肌小节的定义与分类

肌小节是指位于肌肉纤维中,负责收缩和放松肌肉的基本单位。根据它们在细胞内分布位置不同,可以将肌小节分为两大类:平滑肌小节和striated muscle fibers中的sarcomere。这两种类型都能产生力矩,但其构造和功能有所区别。

平滑肌小节

平滑肌小節主要存在于平滑筋组织中,它们能够进行无意识、渐进性的运动,如血管壁的收缩调控血压或胃肠道蠕动。在这些组织中,单个细胞即是一个完整的小段muscle fiber,而每一个这样的fiber又由许多不规则排列的小型sarcomeres组成,这些sarcomeres可以同时或顺序地进行收缩,以实现细致控制下的运动。

striated muscle fibers中的sarcomere

在交叉状(striped)骨骼和心脏中,单个muscle fiber被称作一个muscle fascicle,由多个相连并行排列的小片形区域组成,即我们常说的sarcomere。每一段sarcomere包含两个半球形F-actin filament,一条中心I-bands(间隔带)的thin filaments,以及A-bands(轴向带)的thick filaments。这种结构使得在contraction时,F-actin filaments可以通过myosin head抓取,并最终导致整个muscle contraction。

sarcomere结构分析

Sarcolemma是包裹着每个sarcolemmal system外部的一层薄膜,是传递电信号以引发contraction过程中的关键界面。当神经元释放出乙酰胆碱到接触点附近时,它会结合到接受体上激活ryanodine receptor,从而释放大量钙离子进入cytoplasm。这些钙离子的增加促进了myosin头部与actin filament之间的连接,使得filament互相拉近,最终引起整个sacromere短暂性地变长,然后迅速恢复原长度,这一周期就是contraction过程的一个重复循环。

sarcolemma作用机制

Sarcolemma作为一种特殊形式的心室膜,其具有高选择性通透性,对于Na+、K+等电解质有特定的泵系统来保持跨膜电位差异。当神经冲击达到接触点后,将会通过突触前膜穿过sarcoplasmic reticulum至sarcoplasm,在那里将Ca++存储起来。如果再次得到刺激,当Ca++快速释放时,就会形成需要Contractions发生所必需条件之一,即高浓度Ca++环境。在这个状态下,我OSIN heads就可以利用这个环境去“绑定”actins并产生力量。

生理意义及疾病影响

Sarcomaer不仅对正常生物学活动至关重要,而且它也是许多遗传疾病如Duchenne muscular dystrophy、Becker muscular dystrophy等患者身体状况恶化原因之一。在这类疾病中,由于缺失或者异常表达相关基因,如dystrophin,这些蛋白质对于维持正常Muscular function至关重要,但却无法正确合成或分配,从而导致Muscular tissue逐渐丧失功能,最终导致严重损害甚至死亡。