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骨骼肌的兴奋与收缩:骨骼肌纤维的结构


AP传导到神经末梢,触发神经递质的释放,神经递质
与接头后膜上的受体结合,使肌纤维产生动作电位,
引起肌肉收缩。

骨骼肌是由大量成束的肌纤维组成的,每条肌纤维就是一个肌细胞。 肌纤维平行排列成肌束,两端与由结缔组织构成的肌腱相融合,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,就能导致肢体的屈曲和伸直。骨骼肌纤维接受运动神经末梢的支配,在有神经冲动传来时,发生收缩。当神经冲动传导到神经末梢,首先进行神经-肌肉接头的兴奋传递(AP传导到神经末梢,触发神经递质的释放,神经递质与接头后膜上的受体结合,使肌纤维产生动作电位的全过程。),使骨骼肌纤维产生自己的AP;然后,肌纤维内部的兴奋-收缩偶联(在横桥作用下,细肌丝沿粗肌丝之间的间隙,向肌小节中央(M线)作相对滑动,使肌小节缩短而产生收缩。)机制导致肌纤维产生收缩。

骨骼肌纤维的结构

骨骼肌纤维在结构上最突出的特点,是含有大量的肌原纤维和丰富的肌管系统,且其排列高度规则有序。肌纤维是肌肉的结构和功能单位。每个肌纤维内含有大量平行排列,纵贯肌纤维全长的肌原纤维(fibrils),肌原纤维是很多肌小节串联而成的长纤维结构。肌小节是肌肉收缩和舒张的最基本单位。

(一)肌原纤维与肌小节

肌小节的组成

在光镜下,每条肌原纤维的全长呈现规则的明暗交替,分别称为明带和暗带暗带的长度固定,不论肌肉处于静止、被牵拉或收缩状态,它都保持1.5μm的长度。暗带的中央,有一段相对透明的区域,称为H带。其长度随肌肉的状态不同而有变化,在肌肉安静时较长,肌肉收缩时变短。H带的中央,亦即暗带的中央,有一条横向的暗线,称为M线。明带的中央也有一条横向的暗线,称为Z线。明带的长度在肌肉安静时较长,在肌肉收缩时也变短。已经肯定, 肌原纤维上每一段位于两条Z线之间的区域,是肌肉收缩和舒张的最基本单位,称为肌小节,它由两侧各1/2个明带和位于中间的暗带构成(左图)。由于明带的长度可变,肌小节的长度在不同状态下可在1.5-3.5μm之间变动,安静时肌小节的长度约为2.0-2.2μm。

肌小节的明带和暗带包含更细的,平行排列的丝状结构,称为肌丝。暗带中含有的肌丝较粗,称为粗肌丝,长度与暗带相同。实际上,暗带正是由于成束的粗肌丝通过M线固定在某些特定位置而形成的,因而颜色较暗。明带中的肌丝较细,称为细肌丝,它们由Z线结构向两侧的明带伸出,游离端的一段伸入暗带,和粗肌丝处于交错和重叠的状态。可见,H带实际上是暗带中粗细肌丝不重叠的部分,因而颜色略浅。肌肉缩短时,明带和H带都相应缩短,而暗带长度不变,说明肌肉的缩短可能是由于细肌丝的游离端伸入暗带的程度增加造成的。粗细肌丝的空间排列相当规则。由肌原纤维暗带处的横断面可观察到,每条细肌丝周围有三条粗肌丝环绕,每条粗肌丝周围有六条细肌丝环绕。在明带处的横断面上只有细肌丝,而在H带处的横断面则只能看到粗肌丝。

(二)肌管系统

肌管系统

肌管系统指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构,由来源和功能都不同的两组独立的管道系统组成。 在Z线附近,肌纤维膜(肌膜)向细胞内凹陷,与肌原纤维成垂直角度穿行于细胞内,形成包绕肌原纤维的管道。包绕不同肌原纤维的管道彼此相互连通。这一管道系统即横管(transverse tubule)系统,或T管。它是肌膜向细胞深处的延续。

纵管系统,又称L管则是肌原纤维周围的另一组肌管系统,即肌浆网(sarcoplasmic reticulum),分支多,相互连通,走行与肌小节平行,包绕每个肌小节的中间部分。它在接近肌小节两端的横管时管腔出现膨大,称为终末池(terminal cisternae),其中贮存了大量钙离子,因此又称为细胞内的钙库。终末池毗邻横管,但不与横管相通。每一个横管和来自两侧肌小节的纵管终末池构成了三联管结构(triad system)。横管系统的作用是将肌细胞的兴奋沿T管膜传导到细胞内部,而肌浆网和终末池的作用是控制钙离子的贮存、释放和再积聚,触发肌小节的收缩和舒张。可见,三联管结构是耦联肌细胞膜的电兴奋和细胞内收缩过程的关键部位。


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