動作電位如何觸發(fā)骨骼肌細胞的收縮?
當神經(jīng)沖動到達運動神經(jīng)末梢時,會引發(fā)一系列反應(yīng)導(dǎo)致肌肉收縮。這個過程主要涉及以下幾個步驟:
1. 動作電位傳到神經(jīng)-肌肉接頭:當動作電位沿著軸突傳導(dǎo)至神經(jīng)末梢(即運動終板)時,它觸發(fā)了電壓門控鈣離子通道的開放。
2. 神經(jīng)遞質(zhì)釋放:隨著這些鈣離子進入細胞內(nèi),它們促使含有乙酰膽堿(ACh)的小泡與突觸前膜融合并釋放ACh到突觸間隙中。
3. ACh結(jié)合受體:釋放出來的ACh迅速擴散穿過突觸間隙,并與位于肌纖維表面的尼古丁型乙酰膽堿受體(nAChRs)相結(jié)合。這導(dǎo)致了受體蛋白構(gòu)象的變化,進而開放了一個離子通道。
4. 終板電位產(chǎn)生:由于該通道主要對鈉離子和鉀離子具有通透性,因此當它們打開時,會引起局部的去極化現(xiàn)象,形成終板電位(EPP)。
5. 動作電位在肌纖維上傳導(dǎo):如果EPP足夠強,則可以觸發(fā)相鄰區(qū)域膜上電壓門控Na 通道開放,引發(fā)動作電位沿整個肌細胞表面?zhèn)鞑?。此過程稱為興奮-收縮耦聯(lián)。
6. 肌漿網(wǎng)釋放Ca2 :隨著動作電位傳導(dǎo)至T系統(tǒng)(橫管系統(tǒng)),它會激活位于該處的L型鈣離子通道。這些通道與肌漿網(wǎng)上SR Ca2 釋放通道緊密相連,從而觸發(fā)肌漿網(wǎng)內(nèi)儲存的Ca2 大量釋放到胞質(zhì)中。
7. 橫橋循環(huán)啟動:隨著胞質(zhì)中自由Ca2 濃度升高,它會結(jié)合至肌動蛋白上的調(diào)節(jié)亞單位——原肌球蛋白,并改變其構(gòu)象。這使得橫橋(即肌凝蛋白頭)能夠與肌纖蛋白絲相互作用,啟動ATP依賴性的滑行過程。
8. 肌肉收縮:隨著橫橋循環(huán)不斷進行,細肌絲相對于粗肌絲向M線方向移動,導(dǎo)致肌節(jié)縮短,最終表現(xiàn)為整塊肌肉的收縮。
當神經(jīng)沖動停止時,終板處不再有新的ACh釋放,同時先前已作用過的ACh會被乙酰膽堿酯酶分解。此外,肌漿網(wǎng)上的Ca2 泵會將胞質(zhì)中的Ca2 重新
1. 動作電位傳到神經(jīng)-肌肉接頭:當動作電位沿著軸突傳導(dǎo)至神經(jīng)末梢(即運動終板)時,它觸發(fā)了電壓門控鈣離子通道的開放。
2. 神經(jīng)遞質(zhì)釋放:隨著這些鈣離子進入細胞內(nèi),它們促使含有乙酰膽堿(ACh)的小泡與突觸前膜融合并釋放ACh到突觸間隙中。
3. ACh結(jié)合受體:釋放出來的ACh迅速擴散穿過突觸間隙,并與位于肌纖維表面的尼古丁型乙酰膽堿受體(nAChRs)相結(jié)合。這導(dǎo)致了受體蛋白構(gòu)象的變化,進而開放了一個離子通道。
4. 終板電位產(chǎn)生:由于該通道主要對鈉離子和鉀離子具有通透性,因此當它們打開時,會引起局部的去極化現(xiàn)象,形成終板電位(EPP)。
5. 動作電位在肌纖維上傳導(dǎo):如果EPP足夠強,則可以觸發(fā)相鄰區(qū)域膜上電壓門控Na 通道開放,引發(fā)動作電位沿整個肌細胞表面?zhèn)鞑?。此過程稱為興奮-收縮耦聯(lián)。
6. 肌漿網(wǎng)釋放Ca2 :隨著動作電位傳導(dǎo)至T系統(tǒng)(橫管系統(tǒng)),它會激活位于該處的L型鈣離子通道。這些通道與肌漿網(wǎng)上SR Ca2 釋放通道緊密相連,從而觸發(fā)肌漿網(wǎng)內(nèi)儲存的Ca2 大量釋放到胞質(zhì)中。
7. 橫橋循環(huán)啟動:隨著胞質(zhì)中自由Ca2 濃度升高,它會結(jié)合至肌動蛋白上的調(diào)節(jié)亞單位——原肌球蛋白,并改變其構(gòu)象。這使得橫橋(即肌凝蛋白頭)能夠與肌纖蛋白絲相互作用,啟動ATP依賴性的滑行過程。
8. 肌肉收縮:隨著橫橋循環(huán)不斷進行,細肌絲相對于粗肌絲向M線方向移動,導(dǎo)致肌節(jié)縮短,最終表現(xiàn)為整塊肌肉的收縮。
當神經(jīng)沖動停止時,終板處不再有新的ACh釋放,同時先前已作用過的ACh會被乙酰膽堿酯酶分解。此外,肌漿網(wǎng)上的Ca2 泵會將胞質(zhì)中的Ca2 重新
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