激光衍射法在测量肌节长度中的应用

　　肌节是肌肉收缩的最小机能单位，肌肉作功能力大小与其长度有密切关系。但在活体标本特别是在整块肌肉上测量肌节长度是非常困难的，因而一种简单快速地测量肌节长度的方怯将有助于从细胞分子水平阐明肌肉收缩机制。用激光衍射法测量肌节长度[1.2]，方法简单易行。我们用以测量横纹肌的肌节长度，获得满意结果。‘

　　原理和方法

　　骨骼肌纤维是由大量直径为1一2um的肌原纤维组成，它们相互平行排列，纵贯肌纤维全长。在显微镜下可以观察到每条肌纤维的全长均呈现极其规则的明暗带交替结构，周期约2um，这些结构分别称为明带和暗带，而且平行的各肌原纤维上的明带和暗带均分布在同一水平，使骨骼肌纤维的外观呈现横纹。这些特点使肌纤维恰如衍射光栅，而明暗带交替出现的周期正好等于肌肉收缩最小的机能单位一肌节长度。因此，若选择一定波长的激光通过肌纤维投射时即可在屏幕上产生衍射图像，其肌节长度可按计算。式中d为肌节长度，n为衍射明纹的级数，入为光的波长，e为第n级衍射明纹与O级衍射明纹之间的夹角，它和0级至n级明纹之间的距离有关。

　　实验标本采用蟾蛛和蛙的缝匠肌。动物毁髓剥皮后将缝匠肌分离、结扎、切断，然后将标本两端分别固定在充满Ringer氏液的标本槽内。实验装置如图1。氦氖激光器功率，光点直径约lmm。标本垂直于激光光束置于激光器前，测量用衍射屏幕置于距标本160cm处，通过三维操纵器牵拉肌肉调节其长度。另一台三维操纵器用来调节光点在肌肉上的投射位置。肌节长度笋上述公式计算，n定为1，o级至1级衍射明纹的距离是测正1级与负1级明纹之中点距离后2等分求得。实验在室温18士2℃的暗室中完成。

　　结果

　　在40条缝匠肌(蟾蛛30条，蛙10条)进行的实验结果表明全部标本均能衍射出图像，其图像呈条纹状，对称于中央明纹(0级)。牵拉肌肉的程度不同，显示的明纹级数不同，最多可衍射出3一4级明纹。当牵拉肌肉时，各级明纹向中央明纹靠拢。衍射图像可清晰地投射在距标本160cm的屏幕上。

　　衍射图像的清晰度与肌肉标本的厚度、肌节的长度以及动物的种属有关。用较薄标本衍射出的图像效果较好。同一标本不同部位所获得衍射图像的清晰度也不同，通常肌健端衍射图像不易辨认，而肌肉中部边缘部分衍射的图像比较清晰，这可能与肌肉的厚薄和结缔组织的多少有关。此外，衍射图像的清晰度还与肌肉的牵拉程度有关。在一定范围内，肌肉牵拉程度越大，所得图像越清晰。蟾螃与蛙相比较，用蛙缝匠肌所获衍射图像更佳，即使在普通实验室，其图像也可清晰地在160cm处的屏幕上呈现。