动物生理学全套课件(下).ppt
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- 动物 生理学 全套 课件
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1、动物生理学第九章第九章 肌肉(肌肉(Muscle)本章重点本章重点 粗细肌丝的组成,骨骼肌收缩的机理粗细肌丝的组成,骨骼肌收缩的机理“滑行学说滑行学说”,兴奋,兴奋- -收缩偶联,骨骼肌的收收缩偶联,骨骼肌的收缩形式,运动终板,运动单位,神经缩形式,运动终板,运动单位,神经- -肌肉接肌肉接头处兴奋传递的过程,终板电位。头处兴奋传递的过程,终板电位。第一节第一节 肌细胞的收缩机理肌细胞的收缩机理 一、骨骼肌的功能结构一、骨骼肌的功能结构(一)肌原纤维和肌小节微细结构(一)肌原纤维和肌小节微细结构(图图) 肌小节:两条肌小节:两条Z Z线间的区域线间的区域 长度长度 = 1/2= 1/2明带明带
2、 + + 暗带暗带 + 1/2+ 1/2明带明带 (二)肌管系统(二)肌管系统 1.1.横管(横管(T T管):管):兴奋传递的通路;兴奋传递的通路;2.2.纵管(纵管(L L管):管):是肌细胞内的钙库,膜上有钙泵,能是肌细胞内的钙库,膜上有钙泵,能通过对通过对CaCa2+2+的贮存、释放和回收,触发和终止肌原的贮存、释放和回收,触发和终止肌原纤维收缩;纤维收缩;3.3.三联管:三联管:横横管和管和纵纵管衔接部位,使横管传递的膜电管衔接部位,使横管传递的膜电位变化与纵管终池释放回收位变化与纵管终池释放回收CaCa2+2+的活动耦联起来。的活动耦联起来。二、二、骨骼肌的微细结构骨骼肌的微细结构
3、肌微丝肌微丝(一)粗肌丝(一)粗肌丝1.1.粗肌丝粗肌丝结构:结构:肌球(凝)蛋白肌球(凝)蛋白 2.2.横桥的作用:横桥的作用:(1 1)与肌动蛋白分子呈可逆结合,拖动细肌丝向)与肌动蛋白分子呈可逆结合,拖动细肌丝向M M线线 方向扭动方向扭动(2 2)具有)具有ATPATP酶活性,被激活后可分解供能酶活性,被激活后可分解供能央的M线聚合成束央的M线聚合成束杆状尾部:朝向暗带中杆状尾部:朝向暗带中内含ATP酶内含ATP酶球形头部:形成横桥球形头部:形成横桥肌球蛋白肌球蛋白,TnCTnITnT(二)(二)细肌丝细肌丝 由肌动(纤)蛋白、原肌球(凝)蛋白和肌钙蛋由肌动(纤)蛋白、原肌球(凝)蛋白
4、和肌钙蛋白白(原宁蛋白)(原宁蛋白)组成组成1.1.肌动蛋白:肌动蛋白:在肌浆中形成两条串株状的链,是构成在肌浆中形成两条串株状的链,是构成细肌丝的骨架和主体。细肌丝的骨架和主体。 2.2.原肌球(凝)蛋白:原肌球(凝)蛋白:在肌肉静息时位于肌动蛋白与在肌肉静息时位于肌动蛋白与横桥之间,掩盖其结合位点。横桥之间,掩盖其结合位点。3.3.肌钙蛋白:肌钙蛋白: 与与CaCa2+2+结合,引起原肌凝蛋白构象改变暴露结合位点结合,引起原肌凝蛋白构象改变暴露结合位点点。点。抑制作用,暴露结合位抑制作用,暴露结合位肌动蛋白与横桥结合的肌动蛋白与横桥结合的 肌凝蛋白,解除肌凝蛋白,解除结合时将信息传递给原结
5、合时将信息传递给原在TnC与Ca在TnC与Ca TnI:TnI:子与原肌凝蛋白结合;子与原肌凝蛋白结合;TnT:使肌钙蛋白分TnT:使肌钙蛋白分有强大亲和力;有强大亲和力;合位点,对肌浆中Ca合位点,对肌浆中CaTnC:带双负电荷结TnC:带双负电荷结亚单位亚单位2 22 2肌钙蛋白肌钙蛋白原肌凝蛋白原肌凝蛋白调节蛋白调节蛋白 肌动蛋白肌动蛋白肌球蛋白肌球蛋白收缩蛋白收缩蛋白三、骨骼肌收缩的机理三、骨骼肌收缩的机理(一)神经(一)神经- -肌肉间的兴奋传递肌肉间的兴奋传递 1.1.神经神经- -肌肉接头(肌肉接头(运动终板运动终板) 运动终板:运动终板:运动神经纤维末梢终止在肌纤维表面构成运动
6、神经纤维末梢终止在肌纤维表面构成 卵圆形的板状结构。卵圆形的板状结构。 运动单位:运动单位:一个运动神经元和它所支配的全部骨骼肌一个运动神经元和它所支配的全部骨骼肌 纤维,叫做一个运动单位。纤维,叫做一个运动单位。和胆碱酯酶和胆碱酯酶接头后膜:Ach受体接头后膜:Ach受体接头间隙:50nm宽接头间隙:50nm宽内含Ach内含Ach接头前膜:突触小泡,接头前膜:突触小泡,2.2.神经神经- -肌肉接头间的兴奋传递肌肉接头间的兴奋传递运动神经末梢去极化运动神经末梢去极化Ca2+进入轴突内进入轴突内小泡内递质(小泡内递质(Ach)释放)释放Ach与突触后膜受体结合与突触后膜受体结合终板电位终板电位
7、(EPSP)Ca2+与钙调与钙调蛋白结合蛋白结合u终板电位终板电位(1 1)定义:)定义:运动终板膜的去极化电位称为终板电位。运动终板膜的去极化电位称为终板电位。(2 2)特点:)特点:无无“全或无全或无”特性,电位大小与递质量呈正相关;特性,电位大小与递质量呈正相关;无不应期,有总和现象;无不应期,有总和现象;以电紧张形式进行扩布,神经冲动、肌细胞动作电以电紧张形式进行扩布,神经冲动、肌细胞动作电位和收缩是一对一的;位和收缩是一对一的;其电位只是去极化,不会反极化。其电位只是去极化,不会反极化。 AchAch在完成传递后即被终板膜上的胆碱脂酶水解而在完成传递后即被终板膜上的胆碱脂酶水解而失活
8、,终板电位消失,以备下次神经冲动的传递。失活,终板电位消失,以备下次神经冲动的传递。3.3.影响神经影响神经- -肌肉接头传递的因素肌肉接头传递的因素(1 1)细胞外液)细胞外液CaCa2+2+浓度升高时,浓度升高时,AchAch释放量增加,有利于兴奋释放量增加,有利于兴奋 传递;相反,传递;相反,CaCa2+2+浓度降低时,则影响兴奋传递。浓度降低时,则影响兴奋传递。(2 2)AchAch与受体结合是触发终板电位的关键,而受体阻断剂,与受体结合是触发终板电位的关键,而受体阻断剂, 如美洲箭毒和如美洲箭毒和-银环蛇毒可特异性阻断后膜银环蛇毒可特异性阻断后膜AchAch受体通受体通 道,从而造成
9、传递阻滞,使肌肉松弛。道,从而造成传递阻滞,使肌肉松弛。(3 3)胆碱酯酶能及时清除)胆碱酯酶能及时清除AchAch,保证兴奋由神经向肌肉传递。,保证兴奋由神经向肌肉传递。 如有机磷制剂(敌敌畏)、新斯的明等,均有抑制胆碱如有机磷制剂(敌敌畏)、新斯的明等,均有抑制胆碱 酯酶的作用,使酯酶的作用,使AchAch在体内蓄积,导致后膜持续去极化,在体内蓄积,导致后膜持续去极化, 引起胆碱能神经和部分中枢功能亢进,传递受阻。引起胆碱能神经和部分中枢功能亢进,传递受阻。(二)(二)兴奋兴奋- -收缩偶联收缩偶联概念:肌细胞膜兴奋触发肌纤维收缩的生理过程为概念:肌细胞膜兴奋触发肌纤维收缩的生理过程为 兴
10、奋兴奋- -收缩偶联,收缩偶联,其偶联因子为其偶联因子为CaCa2+2+。三个步骤:三个步骤: (图)图)动作电位通过横管系统传向肌细胞深部动作电位通过横管系统传向肌细胞深部信息在三联管部位的传递信息在三联管部位的传递纵管系统中纵管系统中Ca2+的释放和再积累的释放和再积累AP传至横管传至横管横管膜上特殊蛋白质变构横管膜上特殊蛋白质变构解除阻塞作用解除阻塞作用终池膜终池膜Ca2+通道开放通道开放Ca2+大量进入肌浆大量进入肌浆肌浆内肌浆内Ca2+浓度迅速升高浓度迅速升高肌肉收缩肌肉收缩AP过后过后 激活肌浆网上的钙泵激活肌浆网上的钙泵Ca2+逆浓度差转运逆浓度差转运肌浆内肌浆内Ca2+浓度迅速
11、降低浓度迅速降低肌肉舒张肌肉舒张肌浆中肌浆中Ca2+TnC与与Ca2+结结合,肌钙蛋白合,肌钙蛋白构型发生改变构型发生改变其信息通过其信息通过TnI传递给传递给TnT原肌球蛋白构型原肌球蛋白构型发生改变,深陷发生改变,深陷于肌动蛋白的双于肌动蛋白的双股螺旋沟中股螺旋沟中暴露出肌暴露出肌动蛋白和动蛋白和横桥的结横桥的结合位点合位点肌动蛋肌动蛋白和横白和横桥结合桥结合横桥横桥ATP酶激活酶激活ATP分解释分解释放能量放能量横桥向横桥向M线方向摆线方向摆动,拖动细肌丝向动,拖动细肌丝向粗肌丝中滑行粗肌丝中滑行肌小节缩短肌小节缩短肌肉收缩肌肉收缩(三)骨骼肌收缩的机理(三)骨骼肌收缩的机理(“滑行学说
12、滑行学说”)肌浆中肌浆中Ca2+浓度浓度肌钙蛋白与肌钙蛋白与Ca2+分离分离肌钙蛋白与原肌凝肌钙蛋白与原肌凝蛋白构型恢复蛋白构型恢复肌动蛋白上的结合位点被覆盖肌动蛋白上的结合位点被覆盖横桥头部不能与结合位点结合横桥头部不能与结合位点结合细肌丝从粗肌丝中退出并复位细肌丝从粗肌丝中退出并复位肌肉舒张肌肉舒张 肌肉收缩的肌肉收缩的结构基础结构基础是粗、细肌丝各蛋白质是粗、细肌丝各蛋白质的结构和特性;横桥的结构和特性;横桥ATPATP酶分解酶分解ATPATP供能;而整个供能;而整个过程触发和终止的过程触发和终止的关键关键是是CaCa2+2+与肌钙蛋白的结合与肌钙蛋白的结合和分离,即和分离,即CaCa2
13、+2+浓度高低浓度高低的变化。的变化。第二节第二节 骨骼肌的生理特性骨骼肌的生理特性 骨骼肌有兴奋性、传导性和收缩性等生理特性。骨骼肌有兴奋性、传导性和收缩性等生理特性。1.1.骨骼肌的骨骼肌的兴奋性兴奋性较心肌和平滑肌为高,它只接受躯较心肌和平滑肌为高,它只接受躯体运动神经传来的冲动而兴奋,且不应期短。体运动神经传来的冲动而兴奋,且不应期短。2.2.骨骼肌的骨骼肌的传导传导速度比心肌和平滑肌快,但任何一点速度比心肌和平滑肌快,但任何一点发生的兴奋只能局限于同一条肌纤维内传播。发生的兴奋只能局限于同一条肌纤维内传播。3.3.骨骼肌的骨骼肌的收缩性收缩性特点是:速度快、强度大、但不能特点是:速度
14、快、强度大、但不能持久。持久。 一、骨骼肌的收缩形式一、骨骼肌的收缩形式 (一)等长收缩和等张收缩(一)等长收缩和等张收缩 肌肉兴奋后,发生以长度肌肉兴奋后,发生以长度变化为主而张力基本不变的收变化为主而张力基本不变的收缩,称为缩,称为等张收缩等张收缩;发生以张;发生以张力变化为主而长度基本不变的力变化为主而长度基本不变的收缩,称为收缩,称为等长收缩等长收缩。 (二)单收缩(二)单收缩 在实验条件下,肌肉受到一次刺激所引起的一次在实验条件下,肌肉受到一次刺激所引起的一次收缩,称为单收缩。单收缩包括潜伏期、缩短期和舒收缩,称为单收缩。单收缩包括潜伏期、缩短期和舒张期张期3 3个时期。个时期。 (
15、三)收缩总和与强直收缩(三)收缩总和与强直收缩 在实验条件下,给肌肉一连串的刺激,若后一次刺激落在实验条件下,给肌肉一连串的刺激,若后一次刺激落在前一刺激所引起收缩的舒张期内,则肌肉不再舒张,而出现在前一刺激所引起收缩的舒张期内,则肌肉不再舒张,而出现一个比前一次收缩幅度更高的收缩,这种现象称为一个比前一次收缩幅度更高的收缩,这种现象称为收缩总和。收缩总和。 随着刺激频率的增大,肌肉不断进行总和,直至肌肉处于随着刺激频率的增大,肌肉不断进行总和,直至肌肉处于持续的缩短状态,这种收缩称为持续的缩短状态,这种收缩称为强直收缩。强直收缩。 在刺激频率较低时,收缩曲线呈锯齿状态,这样的收缩称在刺激频率
16、较低时,收缩曲线呈锯齿状态,这样的收缩称为为不完全强直收缩不完全强直收缩。 当刺激频率升高时,可出现平滑的收缩曲线,这样的收缩当刺激频率升高时,可出现平滑的收缩曲线,这样的收缩称为称为完全强直收缩完全强直收缩。 引起完全强直收缩所需的最低刺激频率称为引起完全强直收缩所需的最低刺激频率称为临界融合频率临界融合频率。二、骨骼肌的能量代谢二、骨骼肌的能量代谢(一)骨骼肌收缩的能量来源(一)骨骼肌收缩的能量来源 直接能源:肌肉内直接能源:肌肉内ATPATP分解供能分解供能 最终能源:糖类无氧酵解和营养物质的彻底氧化最终能源:糖类无氧酵解和营养物质的彻底氧化 ATPATPADP+PiADP+Pi 能量用
17、途:大部分供横桥摆动、肌丝滑行能量用途:大部分供横桥摆动、肌丝滑行 小部分维持各种泵的功能小部分维持各种泵的功能 (二)(二)肌肉收缩时提供肌肉收缩时提供ATPATP的途径的途径复习思考题复习思考题 一、解释一、解释 单收缩单收缩 强直收缩强直收缩 运动终板运动终板 兴奋兴奋- -收缩耦联收缩耦联 二、问答题二、问答题 1.1.横桥的作用。横桥的作用。 2.2.肌丝滑行学说的要点。肌丝滑行学说的要点。 3.3.试述神经试述神经- -肌肉接头兴奋传递过程。肌肉接头兴奋传递过程。 明带明带Z Z线线 暗带暗带 H H带带M M线线肌小节肌小节粗肌丝分子排列示意图1.1.粗肌丝粗肌丝肌球(凝)蛋白肌
18、球(凝)蛋白细肌丝分子排列示意图第十章第十章 神经系统(神经系统(Nervous system) 目的要求:目的要求: 掌握神经元的功能、突触传递和反射活动规律等掌握神经元的功能、突触传递和反射活动规律等 了解神经系统的感觉功能、对躯体运动的调节功能了解神经系统的感觉功能、对躯体运动的调节功能 了解植物性神经系统的功能特点以及高级神经活动了解植物性神经系统的功能特点以及高级神经活动 第一节第一节 神经元活动的一般规律神经元活动的一般规律一、神经元和神经纤维一、神经元和神经纤维(一)(一)神经元神经元(neuronneuron)基本结构)基本结构1.1.功能:神经元有接受、整合和传递信息的功能。
19、功能:神经元有接受、整合和传递信息的功能。2.2.分类分类 (二)神经纤维传导兴奋的特征(二)神经纤维传导兴奋的特征 完整性、绝缘性完整性、绝缘性 、双向传导性、双向传导性 、不衰减性、不衰减性 、相对不疲劳性、相对不疲劳性 抑制性神经元抑制性神经元兴奋性神经元兴奋性神经元神经元(影响)神经元(影响)元)元)运动神经元(传出神经运动神经元(传出神经元)元)中间神经元(联络神经中间神经元(联络神经元)元)感觉神经元(传入神经感觉神经元(传入神经神经元(功能)神经元(功能)分类分类 二二、突触、突触 突触:突触:两个神经元之间彼此接触的功能部位两个神经元之间彼此接触的功能部位(一)突触分类(一)突
20、触分类1.1.接触部位接触部位 轴轴- -体突触体突触 轴轴- -轴突触轴突触 轴轴- -树突触树突触 树树- -树突触树突触2.2.传递信息方式:传递信息方式: 化学性突触化学性突触 电突触电突触(缝隙连接)缝隙连接)3.3.功能:功能: 兴奋性突触兴奋性突触 抑制性突触抑制性突触(二)突触的结构(化学性突触)(二)突触的结构(化学性突触)(1 1)突触前膜:突触小泡,内含)突触前膜:突触小泡,内含AchAch; (2 2)突触间隙:宽约)突触间隙:宽约202040nm40nm; (3 3)突触后膜:特殊受体与)突触后膜:特殊受体与AchAch结合,胆碱酯酶水解结合,胆碱酯酶水解AchAch
21、。(三)突触传递(化学性突触)(三)突触传递(化学性突触) 突触传递:突触传递:冲动从一个神经元通过冲动从一个神经元通过突触突触传递到另一个神经元的传递到另一个神经元的 过程。过程。 1.1.兴奋性突触传递兴奋性突触传递 2.2.抑制性突触传递抑制性突触传递1.1.兴奋性突触后电位(兴奋性突触后电位(EPSPEPSP)定义:突触后膜电位在递质作用下发生定义:突触后膜电位在递质作用下发生去极化去极化 改变,这种电位称为改变,这种电位称为EPSPEPSP。特点:局部兴奋特点:局部兴奋2.2.抑制性突触后电位(抑制性突触后电位(IPSPIPSP)定义:突触后膜电位在递质作用下发生定义:突触后膜电位在
22、递质作用下发生超极化超极化 改变,这种电位称为改变,这种电位称为IPSPIPSP。(四)突触传递特征(四)突触传递特征(1 1)单向传递:从突触前到突触后神经元;)单向传递:从突触前到突触后神经元; (2 2)突触延搁:信息传递时出现时间延缓;)突触延搁:信息传递时出现时间延缓;(3 3)总和作用:时间总和与空间总和;)总和作用:时间总和与空间总和;(4 4)兴奋节律的改变;)兴奋节律的改变;(5 5)对内环境变化的敏感和易疲劳。)对内环境变化的敏感和易疲劳。(五)突触抑制(五)突触抑制 1.1.突触后抑制:突触后抑制:由于突触后膜由于突触后膜超极化超极化,产生,产生抑制性抑制性突触后电位突触
23、后电位,使突触后神经元兴奋性降低,不易去,使突触后神经元兴奋性降低,不易去极化而呈现抑制。极化而呈现抑制。 传入侧支性抑制传入侧支性抑制:指感觉传入纤维的冲动进入脊:指感觉传入纤维的冲动进入脊髓后,一方面直接兴奋某一中枢神经元,另一方面髓后,一方面直接兴奋某一中枢神经元,另一方面通过其侧支兴奋另一抑制性中间神经元,然后通过通过其侧支兴奋另一抑制性中间神经元,然后通过抑制性中间神经元的活动转而抑制另一中枢神经元。抑制性中间神经元的活动转而抑制另一中枢神经元。其作用在于使互相颉抗的两个中枢的活动协调起来其作用在于使互相颉抗的两个中枢的活动协调起来(亦称为交互抑制)。(亦称为交互抑制)。回返性抑制:
24、回返性抑制:指某一中枢的神经元兴奋时,其传出冲动在沿指某一中枢的神经元兴奋时,其传出冲动在沿轴突外传的同时,又经其轴突侧支兴奋另一抑制性中间神经元,轴突外传的同时,又经其轴突侧支兴奋另一抑制性中间神经元,后者兴奋沿其轴突返回来作用于原先发放冲动的神经元。其意后者兴奋沿其轴突返回来作用于原先发放冲动的神经元。其意义在于防止神经元过度、过久的兴奋,并促使同一中枢内许多义在于防止神经元过度、过久的兴奋,并促使同一中枢内许多神经元的活动步调一致。神经元的活动步调一致。 2.2.突触前抑制突触前抑制(前膜(前膜去极化去极化) 当突触后膜受到突触前轴突末梢影响,使后膜兴当突触后膜受到突触前轴突末梢影响,使
25、后膜兴奋性突触后电位减小,导致突触后神经元不易兴奋而奋性突触后电位减小,导致突触后神经元不易兴奋而呈现抑制的现象。呈现抑制的现象。 A-BA-B:轴:轴- -轴突触轴突触 A A为中间的兴奋性神经元为中间的兴奋性神经元没有没有B B存在时,存在时,A A兴奋在兴奋在C C上产生上产生EPSPEPSP,触发,触发C C兴奋;兴奋;当兴奋当兴奋B B时时B B释放释放GABAGABA引起引起A A动作电位动作电位CaCa2+2+内内流流轴突释放兴奋性递质轴突释放兴奋性递质C C产生产生EPSPEPSP抑抑制效应。制效应。n作用:防止神经元过度兴奋,使反射活动协调。作用:防止神经元过度兴奋,使反射活
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