生理学肌细胞收缩功能课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生理学肌细胞收缩功能,生理学肌细胞收缩功能生理学肌细胞收缩功能,生理学肌细胞收缩功能生理学肌细胞收缩功能生理学肌细胞收缩功能,1,生理学肌细胞收缩功能课件,2,在正常情况下，骨骼肌纤维的兴奋和收缩完全是由控制它的躯体运动神经元所引起的，骨骼肌纤维不会自发兴奋和收缩。,而运动神经元与骨骼肌纤维之间的功能联系是通过神经肌接头这个特殊构造来实现的。,在正常情况下，骨骼肌纤维的兴奋和收缩完全是由控制它的躯体运动,3,骨骼肌Skeletal Muscle,肌纤维=肌细胞,运动神经元：其轴突可支配肌纤维,运动单位= 一个运动神经元 + 肌纤维,Motor Unit =a motor neuron +muscle fibers,骨骼肌Skeletal Muscle 肌纤维=肌细胞,4,生理学肌细胞收缩功能课件,5,生理学肌细胞收缩功能课件,6,生理学肌细胞收缩功能课件,7,生理学肌细胞收缩功能课件,8,生理学肌细胞收缩功能课件,9,生理学肌细胞收缩功能课件,10,Ca,2+,通道的开放和Ach 的释放,末梢钮扣: 含有上千个囊泡， Ach 存在其中。,The axon terminal is enlarged into the terminal button. Each terminal button contains thousands of vesicles that store Ach.,动作电位可触发末梢钮扣处的电压门控钙离子通道翻开。钙离子内流可引起Ach 以出胞方式释放。,Propagation of action potential the terminal triggers the opening of Ca 2+ channels in the terminal button.,It permits Ca 2+ to diffuse into the terminal button from extracellular fluid, which in turn causes the release of Ach by exocytosis from the vesicles.,Ca 2+ 通道的开放和Ach 的释放末梢钮扣: 含有上千个,11,终板电位,End plate potential,Ach 与运动终板上受体结合，诱导Na+ - K+，化学门控通道开放。,Binding of Ach with the receptor site in the motor end-plate induces the opening of channels .,钠进多于钾出，使运动终板去极化，产生终板电位EPP终板膜本身无电压门控钠通道，故不会产生动作电位,形成局部电流后可使邻近肌膜产生动作电位。,More Na+ moves inward than K+ outward, bringing about a depolarization of the motor end plate -This potential is known as end-plate potential (EPP). Local current can reach the threshold of adjacent muscle fiber membrane and bring about an action potential.,终板电位 End plate potential Ach 与,12,乙酰胆碱的释放特征,当运动神经未梢处于安静状态时，只有少数囊泡释放少量乙酰胆碱。,当运动神经未梢有动作电位传来时，大量囊泡向突触前膜移动，并以胞吐方式呈量子式释放。,据推测，一次动作电位的到达，可使约250个囊泡释放，释放的乙酰胆碱分子可达10,7,。,乙酰胆碱的释放特征当运动神经未梢处于安静状态时，只有少数囊泡,13,乙酰胆碱酯酶,Acetylcholinesterase,运动终板外表含乙酰胆碱酯酶，可分解突触间隙游离的ACh 。,The surface of the motor end plate contains the enzymes acetylcholinesterase, which can break downfree Ach in the cleft.,As the concentration of free ACh falls because of its breakdown by acetylcholinesterase, less ACh is available to bind to the receptors.,When receptors no longer contain bound Ach, the ion channels in the end plate close. The depolarized end plate returns to its resting potential and can respond to the subsequent arrival of ACh.,乙酰胆碱酯酶Acetylcholinesterase运动终板,14,有机磷农药中毒,有机磷农药中毒机理：抑制了胆碱酯酶的活性，造成乙酰胆碱的积聚，引起中毒病症.,我国每年有机磷农药中毒事件高达 6-7万起，死亡率为10%以上.,有机磷农药：包括氧化乐果、敌敌畏、敌百虫、乐果等.,有机磷农药中毒有机磷农药中毒机理：抑制了胆碱酯酶的活性，造成,15,治疗,洗胃：可用2%4%碳酸氢钠溶液洗胃，也可用生理盐水或清水洗胃,胆碱能神经抑制剂：如阿托品可拮抗乙酰胆碱的毒蕈碱样作用。,胆碱酯酶复活剂：有解磷定氯解磷定、双复磷等，它们可夺取与胆碱酯酶结合的有机磷，恢复胆碱酯酶分解乙酰胆碱的活力。,治疗洗胃：可用2%4%碳酸氢钠溶液洗胃，也可用生理盐水或清,16,箭毒传说,美洲的古印第安人在遇到敌人入侵时，女人和儿童在前方将箭毒木的汁液涂于箭头，供男人在战场上杀敌。1859年土著民族在和英军交战时，这种毒箭的杀伤力使英军惊慌万分。,传说西双版纳最早发现箭毒木汁液含有剧毒的是一位傣族猎人。这位猎人被一只硕大的狗熊紧逼而被迫爬上一棵大树，可狗熊仍不放过他,生死存亡的紧要关头，猎人折断一根树枝刺向正往树上爬的狗熊，奇迹突然发生了，狗熊立即落地而死。从那以后猎人就学会了把箭毒木的汁液涂于箭头用于狩猎。,箭毒传说美洲的古印第安人在遇到敌人入侵时，女人和儿童在前方将,17,“箭毒木又称“见血封喉树,“箭毒木又称“见血封喉树,18,又称,见血封喉树,“七上八下九倒地，意思就是说，如果谁中了箭毒木的毒，那么往高处只能走七步，往低处只能走八步，但无论如何，走到第九步，都会倒地毙命,又称见血封喉树“七上八下九倒地，意思就是说，如果谁中了箭毒,19,箭毒木又名加独树、剪刀树等,高可达30米，多分布于赤道热带地区，国内那么散见于广东、广西、海南、云南等省区。现为濒临灭绝的稀有树种，国家三级保护植物。,箭毒木又名加独树、剪刀树等高可达30米，多分布于赤道热带地区,20,生理学肌细胞收缩功能课件,21,南美箭毒,Curare,The deadly South American arrowhead poison curare binds strongly to the ACh receptors, but it does not open their ion channels and is not destroyed by acetylcholinesterase.,When a receptor is occupied by curare, ACh cannot bind to the receptor. Hence, there is no EPP in the motor end plate and no contraction.,Since the skeletal muscles responsible for breathing呼吸, curare poisoning can lead to death by asphyxiation窒息.,南美箭毒 Curare The deadly South A,22,肉毒杆菌毒素,Botulin and ACh,Botulin is an enzyme that breaks down a protein required for the binding and fusion of ACh vesecles with the presynaptic membrane.,Hence, it can block the release of acetylcholine from nerve terminals in neuromuscular junction.,This poisoning is one of the most potent poisons, which can cause flaccid paralysis 肌肉松驰性瘫痪.,肉毒杆菌毒素 Botulin and AChBotulin,23,生物武器,它造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产。,有资料显示，以1969年为例，当时每平方公里导致50%死亡率的本钱分别为：传统武器2000美元；核武器，800美元；化学武器，600美元；生物武器，1美元。,生物武器 它造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研,24,肉毒杆菌毒素-“穷人的原子弹,肉毒杆菌毒素是最流行的两大生物武器之一, 是一种廉价和高效的杀人武器，其死亡率高达60%至70%。受害者病症是头痛、肢体瘫痪，如不及时治疗将在2至10天内死去。这种毒素可以批量生产，并可通过皮肤吸收、肺部吸收、眼睛接触、等方式传染。,肉毒杆菌毒素-“穷人的原子弹肉毒杆菌毒素是最流行的两,25,肉毒杆菌毒素-“富人的美容剂,肉毒杆菌毒素除皱纹的原理很简单，A型肉毒毒素可以起到麻痹肌肉的作用，脸部注射后，阻断神经和肌肉之间的信息传导，可使局部肌肉瘫痪，肌肤因此舒展，皱纹便神奇般消失,A型肉毒毒素注射过量可致人死命。但美容除皱注射的A型肉毒毒素是人致死量的3%。注入肌肉后它选择性使肌肉松弛，几乎无多余的A型肉毒毒素进入血液或进入人脑脊液。,肉毒杆菌毒素-“富人的美容剂肉毒杆菌毒素除皱纹的原理,26,生理学肌细胞收缩功能课件,27,重症肌无力myasthenia gravis，MG,主要累及神经肌肉接头突触后膜上乙酰胆碱受体的自身免疫性疾病。,临床表现为局部或全身骨骼肌无力和易疲劳，活动后病症加重。,主要由AchR抗体介导，在细胞免疫和补体参与下突触后膜的AchR被大量破坏，不能产生足够的终板电位，导致突触后膜传递功能障碍而发生肌无力。,重症肌无力myasthenia gravis，MG主要,28,临床特点,肌无力的显著特点是日波动性，于下午或黄昏劳累后加重，晨起或休息后减轻，此种波动现象称之为“晨轻暮重。,全身骨骼肌均可受累，以眼外肌受累最为常见，其次是面部及咽喉肌以及四肢近端肌肉受累。,逐步扩大。呼吸肌受累可导致严重的呼吸困难。心肌偶可受累，可引起突然死亡。,临床特点肌无力的显著特点是日波动性，于下午或黄昏劳累后加重，,29,肌无力综合征,患者病变部位位于突触前膜，其自身抗体的靶器官为突触前膜的钙离子通道和乙酰胆碱囊泡释放区。,该抗体直接作用于周围神经末梢突触前膜ACh释放部位及电压门控性钙通道，阻滞钙离子传递，造成神经冲动所致的ACh释放减少，产生神经肌肉接头传递障碍。,推测自身抗原可能为电压门控性钙通道复合物组成局部。,肌无力综合征患者病变部位位于突触前膜，其自身抗体的靶器官为突,30,骨骼肌的构成,Organization of skeletal muscle,骨骼肌是由肌纤维组成。,Skeletal muscle is made of individual muscle fibers.,肌纤维是由肌原纤维组成。,The muscle fibers are made of myofibrils,.,肌原纤维由肌丝构成。,The fibrils are divided into individual filaments.,肌丝由收缩蛋白构成。,The filaments are made up of the contractile proteins.,骨骼肌的构成Organization of skeleta,31,生理学肌细胞收缩功能课件,32,生理学肌细胞收缩功能课件,33,生理学肌细胞收缩功能课件,34,肌丝,Filaments,肌原纤维：含有粗肌丝和细肌丝,The myofibrils contain thick and thin filamentscomposed of contractile proteins.,粗肌丝：含有肌凝蛋白，又称肌球蛋白。Thick filaments contain the protein myosin .,细肌丝：含有肌纤蛋白又称肌动蛋白、原肌凝蛋白原肌球蛋白和肌钙蛋白。,Thin filaments contain proteins actin, tropomyosin, and troponin.,肌丝 Filaments肌原纤维：含有粗肌丝和细肌丝,35,生理学肌细胞收缩功能课件,36,横管肌浆网的联系,横管由肌细胞膜,凹入形成，它与肌浆网相连。,肌浆网含有高浓度的钙离子。,横管肌浆网的联系横管由肌细胞膜凹入形成，它与肌浆网相连。,37,生理学肌细胞收缩功能课件,38,生理学肌细胞收缩功能课件,39,生理学肌细胞收缩功能课件,40,生理学肌细胞收缩功能课件,41,肌浆网 SR和 Ca2+ 释放,T管含有二氢吡啶受体, 属电压敏感受体，又称L-型Ca,2+,通道。,局部去极化可激活该受体，进而使终末池上的钙离子释放通道开放。,The T tubule membrane contains dihydropyridine receptor (When,an action potential,is propagated down the T tubule, the local depolarization activates dihydrpopyridine recepotor that in turn opens the Ca,2+,release channel also known as ryanodine receptor ) on SR.,肌浆网 SR和 Ca2+ 释放T管含有二氢吡啶受体,42,生理学肌细胞收缩功能课件,43,生理学肌细胞收缩功能课件,44,横管肌浆网 Ca,2+,释放,横管含有二氢吡啶受体, 属电压敏感受体，又称L-型Ca,2+,通道。,当动作电位传导到横管时，,局部去极化可使该L-型Ca,2+,通道发生变构效应，进而通过小梁式机械耦联使终末池上的钙离子释放通道开放。 Ca,2+,顺浓度差快速进入胞质内，使其内浓度上升近百倍。,横管肌浆网 Ca2+ 释放横管含有二氢吡啶受体, 属电压,45,在终池Ca,2+,释放到胞质中前, 粗肌丝上横桥无法与细肌丝上的肌动蛋白结合, 因为肌动蛋白上的结合位点被原肌球蛋白遮盖.,在终池Ca2+释放到胞质中前, 粗肌丝上横桥无法与细肌,46,肌钙蛋白及其作用,由三个亚单位组成：肌钙蛋白TTnT)、肌钙蛋白I(TnI)和肌钙蛋白C(TnC),TnT与原肌凝蛋白结合，将整个肌钙蛋白固定在原肌凝蛋白上。,TnC可与Ca+结合。,TnI的作用是TnC可与Ca+结合时，将信息传给原肌凝蛋白，引起后者发生构象变化并向肌纤蛋白双螺旋沟深部滑行，从而暴露肌纤蛋白的结合位点，使横桥与之结合。,肌钙蛋白及其作用由三个亚单位组成：肌钙蛋白TTnT)、肌钙,47,生理学肌细胞收缩功能课件,48,生理学肌细胞收缩功能课件,49,生理学肌细胞收缩功能课件,50,生理学肌细胞收缩功能课件,51,生理学肌细胞收缩功能课件,52,生理学肌细胞收缩功能课件,53,生理学肌细胞收缩功能课件,54,钙瞬变与肌肉的收缩与舒张,动作电位在引起肌细胞收缩和舒张前，引起胞质中游离钙浓度的上升和下降。,胞质中发生这种钙的波动，称为钙瞬变。,钙瞬变上升速度快，肌细胞缩短速度快；钙瞬变幅度大，肌细胞缩短幅度大。,钙瞬变下降速度慢，肌细胞舒张变慢。,钙瞬变与肌肉的收缩与舒张动作电位在引起肌细胞收缩和舒张前，引,55,肌肉收的形式和力学分析,等长收缩：,长度不变, 张力增加。,Isometric contraction:,When a muscle develops tension but does not shorten.,等张收缩：,长度缩短,张力不变。,Isotonic contraction:,When a muscle is shortening but its tension remains constant.,肌肉收的形式和力学分析等长收缩：长度不变, 张力增加。,56,等张收缩举例,An example of isotonic contraction,手臂可以提起一个物体时的状态,Lifting an object:,When the tension developing in your biceps becomes great enough to overcome the weight of the object in your hand,you can lift the object,with the whole muscle shortening.,Because the weight of the object does not change as it is lifted,the muscle tension remains constant throughout the period of shortening.,This is isotonic contraction.,等张收缩举例An example of isotonic,57,生理学肌细胞收缩功能课件,58,生理学肌细胞收缩功能课件,59,等长收缩举例,An example of isometric contraction,想提起一重物, 但太重提不起时的状态,Try to lift an object:,What happens if,you try to lift an object too heavy for you ,that is , if the tension you are capable of developing in your arm muscles is less than that required to lift the object ?,The muscle cannot shorten and lift the object,but remains at constant length in spite of the development of tension. This is an isometric contraction,等长收缩举例An example of isometric,60,生理学肌细胞收缩功能课件,61,前负荷,后负荷,前负荷: 肌肉在收缩前就加上肌肉上的负荷.,后负荷: 肌肉开场收缩后遇到的负荷.,前负荷 后负荷前负荷: 肌肉在收缩前就加上肌肉上的负,62,最适初长度,Optimal length,最适初长度:,能产生最大张力的初长度,The length at which the muscle fiber develops the greatest tension.,当肌小节长度为,2.2 um,时肌肉产生的张力最大。,At an initial sarcomere length of 2.2 um, each cross-bridge can bind to an actin molecule on thin filaments, and a maximum force is generated.,最适初长度 Optimal length最适初长度: 能,63,生理学肌细胞收缩功能课件,64,体内长度与张力的关系,体内长度与张力的关系,65,负荷与速度的关系,负荷与速度的关系,66,频率与张力的关系,Frequency and tension relation,单收缩,Single twitch:,A mechanical response of a muscle fiber to a single action potential,不完全强直收缩,Incomplete tetanus:,At low stimulation frequencies, the tension may oscillate as the muscle fiber partially relaxes between stimuli.,完全强直收缩,Complete tetanus:,Produced at high frequency, with no oscillations.,频率与张力的关系Frequency and tensio,67,生理学肌细胞收缩功能课件,68,强直收缩与横桥结合位点,Tetanus and cross-bridge binding sites,随着动作电位产生的频率增加，钙持续升高，最大数量的横桥结合位点都被翻开，所以可到达最大的强直收缩.,As frequency of action potential increases, the duration of elevated Ca2+ concentration increases and maximal number of cross-bridge binding sites remain uncovered, so that maximal tetanic contraction is reached.,强直收缩与横桥结合位点Tetanus and cross-,69,肌肉的收缩能力,指与负荷无关的，但能决定肌肉收缩效能的肌细胞内在特性。,影响因素有：钙瞬变、细肌丝肌钙蛋白对钙的敏感性、粗肌丝肌球蛋白亚型的表达、肌球蛋白ATP酶的活性、SR钙泵的类型和活性。,多种内源性特质、病理因素和药物可通过影响上述因素来影响肌肉的收缩能力。,肌肉的收缩能力指与负荷无关的，但能决定肌肉收缩效能的肌细胞内,70,生理条件下的骨骼肌收缩,在生理条件下, 支配骨骼肌的传出神经总是发出连续的神经冲动(动作电位), 所以骨骼肌的收缩几乎都是强直收缩.,骨骼肌弱收缩通常是由较小的运动单位motor unit) 产生, 而骨骼肌的强收缩是多由较大的运动单位产生.,骨骼肌强直收缩时,肌细胞连续兴奋,使胞浆内的Ca2+浓度持续上升, 可利用的横桥结合位点数目到达最大, 故收缩张力可到达一个相对稳定的最大值.,生理条件下的骨骼肌收缩在生理条件下, 支配骨骼肌的传出神经总,71,谢谢欣赏！,2021/11/5,72,谢谢欣赏！2021/11/572,