肌肉横纹肌的收缩原理

横纹肌也称骨骼肌，肌肉收缩是完整机体的主要活动形式之一，许多生理功能都藉此才得以实现。人体内的肌肉组织包括骨胳肌、心肌和平滑肌三种。在运动过程中，骨骼肌是人体运动的动力，其它器官、系统的机能改变都是为了保证骨骼肌的收缩顺利进行。 

肌细胞（又称肌纤维）是肌肉的基本结构和功能单位。肌原纤维由粗、细两种肌丝按一定规律排列而成，而粗、细肌丝相互重叠时，在空间上呈现严格的规则排列，每一根粗肌丝被六根细肌丝所包围。粗、细肌丝间这种密切的空间关系，为肌细胞收缩时粗、细肌丝的相互作用创造了条件。

而细肌丝主要由肌动蛋白（actin，又称肌纤蛋白）、原肌球蛋白（tropomyosin，又称原肌凝蛋白）和肌钙蛋白（troponin，又称原宁蛋白）组成。肌钙蛋白的作用之一是把原肌球蛋白附着于肌动蛋白上。当细胞内Ca2+浓度增高时，肌钙蛋白亚单位C与Ca2+结合，引起整个肌钙蛋白分子构型改变，进而引起原肌球蛋白分子变构，暴露肌动蛋白分子上的活性位点使肌动蛋白与横桥得以结合，最终导致肌纤维收缩。

1、试述肌肉收缩基本原理。

　考点兴奋在同一肌细胞上的传导机制。

　解析不同肌肉组织在结构和功能上虽有差异，但收缩机制基本相同。现以骨骼肌为例来说明肌细胞的收缩功能。

　肌肉的长度缩短或主动张力增加，称为肌肉收缩。肌肉的活动都是以收缩形式完成的。为适应功能上的需要，肌细胞在结构上有其相应的分化。肌细胞外形纤长，内部纵向并列着许多肌原纤维。肌原纤维由许多肌节串联而成。肌节是肌肉收缩的基本单位。

　肌细胞的收缩过程如下：

　1肌节的组成肌节由粗、细肌丝组成。粗肌丝主要由肌凝蛋白构成。肌凝蛋白分子可分球头部和杆状部。杆状部聚合成粗肌丝的主干，球头部伸出粗肌丝的表面，形成横桥。细肌丝则由肌纤蛋白、原肌凝蛋白和肌钙蛋白组成。横桥在肌肉收缩中起着关键的作用，它具有ATP酶的性质，并有两个结合位点，一个与ATP的结合位点，另一个与细肌丝上肌纤蛋白的结合位点。细肌丝中肌纤蛋白上排列着许多与横桥结合的位点。在肌肉舒张时，原肌凝蛋白的位置正好在肌纤蛋白与横桥之间，掩盖了肌纤蛋白上与横桥结合点，阻止横桥与肌凝蛋白的结合。

　2肌丝滑行过程当肌细胞兴奋而使胞浆内Ca2+增加时，Ca2+便与细丝上的肌钙蛋白结合，使其构型发生变化，从而牵拉原肌凝蛋白滚动移位，将其掩盖的结合位点暴露出来。横桥立即与肌纤蛋白结合形成肌纤凝蛋白，同时横桥上的ATP酶获得活性，加速ATP分解释放能量，使横桥发生扭动，牵拉细肌丝向粗肌丝内滑行，肌节缩短，出现肌肉收缩。当胞浆内Ca2+浓度下降时，肌钙蛋白与Ca2+脱离，恢复静息构型，原肌凝蛋白又回到原位而把结合位点重又覆盖起来，横桥不能接触细肌丝，便使肌肉进入舒张过程。

　在整体内骨骼肌的功能直接受神经系统控制。当神经冲动传到肌细胞时，肌细胞便产生动作电位，并将其迅速扩布到整个细胞膜，于是整个肌细胞便进入兴奋收缩状态。肌细胞的兴奋并不等于细胞收缩，这中间还需要一个过程。这个把肌细胞的电兴奋与肌细胞机械收缩衔接起来的中介过程，称为兴奋收缩耦联。具体的耦联过程是：首先，细胞膜的动作电位可直接传遍与其相延续的横管系统的细胞膜。横管的动作电位可在三联管结构处把兴奋信息传递给纵管终池，使纵管膜对钙离子的通透性增大，贮存于池内的Ca2+便会顺其梯度扩散到胞浆中，使胞浆Ca2+浓度升高，Ca2+与肌钙蛋白结合，从而出现肌肉收缩。

骨骼肌纤维收缩时，其肌节的变化是？

A仅I带缩短

B仅A带缩短

CI带、A带均缩短

DI带、H带均缩短

E仅H带缩短

正确答案：I带、H带均缩短

随着刺激强度的增加，肌肉将处于完全的持续收缩状态，看不出舒张的痕迹。

肌肉收缩的基本过程是肌细胞产生动作电位，原肌球蛋白发生构象改变，使横桥与肌动蛋白结合，横桥发生扭动，将细肌丝往粗肌丝中央方向拖动。刺激频率越高，后一刺激引起的肌肉收缩越荣誉落在前一肌肉收缩的收缩期内。各收缩波完全融合，肌肉处于持续稳定的收缩状态，不能分辨。

扩展资料：

当一次神经冲动传递到运动终板，引起去极化使得Ca2+进入终板膜，使突触小泡向前移动并释放出乙酰胆碱(ACH)，乙酰胆碱(ACH)与后膜上的受体结合，引起终板电位并向两侧扩布到两侧的肌细胞膜形成动作电位，并沿细胞膜传递到肌细胞的横管系统使两侧终池释放出Ca2+。

Ca2+与肌钙蛋白结合使原肌球蛋白发生变化，暴露出肌动蛋白与横桥的结合位点，接着横桥和肌动蛋白相结合后横桥分解ATP获得能量使横桥循环把细肌丝不断地向肌节中心M线拉，最终达到肌肉收缩。

——肌肉收缩

——完全强直收缩

1、缩短收缩：又叫向心收缩，特点：张力大于外加阻力，肌长度缩短。作用：是肌肉运动的主要形式，是实现动力性运动的基础（如挥臂、高抬腿等）。

2、拉长收缩：又叫离心收缩，特点：张力小于外加阻力，肌长度拉长。作用：缓冲、制动、减速、克服重力。如：蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作，相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。

3、等长收缩。特点：张力等于外加阻力，肌长度不变。作用：支持、固定、维持某种身体姿势。其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件。如：站立、悬垂、支撑等动作。

扩展资料：

三种收缩形式的比较

1、力量：收缩速度相同情况下，离心收缩产生的张力最大。（比向心收缩大50%，比等长收缩大25%）

2、代谢：输出功率时，离心收缩能量消耗低，耗氧量少。

3、肌肉酸痛：离心收缩疼痛最显著，等长收缩次之，向心收缩最轻。

——肌肉收缩

"Huxley等在50年代初期就提出了用肌小节中粗、细肌丝的相互滑行来说明肌肉收缩的机制。这一被称为滑行理论（sliding theory）的主要内容是：肌肉收缩时虽然在外观上可以看到整个肌肉或肌纤维的缩短，但在肌细胞内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩短，而只是在每一个肌小节内发生了细肌丝向粗肌比之间的滑行，亦即由z线发出的细肌丝在某种力量的作用下主动向暗带中央移动，结果各相邻的z线都互相靠近，肌小节长度变短，造成整个肌原纤维、肌细胞乃至整条肌肉长度的缩短。

滑行现象最直接的证明是，肌肉收缩时并无暗带长度的变化，而只能看到明带长度的缩短；并且与此同时也看到暗带中央H带相应地变窄。这只能说明，细肌丝在肌肉收缩时也没有缩短，只是它们更向暗带中央移动，和粗肌丝发生了更大程度的重叠。这种变化只能用粗、细肌丝之间出现了相对运动即滑行现象来解释。

滑行理论需要进一步说明的问题是：肌肉收缩时究竟是什么力量促使细肌丝向粗肌丝之间滑行，以及怎样把这些过程和肌肉膜的兴奋过程联系起来。近年来，由于肌肉生物化学及其他细胞生物学技术的发展，肌丝滑行的机制已基本上从组成肌丝的蛋白质分子结构的水平得到阐明，对于与滑行的开始和终止有关的各种控制因素，也有了较较深入的了解。