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1、,第五章 骨骼肌、心肌、平滑肌 细胞生理,菏泽学院生命科学系 楚德昌,一、骨骼肌细胞的微细结构 二、骨骼肌的收缩机制 三、兴奋-收缩耦联 四、肌肉收缩力学分析,第一节 骨骼肌生理,第五章 骨骼肌、心肌、平滑肌细胞生理,一、骨骼肌细胞的微细结构,第一节 骨骼肌生理,（一）肌原纤维,肌原纤维,粗肌丝:中部固定于M线。横桥。,细肌丝:一端固定在Z线,第一节 骨骼肌生理 一、骨骼肌的微细结构,1.粗肌丝,分杆部与横桥。 杆部束状排列，形成粗肌丝的主干。 横桥伸出粗肌丝表面6nm，规律分布。,第一节 骨骼肌生理 一、骨骼肌的微细结构,横桥的作用: 1.可与肌纤蛋白可逆结合。可向M线方向扭动，拉细肌丝向暗
2、带中央滑行。 2.具有ATP酶的作用。在横桥与（细肌丝）肌纤蛋白结合时被激活。,第一节 骨骼肌生理 一、骨骼肌的微细结构,肌纤蛋白 单体呈球形，聚合成双螺旋结构，是 细肌丝的主干，有横桥结合位点,原肌凝蛋白 阻碍横桥与肌纤蛋白的结合。,肌钙蛋白 在Ca2+存在下，解除原肌凝蛋白作用。,2.细肌丝,细肌丝,第一节 骨骼肌生理 一、骨骼肌的微细结构,1.横小管:肌膜向细胞内部凹陷形成的管状结构, 互相吻合成网。,（二）肌管系统,第一节 骨骼肌生理 一、骨骼肌的微细结构,2.纵小管（肌质网）:滑面内质网特化形成相互吻合成网,在横小管处吻合膨大成囊终池,内贮Ca2+。,第一节 骨骼肌生理 二、骨骼肌的
3、收缩机制,Ca2+浓度升高 Ca2+肌钙蛋白结合 肌钙蛋白构象变化,原肌凝蛋白构象变化,横桥与肌纤蛋白结合,横桥分解ATP 向M线方向摆动 粗细肌丝相对滑行,Ca2+浓度降低 横桥与肌纤蛋白解离 粗细肌丝回位,二、骨骼肌的收缩机制,三、兴奋-收缩耦联,肌细胞兴奋-肌细胞收缩,中介过程,第一节 骨骼肌生理 三、兴奋收缩耦联,概念：肌肉兴奋过程引起收缩过程的中介过程。,2三联管处的信息传递： 横小管冲动横小管处二氢吡啶受体（KHPR，又称电压依赖性Ca2+通道，或L- Ca2+通道）变构 终池膜Ca2+释放通道(又名ryanodine受体，RyR）开放。 3肌浆网（纵管系统）对Ca2+的释放和再聚
4、积： Ca2+从终池由钙释放通道（RyR）释放入肌浆中 肌肉收缩 Ca2+泵（Ca2+Mg2+依赖式ATP酶）回收Ca2+再贮存终池肌肉舒张。,兴奋-收缩耦联的基本步骤,1肌细胞膜的电兴奋通过横管系统传向肌细胞深部,第一节 骨骼肌生理 三、兴奋收缩耦联,四、骨骼肌收缩力学分析（Analysis of Mechanics on muscle contraction）,（一）骨骼肌的收缩形式 1.等长收缩（isometric contraction) 2.等张收缩（ isotonic contraction）,第一节 骨骼肌生理 四、骨骼肌收缩力学分析,前负荷: 是肌肉收缩之前就加在肌肉上的负荷或
5、阻力。 初长度：肌肉收缩之前的长度（由前负荷大小决定）,（二）前负荷对肌收缩的影响,第一节 骨骼肌生理 四、骨骼肌收缩力学分析,最适初长度：能使肌肉收缩产生最佳收缩效果的初长度。约2.2m。最适初长度时粗肌丝的横桥与细肌丝的结合点最多。,第一节 骨骼肌生理 四、骨骼肌收缩力学分析,（三）肌肉的收缩的总和现象,单收缩：肌肉受到一次短暂刺激产生的一次机械收缩。 单收缩可分为收缩期与舒张期两个时相。,第一节 骨骼肌生理 四、骨骼肌收缩力学分析,不完全强直收缩：后一次收缩的收缩期与前一次收缩的舒张期融合。 完全强直收缩：后一次收缩的收缩期与前一次收缩的收缩期融合。,复合收缩：刺激频率增加到一定程度后，
6、可使后一个刺激的收缩波与前一个刺激的收缩波发生融合。,第一节 骨骼肌生理 四、骨骼肌收缩力学分析,*五、骨骼肌的分类,根据骨骼肌粗肌丝横桥分解ATP速度和ATP的来源不同分为两种： 慢肌 肌纤维分解ATP很慢，收缩速度慢。肌纤维特点是肌红蛋白和线粒体丰富，主要靠有氧氧化（糖或甘油三酯的氧化）为肌肉收缩提供能量，故又称红肌。 慢肌（红肌）纤维的功能：维持姿势 快肌 肌纤维分解ATP很快（是慢肌的4倍）收缩速度快。肌纤维特点是无肌红蛋白，主要靠糖酵解为肌肉收缩提供能量，故又称白肌 快肌（白肌）纤维的功能：精细动作,第一节 骨骼肌生理 五、骨骼肌分类,第二节 平滑肌生理,主要内容 平滑肌纤维的结构特
7、征 平滑肌纤维的活动特征与分类,第二节 平滑肌生理,平滑肌的分布：内脏管、囊器官的壁与脉管系器官壁,肌纤维长梭形，单核，多以斜面相贴成束存在，肌纤维间常有缝管连接。 肌纤维内没有肌原纤维，但有粗肌丝和细肌丝。 肌纤维内没有微管系统，但有许多肌膜内陷。,第二节 平滑肌生理 一、平滑肌的结构特征,一、平滑肌纤维的结构特征,二、平滑肌纤维的活动特征与分类 1.单位平滑肌 特点: 能自动产生节律性收缩，受神经系统调节，而不是支配 自动产生节律性收缩原因：一些细胞自动节律性去极化而节律兴奋形成起搏点，起搏点再将冲动传递给其它肌纤维。,第二节 平滑肌生理 二、平滑肌的活动特征与分类,节律性产生动作电位（来
8、自于某特殊部位的极少量细胞）。,自动去极化的形式： 产生慢波:动节律性产生去极化波（慢波）。此时肌纤维兴奋性升高，在受刺激时产生连续的兴奋；,2.多单位平滑肌 特点：受内脏运动神经（植物神经）支配。 分布：大血管、大气管、竖毛肌、眼球。,第二节 平滑肌生理 二、平滑肌的活动特征与分类,分布：内脏（消化管、呼吸道、泌尿生殖道）和小血管,第三节 心肌生理,主要内容 心肌纤维形态结构特点 心肌电生理特征 心肌收缩机制与心肌兴奋-收缩耦联,分布：心脏,细胞短柱状，分叉，有不明显环纹，单核或双核。 有润盘。 终池不发达。 其它细胞内结构与骨骼肌相似,一、心肌纤维形态结构特点,第三节 心肌生理 一、心肌的
9、形态结构特征,特化心肌：没有肌原纤维和粗细肌丝。,分类：普通心肌；特化心肌,（1）0期 去极化期，1 2ms -90mv +30mv （2）1期 快速复极初期 10ms +30mv 0mv （3）2期 平台期 10050ms 0mv （4）3期 快速复极末期 100150ms 0mv -90mv （5）4期 静息期 -90mv,二、心肌电生理特征,1.普通心肌 即心房、心室肌。产生收缩。,第三节 心肌生理 二、心肌电生理特征,动作电位特点:持续时间长；下降相有平台期。,注：Ito即transient outward current，一过性外向电流通道，可持续510ms。,普通心肌动作电位产生机
10、制,第三节 心肌生理 二、心肌电生理特征,第三节 心肌生理 二、心肌电生理特征,普通心肌动作电位产生机制示意图,0期： 刺激 RP 阈电位 激活快Na+通道 Na+再生式内流 Na+平衡电位 （0期）,快Na+通道（ INa)：-70mV激活，-55mV失活，持续1-ms，特异性强(只对Na+通透)，阻断剂(TTX)，激活剂(苯妥英钠、蟾酥毒素)。,Na+,1期： 快Na+通道失活 + 激活Ito通道 K+一过性外流 快速复极化 （1期）,Ito通道：70年代认为Ito的离子成分为Cl-，现在认为Ito可被K+通道阻断剂（四乙基胺、4-氨基吡啶）阻断，Ito的离子成分为K+。,K+,3期： 慢
11、Ca2+通道失活 + K+通道通透性 K+再生式外流 快速复极化 至RP水平 （3期）,4期:因膜内Na+和Ca2+ 升高,而膜外K+升高激活离子泵泵出Na+和Ca2+,泵入K+恢复正常离子分布。,Ca2+,K+,K+,2.特化心肌 产生与传导冲动。不同部位特化心肌功能不同。,（1）窦房结、房室结细胞（被称为慢反应细胞）,第三节 心肌生理 二、心肌电生理特征, 动作电位去极化缓慢，动作电位幅度小。 机制：上升相为慢钙内流造成；下降相为K+外流造成 。,静息期自动去极化。 机制： Na+递增性内流 + Ca2+内流。 功能：窦房结细胞自动去极化产生动作电位形成心脏起搏点。,动作电位特点：,第三节
12、 心肌生理 二、心肌电生理特征,（2）浦肯野氏纤维,第三节 心肌生理 二、心肌电生理特征,动作电位特点,特点：与普通心肌相似，但4期有自动去极化。与同普通心肌细胞同称为快反应细胞。 4期自动去极化的原因：Na+内向电流（If） 功能：快速传导冲动。 注：浦肯野氏纤维自动去极化在特殊情况下也能形成起搏点。,第三节 心肌生理 二、心肌生理特征,来自于细胞外的Ca2+（和来自于肌质网的激发了粗细肌丝的相对滑行,Ca2+扩散到细胞内引发肌质网上Ca2+通道的开放，肌质网释放Ca2+,三、心肌收缩机制与心肌兴奋-收缩耦联,肌细胞收缩的机制：同骨骼肌。,心肌兴奋-收缩耦联过程：,纵小管回收 Ca2+肌舒张,第三节 心肌生理 三、心肌收缩机制与兴奋-收缩耦联,动作电位沿横小管传入细胞深部横小管L-Ca2+离子通道开放,复习题 1.简述兴奋收缩耦联的过程。 2.简述肌肉收缩的原理。 3.消化道平滑肌与大血管平滑肌在功能很什么不同？ 4.为什么心脏能自动节律性收缩？ 5.试比较骨骼肌兴奋收缩耦联过程与心肌兴奋耦联过程 6.解释以下几个概念：兴奋收缩耦联；等长收缩；等张收缩；强直收缩。,
