從上一集影片中我們知道了
如果肌細胞裏的鈣離子濃度比較高
那麽這些鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
這會改變肌鈣蛋白的形態
從而移走擋道的原肌凝蛋白
這樣肌凝蛋白頭部就可以沿著肌動蛋白絲移動了
於是就産生了肌肉保核回縮
因此高的鈣濃度 或是鈣離子濃度
會産生保核回縮 當鈣離子濃度較低時
這些肌鈣蛋白會恢復到它們的標準形態
它們會讓原肌凝蛋白重新移到
阻擋肌凝蛋白的位置--於是就保核回縮就消失了
因此下一個很明顯的問題是 肌肉是如何控制
此時有高鈣離子濃度和肌肉保核回縮
還是低鈣離子濃度和肌肉放松的？
更好的問法是 神經係統是怎麽做到的？
神經係統是怎麽控制肌肉産生保核回縮
讓鈣離子濃度變高 産生保核回縮
或是讓鈣離子濃度再一次變低 放松肌肉的？
爲了理解這個 讓我們稍微複習一下
學過的關於神經元的影片
讓我在這裡畫一個軸突的終端連接處
它和其他神經元的樹突之間沒有突觸
它將和實際的肌細胞之間有突觸
這就是它和實際肌細胞之間的突觸
這就是和實際肌細胞之間的突觸
讓我來標注每一樣東西 以防你們混淆
這是一個軸突 我們可以稱它是軸突的終端
這是一個突觸
這只是那集關於神經元的影片中的一些小術語
這個空白處是突觸空隙 這是突觸前神經元
我認爲你們可以把這個看做是後突觸細胞
在這個例子中 它不是一個神經元
這是肌細胞的細胞膜
我可能會在下一集
或者下下集影片中向你們介紹
肌細胞的解剖
在這裡 我會稍微抽象一些 因爲我們真正想理解的是
鈣離子濃度是如何被控制的
這被稱爲肌纖維膜
這是肌細胞的細胞膜
這一個
你可以想象一下 它折入了肌細胞的細胞膜內
如果我們觀察一下肌細胞的表面
它看上去會有一些伸入細胞中的洞或是缺口
在這裡 我畫了一個橫橫斷面
因此你可以想象它折入了細胞內
如果你用針或是其他東西戳它
這就是所出現的狀況 會有一個伸入細胞膜的折疊
這個被稱爲橫小管
T代表了橫向
它是橫切折入細胞膜表面的
這是這集影片的多重點
或者說是這集影片裏很重要的胞器
我們在肌細胞裏有這個被稱爲
肌漿網的胞器
它本身或許--
它和內質網的聯係上--
非常類似於內質網
但是在這裡 它主要的功能是存儲
在蛋白質合成中涉及到了內質網
有一些核糖體附著在內質網上
但這個純粹是一個用來存儲的胞器
在肌漿網的膜上有鈣離子泵
它們是ATP酶
這是指它們利用ATP爲泵提供能量
因此當ATP過來後 ATP會粘合在它上面
可能一個鈣離子會粘合在它上面
當ATP水解成ADP和一個磷酸基團時
這個蛋白質的結構就改變了
它吸入了鈣離子 鈣離子被吸入了
因此在肌漿網膜上的所有這些鈣離支控道
産生的最終效果是 在松弛的肌肉中
在肌肉內部有很高的鈣離子濃度
現在 我想你們可能猜到了會發生什麽
當肌肉需要保核回縮時
這些鈣離子湧入了肌細胞的細胞質中
這些鈣離子能夠連接到這裡的肌鈣蛋白上
然後會發生我們在上集影片中討論過的過程
因此我們關心的是 它是如何知道什麽時候
讓鈣離子湧入細胞質中的呢？
這是肌細胞的內部
肌動蛋白絲 肌凝蛋白頭部
和所有的肌鈣蛋白 原肌凝蛋白
都暴露在這個環境中
因此你們可以想象--我可以畫一下使這更加清晰
我會很抽象地畫一下
在以後的影片中我們會更多地看到這個結構
或許這裡有一個肌凝蛋白頭部
然後是纏繞著的原肌凝蛋白
它像這樣被肌鈣蛋白釘入了肌動蛋白中
這是個很抽象的草圖
但是這將讓你們明白會發生什麽
假設這是神經元--我們將稱它爲運動神經元
它發送肌肉保核回縮的信息
首先 我們知道了信息是如何在神經元之間傳遞的
特別是在軸突間傳遞動作電位
這裡是一個鈉通道 它是電壓控制的
因此這裡有一些正電荷
這就使這個電壓門控鈉離支控道開啓
因此它開啓了 讓更多鈉離子流入
這使這裡帶了一些正電荷了
然後這觸發了下一個電壓門控鈉離支控道開啓
這個過程在神經元的膜上持續發生著
最終它積累了足夠的正電荷 到達了門檻值
電壓門控鈣離支控道就開啓了
這都是對那集關於神經元的影片的回顧
最終
當它積累了足夠的正電荷接近開啓鈣離支控道的門檻值時
鈣離子就湧入了
它們連接在這些靠近突觸膜的特殊蛋白質上
或者說是這裡的突觸前膜 這些是鈣離子
它們連接在叫做突觸小泡的蛋白質上
記住 突觸小泡就是這些包圍神經傳遞物的膜
當鈣離子附著到這些蛋白質上時 就發生了胞外分泌
這讓突觸小泡的膜與實際神經元的膜合並
於是突觸小泡裏的物質就被分泌出去
這都是對那集關於神經元的影片的回顧
我在那些影片中解釋得更加詳細
這些神經傳遞物被分泌出來
我們討論了神經元和肌細胞之間的突觸
這裡的神經傳遞物是乙酰膽堿
就像在樹突中發生的那樣
乙酰膽堿會附著在肌纖維膜上
或者說是附著在肌細胞膜的受體上
這會開啓肌細胞上的鈉通道
肌細胞膜上也有電位梯度
這和神經元一樣 因此當它附著上乙酰膽堿時
它會讓鈉離子流入肌細胞
這裡就帶上了正電位 引起了肌細胞內的動作電位
這兒就積累了一些正電荷
當正電荷積累到門檻值時
就觸發開啓了這裡的電壓門控通道
讓更多的鈉離子流入
因此這兒就帶上了一些正電荷
當然也有一些鉀離子
這就像在神經元中發生的一樣
最終這個動作電位--
在那裏有一個鈉離支控道 帶一些正電荷
當積累了足夠的正電荷時
這個通道就開啓了 讓更多的鈉離子流入
在這裡有了動作電位
就有了這個鈉離支控道 這一直沿著橫小管傳遞下去
因此從神經元傳來的信息--你可以想象一下
動作電位變成了觸發另一個
沿著橫小管傳遞的動作電位的化學信號
這是個很有趣的部分
實際上 這是現在一個開放的研究領域
如果你想了解更多的話
我可以給你們一些引導
有一個連接
肌漿網和橫小管的蛋白化合物
我會在這裡畫一個大的方框
這就是那個蛋白化合物
人們認爲-
我會在這裡整理出一些詞語
這涉及到三合蛋白 銜接蛋白 隱鈣素和利阿諾定(一種生物鹼)
它們都和這裡連接肌質網和橫小管的
蛋白化合物有關
但是當動作電位傳遞到這裡的時候
會發生什麽呢？
我們在這裡積累了足夠的正電荷
這個蛋白化合物觸發了鈣離子的釋放
他們認爲利阿諾定實際上是
釋放鈣離子的那部分物質
也許在這裡觸發了
當動作電位傳遞到這裡時
讓我換一種顏色 我紫色用得太多了
當動作電位傳遞得足夠遠時--我在這裡用紅色
當動作電位傳遞得足夠遠時
周圍的環境會隨著所有這些鈉離子的流入
而帶上一些正電荷 這個神秘的盒子--
你可以上網搜一下這些蛋白質
人們仍然在試圖理解這個神秘的盒子
是如何工作的--它觸發了一個讓這些鈣離子
流出肌漿網的缺口
當所有這些鈣離子流出肌漿網
進入細胞內部
進入細胞質時 當這個發生時
接下來會發生什麽？嗯 鈣離子濃度升高
鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
就像在這集影片的開頭所說的那樣
鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
移走擋道的原肌凝蛋白
然後就像我們在上兩集影片中學到的那樣
肌凝蛋白利用ATP開始沿著肌動蛋白移動--同時
一旦信號消失 這個缺口就關閉了
這些鈣離支控道會再一次地減小鈣離子濃度
於是我們的肌肉保核回縮就停止了 肌肉會再一次地放松
這裡發生的整個過程就是
這裡有個儲存鈣離子的容器
當肌肉放松時 它會從細胞內部吸收鈣離子
這樣肌肉就放松了
肌凝蛋白就不能沿著肌動蛋白移動了
但是當它得到信號時 它會再把鈣離子植入細胞內
這樣就産生了肌肉保核回縮
因爲原肌凝蛋白被肌鈣蛋白移走了
那非常吸引人
因爲這個過程還沒有被完全理解
所以它變得更加吸引人了
如果你想成爲一位生物研究員的話
那麽這是個很有趣的可以去試圖理解的東西
首先 從科學的角度來看這是怎麽工作地很有趣
實際上有很多
潛在的疾病
是由這些蛋白質不正常工作引起的
也許你可以通過某種方式讓這些東西工作得更好或者更差
誰知道呢
因此搞清楚當動作電位出現 開啓了鈣離支控道後
到底發生了什麽
是很有用的
現在我們了解了大體的情況
我們知道了運動神經元是如何通過
讓肌漿網控制鈣離子進出細胞質的膜
從而激發細胞保核回縮的
我在做這集影片之前讀了很多資料
這些鈣離支控道的效率是非常高的
一旦信號消失 這個缺口關閉時
肌漿網可以在大約30毫秒內
吸收回鈣離子
因此那就是爲什麽我們這麽善於停止肌肉保核回縮
爲什麽我能在很短的時間內出拳 收回我的手臂
然後讓肌肉放松的原因
因爲我們可以在30毫秒內停止肌肉保核回縮
這比1秒的1/30還要少
總之 我們會在下一集影片中
更詳細地學習
肌細胞的實際解剖構造