background image

The neuromuscular 

 

junction

 

The muscle

 


background image

Objectives:

 

1- Describe the neuromuscular junction and the 
sequence of events during   neuromuscular transmission 

 

2-Recognize the basic structure and morphology of 
skeletal muscle.

 

3-Define sarcotubular system and determine 

 

its function.

 

4- State the electrical characteristics of 

 

skeletal muscles.

 

5- State the principles of walk along theory of Skeletal 
muscle contraction 

 

6- List the sources of energy in skeletal muscle.

.

 


background image

Junction is the connection 
between a nerve cell and 
another (muscle fiber or gland). 
Synapse is the connection 
between 2 nerve cells. 
Each nerve ending makes a 
junction
 with the muscle fiber 
near its midpoint, called the 
neuromuscular junction.
 
The nerve fiber with its 
branching plus the thickened 
muscle surface is called the 
motor end plate

 


background image

   The  invaginated  membrane  is  called  the 
synaptic  gutter,  and  the  space  between  the 
nerve  terminal  and  the  fiber  membrane  is 
called  the  synaptic  space  or  synaptic  cleft 
(which 

contains 

the 

enzyme 

acetylcholinesterase, 

which 

destroys 

acetylcholine .  
At  the  bottom  of  the  gutter  are  numerous 
smaller  folds  of  the  muscle  membrane  called 
subneural  clefts,  which  greatly  increase  the 
surface area at which the synaptic transmitter 
can  act,  and  there  are  also  large  numbers  of 
Acetylecholine (Ach) receptors. 


background image

   In  the  axon  terminal  there 
are  many  mitochondria  that 
supply 

adenosine 

triphosphate (ATP).  
The acetylcholine that excites 
the  muscle  fiber  membrane  
is 

synthesized 

in 

the 

cytoplasm  of  the  terminal, 
and it is absorbed rapidly into 
many small synaptic vesicles.  
There 

are 

also 

protein 

particles  that  penetrate  the 
neural  membrane;  these  are 
voltage 

gated 

calcium 

channels. 
  

              

 


background image

  

 

The NMJ consists of: 

- Axon terminal. 
-Synaptic gutter or synaptic trough. 
-The synaptic space or synaptic cleft. 
-Subneural clefts, Acetylecholine (Ach) receptors 


background image

   
 

 

Neuromuscular transmission 

 

 
 

1-

 Action potential spreads over the terminal; → 
channels open and allow calcium ions to diffuse 
to the interior of the nerve terminal. 

 

2-

 The calcium ions ,exert an attractive influence 
on the acetylcholine vesicles, drawing them to 
the neural membrane adjacent to the dense bars.  


background image

3-

The  vesicles  then  fuse  with  the  neural 

membrane  and  empty  their  acetylcholine 
into  the  synaptic  space  by  the  process  of 
exocytosis  (Botulinum  and  Tetanus  toxins   

   

block 

the 

transmitter 

release)                        

 

 

4-

 Ach will diffuse to the synaptic cleft and 

binds  with          the  receptors(

Nicotinic 

receptors

)

, causing activation of the Na and 

K  ionic  channels  resulting  in  local 
depolarization  and  firing  level  is  reached 

   

,and action potential is initiated.                    

 

 


background image

    

Curary

  is  an  arrow  poisoning  used  by  the 

American  Indians  to  paralyze  their  victims  .The 
poison 

binds  to  the  Ach  receptors 

reducing  the 

number of receptors for the binding with Ach and 

so they reduce the reaction of the released Ach .

 


background image

Acetylcholine Receptors

 

 

    The varying responses of postsynaptic cells to the 

same chemical can be explained, in part, by the fact that 

different postsynaptic cells have different subtypes of 

ACh receptors.                                                                            

                   

 

    Historically, acetylcholine receptors have been divided 

into two main types on the basis of their pharmacologic 

properties.1-  Muscarinic,  found  in  the  plasma 

membrane of smooth muscle cells, cardiac muscle cells, 

and  the  cells  of        particular  glands  and  2-  Nicotinic 

receptors,  found  in  specific  regions  of  the  brain,  in 

autonomic  ganglia  and  in  skeletal  muscle  fibers.                 

                     

 

  

 


background image

 

Destruction of the Released Acetylcholine by Acetyl 

:

cholinesterase

 

1-Most of the acetylcholine is destroyed by the 
enzyme acetylcholinesterase (which is present in 
the synaptic space), into choline and acetate.

 

2- A small amount of acetylcholine diffuses out of 
the synaptic space.

 

  

 

 


background image

Mysthenia Gravis :an autoimmune (i.e 

antibodies against your own tissues) disease 
in which there is sever voluntary muscle 
weakness. Antibodies that destroy the Ach 
receptors 

 


background image

Summary :

 

-Nuromuscular junction consists of presynaptic part 
(axon), synaptic space ,postsynsptic part (muscle).-

 

-

-Nuromuscular transmission starts from arriving of 
action potential to the presynaptic axon ,releasing of 
the neurotransmitter ,acting on the postsynaptic 
muscle and generation of local potential by opening of 
ion channels.

 

-

-Nuromuscular transmission  is affected by many 
factors

.

 


background image

The muscle

 

 


background image

 

The  muscles  are  excitable  cells;  they  are 

machines  to  convert  the  chemical  energy 
to mechanical energy

It  differs  from  the  nervous  system  by  the  fact 

that 

it  has  a  contractile 

mechanism  which  is 

activated by A.p.  

The  muscle  can  be  excited  electrically, 

mechanically,  chemically  →  action  potential 
(A.p.). 

 

 


background image

Types of muscle: 

 

 

Skeletal muscles: These are voluntary muscles attach to bone. 
Smooth muscles: Involuntary muscle. It is Muscle of the viscera 
(e.g., in walls of blood vessels, intestine, & other 'hollow' 
structures and organs in the body).  
Cardiac muscles: Muscle of the heart. Involuntary. 
40%   of the body is skeletal muscles and 10% are smooth and 
cardiac muscles. 
 


background image

Characteristics of muscle:  
1-excitability  -  responds  to  stimuli  (e.g.,  nervous 

impulses)  

2-contractility - able to shorten in length  
3-extensibility - stretches when pulled  
4-elasticity  -  tends  to  return  to  original  shape  &  length 

after contraction or extension  

Functions of muscle:  
1-motion  
2-maintenance of posture  
3-heat production  


background image

 
 
 

The skeletal muscle

 

  It is that type of the muscles that is attached to 
bones & moves skeleton, also called striated 
muscle.  
  It lacks anatomical and functional connection 

between individual muscle fibers.

 

It is voluntary

.

 


background image

Morphology

:

 

 

 It is composed of numerous fibers. 

 

 Each muscle fiber extends along the length of 

 

.

the muscle.

 

The muscle fibers are arranged in parallel between 
the two tendon ends, so that the force of 
contraction is additive, also this allows each fiber 
to be controlled individually so we can contract 
fewer or more fibers and the strength of 
contraction will be graded. .

 


background image

The  muscle  fiber  is  a  cylindrical  single  cell 

containing: 

 -multiple nuclei.  
-Cell membrane (sarcolemma). 
-Sarcoplasm  (intracellular  fluid  fills  the  spaces 

between the myofibrils). 

-Other organ cells 
-Small  muscle  fibrils,  which  consist  of  filaments 

that are made up of contractile proteins (actin 
and myosin). 

 


background image

The striations

 

 
 
 
 
 
 

The myosin and actin filaments interdigitate and cause the 

myofibrils to have alternate light and dark bands. 

 

The light bands are only Actin filaments called I  band


 The dark bands contain Myosin (overlapping with actin 

filaments) called A bands.

 

So the striations are due to difference in the refractive index 

of the parts of the muscle fibers.

 

 


background image

-

In the middle of The I band there is darker 

Z

 line. The portion of 

the myofibrils that is between 2 successive Z discs is called 
Sarcomere 

which is 

the smallest functional unit of the muscle

 

.

 

-The A band is divided by the lighter 

H

 band, in the middle of it a 

 

there is a line called 

M 

line.

 

  

On the ends of the myosin filaments are small projections called 
the cross bridges, which interact with the actin filaments to cause 
contraction. 


background image

   

Molecular charectristics of the  contractile   

filaments 

Myosin filaments: 

It is composed of 6 polypeptide chains, 
 a/ 2 heavy (wrap spirally around each other to form 

double helix 

called tail, one end of these chains is folded bilaterally into a 
structure called head (2 heads), they contain actin binding sites and 
a catalytic site that hydrolyse ATP and,  

b/ 4 light chains (are parts of the head (help control the function of 

the 

head during contraction). 

 

 


background image

Part of the body + the head extends to form arms (called the 

cross bridges

). 

 

The cross bridges are flexible at 2 points one where the arm leaves the body, 

the other where the head attaches to the arm, these called hinges. 
 
 


background image

The thin filament is made of 

actin 

,torponin and tropomyosin

.

 

Actin molecules: 

  Actin filament is made up of 2 chains of globular unit that form 
a long double helix and contain binding sites for myosin. 

 

Each strand is composed of polymerized G  actin molecule 
,attached to each one molecule of ADP , these are the active 
sites with which the cross bridges of myosin interact.

 


background image

:

Tropmyosin molecule

 

They are located in the groove between the two chains forming 
long filaments overlying the binding sits of myosin. So in the 
resting state they lie on the top of the active sites of the actin 
strands so no attraction between actin and myosin.

 

 


background image

 

Troponin

 

It is a protein attached intermittently at regular intervals 
along the sides of tropomyosin molecules. It is a 
complex of 3 loosely bound protein subunits:

 
 

Troponin I

 has a strong affinity for actin inhibits the 

interaction between myosin to actin

 

 

  

Troponin

 T

 binds troponin to tropomyosin. 

 

Troponin C

 contains binding sites for calcium ions that 

initiate 

contraction.  

 

 


background image

background image

system:

 

sarcotubular

The 

 

 


background image

The  T  system  (transverse  tubules):

  it  is  a  system  of 

transverse  tubules  in  the  form  of  letter  T  which  is 
continuous  with  the  membrane  of  the  muscle  fiber.        

                                                                         

 

   It  starts  from  one  side  of  the  cell  membrane  to  the 

opposite  side,    so  it  is 

continuous  with  the 

extracellular 

space, and they contain extracellular fluid 

inside ; they are present along the whole length of the 
muscle fiber and is responsible for spreading of action 
potential  from  the  cell  membrane  to  the  interior  of 
the muscle fiber (because the muscle is large and the 
action  potential  can  not  flow  deep),  
the  electrical 
currents around them create the muscle contraction.                                                       

 


background image

The sarcoplasmic reticulum : it forms an irregular system of 
tubules surrounding the myofibrils it has an enlarging ends  or 
chambers called terminal cisterns .

 

 The arrangement of the T system with the ciatern of the 
endoplasmic reticulum at either side called Traid 

 

 


background image

The  sarcoplasmic  reticulum  contains  excess 
amounts of calcium ions (in the cistern) in high 
concentration  which  are  released  when  the 
action  potential  occurs  in  the  adjacent  tubules. 

After the contraction has been occurred ,

active 

calcium  pump  located  in  the  walls  of 
sarcoplasmic reticulum 

pumps calcium back 

to  

  

the sarcoplasmic tubules                        

 


background image

Electrical characteristics of skeletal 

muscles:

 

 

1- The resting membrane potential is – 80 to – 90 

mill volt in skeletal muscle fiber (same as in 

large mylinated nerve fiber). 

2- The electrical changes of the ion fluxes are 

similar to those of the nerve fiber during action 

potential.  

3- Duration of the action potential is longer than 

that in mylinated nerve fiber.  

  


background image

4- The conduction velocity is less than that in 
large mylinated nerve fiber.

 
 

5-Do not obey all or none law for the whole 
muscle but not for a single muscle fiber which 
obey this law.

 
 

6- Each single contraction is followed by a 
single relaxation in response to a single action 
potential (simple muscle twitch).

 

  
  
  

 


background image

Sources of energy for the rephosphorlation 
(Skletal muscle energy source)

: 

 

1- Substance called phosphocreatine (high energy 

phosphate bond). This compound synthesized 

during resting conditions .

During exercise 

this 

compound hydrolyse releasing energy.  

2- 

Glucose

: it is supplied by the blood and 

undergoes series of reactions forming finally Co2, 

H2o and Energy. 

3- 

Glycolysis of glycogen 

stored in the muscle cells:  

4- 

The free fatty acids(FFA

) (gives double the energy 

that glucose gives) the use of FFA mainly 

at rest 

and during recovery after contraction  
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abbas Ahmed
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 194 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل