动作电位引发肌肉纤维的兴奋-收缩耦联过程主要包括以下几个步骤:
1. 动作电位传到肌细胞膜:当神经冲动到达运动神经末梢时,会通过神经-肌肉接头处释放乙酰胆碱(ACh),这种化学物质与肌细胞膜上的受体结合,导致肌细胞膜去极化,形成动作电位。
2. 动作电位沿T管系统传播:形成的动作电位沿着肌纤维表面和T管系统向下传递。T管是肌纤维内部的一种特殊结构,它能够将电信号快速传导到肌纤维的深层部位。
3. 引起终池释放钙离子:在T管与肌浆网(即肌细胞内的内质网)相邻处存在一种称为“三联体”的结构,在此结构中,当动作电位到达时会触发肌浆网上钙通道开放,使得储存在肌浆网中的Ca2 大量释放到胞浆中。
4. 钙离子与肌钙蛋白结合:释放出来的Ca2 与位于细丝上的肌钙蛋白(Troponin)结合,引起肌钙蛋白构象变化。这种变化会进一步导致原肌球蛋白从肌动蛋白的活性位点移开,暴露出可以与横桥结合的位置。
5. 横桥循环和肌纤维收缩:当肌动蛋白暴露出来的活性位点与粗丝上的横桥(即肌凝蛋白)相互作用时,会发生横桥循环过程。在ATP供能下,横桥通过摆动动作拉动细丝向M线方向滑行,使 sarcomere 缩短,从而实现肌肉纤维的收缩。
6. 钙离子回收:当神经冲动停止后,肌浆网上的钙泵会将Ca2 重新摄取回肌浆网内,降低胞浆中游离的Ca2 浓度。随着Ca2 浓度下降,肌钙蛋白恢复原始构象,原肌球蛋白再次覆盖住肌动蛋白活性位点,肌肉纤维逐渐放松。
以上就是动作电位如何引发肌肉纤维兴奋-收缩耦联的基本过程。