解剖学与生理学:肌肉节滑动回家

带着肌肉节肌滑回家

在这一点上，你需要好好看看真正发生收缩的地方。许多神奇的蛋白质共同作用使收缩成为可能。这里我将重点介绍横纹肌(骨骼肌和心脏肌)，因为这些蛋白质高度组织成平行条纹(条纹)，当肌肉收缩时，它们会靠得更近。在较小的范围内，这些条纹是由肌节形成的，肌节是肌肉收缩的单位。

在这里看一下横纹肌细胞的外观是有帮助的，因为平行条纹形成了一个清晰的模式。条纹的每一部分都有一个特定的名称，与肌节中相应的蛋白质相同。记住，每条条纹代表数百个平行肌节。在整个肌纤维中，你首先看到的是深a带和浅I带的划分，但更仔细的检查会发现一系列其他细节，如Z盘、H区和M线。花点时间，试着在肌节图中找到这些相同的结构(见图8.6)。

肌节中最大的细节可能是粗细纤维。你可以想象，粗灯丝对应的是暗的A带，细灯丝对应的是亮的I带。其余大部分肌节也可在肌纤维上看到:Z盘、H区、M线。肌纤维上唯一看不见的结构是弹性纤维(由一种叫做肌肽的蛋白质构成)，它连接着厚纤维和Z盘。

萎缩的条纹

当你仔细观察时，你会发现细纤维和粗纤维都有更多的细节，理解这些细节对于理解肌节的工作原理至关重要。这种粗丝是由一种叫做肌凝蛋白．肌凝蛋白排列成一个大的(粗的)丝，在每一个末端都有许多尾巴向各个方向脱落肌凝蛋白尾巴是肌凝蛋白的头．在肌凝蛋白头上还有一种酶叫做腺苷三磷酸酶它负责将ATP转化为ADP(一种游离磷酸盐)和能量。然而，细丝要复杂得多。参与收缩的主要细丝蛋白称为肌动蛋白肌动蛋白分子的螺旋链形成了粗丝的核心。肌动蛋白分子上有一个肌凝蛋白结合位点，肌凝蛋白头附着处;肌凝蛋白头与肌动蛋白分子的结合称为a穿过桥．当不受干扰时，肌动蛋白和肌凝蛋白结合在一起并停留在那里。在这种情况下，肌肉是僵硬的，而不是松弛的肌肉的状态。因此，细胞有办法锁定和解锁肌动蛋白是很重要的。

围绕着肌动蛋白的是一对蛋白质分子，它们像锁住自行车一样锁住肌动蛋白肌钙蛋白,原肌球蛋白．因为分子在一起，它们被称为troponin-tropomyosin复杂(或t t复杂短)。螺旋状的T-T复合物包裹着螺旋状的肌动蛋白分子，原肌凝蛋白充当缆绳，肌钙蛋白充当锁索。当T-T复合体被锁定时，原肌凝蛋白会掩盖肌动蛋白上的肌凝蛋白结合位点，从而使肌肉放松，并使其被其他肌肉拉伸。(我将在下面更详细地讨论对抗性对肌肉．)

解锁后，原肌凝蛋白移到一边，从而暴露肌凝蛋白结合位点，允许肌动蛋白-肌凝蛋白跨桥形成。然后纤维收缩，这意味着薄纤维滑过厚纤维(因此滑丝)，从而使肌肉收缩(见图8.7)。所有这些都提出了两个问题:T-T复合体是如何解锁的?在形成第一个交叉桥后，肌肉是如何避免保持僵硬而实际活动的?要回答这些问题，你需要看两种物质:钙^{2 +}和ATP。

移动的蛋白质

钙离子充当肌钙蛋白的钥匙，而钥匙孔是肌钙蛋白分子的位置离子，很方便，叫做钙结合网站．正如你应该记得的，钙只有在钠离子涌入时才会从sr中释放出来，而钠离子又是由运动神经元的ACh刺激触发的。此时，肌肉可以自由收缩。只有一个问题:刚性肌动蛋白-肌凝蛋白交叉桥。

要打破每一个桥需要一个ATP分子的能量。幸运的是，atp酶可以在每个肌凝蛋白头部的末端找到。这里有助于理解，形成交叉桥的肌凝蛋白头将向M线旋转(M线起到锚定粗纤维的作用)。通过使用ATP破坏键合，旋转动作将细丝拉向M线(惯性在这里也起作用，因为运动中的物体在受到力作用之前会保持运动状态)动力冲程．

通过反复形成和折断交叉桥，从而反复用力划水，细丝整体会向M线滑动，从而使整个肌节变短。尽管ATP是保持肌肉放松的主动运输所必需的，但需要更多的ATP来为重复的力划提供动力，使收缩成为可能。所有这些都在图8.8中进行了总结。