第五章 肌细胞的收缩肌肉：一、骨骼肌细胞的兴奋和收缩1.骨骼肌神经-肌接头处兴奋传递：电信号-化学信号-电信号突触前终扣：运动神经末梢近骨骼肌细胞处脱髓鞘，广泛分支形成的大量末端膨大结构。
前终扣的膜即接头前膜（有电压门控CC aa 2+通道）。
终板: 终扣相对的肌膜凹陷。
与接头前膜相对的肌膜即接头后膜（有NN 2型ACh 受体，是化学门控阳离子通道） 2.1信号传递的基本过程神经冲动→突触末梢→接头前膜去极化接头前膜电压门控CC aa 2+通道开放→CC aa 2+内流接头前膜胞质CC aa 2+浓度升高→ACh 释放至间隙ACh 与nAChR 结合，通道开放→NN aa +内流为主的跨膜离子移动终板膜去极化→终板电位产生→电紧张形式扩布至邻近肌膜→肌细胞爆发AP横纹肌乙酰胆碱酯酶分解结合受体的ACh→兴奋传递终止2.2几个特点1.终板电位（end-plate potential,EPP）是局部电位，AP的产生不在终板接头前膜去极化幅度↑，ACh释放量↑，EPP↑2.神经递质的释放是由CC aa2+内流引起的阻断前膜NN aa+通道、KK+通道后，接头前末梢人工注射去极化电流→递质释放和EPP产生；完全去除细胞外液CC aa2+→无递质释放和EPP3.接头前膜神经递质以量子形式释放终板膜区域记录到不给任何刺激时自发产生的、波幅很小但特性类似于EPP的去极化电位，称为微终板电位，MEPP。
MEPP通常固定，不会再减小，阻断nAChR后消失，说明是接头前膜释放的一定最小量的ACh引起的。
细胞外液CC aa2+低浓度时，刺激神经末梢，发现EPP总是MEPP的整数倍。
量子就是一个存在于接头前膜内，包含了一定数目递质分子的突触囊泡。
4.终板膜上nAChR介导神经-肌接头快速的突触传递NN2型ACh受体胞外结构域存在两个ACh结合位点通道开放时，NN aa+、KK+、CC aa2+、MM gg2+等阳离子均可通过，但NN aa+内流为主，引发EPP5.骨骼肌神经-肌接头电信号传递是1：1大量ACh与nAChR结合→幅度足够大的EPP→电紧张形式扩布→邻近肌细胞膜去极化达阈电位→激活电压门控NN aa+通道→肌细胞爆发一次“全或无”AP注意：AP不在终板膜上产生是由终板膜结构决定的，终板膜上没有电压门控NN aa+通道，不会产生APBrief Summary：神经-肌接头信号传递是单向的，有时间延搁，且易受药物及环境因素影响，常作为药物作用靶点，例如：肉毒杆菌毒素→抑制ACh释放→肌肉麻痹筒剑毒→竞争结合nAChR→肌肉松弛药2. 骨骼肌细胞的兴奋－收缩耦联过程将肌细胞的电兴奋和机械收缩联系起来的一系列过程称为兴奋-收缩耦联。
3.1肌管系统是结构基础骨骼肌、心肌具有两套独立肌管系统T 管：肌膜向细胞内凹陷并向深部延伸而成，T 管液即细胞外液（T 管膜上有电压门控L 型CC aa 2+通道） L 管即SR ：相当于其他细胞的内质网（L 管膜上有另一种CC aa 2+通道即RyR1钙释放通道，还有钙泵）终池：SR 两端靠近T 管处膨大的部分，是细胞内CC aa 2+贮存库。
大多数T 管两侧都有终池，T 管+两侧的终池构成三联管结构3.2 终池释放到胞质的CC aa 22+是耦联因子骨骼肌兴奋后，收缩前，胞质内游离CC aa 2+浓度迅速上升和迅速下降的变化，称为钙瞬变。
电兴奋→触发钙瞬变→决定肌肉的收缩和舒张骨骼肌兴奋-收缩耦联过程中胞质增多的CC aa 22+来自终池，而不是细胞外CC aa 22+（1.去除细胞外液CC aa 2+，刺激仍然引起胞质CC aa 2+↑和肌肉收缩。
2.L 型CC aa 2+通道完全开放需要几百毫秒，而AP 仅持续几毫秒。
）实际上：安静情况下，T 管膜的L 型CC aa 2+通道与终池膜上的RyR1钙释放通道相接触，使后者处于失活状态；肌细胞兴奋后，L 型CC aa 2+通道被激活，构象改变，使得RyR1钙释放通道横管，也称T 管纵管即L 管，也称肌浆网（SR ）开放，终池内大量CC aa2+释放到胞质，同时胞质CC aa2+↑激活SR上的钙泵，如没有后续兴奋，CC aa2+将被快速回收至SR内，肌肉便舒张。
3.3骨骼肌细胞收缩是CC aa22+与肌钙蛋白结合后引发的肌丝滑行基本知识：骨骼肌细胞内肌纤维由大量平行排列的肌原纤维（由粗肌丝、细肌丝、弹性丝构成）构成，肌原纤维沿长轴呈现明暗相间的结构。
明带：明带只有细肌丝，细肌丝一端锚定在Z线上，一端游离形式插入粗肌丝间Z线：明带中央的一条暗线，实质是一薄膜结构暗带：主要由粗肌丝构成。
H带：暗带中央相对较亮的区域（没有细肌丝插入的部分）。
M线：H带中央的一条线，实质上是固定粗肌丝的细胞骨架蛋白。
肌节：每两条相邻Z线之间的部分，即暗带+两侧各1/2明带。
粗细肌丝重叠程度不同，肌节长度就不同。
细肌丝完全滑出时肌节最长，安静情况下，粗细肌丝已有一定程度的重叠。
弹性丝结构：弹性丝：由巨蛋白组成，Z线发起，延伸并与M线接触，将粗细肌丝连接在一起。
巨蛋白跨明带部分安静时呈螺旋状，利于生理学牵拉（有弹性，展开），对抗肌肉过度牵拉（过度牵拉时展开部分变硬）。
粗细肌丝结构：两条重链分开后形成的两个球形结构称为横桥，每个横桥与一条碱性轻链、一条调节轻链形成复合物。
横桥特性：① 具ATP 酶活性，结合并分解ATP 释放的能量使横桥在粗肌丝上保持高势能状态 ② 能与细肌丝上的肌动蛋白结合，一旦结合，横桥活化，势能→动能许多肌动蛋白分子聚合成一条双螺旋链，是细肌丝主体。
原肌球蛋白长杆状，肌肉舒张时，处于肌动蛋白和横桥之间，阻止横桥与肌动蛋白结合，发挥“位阻效应”。
肌钙蛋白：三个亚单位构成，① 肌钙蛋白T ：连接亚单位，连接肌钙蛋白和原肌球蛋白。
② 肌钙蛋白I ：抑制亚单位，与肌动蛋白结合，保持原肌球蛋白位于肌动蛋白双螺旋沟壁上，遮盖肌动蛋白上横桥结合位点 ③ 肌钙蛋白C ：是结合CC aa 2+的位点。
CC aa 2+结合肌钙蛋白引发肌丝滑行横桥与肌动蛋白结合、扭动、解离、复位、再结合的过程称为横桥周期。
（1）：CC aa2+结合肌钙蛋白C亚单位→肌钙蛋白构象改变→肌钙蛋白I亚单位与肌动蛋白结合减弱→原肌球蛋白位置改变→肌动蛋白上横桥结合位点暴露→横桥结合肌动蛋白（2）横桥扭动：横桥上磷酸分子脱落→横桥构象改变，向M线方向扭动45°，细肌丝向肌节中央滑行→同时ADP从横桥上脱落（3）横桥与细肌丝解离：ADP解离后，ATP与横桥结合→横桥与肌动蛋白结合力降低→二者解离（４）横桥水解ATP获能并复位：结合的ATP分解→横桥重新竖起，处于高势能状态→同时结合ADP和磷酸的横桥恢复对肌动蛋白的亲和力这时，如果胞质中CC aa2+浓度仍较高，肌动蛋白结合横桥的位点就依然暴露，进入下一个横桥周期；若浓度不够，原肌球蛋白“位阻效应”恢复，横桥周期停止，细肌丝退回收缩前位置，肌肉舒张。
尸僵：人死后，ATP持续分解，达一定程度后，横桥与肌动蛋白不能分离，致使肌肉僵直，关节固定，尸体呈僵硬状态。
横桥周期长短决定肌肉收缩速度：根据速度，骨骼肌分为快肌（如眼外肌）和慢肌（如小腿比目鱼肌，抗疲劳强），但多数肌肉两种肌纤维均有激活横桥数量决定肌肉的张力：CC aa2+浓度↑，激活横桥数目↑3.骨骼肌收缩效能的影响因素基本知识：①肌肉的收缩效能指肌肉收缩时的外在整体表现，包括张力大小、缩短程度、产生张力和肌肉缩短的速度。
②等长收缩：阻力负荷较大，肌肉收缩张力可逐渐达最大，但不足以克服阻力负荷，没有长度的改变③等张收缩：阻力负荷一定，当肌肉收缩张力≥阻力负荷时，肌肉开始以一定速度缩短但张力保持不变。
④前负荷：肌肉收缩前所承受的负荷⑤后负荷：肌肉开始收缩后遇到的负荷。
3.1骨骼肌在最适初长度下收缩可产生最大张力在前负荷下，肌肉具有的一定长度称为肌肉的初长度。
长度－张力曲线表明骨骼肌收缩具有一个最适初长度，此时的前负荷称为最适前负荷影响张力因素注意：关节有一定活动范围，故骨骼肌在体内自然长度在最适初长度附近。
3.2骨骼肌收缩时随后负荷增加而张力增加，但缩短速度减慢肌肉输出功率P=张力F ×速度V一般，当肌肉以1/3最大缩短速度收缩时，功率最高，即A 点。
肌肉收缩速度的影响因素3.3肌肉收缩能力↑使收缩效能全面提高肌肉的收缩能力指与前、后负荷无关的肌肉内在的收缩特性。
影响因素3.4骨骼肌依赖运动单位总和及频率效应总和调整收缩强度每个肌纤维只接受一个运动神经元支配 ，但一个运动神经元可同时支配许多肌纤维，将一个运动神经元所支配的所有肌纤维称为一个运动单位。
中枢神经系统（CNS ）通过改变运动单位活动数量来调整收缩强度，称为运动单位总和。
大小原则：肌肉开始收缩时，先是少量、较小的运动单位参与，而后逐渐增多和增大的运动单位参与。
肌肉停止收缩时，首先停止收缩的是最大的运动单位，最后是最小的运动单位。
1. 后负荷（横桥周期延长）2. 横桥ATP 酶活性小运动单位只有几根肌纤维，适合精细运动，如眼外肌大运动单位可有千根，产生大的张力，维持姿势和行走，如腓肠肌骨骼肌细胞不应期很短，但骨骼肌一次兴奋引起的单个收缩持续时间较长，故骨骼肌有可能新的一次收缩叠加在前一次收缩基础上。
单收缩：骨骼肌受一次短促刺激，发生一次AP ，仅出现一次短暂收缩和舒张。
时间总和：频率较高的连续刺激使一个个单收缩发生总和，肌张力明显提高 不完全强直收缩：刺激频率较低，总和发生在前一次收缩的舒张期。
完全性强直收缩：刺激频率达一定，总和发生在前一次收缩的缩短期。
注意：1. 生理条件下，骨骼肌的收缩几乎都是强直收缩（支配骨骼肌的运动神经上冲动是连续的）2. 静息状态下，中枢发放低频冲动到骨骼肌，使之产生一定程度的强直收缩，这种微弱而持续的收缩称为肌紧张。
3. 肌疲劳非能量耗竭导致，可能与代谢产物，如乳酸集聚有关。
肌肉收缩的ATP 来源：二、 心肌细胞的兴奋和收缩心肌细胞之间有丰富的缝隙连接，兴奋可在细胞之间快速传播，使心房肌、心室肌的所有细胞几乎在同一时间发生兴奋和收缩。
心肌收缩与骨骼肌收缩的不同：1. 胞外CC aa 2+经L 型钙通道→胞内→触发肌浆网释放CC aa 2+→细胞收缩（称为钙诱导的钙释放） 心肌胞质升高的CC aa 2+① 心肌AP 持续时间较长，故可有少量CC aa 2+经过L 型钙通道内流。
心肌AP →T 管L 型大部分来自SR少量（但重要）：胞外CC aa 2+经T 管L 型钙通道进入胞质。
在无CC aa 2+的细胞外液中，心肌细胞即使出现电兴奋，也不能引起SR 释放CC aa 2+和肌肉收缩，称为兴奋-收缩脱耦联。
钙通道开放→胞质CC aa2+内流，局部产生高强度钙脉冲，称钙小星。
