邓树勋《运动生理学》(第3版)课后习题答案详解 【完整内容点击文中链接获取】
1、简述静息电位和动作电位的形成机制及传导特征有何不同。
答:(1)静息电位
①释义
静息电位是指细胞未受刺激时存在于细胞膜两侧的电位差。由于这一电位差存在于安静细胞膜的两侧,故又称为跨膜静息电位或膜电位。
②形成机制
静息电位主要是K+外流所形成的电-化学平衡电位。细胞内外Na+和K+的分布不均匀,细胞外Na+浓度高而细胞内K+浓度高,安静时膜对K+的通透性远大于Na+,K+顺浓度梯度外流,从而以膜为界的内负外正的电位差,这种电位差产生后,可阻止K+进一步向外扩散,使膜内外电位差达到一个稳定的数值,即静息电位。
(2)动作电位
①释义
动作电位是指细胞受到刺激而兴奋时,细胞膜在原来静息电位的基础上发生的一次迅速、短暂、可向周围扩布的电位波动。
②形成机制
a.上升支。当细胞受刺激而兴奋时,膜对Na+有选择性通透,Na+顺浓度梯度内流,形成锋电位的上升支。
b.下降支。当膜去极化到达峰值时,Na+通道迅速失活而关闭,此时,膜对K+的通透性增大,于是膜内的K+顺浓度差和电位差外向扩散,使膜内电位迅速下降,直至膜复极化到静息电位水平。K+外流形成了动作电位的下降支。
c.复极化。膜对K+的通透性恢复正常,Na+通道失活状态解除,并恢复到可激活状态。钠泵激活,将进入膜内的Na+泵出细胞,同时把扩散到膜外的K+泵入细胞,从而恢复静息时细胞内外的离子分布,以维持细胞的正常兴奋性。
(3)不同点
动作电位与静息电位相比具有以下特征:
①生理完整性。神经传导首先要求神经纤维在结构和生理功能上都是完整的。由于一些原因致使神经纤维局部结构或机能发生改变,神经的传导则中断。
②双向传导。刺激神经纤维的任何一点,所产生的神经冲动均可沿纤维向两侧方向传导,这是因为局部电流可向两侧传导的缘故。
③不衰减和相对不疲劳性。在传导过程中,锋电位的幅度和传导速度不因传导距离增大而减弱,也不因刺激作用时间延长而改变。这是因为神经传导的能量来源于兴奋神经本身。
④绝缘性。在神经干内包含有许多神经纤维,而神经传导各行其道互不干扰,绝缘性主要由于髓鞘的存在。
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2、试述肌肉分子结构及肌肉收缩的肌丝滑行理论。
答:(1)肌肉分子结构:肌肉→肌束→肌纤维→肌原纤维→肌小节。
①肌束
肌束由肌纤维和肌膜组成。每条肌纤维外面被一层薄膜所包裹,这层薄膜称肌膜,肌膜相当于细胞膜,肌膜内有肌浆和多个细胞核。
②肌纤维
肌肉是由成束排列的肌细胞组成,肌细胞外形呈长圆柱形状,又称肌纤维,是肌肉结构和功能的基本单位。
③肌原纤维
a.形态特征
肌原纤维呈长纤维状,纵贯于肌纤维全长,直径约1~2μm。
b.明带与暗带
在显微镜下可见每条肌原纤维全长都呈现有规则的明暗交替,分别称为明带(I带)和暗带(A带)。在肌原纤维上,暗带长度比较固定,其中间有一个较透明的区域,为H区,H区中间有一横向暗线称为M线;明带长度可变,其中央有一条横向的暗线称为z线。
c.肌管系统
肌管系统是指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构。
第一,横管系统,与肌原纤维相垂直,又称T管,它由肌膜向细胞内凹入而成,其作用是将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电位变化传入细胞内。
第二,纵管系统,与肌原纤维平行,又称L管,纵管包绕每个肌小节的中间部分,在近横管时管腔膨大成终池。每一横管和两侧的终池构成三联管结构。纵管和终池是Ca2+的贮存库,在肌肉活动时实现Ca2+的贮存、释放和再积聚。
④肌小节
肌小节是指两相邻z线间的一段肌原纤维。它包括中间的暗带和两侧各1/2的明带。肌小节又是由更微细的平行排列的粗肌丝和细肌丝组成的。
a.粗肌丝:粗肌丝主要由肌球蛋白分子组成。
b.细肌丝:细肌丝至少由三种蛋白质分子组成。一种称肌动蛋白,构成细肌丝的主体。它和肌球蛋白都被称为收缩蛋白。另两种蛋白质分别称为原肌球蛋白和肌钙蛋白,它们对肌丝滑行起着调节作用,故又被称为调节蛋白。
(2)肌丝滑行理论
该理论认为,肌肉收缩时虽然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或卷曲,而只是在每个肌小节内发生细肌丝向粗肌丝之间的滑行,出现明带的长度缩短,而暗带长度不变,相应H区变窄,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缩短。
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