生理實驗報告蟾蜍骨骼肌生理

人體解剖及動物生理學實驗報告實驗名稱蟾蜍骨骼肌生理姓名學號系別組別同組姓名實驗室溫度實驗日期2015年5月7日實驗題目蟾蜍骨骼肌生理A蟾蜍腓腸肌刺激強度與骨骼肌收縮反應的關系B蟾蜍骨骼肌單個肌肉收縮分析（潛伏期、收縮期和舒張期的確定）C蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系實驗目的確定蟾蜍骨骼肌收縮的（1）閾水平和最大收縮以及刺激強度與肌肉收縮之間的關系曲線（2）收縮的三個時期：潛伏期、縮短期、舒張期（3）刺激頻度與肌肉收縮的關系實驗方法1、蟾蜍坐骨神經(jīng)-骨骼肌標本的制作及電路連接雙毀髓處死蟾蜍后，剝?nèi)テつw，暴露腰骶叢神經(jīng)，游離大腿肌肉之間的做個神經(jīng)及小腿的腓腸肌，注意不要將脛神經(jīng)與腓神經(jīng)分離。神經(jīng)端結(jié)扎后，剪去無關分支后游離至膝關節(jié)處；肌肉端結(jié)扎在肌腱上，將腓神經(jīng)也一起結(jié)扎，結(jié)扎線留長。保留膝關節(jié)，剪去腿骨，將標本離體。注意保持神經(jīng)肌肉濕潤。用大頭釘將標本的膝關節(jié)固定于標本盒R2和R3兩記錄電極之間的石蠟凹槽內(nèi)，保證神經(jīng)、肌肉與電極充分接觸。神經(jīng)中樞端接觸刺激電極S1和S2，肌肉接觸記錄電極R3和R4，之間接觸接地電極。肌肉的結(jié)扎線從標本盒中穿出，連接張力換能器。注意連線盡量短，以減小阻力。在實驗過程中，注意標本的休息：將神經(jīng)搭在肌肉上，用浸濕了任氏液的棉花覆蓋神經(jīng)肌肉，保持濕潤。但標本盒內(nèi)避免有過多的液體，防止短路。換能器插頭接RM6240通道1。刺激輸出線兩夾子分別連接標本盒的刺激電極S1和S2，插頭接刺激輸出插口。如果需要記錄肌肉的動作電位，則在肌肉所搭置的記錄電極上連接輸入導線，注意接地，插頭接通道2。2、蟾蜍骨骼肌生理各項數(shù)據(jù)測定A蟾蜍腓腸肌刺激強度和骨骼肌收縮反應的關系根據(jù)上表可繪制下圖，曲線圖能更加直觀的顯示蟾蜍骨骼肌收縮強度隨對腓腸肌刺激強度增加的變化趨勢。圖2.蟾蜍腓腸肌刺激強度與骨骼肌收縮強度的曲線圖結(jié)果分析：由上述圖表可以看出，剛開始以較低強度刺激時，骨骼肌并沒有收縮，直到達到閾刺激強度時（閾刺激強度在0.18-0.19V之間），骨骼肌開始收縮；隨著刺激強度的增大，骨骼肌收縮強度逐漸增大；刺激強度約為0.23V時，骨骼肌收縮強度達到最大值，最大值在7.5g左右；在這之后，隨著刺激強度的增大，骨骼肌收縮強度不再明顯增加，而是在最大收縮強度附近波動。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因分析：由于一塊肌肉由許許多多肌纖維組成，骨骼肌的收縮受運動神經(jīng)元的支配。單個運動神經(jīng)元可支配多根肌纖維，一個運動神經(jīng)元與它所支配的肌纖維組成一個運動單位。而不同的運動單位興奮閾值不同。低于閾刺激的刺激強度，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮，其所支配的肌細胞也不發(fā)生反應；當刺激電壓達到閾強度時，神經(jīng)干中閾值最低的神經(jīng)開始興奮，其所支配的運動單位也興奮并發(fā)生收縮。刺激強度逐漸增大，神經(jīng)干中興奮的神經(jīng)纖維增加，收縮的運動單位也增加，于是骨骼肌收縮張力增加。當刺激電壓達到最大刺激強度后，所有的神經(jīng)纖維都興奮，其所支配的所有的運動單位也收縮，所有刺激強度再增大。骨骼肌收縮力也不再增加。B蟾蜍骨骼肌單個肌肉收縮分析（潛伏期、收縮期和舒張期的確定）潛伏期收縮期舒張期潛伏期收縮期舒張期圖3單個肌肉收縮分析圖（潛伏期、收縮期和舒張期的確定）從上圖可看出，當肌肉受到一個單刺激時，產(chǎn)生一次收縮，稱為單收縮。從刺激開始到收縮開始這一段無明顯外部表現(xiàn)的時間，稱為潛伏期。自肌肉開始收縮至收縮達到高峰，是長度縮短或張力增高的時間，稱為縮短期。自收縮高峰開始，曲線較緩慢地下降至基線，為長度或張力恢復過程的時間，稱為舒張期。表2蟾蜍骨骼肌單收縮潛伏期、縮短期及舒張期數(shù)據(jù)測量表刺激強度（V）潛伏期（ms）縮短期（ms）舒張期（ms）10.2775723520.2886425030.291063247Mean0.288.3361.33244SD0.011.533.797.94由上表可得到蟾蜍骨骼肌單收縮潛伏期、縮短期及舒張期的數(shù)據(jù)，且每組數(shù)據(jù)間方差較小，由此可證明實驗誤差較小，得到的數(shù)據(jù)也較為準確。C蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系圖4蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系圖（當前波間隔為500ms）上圖（圖4）顯示的為幾個分離的單收縮，實驗顯示，直到波間隔降低到200ms，蟾蜍的骨骼肌均為分離的單收縮。圖5蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系圖（當前波間隔為50ms）圖6蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系圖（當前波間隔為25ms）以上兩圖（圖5、圖6）顯示的為幾個收縮反應的重疊，即發(fā)生收縮總和。實驗顯示，波間隔在150ms—25ms，骨骼肌均發(fā)生不完全強直收縮現(xiàn)象。圖7蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關系圖（當前波間隔為20ms）上圖（圖7）顯示的為肌肉發(fā)生強直收縮的現(xiàn)象，可得到一條光滑的曲線。實驗顯示，當波間隔降低到20ms，蟾蜍的骨骼肌會發(fā)生強直收縮現(xiàn)象。實驗次數(shù)波間隔（ms）刺激頻度（Hz）最大收縮幅度（g）現(xiàn)象15002.002.50單收縮23003.332.90單收縮32005.004.06單收縮41506.6717.70不完全強直收縮55020.028.33不完全強直收縮62540.027.14不完全強直收縮72050.029.20完全強直收縮表3蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌最大收縮幅度數(shù)據(jù)記錄表實驗結(jié)果分析：上述圖為不同刺激頻率下肌肉收縮的曲線，通過測量可以發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，最大收縮幅度隨波間隔的減小而增加，即最大收縮幅度隨刺激頻率的增加而增加。但當波間隔減小到一定值（50ms），即刺激頻率增大到一定值（20Hz）后，骨骼肌最大收縮幅度便不再增強，而是在最大值上下波動。若給肌肉不同的有效地頻率刺激，實驗也可以分別觀察到單收縮（2—5Hz）、收縮總和/不完全強直收縮（6.7—40Hz）和強直收縮現(xiàn)象（50Hz）。如果后一次刺激落在前一收縮的舒張期，肌肉出現(xiàn)不完全強直收縮；繼續(xù)增大頻率，后一刺激落在前一收縮的收縮期，出現(xiàn)完全強直收縮。由上述圖像也可看出，肌肉動作電位的發(fā)生要先于肌肉的收縮。這是因為神經(jīng)的興奮支配著肌肉的收縮，但二者并不是完全同步的，從神經(jīng)興奮到肌肉的收縮需要一系列的生理生化反應及信息的傳遞，而這一系列生理過程需要耗費一定的時間。所以神經(jīng)動作電位的發(fā)生要先于肌肉的收縮。刺激頻率低時，肌肉發(fā)生一連串互不相連的單收縮，這是因為每個新刺激到來時，前一次刺激引起的單收縮已經(jīng)結(jié)束。于是，每個刺激都引起一次獨立的收縮。發(fā)生不完全強直收縮時，每次新的收縮都發(fā)生在前次收縮的舒張期中，肌肉則在自身尚處于一定程度的縮短或張力存在的情況下進行新的收縮，即發(fā)生了收縮總和。當刺激頻率增大到一定的較高程度時，出現(xiàn)完全強直收縮，這是因為連續(xù)刺激時，后來的每個刺激都可能總是落在前一次收縮的收縮期結(jié)束之前，各次收縮的張力或長度變化發(fā)生融合而疊加起來。分析與討論刺激強度與收縮幅度的關系是怎樣的？為什么？（1）刺激強度到達閾刺激時腓腸肌開始收縮，在最大刺激前收縮幅度隨刺激強度增大而增大，到達最大刺激強度后，再增大刺激強度，收縮強度也不會再增大，而是在最大值附近波動。（2）由于一塊肌肉由許許多多肌纖維組成，骨骼肌的收縮受運動神經(jīng)元的支配。單個運動神經(jīng)元可支配多根肌纖維，一個運動神經(jīng)元與它所支配的肌纖維組成一個運動單位。而不同的運動單位興奮閾值不同。低于閾刺激的刺激強度，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮，其所支配的肌細胞也不發(fā)生反應；當刺激電壓達到閾強度時，神經(jīng)干中閾值最低的神經(jīng)開始興奮，其所支配的運動單位也興奮并發(fā)生收縮。刺激強度逐漸增大，神經(jīng)干中興奮的神經(jīng)纖維增加，收縮的運動單位也增加，于是骨骼肌收縮張力增加。當刺激電壓達到最大刺激強度后，所有的神經(jīng)纖維都興奮，其所支配的所有的運動單位也收縮，所有刺激強度再增大。骨骼肌收縮力也不再增加。2、什么是潛伏期？你認為本實驗所測的潛伏期內(nèi)發(fā)生了怎樣的生理過程？（1）從刺激開始到到肌肉機械收縮之前這一段無明顯外部表現(xiàn)的時間，稱為潛伏期。（2）潛伏期內(nèi)發(fā)生了很多生理過程，包括刺激產(chǎn)生的動作電位以局部電流的在神經(jīng)纖維上傳導；興奮在神經(jīng)-肌肉接頭處傳導；動作電位在骨骼肌細胞上的傳導；骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)等過程。其與舒張期顯著相關,機械收縮之前肌纖維的生物化學活動對肌肉的舒張機制有調(diào)制作用。肌肉的收縮期和舒張期分別發(fā)生了怎樣的生理過程？肌肉的收縮和舒張是否都需要能量？（1）動作發(fā)生開始到收縮幅度最大點是收縮期，之后到恢復常態(tài)是舒張期。收縮期和舒張期主要過程：骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)。橫橋周期中骨骼肌的粗細肌絲相對滑行，使張力增大或減小。（2）肌肉的收縮和舒張都需要能量。刺激頻率和肌肉動作電位及收縮的關系分別是怎樣的？（1）刺激頻率和肌肉動作電位：肌肉動作電位不會隨著刺激頻率的增大而發(fā)生疊加，刺激頻率只會改變肌肉動作電位的峰值及時程。（2）刺激頻率和肌肉收縮：當刺激頻率較小時，肌肉表現(xiàn)為連串的單收縮；增大刺激頻率，使刺激的間隔大于一次肌肉收縮的持續(xù)時間兵小于一次肌肉收縮舒張的持續(xù)時間時，動作電位發(fā)生部分疊加，肌肉則呈現(xiàn)鋸齒狀的收縮波形，產(chǎn)生不完全強直收縮；繼續(xù)增大刺激頻率，使刺激的間隔小于一次肌肉收縮的時間時，動作電位疊加程度增大，在每次收縮后不能舒張而是繼續(xù)受到下一個刺激繼續(xù)收縮，肌肉產(chǎn)生完全強直收縮。動作電位會發(fā)生疊加么？為什么？肌肉動作電位不會隨著刺激頻率的增大而發(fā)生疊加。因為動作電位具有“全或無”的特點，只要刺激達到動作電位閾值，就會產(chǎn)生動作電位，且由于不應期的存在動作電位不會發(fā)生疊加，只能單獨存在。骨骼肌為什么可發(fā)生強直收縮？強直收縮在幅度上與單收縮有何差別？有何生理

意義？（1）骨骼肌發(fā)生強直收縮的原因：連續(xù)刺激時，后來的每個刺激都可能總是落在前一次收縮的收縮期結(jié)束之前，各次收縮的張力或長度變化發(fā)生融合而疊加起來就會產(chǎn)生完全強直收縮。（2）完全強直收縮是在上一次收縮的基礎上收縮，因此比單收縮效率高，幅度也明顯要比單收縮幅度大。（3）生理意義：強直收縮比單收縮效率高，幅度也明顯要比單收縮幅度大。故強直收縮能產(chǎn)生比單收縮更大的力量，單收縮時一部分能量消耗在反復克服肌肉結(jié)締組織和肌肉中其它成分的長度變化上，而在強直收縮時，則不需要消耗這些能量，節(jié)省下的能量能更多地用于肌肉做功。骨骼肌會發(fā)生強直收縮，使效率高，張力大。而心肌的不應期長，不會發(fā)生強直收縮。這適應于心肌和骨骼肌的功能。7、分析實驗中出現(xiàn)和應該注意的問題。（1）分離神經(jīng)和肌肉時應該小心不要破壞神經(jīng)和肌肉。（2）分離后的神經(jīng)和肌肉要隨時保持濕潤，盡量不要用手指和鑷子去觸碰，肌肉如果太干燥，又在強烈電刺激下，很可能痙攣，這樣不僅損傷了神經(jīng)和肌肉，也導致實驗很難進行下去。（3）實驗過程中要經(jīng)常用任氏液濕潤棉球覆蓋在標本上