骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件

骨骼肌心肌骨骼肌心肌和平滑肌细和平滑肌细胞生理胞生理骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理1有三种不同类型的肌细胞：骨骼肌、平滑肌、心肌有三种不同类型的肌细胞：骨骼肌、平滑肌、心肌w按形态分类：按形态分类：横纹肌横纹肌骨骼肌和心肌骨骼肌和心肌 非横纹肌非横纹肌平滑肌平滑肌w按神经支配的性质和功能分类：按神经支配的性质和功能分类：随意肌随意肌骨骼肌骨骼肌 非随意肌非随意肌心肌和平滑肌心肌和平滑肌有三种不同类型的肌细胞：骨骼肌、平滑肌、心肌按形态分类：2 第一第一节 骨骼肌生理骨骼肌生理 第二第二节 平滑肌生理平滑肌生理 第三第三节 心肌生理心肌生理 第一节 骨骼肌生理 第二节 平滑肌生理 第三节 心肌生理3 第一节第一节 骨骼肌生理骨骼肌生理w骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的支配，因而能将神经信号转变为肌细胞的收支配，因而能将神经信号转变为肌细胞的收缩。过程涉及电信号缩。过程涉及电信号化学信号化学信号电信电信号间的转换，最后表现为骨骼肌收缩。号间的转换，最后表现为骨骼肌收缩。第一节 骨骼肌生理骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的支4一、骨骼肌的超微结构一、骨骼肌的超微结构w骨骼肌由大量成束的肌骨骼肌由大量成束的肌纤维组成，每条肌成，每条肌纤维就是一个肌就是一个肌细胞，骨骼肌胞，骨骼肌纤维呈呈长圆柱形，柱形，直径直径10-10010-100m，是多核，是多核细胞，其最主要的形胞，其最主要的形态结构特征是含有大量的肌原构特征是含有大量的肌原纤维，每条肌，每条肌原原纤维被肌管被肌管围绕。一、骨骼肌的超微结构骨骼肌由大量成束的肌纤维组成，每条肌纤维5 骨骼肌骨骼肌细胞的胞的结构构 骨骼肌细胞的结构6（一）（一）肌原肌原纤维 光学光学显微微镜下下观察察11）明）明带（I I带）和暗）和暗带（A A带）22）H H带，M M线，Z Z线33）肌）肌节（一）肌原纤维7骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件8骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件9 细肌肌丝 肌肌动蛋白蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白 电子子显微微镜下下观察察 粗肌粗肌丝肌凝蛋白肌凝蛋白(肌球蛋肌球蛋白白)组成，呈端部膨大成，呈端部膨大(横横桥)的的长杆状。杆状。亚单位亚单位C亚单位亚单位T亚单位亚单位I肌钙蛋白肌钙蛋白 细肌丝 电子显微镜下观察亚单位C亚单位T亚单位I肌钙蛋白10 粗粗肌肌丝：由由肌肌球球或或称称肌肌凝凝蛋蛋白白组成成，其其头部部有有一一膨膨大大部部-横横桥：能能与与细肌肌丝上上的的结合合位位点点发生生可可逆逆性性结合合；具具有有ATPATP酶的的作作用用，与与结合合位位点点结合合后后,分分解解ATPATP提提供供横横桥扭扭动(肌肌丝滑滑行行)和作功的能量。和作功的能量。细肌肌丝：肌肌动蛋蛋白白：表表面面有有与与横横桥结合合的的位位点点，静静息息时被被原原肌肌球球蛋蛋白白掩掩盖盖；原原肌肌球球蛋蛋白白：静静息息时掩掩盖盖横横桥结合合位位点点；肌肌钙蛋蛋白白：与与CaCa2+2+结合合变构构后后,使使原原肌肌球球蛋白位移，蛋白位移，暴露出暴露出结合位点。合位点。粗肌丝：由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部-横桥：11骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件12 二、肌肉收二、肌肉收缩的机理的机理（一）（一）滑行理滑行理论肌肉收肌肉收缩时肌肉肌肉缩短，短，不是肌不是肌丝的的缩短而是肌小短而是肌小节的的缩短。短。肌肉收肌肉收缩时，从，从Z Z线伸出伸出的的细肌肌丝在某种力量的作用在某种力量的作用下向暗下向暗带中央滑行而使肌小中央滑行而使肌小节缩短。短。二、肌肉收缩的机理（一）滑行理论13按任意按任意键飞入横入横桥摆动动画画肌肌节缩短短=肌肌细胞收胞收缩横横桥摆动横横桥与与结合位点合位点结合，合，分解分解ATPATP释放能量放能量CaCa2 2+与肌与肌钙蛋白蛋白结合合肌肌钙蛋白的构型蛋白的构型终池膜上的池膜上的钙通道开放通道开放终池内的池内的CaCa2 2+进入肌入肌浆肌肌丝滑行的滑行的过程程原肌球蛋白位移，暴露原肌球蛋白位移，暴露细肌肌丝上的上的结合位点合位点按任意键肌节缩短=肌细胞收缩横桥摆动横桥与结合位点结合，分解14结结合合摆摆动动解解离离横桥周期：横桥周期：结合摆动解离横桥周期：15 肌肌丝滑行几点滑行几点说明明:1 1）肌肌细胞胞收收缩时肌肌原原纤维的的缩短短,并并不不是是肌肌丝本本身身缩短短,而而是是细肌肌丝向向肌肌节中中央央(粗粗肌肌丝内内)滑滑行行。因因相相邻Z Z线靠靠近近,即即肌肌节缩短短；暗暗带长度度不不变,即即粗粗肌肌丝长度度不不变；从从Z Z线到到H H带边缘的的距距离离不不变,即即细肌肌丝长度不度不变;明明带和和H H带变窄。窄。肌丝滑行几点说明:16 2 2）横横桥的的循循环摆动，细肌肌丝向向肌肌节中中央央(粗粗肌肌丝内内)滑滑行行，滑滑行行中中由由于于肌肌肉肉的的负荷荷而而受受阻阻，便便产生生张力。力。3 3）横横桥的的循循环摆动在在肌肌肉肉中中是是非非同同步步的的，从从而而肌肌肉肉产生恒定的生恒定的张力和力和连续的的缩短。短。4 4）横横桥循循环摆动的的参参入入数数目目及及摆动速速率率，是是决决定定肌肉肌肉缩短程度、速度和肌短程度、速度和肌张力的关力的关键因素。因素。2）横桥的循环摆动，细肌丝向肌节中央(粗肌丝内)滑行，滑17（二）（二）兴奋-收收缩偶偶联 肌膜肌膜电兴奋的的传导：指肌膜指肌膜产生生APAP后后,AP,AP由横管系由横管系统迅速迅速传向肌向肌细胞深胞深处，到达三，到达三联管和肌管和肌节附近附近。三三联管管处的信息的信息传递：（尚不很清楚）（尚不很清楚）肌肌浆网（网（纵管系管系统）中）中CaCa2+2+的的释放：放：指指终池膜上的池膜上的钙通道开放，通道开放，终池内的池内的CaCa2+2+顺浓度梯度度梯度进入入肌肌浆，触，触发肌肌丝滑行，肌滑行，肌细胞收胞收缩。CaCa2+2+是是兴奋-收收缩耦耦联的耦的耦联物物（二）兴奋-收缩偶联18（三）（三）骨骼肌舒骨骼肌舒张机制机制兴奋-收收缩耦耦联后后肌膜肌膜电位复极化位复极化终池膜池膜对CaCa2+2+通透性通透性肌肌浆网膜网膜CaCa2+2+泵激活激活肌肌浆网膜网膜CaCa2+2+CaCa2+2+与肌与肌钙蛋白解离蛋白解离原肌凝蛋白复盖的原肌凝蛋白复盖的横横桥结合位点合位点骨骼肌舒骨骼肌舒张（三）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19三、骨骼肌收三、骨骼肌收缩的机械特性的机械特性负荷：荷：牵拉肌肉的力拉肌肉的力张力：力：肌肉收肌肉收缩时可可对接触物体接触物体产生的力生的力两相反的力两相反的力肌肉收缩表现为肌肉收缩表现为长度的度的缩短和短和张力的增加力的增加。三、骨骼肌收缩的机械特性负荷：牵拉肌肉的力两相反的力肌肉收缩20（一）（一）骨骼肌的收骨骼肌的收缩形式与特点形式与特点 1 1、等、等长收收缩：肌肉收肌肉收缩时,只有只有张力增加而力增加而长度不度不变的收的收缩,称称为等等长收收缩。特点是特点是特点是特点是：参与收参与收参与收参与收缩缩的肌的肌的肌的肌纤维纤维长长度度度度发发生改生改生改生改变变、数量不、数量不、数量不、数量不变变最最最最终终使使使使张张力改力改力改力改变变。2 2、等、等张收收缩：肌肉收肌肉收缩时,只有只有长度度缩短而短而张力不力不变的收的收缩,称称为等等张收收缩。特点是：特点是：特点是：特点是：参与收参与收缩的肌的肌纤维数量数量发生改生改变、长度不度不变最最终使使张力改力改变。3 3、伸、伸长收收缩：由于外力的作用超由于外力的作用超过了肌了肌纤维横横桥所所能能产生的力，肌肉被迫伸生的力，肌肉被迫伸长，称，称为伸长收缩伸长收缩。特点是特点是特点是特点是：外力作用下的被外力作用下的被动过程。程。（一）骨骼肌的收缩形式与特点21（二）（二）单收收缩肌肉受到一次刺激，引起一次收肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒和舒张的的过程。程。（三）（三）复合收复合收缩肌肉受到肌肉受到连续刺激，前一次收刺激，前一次收缩和舒和舒张尚未尚未结束，束，新的收新的收缩在此基在此基础上出上出现的的过程。程。不完全不完全强直收直收缩：在刺激在刺激频率率较低低时，描，描记的收的收缩曲曲线呈呈锯齿状。状。完全完全强直收直收缩：当新刺激落在前一次收当新刺激落在前一次收缩的的缩短期短期,所出所出现的的强而持久的收而持久的收缩过程。程。机制：机制：强直收直收缩是各次是各次单收收缩的机械叠加的机械叠加现象象(并非并非动作作电位的叠加，位的叠加，动作作电位始位始终是分离的是分离的)，所以，所以,强直收直收缩的收的收缩幅度和收幅度和收缩力比力比单收收缩大。大。（二）单收缩22（二）（二）单收收缩肌肉受到一次刺激，引起一次收肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒和舒张的的过程。程。（三）（三）复合收复合收缩肌肉受到肌肉受到连续刺激，前一次收刺激，前一次收缩和舒和舒张尚未尚未结束，束，新的收新的收缩在此基在此基础上出上出现的的过程。程。不完全不完全强直收直收缩：在刺激在刺激频率率较低低时，描，描记的收的收缩曲曲线呈呈锯齿状。状。完全完全强直收直收缩：当新刺激落在前一次收当新刺激落在前一次收缩的的缩短期短期,所出所出现的的强而持久的收而持久的收缩过程。程。机制：机制：强直收直收缩是各次是各次单收收缩的机械叠加的机械叠加现象象(并非并非动作作电位的叠加，位的叠加，动作作电位始位始终是分离的是分离的)，所以，所以,强直收直收缩的收的收缩幅度和收幅度和收缩力比力比单收收缩大。大。（二）单收缩23 骨骼肌收骨骼肌收缩的形式的形式 骨骼肌收缩的形式24骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件25（三）（三）肌长肌长-肌张力关系肌张力关系w肌肉遇到的负荷有两种：肌肉遇到的负荷有两种：不增加肌肉的初长度，但能阻止肌肉的缩短不增加肌肉的初长度，但能阻止肌肉的缩短前负荷：前负荷：后负荷：后负荷：使肌肉具有一定的初长度使肌肉具有一定的初长度只有在具有一定后负荷的条件下进行等张收缩，只有在具有一定后负荷的条件下进行等张收缩，肌肉收缩才能有效做功肌肉收缩才能有效做功（三）肌长-肌张力关系肌肉遇到的负荷有两种：不增加肌26w最适前负荷w最适长度：产生最大等长收缩肌张力时的肌长。最适前负荷27四、骨骼肌的分类四、骨骼肌的分类（一）根据骨骼肌纤维分解（一）根据骨骼肌纤维分解ATP的速率来分：的速率来分：快肌：快肌：ATP活性高活性高 慢肌：慢肌：ATP活性低活性低（二）根据结合（二）根据结合ATP酶的类型来分酶的类型来分 氧化型：线粒体多，氧化磷酸化能力强氧化型：线粒体多，氧化磷酸化能力强 红肌纤维红肌纤维 糖解型：线粒体少，糖解酶和糖原贮存多糖解型：线粒体少，糖解酶和糖原贮存多 白肌纤维白肌纤维四、骨骼肌的分类（一）根据骨骼肌纤维分解ATP的速率来分：28三种类型的纤维三种类型的纤维w慢氧化肌纤维（）w快氧化肌纤维（a）w快糖解肌纤维（b）三种类型的纤维慢氧化肌纤维（）29第二节第二节 平滑肌生理平滑肌生理w非横纹肌、不随意肌平滑肌平滑肌(纵切纵切)平滑肌平滑肌(横切横切)第二节 平滑肌生理非横纹肌、不随意肌平滑肌(纵切)30一、平滑肌的结构一、平滑肌的结构.呈长梭形，直径不等，无分支。呈长梭形，直径不等，无分支。.单核，椭圆形或杆状，居中。单核，椭圆形或杆状，居中。.无横纹。无横纹。一、平滑肌的结构.呈长梭形，直径不等，无分支。31平滑肌纤维的超微结构特点平滑肌纤维的超微结构特点1、无横小管，可见肌膜凹、无横小管，可见肌膜凹 陷形成的小凹；陷形成的小凹；2、肌纤维内无肌原纤维，、肌纤维内无肌原纤维，可见致密体、中间丝、可见致密体、中间丝、粗肌丝和细肌丝；粗肌丝和细肌丝；3、相邻肌纤维之间有缝隙、相邻肌纤维之间有缝隙连接。连接。平滑肌纤维的超微结构特点1、无横小管，可见肌膜凹 陷形成的小32二、平滑肌的电活动二、平滑肌的电活动w平滑肌动作电位的发生以来于Ca2+，而不是Na+，除极化开放的电压门控的Ca2+通道。（一）单位平滑肌和自发电活动电位（一）单位平滑肌和自发电活动电位 单位平滑肌：单位平滑肌：能产生自发动作电位，无恒定能产生自发动作电位，无恒定的静息膜电位，主要存在于腔器官壁和内脏的静息膜电位，主要存在于腔器官壁和内脏器官中，如消化道、呼吸道、生殖器官等。器官中，如消化道、呼吸道、生殖器官等。二、平滑肌的电活动平滑肌动作电位的发生以来于Ca2+，而不是33起搏点电位和慢波电位起搏点电位和慢波电位w起搏点电位：起搏点电位：膜自动除极化达到阈电位的膜膜自动除极化达到阈电位的膜电位变化，一旦产生，便会传遍合胞体细胞，电位变化，一旦产生，便会传遍合胞体细胞，并引起收缩（肌源性收缩）并引起收缩（肌源性收缩）w慢波电位：慢波电位：膜自动周期性交替发生膜自动周期性交替发生超极化超极化和和复极化复极化电位的波动电位的波动起搏点电位和慢波电位起搏点电位：膜自动除极化达到阈电位的膜电34骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件35（二）多单位平滑肌和神经元性活动（二）多单位平滑肌和神经元性活动w多单位平滑肌：多单位平滑肌：由多个分离的、功能上相互由多个分离的、功能上相互独立的单位组成，每个单位都需受到刺激才独立的单位组成，每个单位都需受到刺激才能收缩，属于神经源性活动，与骨骼肌不同能收缩，属于神经源性活动，与骨骼肌不同的是它受自主神经支配，主要存在于大血管的是它受自主神经支配，主要存在于大血管的管壁、气管、眼肌和毛囊基部等。的管壁、气管、眼肌和毛囊基部等。w大多平滑肌中，这两种平滑肌的特性是共同大多平滑肌中，这两种平滑肌的特性是共同存在的存在的（二）多单位平滑肌和神经元性活动多单位平滑肌：由多个分离的、36三、平滑肌的收缩三、平滑肌的收缩wCa2+影响肌球蛋白，收缩活动受肌球蛋白的调节。（一）收缩机制1、4个Ca2+与钙调蛋白结合形成复合体2、钙调蛋白复合体与肌球蛋白轻链激酶（MLCK）结合（激活）3、激活的MLCK利用ATP肌球蛋白轻链磷酸化4、磷酸化的横桥被激活，与激动蛋白结合三、平滑肌的收缩Ca2+影响肌球蛋白，收缩活动受肌球蛋白的调37(二)钙离子浓度的调节w细胞外Ca2+是启动平滑肌收缩的主要来源(二)钙离子浓度的调节细胞外Ca2+是启动平滑肌收缩的主要来38第三节 心肌生理w横纹肌横纹肌w非随意肌非随意肌第三节 心肌生理横纹肌39一、心肌光镜结构特点一、心肌光镜结构特点 .短圆柱形，短圆柱形，有分支。有分支。.单核，单核，位于细胞中央。位于细胞中央。.周期性横纹。周期性横纹。.有闰盘。有闰盘。.有肌原纤维。有肌原纤维。一、心肌光镜结构特点40心肌心肌(纵切纵切)心肌心肌(横切横切)心肌纤维光镜结构心肌纤维光镜结构心肌(纵切)心肌(横切41二、心肌电镜结构特点二、心肌电镜结构特点 .肌原纤维粗细不等，分界不清；肌原纤维粗细不等，分界不清；.肌原纤维之间有丰富的线粒体；肌原纤维之间有丰富的线粒体；.T.T小管粗大，位于小管粗大，位于Z Z线水平；线水平；.肌浆网稀疏，肌浆网稀疏，L L小管不发达，终池小而小管不发达，终池小而 少，多与横小管形成少，多与横小管形成二联体二联体；.闰盘位于闰盘位于Z Z线水平，为缝隙连接、桥粒线水平，为缝隙连接、桥粒 和中间连接。和中间连接。二、心肌电镜结构特点42骨骼肌骨骼肌(左左)与心肌与心肌(右右)纤维超微结构立体模式图纤维超微结构立体模式图 骨骼肌(左)与心肌(右)纤维超微结构立体模式图 43心肌纤维超微结构心肌纤维超微结构闰闰盘盘心肌纤维超微结构闰盘44心肌闰盘超微结构模式图心肌闰盘超微结构模式图心肌闰盘超微结构模式图45三、心肌细胞的动作电位w快反应动作电快反应动作电位：位：房室肌细房室肌细胞和特殊传导胞和特殊传导组织中。组织中。w慢反应动作电慢反应动作电位：位：窦房结处窦房结处三、心肌细胞的动作电位快反应动作电位：房室肌细胞和特殊传导组46心室肌细胞动作电位的特征与骨骼肌细胞或神经纤维相比，心室肌细胞动作电位的特征：w存在平台期w动作电位时程长w复极过程复杂w参与活动 的离子种类多w有效不应期长心室肌细胞动作电位的特征与骨骼肌细胞或神经纤维相比，心室肌细47 心室肌心室肌APAP的的时相、形相、形态特点及离子基特点及离子基础NaNa+-K-K+泵活动泵活动增加增加复极完毕，静息电位恢复复极完毕，静息电位恢复4 4相相静息期静息期K K+大量外流大量外流0mV0mV至至-90mV-90mV(持续时间约持续时间约100-150mS100-150mS）3 3相相快速复极化末期快速复极化末期CaCa2+2+缓慢内流和缓慢内流和K K+外流外流0mV0mV附近附近（持续（持续100100至至150mS)150mS)2 2相相平台期平台期K K+外流外流+30mV+30mV至至0mV0mV（持续时间（持续时间10mS10mS）1 1相相快速复极化初期快速复极化初期NaNa+快速内流快速内流-90mV-90mV至至+30mV+30mV（持续时间（持续时间1mS1mS）0 0相相去极化期去极化期离子基础离子基础形态特点形态特点时时相相 心室肌AP的时相、形态特点及离子基础Na+-K+48三、心肌的收缩三、心肌的收缩w钙离子移动的机制：必须有外援Ca2+供给和启动三、心肌的收缩钙离子移动的机制：必须有外援Ca2+供给和启动49心肌的主动张力和被动张力心肌的主动张力和被动张力w心肌中，有心肌中，有titin蛋白，使得肌节在很短时其蛋白，使得肌节在很短时其被动张力已开始缓慢上升，对心肌的过度牵被动张力已开始缓慢上升，对心肌的过度牵拉有保护作用。拉有保护作用。骨骼肌：骨骼肌：肌节在肌节在1.8-2.6m张张力力变变化平化平缓缓 心肌：心肌：主主动张力形成一个力形成一个较陡的峰陡的峰心肌的主动张力和被动张力心肌中，有titin蛋白，使得肌节在50骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理讲义课件51