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兴奋收缩联合作用(Excitation-Contraction Coupling, EC coupling)

兴奋收缩联合作用(Excitation-Contraction Coupling, EC coupling)

兴奋-收缩耦联(英语:excitation-contraction (EC) coupling)是一个于1952年创造出来的术语,用于表述肌肉将电刺激转变为机械反应的生理学过程[1]。这一过程是肌肉生理学的基本法则,其中的电刺激通常是动作电位而机械反应则是肌肉的收缩。在许多疾病中,兴奋收缩耦联常常失控。尽管兴奋收缩耦联已经发现了过半个世纪,但它在生物医学研究中仍是一个活跃领域。此过程的基本框架是:动作电位到达使得细胞膜去极化。根据肌肉类型的不同而机制各异,这一去极化导致胞质溶胶钙离子的浓度激增(这一过程又称为钙瞬变)。这一钙浓度激增激活了钙敏感性收缩蛋白,继而利用ATP提供的能量以导致细胞收缩。
资料来源:维基百科

资料来源:湖北师范学院

骨骼肌EC coupling
资料来源:peanutboard
1. 当一动作电位沿著T-tubule 传入,使膜电位由原本的内负外正(静止状态)变成内正外负,电压敏感的DHP receptor 会产生构形改变,拉开和它有mechanical coupling 的Ryanodine receptor(钙离子释放通道),Ca2+就会从侧囊释放到细胞质中
2. 动作电位结束后,细胞膜再极化恢复成内负外正,DHP receptor 回到原本构形,Ryanodine receptor 关闭,不再释放Ca2+
3. 侧囊内有一蛋白称之为「结合钙蛋白(Calsequestrin)」,与钙离子以非共价键结合,降低侧囊中游离钙的浓度,帮助钙离子的回收

动作电位引发肌肉肌原纤维收缩的机制图示

1.          ATP(圆圈中):钙离子帮浦
2.          ATP(方框中)Sodium-Potassium ATPase (Na+/K+ ATPase)
3.          DHPRdihydropyridine receptor,为T小管的Voltage sensor receptor(电压敏感型接受器)
4.          RyRryanodine receptor,为Ca2+释放通道
5.          NCX3Na+-1Ca2+antiporter

6.          的膜蛋白:
a.           钙离子帮浦

b.Na+/K+ ATPaseNCX→两者共同运作,Na+/K+ ATPase先打出3Na+打入2K+使电位不平衡,进一步促使NCX3打出细胞

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