动物肌肉收缩原理

如题所述

第1个回答  2020-11-04
肌肉结构
肌肉是由圆柱状的肌纤维组成的,而肌纤维中包含有许多纵向排列的肌原纤维,它是肌肉收缩的装置。肌原纤维由肌小节组成。在每个肌小节中,由肌球蛋白组成的粗肌丝和由肌动蛋白组成的细肌丝—F-肌动蛋白相互穿插排列,并且依靠粗肌丝头端的横桥使二者紧密接触在一起。肌肉的收缩是粗肌丝和细肌丝发生相对运动的结果,这个过程受Ca的调节,并需要水解ATP来提供能量。
肌肉收缩原理
当肌肉处于静止(舒张)状态时,胞液Ca浓度较低(<10moL/L),钙离子结合亚单位(TnC)不与Ca结合,则TnC与TnI、TnT的结合较松散。此时,TnT与原肌球蛋白紧密结合,使原肌球蛋白遮盖了肌动蛋白与肌球蛋白结合部位,阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的结合;同时,TnI与肌动蛋白紧密结合,也阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用,并抑制肌球蛋白的ATP酶活性,故肌肉处于舒张状态。
当胞液内Ca浓度增加到10moL/L -10 moL/L时,Ca便与TnC结合,之后,TnC构象变化,从而增强了TnC与TnI、TnT之间的结合力,使三者紧密结合,削弱了TnI与肌动蛋白的结合力,使肌动蛋白与TnI脱离,变成启动状态。同时,TnT使原肌球蛋白移动到肌动蛋白螺旋沟的深处,而排除了肌动蛋白与肌球蛋白相结合的障碍,于是,肌动蛋白便与肌球蛋白的头部相结合,产生有横桥的肌动球蛋白,在此蛋白中,肌动蛋白使肌球蛋白的ATP酶活性大大提高,故肌球蛋白催化ATP水解反应。产生的能量使横桥改变角度,而水解产物的释放又使横桥的位置恢复,再与另一个ATP结合,如此循环,细丝便沿粗丝滑行,肌肉发生收缩。
当胞液Ca浓度下降(<10moL/L)时,Ca与TnC分离,TnI又与肌动蛋白结合,从而使肌动蛋白恢复静状态。同时原肌球蛋白也恢复原位,从而使肌动蛋白与肌球蛋白不能结合,肌肉不能转为舒张状态。
分子结构基础

肌肉由肌细胞组成,成熟的肌细胞呈纤维状,和其他细胞一样,肌细胞含肌细胞膜、核、线粒体和特异化的内质网系──肌浆网系,还有肌细胞特有的肌原纤维。肌肉收缩是由肌原纤维承担的,肌原纤维和肌纤维长轴平行。以兔腰大肌为例(图a),肌原纤维的直径在1微米左右,沿长轴方向,由长度为2~3微米结构相同的肌小节串联而成。每两个肌小节间由 Z线隔开。每个肌小节中央是一段折射系数较高、长度为1.5微米的A带,在A带两侧各有一段折光系数较低的I带。I带的长度约为 1微米,它随肌小节长度的改变而变化。每一个肌小节内有两组直径不同而且各自独立排列的蛋白细丝──肌丝。其中较粗的一组直径约为10纳米,位于 A带;另一组较细的肌丝,长度和A带相同,直径约为5纳米,由Z线开始经I带插入A带。由一个肌小节两侧Z线来的细丝是不相连的。在肌原纤维的横切面上,粗肌丝排列成六角阵列。相邻两根粗肌丝的中心距离随肌小节不同而异,约为40纳米左右。在同一粗肌丝上,每隔6~7纳米有一横桥突出,伸向周围的细肌丝之一。由于每根粗肌丝周围有 6根细肌丝,故在同一平面上,每隔约40纳米就有一个横桥。
第2个回答  2020-11-04
肌肉收缩原理

当肌肉处于静止(舒张)状态时,胞液Ca浓度较低(<10moL/L),钙离子结合亚单位(TnC)不与Ca结合,则TnC与TnI、TnT的结合较松散。此时,TnT与原肌球蛋白紧密结合,使原肌球蛋白遮盖了肌动蛋白与肌球蛋白结合部位,阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的结合;同时,TnI与肌动蛋白紧密结合,也阻止了肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用,并抑制肌球蛋白的ATP酶活性,故肌肉处于舒张状态。

当胞液内Ca浓度增加到10moL/L -10 moL/L时,Ca便与TnC结合,之后,TnC构象变化,从而增强了TnC与TnI、TnT之间的结合力,使三者紧密结合,削弱了TnI与肌动蛋白的结合力,使肌动蛋白与TnI脱离,变成启动状态。同时,TnT使原肌球蛋白移动到肌动蛋白螺旋沟的深处,而排除了肌动蛋白与肌球蛋白相结合的障碍,于是,肌动蛋白便与肌球蛋白的头部相结合,产生有横桥的肌动球蛋白,在此蛋白中,肌动蛋白使肌球蛋白的ATP酶活性大大提高,故肌球蛋白催化ATP水解反应。产生的能量使横桥改变角度,而水解产物的释放又使横桥的位置恢复,再与另一个ATP结合,如此循环,细丝便沿粗丝滑行,肌肉发生收缩。

当胞液Ca浓度下降(<10moL/L)时,Ca与TnC分离,TnI又与肌动蛋白结合,从而使肌动蛋白恢复静状态。同时原肌球蛋白也恢复原位,从而使肌动蛋白与肌球蛋白不能结合,肌肉不能转为舒张状态
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