BÀI GIẢNG hệ vận ĐỘNG

Sự tiết của các tuyến và sự vận động là hai hình thức đáp ứng phổ biến nhất của cơ thể đối với mọi dạng kích thích từ môi trường, giúp cơ thể thích nghi và tồn tại... Hệ cơ bao gồm cơ vâ

HỆ VẬN ĐỘNG

1 Ý nghĩa sinh học của sự vận động

2 Cấu tạo và chức năng cơ vân

3 Cấu tạo và chức năng cơ trơn

1 Ý nghĩa sinh học của sự vận động

Một trong những đđ quan trọng của sinh giới là sự vận động

Sự tiết của các tuyến và sự vận động là hai hình thức đáp ứng phổ biến nhất của cơ thể đối với mọi dạng kích thích từ môi trường, giúp cơ thể thích nghi và tồn tại

 Quá trình tiến hóa của sự vận động

SV đơn bào hay đv bậc cao đều có sự vận động

Từ những hình thức vận động đơn giản như sự

chuyển động của bào tương, cử động biến hình, tiêm mao,…đến những cơ quan được chuyên hóa phát

triển mạnh như hệ xương, hệ cơ chịu sự điều khiển của hệ thần kinh giúp đv thích nghi và tồn tại tốt

Ở động vật bậc cao, hệ vận động gồm những cấu trúc chính sau:

Hệ thần kinh thông qua các xung để điều

khiển chung

Hệ xương vừa có chức năng tạo hình dáng

bộ khung của cơ thể, vừa cùng hệ cơ thực hiện chức năng vận động

Hệ cơ bao gồm cơ vân bám xương và cơ trơn tham gia tạo hình dáng cơ thể và cùng với

hệ xương thực hiện chức năng vận động

Trong phần này chỉ đề cập đến cấu tạo và chức năng của hệ cơ.

Cơ có ba loại: cơ trơn (co yếu lâu mỏi, không theo

ý muốn), cơ vân (co mạnh, chóng mỏi và theo ý muốn) và cơ tim (co nhịp nhàng, tự động suốt cuộc đời cá thể)

Thành phần hóa học của cơ gồm:

2 Cấu tạo và chức năng cơ vân

Cơ vân cắt ngang

2.1 Cấu tạo

Cơ vân chiếm khoảng 50% khối lượng cơ thể

Có kích thước rất khác nhau, từ vài milimet (cơ của tai giữa) đến vài chục centimet (cơ lớn của chân tay).

Cơ vân cắt dọc

Mỗi cơ vân gồm có 2 phần: phần thịt và phần gân Phần thịt tạo nên bụng cơ (hay thân cơ), gồm các thớ thịt bám vào gân, song song hoặc chếch so với trục của cơ Các sợi cơ thường liên kết lại thành bó nhỏ nằm trong một bao liên kết mỏng (bó bậc I) Nhiều bó bậc I tạo thành

bó bậc II, nhiều bó bậc II tạo thành bắp cơ Trong bắp

cơ có mạch máu, thần kinh

-Sợi cơ vân còn gọi là hợp bào cơ vân

- Nhiều nhân (7000 nhân), hình trụ dài, đường kính từ 10 – 100 µm, nằm dưới màng sợi cơ

- Màng của sợi cơ vân: là màng của các tế bào tạo nên sợi cơ vân, bao quanh bởi các sợi võng và sợi

collagen có tác dụng liên kết các sợi

cơ với nhau

- Màng sợi cơ vân có các lỗ thủng, là miệng của các ống ngang liên hệ với

hệ thống lưới nội bào trong sợi cơ

Sợi cơ vân

-Bộ Golgi thường ở gần phía hai cực của nhân tế bào

- Ti thể phong phú, xen kẽ giữa các tơ cơ

- Lưới nội bào không hạt phát triển, tạo thành hệ thống túi và ống bao quanh tơ cơ Lưới nội bào không hạt là nơi tích trữ Ca++ cần thiết cho sự co cơ

-Hệ thống ống ngang (hệ thống vi quản T) là hệ thống ống nhỏ bao quanh tơ cơ, ở ngang mức ranh giới gữa đía A và I,

có lỗ mở vào màng bào tương, thông với khoảng gian bào của sợi cơ

- Tập hợp thành phần ống ngang và ống-túi tận cùng nằm hai bên ống ngang gọi là bộ ba (triade) Hệ thống ống ngang đảm bảo sự co cơ đồng thời của toàn bộ sợi cơ khi có kích thích tới ngưỡng

- Sắc tố cơ Myoglobin có khả năng hấp thu oxi

Tơ cơ vân

• Các tơ cơ xếp song song với nhau theo suốt chiều dài sợi cơ, họp lại thành từng bó

• Đường kính: 0,5 – 2 µm

• Dọc tơ cơ có những đoạn tối sáng xen kẽ theo chu

kỳ, các đoạn sáng xếp thành hàng, các đoạn tối cũng vậy, tạo nên các vân ngang

• Đĩa sáng: dài khoảng 0,8µm, được gọi là đĩa I (Isotrope) Chính giữa đĩa I có vạch Z là nơi đính nối các

xơ actin thuộc hai đơn vị co cơ kế tiếp nhau

• Đĩa tối: dài 1,5µm, gọi là đĩa A

(Anisotrope) Giữa đĩa A có vạch

M và vạch H (chỉ gồm xơ myosin)

• Đơn vị co cơ là đoạn tơ cơ giữa hai vạch Z kế tiếp nhau

• Thứ tự các băng và các vạch trong một đơn vị co cơ là: Z-I-A-H-M-H- A-I-Z

• Tơ cơ được cấu tạo bởi xơ cơ Xơ mảnh là xơ actin có đường kính 6nm, có mặt trong cả đĩa A và đĩa

I nhưng gián đoạn ở vạch H

• Xơ dày (xơ myosin) có đường

kính 10 nm, chỉ có trong đĩa A,

không có trong đĩa I

Xơ cơ vân

 Xơ actin: được cấu tạo bởi 3 loại protein: actin, troponin, tropomyosin

– Protein actin có hình cầu, xếp với nhau thành chuỗi xoắn kép, mỗi phân tử actin có một vùng trên bề mặt mang hoạt tính kết hợp với myosin, có tính phân cực – Phân tử troponin là một phức hợp gồm ba phần hình cầu: Troponin T (TnT), Troponin I (TnI) và Troponin C (TnC)

– Protein tropomyosin có dạng hình sợi, gồm hai chuỗi polypeptid bện vào nhau, nằm xen giữa chuỗi xoắn kép actin

 Xơ myosin: được cấu tạo chủ yếu bởi myosin, là protein dạng sợi, có phân tử lượng khoảng 500 kDa Cấu trúc

gồm một phần hình que mảnh gấp khúc và phần đầu hình cầu

– Phần hình que thuộc loại myosin nhẹ (LMN), phần đầu thuộc loại myosin nặng (HMN)

– Các phân tử myosin xếp thành bó so le nhau, đầu hình cầu hướng về phía vạch Z, đầu tự do hướng về phía vạch M

– Đầu hình cầu là nơi liên kết với xơ actin

2.2 Phân loại cơ vân

Cơ đỏ ít tơ cơ, nhiều cơ tương.Trong cơ tương có

nhiều myoglobin Cơ đỏ ôxi hóa các axit béo tự do

như là nguồn năng lượng chính, tuy co chậm nhưng

có khả năng hoạt động trong thời gian dài mà không mỏi

Cơ trắng có ít mạch máu, ít ti thể hơn và lượng

myoglobin thấp Nó hầu như phụ thuộc vào

sự phân giải yếm khí của glycogen để cung cấp năng lượng và có khả năng co nhanh, mạnh nhưng chỉ

trong một thời gian ngắn vì mỏi cơ nhanh chóng

2.3 Đặc tính cơ bản của cơ vân

2.3.1 Tính đàn hồi

- Là khả năng kháng lại sự biến dạng đối với sự co rút

và sự căng giãn để trở lại trạng thái ban đầu

- Tính đàn hồi có giới hạn, nếu quá giới hạn, cơ không

co trở lại trạng thái ban đầu Theo Buchthal: nếu giãn quá 40% thì cơ không trở về trạng thái cũ

- Bình thường (nghỉ ngơi) cơ vẫn ở trạng thái co

trương lực nhờ có bộ phận thoi cơ

2.3.2 Tính hưng phấn-co cơ.

Khi có tác nhân kích thích cơ sẽ co :

- Kích thích sinh lý: là các xung thần kinh từ TKTƯ

đến cơ

- Kích thích nhân tạo: cơ học,hoá học, nhiệt học,

kích thích bằng dòng điện (một chiều, xoay chiều)

- Cơ có tính hưng phấn gián tiếp tức là kích thích vào dây thần kinh chi phối cơ, cơ sẽ co

- Loại trừ mọi thần kinh tới cơ rồi kích thích trực

tiếp vào cơ cơ sẽ co: đó là tính hưng phấn trực

tiếp của cơ

2.4 Cơ chế co cơ

2.4.1 Năng lượng khi co cơ

- Năng lượng hóa học chuyển đổi thành năng lượng cơ học

- Năng lượng được tích dưới dạng ATP và

phosphocreatin

- Glucose là nguồn năng lượng quan trọng của cơ

2.5.2 Những thay đổi hình thái khi co cơ

- Tơ cơ ngắn lại làm chiều dài sợi cơ cũng thu lại

- Đoạn sáng (đĩa I và vạch H) hẹp lại, những đoạn tối

không thay đổi

- Xơ actin và myosin không thay đổi chiều dài, khi cơ co,

xơ actin trượt sâu về phía vạch M

- Hai vạch Z của một đơn vị co cơ dịch lại gần nhau

- Nếu cơ co rút mạnh, đĩa I và vạch H biến mất

Sự co cơ thực chất là sự trượt của các sợi actin lồng

vào các sợi myozin ở đĩa tối A và khoảng sáng H làm

cho các đĩa sáng I giảm đi và đơn vị co cơ từ vách Z này đến vách kia ngắn lại

2.4.2 Cơ chế phân tử của sự co cơ

Có thể chia mỗi chu kỳ co cơ vân làm kỳ:

- Kỳ không có kích thích: màng phân cực, myosin không

gắn với actin

- Kỳ có kích thích tới ngưỡng: màng bị

khử cực, Ca++ được giải phóng hoạt hóa ATPase, thủy phân ATP tạo năng lượng Ca++ kết hợp với troponin C

làm thay đổi cấu trúc troponin, bộc lộ nơi có họat tính với myosin

- Kỳ co cơ: đầu hình cầu của phân tử

myosin tạo một góc 45° với phần que

Sự gắn phân tử myosin và actin gây lực kéo xơ actin trượt về phía vạch H

- Kỳ cơ dãn: ADP kết hợp với

phosphocreatinin để tạo lại ATP; ATP tách actomysin thành actin và myosin

2.4.3 Sự sinh nhiệt trong co cơ

Năng lượng khi co cơ do quá trình phân giải ATP

cung cấp ,một phần sinh công và một phần biến đổi

thành nhiệt năng Hệ số giữa phần NL sinh công và

tổng NL sinh ra khi co cơ ở người khoảng 15-25%, với vận động viên có thể đến 35% ,đặc biệt ở động vật

chuyên kéo nặng có thể đến 50%

Lúc nghỉ ngơi nhiệt do co cơ sinh ra chiếm khoảng

40%, còn khi lao động nặng đạt đến 60-80% tổng

luọng nhiệt của cơ thể

3 Cấu tạo và chức năng cơ trơn

• Cơ trơn chịu sự kích thích của hệ thần kinh tự động

và không chịu sự kiểm soát có ý thức

• Cơ trơn tạo thành lớp màng cơ trong thành của ống tiêu hóa, bàng quang, các ống và các nội quan khác

• Chúng cũng hiện diện trong thành của động mạch, tĩnh mạch

Cơ trơn cắt dọc

3.1 Tế bào cơ trơn

-Tế bào thường có hình sợi, đa dạng

về kích thước

-Có một nhân, nằm ở giữa tế bào,tại phần phình ra Nhân thường có hình trứng hoặc hình que gẫy khúc

-Màng tế bào gồm lớp màng cơ tương và màng đáy.

-Tế bào chất có chứa nhiều ti thể, myoglobin và hạt glycogen Lưới nội bào kém phát triển.

-Trong tế bào cơ trơn có các tấm đặc

và thể đặc Đây là nơi đính các xơ cơ.

• Có ba loại xơ: xơ actin, xơ myosin và xơ trung gian

(desmin hoặc vimentin)

• Các xơ xếp với nhau thành bó, chạy dọc theo chiều dài của sợi cơ, đính vào các thể đặc hoặc tấm đặc,

tạo thành bộ khung vững chắc cho tế bào cơ trơn khi

co rút

• Số lượng xơ actin lớn hơn nhiều so với xơ myosin

Xơ actin không có phân tử troponin Đầu hình cầu của

xơ myosin liên kết với phân tử actin

3.2 Xơ cơ trơn

3.3 Mô cơ trơn

• Những sợi cơ trơn họp lại với nhau thành từng bó,

hoặc từng lớp lồng vào nhau

• Giữa các tế bào là khoảng gian bào chứa sợi collagen, sợi võng và chất gian bào, làm nhiệm vụ gắn kết các sợi cơ với nhau

• Những sợi cơ trơn bao quanh cơ quan rỗng thường

xếp thành hai lớp: lớp cơ vòng và lớp cơ dọc Ở một

số cơ quan có lớp cỡ xiên như mạch máu, dạ dày…

• Xen kẽ giữa các bó sợi cơ trơn là mô liên kết, mạch

máu, mạch bạch huyết và thần kinh

• Cơ trơn có khả năng tái sinh khi bị tổn thương

3.4 Sự co cơ trơn

• Sự co của cơ trơn cũng phụ thuộc vào sự lồng vào nhau của xơ myosin và actin:

Ca++ khi được giải phóng

gắn với enzym calmodulin

để hoạt hóa ATPase ở đầu

hình cầu của myosin, hình