1, 比较三种肌组织分布和结构特点
收缩蛋白包括肌球蛋白和肌动蛋白.肌球蛋白是由学者Kuhne于1859年首先报道的,半个多世纪之后,对肌球蛋白的生化分析才开始进行.肌球蛋白是心肌粗肌丝的主要成分,分子呈杆状,一端具有两个球形区域,似豆芽的头部,由两条重链(MHC)和两对轻链(MLC)构成,是肌球蛋白重要生物活性所在地,另一端是一个丝状“尾巴”,由两股α-螺旋肽链绞在一起形成一种盘卷螺旋结构〔1〕.肌球蛋白具有二个生物学作用:一是具有ATP酶活性,能裂解ATP,释放化学能;二是具有与肌动蛋白结合的能力.研究表明心脏的MHC是由两种基因编码,即α-MHC和β-MHC基因,这些基因产物在肌球蛋白分子中形成二聚体,所以相应的有三种分子异构体存在,即V1(α、α同源体)、V2(α、β异源体)、V3(β、β同源体).由于α、β-MHCATP酶活性不同,因此不同的异构体之间所具有的ATP酶活性及收缩活性也不同.肌球蛋白ATP酶活性主要由心肌所含V1或V3的量多少而决定,故肌球蛋白以V1占优势的心肌ATP酶活性最高,肌肉收缩速率最快,耗能也最多,而以V3占优势的心肌情况正相反,以V2占优势的心肌表现介于两者之间〔2,3〕.肌球蛋白异构体之间的转换是心肌的适应性改变,是心脏本身负荷和能量供应两方面调节适应的结果.V1通过增加心肌收缩速度来增加供能达到能量供求平衡,V3通过减少耗能而适应压力超负荷.当能量供不应求时,肌球蛋白异构体向V3转化,使ATP酶活性下降,心肌收缩功能降低,表现为Vmax下降,最大张力正常,而达到最大张力的时间延长,心肌作功时耗氧量下降,结果使心脏在节能的情况下产生同样的张力,所以V3增加虽可使心肌速度变慢但是却提高了机械效率. 正常哺乳动物和人的心室肌球蛋白异构体的分布与种属、年龄等因素有关.成年人左心室心肌肌球蛋白以V3为主占60%~90%,而小哺乳类动物左心室心肌肌球蛋白以V1为主占60%~90%,人类和哺乳类小动物心房肌球蛋白以V1为主〔4〕. 对心肌肥厚等病理状态研究显示,心脏肌球蛋白基因表达及蛋白异构中存在着可塑性,推测这可能是动物机体的一种适应反应,例如超负荷刺激引起大鼠心肌肥厚可诱导左心室β-MHC基因表达及V3肌球蛋白增多,结果使心肌耗氧降低,收缩速率下降,被认为是一种经济的适应性反应〔5〕. 与肌球蛋白相比,肌动蛋白结构及功能相对简单.分子单体为球形,单体上有与肌球蛋白头相结合的位点,许多单体相互连接形成两条有极性的相互缠绕螺旋体.另有:肌球蛋白 (myosin) 肌原纤维粗丝的组成单位.存在于平滑肌中.在肌肉运动中起重要作用.其分子形状如豆芽状,由两条重链和多条轻链构成.两条重链的大部分相互螺旋形地缠绕为杆状,构成豆芽状的杆;重链的剩余部分与轻链一起,构成豆芽的瓣.被激活后,具有活性的、能分解ATP的ATP酶.其分子量约为51万.在粗丝中,都是分子的头朝向粗丝的两端,呈纵向线性缔合排列.、 肌动蛋白是一种中等大小的蛋白质, 由375个氨基酸残基组成, 并且是由一个大的、高度保守的基因编码.单体肌动蛋白分子的分子量为43kDa, 其上有三个结合位点.一个是ATP结合位点, 另两个都是与肌动蛋白结合的结合蛋白结合位点. 肌动蛋白至少表达成6种异构形式,分为α、β、γ三种类型根据等电点的不同可将高等动物细胞内的肌动蛋白分为 3 类,α 分布于各种肌肉细胞中,β 和 γ 分布于肌细胞和非肌细胞中.有三种 α 肌动蛋白(骨骼肌、心肌和平滑肌)、一种 β 肌动蛋白和两种 γ 肌动蛋白(γ 平滑肌和 γ 非平滑肌).
2, 纤维类的肌原蛋白结构特点
骨骼肌纤维的结构特点:人类绝大部分骨骼肌中Ⅰ型肌纤维的直径略小于Ⅱ型肌纤维,II型肌纤维的肌浆网较Ⅰ型肌纤维发达2倍,故型肌纤维肌浆网的摄Ca2能力大于Ⅰ型肌纤维,从而加快了Ⅱ型肌纤维的反应速度。Ⅰ型肌纤维的线粒体数量较型肌纤维多且直径大,同时Ⅰ型肌纤维周围的毛细血管分布比Ⅱ型肌纤维多,II型肌纤维肌原纤维含量较I型肌纤维多,意味着肌纤维内部含有较多的肌球蛋白横桥,收缩时可产生较大的收缩力。骨骼肌纤维的的生理特征:1、收缩速度研究发现快、慢肌纤维间存在明显差异。快肌纤维收缩速度快,与其受冲动传导速度快的大。运动神经元支配,肌原纤维ATP酶活性高、无氧代谢能力强,肌浆网释放和回收Ca2+的朗力强等因素有关。2、收缩力量肌肉收缩力大小取决于肌肉的横断面积并受肌纤维类型等因素影响,多数研究认为动物快肌收缩力量明显大于慢肌。3、抗疲劳性动物和人体实验均证明,慢肌纤维的抗疲劳能力较快肌强,故快肌维较侵肌纤维更易疲劳。参考资料来源:百度百科—骨骼肌纤维
名词解释
肌纤维
肌纤维即肌细胞,因肌细胞细而长,又称肌纤维。肌纤维分红肌纤维与白肌纤维,因外观不同而有红白不同的称呼。红肌纤维也叫I型纤维、慢缩肌纤维、慢氧化纤维;白肌纤为又称II型纤维、快缩肌纤维或快解醣纤维。 人体的红白肌纤维大概维持各50%的比率。