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骨骼肌收缩舒张原理
骨骼肌的收缩和舒张是基于肌肉纤维内部的运动蛋白和神经信号的相互作用而发生的生理过程。
这个过程通常被称为肌肉收缩-舒张机制，其基本原理包括：
1.神经冲动传导：当大脑或脊髓产生神经冲动时，通过神经元传递到神经肌接头，释放乙酰胆碱等神经递质。
这些神经递质刺激肌肉纤维膜上的受体，引发动作电位的产生。
2.横纹肌纤维收缩：动作电位沿着肌肉纤维的膜表面传播，进入肌肉纤维的深处。
在肌肉纤维内部，动作电位激活钙离子的释放，使得肌肉细胞内的钙离子浓度升高。
3.肌钙蛋白复合物解离：在钙离子浓度升高的情况下，肌肉纤维中的肌钙蛋白复合物解离，使得肌动蛋白上的活性位点暴露出来。
4.肌肉收缩：肌动蛋白的活性位点暴露后，肌球蛋白头部的活化能与肌动蛋白结合，形成肌动蛋白-肌球蛋白复合物。
接着，肌动蛋白上的肌小球蛋白头部释放ADP和Pi，导致肌小球蛋白头部发生构象变化，从而产生力学工作，使肌肉纤维产生收缩。
5.肌肉舒张：当神经冲动停止时，肌肉纤维内的钙离子被肌钙蛋白复合物重新吸收，肌动蛋白的活性位点被覆盖，肌动蛋白-肌球蛋白复合物解离，肌肉纤维恢复至松弛状态，完成舒张过程。
总的来说，骨骼肌的收缩和舒张是通过神经冲动引发肌肉纤维内部的化学反应和蛋白质结构的变化而实现的。
这一过程是高度有序和协调的，以确保肌肉的正常运动和功能。
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骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制
骨骼肌的收缩机制是一个重要的生物学过程，它为肌肉控制运动和保持身体姿势提供了基础。
骨骼肌的收缩机制是一个复杂的过程，它可以分为三个步骤：神经传导，肌肉收缩和断开传导。
首先，神经传导是通过神经冲动来触发肌肉收缩的过程。
具体来说，神经冲动由中枢神经系统发出，经过脊髓再经过肌肉组织的神经束，到达最终的肌肉细胞。
神经冲动刺激肌肉细胞内的特定结构，从而改变它们的电荷平衡，从而释放肌肉细胞内的能量以触发收缩。
其次，肌肉收缩是肌肉对神经冲动的反应过程。
在这个步骤中，肌肉细胞内释放的能量会拉动肌肉细胞间的连接，从而形成一个肌肉收缩的链式反应。
收缩过程中会产生热量，这可以维持肌肉的持续收缩，直到神经冲动消失。
最后，断开传导是肌肉收缩结束时的过程。
神经冲动消失之后，肌肉细胞内的电荷平衡回复正常，肌肉细胞的收缩也停止，这时的断开传导完成了。
总的来说，骨骼肌的收缩机制是一个复杂的过程，它由神经传导、肌肉收缩和断开传导三个过程组成。
不同的肌肉运动特性是由不同的神经冲动和肌肉细胞收缩反应引起的，所以正确控制骨骼肌的收缩机制对于保持健康身体极为重要。
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骨骼肌收缩机制骨骼肌收缩机制，是指骨骼肌在运动时产生的收缩和放松过程。
这个过程涉及了许多生物学的原理和机制，例如神经递质、肌纤维、钙离子等等。
以下是一个简要的介绍。
一、神经递质神经递质是指神经元与骨骼肌之间传递信息的化学物质。
神经元通过神经末梢释放神经递质，使其与肌细胞表面的受体结合，进而引发肌细胞内的反应。
最重要的神经递质是乙酰胆碱，它通过神经肌接头（这是神经元与肌细胞之间的窄缝）释放到肌细胞表面，与肌细胞上的乙酰胆碱受体结合，引发肌细胞内钙离子的释放。
二、肌纤维肌纤维是组成肌肉的最基本单元，也是肌收缩机制中最重要的组成部分。
每个肌纤维由许多肌节组成，每个肌节中都包含了许多肌纤维束。
肌纤维由许多肌纤维小结构组成，这些小结构被称为肌肉蛋白。
肌肉蛋白包括肌动蛋白和肌球蛋白，它们在肌纤维中形成了许多重复单元，称为肌节。
肌纤维在收缩时，肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用是收缩的关键。
三、钙离子钙离子是肌收缩机制中的另一个关键组成部分。
当乙酰胆碱结合到肌细胞表面的乙酰胆碱受体时，它会引发肌细胞内的电信号。
这个信号会让肌细胞内的储存钙离子的钙离子库向肌节中释放钙离子。
一旦肌节中的钙离子释放，它们就与肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引发肌节的收缩。
当肌节中的钙离子减少时，肌节放松。
总结综上所述，骨骼肌收缩机制是通过神经递质、肌纤维和钙离子等生物学原理和机制完成的。
当神经元释放乙酰胆碱时，乙酰胆碱结合到肌细胞表面的乙酰胆碱受体，引发肌细胞内储存钙离子的钙离子库向肌节中释放钙离子。
一旦肌节中的钙离子释放，肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引发肌节的收缩。
当肌节中的钙离子减少时，肌节放松。
这个过程在肌肉运动中起着至关重要的作用。
简述骨骼肌纤维的收缩原理
骨骼肌纤维的收缩原理可以通过以下步骤进行描述：
1. 肌肉兴奋：当神经冲动通过神经元传导到骨骼肌纤维时，肌肉收到兴奋信号。
神经冲动释放的神经递质乙酰胆碱使得肌动蛋白与肌钙蛋白分离，从而暴露出胞浆中的钙离子。
2. 钙离子释放：胞浆中的钙离子是缓存在肌浆网内的。
当钙离子被释放出来后，它结合到肌钙蛋白上，形成复合物。
3. 肌肉收缩：与肌钙蛋白相互作用的钙离子-肌钙蛋白复合物通过一系列反应导致肌农蛋白与肌钙蛋白结合，从而启动肌肉收缩机制。
这一过程中，肌农蛋白会与肌球蛋白结合，形成交联桥。
交联桥的形成会使骨骼肌纤维变短，从而引发肌肉的收缩。
4. 肌肉松弛：当肌肉不再接收到神经冲动时，钙离子会被再次存储回肌浆网，从而终止肌肉收缩。
肌农蛋白和肌球蛋白不再结合，交联桥解离，骨骼肌纤维恢复原状。
总结：骨骼肌纤维的收缩原理是通过神经冲动使肌肉兴奋，并释放钙离子。
钙离子结合到肌钙蛋白上，导致肌农蛋白和肌球蛋白结合形成交联桥，引发肌肉收缩。
当肌肉不再接受神经冲动时，钙离子被收回，交联桥解离，肌肉松弛。
骨骼肌收缩与兴奋收缩原理
骨骼肌收缩是由于神经冲动引起的。
当神经冲动到达骨骼肌时，它会引发一系列事件，最终导致肌肉收缩。
这个过程可以分为四个阶段：兴奋、收缩、松弛和恢复。
在兴奋阶段，神经冲动在神经元间传递，并跨越神经肌结合部（称为神经肌突触）。
在神经肌突触的末梢，神经冲动释放了一种叫做乙酰胆碱的神经递质。
乙酰胆碱结合到肌肉细胞上的乙酰胆碱受体上，导致肌肉细胞内钙离子浓度增加。
在收缩阶段，钙离子结合到肌肉细胞内的肌钙蛋白上，刺激肌纤维内的肌头蛋白。
肌头蛋白与肌动蛋白相互作用，使肌动蛋白上的阻滞物移动，暴露出肌动蛋白上的结合位点。
这使肌头蛋白结合到肌动蛋白上，产生肌肉收缩。
在松弛阶段，神经冲动停止传递，乙酰胆碱被降解并清除。
肌肉细胞内的钙离子被转运回储存器中。
这使肌动蛋白上的阻滞物再次隐藏结合位点，肌头蛋白和肌动蛋白分离，肌肉松弛。
在恢复阶段，肌肉细胞重新储存钙离子，并准备好再次收缩一次。
总的来说，骨骼肌收缩是一个复杂的过程，包括神经冲动的传播、乙酰胆碱的释放、钙离子浓度的调节以及肌头蛋白和肌动蛋白之间的相互作用。
这个过程使得我们能够进行运动和产生力量。
骨骼肌的收缩机制骨骼肌是人体内最常见的肌肉类型之一，也是活动和运动的主要驱动力。
了解骨骼肌的收缩机制对于理解肌肉运动的原理以及预防肌肉损伤具有重要意义。
本文将介绍骨骼肌的收缩机制，并探讨相关的生理学过程。
1. 肌纤维结构骨骼肌由许多肌纤维组成，每个肌纤维又由更小的肌原纤维构成。
肌原纤维内包含着许多肌纤维束，每个肌纤维束又包含许多肌纤维小束。
肌原纤维内的肌纤维小束是肌肉收缩的最小单位。
2. 肌肉收缩的类型肌肉收缩分为两种类型：等长收缩和等张收缩。
等长收缩指的是肌肉长度不变但收缩力增加的情况，而等张收缩则是指肌肉长度缩短但保持恒定张力的情况。
3. 肌肉收缩的调节肌肉收缩受到神经系统的调控。
神经冲动通过神经末梢传导到肌肉纤维，激活肌肉收缩所需的生化反应。
神经冲动通过神经肌肉接头传递到肌肉纤维时，释放乙酰胆碱，使得肌肉纤维膜上的离子通道打开，导致肌肉纤维内部的电位发生变化。
4. 肌肉收缩的生化过程肌肉收缩的生化过程分为两个主要过程：横桥循环和跨桥旋转。
横桥循环是指肌原纤维中肌球蛋白的头部和肌球蛋白尾部间的化学反应。
肌球蛋白的头部与肌原纤维中的肌球蛋白尾部结合，形成横桥。
当横桥与肌球蛋白尾部结合时，横桥旋转，使肌原纤维缩短。
5. 肌肉收缩的能量供应肌肉收缩需要大量的能量。
这些能量主要来自肌肉细胞内的线粒体。
线粒体通过对葡萄糖和氧气的代谢产生三磷酸腺苷（ATP），供给肌肉收缩所需的能量。
在高强度的肌肉活动中，线粒体无法提供足够的ATP，此时肌肉会通过乳酸酸化来补充能量。
6. 肌肉收缩的调整肌肉收缩的强度和持续时间可以根据需要进行调整。
通过调节肌原纤维内肌纤维束和肌纤维小束的数量，可以改变肌肉收缩的力量。
而通过改变肌肉纤维内横桥的数量，可以调整肌肉收缩的速度。
总结：了解骨骼肌的收缩机制对于理解肌肉运动以及预防肌肉损伤非常重要。
骨骼肌的收缩机制包括肌纤维结构、肌肉收缩的类型、肌肉收缩的调节、肌肉收缩的生化过程、肌肉收缩的能量供应以及肌肉收缩的调整。
骨骼肌缩短体制肌细胞的喜悦表现为细胞膜上出现可传导的动作电位(AP) ，而肌细胞的缩短则是细胞内部肌丝滑行的结果。
肌细胞的喜悦不可以直接惹起肌肉缩短，两者之间存在一个耦联过程。
将肌细胞的电喜悦和机械缩短联系起来的一系列过程，称为喜悦 -缩短耦联 (excitation-contraction coupling) 。
实现横纹肌喜悦 -缩短耦联的组织构造是肌管系统，起重点作用的物质是 Ca2+。
而横纹肌细胞缩短和舒张的基本单位是肌节 (sarcomere) 。
接下来将介绍骨骼肌缩短体制的三个重要方面：1）骨骼肌细胞的微细构造； 2）骨骼肌缩短分子体制； 3）骨骼肌的喜悦 -缩短耦联。
骨骼肌细胞的微细构造肌原纤维 (myofibril)横纹肌细胞的胞质内含有大批的肌原纤维(myofibril) ，平行摆列，直径在 1~2 m之间，纵贯肌细胞全长。
肌细胞的缩短成份就存在于肌原纤维上。
肌原纤维沿长轴体现齐整交替的明、暗摆列，被称为明带(light band) 和暗带 (dark band)。
在肌肉处于舒张状态时，暗带中央有一段相对较亮的地区，称为H 带， H带的中央有一条横线，称为M 线(M line) 。
明带中央也有一条线，称为Z 线 (Z line) 。
肌节是横纹肌细胞缩短和舒张的基本功能单位。
肌小节= 1/2明带＋暗带＋1/2明带 = 2条 Z 线间的地区。
肌原纤维体现明带和暗带相间是因为肌原纤维由两套粗细不一样的肌丝：粗肌丝和细肌丝构成，以及它们之间又存在不一样程度的重叠。
明带只有细肌丝(thin filament) ，直径约 5 nm ，长度约 1 m，一端固定于 Z 线，另一端游离形式插入暗带的粗肌丝之间。
暗带主假如粗肌丝(thick filament) ，直径约 10 nm ，长度约1.6 m，两头游离，中间固定于M 线。
在寂静状况下， M 线双侧没有细肌丝的插入，形成较为光亮的 H 带， H 带两次则是粗、细肌丝重叠区。
骨骼肌收缩的机制和过程
骨骼肌的收缩机制和过程可以简要描述为下述步骤：
1. 饥渴感觉：当人体感觉到需要进行运动时，大脑的神经元开始向骨骼肌发送信号。
2. 神经冲动传导：这些信号以神经冲动的形式通过运动神经元传导到骨骼肌。
3. 神经肌肉接头：神经冲动到达骨骼肌时，它们通过神经肌肉接头（神经肌接头）与骨骼肌纤维连接。
4. 神经肌肉兴奋：当神经冲动到达肌肉纤维时，它引起肌肉的兴奋。
5. 钙离子释放：兴奋的肌肉纤维内的肌浆网释放储存在其中的钙离子。
6. 肌纤维收缩：释放的钙离子结合在肌纤维上的肌球蛋白上，进而触发肌球蛋白与肌原纤维相互滑动，使肌纤维收缩。
7. 肌纤维放松：当神经冲动停止时，肌浆网重新吸收钙离子，肌球蛋白与肌原纤维之间的连接断开，肌纤维恢复松弛状态。
这些步骤构成了骨骼肌收缩的基本机制和过程。
根据大脑的指令，神经冲动通过神经肌肉接头到达肌肉纤维，从而引发肌纤维的收缩。
一旦神经冲动停止，肌纤维则会放松恢复松弛状态。
骨骼肌的收缩和放松过程协调地进行，使得人体能够进行各种运动。
骨骼肌收缩机制
肌细胞的兴奋表现为细胞膜上出现可传导的动作电位(AP),而肌细胞的收缩则是细胞内部肌丝滑行的结果。
肌细胞的兴奋不能直接引起肌肉收缩，二者之间存在一个耦联过程。
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(excitation-contraction coupling)。
实现横纹肌兴奋-收缩耦联的组织结构是肌管系统，起关键作用的物质是Ca2+。
而横纹肌细胞收缩和舒张的基
本单位是肌节(sarcomere)。
接下来将介绍三个骨骼肌收缩的重要方面：1)骨骼肌细胞的微细结构；2)骨骼肌收缩分子机制；3)骨骼肌的兴奋-收缩耦联。
骨骼肌细胞的微细结构
肌原纤维(myofibril)
横纹肌细胞的胞质内含有大量的肌原纤维(myofibril)，平行排列，直径在1~2 •m 之间，纵观肌细胞全长。
肌细胞的收缩成份就存在于肌原纤维上。
肌原纤维沿长轴呈现整齐交替的明、暗排列，被称为明带(light band)和暗带(dark band)。
在肌肉处于舒张状态时，暗带中央有一段相对较亮的区域，称为H带，H带的
中央有一条横线，称为M线(M line)。
明带中央也有一条线，称为Z线(Z line)。
肌节是横纹肌细胞收缩和舒张的基本功能单位。
肌小节=1/2明带+暗带+ 1/2 明带=2条Z 线间的区域。
肌原纤维呈现明带和暗带相间是由于肌原纤维由两套粗细不同的肌丝：粗肌丝和细肌丝组成，以及它们之间又存在不同程度的重叠。
明带只有细肌丝(thin filament)，直径约5 nm，长度约1 J m，一端固定于Z线，另一端游离形式插入暗带的粗肌丝之间。
暗带主要是粗肌丝(thick filament)，直径约10 nm，长度约 1.6，两端游离，中间固定于M线。
在安静情况下，M线两侧没有细肌丝的插入，形成较为明亮的H带，H带两次则是粗、细肌丝重叠区。
安静情况下，肌节的长度约为2~2.2」m。
粗肌丝组成和结构
粗肌丝是众多肌球蛋白(myosin)分子组成的。
每个肌球蛋白由两条缠绕在一
起的重链(heavy chain)、两条碱性轻链⑻kali light chain)和两条调节轻链(regulatory light chain )共同组成。
两条重链分为三个区域：1)尾部(tail region ), 呈杆状，以：•螺旋缠绕相互形成肌球蛋白分子的主体；2)铰链部(hinge region)，由杆部伸出，链接头部；3)头部(head)，也称横桥(cross-bridge)，重链分开后形成的两个球形结构。
两个头部分别和一条碱性轻链和调节轻链形成复合物。
碱性轻链的作用是稳定肌球蛋白的头部，而调节轻链的作用是调节横桥ATP酶活性。
横桥的结构和特点
每个粗肌丝上伸出的横桥约有300~400个，沿长轴排成6列，分别于粗肌丝周围的6条细肌丝对应。
横桥的特点：1)能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合；2)具有ATP酶的作用，与结合位点结合后，分解ATP提供横桥扭动(肌丝滑行)和作功的能量。
细肌丝组成和结构
细肌丝由三种蛋白分子组成：1 )肌动蛋白(actin):表面有与横桥结合的位点，与肌丝滑行直接相关，与肌球蛋白一起被称为收缩蛋白；静息时该位点被原肌球蛋白掩盖；2)原肌球蛋白(tropomysin)：位于肌动蛋白和横桥之间，将肌动蛋白上的横桥结合位点遮盖，阻止横桥与肌动蛋白的结合，具有阻滞效应，被称为条件蛋白；3)肌钙蛋白(troponin):也是调节蛋白，由三个亚单位：TnT、Tnl和TnC组成。
TnT:与原肌球蛋白结合，将肌钙蛋白分子和原肌球蛋白连在一起；Tnl:抑制性亚单位，与肌动蛋白结合，使原肌球蛋白能够保持在肌动蛋白的双螺旋沟壁上，保持其阻滞效应；
TnC : Ca2+结合亚单位，与Ca2+结合后
肌钙蛋白构象发生变化，使Tnl与肌动蛋白结合减弱，原肌球蛋白移动，暴露出肌动蛋白上的横桥结合位点，使肌动蛋白与横桥结合。
肌管系统是横纹肌细胞实现兴奋-收缩耦联的关键结构
肌管系统(Muscular Tubular System):包绕在每条肌原纤维周围的囊管状结构，有两组来源和功能都不同的独立管道系统。
横管系统(transverse tubular
system ）：T 管，肌膜内凹而成；内含细胞外液，肌膜AP 沿T 管传导；纵管系统（Iongitudinal tubular system）: L 管，也称肌质网（SR）;对Ca2+进行储存、释放、再聚集。
肌节两端的SR （靠近T管），形成膨大，称终池，富含Ca2+（称为细胞内的Ca2+库）；三联管：T管+终池x 2。
两类肌管的膜各自具有不同的功能蛋白分子。
T管膜上除了有同肌膜一样的电压门控Na+、K+两种离子通道外，还有一种特殊的电压门控L型钙通道（DHP 受体）。
SR终池膜上则有另外一种钙通道（RyR），其参与SR内Ca2+向胞质内释放；SR 膜还有存在许多钙泵，消耗能量的情况下，可逆浓度梯度将胞质内的C a 2+主动转运到SR 中储存。
骨骼肌收缩机制
骨骼肌收缩分子机制-肌丝滑行理论（myofilament sliding theory）
肌丝滑行理论（myofilament sliding theory）由20 世纪50 年代初期Huxley 等提出，主要内容是：横纹肌的肌原纤维由两种粗细不等且相互平行排列的肌丝所构成，肌肉的缩短和伸长是通过粗细肌丝在肌节内的相互滑动发生的，而肌丝本身长度没有发生改变或扭曲。
这一理论的直接证据来源于肌肉收缩时肌节长度变化的观察。
具体过程：终池内的Ca2+进入肌浆一Ca2+与肌钙蛋白TnC结合一原肌球蛋白位移，暴露肌动蛋白上的横桥结合位点一横桥与结合位点结合，将水解ATP产生的势能转换为动能一横桥向M线方向摆动一牵拉细肌丝朝肌节中央滑行一肌节缩短=肌细胞收缩。
横桥周期（cross-bridge cycling）
横桥周期指横桥与肌动蛋白结合、摆动、复位与再结合的过程。
周期的长短决定肌肉的缩短速度。
主要包括：1）横桥与细肌丝肌动蛋白结合；2）横桥扭动；3）横桥与细肌丝解离；4）横桥水解ATP 获能并复位。
每次横桥扭动产生的移动距离（或称步长）约5~15 nm 。
骨骼肌的兴奋-收缩耦联（excitation-contraction coupling ）
把肌细胞的电兴奋和肌细胞的机械收缩连接起来的中介过程称为兴奋-收缩耦联
(excitatio n-c on traction coupli ng)。
最关键的因素是细胞质内Ca2+浓度升高。
过程：①AP扩布至横管系统；②三联管处的信息传递；③终池膜上钙通道开放，触发肌丝滑行。
骨骼肌舒张机制
当胞质中的Ca2+被钙泵转运回SR内后，胞质内的Ca2+浓度降低，Ca2+与肌钙蛋白分离，原肌球蛋白的构象和“阻滞效应”恢复，横桥周期停止，肌肉便进入舒张状态，细肌丝恢复到收缩前的位置，肌小节回到收缩前的长度。
具体过程：兴奋-收缩耦联后一肌膜电位复极化一终池膜对Ca2+通透性J, SR膜Ca2+ 泵激活一胞质[Ca2+] J - Ca2+与肌钙蛋白解离一原肌球蛋白复位覆盖横桥结合位点一骨骼肌舒张。
思考题：试述神经兴奋引起骨骼肌细胞收缩的全过程。
