在骨骼肌的兴奋-收缩耦联过程中,骨骼肌兴奋的电变化(动作电位)与收缩(长度与张力变化)是两种不同性质的生理过程,但又密切相关。当肌膜产生动作电位后,根据局部电流原理,动作电位可治肌膜迅速传播,并经由横管膜进入肌细胞内到达三联体。动作电位形成的刺激使终池膜上的钙通道开放,贮存在终池内的Ca2+顺浓度差以易化扩散的方式经钙通道进入胞质到达肌丝区域,使Ca2+与细肌丝肌钙蛋白结合,引发肌丝滑行过程,结果使肌细胞收缩。为验证它们之间的关系,需要同步记录这两种生理过程。
本实验用张力换能器把蟾蜍腓肠肌的机械收缩转化为电能,使之也以电变化的波形曲线显示,这样就能把肌肉兴奋时的电变化与收缩的机械变化同时引入ZL-620U医学信号采集处理系统,以观察分析它们之间的特点。
【实验对象】
蟾蜍。
【实验器材】
ZL-620U医学信号采集处理系统、蛙类解剖手术器材、蛙钉、林格液、腓肠肌固定屏蔽盒、微调固定器、棉花、甘油、张力换能器等。
【方法和步骤】
- 制备蟾蜍离体坐骨神经腓肠肌标本(标本两端均扎线),浸入林格液备用。
- 实验装置
(1)将离体坐骨神经腓肠肌标本固定在屏蔽盒中。
(2)腓肠肌的跟腱结扎经固定在张力换能器的簧片上。
(3)坐骨神经放在刺激电极上,保持神经与刺激电极接触良好。
(4)棉花引导电极旋转在腓肠肌上,接触良好。
(5)启动ZL-620U医学信号采集处理系统,点击ZL-620U菜单“实验/常用生理学实验”,选择“骨骼肌兴奋时的电活动与收缩的关系”,设置放大器、采样和刺激器参数(表1)。刺激模式也可采用单刺激、串刺激。
3.实验观察
(1)观察腓肠肌的单收缩:用1~2s的主周期刺激坐骨神经,观察腓肠肌的单收缩曲线、动作电位波形和刺激标记以及三者之间的时间关系,计算从动作电位起点到肌肉收缩起点的时差(图1)。
图1 骨骼肌兴奋时的电活动与收缩的关系
(2)观察腓肠肌强直收缩:可逐步改变串刺激的刺激频率,观察腓肠肌强直收缩时肌肉收缩曲线、动作电位波形的变化。
(3)观察兴奋-收缩去耦联现象:用1~2s的主周期刺激坐骨神经,观察腓肠肌的单收缩曲线和动作电位波形,稳定后,用浸泡甘油的棉花盖于腓肠肌上,每隔30s刺激坐骨神经一次,观察多少分钟后只出现动作电位,而不出现腓肠肌收缩,为什么?
【实验结果】
将观察到的结果打印输出或描画于报告上。
【思考题】
肌肉发生强直收缩时,动作电位是否发生融合?为什么?
你能否设计一种实验方法以证明肌肉兴奋时电变化触发了机械收缩?
资料格式:
ZL-620U医学信号采集处理系统观察骨骼肌兴奋时电活动与收缩的关系.pdf
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