Bài giảng Sinh học - Sinh lý cơ

CHƯƠNG XII. SINH LÝ CƠI. SỰ TIẾN HÓA CỦA CƠII. CÁC LOẠI CƠ1. Cơ trơn2. Cơ vân3. Cơ tim1. Sơ lược cấu tạo của cơ vân III. SƠ LƯỢC CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CHỦ YẾU CỦA CƠ VÂNCơ vânCơ vân được cấu tạo bởi những thành phần nào?MàngNhânCơ tương1.1. Cơ tươngCơ tươngKhuôn cơ tươngLưới cơ tươngTơ cơSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂN- Khuôn cơ tương: là một chất dịch, trong đó có các giọt lipid, các hạt glucid dự trữ, các phân tử protein, nhiều các ion K+, Mg++, photphat, các phân tử protein enzim, một số lớn ti thể nằm ở giữa và song song với các tơ cơ, chứng tỏ rằng sự co cơ cần một lượng ATP rất lớn được tạo ra trong ti thểKhuôn cơ tương là gì? Được cấu tạo bởi những thành phần nào?SƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂNLưới cơ tương được cấu tạo như thế nào?- Lưới cơ tươngHình : Hệ thống ống ngang, bể chứa tận cùng và hệ thống ống dọcSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂNHình : Hệ thống ống ngang, bể chứa tận cùng và hệ thống ống dọc- Hệ thống ống ngang:+Có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát co cơ.+Là những ống nhỏ chạy ngang qua các tơ cơ. Chúng bắt đầu ở màng sợi cơ và đi sâu vào bên trong các sợi cơ, do đó các ống này có thể liên lạc với dịch ngoại bào ở quanh sợi cơ và trong lòng ống cũng chứa dịch ngoại bào.+ Các ống ngang còn chia nhánh tạo ra một mạng lưới đan vào giữa những tơ cơ riêng rẽSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂN- Hệ thống ống dọc:Nằm song song với các sợi cơ. Các ống này cũng phân thành những nhánh ngang để nối với nhau. Các ống dọc này sẽ kết thúc ở những bể chứa lớn gọi là bể chứa tận cùng- Các bể chứa tận cùng:Tiếp giáp với các ống ngang và có những chân nối gắn vào màng của ống ngang, giúp cho sự lan truyền các tín hiệu kích thích từ ống ngang đến các bể chứa và ống dọc của mạng lưới cơ tươngSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂN1.2. Tơ cơĐặc điểm cấu tạo của tơ cơ?SƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂNXơ myosin:gồm 6 chuỗi polypeptid, hai chuỗi nặng và 4 chuỗi nhẹ. Hai chuỗi nặng xoắn vào nhau tạo ra dây xoắn kép. Ở một đầu dây, mỗi chuỗi nặng thành mội khối protein hình cầu gọi là đầu myosin. Phần kéo dài của dây xoắn gọi là đuôi. Bốn chuỗi nhẹ nằm ở phần đầu myosin, mỗi đầu có hai chuỗi. Cấu trúc phân tử myosinSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂNProtein actin: Khung của sợi actin là các phân tử actin F xoắn kép.Mỗi chuỗi của dây xoắn actin F gồm nhiều actin G trùng hợp. Gắn với mỗi phân tử actin G là một phân tử ADP. Tropomyosin nối lỏng lẻo với dây xoắn kép actin F và quấn quanh nó. Troponin gồm 3 tiểu đơn vị: troponin I, troponin T và troponin C. Troponin I có ái lực mạnh với actin; troponin T có ái lực mạnh với tropomyosin và troponin C có ái lực mạnh với ion Ca++. Hình: Cấu trúc phân tử actin* Cấu trúc phân tử actinSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂN1.3. Các dạng cấu tạo của cơĐặc điểm cấu tạo của synap thần kinh - cơ?Hình: Synap thần kinh - cơSƠ LƯỢC CẤU TẠO CƠ VÂN1.4. Synap thần kinh - cơ3. Cơ chế co cơ3.1. Sự co của cơ trơn- Cơ sở vật lý của co cơ trơn: Trong sợi cơ, xen kẽ giữa nhiều sợi actin là một ít sợi myosin. Một số lớn sợi actin tỏa ra từ hai thể đặc gối vào một sợi myosin nằm giữa hai thể đặc.- Cơ sở hóa học của co cơ trơn: các sợi actin và myosin của cơ trơn tác động qua lại với nhau để gây co cơ, ion Ca++ hoạt hóa cho quá trình co cơ và năng lượng cung cấp cho co cơ là do sự phân giải ATPHình: Cấu trúc vật lý của sợi cơ trơnCƠ CHẾ CO CƠ3.2. Sự co của cơ vânỞ trạng thái tĩnh và co, đơn vị cơ có đặc điểm gì?CƠ CHẾ CO CƠVậy cơ bắt đầu co từ lúc nào? Tại sao cơ lại co được?CƠ CHẾ CO CƠ*Sự khởi động của quá trình co cơKhởi động quá trình co cơ bắt đầu bằng sự xuất hiện điện thế hoạt động ở màng sợi cơ rồi theo các ống ngang vào sâu bên trong sợi cơ đến các bể chứa tận cùng và các ống dọc của mạng lưới cơ tương sẽ kích thích làm mở một số kênh calci ở mạng lưới cơ tương. Ion Ca++ sẽ khởi động các phản ứng hóa học của co cơ. CƠ CHẾ CO CƠ*Sự tương tác giữa xơ actin và ion Ca++ để gây co cơKhi có một lượng lớn ion Ca++ được giải phóng vào dịch cơ tương thì troponin C gắn với ion Ca++ làm cho phức hợp troponin thay đổi hình dạng và kéo tropomyosin vào sâu trong rãnh giữa hai dây xoắn actin. Kết quả là vị trí hoạt động của sợi actin được bộc lộ. CƠ CHẾ CO CƠ- Các đầu myosin của sẽ gắn vào những vị trí hoạt động trên sợi actin, gây ra sự biến đổi sâu sắc các lực nội phân tử giữa đầu và tay của cầu nối làm cho đầu nghiêng về phía tay và kéo sợi actin đi theo nó. Ngay sau đó, đầu myosin bị bứt khỏi vị trí hoạt động và trở lại hướng thẳng góc lúc bình thường.*Sự tương tác giữa xơ actin, xơ myosin để gây co cơCƠ CHẾ CO CƠ*Nguồn năng lượng để co cơKhi co cơ, một lượng lớn ATP được phân giải thành ADP và photphat vô cơ, giải phóng năng lượng cho co cơ. Tế bào cơ chỉ duy trì được sự hoạt động của mình khi quá trình tổng hợp và phân giải ATP xảy ra liên tụcCƠ CHẾ CO CƠ3.3. Những biến đổi hóa học chủ yếu trong quá trình co cơ Nguồn năng lượng sử dụng trong quá trình co cơ được lấy từ đâu?CƠ CHẾ CO CƠCo cơ phụ thuộc vào năng lượng do ATP cung cấp. Một phần năng lượng cần để cho các cầu nối kéo các sợi actin. Một phần năng lượng dùng để bơm ion Ca++ từ dịch cơ tương vào mạng lưới cơ tương sau khi cơ đã ngừng co và để bơm ion Na+ và K+ qua màng sợi cơ, duy trì môi trường ion thích hợp cho sự dẫn truyền các điện thế hoạt động.- Hệ photphagen: Sau khi ATP bị phân giải thành ADP, phân tử ADP sẽ được tái phosphoryl hóa để tạo ra phân tử ATP. Nguồn năng lượng để tái tạo ra ATP là creatinphotphat: creatinphotphattranferaseCP + ADP ATP + CCƠ CHẾ CO CƠHệ lactin: Nguồn năng lượng được dùng để tái tạo ATP và CP là glycogen dự trữ trong các tế bào cơ. Sự phân giải nhanh glycogen thành acid Piruvic và acid lactic sẽ giải phóng năng lượng để chuyển ADP thành ATP. ATP được dùng để cung cấp năng lượng cho co cơ hoặc tái tạo CP.Các phản ứng đường phân xảy ra ngay cả khi không có oxi nên co cơ vẫn tiến hành được trong một thời gian ngắn trong điều kiện thiếu oxi.Tốc độ tạo ra ATP của quá trình đường phân nhanh gấp 2,5 lần trong phản ứng oxi hóa.CƠ CHẾ CO CƠHệ oxi hóa – khử: Là sự kết hợp của oxi với các loại protein, lipid, glucid trong tế bào để giải phóng ATP. Trên 95% năng lượng cung cấp để cơ có thể co lâu dài xuất phát từ nguồn này.CƠ CHẾ CO CƠ4. Lực và công của cơ4.1. Lực cơ4.2. Công của cơ4.3. Sự mệt mỏi của cơTại sao khi làm việc lâu, làm việc nặng và làm việc trong điều kiện thiếu oxi lại bị mệt mỏi?LỰC VÀ CÔNG CỦA CƠKhi cơ hoạt động kéo dài sẽ dẫn tới tình trạng mệt mỏi. Sự mệt mỏi của cơ là sự giảm sút hoặc ngừng hoạt động của cơ khi cơ đang hoạt động.Nguyên nhân thứ nhất: Khi hoạt động, trong cơ đã sản sinh ra các sản phẩm chuyển hóa, đặc biệt là axit lactic. Các chất này tích tụ lại và làm giảm khả năng hoạt động của cơ.Nguyên nhân thứ hai: là do khi cơ hoạt động, nguồn năng lượng dự trữ trong cơ bị tiêu hao dần. Khi cơ hoạt động kéo dài, nguồn glycogen trong cơ bị giảm mạnh, làm rối loạn quá trình tái tổng hợp các chất cần thiết cho sự tổng hợp của cơ như ATP, CPSỰ MỆT MỎI CỦA CƠNguyên nhân thứ 3: mệt cơ là do những biến đổi trong cơ gây ra bởi thiếu oxi. Tuần hoàn máu có thể chống lại những biến đổi này, nhưng sự lưu thông của máu trong lúc cơ đang co có thể bị giảm vì khi cơ co, sức căng trong cơ tăng lên đè vào các mạch máu. Ngoài ra, thực nghiệm cũng cho thấy sự dẫn truyền các tín hiệu thần kinh qua các synap thần kinh – cơ có thể bị giảm sau những hoạt động kéo dài, do đó làm giảm hơn nữa khả năng co cơSỰ MỆT MỎI CỦA CƠ4.4. Sự điều hòa chức năng co cơCơ chế điều hòa hoạt động của cơ?ĐIỀU HÒA CHỨC NĂNG CO CƠ