肌肉发力的微观机制是什么?

肌肉发力的微观机制是什么?,第1张

肌肉分为随意肌(骨骼肌)和非随意肌(平滑肌和心肌)

平滑肌:血管壁、多数内脏器官壁。心肌:构成心脏壁的主要成分,心肌的运动是在神经系统和内分泌系统的微细调解下自我进行控制的。骨骼肌:附着在骨骼上;人体的运动是由骨骼肌的收缩和舒张实现的。  

骨骼肌的结构:每块肌肉的外面都覆有结缔组织——肌外膜,切开肌外膜后,可以看见许多由结缔组织包绕的肌纤维束——肌束,包绕在肌束外面的结缔组织——肌束膜,切开肌束膜,通过显微镜可以看到单个肌细胞——肌纤维,包裹肌纤维的结缔组织——肌内膜。       三、运动单位:α运动神经元与肌纤维相连接,并支配肌纤维的活动。一个α运动神经元及其所支配的所有肌纤维合称一个运动单位。说完了这几个概念,再看肌肉收缩机制就会相对清晰一些。肌肉收缩是由脑或脊髓产生电信号(即动作电位)传到α运动神经元; 动作电位引起肌细胞膜去极化,并且沿着T小管形成的网络传遍到肌纤维内部,由此产生的电流使肌浆网释放钙离子进入到肌浆;钙离子与肌钙蛋白结合,从而触发肌肉收缩过程;肌肉收缩时,肌纤维缩短,这个机制就是“肌丝滑动原理”;由于肌肉收缩是一个主动的过程,需要消耗能量,提供能量的就是ATP;肌球蛋白头部有ATP酶,可以水解ATP,产生ADP和磷,并且释放出能量;ATP被分解释放出的能量可以致使肌球蛋白头部的屈动,因此ATP是肌肉收缩的化学性能量来源。

再来看肌肉收缩的结束:只要肌浆中的钙离子一直存在,肌肉收缩就会一直持续;只有当钙离子被泵回到肌浆网存储起来的时候,肌肉收缩就结束了;将钙离子泵回到肌浆网也是一个主动过程,同样需要ATP供能才能完成,所以,肌肉的舒张也是需要消耗能量的。

1公斤肌肉消耗 100大卡,1公斤脂肪只能消耗掉 4—10大卡!

隐藏在你身体里的是肥肥的脂肪还是结实的肌肉呢?你知道吗?每天 1公斤的肌肉可以消耗约 100大卡的热量,而 1公斤的脂肪每天只能消耗掉 4~10大卡的热量,肌肉和脂肪的热量消耗居然相差了 10 倍以上!

身体里的肌肉比例越高,基础代谢率就越高,反过来说,脂肪比例越高的话,基础代谢率就越低!因此,努力增加身体的肌肉量,这样少吃一餐才能变得有意义。

要评估体重是否合乎标准,主要有两种方法,计算体重指数(BMI)或测量脂肪比例。一般人常以 BMI作为评估体重的指标,但专家指出,BMI超出标准也不一定代表肥胖或者不健康。

测量脂肪比例

医生指出,以相同体积的肌肉和脂肪计算,前者较重。若因为脂肪含量超标导致超重当然不健康,如果一个人的肌肉量比一般人高很多,他的 BMI 也会超出标准,但这样的超重却并非不健康。

以脂肪比例评估健康是比较准确的方法,成年男性的标准为 14% ~23%,25% 以上属于肥胖;女性的标准 的标准则为 17%~27%,超过 30% 便属于肥胖。

他表示,超重或肥胖会增加关节的负荷,如果超重问题严重,有可能导致关节提前退化及引发关节炎。此外, 身体的脂肪比例过高,也容易出现 "高血脂、高血压、心脏病" 等严重健康问题。

节食不能有效减体重

超重通常是由于日常摄取的热量多于消耗,因此很多减肥人士都从节食入手,却忽略了"运动"的重要。

医生指出,单靠节食并不能有效减轻体重,如果摄取的热量长期低于身体的基础代谢率(BMR),肌肉的蛋白质就会流失,久而久之,肌肉量就会慢 慢减少。要知道肌肉的运动会消耗热量,肌肉量减少会令新陈代谢率下降。在减少食量的同时,新陈代谢也跟着降低,始终也减不了体重。

他提醒,节食期间每天摄 取的热量不少于 800Kcal,否则肌肉量流失也导致无法减肥,甚至可能构成生命危险。医生认为,最有效和健康的减肥方法是

"控制饮食" 并配合 "适当的运动"。

前者可减少额外的热量摄取,后者则有助于增强肌肉量,提升新陈代谢率。

有氧运动最能消耗热量

医生表示,想利用运动消耗热量,最好选择有氧运动,而且运动的强度和时间也要注意,可以用心跳率评估运动强度,人的最高心跳率为 220减去年龄,当心跳达到最高心跳率的55%或以上时,才开始燃烧脂肪。

在一般情况下。开始出汗并感到 稍微气喘时,运动强度就大致到达这个水准。还要留意的是,运动的首半小时身体只会消耗糖分,其馀的时间才燃烧脂肪,所以要减肥必须运动半小时以上。

平时少做运动的人可以以此作为标准,待有一定肌肉量及身体适应后,才逐步加强运动量。

至于要增加肌肉量,最有效的当然是做负重运动。以每个动作最多只能做 8~12下 的重量最合适,过轻不能锻鍊肌肉,过重则应付不了。每个动作做 8~12下为一组,建议初学者每次做 2~3组。然而他提醒,同一部位不宜每天练习锻鍊,最理想是轮流锻鍊全身不同部位,建议每一部位每周锻鍊两次。

此外,肌肉的酸痛感未消退也不可继续锻鍊,否则容易造成运动创伤。

医生还表示,另一种运动减肥的窍门是不断转换运动类型:

当身体熟悉了一种运动,便会适应,做运动所需的体能消耗也会逐渐减少,消耗少了减肥效果自然降低。经常转换运动类型,可避免身体因习惯而“偷懒”,以达到最佳的运动效果。

看完这篇文章应该可以了解为什麽减重需要量体脂肪了

如果很单纯的只看体重,非常容易只减掉肌肉,却没减到脂肪,这样身体还是没有变健康

消耗热量的三个管道

摄取热量从食物的醣类、蛋白质、脂肪等营养素而来。消耗热量则有三个最重要的管道,包括:基础代谢率、摄食产热效应、运动量。

管道 1 : 基础代谢率

基础代谢率占人体一天热量消耗大概 60~70%。所谓的基础代谢,就是你都不做任何运动,完全休息的状况下,为了维持生命现象以及人体器官运作所需要的最低热量。哪些热量会构成基本代谢的热量消耗呢?包括:呼吸、心跳、消化 ……等等。

因为基础代谢率占了人体每天热量消耗的 3/2 左右,所以想要减肥的人,如何提高基础代谢,就成了减肥成败的关键。

人 体可以分为两个部分,包括 "脂肪" 和 "瘦组织",瘦组织指的主要是肌肉。肌肉会消耗能量,脂肪消耗的能量很少。所以要提升基础代谢率,最好的方法就是要

"增加肌肉的比率,减少脂肪的比率"。

要达到这样的目的,一定要靠饮食搭配运动。人到了40岁以后,会发现即使吃的东西以及平常的运动,和 25岁的时候并没有差很多,但 是体重就是不断增加。其中一个很重要的原因就是,随着年龄的增加,基础代谢率会逐渐下降,热量就不知不觉堆积在体内。

怎 麽样才可以让代谢率提高,维持标准体重呢?

这时就要注意营养和运动,因为长期节食、营养不良、饥饿的人,都会让基础代谢率降低。这些极低热量的剧烈饮食 法,通常所减去的体重在于 "肌肉" 的耗失,而不是 "脂肪",除了会降低基础代谢率以外,心肺功能以及肌耐力也会降低,影响到健康状态,工作没有精神。

有些研究发现,停经以后的妇女,每年大约会流失一磅左右的肌肉,这也是为什麽许多年纪较大的妇女会出现蝴蝶袖的原因,因为肌肉减少了,自然皮肤就松垮垮了。所以 40岁以后的妇女利用运动来维持肌肉的比率,增加基础代谢率,才能有效维持减重的成果。

这也是为什麽节食减肥者短期内(2~3个礼拜),可以瘦得很快,可是之后就很容易出现停滞期。

当停滞期坚持不下去了,便很容易恢复原来的饮食,体重就马上弹 回去。如果反覆运用节食减肥法,一定会一次比一次更胖

而且瘦下去的时候,所减掉的大多是 "肌肉",胖回来的则大多为"脂肪"。

这种很快减重,又不断复胖的过程, 叫做「熘熘球效应」,不但越减,脂肪比率越高,越来越难减,也会影响到免疫能力和健康。 在性别上,基础代谢率也因性别而异。

男性的代谢率比女性高,因为男性的肌肉量比女性多,所以男性减肥会比女性容易一点。女性要长期维持减重效果,不复胖,一定要设法增加基础代谢率。

先说明一些东西

人体在消耗热量时,会消耗的营养素顺序为: 醣类 -> 蛋白质 -> 脂肪

这就是为什麽减肥很难减到脂肪,而身体里的脂肪,并不只有我们吃进去的脂肪,还有过剩的糖类也会转化成脂肪 (http://blogroodocom/jinxiu/archives/1996004html)

谈肌肉分解与流失

自从鼓起勇气站上赛台上那天开始,在我心里就一直有个疑问,如果哪天我无法为了比赛再做这样折磨人的刻苦训练,不知道多久后我的肌肉会开始消失?

一个礼拜?一个月?还是一年?这个问题谁也没法拿个准。

看到 2002年 Mr।Olympia 的亚军 Kevin Levrone 退休后一年多的消瘦相片,才惊觉这种肌肉流失的速率完全无法与训练时期的肌肉合成速率相比。

即使是训练了几十年的顶尖职业健美选手,在退出训练后也许不出几年肌肉就会呈现大幅度的快速消退。虽然在备赛中的选手会使用 HMB、OKG 或 类固醇药物,来阻止备赛时期的肌肉分解,但对于完全澹出比赛的选手来说,他们并不会去使用这些补剂或药物,所以当我见到 Kevin退休后的相片时,心里除了惊讶,还是惊讶。

Kevin 真的彻头彻尾的改变了,现在的 Kevin 与 2002年奥赛时的体格根本就无法让人联想在一起,除了脸蛋依旧,没想到当年传奇的 Maryland Muscle Machine 竟然会这麽快速的成为历史名词。

我想除了受伤之外,说到肌肉消退或流失,是每个健美选手最不想见到的,但是实际上我们的肌肉每天却会不断的被分解代谢掉,当我失去训练与营养一段时间,哪怕是一两个礼拜,就会明显的察觉肌肉围度变小或变扁。Endomorph 体质的人也许因为脂肪覆盖不会这麽快就可以察觉出来,但是肌肉分解的恶梦还是会一样快速的展开。

说到肌肉分解,可以分成两个部份来说 :

第一个部份是热量供给的分解代谢, 因为身体活动需要热量。在没有热量时,首先会动用到肝醣,只是体内的肝醣不多,很快就会耗尽,所以再来身体就会利用分解速率较快的蛋白质转成热量。

由于脂肪转化成热量的速度较慢,因此在醣和脂肪热量衔接不上的时间内都是由蛋白质提供热量,所以身体的自然机能就这麽残酷的分解肌肉,取出蛋白质来供应热量。

虽然这种分解肌肉的效应会让「一吋肌肉一吋金」的选手们感觉心如刀割,但这种分解方式却有它本身不可抹煞的用途,这个用途就是用肌肉换取热量,也是维系生命活动所必须的自然代谢方式,虽然肌肉流失变小了,但却可以维持身体正常的活动机能,所以就当作没吃到什麽大亏,毕竟这种肌肉流失还是可以用 "科学的训练方式" 降到最低。

另一种肌肉分解的方式对健美选手而言就没有公平性可言了,它白白的分解肌肉蛋白组织,使得肌肉在一种很浪费的情况下被快速分解代谢。它是什麽?它有什麽本事被认为是健美选手的头号大敌?这还没说就让人觉得心里沉重了起来。

可体松(cortisone),它是一种糖皮质激素(glucocorticoids),更精确的说它是一种压力荷尔蒙。它除了能与糖皮质激素受体结合之外,还会向肌肉细胞发出分解、释放蛋白质的讯号,从而使肌肉分解。

可体松分解代谢虽然是身体新陈代谢的一个环节,它主要的任务是把身体中一部分老旧的肌肉(无论是横纹肌还是平滑肌)蛋白质分解,以便新的蛋白质能够取而代之,但可笑的是身体并不一定会合成等量的蛋白质来取代这些这些已被分解的肌肉。

虽然科学家老早就知道了这个分解代谢效应的存在,但是在很长的一段时间里,科学界都没有办法定量的分析这个效应,也就是说,我们没有办法知道可体松一天会分解代谢我们多少肌肉量。

终于在 1996 年,英国科学家们终于完成这种分解代谢的量化实验,计算出了实际的数据。这个突破性的实验指出:一个 70 公斤的平凡成年人,在代谢环境稳定(指体重无太大波动、无训练、无药物)的自然情况下,每天会因为可体松分解代谢而被分解掉大约 280 公克的蛋白质。280 公克?这对健美选手来说真是一个沉重的包袱,我一天都没办法吃到那麽多蛋白质,我吃的连一半都不到,要真吃那麽多我的肾脏系统可能也早挂了。

正当为 280 公克烦恼之际,我忘了身体除了骨骼肌还有其他蛋白质成分,让我们继续看下去。该实验论文指出每天被可体松分解的蛋白质中大约有 30% 来自人体的骨骼肌(其他 70% 来自人体的内脏组织与其它含蛋白质的部份),换算后也就是说一个 70kg 的成年男性每一天有将近 85 公克的蛋白质从肌肉细胞中被分解掉,这还只是纯蛋白质的重量,尚不包含肌肉本身连带的水分与矿物质。过去我们常说蛋白质是建造肌肉的水泥,水泥加水与一些矿质成份才能成为坚固的肌肉,没有了水泥作为基础,肌肉内的水分自然也跟着流失,所以每天我们实际损失的肌肉重量绝对会比 85公克高出许多。

接着我们所关心的问题来了,肌肉内的水份占多少百分比?

众所皆知正常情况下是百分之六十以上,那麽,实际流失的肌肉量到底是多少,大家自行算算看,我不太有意愿算出这个残酷的事实。网路上曾有人索性算它 100公克,那麽一个礼拜就失去了 700公克的肌肉量,一个月就是 218公斤,一年就是三十几公斤,我的天!

而这个数据只是一个普通人,换作是健美选手,这个数据会更骇人,Kevin 与 阿诺州长 会变成现在这个样也就没什麽好惊讶了!

说到这里,心里只有一个想法:千万不要无缘无故停训,不然可是血本无归啊!将来退休了也得有个心理准备,平凡是福、知足常乐,绚烂总会归于平澹。

解剖:

系统解剖学题库提纲

一、名词解释

系统解剖学、人体标准解剖学姿势、椎孔、椎间孔、胸骨角、胸骨下角、颧弓、翼点、鼻旁窦、骨盆、骨盆上口、骨盆下口、足弓、斜角肌间隙、小腿三头肌、上消化道、下消化道、咽峡、舌乳头、咽淋巴环、齿状线、肝门、肝蒂、肺门、肺根、支气管肺段、纵隔、肾门、肾蒂、肾窦、肾区、膀胱三角、精索、会阴、腹膜腔、动脉、静脉、心尖切迹、三尖瓣复合体、二尖瓣复合体、心传导系、窦房结、颈动脉窦、颈动脉小球、掌浅弓、掌深弓、静脉角、乳糜池、感觉器、感受器、角膜、视神经盘、黄斑、屈光系统、螺旋器、灰质、白质、神经核、神经节、纤维束、神经、反射、反射弧、腰骶干、网状结构、鼓索、交感干、脑干、大脑皮质、基底核、纹状体、内囊、边缘叶、边缘系统、椎体外系、硬膜外隙、蛛网膜下隙、脉络丛、大脑动脉环

二、问答

1、 颞下颌关节的组成、特点、运动

2、 平静呼吸及深呼吸的参与肌

3、 胃的组成

4、 肝的脏面的形态结构

5、 胆汁分泌及输送途径

6、 喉腔的分部

7、 肾的冠状面的重要结构

8、 子宫的位置及固定装置

9、 精子产生及排出途径

10、 体循环

11、 肺循环

12、 右心室结构

13、 左心室结构

14、 心传导系及其结构

15、 各心瓣膜的位置及作用

16、 结肠和回肠的动脉分布

17、 胃的动脉及其来源

18、 甲状腺、肾上腺的营养及来源血管

19、 心、肝、脾、肺、肾的营养及功能血管

20、 直肠和肛管的动脉及来源

21、 泪液分泌及排泄途径

22、 眼睑及眼球肌肉及其作用

23、 鼓室各壁的名称、结构特点、毗邻及交通

24、 眼外肌组成及其神经支配

25、 支配舌的神经名称、纤维性质和支配范围

26、 三对大唾液腺的名称及其所属的分泌神经

27、 大脑皮质各中枢的位置

28、 第1躯体运动及感觉区特点

29、 脑脊液产生部位及循环途径

30、 硬脑膜窦内血液流向

三、填空及选择(知识点相关内容)

人体标准解剖学姿势及术语、轴与面、运动系统的构成及各部作用、骨的分类及各类的特征、骨的构造、椎骨七个突起、各部椎骨的特征、脑颅骨及面颅骨、颅前中后窝内的特征结构、颅骨的骨性标志、鼻旁窦的开口、新生儿颅囟、上肢带骨及自由上肢骨的骨性标志、腕骨近远二列排列顺序、下肢骨骨性标志、闭孔、髋臼、直接连接及间接连接的分类、关节基本构造及辅助结构、椎骨间的连接、椎间盘、脊柱生理性弯曲、胸锁关节、四大关节、耻骨联合、骶髂关节、肌的分类及辅助结构、咀嚼肌、颈肌、背浅深肌、胸上肢及固有肌、腹前外及后群肌、上肢带肌、手肌、髋肌、大腿肌、小腿肌、内脏一般结构、胸标志线、腹分区、牙的分类及形态、牙组织及牙周组织、唾液腺、咽分部、食管狭窄、胃分部、十二指肠分部、空肠和回肠的特点、结肠与盲肠的特征结构、 McBurney点、结肠分段、胰分部、喉软骨、喉连接、肺尖、肺分叶、泌尿系统组成、被膜、输尿管狭窄、膀胱形态、女性尿道特点、输精管分部、男性尿道狭窄、女性生殖系统附属腺、卵巢、输卵管分部、子宫形态、子宫韧带、乳房结构、腹膜各位(内、间、外)器官、腹膜形成结构、脉管系统、体循环、肺循环、心的外形、卵圆窝、室上嵴、左心房、心间隔、心的静脉、心外膜、颈外动脉、锁骨下动脉、腹腔干、肠系膜上下动脉、髂内外动脉、上下肢浅静脉、上下腔静脉重要通道、淋巴干、胸导管、脾、感受器分类、角膜、眼内容物、泪腺、眼球外肌、光锥、外耳道、鼓室、骨迷路、膜迷路、神经系统分类、神经系统常用术语、脊神经、四大神经丛的组成及分支及支配肌肉及受损情况、脑神经的名称及性质及连脑部位及出颅腔部位、胸神经前支节段性分布、脊髓位置和外形及内部结构及功能、脑、脑干外形及内部结构、非脑神经核、小脑外形及内部结构、间脑的5个部分、脑神经发出纤维及支配的肌肉或粘膜、内脏运动神经的低级中枢及神经节及交通支、端脑外形及分叶、视觉区和听觉区的位置、语言中枢分类、侧脑室、大脑半球的髓质、神经传导通路、硬脑膜、大脑前中动脉营养部位、基底动脉分支、脊髓的动脉

生理:

绪  论

考纲要求

1、机体与环境的关系:刺激与反应,兴奋与抑制,兴奋性和阈。

2、稳态的概念,内环境相对恒定的重要意义。

3、神经调节、体液调节和自身调节的生理意义和功能。

考纲精要

一、生命活动的基本特征

新陈代谢、兴奋性、生殖。

1、新陈代谢:是指机体与环境之间不断进行物质交换和能量交换,以实现自我更新的过程。包括合成代谢和分解代谢。

2、兴奋性:指可兴奋组织或细胞受到特定刺激时产生动作电位的能力或特性。而刺激是指能引起组织细胞发生反应的各种内外环境的变化。

刺激引起组织兴奋的条件:刺激的强度、刺激的持续时间,以及刺激强度对时间的变化率,这三个参数必须达到某个最小值。在其它条件不变情况下,引起组织兴奋所需刺激强度与刺激持续时间呈反变关系。

衡量组织兴奋性大小的较好指标为:阈值。

阈值:刚能引起可兴奋组织、细胞去极化并达到引发动作电位的最小刺激强度。

3、生殖:生物体生长发育到一定阶段,能够产生与自己相似的个体,这种功能称为生殖。生殖功能对种群的繁衍是必需的,因此被视为生命活动的基本特征之一。

二、生命活动与环境的关系

对多细胞机体而言,整体所处的环境称外环境,而构成机体的细胞所处的环境称为内环境。内、外环境与生命活动相互作用、相互影响。当机体受到刺激时,机体内部代谢和外部活动,将会发生相应的改变,这种变化称为反应。反应有兴奋和抑制两种形式。

三、人体功能活动的调节机制

机体内存在三种调节机制:神经调节、体液调节、自身调节。

1、神经调节:是机体功能的主要调节方式。调节特点:反应速度快、作用持续时间短、作用部位准确。基本调节方式:反射。反射活动的结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、反射中枢、传出神经和效应器五个部分组成。

反射与反应最根本的区别在于反射活动需中枢神经系统参与。

2、体液调节:发挥调节作用的物质主要是激素。激素由内分泌细胞分泌后可以进入血液循环发挥长距离调节作用,也可以在局部的组织液内扩散,改变附近的组织细胞的功能状态,这称为旁分泌。调节特点:作用缓慢、持续时间长、作用部位广泛。(这些特点都是相对于神经调节而言的。)

神经一体液调节:内分泌细胞直接感受内环境中某种理化因素的变化,直接作出相应的反应。

3、自身调节:是指内外环境变化时组织、细胞不依赖于神经或体液调节而产生的适应性反应。举例:(1)心室肌的收缩力随前负荷变化而变化,从而调节每搏输出量的特点是自身调节,故称为异长自身调节。(2)全身血压在一定范围内变化时,肾血流量维持不变的特点是自身调节。

四、生理功能的反馈调控:正反馈和负反馈

负反馈:反馈信息与控制信息的作用方向相反,因而可以纠正控制信息的效应。

负反馈调节的主要意义在于维持机体内环境的稳态,在负反馈情况时,反馈控制系统平时处于稳定状态。

正反馈:反馈信息不是制约控制部分的活动,而是促进与加强控制部分的活动。

正反馈的意义在于使生理过程不断加强,直至最终完成生理功能,在正反馈情况时,反馈控制系统处于再生状态。

生命活动中常见的正反馈有:排便、排尿、射精、分娩、血液凝固等。

五、内环境与稳态

内环境即细胞外液(包括血浆,组织液,淋巴液,各种腔室液等),是细胞直接生活的液体环境。内环境直接为细胞提供必要的物理和化学条件、营养物质,并接受来自细胞的代谢尾产物。内环境最基本的特点是稳态。

稳态是内环境处于相对稳定(动态平衡)的一种状态,是内环境理化因素、各种物质浓度的相对恒定,这种恒定是在神经、体液等因素的调节下实现。稳态的维持主要依赖负反馈。稳态是内环境的相对稳定状态,而不是绝对稳定。

细胞的基本功能

考纲要求

1细胞膜的物质转运。

2细胞的生物电现象以及细胞兴奋的产生和传导的原理。

3神经-骨骼肌接头的兴奋传递。

考纲精要

一、细胞膜的基本结构——液态镶嵌模型

该模型的基本内容:以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质分子,并连有一些寡糖和多糖链。

特点:

(1)脂质膜不是静止的,而是动态的、流动的。

(2)细胞膜两侧是不对称的,因为两侧膜蛋白存在差异,同时两侧的脂类分子也不完全相同。

(3)细胞膜上相连的糖链主要发挥细胞间“识别”的作用。

(4)膜蛋白有多种不同的功能,如发挥转动物质作用的载体蛋白、通道蛋白、离子泵等,这些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白质的形式存在,并且以多种不同形式镶嵌在脂质双分子层中,如靠近膜的内侧面、外侧面、贯穿整个脂质双层三种形式均有。

(5)细胞膜糖类多数裸露在膜的外侧,可以作为它们所在细胞或它们所结合的蛋白质的特异性标志。

二、细胞膜物质转运功能

物质进出细胞必须通过细胞膜,细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难易。例如,细胞膜的基架是双层脂质分子,其间不存在大的空隙,因此,仅有能溶于脂类的小分子物质可以自由通过细胞膜,而细胞膜对物质团块的吞吐作用则是细胞膜具有流动性决定的。不溶于脂类的物质,进出细胞必须依赖细胞膜上特殊膜蛋白的帮助。

物质通过细胞膜的转运有以下几种形式:

(一)被动转运:包括单纯扩散和易化扩散两种形式。

1是指小分子脂溶性物质由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧转运的过程。跨膜扩散的最取决于膜两侧的物质浓度梯度和膜对该物质的通透性。单纯扩散在物质转运的当时是不耗能的,其能量来自高浓度本身包含的势能。

2易化扩散:指非脂溶性小分子物质在特殊膜蛋白的协助下,由高浓度的一侧通过细胞膜向低浓度的一侧移动的过程。参与易化扩散的膜蛋白有载体蛋白质和通道蛋白质。

以载体为中介的易化扩散特点如下:(1)竞争性抑制;(2)饱和现象;(3)结构特异性。以通道为中介的易化扩散特点如下:(1)相对特异性;(2)无饱和现象;(3)通道有“开放”和“关闭”两种不同的机能状态。

(二)主动转运,包括原发性主动转运和继发性主动转运。

主动转运是指细胞消耗能量将物质由膜的低浓度一侧向高浓度的一侧转运的过程。主动转运的特点是:(1)在物质转运过程中,细胞要消耗能量;(2)物质转运是逆电-化学梯度进行;(3)转运的为小分子物质;(4)原发性主动转运主要是通过离子泵转运离子,继发性主动转运是指依赖离子泵转运而储备的势能从而完成其他物质的逆浓度的跨膜转运。

最常见的离子泵转运为细胞膜上的钠泵(Na+ -K+泵),其生理作用和特点如下:

(1)钠泵是由一个催化亚单位和一个调节亚单位构成的细胞膜内在蛋白,催化亚单位有与Na+、ATP结合点,具有ATP酶的活性。

(2)其作用是逆浓度差将细胞内的Na+移出膜外,同时将细胞外的K+移入膜内。

(3)与静息电位的维持有关。

(4)建立离子势能贮备:分解的一个ATP将3个Na+移出膜外,同时将2个K+移入膜内,这样建立起离子势能贮备,参与多种生理功能和维持细胞电位稳定。

(5)可使神经、肌肉组织具有兴奋性的离子基础。

(三)出胞和入胞作用。(均为耗能过程)

出胞是指某些大分子物质或物质团块由细胞排出的过程,主要见于细胞的分泌活动。入胞则指细胞外的某些物质团块进入细胞的过程。因特异性分子与细胞膜外的受体结合并在该处引起的入胞作用称为受体介导式入胞。

记忆要点:(1)小分子脂溶性物质可以自由通过脂质双分子层,因此,可以在细胞两侧自由扩散,扩散的方向决定于两侧的浓度,它总是从浓度高一侧向浓度低一侧扩散,这种转运方式称单纯扩散。正常体液因子中仅有O2、CO2、NH3以这种方式跨膜转运,另外,某些小分子药物可以通过单纯扩散转运。

(2)非脂溶性小分子物质从浓度高向浓度低处转运时不需消耗能量,属于被动转运,但转运依赖细胞膜上特殊结构的“帮助”,因此,可以把易化扩散理解成“帮助扩散”。什么结构发挥“帮助”作用呢?——细胞膜蛋白,它既可以作为载体将物质从浓度高处“背”向浓度低处,也可以作为通道,它开放时允许物质通过,它关闭时不允许物质通过。体液中的离子物质是通过通道转运的,而一些有机小分子物质,例如葡萄糖、氨基酸等则依赖载体转运。至于载体与通道转运各有何特点,只需掌握载体转运的特异性较高,存在竞争性抑制现象。

(3)非脂溶性小分子物质从浓度低向浓度高处转运时需要消耗能量,称为主动转运。体液中的一些离子,如Na+、K+、Ca2+、H+的主动转运依靠细胞膜上相应的离子泵完成。离子泵是一类特殊的膜蛋白,它有相应离子的结合位点,又具有ATP酶的活性,可分解ATP释放能量,并利用能量供自身转运离子,所以离子泵完成的转运称为原发性主动转运。体液中某些小分子有机物,如葡萄糖、氨基酸的主动转运属于继发性主动转运,它依赖离子泵转运相应离子后形成细胞内外的离子浓度差,这时离子从高浓度向低浓度一侧易化扩散的同时将有机小分子从低浓度一侧耦联到高浓度一侧。肠上皮细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖属于这种继发性主动转运。

(4)出胞和入胞作用是大分子物质或物质团块出入细胞的方式。内分泌细胞分泌激素、神经细胞分泌递质属于出胞作用;上皮细胞、免疫细胞吞噬异物属于入胞作用。

三、细胞膜的受体功能

1膜受体是镶嵌在细胞膜上的蛋白质,多为糖蛋白,也有脂蛋白或糖脂蛋白。不同受体的结构不完全相同。

2膜受体结合的特征:①特异性;②饱和性;③可逆性。

四、细胞的生物电现象

生物电的表现形式:

静息电位——所有细胞在安静时均存在,不同的细胞其静息电位值不同。

动作电位——可兴奋细胞受到阈或阈上刺激时产生。

局部电位——所有细胞受到阈下刺激时产生。

1静息电位:细胞处于安静状态下(未受刺激时)膜内外的电位差。

静息电位表现为膜个相对为正而膜内相对为负。

(1)形成条件:

①安静时细胞膜两侧存在离子浓度差(离子不均匀分布)。

②安静时细胞膜主要对K+通透。也就是说,细胞未受刺激时,膜上离子通道中主要是K+通道开放,允许K+由细胞内流向细胞外,而不允许Na+、Ca2+由细胞外流入细胞内。

(2)形成机制:K+外流的平衡电位即静息电位,静息电位形成过程不消耗能量。

(3)特征:静息电位是K+外流形成的膜两侧稳定的电位差。

只要细胞未受刺激、生理条件不变,这种电位差持续存在,而动作电位则是一种变化电位。细胞处于静息电位时,膜内电位较膜外电位为负,这种膜内为负,膜外为正的状态称为极化状态。而膜内负电位减少或增大,分别称为去极化和超级化。细胞先发生去极化,再向安静时的极化状态恢复称为复极化。

2动作电位:

(1)概念:可兴奋组织或细胞受到阈上刺激时,在静息电位基础上发生的快速、可逆转、可传播的细胞膜两侧的电变化。动作电位的主要成份是峰电位。

(2)形成条件:

①细胞膜两侧存在离子浓度差,细胞膜内K+浓度高于细胞膜外,而细胞外Na+、Ca2+、Cl-高于细胞内,这种浓度差的维持依靠离子泵的主动转运。(主要是Na+ -K+泵的转运)。

②细胞膜在不同状态下对不同离子的通透性不同,例如,安静时主要允许K+通透,而去极化到阈电位水平时又主要允许Na+通透。

③可兴奋组织或细胞受阈上刺激。

(3)形成过程:≥阈刺激→细胞部分去极化→Na+少量内流→去极化至阈电位水平→Na+内流与去极化形成正反馈(Na+爆发性内流)→达到Na+平衡电位(膜内为正膜外为负)→形成动作电位上升支。

膜去极化达一定电位水平→Na+内流停止、K+迅速外流→形成动作电位下降支。

(4)形成机制:动作电位上升支——Na+内流所致。

动作电位的幅度决定于细胞内外的Na+浓度差,细胞外液Na+浓度降低动作电位幅度也相应降低,而阻断Na+通道(河豚毒)则能阻碍动作电位的产生。

动作电位下降支——K+外流所致。

(5)动作电位特征:

①产生和传播都是“全或无”式的。

②传播的方式为局部电流,传播速度与细胞直径成正比。

③动作电位是一种快速,可逆的电变化,产生动作电位的细胞膜将经历一系列兴奋性的变化:绝对不应期——相对不应期——超常期——低常期,它们与动作电位各时期的对应关系是:峰电位——绝对不应期;负后电位——相对不应期和超常期;正后电位——低常期。

④动作电位期间Na+、K+离子的跨膜转运是通过通道蛋白进行的,通道有开放、关闭、备用三种状态,由当时的膜电位决定,故这种离子通道称为电压门控的离子通道,而形成静息电位的K+通道是非门控的离子通道。当膜的某一离子通道处于失活(关闭)状态时,膜对该离子的通透性为零,同时膜电导就为零(电导与通透性一致),而且不会受刺激而开放,只有通道恢复到备用状态时才可以在特定刺激作用下开放。

3局部电位:

(1)概念:细胞受到阈下刺激时,细胞膜两侧产生的微弱电变化(较小的膜去极化或超极化反应)。或者说是细胞受刺激后去极化未达到阈电位的电位变化。

(2)形成机制:阈下刺激使膜通道部分开放,产生少量去极化或超极化,故局部电位可以是去极化电位,也可以是超极化电位。局部电位在不同细胞上由不同离子流动形成,而且离子是顺着浓度差流动,不消耗能量。

(3)特点:

①等级性。指局部电位的幅度与刺激强度正相关,而与膜两侧离子浓度差无关,因为离子通道仅部分开放无法达到该离子的电平衡电位,因而不是“全或无”式的。

②可以总和。局部电位没有不应期,一次阈下刺激引起一个局部反应虽然不能引发动作电位,但多个阈下刺激引起的多个局部反应如果在时间上(多个刺激在同一部位连续给予)或空间上(多个刺激在相邻部位同时给予)叠加起来(分别称为时间总和或空间总和),就有可能导致膜去极化到阈电位,从而爆发动作电位。

③电紧张扩布。局部电位不能像动作电位向远处传播,只能以电紧张的方式,影响附近膜的电位。电紧张扩布随扩布距离增加而衰减。

4兴奋的传播:

(1)兴奋在同一细胞上的传导:可兴奋细胞兴奋的标志是产生动作电位,因此兴奋的传导实质上是动作电位向周围的传播。动作电位以局部电流的方式传导,直径大的细胞电阻较小传导的速度快。有髓鞘的神经纤维动作电位以跳跃式传导,因而比无髓纤维传导快。

动作电位在同一细胞上的传导是“全或无”式的,动作电位的幅度不因传导距离增加而减小。

(2)兴奋在细胞间的传递:细胞间信息传递的主要方式是化学性传递,包括突触传递和非突触传递,某些组织细胞间存在着电传递(缝隙连接)。

神经肌肉接头处的信息传递过程如下:

神经末梢兴奋(接头前膜)发生去极化→膜对Ca2+通透性增加→Ca2+内流→神经末梢释放递质ACh→ACh通过接头间隙扩散到接头后膜(终板膜)并与N型受体结合→终板膜对Na+、K+(以Na+为主)通透性增高→Na+内流→终板电位→总和达阈电位→肌细胞产生动作电位。

特点:①单向传递;②传递延搁;③易受环境因素影响。

记忆要点:①神经肌肉接头处的信息传递实际上是“电—化学—电”的过程,神经末梢电变化引起化学物质释放的关键是Ca2+内流,而化学物质ACh引起终板电位的关键是ACh和受体结合后受体结构改变导致Na+内流增加。

②终板电位是局部电位,具有局部电位的所有特征,本身不能引起肌肉收缩;但每次神经冲动引起的ACh释放量足以使产生的终板电位总和达到邻近肌细胞膜的阈电位水平,使肌细胞产生动作电位。因此,这种兴奋传递是一对一的。

③在接头前膜无Ca2+内流的情况下,ACh有少量自发释放,这是神经紧张性作用的基础。

5兴奋性的变化规律:绝对不应期——相对不应期——超常期——低常期——恢复。

五、肌细胞的收缩功能

1骨骼肌的特殊结构:

肌纤维内含大量肌原纤维和肌管系统,肌原纤维由肌小节构成,粗、细肌丝构成的肌小节是肌肉进行收缩和舒张的基本功能单位。肌管系统包括肌原纤维去向一致的纵管系统和与肌原纤维垂直去向的横管系统。纵管系统的两端膨大成含有大量Ca2+的终末池,一条横管和两侧的终末池构成三联管结构,它是兴奋收缩耦联的关键部位。

2粗、细肌丝蛋白质组成:

记忆方法:

①肌肉收缩过程是细肌丝向粗肌丝滑行的过程,即细肌丝活动而粗肌丝不动。细肌丝既是活动的肌丝必然含有能“动”蛋白——肌凝蛋白。

②细肌丝向粗肌丝滑动的条件是肌浆内Ca2+浓度升高而且细肌丝结合上Ca2+,因此细肌丝必含有结合钙的蛋白——肌钙蛋白。

③肌肉在安静状态下细肌丝不动的原因是有一种安静时阻碍横桥与肌动蛋白结合的蛋白,而这种原来不动的蛋白在肌肉收缩时变构(运动),这种蛋白称原肌凝蛋白。

3兴奋收缩耦联过程:

①电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处。

②三联管的信息传递。

③纵管系统对Ca2+的贮存、释放和再聚积。

4肌肉收缩过程:

肌细胞膜兴奋传导到终池→终池Ca2+释放→肌浆Ca2+浓度增高→Ca2+与肌钙蛋白结合→原肌凝蛋白变构→肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合→横桥头ATP酶激活分解ATP→横桥扭动→细肌丝向粗肌丝滑行→肌小节缩短。

5肌肉舒张过程:与收缩过程相反。

由于舒张时肌浆内钙的回收需要钙泵作用,因此肌肉舒张和收缩一样是耗能的主动过程。

六、肌肉收缩的外部表现和和学分析

1肌骼肌收缩形式:

(1)等长收缩——张力增加而无长度缩短的收缩,例如人站立时对抗重力的肌肉收缩是等长收缩,这种收缩不做功。

等张收缩——肌肉的收缩只是长度的缩短而张力保持不变。这是在肌肉收缩时所承受的负荷小于肌肉收缩力的情况下产生的。可使物体产生位移,因此可以做功。

整体情况下常是等长、等张都有的混合形式的收缩。

内容太多,放不下了,抱歉

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