Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells
-
0:00 - 0:02从上一集视频中我们知道了
-
0:02 - 0:07如果肌细胞里的钙离子浓度比较高
-
0:07 - 0:12那么这些钙离子会粘合到肌钙蛋白上
-
0:12 - 0:15这会改变肌钙蛋白的形态
-
0:15 - 0:19从而移走挡道的原肌凝蛋白
-
0:19 - 0:23这样肌凝蛋白头部就可以沿着肌动蛋白丝移动了
-
0:23 - 0:25于是就产生了肌肉收缩
-
0:25 - 0:29因此高的钙浓度 或是钙离子浓度
-
0:29 - 0:33会产生收缩 当钙离子浓度较低时
-
0:33 - 0:39这些肌钙蛋白会恢复到它们的标准形态
-
0:39 - 0:41它们会让原肌凝蛋白重新移到
-
0:41 - 0:45阻挡肌凝蛋白的位置--于是就收缩就消失了
-
0:53 - 0:58因此下一个很明显的问题是 肌肉是如何控制
-
0:58 - 1:00此时有高钙离子浓度和肌肉收缩
-
1:00 - 1:04还是低钙离子浓度和肌肉放松的？
-
1:04 - 1:06更好的问法是 神经系统是怎么做到的？
-
1:06 - 1:10神经系统是怎么控制肌肉产生收缩
-
1:10 - 1:12让钙离子浓度变高 产生收缩
-
1:12 - 1:14或是让钙离子浓度再一次变低 放松肌肉的？
-
1:14 - 1:18为了理解这个 让我们稍微复习一下
-
1:18 - 1:21学过的关于神经元的视频
-
1:21 - 1:27让我在这里画一个轴突的终端连接处
-
1:27 - 1:31它和其他神经元的树突之间没有突触
-
1:31 - 1:34它将和实际的肌细胞之间有突触
-
1:35 - 1:38这就是它和实际肌细胞之间的突触
-
1:45 - 1:47这就是和实际肌细胞之间的突触
-
1:47 - 1:50让我来标注每一样东西 以防你们混淆
-
1:50 - 1:54这是一个轴突 我们可以称它是轴突的终端
-
1:57 - 1:59这是一个突触
-
2:05 - 2:08这只是那集关于神经元的视频中的一些小术语
-
2:08 - 2:14这个空白处是突触间隙 这是突触前神经元
-
2:14 - 2:17我认为你们可以把这个看做是后突触细胞
-
2:17 - 2:19在这个例子中 它不是一个神经元
-
2:19 - 2:29这是肌细胞的细胞膜
-
2:30 - 2:31我可能会在下一集
-
2:31 - 2:33或者下下集视频中向你们介绍
-
2:33 - 2:35肌细胞的解剖
-
2:35 - 2:38在这里 我会稍微抽象一些 因为我们真正想理解的是
-
2:38 - 2:41钙离子浓度是如何被控制的
-
2:43 - 2:44这被称为肌纤维膜
-
2:54 - 2:55这是肌细胞的细胞膜
-
2:56 - 2:57这一个
-
2:57 - 3:01你可以想象一下 它折入了肌细胞的细胞膜内
-
3:01 - 3:03如果我们观察一下肌细胞的表面
-
3:03 - 3:07它看上去会有一些伸入细胞中的洞或是缺口
-
3:07 - 3:09在这里 我画了一个横截面
-
3:09 - 3:11因此你可以想象它折入了细胞内
-
3:11 - 3:16如果你用针或是其他东西戳它
-
3:16 - 3:19这就是所出现的状况 会有一个伸入细胞膜的折叠
-
3:19 - 3:21这个被称为横小管
-
3:27 - 3:28T代表了横向
-
3:28 - 3:32它是横切折入细胞膜表面的
-
3:32 - 3:36这是这集视频的重点
-
3:36 - 3:38或者说是这集视频里很重要的细胞器
-
3:38 - 3:41我们在肌细胞里有这个被称为
-
3:42 - 3:44肌浆网的细胞器
-
3:54 - 3:58它本身或许--
-
3:58 - 4:03它和内质网的联系上--
-
4:03 - 4:05非常类似于内质网
-
4:05 - 4:08但是在这里 它主要的功能是存储
-
4:08 - 4:12在蛋白质合成中涉及到了内质网
-
4:12 - 4:14有一些核糖体附着在内质网上
-
4:14 - 4:19但这个纯粹是一个用来存储的细胞器
-
4:19 - 4:23在肌浆网的膜上有钙离子泵
-
4:23 - 4:34它们是ATP酶
-
4:34 - 4:38这是指它们利用ATP为泵提供能量
-
4:38 - 4:42因此当ATP过来后 ATP会粘合在它上面
-
4:42 - 4:44可能一个钙离子会粘合在它上面
-
4:50 - 5:01当ATP水解成ADP和一个磷酸基团时
-
5:01 - 5:03这个蛋白质的结构就改变了
-
5:03 - 5:08它吸入了钙离子 钙离子被吸入了
-
5:08 - 5:13因此在肌浆网膜上的所有这些钙离子通道
-
5:13 - 5:17产生的最终效果是 在松弛的肌肉中
-
5:17 - 5:22在肌肉内部有很高的钙离子浓度
-
5:27 - 5:30现在 我想你们可能猜到了会发生什么
-
5:30 - 5:32当肌肉需要收缩时
-
5:32 - 5:37这些钙离子涌入了肌细胞的细胞质中
-
5:37 - 5:43这些钙离子能够连接到这里的肌钙蛋白上
-
5:43 - 5:45然后会发生我们在上集视频中讨论过的过程
-
5:45 - 5:48因此我们关心的是 它是如何知道什么时候
-
5:48 - 5:52让钙离子涌入细胞质中的呢？
-
5:52 - 5:53这是肌细胞的内部
-
6:00 - 6:07肌动蛋白丝 肌凝蛋白头部
-
6:07 - 6:10和所有的肌钙蛋白 原肌凝蛋白
-
6:10 - 6:13都暴露在这个环境中
-
6:13 - 6:16因此你们可以想象--我可以画一下使这更加清晰
-
6:21 - 6:23我会很抽象地画一下
-
6:23 - 6:25在以后的视频中我们会更多地看到这个结构
-
6:25 - 6:28或许这里有一个肌凝蛋白头部
-
6:29 - 6:32然后是缠绕着的原肌凝蛋白
-
6:32 - 6:39它像这样被肌钙蛋白钉入了肌动蛋白中
-
6:39 - 6:40这是个很抽象的草图
-
6:40 - 6:42但是这将让你们明白会发生什么
-
6:42 - 6:46假设这是神经元--我们将称它为运动神经元
-
6:51 - 6:54它发送肌肉收缩的信息
-
6:54 - 6:58首先 我们知道了信息是如何在神经元之间传递的
-
6:58 - 7:01特别是在轴突间传递动作电位
-
7:01 - 7:06这里是一个钠通道 它是电压控制的
-
7:06 - 7:08因此这里有一些正电荷
-
7:08 - 7:12这就使这个电压门控钠离子通道开启
-
7:12 - 7:16因此它开启了 让更多钠离子流入
-
7:16 - 7:18这使这里带了一些正电荷了
-
7:18 - 7:22然后这触发了下一个电压门控钠离子通道开启
-
7:22 - 7:26这个过程在神经元的膜上持续发生着
-
7:26 - 7:29最终它积累了足够的正电荷 到达了门限值
-
7:30 - 7:33电压门控钙离子通道就开启了
-
7:33 - 7:39这都是对那集关于神经元的视频的回顾
-
7:39 - 7:40最终
-
7:40 - 7:43当它积累了足够的正电荷接近开启钙离子通道的门限值时
-
7:43 - 7:48钙离子就涌入了
-
7:48 - 7:53它们连接在这些靠近突触膜的特殊蛋白质上
-
7:53 - 7:56或者说是这里的突触前膜 这些是钙离子
-
7:56 - 8:00它们连接在叫做突触小泡的蛋白质上
-
8:01 - 8:10记住 突触小泡就是这些包围神经递质的膜
-
8:13 - 8:19当钙离子附着到这些蛋白质上时 就发生了胞外分泌
-
8:19 - 8:23这让突触小泡的膜与实际神经元的膜合并
-
8:23 - 8:27于是突触小泡里的物质就被分泌出去
-
8:27 - 8:29这都是对那集关于神经元的视频的回顾
-
8:29 - 8:31我在那些视频中解释得更加详细
-
8:31 - 8:35这些神经递质被分泌出来
-
8:35 - 8:39我们讨论了神经元和肌细胞之间的突触
-
8:39 - 8:42这里的神经递质是乙酰胆碱
-
8:47 - 8:49就像在树突中发生的那样
-
8:49 - 8:52乙酰胆碱会附着在肌纤维膜上
-
8:52 - 8:56或者说是附着在肌细胞膜的受体上
-
8:56 - 8:59这会开启肌细胞上的钠通道
-
8:59 - 9:03肌细胞膜上也有电位梯度
-
9:03 - 9:10这和神经元一样 因此当它附着上乙酰胆碱时
-
9:10 - 9:16它会让钠离子流入肌细胞
-
9:16 - 9:19这里就带上了正电位 引起了肌细胞内的动作电位
-
9:19 - 9:23这儿就积累了一些正电荷
-
9:23 - 9:26当正电荷积累到门限值时
-
9:26 - 9:29就触发开启了这里的电压门控通道
-
9:29 - 9:31让更多的钠离子流入
-
9:31 - 9:34因此这儿就带上了一些正电荷
-
9:34 - 9:37当然也有一些钾离子
-
9:37 - 9:39这就像在神经元中发生的一样
-
9:39 - 9:40最终这个动作电位--
-
9:40 - 9:45在那里有一个钠离子通道 带一些正电荷
-
9:45 - 9:46当积累了足够的正电荷时
-
9:46 - 9:50这个通道就开启了 让更多的钠离子流入
-
9:50 - 9:53在这里有了动作电位
-
9:53 - 9:56就有了这个钠离子通道 这一直沿着横小管传递下去
-
9:58 - 10:00因此从神经元传来的信息--你可以想象一下
-
10:00 - 10:04动作电位变成了触发另一个
-
10:04 - 10:08沿着横小管传递的动作电位的化学信号
-
10:08 - 10:09这是个很有趣的部分
-
10:09 - 10:13实际上 这是现在一个开放的研究领域
-
10:13 - 10:14如果你想了解更多的话
-
10:14 - 10:17我可以给你们一些引导
-
10:17 - 10:19有一个连接
-
10:19 - 10:23肌浆网和横小管的蛋白复合物
-
10:23 - 10:28我会在这里画一个大的方框
-
10:28 - 10:31这就是那个蛋白复合物
-
10:31 - 10:33人们认为-
-
10:33 - 10:36我会在这里整理出一些词语
-
10:36 - 10:52这涉及到三合蛋白 衔接蛋白 隐钙素和利阿诺定(一种生物碱)
-
10:56 - 10:59它们都和这里连接肌质网和横小管的
-
10:59 - 11:05蛋白复合物有关
-
11:05 - 11:06但是当动作电位传递到这里的时候
-
11:06 - 11:08会发生什么呢？
-
11:08 - 11:11我们在这里积累了足够的正电荷
-
11:11 - 11:18这个蛋白复合物触发了钙离子的释放
-
11:18 - 11:21他们认为利阿诺定实际上是
-
11:21 - 11:24释放钙离子的那部分物质
-
11:26 - 11:28也许在这里触发了
-
11:28 - 11:30当动作电位传递到这里时
-
11:30 - 11:32让我换一种颜色 我紫色用得太多了
-
11:32 - 11:37当动作电位传递得足够远时--我在这里用红色
-
11:38 - 11:40当动作电位传递得足够远时
-
11:40 - 11:42周围的环境会随着所有这些钠离子的流入
-
11:42 - 11:45而带上一些正电荷 这个神秘的盒子--
-
11:45 - 11:47你可以上网搜一下这些蛋白质
-
11:47 - 11:49人们仍然在试图理解这个神秘的盒子
-
11:49 - 11:52是如何工作的--它触发了一个让这些钙离子
-
11:52 - 11:57流出肌浆网的缺口
-
11:57 - 12:04当所有这些钙离子流出肌浆网
-
12:04 - 12:08进入细胞内部
-
12:08 - 12:11进入细胞质时 当这个发生时
-
12:11 - 12:14接下来会发生什么？嗯 钙离子浓度升高
-
12:14 - 12:16钙离子会粘合到肌钙蛋白上
-
12:16 - 12:18就像在这集视频的开头所说的那样
-
12:18 - 12:22钙离子会粘合到肌钙蛋白上
-
12:22 - 12:24移走挡道的原肌凝蛋白
-
12:24 - 12:28然后就像我们在上两集视频中学到的那样
-
12:28 - 12:31肌凝蛋白利用ATP开始沿着肌动蛋白移动--同时
-
12:31 - 12:36一旦信号消失 这个缺口就关闭了
-
12:36 - 12:41这些钙离子通道会再一次地减小钙离子浓度
-
12:41 - 12:45于是我们的肌肉收缩就停止了 肌肉会再一次地放松
-
12:45 - 12:48这里发生的整个过程就是
-
12:48 - 12:50这里有个储存钙离子的容器
-
12:50 - 12:54当肌肉放松时 它会从细胞内部吸收钙离子
-
12:54 - 12:57这样肌肉就放松了
-
12:57 - 13:00肌凝蛋白就不能沿着肌动蛋白移动了
-
13:00 - 13:03但是当它得到信号时 它会再把钙离子注入细胞内
-
13:03 - 13:06这样就产生了肌肉收缩
-
13:06 - 13:11因为原肌凝蛋白被肌钙蛋白移走了
-
13:11 - 13:12那非常吸引人
-
13:12 - 13:13因为这个过程还没有被完全理解
-
13:13 - 13:16所以它变得更加吸引人了
-
13:16 - 13:20如果你想成为一位生物研究员的话
-
13:20 - 13:22那么这是个很有趣的可以去试图理解的东西
-
13:22 - 13:26首先 从科学的角度来看这是怎么工作地很有趣
-
13:26 - 13:28实际上有很多
-
13:28 - 13:31潜在的疾病
-
13:31 - 13:34是由这些蛋白质不正常工作引起的
-
13:34 - 13:37也许你可以通过某种方式让这些东西工作得更好或者更差
-
13:37 - 13:38谁知道呢
-
13:38 - 13:42因此搞清楚当动作电位出现 开启了钙离子通道后
-
13:42 - 13:45到底发生了什么
-
13:45 - 13:49是很有用的
-
13:49 - 13:50现在我们了解了大体的情况
-
13:50 - 13:54我们知道了运动神经元是如何通过
-
13:54 - 13:57让肌浆网控制钙离子进出细胞质的膜
-
14:01 - 14:05从而激发细胞收缩的
-
14:05 - 14:07我在做这集视频之前读了很多资料
-
14:07 - 14:09这些钙离子通道的效率是非常高的
-
14:09 - 14:13一旦信号消失 这个缺口关闭时
-
14:13 - 14:18肌浆网可以在大约30毫秒内
-
14:18 - 14:19吸收回钙离子
-
14:19 - 14:22因此那就是为什么我们这么善于停止肌肉收缩
-
14:22 - 14:25为什么我能在很短的时间内出拳 收回我的手臂
-
14:25 - 14:27然后让肌肉放松的原因
-
14:27 - 14:31因为我们可以在30毫秒内停止肌肉收缩
-
14:31 - 14:35这比1秒的1/30还要少
-
14:35 - 14:37总之 我们会在下一集视频中
-
14:37 - 14:40更详细地学习
-
14:40 - 14:41肌细胞的实际解剖构造
- Title:
- Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells
- Description:
-
more » « less
- Video Language:
- English
- Team:
Khan Academy
- Duration:
- 14:42
|
Fran Ontanaya edited Chinese (Simplified, China) subtitles for Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells |