Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells
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0:00 - 0:02從上一集影片中我們知道了
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0:02 - 0:07如果肌細胞裏的鈣離子濃度比較高
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0:07 - 0:12那麽這些鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
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0:12 - 0:15這會改變肌鈣蛋白的形態
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0:15 - 0:19從而移走擋道的原肌凝蛋白
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0:19 - 0:23這樣肌凝蛋白頭部就可以沿著肌動蛋白絲移動了
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0:23 - 0:25於是就産生了肌肉保核回縮
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0:25 - 0:29因此高的鈣濃度 或是鈣離子濃度
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0:29 - 0:33會産生保核回縮 當鈣離子濃度較低時
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0:33 - 0:39這些肌鈣蛋白會恢復到它們的標準形態
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0:39 - 0:41它們會讓原肌凝蛋白重新移到
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0:41 - 0:45阻擋肌凝蛋白的位置--於是就保核回縮就消失了
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0:53 - 0:58因此下一個很明顯的問題是 肌肉是如何控制
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0:58 - 1:00此時有高鈣離子濃度和肌肉保核回縮
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1:00 - 1:04還是低鈣離子濃度和肌肉放松的？
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1:04 - 1:06更好的問法是 神經係統是怎麽做到的？
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1:06 - 1:10神經係統是怎麽控制肌肉産生保核回縮
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1:10 - 1:12讓鈣離子濃度變高 産生保核回縮
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1:12 - 1:14或是讓鈣離子濃度再一次變低 放松肌肉的？
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1:14 - 1:18爲了理解這個 讓我們稍微複習一下
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1:18 - 1:21學過的關於神經元的影片
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1:21 - 1:27讓我在這裡畫一個軸突的終端連接處
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1:27 - 1:31它和其他神經元的樹突之間沒有突觸
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1:31 - 1:34它將和實際的肌細胞之間有突觸
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1:35 - 1:38這就是它和實際肌細胞之間的突觸
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1:45 - 1:47這就是和實際肌細胞之間的突觸
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1:47 - 1:50讓我來標注每一樣東西 以防你們混淆
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1:50 - 1:54這是一個軸突 我們可以稱它是軸突的終端
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1:57 - 1:59這是一個突觸
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2:05 - 2:08這只是那集關於神經元的影片中的一些小術語
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2:08 - 2:14這個空白處是突觸空隙 這是突觸前神經元
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2:14 - 2:17我認爲你們可以把這個看做是後突觸細胞
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2:17 - 2:19在這個例子中 它不是一個神經元
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2:19 - 2:29這是肌細胞的細胞膜
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2:30 - 2:31我可能會在下一集
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2:31 - 2:33或者下下集影片中向你們介紹
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2:33 - 2:35肌細胞的解剖
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2:35 - 2:38在這裡 我會稍微抽象一些 因爲我們真正想理解的是
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2:38 - 2:41鈣離子濃度是如何被控制的
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2:43 - 2:44這被稱爲肌纖維膜
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2:54 - 2:55這是肌細胞的細胞膜
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2:56 - 2:57這一個
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2:57 - 3:01你可以想象一下 它折入了肌細胞的細胞膜內
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3:01 - 3:03如果我們觀察一下肌細胞的表面
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3:03 - 3:07它看上去會有一些伸入細胞中的洞或是缺口
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3:07 - 3:09在這裡 我畫了一個橫橫斷面
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3:09 - 3:11因此你可以想象它折入了細胞內
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3:11 - 3:16如果你用針或是其他東西戳它
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3:16 - 3:19這就是所出現的狀況 會有一個伸入細胞膜的折疊
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3:19 - 3:21這個被稱爲橫小管
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3:27 - 3:28T代表了橫向
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3:28 - 3:32它是橫切折入細胞膜表面的
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3:32 - 3:36這是這集影片的多重點
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3:36 - 3:38或者說是這集影片裏很重要的胞器
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3:38 - 3:41我們在肌細胞裏有這個被稱爲
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3:42 - 3:44肌漿網的胞器
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3:54 - 3:58它本身或許--
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3:58 - 4:03它和內質網的聯係上--
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4:03 - 4:05非常類似於內質網
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4:05 - 4:08但是在這裡 它主要的功能是存儲
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4:08 - 4:12在蛋白質合成中涉及到了內質網
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4:12 - 4:14有一些核糖體附著在內質網上
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4:14 - 4:19但這個純粹是一個用來存儲的胞器
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4:19 - 4:23在肌漿網的膜上有鈣離子泵
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4:23 - 4:34它們是ATP酶
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4:34 - 4:38這是指它們利用ATP爲泵提供能量
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4:38 - 4:42因此當ATP過來後 ATP會粘合在它上面
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4:42 - 4:44可能一個鈣離子會粘合在它上面
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4:50 - 5:01當ATP水解成ADP和一個磷酸基團時
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5:01 - 5:03這個蛋白質的結構就改變了
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5:03 - 5:08它吸入了鈣離子 鈣離子被吸入了
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5:08 - 5:13因此在肌漿網膜上的所有這些鈣離支控道
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5:13 - 5:17産生的最終效果是 在松弛的肌肉中
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5:17 - 5:22在肌肉內部有很高的鈣離子濃度
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5:27 - 5:30現在 我想你們可能猜到了會發生什麽
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5:30 - 5:32當肌肉需要保核回縮時
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5:32 - 5:37這些鈣離子湧入了肌細胞的細胞質中
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5:37 - 5:43這些鈣離子能夠連接到這裡的肌鈣蛋白上
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5:43 - 5:45然後會發生我們在上集影片中討論過的過程
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5:45 - 5:48因此我們關心的是 它是如何知道什麽時候
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5:48 - 5:52讓鈣離子湧入細胞質中的呢？
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5:52 - 5:53這是肌細胞的內部
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6:00 - 6:07肌動蛋白絲 肌凝蛋白頭部
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6:07 - 6:10和所有的肌鈣蛋白 原肌凝蛋白
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6:10 - 6:13都暴露在這個環境中
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6:13 - 6:16因此你們可以想象--我可以畫一下使這更加清晰
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6:21 - 6:23我會很抽象地畫一下
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6:23 - 6:25在以後的影片中我們會更多地看到這個結構
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6:25 - 6:28或許這裡有一個肌凝蛋白頭部
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6:29 - 6:32然後是纏繞著的原肌凝蛋白
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6:32 - 6:39它像這樣被肌鈣蛋白釘入了肌動蛋白中
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6:39 - 6:40這是個很抽象的草圖
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6:40 - 6:42但是這將讓你們明白會發生什麽
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6:42 - 6:46假設這是神經元--我們將稱它爲運動神經元
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6:51 - 6:54它發送肌肉保核回縮的信息
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6:54 - 6:58首先 我們知道了信息是如何在神經元之間傳遞的
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6:58 - 7:01特別是在軸突間傳遞動作電位
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7:01 - 7:06這裡是一個鈉通道 它是電壓控制的
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7:06 - 7:08因此這裡有一些正電荷
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7:08 - 7:12這就使這個電壓門控鈉離支控道開啓
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7:12 - 7:16因此它開啓了 讓更多鈉離子流入
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7:16 - 7:18這使這裡帶了一些正電荷了
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7:18 - 7:22然後這觸發了下一個電壓門控鈉離支控道開啓
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7:22 - 7:26這個過程在神經元的膜上持續發生著
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7:26 - 7:29最終它積累了足夠的正電荷 到達了門檻值
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7:30 - 7:33電壓門控鈣離支控道就開啓了
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7:33 - 7:39這都是對那集關於神經元的影片的回顧
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7:39 - 7:40最終
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7:40 - 7:43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
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7:43 - 7:48鈣離子就湧入了
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7:48 - 7:53它們連接在這些靠近突觸膜的特殊蛋白質上
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7:53 - 7:56或者說是這裡的突觸前膜 這些是鈣離子
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7:56 - 8:00它們連接在叫做突觸小泡的蛋白質上
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8:01 - 8:10記住 突觸小泡就是這些包圍神經傳遞物的膜
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8:13 - 8:19當鈣離子附著到這些蛋白質上時 就發生了胞外分泌
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8:19 - 8:23這讓突觸小泡的膜與實際神經元的膜合並
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8:23 - 8:27於是突觸小泡裏的物質就被分泌出去
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8:27 - 8:29這都是對那集關於神經元的影片的回顧
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8:29 - 8:31我在那些影片中解釋得更加詳細
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8:31 - 8:35這些神經傳遞物被分泌出來
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8:35 - 8:39我們討論了神經元和肌細胞之間的突觸
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8:39 - 8:42這裡的神經傳遞物是乙酰膽堿
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8:47 - 8:49就像在樹突中發生的那樣
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8:49 - 8:52乙酰膽堿會附著在肌纖維膜上
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8:52 - 8:56或者說是附著在肌細胞膜的受體上
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8:56 - 8:59這會開啓肌細胞上的鈉通道
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8:59 - 9:03肌細胞膜上也有電位梯度
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9:03 - 9:10這和神經元一樣 因此當它附著上乙酰膽堿時
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9:10 - 9:16它會讓鈉離子流入肌細胞
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9:16 - 9:19這裡就帶上了正電位 引起了肌細胞內的動作電位
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9:19 - 9:23這兒就積累了一些正電荷
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9:23 - 9:26當正電荷積累到門檻值時
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9:26 - 9:29就觸發開啓了這裡的電壓門控通道
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9:29 - 9:31讓更多的鈉離子流入
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9:31 - 9:34因此這兒就帶上了一些正電荷
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9:34 - 9:37當然也有一些鉀離子
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9:37 - 9:39這就像在神經元中發生的一樣
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9:39 - 9:40最終這個動作電位--
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9:40 - 9:45在那裏有一個鈉離支控道 帶一些正電荷
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9:45 - 9:46當積累了足夠的正電荷時
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9:46 - 9:50這個通道就開啓了 讓更多的鈉離子流入
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9:50 - 9:53在這裡有了動作電位
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9:53 - 9:56就有了這個鈉離支控道 這一直沿著橫小管傳遞下去
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9:58 - 10:00因此從神經元傳來的信息--你可以想象一下
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10:00 - 10:04動作電位變成了觸發另一個
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10:04 - 10:08沿著橫小管傳遞的動作電位的化學信號
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10:08 - 10:09這是個很有趣的部分
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10:09 - 10:13實際上 這是現在一個開放的研究領域
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10:13 - 10:14如果你想了解更多的話
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10:14 - 10:17我可以給你們一些引導
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10:17 - 10:19有一個連接
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10:19 - 10:23肌漿網和橫小管的蛋白化合物
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10:23 - 10:28我會在這裡畫一個大的方框
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10:28 - 10:31這就是那個蛋白化合物
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10:31 - 10:33人們認爲-
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10:33 - 10:36我會在這裡整理出一些詞語
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10:36 - 10:52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)
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10:56 - 10:59它們都和這裡連接肌質網和橫小管的
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10:59 - 11:05蛋白化合物有關
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11:05 - 11:06但是當動作電位傳遞到這裡的時候
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11:06 - 11:08會發生什麽呢？
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11:08 - 11:11我們在這裡積累了足夠的正電荷
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11:11 - 11:18這個蛋白化合物觸發了鈣離子的釋放
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11:18 - 11:21他們認爲利阿諾定實際上是
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11:21 - 11:24釋放鈣離子的那部分物質
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11:26 - 11:28也許在這裡觸發了
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11:28 - 11:30當動作電位傳遞到這裡時
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11:30 - 11:32讓我換一種顏色 我紫色用得太多了
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11:32 - 11:37當動作電位傳遞得足夠遠時--我在這裡用紅色
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11:38 - 11:40當動作電位傳遞得足夠遠時
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11:40 - 11:42周圍的環境會隨著所有這些鈉離子的流入
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11:42 - 11:45而帶上一些正電荷 這個神秘的盒子--
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11:45 - 11:47你可以上網搜一下這些蛋白質
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11:47 - 11:49人們仍然在試圖理解這個神秘的盒子
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11:49 - 11:52是如何工作的--它觸發了一個讓這些鈣離子
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11:52 - 11:57流出肌漿網的缺口
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11:57 - 12:04當所有這些鈣離子流出肌漿網
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12:04 - 12:08進入細胞內部
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12:08 - 12:11進入細胞質時 當這個發生時
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12:11 - 12:14接下來會發生什麽？嗯 鈣離子濃度升高
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12:14 - 12:16鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
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12:16 - 12:18就像在這集影片的開頭所說的那樣
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12:18 - 12:22鈣離子會粘合到肌鈣蛋白上
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12:22 - 12:24移走擋道的原肌凝蛋白
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12:24 - 12:28然後就像我們在上兩集影片中學到的那樣
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12:28 - 12:31肌凝蛋白利用ATP開始沿著肌動蛋白移動--同時
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12:31 - 12:36一旦信號消失 這個缺口就關閉了
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12:36 - 12:41這些鈣離支控道會再一次地減小鈣離子濃度
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12:41 - 12:45於是我們的肌肉保核回縮就停止了 肌肉會再一次地放松
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12:45 - 12:48這裡發生的整個過程就是
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12:48 - 12:50這裡有個儲存鈣離子的容器
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12:50 - 12:54當肌肉放松時 它會從細胞內部吸收鈣離子
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12:54 - 12:57這樣肌肉就放松了
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12:57 - 13:00肌凝蛋白就不能沿著肌動蛋白移動了
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13:00 - 13:03但是當它得到信號時 它會再把鈣離子植入細胞內
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13:03 - 13:06這樣就産生了肌肉保核回縮
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13:06 - 13:11因爲原肌凝蛋白被肌鈣蛋白移走了
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13:11 - 13:12那非常吸引人
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13:12 - 13:13因爲這個過程還沒有被完全理解
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13:13 - 13:16所以它變得更加吸引人了
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13:16 - 13:20如果你想成爲一位生物研究員的話
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13:20 - 13:22那麽這是個很有趣的可以去試圖理解的東西
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13:22 - 13:26首先 從科學的角度來看這是怎麽工作地很有趣
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13:26 - 13:28實際上有很多
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13:28 - 13:31潛在的疾病
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13:31 - 13:34是由這些蛋白質不正常工作引起的
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13:34 - 13:37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
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13:37 - 13:38誰知道呢
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13:38 - 13:42因此搞清楚當動作電位出現 開啓了鈣離支控道後
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13:42 - 13:45到底發生了什麽
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13:45 - 13:49是很有用的
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13:49 - 13:50現在我們了解了大體的情況
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13:50 - 13:54我們知道了運動神經元是如何通過
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13:54 - 13:57讓肌漿網控制鈣離子進出細胞質的膜
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14:01 - 14:05從而激發細胞保核回縮的
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14:05 - 14:07我在做這集影片之前讀了很多資料
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14:07 - 14:09這些鈣離支控道的效率是非常高的
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14:09 - 14:13一旦信號消失 這個缺口關閉時
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14:13 - 14:18肌漿網可以在大約30毫秒內
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14:18 - 14:19吸收回鈣離子
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14:19 - 14:22因此那就是爲什麽我們這麽善於停止肌肉保核回縮
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14:22 - 14:25爲什麽我能在很短的時間內出拳 收回我的手臂
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14:25 - 14:27然後讓肌肉放松的原因
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14:27 - 14:31因爲我們可以在30毫秒內停止肌肉保核回縮
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14:31 - 14:35這比1秒的1/30還要少
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14:35 - 14:37總之 我們會在下一集影片中
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14:37 - 14:40更詳細地學習
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14:40 - 14:41肌細胞的實際解剖構造
- Title:
- Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells
- Description:
-
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- Video Language:
- English
- Team:
Khan Academy
- Duration:
- 14:42
|
Fran Ontanaya edited Chinese (Traditional, Taiwan) subtitles for Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells |