第四章 肌肉的兴奋与收缩
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肌肉的兴奋与收缩名词解释肌肉是我们身体中至关重要的组织之一,它不仅使我们能够移动身体,还保护和支撑内脏器官。
然而,我们对于肌肉的兴奋与收缩的机制可能了解得不足。
在本文中,我们将探讨肌肉的兴奋与收缩,帮助我们更好地理解这个过程。
首先,让我们来解释一下肌肉的兴奋。
当神经冲动到达肌肉纤维时,肌肉纤维中的神经末梢将释放出神经递质。
神经递质,通常为乙酰胆碱,被释放到神经肌肉接头处。
神经肌肉接头是肌肉纤维和神经末梢之间的连接点。
当神经递质释放到神经肌肉接头上时,它会与肌肉纤维上的受体结合。
这些受体称为乙酰胆碱受体,它们与神经递质结合后会导致肌肉纤维内部发生一系列化学反应。
这些化学反应最终导致肌肉纤维内部的离子浓度发生变化。
肌肉纤维内部的离子浓度变化会引起细胞膜内外的电位差。
具体而言,肌肉细胞内部的电位会变得更加负性,这个过程被称为去极化。
在去极化之后,肌肉细胞会发生兴奋,导致肌肉收缩的进一步进行。
接下来,让我们来解释一下肌肉的收缩。
肌肉收缩是通过一个称为滑丝理论的过程实现的。
肌肉由一条条并行排列的肌原纤维组成,这些肌原纤维内部又由肌纤维束组成。
在肌肉收缩的过程中,肌纤维束内的肌原纤维会发生收缩。
肌原纤维内部有许多纤细的结构,其中最重要的是肌兴奋收缩耦联。
在肌兴奋收缩耦联的作用下,肌原纤维会产生力量并缩短。
肌兴奋收缩耦联的过程涉及到肌纤维内的肌小管和肌浆网。
当肌原纤维收到来自神经系统的刺激后,肌小管内的钙离子浓度会增加。
这些钙离子会与肌浆网上的调节蛋白质相互作用,从而释放更多的钙离子。
释放的钙离子将与肌原纤维内部的肌纤维蛋白质结合。
这个过程使得肌纤维蛋白质产生构象变化,导致肌纤维间的滑丝过程。
滑丝过程进一步导致肌原纤维的缩短,最终实现肌肉的收缩。
在肌肉收缩的过程中,肌纤维的数目并没有改变,但是它们的长度发生了变化。
这个过程使得我们能够进行各种各样的运动,从简单的抓握物体到复杂的跑步跳跃。
要想保持肌肉的健康和功能,我们需要通过适当的锻炼和饮食来满足肌肉的需求。
肌肉生理学了解肌肉的收缩和松弛过程肌肉是人体重要的组成部分,它们具有收缩和松弛的能力,以支持人体的运动和维持姿势。
肌肉的收缩和松弛过程是由肌纤维中的肌动蛋白和肌钙蛋白相互作用而实现的。
本文将介绍肌肉的收缩和松弛过程,并探讨其在运动中的重要性。
一、肌肉的收缩过程肌肉的收缩过程是一个复杂的生理过程,涉及多种分子和细胞结构的相互作用。
其中最基本的单位是肌纤维,它由一系列重复排列的肌原纤维组成。
在肌纤维中,肌动蛋白和肌钙蛋白是实现肌肉收缩的重要蛋白质。
当人体需要进行运动时,神经系统向肌肉发送信号,引发肌肉收缩的过程。
信号经由神经元传导到肌肉纤维的末梢,释放乙酰胆碱等神经递质,刺激肌肉纤维收缩。
这个过程被称为肌肉兴奋-传导-收缩周期。
肌动蛋白和肌钙蛋白是肌肉收缩的关键蛋白质。
当肌肉纤维受到刺激后,肌钙蛋白会与之结合,使其结构发生改变,暴露出肌动蛋白上的结合位点。
接着,肌动蛋白上的肌头部分会结合ATP(三磷酸腺苷),释放出能量,并与肌动蛋白上的结合位点结合,形成肌肉收缩的桥梁。
随后,ATP会被水解成ADP(二磷酸腺苷)和Pi(无机磷酸盐),并释放能量,使肌动蛋白发生构象变化。
最后,肌动蛋白会释放ADP和Pi,并重新结合ATP,进行下一轮的收缩。
这个过程会不断重复,使肌肉纤维缩短。
当神经系统停止向肌肉发送信号时,肌钙蛋白会与肌动蛋白分离,肌动蛋白恢复到原来的构象,肌肉纤维则恢复到松弛状态。
二、肌肉的松弛过程肌肉的松弛过程是肌肉收缩过程的逆过程。
当神经系统停止向肌肉发送信号时,肌肉纤维中的钙离子浓度会逐渐降低。
这是因为钙离子在松弛过程中被转运回肌浆网(sarcoplasmic reticulum)内。
在肌肉松弛过程中,ATP再次发挥关键作用。
ATP提供能量,使肌动蛋白与肌钙蛋白解离,使肌纤维回到松弛状态。
同时,ATP帮助肌浆网内的钙泵将钙离子从肌浆网内转运回去。
肌肉纤维中的钙离子浓度降低后,肌动蛋白上的结合位点被覆盖,肌肉纤维完全松弛。
兴奋-收缩耦联名词解释生理学
兴奋-收缩耦联是指人体肌肉收缩与神经兴奋之间的相互作用。
当神经末梢受到刺激时,产生兴奋传递至肌肉纤维,引起肌肉收缩。
这种耦联机制是人体正常运动和动作产生的基础。
在神经和肌肉之间的兴奋-收缩耦联过程中,神经冲动会引起
肌肉细胞内释放钙离子,钙离子进一步促使肌肉纤维收缩。
这个过程被称为肌肉兴奋-收缩耦联。
兴奋-收缩耦联在生理学中起着重要的作用。
它使得我们可以
通过大脑指挥肌肉进行各种运动和动作,包括走路、跑步、举重等。
这个过程的正常进行需要神经系统和肌肉系统之间的密切协调。
同时,兴奋-收缩耦联也影响着肌肉的力度和力量。
通过调节
神经信号的强度和频率,我们可以控制肌肉的收缩速度和力量。
这使得我们能够进行精细的运动控制和适应性的肌肉反应。
总之,兴奋-收缩耦联是人体运动和动作产生的基本机制,其
正常进行对于生理功能的维持和运动的顺利进行至关重要。
2 .肌肉的收缩过程每条肌原纤维都有色浅的明带I带和色深的暗带A交替排列,明带中央有一条色深的线为Z线,暗带中央有色浅的H带,H带中央有一条色深的线为M线.相邻两个Z线之间的一段肌原纤维称为肌节,包括1/2 I带+A带+1/2 I带是骨骼肌收缩的基本结构单位。
从肌细胞兴奋开始,肌肉收缩的过程应包括三个互相衔接的环节:细胞兴奋触发肌肉收缩,即兴奋-- 缩耦联;横桥运动引起肌丝滑行;和收缩肌肉的舒张。
(1 )兴奋-- 收缩耦联兴奋-- 收缩耦联至少包括三个步骤:动作电位通过横管系统传向肌细胞深处;三联管结构传递信息;纵管系统对Ca 2+ 的释放和再聚积。
(2 )横桥运动引起肌丝滑行一般认为肌肉收缩的基本过程是:当肌浆Ca 2+ 的浓度升高时,细肌丝上对Ca 2+ 有亲和力的肌钙蛋白结合足够Ca 2+ ,引起自身分子构型发生变化。
这种变化又传递给原肌球蛋白分子,使后者构型亦发生变化,其结果,原肌球蛋白分子的双螺旋体从肌动蛋白双螺旋结构的沟沿滑到沟底,抑制因素被解除,肌动蛋白上能与横桥结合的位点暴露出来。
横桥与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白,后者激活横桥上ATP 酶的活性,在Mg 2+ 参与下,横桥上的ATP 分解释放能量,横桥获得能量,向粗肌丝中心方向倾斜摆动,牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。
当横桥角度发生变化时,横桥上与ATP 结合的位点被暴露,新的ATP 与横桥结合,横桥与肌动蛋白解脱,并恢复到原来垂直的位置。
紧接着横桥又开始与下一个肌动蛋白的位点结合,重复上述过程,进一步牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。
(3 )收缩肌肉的舒张,当刺激终止后,Ca 2+ 与肌钙蛋白结合消除,肌钙蛋白恢复到原来构型,继而原肌球蛋白也恢复到原来构型,肌动蛋白上与横桥结合的位点重新被掩盖起来,肌丝由于自身的弹性回到原来位置,收缩肌肉产生舒张。
(二)肌肉的收缩过程在完整机体内,肌肉的收缩是由运动神经以冲动形式传来的刺激引起的。
神经冲动经神经肌肉接头传至肌膜,首先引起肌细胞兴奋,继而触发横桥运动,产生肌肉收缩,收缩肌肉又必须舒张才能进行下一次收缩。
第四章神经和肌肉高等动物和低等动物的细胞和组织具有兴奋性,但在离体环境下要保持高等动物的兴奋性需要严格的环境条件,因此在研究组织的兴奋性时,常用较低等动物的组织作为观察对象,比如两栖类动物蟾蜍或蛙。
把蟾蜍的腓肠肌和支配它的神经由体内剥离出来,制成神经--肌肉标本,当神经游离端受到刺激时引起兴奋,传递到肌肉,可引起肌肉收缩。
由此可了解神经和肌肉具有兴奋性、传导性及肌肉收缩的生理特性。
本章挑选了以下六个实验:标本制作---------------------4.1:制备坐骨神经腓肠肌标本神经的兴奋性---------------4.2:神经干的动作电位神经的传导性---------------4.3:神经兴奋传导速度的测定神经的兴奋性的变化------4.4:神经干不应期的测定骨骼肌收缩------------------4.5:刺激频率对骨骼肌收缩的影响4.6:刺激强度对骨骼肌收缩的影响4.1 制备坐骨神经腓肠肌标本【目的】熟悉并掌握蟾蜍或蛙坐骨神经腓肠肌标本的制备方法。
熟悉并掌握生理学实验常用器械的使用和基本操作技术。
【原理】蟾蜍和青蛙是两栖动物,两栖动物一些基本生命活动和生理机能与温血动物近似,而其离体组织、器官保持活性所需的生活条件比较简单,易于控制和掌握,所以生理实验中常选用蟾蜍或青蛙的离体组织或器官作为实验标本。
坐骨神经和腓肠肌属于可兴奋组织,给坐骨神经一个适宜的刺激可产生一可传导的动作电位,引起其所支配肌肉(腓肠肌)的收缩。
将蟾蜍或青蛙的坐骨神经腓肠肌标本置于任氏液中,其活性可以在几小时内保持不变。
故制备蟾蜍或蛙的坐骨神经腓肠肌标本,可用于研究观察组织的兴奋与兴奋性、传导性以及刺激与肌肉收缩等基本生理现象和过程。
故制备坐骨神经腓肠标本是生理实验中必须掌握的一项基本技能。
【实验对象】蟾蜍或蛙。
【实验器材和药品】蛙类手术器材一套:蛙板、固定钉、玻璃板、粗剪刀、眼科剪、眼科镊子、有齿镊、无齿镊、刺蛙针1根、玻璃分针2根;锌铜弓;滴管、培养皿、托盘、任氏液(Ringer’s Solution)。