当神经冲动到达运动神经末梢时,会引发一系列反应导致肌肉收缩。这个过程主要涉及以下几个步骤:
1. 动作电位传到神经-肌肉接头:当动作电位沿着轴突传导至神经末梢(即运动终板)时,它触发了电压门控钙离子通道的开放。
2. 神经递质释放:随着这些钙离子进入细胞内,它们促使含有乙酰胆碱(ACh)的小泡与突触前膜融合并释放ACh到突触间隙中。
3. ACh结合受体:释放出来的ACh迅速扩散穿过突触间隙,并与位于肌纤维表面的尼古丁型乙酰胆碱受体(nAChRs)相结合。这导致了受体蛋白构象的变化,进而开放了一个离子通道。
4. 终板电位产生:由于该通道主要对钠离子和钾离子具有通透性,因此当它们打开时,会引起局部的去极化现象,形成终板电位(EPP)。
5. 动作电位在肌纤维上传导:如果EPP足够强,则可以触发相邻区域膜上电压门控Na 通道开放,引发动作电位沿整个肌细胞表面传播。此过程称为兴奋-收缩耦联。
6. 肌浆网释放Ca2 :随着动作电位传导至T系统(横管系统),它会激活位于该处的L型钙离子通道。这些通道与肌浆网上SR Ca2 释放通道紧密相连,从而触发肌浆网内储存的Ca2 大量释放到胞质中。
7. 横桥循环启动:随着胞质中自由Ca2 浓度升高,它会结合至肌动蛋白上的调节亚单位——原肌球蛋白,并改变其构象。这使得横桥(即肌凝蛋白头)能够与肌纤蛋白丝相互作用,启动ATP依赖性的滑行过程。
8. 肌肉收缩:随着横桥循环不断进行,细肌丝相对于粗肌丝向M线方向移动,导致肌节缩短,最终表现为整块肌肉的收缩。
当神经冲动停止时,终板处不再有新的ACh释放,同时先前已作用过的ACh会被乙酰胆碱酯酶分解。此外,肌浆网上的Ca2 泵会将胞质中的Ca2 重新