115年:護理基礎醫學(2)

肌肉收縮的滑動絲(sliding filament)模型描述的是那兩種蛋白間的交互作用?

A肌鈣蛋白(tropoin)和原肌球蛋白(tropomyosin)
B肌動蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin)
C肌球蛋白(myosin)和鈣離子
D肌鈣蛋白(tropoin)和鈣離子

詳細解析

本題觀念

滑動絲模型(sliding filament model)是解釋骨骼肌收縮的基本生理概念。它描述的是厚肌絲中的肌球蛋白(myosin)與薄肌絲中的肌動蛋白(actin)如何反覆交互作用:肌球蛋白頭先與肌動蛋白結合,再利用三磷酸腺苷(ATP)提供的能量產生拉力,使薄肌絲朝肌節中央滑動。肌絲本身長度大致不變,但肌節縮短,整條肌肉因此產生收縮。

題目容易把「啟動收縮的鈣離子訊號」和「真正產生滑動的兩種蛋白」混在一起。神經刺激使肌漿網釋放鈣離子,鈣離子先與肌鈣蛋白(troponin)結合,讓原肌球蛋白(tropomyosin)移開,露出肌動蛋白上的肌球蛋白結合位置;接著才進入肌球蛋白頭與肌動蛋白的交聯橋循環。因此,問滑動絲模型描述哪兩種蛋白的交互作用,答案要選肌動蛋白與肌球蛋白。

選項分析

  • A 肌鈣蛋白和原肌球蛋白:錯誤。 兩者都是細肌絲上的調節蛋白。它們共同協助控制肌動蛋白上的結合位置是否暴露,但不是反覆產生拉力、使薄肌絲滑動的主要蛋白對;因此屬於收縮調節機制,不是滑動絲模型的核心交互作用。

  • B 肌動蛋白和肌球蛋白:正確。 肌球蛋白頭週期性附著肌動蛋白、產生力量、完成分離,再進入下一輪,形成交聯橋循環。大量肌球蛋白頭同步作用,使肌動蛋白相對肌球蛋白滑動,肌節縮短,這就是滑動絲模型要描述的蛋白質交互作用。

  • C 肌球蛋白和鈣離子:錯誤。 鈣離子是啟動收縮的重要調節訊號,但它不是與肌球蛋白形成滑動絲的另一種蛋白。鈣離子主要先作用於肌鈣蛋白,透過調整原肌球蛋白的位置來開放肌動蛋白結合位點,之後才讓肌球蛋白參與產力循環。

  • D 肌鈣蛋白和鈣離子:錯誤。 鈣離子與肌鈣蛋白結合確實是骨骼肌收縮的關鍵啟動步驟,會引起調節蛋白構型改變並暴露肌動蛋白的結合位置。然而這是「允許收縮開始」的調節反應,不是滑動絲模型所指的兩種主要產力蛋白。

答案解析

解題時可把收縮過程分成兩層:第一層是鈣離子與肌鈣蛋白、原肌球蛋白共同完成的開關調節;第二層是肌球蛋白頭和肌動蛋白進行交聯橋循環,直接造成薄肌絲滑動與肌節縮短。題目問的是滑動絲模型描述的蛋白質交互作用,指向第二層,因此答案為 B 肌動蛋白和肌球蛋白。ATP 供應每一輪肌球蛋白頭動作所需的能量;鈣離子則決定肌動蛋白上的結合位置是否可被接近,兩者都重要,但角色與模型所問的蛋白對不同。

核心知識點

  • 滑動絲模型: 肌動蛋白薄肌絲沿肌球蛋白厚肌絲滑動,肌絲長度不必縮短,肌節會縮短。
  • 直接產力蛋白對: 肌動蛋白與肌球蛋白;肌球蛋白頭的交聯橋循環產生拉力。
  • 調節蛋白: 鈣離子與肌鈣蛋白結合,使原肌球蛋白移動並暴露肌動蛋白結合位置。
  • 能量來源: ATP 支持肌球蛋白頭的附著、產力與分離循環。
  • 快速判斷:看到「滑動、交聯橋、肌節縮短」先選 actin–myosin;看到「啟動、鈣離子、結合位置暴露」再想到 troponin–tropomyosin 的調節。

參考資料

  1. Actin, Myosin, and Cell Movement
  2. Muscle Fiber Contraction and Relaxation
  3. Sliding filament theory