式释放 乙酰胆碱 ACh ACh结合并激活肌终板膜ACh受体 N2型ACh受体阳离子通道 终板膜对Na K 的通透性 以Na 为主 Na 内流膜除极化 终板电位 EPP 邻近普通肌膜除极化邻近肌膜TP 肌膜AP 肌肉收缩 ACh被胆碱酯酶分解而失活 N M接头处的兴奋传递过程 1 神经末梢AP与终板电位的产生 接头前膜去极化 ACh释放 Katz和Miledi 1967年 电生

3、理学证据 接头前膜去极化 Ca2 内流 ACh释放 2 神经末梢Ca2 浓度与终板电位的产生 电生理学证据 3 ACh 量子式 释放与终板电位微终板电位 miniatureendplatepotential MEPP 安静状态下 由囊泡的随机运动触发的单个囊泡的自发释放 引起终板膜的局部微小除极化电位称为MEPP 平均约0 4mV 终板电位 endplatepotential EPP N M接头处兴奋传递时 在终板膜上产生的局部去极化电位 局部兴奋 EPP是MEPP的整倍数总和电位 2 N M接头兴奋传递的特点 1 与突触传递的特点相同 单向性 时间延搁 总和 易疲劳 易受内环境改变及药物的影

4、响 见后 N元一次兴奋 大量递质释放 及时被消除 2 传递 一次神经冲动引起肌细胞兴奋 收缩一次 因为 一次神经冲动释放的ACh所引起的EPP的大小是引起肌细胞膜产生AP所需阈值的3 4倍 足以引起AP ACh发挥作用后能很快被胆碱脂酶水解而破坏 破坏Ca2 通道 筒箭毒碱和 银环蛇毒 同ACh 竞争终板膜受体 肌肉不能兴奋收缩 肌肉松弛 有机磷农药和新斯的明 抑制 胆碱酯酶 中毒症状 肌肉挛缩 自身免疫性疾病 破坏ACh通道 重症肌无力 细胞外液低Ca2 或高Mg2 ACh释放 3 影响神经 肌接头处兴奋传递的因素 肉毒杆菌 无力综合症 二 骨骼肌细胞的微细结构 肌肉块 肌束 肌纤维 肌细胞

5、 肌原纤维和肌小节 小肌块 肌小束与肌纤维 肌原纤维 大肌肉块 骨骼肌细胞的微细结构1 肌原纤维和肌节 sarcomere 肌节 肌肉收缩和舒张的基本单位 粗肌丝 Thickfilaments 粗肌丝由大量肌凝蛋白 myosin 收缩蛋白 分子有序排列而成 横桥的功能 具有ATP酶的活性 可分解ATP获能 能与细肌丝上的肌动蛋白可逆结合 拖动其向肌节中央滑动或产生张力 细肌丝 Thinfilaments TROPONIN ACTIN TROPOMYOSIN 组成细肌丝三种分子分别是 肌动蛋白或肌纤蛋白 actin 收缩蛋白 原肌球蛋白或原肌凝蛋白 tropomyosin 肌钙蛋白 tropon

6、in 调节蛋白 troponin TnT TnI TnC MOLECULARPARTICIPANT 参与肌丝滑行的分子和离子 Myosin肌球蛋白 Actin肌动蛋白 Tropomyosin原肌球蛋白 Troponin肌钙蛋白 Calciumions钙离子 ATP三磷酸腺苷 2 肌管系统 横管 Transversetubule 膜内凹而成 有电压门控L型Ca2 通道功能 传入AP 兴奋 纵管 Longitudinaltubule 肌质网 LSR 钙泵 JSR 终池 JSR 钙库 有Ryanodinereceptor RYR 功能 贮存 释放 摄取Ca2 三联管 T管 2终池 骨骼肌二联管 T管

7、 终池 心肌 三 骨骼肌细胞的收缩机制 1 肌丝滑行理论 myofilamentslidingtheory Huxley1954 2 肌丝滑行的分子机制 肌丝滑行的分子机制 3 骨骼肌收缩和舒张过程 横桥周期 cross bridgecycling 横桥与肌动蛋白结合 耗能扭动 获能解离 复位及再结合的周期性活动过程 舒张时 横桥结合并分解ATP而获能 变构竖起横桥 高势能并与肌动蛋白呈高亲和力 但不能结合 因AP传入至三联管 触发Ca2 释放 胞质 Ca2 Ca2 与肌钙蛋白TnC结合 TnI TnT变构移位 原肌球蛋白移位 暴露位点 肌球蛋白横桥与肌动蛋白结合 耗能变构 脱磷酸化 拖动细肌

8、丝向M线滑动 肌肉收缩 缩短或张力 骨骼肌收缩过程 钙泵被激活转运Ca2 至SR及胞外 胞质 Ca2 Ca2 与肌钙蛋白TnC解离 与上相反变化 横桥再结合ATP 磷酸化 并与肌动蛋白解离 细肌丝反向滑行 肌肉舒张 骨骼肌舒张过程 尸僵形成的原因是什么 指生物死后躯体逐渐变硬而僵直的过程 生物死后一般大约经过1 3小时 肌肉轻度收缩 关节不能曲屈 开始出现尸僵 经过12 16小时 尸僵遍及全身 可因外界温度高低 尸体体质情况 死因不同而出现有早有晚 尸僵出现的顺序 可作为判断死后经过时间长短的一个方面 四 骨骼肌细胞的兴奋 收缩耦联 1 兴奋 收缩耦联 excitation contracti

9、oncoupling 将肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的中介过程 关键结构 三联管关键因子 耦联因子 Ca2 2 肌细胞的兴奋 收缩耦联过程 2 骨骼肌的兴奋 收缩耦联过程 肌膜AP沿T管传入至三联管 激活T管膜上的L型Ca2 通道 分子变构 骨骼肌 或Ca2 心肌 激活肌质网的Ryanodine受体 肌质网Ca2 释放 胞质 Ca2 Ca2 与肌钙蛋白结合 触发肌肉收缩 有关证据 1 兴奋 收缩与钙瞬变的关系 Ca2 i 肌肉收缩 钙瞬变 calciumtransent 其先于肌肉收缩 Ca2 i的快速波动是决定肌肉收缩 舒张的重要因素 2 肌质网 终末池 Ca2 释放 骨骼肌 构象变化触

10、发钙释放 心肌 钙触发钙释放 心肌细胞 1 骨骼肌的收缩形式 1 等张收缩和等长收缩IsotonicandIsometricContractions 五 影响骨骼肌收缩效能的因素 2 单收缩 复合收缩与强直收缩 实验条件下 1 单收缩 twitch 2 复合收缩与强直收缩 tetanus 单收缩 复合收缩与强直收缩 tetanus 1 前负荷 preload 肌肉收缩前所承受的负荷 最适初长度 Optimalinitiallength 2 0 2 2 m 肌肉收缩时产生最大张力的初长度 2 影响骨骼肌收缩效能的因素 前负荷影响 M初长度 M张力 最适前负荷 最适初长度 肌节2 0 2 2 m

11、最大主动张力 最大总张力 肌节长度 2 0 m或 2 2 m M张力 肌节长度 1 6 m或 3 65 m M张力 2 后负荷 afterload 肌肉收缩开始后遇到的负荷或阻力 后负荷影响 M张力 开始缩短时间 速度 距离及做功 后负荷过大 M张力可达最大 但不能缩短 后负荷为零 M张力为零 二者均不能做功 其它因素不变时 中等程度的后负荷所完成的机械功最大 使肌肉收缩能力增强的因素 钙离子 肾上腺素 咖啡因等 使肌肉收缩能力降低的因素 缺氧 酸中毒等 3 肌肉收缩能力 contractility 与前 后负荷无关而能影响肌肉收缩效能的肌肉内在特性 与肌肉收缩力量成正相关 4 收缩的总和 1

12、 多运动单位总和运动单位 一个运动神经元及其轴突分支所支配的全部肌纤维 2 收缩频率总和一定范围 收缩频率 收缩幅度 二 平滑肌 一 平滑肌的分类 1 单个单位平滑肌 内脏平滑肌 2 多单位平滑肌 大量的缝隙连接功能合胞体样活动少量起搏细胞自发产生节律性兴奋 引领整个平滑肌的电活动和机械活动 而自主神经调节其兴奋性 收缩的强度和频率如 小血管 消化道 输尿管和子宫等器官的平滑肌 无缝隙连接各自独立活动无自律性自主神经直接控制其收缩活动如 睫状肌 虹膜机 竖毛肌和气管大血管的平滑肌 二 平滑肌的结构特点 细肌丝数量明显多于粗肌丝平滑肌 10 15 1 横纹肌 2 1 2 无肌节结构 不显现横纹

13、3 无Z盘 相应的功能结构是致密体和致密斑细胞内的中间丝连接致密体和致密斑形成结构网架 4 粗肌丝以相反方向在不同方位伸出横桥 使平滑肌具有更大的延展性 5 无T管 有纵向走形的袋状凹入 肌膜动作电位不能迅速到达深部 使得平滑肌收缩缓慢 6 肌浆网不发达 肌浆网上有RYR和IP3受体 三 平滑肌细胞的生物电现象 平滑肌细胞的静息电位 50 60mV细胞膜对Na 的通透性较高 静息电位不稳定 有慢波慢波 平滑肌细胞在静息电位的基础上 自发的产生低频率的 周期性的轻度去极化和复极化 3 不同部位和类型的平滑肌细胞 其动作电位不同肠道 输精管 Ca2 内流 K 外流膀胱和输尿管 Na 内流 K 外流

14、 4 动作电位时程长 10 50ms 四 平滑肌细胞的收缩机制 平滑肌收缩的触发因子 平滑肌细胞的肌丝滑行 1 触发因子 Ca2 2 Ca2 浓度的调控途径 电 机械耦联 Ca2 主要来自胞外药物 机械耦联 Ca2 主要来自SR 无肌钙蛋白 通过Ca2 CaM通路作用于粗肌丝触发收缩 复习思考一 名词概念 facilitateddiffusion activetransportpolarization depolarizationhyperpolarization stimulusresponse thresholdintensitysignaltransduction RP AP TP EP

15、Pelectrotonicpotential excitationexcitability cross bridgecyclingexcitation contractioncoupling 二 问题 1 单纯扩散与易化扩散有何不同 2 举例阐述原发性主动转运的机制 特点及意义 3 Na K 是如何进行跨膜转运的 4 举例说明继发性主动转运的机理 5 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导通路及主要信号分子6 何谓静息电位 试述其产生机制及其证明 7 何谓动作电位 其特点和生理意义是什么 试述其产生机制及其证明 8 试述局部电位及其形成机制和特点 9 神经纤维一次兴奋及其恢复的全过程中 其兴奋性有何变化 如何检验 10 试述神经纤维AP传导机制及影响因素 11 试述N M接头处兴奋传递机制 特点及影响因素 12 何谓兴奋 收缩耦联 试述其耦联过程 13 试述影响肌肉收缩效能的因素及其影响作用 13 综合思考题 如给N M标本的神经部分刺激 该标本会发生什么反应 为什么 综合思考题 Enjoyyourstudy Thankyouverymuch