Tóm lược các khái niệm liên quan tới cơ và co cơ
Các loại cơ Có 3 loại cơ cơ bản. Đó là:
• Cơ xương (cơ vân): Hầu hết các loại cơ xương, như tên nó chỉ ra, được liên quan tới xương, gắn với xương và hoạt động co cơ của nó có tác dụng hỗ trợ và di chuyển cá hệ thống xương. Quá trình co cơ của cơ xương được kích thích bởi các xung trong các nơron motor của cơ và nó nằm dưới hệ điều khiển chủ động. (voluntary control)
• Cơ trơn: Các dải cơ trơn bao quanh rất nhiều các bộ phận rỗng và có dạng ống bao gồm bụng, bộ phận đường ruột, bọng đái, tử cung, mạch máu, và các đường khí của phổi. Các tế bào cơ trơn đơn lẻ thường được tìm thấy phân bố trong suốt các bộ phận và các bó nhỏ của các tế bào được gắn với tóc trên da và tròng đen (iris) của mắt. Quá trình co cơ của các mô mềm xung quanh các cơ quan rỗng ruột đó có thể tạo ra các ánh sáng thông qua các bộ phận hay nó có thể điều chỉnh được các luồng chảy bên trong thông qua việc thay đổi đường kính các ống dẫn. Hiện tượng co cơ trơn được điều khiển bởi các hệ thống thần kinh tự trị, các hoocmôn, các paracrine hay các tín hiệu hóa học khác. Tuy nhiên, một vài cơ trơn co lại một cách tự phát khi không có sự xuất hiện của một tín hiệu nào.
• Cơ tim là cơ của tim. Quá trình co cơ tim đẩy máu tới hệ tuần hoàn trong cơ thể. Tương tự cơ trơn, nó được điều khiển bởi hệ thống thần kinh tự trị và các hooc môn và các quá trình co cơ thông thường của nó có thể co bóp một cách tự phát.
Tuy vậy, cơ chế tạo lực của cả ba loại cơ này đều như nhau.
o paracrine – Tín hiệu hóa học mà nó khuếch tán vào trong vùng và tương tác với các cơ quan cảm nhận gần các tế bào. Ví dụ nó giải phóng từ quá trình phân bào và là nguyên nhân gây phản ứng cháy trong vùng đó hoặc là chất giải phóng của quá trình truyền tin nơron tại các synapses trong hệ thần kinh.
Cấu trúc cơ xương và các loại cơ
Mỗi sợi cơ (fiber) có đường kính khoảng từ 10 tới 100 m và độ dài có thể lên tới 20cm. Thuật ngữ cơ (muscle) được coi là một số lượng các sợi cơ được bao quanh với nhau bởi các mô liên kết. và thường liên kết với xương thông qua một bó các sợi cơ có dạng keo được gọi là dây chằng/gân (tendon) phân bố tại cuối các bó cơ. Mối quan hệ giữa các sợi cơ đơn riêng lẻ và cơ là có tính liên tục giữa các nơron và sợi thần kinh mà nó bao gồm các sợi trục (axon) của rất nhiều nơron..
Quá trình truyền lực của từ cơ đến xương tương tự như một số người kéo dây thừng. Mỗi người là một sợi cơ đơn và dây thừng tương đương với môi trường kết nối và các dây chằng.
Một số các dây chằng có độ dài tương đối lớn.
Một trong số các đặc điểm nổi bật của các cơ xương và cơ tim khi quan sát dưới kính hiển vi có chiếu sáng chính là các dải sáng và tối có hướng trực giao với chiều dài của sợi cơ và nó được gọi chung với cái tên là cơ vân (striated muscle). Các cơ trơn không có đặc điểm trên. Đặc điểm vân này là do sự xuất hiện của các tế bào chất của sợi cơ có dạng hình trụ với đường kính khoảng 1 đến 2 m và được gọi với cái tên là sợi nguyên cơ (myofibril).
Mỗi sợi nguyên cơ bao gồm tơ cơ dày và mỏng được sắp xếp một cách lặp lại dọc theo chiều dài của sợi nguyên cơ. Một đơn vị của các phần đoạn lặp này được gọi là sợi nguyên cơ nhỏ (sarcomere). Tơ cơ dày gần như bao gồm toàn bộ các protein myosin và các tơ mỏng (đường kính khoảng bằng nửa tơ dày) chứa đựng các protein actin cũng tương đương như các protein troponin và tropomyosin mà chúng đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình co cơ thông thường.
Cơ chế phân tử của co cơ
Cơ cấu trượt của các sợi nguyên cơ
Khi quá trình co cơ tạo ra sự co lại của các sợi cơ xương thì các tơ cơ dày và mỏng của mỗi sợi nguyên cơ nhỏ chuyển động về nhau, tạo ra quá trình chuyển dịch của các cầu nối. Trong suốt quá trình chuyển động thì không có sự thay đổi nào về độ dài của các tơ cơ mỏng cũng như dày. Và người ta gọi đây là cơ cấu trượt của các sợi nguyên cơ của quá trình co cơ.
Trong quá trình co cơ, mỗi cầu nối gắn với một đầu tơ cơ mỏng chuyển động trong một dạng hình vòng cung tương tự như chuyển động của các mái chèo. Chuyển động quay này tạo ra lực đẩy các tơ cơ mỏng tại các đầu cuối băng A di chuyển về đường M do đó là co các sợi nguyên cơ nhỏ. Một nhịp của cầu nối tạo ra một chuyển động nhỏ của các tơ cơ nhỏ tương ứng với tưo cơ dày. Trong khi cơ cấu tạo lực vẫn được duy trì thì các cầu nối lặp đi lặp lại các chuyển động quay nhiều lần và tạo ra những chuyển động lớn mà chúng tạo nên một chuỗi của các bước nhỏ.
Chuỗi các sự kiện xuất hiện giữa khoảng thời gian cấu nối tác động tới tơ cơ nhỏ và thời gian mà nó tác động ngược tới tơ cơ nhỏ để lặp lạị quá trình được gọi là chu trình nối cầu (cross-bridge cycle). Mỗi chu trình này gồm 4 bước:
• Gắn cầu nối với tơ cơ mỏng
• Chuyển động của cầu nối tạo ra chuyển động của tơ cơ mỏng
• Giải phóng cấu từ tơ cơ mỏng
• Quá trình chuyển động của cầu nối về vị trí mà nó có thể gắn lại được với tơ cơ nhỏ và lặp lại chu trình.
Quan sát sâu hơn
Khả năng sợi cơ tạo ra lực và chuyển động phụ thuộc vào tương tác của 2 protein co cơ là myosin trong tơ cơ dày và actin trong tơ cơ mỏng và năng lượng được cung cấp bởi ATP. Do đó có thể mô tả lại 4 bước trong chu trình nối cầu theo các sự kiện vật lý và hóa học như sau:
• ATP tác động vào myosin được tách ra, giải phóng năng lượng hóa học. Năng lượng này truyền tới myosin (M) tạo ra một dạng năng lượng hóa của myosin (M*), cái mà chúng ta tạo ra thông qua quá trình thủy phân ATP, tạo ra ADP và phôtpho trong đơn vị và chúng vẫn gắn kết với nhau.
• Khi sợi cơ bị kích thích và co lại thì myosin năng lượng hóa (M*) liên kết với actin (A) trong tơ cơ mỏng. Quá trình này là quá trình gắn actin.
• Việc gắn myosin năng lượng hóa vào actin tạo mức nhảy cho việc giải phóng năng lượng lưu trữ trong myosin mà việc này tạo nên quá trình chuyển động của cầu nối. Và khi đó ADP và Pi được giải phóng từ myosin trong suốt quá trình cầu nối chuyển động. Quá trình này là quá trình chuyển động cầu nối.
• Trong suốt quá trình cầu nối chuyển động thì myosin liên kết rất chắc chắn với actin và kiên kết này phải bị bẻ gãy nhằm tạo điều kiện để cầu nối có thể gắn lại với phân tử actin mới và lặp lại chu trình cầu nối. Quá trình gắn của phân tử caut ATP tới myosin có lhả năng phá hủy liên kết giữa actin va myosin. Quá trình này được gọi là cấu nối bỏ liên kết với actin.
Tóm lại ATP thực hiện hai vai trò riêng biệt trong chu trình nối cầu
• Giải phóng năng lượng từ quá trình thủy phân ATP để cung cấp năng lượng cho cầu nối chuyển động.
• Quá trình liên kết (không thủy phân) của ATP tới myosin phá bỏ iên kết giữa actin và myosin trong suốt chu trình cho phép chu trình có thể lặp lại.
Chú ý là quá trình giải phóng năng lượng bởi thủy phân ATP và sự chuyển động của cầu nối không phải là các sụ kiện cùng diễn ra.
Vai trò của Calcium trong hiện tượng co cơ
Do tất cả các sợi cơ đều chứa đựng các thành phần cần thiết cho chu trình nối cầu- actin, myosin và ATP nhưng các sợi cớ không trong trạng thái liên tục họat động co cơ. Câu trả lời là sợi cơ tại trạng thái nghỉ thi các cầu nối không thể có khả năng gắn kết với các actin được. Quá trình ức chế là do hai protein ổn định là troponin và tropomyosin mà hai protein này phânbố trong các tơ cơ mỏng dọc cùng với các actin.
Nhằm tạo cho các cầu nối có thể gắn với actin, các phân tử tropomyosin cần phải chuyển động ra xa khỏi vị trí khối actin của chúng. Điều này xuất hiện khi Ca gắn với một vị trí đặc trưng cho bị trí gắn kết trên troponin. Quá trình gắn kết của Ca tạo ra sự thay đổi về hình dáng troponin làm cho nó đẩy tới các tropomyosin bật ra khỏi vị trí. Ngược lại sự loại bỏ Ca từ troponin là chu trình đảo ngược và tropomyosin quay trở về vị trí mà nó chống lại quá trình họat động của cấu nối.
Do đó nồng độ các ion Ca sẽ xác định số lượng các vị trí troponin bị chiếm giữu bởi Ca và thông qua đó xác định được số lượng cầu nối liên kết với actin và tạo ra lực trên tơ cơ mỏng. Sự thay đổi này trong nồng độ Ca ở cấp độ tế bào được điều khiển bởi điện tích xuất hiện tại màng tế bào của cơ.
Cặp ghép kích thích co cơ
Cặp ghép kích thích co cơ được coi là một chuối các sự kiện mà thế hoạt động trong màng tế bào của sợi cơ tạo ra hoạt động nối cầu sau khi tăng nồng độ Ca.
Mạng lưới mô cơ
Kích thích màng tế bào: Kết nối thần kinh cơ
Cơ chế của quá trình co cơ sợi đơn
Co rút (Twitch contractions)
Mối quan hệ giữa tần số-sức căng
Quan hệ độ dài- sức căng
Quan hệ tải- vận tốc.
Quá trình chuyển hóa năng lượng hệ cơ xương
Mỏi cơ
Các kiểu sợi cơ xương co rút toàn bộ cơ
Điều khiển căng cơ
Điều khiiển tốc độ ngắn
Điều chỉnh cơ thông qua các bài tập
Lớp họat động của các sợi xương
Bệnh cơ xương
Cơ trơn
Cấu trúc cơ trơn
Cặp ghép kích thích co cơ
Hoạt động điện thế tức thời
Các dây thần kinh và hóc môn
Các hệ số cụ bộ
Các loại cơ trơn
Cơ trơn đơn đơn vị
Cơ trơn đa đơn vị
Định nghĩa:
Các phương pháp đo và nghiên cứu cơ
Hiện nay, có rất nhiều các nghiên cứu liên quan tới cơ và co cơ .
Mục đích các nghiên cứu này là:
Để
nghiên
cứu
về
cơ
thì
người
ta
có
các
phương
pháp
nghiên
cứu
khác
nhau
bao
gồm:
Phương pháp đo lực cơ học của cơ.
Nghiên cứu về họat tính ATPase đối với các hiện tượng co cơ
