6 细胞的基本功能-骨骼肌的收缩功能

医学培训执业医师生理笔记生理学（15分以内）第一节细胞的基本功能一、细胞的基本功能1、单纯扩散：脂溶性小分子物质高浓度向低浓度一侧移动，如氧、二氧化碳等。

2、易化扩散：（1）经载体扩散：葡萄糖、氨基酸等营养物质，具有高特异性、有饱和现象，竞争性抑制的特点。

（2）经通道扩散：Na/K/CL/Ca等离子，特异性不高，无饱和现象。

3、主动转运：分子等从低浓度一侧移向高浓度一侧，消耗ATP。

（1）原发性主动转运：钠泵激活，胞内Na增加和胞外K增加。

每分解一个ATP，移出3个Na，移入2个K。

钠泵（钠钾泵、Na-K依赖性ATP）的意义：（1）造成膜内外Na和K的浓度差；（2）维持细胞的正常形态、胞质渗透压、体积；（3）造成膜内高K，为细胞代谢的必需条件。

（4）钠泵活动造成的膜内外Na浓度势能差是其他物质继发性主动转运的动力。

（2）继发性主动转运：不直接利用ATP分解的能量，典型如葡萄糖、氨基酸在小肠黏膜上皮的主动吸收。

4、出胞入胞（也属于主动转运）：大分子物质（细菌、病毒、异物、脂类物质等），耗能。

二、细胞的兴奋性和生物电现象（一）静息电位和动作电位及其产生机制1、静息电位产生机制：主要由K外流形成，接近K的电-化学平衡电位；细胞膜呈外正内负电位差。

2、动作电位产生机制：主要由Na内流形成，Na平衡电位根据Nernt公式计算的数值>实际测得的动作电位超射值。

①静息电位K+的外移停止（K+通道开放），几乎没有Na+的内移（Na+通道关闭）②阈电位造成细胞膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位兴奋的标志动作电位或锋电位的出现③动作电位升支膜对Na+通透性增大，超过了对K+的通透性。

Na+向膜内易化扩散（Na+内移）④锋电位大多数被激活的Na+通道进入失活状态，不再开放。

是动作电位的主要组成部分绝对不应期Na+通道处于完全失活状态相对不应期一部分失活的Na+通道开始恢复，一部分Na+通道仍处于失活状态⑤动作电位降支Na+通道失活，K+通道开放（K+外流）⑥负后电位为后电位的前半部分，是膜电位小于静息电位的成分⑦正后电位为后电位的后半部分，是膜电位大于静息电位的成分极化是指静息状态下，细胞膜电位外正内负的状态（正常膜电位内负外正的状态）超极化是指细胞膜静息电位向膜内负值加大的方向变化。

生理学——骨骼肌的收缩功能骨骼肌是人体内最常见的肌肉组织，也是最重要的肌肉组织之一、它不仅具有支撑和保护的功能，还能通过收缩产生力量并推动我们的骨骼运动。

骨骼肌的收缩是通过肌肉纤维的收缩来完成的，以下将详细介绍肌肉收缩的过程以及与之相关的生理学知识。

肌肉收缩的过程可以分为四个主要步骤：兴奋-收缩-释放-恢复。

首先，神经冲动通过神经末梢传递给肌肉纤维，这个传递的过程称为兴奋。

神经冲动到达肌肉纤维后，会引发细胞内的一系列电生理反应，最终导致细胞内的钙离子释放。

当钙离子释放到肌肉纤维的细胞质中时，它们会与肌球蛋白结合在一起，这个过程被称为肌球蛋白和钙离子的结合。

肌球蛋白位于肌肉纤维中，并由两个部分组成：肌球蛋白I和肌球蛋白T。

钙离子结合到肌球蛋白I 上，使其发生构象改变，从而将粘着蛋白暴露出来。

接下来的步骤是收缩，也就是肌肉纤维产生力量并缩短。

肌球蛋白的构象改变会引起肌球蛋白和肌动蛋白之间的相互作用。

肌动蛋白是另一种蛋白质，负责肌肉纤维的收缩。

当肌动蛋白和肌球蛋白相互作用时，肌动蛋白会拉动肌球蛋白，使肌肉纤维缩短。

这个过程不断地发生，直到肌肉纤维达到最大的收缩程度。

完成收缩后，肌肉纤维需要重新松弛。

这个过程被称为释放。

释放过程中，钙离子被重新吸收到肌肉纤维内的储钙体中。

这让肌球蛋白恢复到初始状态，使肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用断开。

最后一个步骤是恢复，也就是肌肉纤维回到初始状态。

在恢复过程中，肌球蛋白和肌动蛋白之间的相互作用断开，肌动蛋白返回到肌球蛋白表面以等待下一次收缩。

肌肉纤维的收缩过程是一个高度协调的过程。

它是由神经系统通过神经冲动控制的，神经冲动通过神经末梢到达肌肉纤维后，会引发一系列电生理反应，最终导致肌肉纤维的收缩。

这种神经冲动的传递是由神经递质介导的，其中最重要的神经递质是乙酰胆碱。

乙酰胆碱通过神经递质的释放使得肌肉纤维收缩。

肌肉收缩的力量大小与肌肉纤维的数量和激活程度有关。

每个肌肉纤维都是由许多肌原纤维组成的，每个肌原纤维内有成千上万个肌纤维。

⾻骼肌的结构与功能任何的体育活动，都是⾻骼肌（skeletal muscles）收缩的成果，⼈体共有600多条⾻骼肌，约佔全⾝重量的40%。

肌⾁的⼒量和耐⼒，都直接影响到运动时的表现，编排这两⽅⾯的锻炼时，对⾻骼肌的结构和功能要有充分的认识，也就显得⾮常重要了。

⾻骼肌的结构 ⾻骼肌（在此之后只称作肌⾁）是由数以千计，具有收缩能⼒的肌细胞（由於其形状成幼长的纤维状，所以亦称作肌纤维）所组成，并且由结缔组织（connective tissue）所覆盖和接合在⼀起。

每⼀条肌纤维（亦即每⼀个肌细胞）均由⼀层称為肌内膜（endomysium）的结缔组织所覆盖，多条肌纤维组合⼀起便构成了⼀个肌束（muscle bundle或fasciculus），并由⼀层称為肌束膜（perimysium）的结缔组织所覆盖和维繫。

每条肌⾁可以由不同数量的肌束所组成，再由⼀层称為肌外膜（epimysium）的结缔组织所覆盖和维繫。

这个在肌⾁内由结缔组织所形成的⽹络最后联合起来，并连接到肌⾁两端由致密结缔组织（dense connective tissue）构成的肌腱，再由肌腱把肌⾁间接地连接到⾻骼上。

肌⾁内有⼤量的⾎管和微⾎管，动脉和静脉沿著结缔组织进⼊肌⾁之后，便在肌内膜之中和周围不断分⽀成更细⼩的⾎管和微⾎管，形成了⼀个⾮常庞⼤的⽹络，以确保每条肌纤维都能够得到充⾜的养分，与及把有害的废物如⼆氧化碳等排出肌细胞之外。

根据Inger（1978）及Saltin等研究员（1977），习惯坐著不动的⼈平均每条肌纤维只有3⾄4条微⾎管环绕著，但经常参与体育锻炼的⼈却可以有5⾄7条之多。

进⾏剧烈运动时，肌⾁所需的⾎液可以是安静时的100倍或以上，环绕著每条肌纤维的微⾎管数⽬当然会影响到⾎液的供应。

除此之外，⼈体还会作出⼀些其他改变，以满⾜剧烈运动时肌⾁对⾎液供应的需求。

这些改变包括：（1）活耀肌⾁交替地收缩及放鬆，週期性地对⾎管进⾏挤压，加速⾎液回流⼼臟，也就加快了⾎液重新供应到肌⾁的速度；（2）收窄供应⾎液到⾝体⾮活跃部位（如内臟、肾、⽪肤）的⾎管，另⼀⽅⾯却扩张供应⾎液到运动肌⾁的⾎管，以调节⾎液的流量。

骨骼肌的收缩和舒张骨骼肌的收缩和舒张人体各种形式的运动，主要是靠一些肌细胞的收缩活动来完成的。

例如，躯体的各种运动和呼吸动作由骨骼肌的收缩来完成；心脏的射血活动由心肌的收缩来完成；一些中空器官如胃肠、膀胱、子宫、血管等器官的运动，则由平滑肌的收缩来完成。

不同肌肉组织在功能和结构上各有特点，但从分子水平来看，各种收缩活动都与细胞内所含的收缩蛋白质，主要与肌凝蛋白和肌纤蛋白的相互作用有关；收缩和舒张过程的控制，也有某些相似之处。

本节以研究最充分的骨骼肌为重点，说明肌细胞的收缩机制。

骨骼肌是体内最多的组织，约占体重的40%。

在骨和关节的配合下，通过骨骼肌的收缩和舒张，完成人和高等动物的各种躯体运动。

骨骼肌由大量成束的肌纤维组成，每条肌纤维就是一个肌细胞。

成人肌纤维呈细长圆柱形，直径约60 μm，长可达数毫米乃至数十厘米。

在大多数肌肉中，肌束和肌纤维都呈平行排列，它们两端都和由结缔组织构成的腱相融合，后者附着在骨上，通常四肢的骨骼肌在附着点之间至少要跨过一个关节，通过肌肉的收缩和舒张，就可能引起肢体的屈曲和伸直。

我们的生产劳动、各种体力活动等，都是许多骨骼肌相互配合的活动的结果。

每个骨骼肌纤维都是一个独立的功能和结构单位，它们至少接受一个运动神经末梢的支配，并且在体骨骼肌纤维只有在支配它们的神经纤维有神经冲动传来时，才能进行收缩。

因此，人体所有的骨骼肌活动，是在中枢神经系统的控制下完成的。

一、神经-骨骼肌接头处的兴奋传递运动神经纤维在到达神经末梢处时先失去髓鞘，以裸露的轴突末梢嵌入到肌细胞膜上称作终板的膜凹陷中，但轴突末梢的膜和终板膜并不直接接触，而是被充满了细胞外液的接头间隙隔开，其中尚含有成分不明的基质；有时神经末梢下方的终板膜还有规则地再向细胞内凹入，形成许多皱褶，其意义可能在于增加接头后膜的面积，使它可以容纳较多数目的蛋白质分子，它们最初被称为N-型乙酰胆碱受体，现已证明它们是一些化学门控通道，具有能与ACh特异性结合的亚单位。

骨骼肌细胞的功能
骨骼肌细胞是一个重要的肌肉组织，在我们的身体中起着多种多样的功能。

以下是关于骨骼肌细胞的功能的详细介绍。

1.运动与姿势维持
首先，骨骼肌细胞是负责人体运动的主要肌肉组织之一。

当我们想要移动身体时，我们的大脑发送信号给骨骼肌细胞，肌肉细胞会收缩以产生动力和力量。

通过这种方式，骨骼肌细胞可以让我们自如地运动，例如步行、跑步、跳跃等。

此外，骨骼肌细胞还负责保持我们的姿势和站立姿态，防止我们倒下或失去平衡。

2.能量储存和释放
骨骼肌细胞是人体内最大的储存能量的组织之一。

当我们进食食物时，身体会将营养物质（如葡萄糖）转化为一种名为糖原的多糖物质，然后储存在肝脏和肌肉细胞中。

当身体需要能量时，肌肉细胞会将储存在其中的糖原分解为葡萄糖，并利用葡萄糖进行能量生产。

因此，骨骼肌细胞可以起到储存和释放能量的作用，维持身体的正常生理功能。

3.代谢调节
骨骼肌细胞还可以合成和分解许多重要的分子，例如蛋白质、核
酸和糖类等。

这些分子对于细胞的正常代谢和生命活动都非常必要。

骨骼肌细胞还可以分泌许多激素、蛋白质和细胞因子等，在身体过程
中发挥重要的调节作用。

4.热量产生
骨骼肌细胞可以利用能量来产生热量，从而帮助身体维持正常的
体温。

当身体处于寒冷环境中时，骨骼肌细胞的神经末梢会被刺激，
肌肉细胞会自发地收缩，从而产生大量的热能，维持身体的正常体温。