HÓA SINH CƠ BS. Chi Mai 1. Cấu trúc cơ vân • Các bó cơ đường kính 20- 100 µm, tạo bởi các sợi cơ (tế bào cơ) • Tế bào cơ: đa nhân khổng lồ, bào tương có nhiều tơ cơ • Tơ cơ: vùng sẫm là băng A, vùng nhạt là băng I • Đơn vị co cơ (Sarcomere): gồm băng A và 2 nửa băng I, dài 2,5- 3 µm khi giãn. Giới hạn bởi hai đĩa Z, giữa các băng A là đĩa M. Tế bào cơ (sợi cơ) Màng tế bào cơ Tơ cơ Hệ thống ống của lưới nội bào Muscle Muscle fibers Muscle fiber Myofibril Sarcomere Modified from McMahon, Muscles, Reflexes and Locomotion Princeton University Press, 1984. Gần một nửa trọng lượng cơ thể là cơ vân, phần lớn cơ vân gắn với xương qua gân, nhờ đó lực và sự chuyển động xuất hiện khi cơ co được truyền cho bộ xương Bậc cấu trúc của cơ vân Cơ vân Sợi cơ Tơ cơ Sarcomere: Đơn vị chức năng của cơ vân Electron micrograph Myosin filaments Actin filaments Actin filaments Sarcomere A band I band I band Z line 1 µm Modified from Vander, Sherman, Luciano Human Physiology, McGraw-Hill. thin filament lattice overlap region center of sarcomere thick filament lattice Cross-sectional views of: Đơn vị co cơ Các thiết diện cắt ngang của Phần sợi mảnh Phần chồng chéo sợi mảnh và dày Trung tâm đơn vị co cơ Phần sợi dày 1.1. Sợi dày: • Trong điều kiện sinh lý, các phân tử myosin kết hợp với nhau tạo sợi dày Myosin is a hexamer: 2 myosin heavy chains 4 myosin light chains C terminus 2 nm Coiled coil of two α helices Đầu Myosin: đảm nhận tất cả chức năng vận động của myosin, tức là khả năng di chuyển và tạo lực. Modified from Vander, Sherman, Luciano Human Physiology, McGraw-Hill. - TLPT 470 kDa - Gồm: 2 chuỗi nặng (TLPT 230 kDa), 4 chuỗi nhẹ giống nhau từng đôi (TLPT 18 kDa và 20 kDa) - Đầu hình cầu 55 x 200 A o (đầu N tận cuộn lại) gắn với đuôi dài hình gậy 1600 A o (đầu C tận xoắn alpha) - Khi bị thủy phân bởi trypsin thành các đoạn có hoạt tính sinh học: + LMM (light meromyosin): đoạn xoắn alpha hình gậy + HMM (high meromyosin): 1 đoạn hình gậy gắn với đầu hình cầu đôi. Bị thủy phân bởi papain thành 2 phân đoạn S1-HMM hình cầu và 1 phân đoạn S2-HMM hình gậy. + Mỗi phân đoạn S1 có 1 vị trí có hoạt tính ATPase, 1 vị trí gắn actin 1.2. Sợi mỏng: 1.2.1. Actin: - Cấu trúc:TLPT 4 kDa. Môi trường lực ion thấp tồn tại dạng chuỗi đơn hình cầu (G- actin), gắn 1ATP. Điều kiện sinh lý, G- actin polyme tạo F-actin, ATP thủy phân, ADP vẫn gắn với F- actin - Chức năng: co cơ, di chuyển của nhiều loại tế bào 1.2.2. Tropomyosin: - Cấu trúc: 2 chuỗi polypeptid có TLPT 66 kDa, cuộn xoắn alpha tạo sợi dài 400 A o , nằm ở vùng xoắn của F-actin - Chức năng: Điều chỉnh tương tác actin- myosin khi co cơ 1.2.3. Troponin: - Cấu trúc:TLPT 76 kDa gồm: troponin T (37kDa), I (23 kDa) và C (18kDa). Mỗi tropomyosin gắn với 1 phức hợp troponin. - Chức năng: Điều chỉnh co cơ qua Ca 2+ . T gắn Tropomyosin, I gắn actin, C gắn Canxi Cấu trúc của actin và myosin [...]... cơ: Năng lượng cho co cơ Nhu cầu năng lượng cho co cơ trong thời gian ngắn • Creatine phosphat creatine kinase – ADP + CP C + ATP – Nồng độ CP nhanh chóng cạn kiệt khi co cơ mạnh – Có khả năng duy trì co cơ tối đa 8-10 giây – CP (creatine phosphate) được tái sinh khi cơ nghỉ (ATP + C → CP + ADP) • Thoái hóa Glycogen thành lactic acid tiếp nối – tạo ATP cho hoạt động cơ tối đa 30-40 giây – Cơ nhận glucose... lượng co cơ vân • Co cơ đòi hỏi lượng lớn năng lượng • ATP cung cấp năng lượng cho co cơ ATP tạo thành từ 3 nguồn: – Creatin phosphat (CP) • Tạo ATP nhanh nhất • CP + ADP Creatinin → Creatin + ATP kinase – Chuyển hóa ái khí • Đòi hỏi oxygen và thoái hóa glucose sinh ATP, carbon dioxid và nước • Hiệu quả nhất – Chuyển hóa yếm khí (Glycolysis) • Thoái hóa glucose tạo ATP và acid lactic Chuyển hóa ở cơ: Năng... tế bào cơ ở các vùng tiếp nối khác nhau Phân bố thần kinh tới cơ trơn Co cơ trơn • Cả khối cơ trơn co chậm và đồng bộ • Co cùng 1 lúc • Điện thế hoạt động được truyền từ tế bào này sang tế bào khác • Một vài tế bào cơ trơn: – Co trước và tạo nhịp cho toàn bộ khối cơ trơn – Tự kích thích và khử cực không cần kích thích từ bên ngoài Cơ chế co • Actin và myosin tương tác theo cơ chế trượt của sợi cơ • Kích... trữ Nhu cầu năng lượng cho co cơ trong thời gian dài • Chuyến hóa ái khí cần cho co cơ kéo dài – 36 ATP/ 1 phân tử glucose • Sau 40 giây luyện tập, hệ hô hấp và tuần hoàn phải cung cấp đủ oxy cho chuyển hóa ái khí – Tốc độ tiêu thụ oxy tăng trong 3-4 phút sau đó giảm và trạng thái ổn định • Cạn kiệt glycogen và glucose máu, mất nước và điện giải làm cản trở co cơ Mệt mỏi • Co cơ yếu dần – Tổng hợp ATP... hoạt động – Lan truyền khắp tế bào Co cơ và giãn cơ • Bốn hoạt động liên quan đến quá trình này: – Kích thích = điện thế hoạt động từ thần kinh chuyển sang cơ – Kích thích và co cơ = điện thế hoạt động kích thích các sợi cơ – Co cơ = làm ngắn sợi cơ – Giãn = trở về độ dài lúc nghỉ Thuyết trượt của sợi cơ • Giải thích mối quan hệ giữa sợi mỏng và sợi dày khi co cơ • Chu trình bắt đầu với sự giải phóng... động sử dụng hết acetylcholin Nợ Oxy • Hoạt động thể lực mạnh gây thay đổi lớn về hóa học ở cơ • Để cơ trở về trạng thái nghỉ: – – – – Oxy dự trữ cần phải được bổ sung Acid Lactic phải chuyển thành acid pyruvic Glycogen dự trữ cần phải được tạo thành ATP và CP dự trữ cần được tạo thành • Nợ Oxy – lượng O2 cần cho các quá trình hồi phục trên 3 Sự co cơ trơn • Cơ trơn tạo bởi các sợi cơ hình thoi có đường... gập về phía vùng H (đẩy actin hướng vào trong) – ATP cho phép giải phóng cầu nối Sự thay đổi của đơn vị co cơ trong quá trình co của cơ vân Kích thích và co cơ Cơ chế co cơ vân Đầu Myosin (trạng thái năng lượng cao) 1 Myosin gắn với sợi actin ADP và Pi (inorganic phosphate) giải phóng 4.Khi ATP thủy phân thành ADP và Pi, đầu myosin dựng lên 2 Lực co cơ- đầu myosin quay và gập lại khi tựa trên sợi actin,... gây co cơ là sự gia tăng nồng độ Ca2+ nội bào • Ca2+ được giải phóng từ lưới nội bào hoặc khoảng gian bào • Ca2+ tương tác với calmodulin và enzym kinase của chuỗi nhẹ myosin để hoạt hóa myosin Vai trò của Canxi • Ca2+ gắn vơi calmodulin và hoạt hóa nó • Calmodulin hoạt hóa sẽ hoạt hóa enzym kinase • Kinase hoạt hóa sẽ chuyển phosphat từ ATP sang các cầu nối myosin • Các cầu nối phosphoryl hóa tương... lên nhau • Có ở thành các cơ quan rỗng (trừ tim) Cấu trúc vi thể của cơ trơn • Kém biệt hóa hơn cơ vân và không có hình thù đặc hiệu • Không có ống T • Không có phức hợp troponin • Màng tế bào gấp lại giống như túi, được gọi là caveoli – Ca2+ được giữ ở khu vực ngoài tế bào gần với caveoli, cho phép nó nhanh chóng đi vào tế bào khi các kênh mở ra • Không có vân và đơn vị co cơ (sarcomere) • Có sợi dày... cơ (sarcomere) • Có sợi dày và sợi mảnh Tỷ lệ và sự sắp xếp của sợi cơ ở cơ trơn • Sợi dày có các đầu dọc chiều dài sợi • Không có phức hợp troponin • Sợi dày và sợi mỏng sắp xếp theo đường chéo, làm cơ trơn co theo kiểu xoáy lại • Có các sợi trung gian không co gắn với các thể đặc Tỷ lệ và sự sắp xếp của sợi cơ ở cơ trơn Kích thích cơ trơn • Không theo ý muốn và co không có kích thích thần kinh – Hormon, . HÓA SINH CƠ BS. Chi Mai 1. Cấu trúc cơ vân • Các bó cơ đường kính 20- 100 µm, tạo bởi các sợi cơ (tế bào cơ) • Tế bào cơ: đa nhân khổng lồ, bào tương có nhiều tơ cơ • Tơ cơ: vùng. trọng lượng cơ thể là cơ vân, phần lớn cơ vân gắn với xương qua gân, nhờ đó lực và sự chuyển động xuất hiện khi cơ co được truyền cho bộ xương Bậc cấu trúc của cơ vân Cơ vân Sợi cơ Tơ cơ Sarcomere:. trong) – ATP cho phép giải phóng cầu nối Sự thay đổi của đơn vị co cơ trong quá trình co của cơ vân Kích thích và co cơ Cơ chế co cơ vân ADP và Pi (inorganic phosphate) giải phóng 2. Lực co cơ-