骨骼肌心肌和平滑肌细胞生理.pptx

第五章第五章 骨骼肌、心肌骨骼肌、心肌和平滑肌细胞生理和平滑肌细胞生理有三种不同类型的肌细胞：骨骼肌、平滑肌、心肌有三种不同类型的肌细胞：骨骼肌、平滑肌、心肌w按形态分类：按形态分类：横纹肌横纹肌骨骼肌和心肌骨骼肌和心肌 非横纹肌非横纹肌平滑肌平滑肌w按神经支配的性质和功能分类：按神经支配的性质和功能分类：随意肌随意肌骨骼肌骨骼肌 非随意肌非随意肌心肌和平滑肌心肌和平滑肌 第一节第一节 骨骼肌生理骨骼肌生理 第二节第二节 平滑肌生理平滑肌生理 第三节第三节 心肌生理心肌生理 第一节第一节 骨骼肌生理骨骼肌生理w骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的骨骼肌是机体最大的组织，接受神经纤维的支配，因而能将神经信号转变为肌细胞的收支配，因而能将神经信号转变为肌细胞的收缩。过程涉及电信号缩。过程涉及电信号化学信号化学信号电信电信号间的转换，最后表现为骨骼肌收缩。号间的转换，最后表现为骨骼肌收缩。一、骨骼肌的超微结构一、骨骼肌的超微结构w骨骼肌由大量成束的肌纤维组成，每条肌纤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，骨骼肌纤维呈长圆柱形，维就是一个肌细胞，骨骼肌纤维呈长圆柱形，直径直径10-10010-100mm，是多核细胞，是多核细胞，其最主要的形其最主要的形态结构特征是含有大量的肌原纤维，每条肌态结构特征是含有大量的肌原纤维，每条肌原纤维被肌管围绕。原纤维被肌管围绕。骨骼肌细胞的结构骨骼肌细胞的结构 （一）（一）肌原纤维肌原纤维 光学显微镜下观察光学显微镜下观察 1 1）明带（）明带（I I带）和暗带（带）和暗带（A A带）带）2 2）H H带，带，MM线，线，Z Z线线 3 3）肌节）肌节 细肌丝细肌丝 肌动蛋白肌动蛋白 原肌球蛋白原肌球蛋白 电子显微镜下观察电子显微镜下观察 粗肌丝粗肌丝 肌凝蛋白肌凝蛋白(肌球蛋白肌球蛋白)组成，呈端部膨大组成，呈端部膨大(横横桥桥)的长杆状。的长杆状。亚单位亚单位C亚单位亚单位T亚单位亚单位I肌钙蛋白肌钙蛋白 粗粗肌肌丝丝：由由肌肌球球或或称称肌肌凝凝蛋蛋白白组组成成，其其头头部部有有一一膨膨大大部部-横横桥桥：能能与与细细肌肌丝丝上上的的结结合合位位点点发发生生可可逆逆性性结结合合；具具有有ATPATP酶酶的的作作用用，与与结结合合位位点点结结合合后后,分分解解ATPATP提提供供横横桥桥扭扭动动(肌肌丝丝滑滑行行)和和作功的能量。作功的能量。细细肌肌丝丝：肌肌动动蛋蛋白白：表表面面有有与与横横桥桥结结合合的的位位点点，静静息息时时被被原原肌肌球球蛋蛋白白掩掩盖盖；原原肌肌球球蛋蛋白白：静静息息时时掩掩盖盖横横桥桥结结合合位位点点；肌肌钙钙蛋蛋白白：与与CaCa2+2+结结合合变变构构后后,使使原原肌肌球球蛋蛋白白位移，位移，暴露出结合位点。暴露出结合位点。(二二)骨骼肌的肌膜系统骨骼肌的肌膜系统 横管系统：横管系统：T T管管(肌膜内凹而成。肌膜肌膜内凹而成。肌膜APAP沿沿T T管传导管传导)。纵管系统：纵管系统：L L管管(也称肌浆网。肌节两也称肌浆网。肌节两端的端的L L管称终池，富含管称终池，富含CaCa2+2+)。三联管：三联管：T T管管+终池终池22 二、肌肉收缩的机理二、肌肉收缩的机理 （一）（一）滑行理论滑行理论 肌肉收缩时肌肉缩短，不肌肉收缩时肌肉缩短，不是肌丝的缩短而是肌小节的是肌丝的缩短而是肌小节的缩短。缩短。肌肉收缩时，从肌肉收缩时，从Z Z线伸出线伸出的细肌丝在某种力量的作用的细肌丝在某种力量的作用下向暗带中央滑行而使肌小下向暗带中央滑行而使肌小节缩短。节缩短。按任意键按任意键飞入横桥摆动动画飞入横桥摆动动画肌节缩短肌节缩短=肌细胞收缩肌细胞收缩横桥摆动横桥摆动横桥与结合位点结合，横桥与结合位点结合，分解分解ATPATP释放能量释放能量CaCa2 2+与肌钙蛋白结合与肌钙蛋白结合肌钙蛋白的构型肌钙蛋白的构型终池膜上的钙通道开放终池膜上的钙通道开放终池内的终池内的CaCa2 2+进入肌浆进入肌浆肌丝滑行的过程肌丝滑行的过程原肌球蛋白位移，暴露原肌球蛋白位移，暴露细肌丝上的结合位点细肌丝上的结合位点结结合合摆摆动动解解离离横桥周期：横桥周期：肌丝滑行几点说明肌丝滑行几点说明:1 1）肌肌细细胞胞收收缩缩时时肌肌原原纤纤维维的的缩缩短短,并并不不是是肌肌丝丝本本身身缩缩短短,而而是是细细肌肌丝丝向向肌肌节节中中央央(粗粗肌肌丝丝内内)滑滑行行。因因相相邻邻Z Z线线靠靠近近,即即肌肌节节缩缩短短；暗暗带带长长度度不不变变,即即粗粗肌肌丝丝长长度度不不变变；从从Z Z线线到到H H带带边边缘缘的的距距离离不不变变,即即细细肌肌丝丝长度不变长度不变;明带和明带和H H带变窄。带变窄。2 2）横横桥桥的的循循环环摆摆动动，细细肌肌丝丝向向肌肌节节中中央央(粗粗肌肌丝丝内内)滑行，滑行中由于肌肉的负荷而受阻，便产生张力。滑行，滑行中由于肌肉的负荷而受阻，便产生张力。3 3）横横桥桥的的循循环环摆摆动动在在肌肌肉肉中中是是非非同同步步的的，从从而而肌肌肉产生恒定的张力和连续的缩短。肉产生恒定的张力和连续的缩短。4 4）横横桥桥循循环环摆摆动动的的参参入入数数目目及及摆摆动动速速率率，是是决决定定肌肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。肌肉缩短程度、速度和肌张力的关键因素。（二）（二）兴奋兴奋-收缩偶联收缩偶联 肌膜电兴奋的传导：肌膜电兴奋的传导：指肌膜产生指肌膜产生APAP后后,AP,AP由横管系由横管系统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近统迅速传向肌细胞深处，到达三联管和肌节附近。三联管处的信息传递：三联管处的信息传递：（尚不很清楚）（尚不很清楚）肌浆网（纵管系统）中肌浆网（纵管系统）中CaCa2+2+的释放：的释放：指终池膜上的指终池膜上的钙通道开放，终池内的钙通道开放，终池内的CaCa2+2+顺浓度梯度进入顺浓度梯度进入肌肌浆，触浆，触发肌丝滑行，肌细胞收缩。发肌丝滑行，肌细胞收缩。CaCa2+2+是兴奋是兴奋-收缩耦联的耦联物收缩耦联的耦联物（三）（三）骨骼肌舒张机制骨骼肌舒张机制兴奋兴奋-收缩耦联后收缩耦联后肌膜电位复极化肌膜电位复极化终池膜对终池膜对CaCa2+2+通透性通透性肌浆网膜肌浆网膜CaCa2+2+泵激活泵激活肌浆网膜肌浆网膜CaCa2+2+CaCa2+2+与肌钙蛋白解离与肌钙蛋白解离原肌凝蛋白复盖的原肌凝蛋白复盖的横桥结合位点横桥结合位点骨骼肌舒张骨骼肌舒张三、骨骼肌收缩的机械特性三、骨骼肌收缩的机械特性负荷：负荷：牵拉肌肉的力牵拉肌肉的力张力：张力：肌肉收缩时可对接触物体肌肉收缩时可对接触物体 产生的力产生的力两相反的力两相反的力肌肉收缩表现为肌肉收缩表现为长度的缩短和张力的增加长度的缩短和张力的增加。（一）（一）骨骼肌的收缩形式与特点骨骼肌的收缩形式与特点 1 1、等长收缩：、等长收缩：肌肉收缩时肌肉收缩时,只有张力增加而长度不变只有张力增加而长度不变的收缩的收缩,称为等长收缩。称为等长收缩。特点是特点是特点是特点是：参与收参与收参与收参与收缩缩的肌的肌的肌的肌纤维纤维长长度度度度发发生改生改生改生改变变、数量不、数量不、数量不、数量不变变最最最最终终使使使使张张力改力改力改力改变变。2 2、等张收缩：、等张收缩：肌肉收缩时肌肉收缩时,只有长度缩短而张力不变只有长度缩短而张力不变的收缩的收缩,称为等张收缩。称为等张收缩。特点是：特点是：特点是：特点是：参与收缩的肌纤维参与收缩的肌纤维数量发生改变、长度不变最终使张力改变。数量发生改变、长度不变最终使张力改变。3 3、伸长收缩：、伸长收缩：由于外力的作用超过了肌纤维横桥所由于外力的作用超过了肌纤维横桥所能产生的力，肌肉被迫伸长，称为能产生的力，肌肉被迫伸长，称为伸长收缩伸长收缩。特点是特点是特点是特点是：外力作用下的被动过程。外力作用下的被动过程。（二）（二）单收缩单收缩 肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。（三）（三）复合收缩复合收缩 肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程。新的收缩在此基础上出现的过程。不完全强直收缩：不完全强直收缩：在刺激频率较低时，描记的收缩曲线呈锯齿状。在刺激频率较低时，描记的收缩曲线呈锯齿状。完全强直收缩：完全强直收缩：当新刺激落在前一次收缩的缩短期当新刺激落在前一次收缩的缩短期,所出现的强而持所出现的强而持久的收缩过程。久的收缩过程。机制：机制：强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象(并非并非动作电位的叠加，动作电位始终是分离的动作电位的叠加，动作电位始终是分离的)，所以，所以,强强直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。（二）（二）单收缩单收缩 肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。肌肉受到一次刺激，引起一次收缩和舒张的过程。（三）（三）复合收缩复合收缩 肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，肌肉受到连续刺激，前一次收缩和舒张尚未结束，新的收缩在此基础上出现的过程。新的收缩在此基础上出现的过程。不完全强直收缩：不完全强直收缩：在刺激频率较低时，描记的收缩曲线呈锯齿状。在刺激频率较低时，描记的收缩曲线呈锯齿状。完全强直收缩：完全强直收缩：当新刺激落在前一次收缩的缩短期当新刺激落在前一次收缩的缩短期,所出现的强而持所出现的强而持久的收缩过程。久的收缩过程。机制：机制：强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象强直收缩是各次单收缩的机械叠加现象(并非并非动作电位的叠加，动作电位始终是分离的动作电位的叠加，动作电位始终是分离的)，所以，所以,强强直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。直收缩的收缩幅度和收缩力比单收缩大。骨骼肌收缩的形式骨骼肌收缩的形式（三）（三）肌长肌长-肌张力关系肌张力关系w肌肉遇到的负荷有两种：肌肉遇到的负荷有两种：不增加肌肉的初长度，但能阻止肌肉的缩短不增加肌肉的初长度，但能阻止肌肉的缩短前负荷：前负荷：后负荷：后负荷：使肌肉具有一定的初长度使肌肉具有一定的初长度只有在具有一定后负荷的条件下进行等张收缩，只有在具有一定后负荷的条件下进行等张收缩，肌肉收缩才能有效做功肌肉收缩才能有效做功w最适前负荷w最适长度：产生最大等长收缩肌张力时的肌长。四、骨骼肌的分类四、骨骼肌的分类（一）根据骨骼肌纤维分解（一）根据骨骼肌纤维分解ATP的速率来分：的速率来分：快肌：快肌：ATP活性高活性高 慢肌：慢肌：ATP活性低活性低（二）根据结合（二）根据结合ATP酶的类型来分酶的类型来分 氧化型：线粒体多，氧化磷酸化能力强氧化型：线粒体多，氧化磷酸化能力强 红肌纤维红肌纤维 糖解型：线粒体少，糖解酶和糖原贮存多糖解型：线粒体少，糖解酶和糖原贮存多 白肌纤维白肌纤维三种类型的纤维三种类型的纤维w慢氧化肌纤维（）w快氧化肌纤维（a）w快糖解肌纤维（b）第二节第二节 平滑肌生理平滑肌生理w非横纹肌、不随意肌平滑肌平滑肌(纵切纵切)平滑肌平滑肌(横切横切)一、平滑肌的结构一、平滑肌的结构.呈长梭形，直径不等，无分支。呈长梭形，直径不等，无分支。.单核，椭圆形或杆状，居中。单核，椭圆形或杆状，居中。.无横纹。无横纹。平滑肌纤维的超微结构特点平滑肌纤维的超微结构特点1、无横小管，可见肌膜凹、无横小管，可见肌膜凹 陷形成的小凹；陷形成的小凹；2、肌纤维内无肌原纤维，、肌纤维内无肌原纤维，可见致密体、中间丝、可见致密体、中间丝、粗肌丝和细肌丝；粗肌丝和细肌丝；3、相邻肌纤维之间有缝隙、相邻肌纤维之间有缝隙连接。连接。二、平滑肌的电活动二、平滑肌的电活动w平滑肌动作电位的发生以来于Ca2+，而不是Na+，除极化开放的电压门控的Ca2+通道。（一）单位平滑肌和自发电活动电位（一）单位平滑肌和自发电活动电位 单位平滑肌：单位平滑肌：能产生自发动作电位，无恒定能产生自发动作电位，无恒定的静息膜电位，主要存在于腔器官壁和内脏的静息膜电位，主要存在于腔器官壁和内脏器官中，如消化道、呼吸道、生殖器官等。器官中，如消化道、呼吸道、生殖器官等。起搏点电位和慢波电位起搏点电位和慢波电位w起搏点电位：起搏点电位：膜自动除极化达到阈电位的膜膜自动除极化达到阈电位的膜电位变化，一旦产生，便会传遍合胞体细胞，电位变化，一旦产生，便会传遍合胞体细胞，并引起收缩（肌源性收缩）并引起收缩（肌源性收缩）w慢波电位：慢波电位：膜自动周期性交替发生膜自动周期性交替发生超极化超极化和和复极化复极化电位的波动电位的波动（二）多单位平滑肌和神经元性活动（二）多单位平滑肌和神经元性活动w多单位平滑肌：多单位平滑肌：由多个分离的、功能上相互由多个分离的、功能上相互独立的单位组成，每个单位都需受到刺激才独立的单位组成，每个单位都需受到刺激才能收缩，属于神经源性活动，与骨骼肌不同能收缩，属于神经源性活动，与骨骼肌不同的是它受自主神经支配，主要存在于大血管的是它受自主神经支配，主要存在于大血管的管壁、气管、眼肌和毛囊基部等。的管壁、气管、眼肌和毛囊基部等。w大多平滑肌中，这两种平滑肌的特性是共同大多平滑肌中，这两种平滑肌的特性是共同存在的存在的三、平滑肌的收缩三、平滑肌的收缩wCa2+影响肌球蛋白，收缩活动受肌球蛋白的调节。（一）收缩机制1、4个Ca2+与钙调蛋白结合形成复合体2、钙调蛋白复合体与肌球蛋白轻链激酶（MLCK）结合（激活）3、激活的MLCK利用ATP肌球蛋白轻链磷酸化4、磷酸化的横桥被激活，与激动蛋白结合(二)钙离子浓度的调节w细胞外Ca2+是启动平滑肌收缩的主要来源第三节 心肌生理w横纹肌横纹肌w非随意肌非随意肌一、心肌光镜结构特点一、心肌光镜结构特点 .短圆柱形，短圆柱形，有分支。有分支。.单核，单核，位于细胞中央。位于细胞中央。.周期性横纹。周期性横纹。.有闰盘。有闰盘。.有肌原纤维。有肌原纤维。心肌心肌(纵切纵切)心肌心肌(横切横切)心肌纤维光镜结构心肌纤维光镜结构二、心肌电镜结构特点二、心肌电镜结构特点 .肌原纤维粗细不等，分界不清；肌原纤维粗细不等，分界不清；.肌原纤维之间有丰富的线粒体；肌原纤维之间有丰富的线粒体；.T.T小管粗大，位于小管粗大，位于Z Z线水平；线水平；.肌浆网稀疏，肌浆网稀疏，L L小管不发达，终池小而小管不发达，终池小而 少，多与横小管形成少，多与横小管形成二联体二联体；.闰盘位于闰盘位于Z Z线水平，为缝隙连接、桥粒线水平，为缝隙连接、桥粒 和中间连接。和中间连接。骨骼肌骨骼肌(左左)与心肌与心肌(右右)纤维超微结构立体模式图纤维超微结构立体模式图 心肌纤维超微结构心肌纤维超微结构闰闰盘盘心心肌肌闰闰盘盘超超微微结结构构模模式式图图三、心肌细胞的动作电位w快反应动作电快反应动作电位：位：房室肌细房室肌细胞和特殊传导胞和特殊传导组织中。组织中。w慢反应动作电慢反应动作电位：位：窦房结处窦房结处心室肌细胞动作电位的特征与骨骼肌细胞或神经纤维相比，心室肌细胞动作电位的特征：w存在平台期w动作电位时程长w复极过程复杂w参与活动 的离子种类多w有效不应期长 心室肌心室肌APAP的时相、形态特点及离子基础的时相、形态特点及离子基础NaNa+-K-K+泵活动泵活动增加增加复极完毕，静息电位恢复复极完毕，静息电位恢复4 4相相静息期静息期K K+大量外流大量外流0mV0mV至至-90mV-90mV(持续时间约持续时间约100-150mS100-150mS）3 3相相快速复极化末期快速复极化末期CaCa2+2+缓慢内流和缓慢内流和K K+外流外流0mV0mV附近附近（持续（持续100100至至150mS)150mS)2 2相相平台期平台期K K+外流外流+30mV+30mV至至0mV0mV（持续时间（持续时间10mS10mS）1 1相相快速复极化初期快速复极化初期NaNa+快速内流快速内流-90mV-90mV至至+30mV+30mV（持续时间（持续时间1mS1mS）0 0相相去极化期去极化期离子基础离子基础形态特点形态特点时时 相相三、心肌的收缩三、心肌的收缩w钙离子移动的机制：必须有外援Ca2+供给和启动心肌的主动张力和被动张力心肌的主动张力和被动张力w心肌中，有心肌中，有titin蛋白，使得肌节在很短时其蛋白，使得肌节在很短时其被动张力已开始缓慢上升，对心肌的过度牵被动张力已开始缓慢上升，对心肌的过度牵拉有保护作用。拉有保护作用。骨骼肌：骨骼肌：肌节在肌节在1.8-2.6m张力变化平缓张力变化平缓 心肌：心肌：主动张力形成一个较陡的峰主动张力形成一个较陡的峰