生理学实验①
实验题目：骨骼肌的单收缩、复合收缩和强直收缩 实验者：张三、李四、王五、钱九 指导教师：周鸿
实验日期：2024年5月28日，室温26℃ 实验对象：青蛙
主要实验器材与药品：①仪器：生物机能实验系统、张力转化器、肌动器 ②器械：手术器械1套、培养皿、支架、双凹夹 ③药品：任氏液
实验目的：观察刺激频率和肌肉收缩形式之间的关系，从而认识机体在自然状态下肌肉的收缩形式、产生机制及其生理意义。 主要实验步骤：
① 仪器装置：准备好机能实验系统及张力换能器 ② 手术操作：制作坐骨神经腓肠肌标本，将其浸泡在任氏液中数分钟，待其兴奋性稳定。然后，将已制备好的蛙腓肠肌标本用丝线系于张力转换器上，
通过调节丝线紧张度，使腓肠肌处于自然拉直状态。同时将刺激输出线的两个接头夹在肌动器的刺激电极上。 ③ 观察与记录：
观察骨骼肌单收缩：启动单刺激，可见肌肉出现一次单收缩 观察骨骼肌复合收缩：启动双刺激，可见双刺激引起的复合收缩 观察不完全与完全强直收缩：启动连续刺激（串刺激），并逐渐增大刺激频率 记录结果，截取合适的曲线 实验结果：我组从0.05V开始寻找蛙腓肠肌的阈刺激。当单刺激调至0.25V时产生肌肉收缩，故得到0.25V为单刺激最小值。再调高刺激强度至0.65V时，再继续增大曲线无变化，故得到0.65V为单刺激最大值。
给活的肌肉一个短暂的有效刺激，肌肉会发生一次等长收缩或等张收缩，此称为单收缩。若给肌肉相继两个有效刺激，且使两个刺激的间隔时间小于该肌肉单收缩的总时程，则引起肌肉的收缩可以总和起来，出现一连续的收缩，称之为复合收缩。我组在给予蛙腓肠肌0.65V的双刺激时，调节波间隔，观察到复合收缩的曲线。
调节有效刺激的刺激频率。刺激频率不同，肌肉呈现不同的收缩形式。刺激频率很低时，相继两个刺激的间隔时间大于单收缩的总时程，肌肉出现一连串的在收缩波形式彼此分开的单收缩。在给予蛙腓肠肌0.65V，15.0Hz的串刺激时，观察到不完全强制收缩。再增大刺激频率，使后一个刺激总是落在前一
次的肌肉收缩的收缩期，在给予0.65V，25Hz的的串刺激时，可观察到完全强直收缩的曲线。
刺激类型 刺激强度 刺激频率 收缩形式 单刺激 0.25V — 单收缩 单刺激 0.65V — 单收缩 双刺激 0.65V — 复合收缩 串刺激 0.65V — 不完全强直收缩 串刺激 0.65V — 完全强直收缩 讨论：
1、 实验结果表明，刺激为单刺激时需使刺激强度达到（阈值）阈刺激，才可引起肌肉的收缩。当刺激低与阈刺激时，无收缩；当达到阈刺激时，肌肉开始收
缩，且随刺激强度的增强，而收缩也增强，直到达到顶刺激，肌肉收缩幅度达到最大。此时不再随刺激增强而增强。其机制为：蛙腓肠肌是由许多肌纤维组成的，且这些肌纤维粗细不同，增大刺激在一定值兴奋性也不同，刺激时兴奋性高的先兴奋，增大刺激在一定值兴奋性低的兴奋。总的来说，单收缩的强度变化是兴奋的肌纤维由少到多最后全部兴奋的过程。
2、 实验结果表明，当给肌肉一串有效刺激时，肌肉呈不同的收缩形式，频率低时呈不完全收缩，频率高时呈完全强直收缩。其机制为：当一串刺激作用于肌
肉时，若后一刺激落入前一刺激的舒张期内，则会使肌肉再一次收缩后，还未完全舒张就发生另一次收缩，此为不完全强直收缩。后一刺激（如果频率够高时，也可能是后几次刺激的收缩期内，则前后的刺激产生的收缩发生融合，使得肌肉的收缩力显著增大并持续表现为收缩状态，从而产生完全强直收缩。
3、 实验结果表明，肌肉发生收缩总和的条件是后一刺激落入前一刺激的收缩期内。其机制为：若后一次刺激落入前一刺激的绝对不应期内，不会产生动作单
位，所以不会产生二次收缩的任何反应。若后一次刺激落入前一刺激的相对不应期内，会产生一次较弱的二次兴奋，致使释放较多的钙离子从而产生一次强的肌肉收缩。
4、 不同的骨骼肌，引起完全强直收缩的刺激频率不相同。因为其不同骨骼肌的收缩条件，前负荷不同。
5、 同一块肌肉，其单收缩、复合收缩的幅度不相同。因为强直收缩的幅度大于单收缩的幅度，并在一定范围内，当刺激强度和作用时间不变时，肌肉的收缩
幅度随着刺激频率的增大而增大。
6、 给离体肌肉刺激过频繁或时间过长时，会引起立体肌肉疲劳。其原因是肌肉收缩运动需要血液的供养，离体肌肉只储存了少量氧气，消耗之后无法补给，
ATP也就无法分解使其得到能量，从而导致钠钾离子泵、钙泵无法正常运作。
7、 机体在自然状态下肌肉的收缩形式是完全强直收缩。产生机制：当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时，出现多个收缩反应的叠加，此称为强直收缩。
当刺激频率较高时，肌肉处于稳定的收缩状态，各收缩波完全融合，不能分辨，即肌肉始终保持收缩状态。
骨骼肌的强直收缩保证了肌肉的张力，我们人体虽有骨骼支撑，但要保持基本的人体形态，需要骨骼肌的张力，尤其是伸肌，在重力的刺激作用下，伸肌受到牵拉，引起反射性的强直收缩，使人保持基本形态。
结论：刺激电压低于阈上刺激，神经不兴奋，肌肉也不会收缩。当电压达到阈强度，神经开始兴奋，肌纤维开始收缩，刺激强度逐渐增加，兴奋也增加，肌肉收缩强度也增大。当肌纤维全部兴奋后，收缩强度达到最大且不再随刺激强度增加而增加。
当刺激频率较小，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩。
增大刺激频率，使刺激间隔大于一次肌肉收缩的收缩时，小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激间隔小于一次肌肉收缩的收缩时间，则肌肉产生完全强直收缩。机体在自然状态下肌肉的主要收缩形式为完全强直收缩。
生理学实验--蛙腓肠肌
