Mô Phôi – Bài 5 – Sự co cơ – Mô liên kết

Sarcomere là đơn vị co rút cơ bản của cơ bắp. Khi cơ bắt đầu co, một loạt các thay đổi quan trọng sẽ diễn ra bên trong mỗi sarcomere:

• Sự chồng lấp tăng lên: Các sợi cơ dày (myosin) và sợi cơ mỏng (actin) trượt vào nhau, làm tăng mức độ chồng lấp giữa chúng.
• Sarcomere rút ngắn: Toàn bộ chiều dài của sarcomere giảm đi.
• Dải I (dải sáng) rút ngắn: Dải I là khu vực chỉ chứa sợi mỏng. Khi các sợi mỏng trượt vào trong, dải này sẽ co lại.
• Dải A (dải tối) không thay đổi: Dải A là khu vực chứa toàn bộ sợi dày và một phần sợi mỏng chồng lên sợi dày. Chiều dài của dải này không thay đổi, chỉ có sự chồng lấp bên trong nó là tăng lên.
• Dải H thu hẹp lại: Dải H nằm ở trung tâm dải A, là khu vực chỉ chứa sợi dày. Khi sợi mỏng trượt vào, dải H sẽ thu hẹp lại, thậm chí biến mất hoàn toàn khi co cơ tối đa.

Cơ chế co cơ được giải thích bằng “Lý thuyết Sợi Trượt” (Sliding Filament Theory), trong đó các sợi actin (mỏng) trượt qua các sợi myosin (dày), làm cho sarcomere ngắn lại. Quá trình này được thực hiện thông qua “Chu trình Cầu nối Actomyosin” (Actomyosin Cross-bridge Cycle) với các bước cụ thể:

2.1. Trạng Thái Nghỉ Ngơi

Khi cơ đang ở trạng thái giãn, một protein gọi là Tropomyosin sẽ bao phủ và che đi các vị trí liên kết của Myosin trên sợi Actin. Điều này ngăn cản Myosin gắn vào Actin và cơ không co.

2.2. Kích Hoạt và Giải Phóng Canxi

Khi có kích thích thần kinh truyền đến cơ, nó sẽ gây ra sự giải phóng các ion Ca++ (canxi) vào bào tương cơ (sarcoplasm).

2.3. Ca++ Mở Khóa Actin

Các ion Ca++ này sẽ liên kết với một protein khác là Troponin C. Sự liên kết này làm thay đổi cấu hình của Troponin C, kéo theo Tropomyosin di chuyển và để lộ ra các vị trí liên kết Myosin trên sợi Actin. Giờ đây, Myosin đã sẵn sàng để “nắm lấy” Actin.

2.4. Chu Trình Cầu Nối Bắt Đầu

Chu trình cầu nối actomyosin là một chuỗi các sự kiện lặp đi lặp lại, giúp đầu Myosin “kéo” sợi Actin trượt qua, tạo ra lực co cơ:

1. Gắn kết: Đầu Myosin gắn vào một vị trí liên kết đã được lộ ra trên sợi Actin. Đây là lúc hình thành “cầu nối” giữa Myosin và Actin.
2. Giải phóng ATP và Quay trở lại vị trí ban đầu: Một phân tử ATP (năng lượng) gắn vào đầu Myosin, khiến Myosin phải giải phóng liên kết với Actin và quay trở lại vị trí ban đầu (tức là không còn gập 45 độ nữa).
3. Thủy phân ATP và Uốn cong đầu Myosin: Phân tử ATP gắn vào đầu Myosin sẽ bị thủy phân thành ADP (adenosine diphosphate) và phosphate vô cơ (Pi). Năng lượng giải phóng từ quá trình này làm đầu Myosin gập lại 45° và sẵn sàng gắn vào một vị trí mới trên sợi Actin.
4. Hành Trình Quyền Lực (Power Stroke): Khi Myosin gắn vào vị trí mới trên Actin, ADP và Pi sẽ được giải phóng khỏi đầu Myosin. Sự giải phóng này kích hoạt một “hành trình quyền lực”, khiến đầu Myosin uốn thẳng trở lại, kéo sợi Actin trượt về phía trung tâm sarcomere, tạo ra lực co cơ.
5. Tái gắn kết và Lặp lại: Đầu Myosin lại gắn vào một vị trí mới trên sợi Actin (tiến xa hơn so với vị trí ban đầu). Chu trình này sẽ tiếp tục lặp đi lặp lại miễn là có đủ Ca++ và ATP, kéo sợi Actin trượt liên tục trên sợi Myosin, làm sarcomere ngắn lại và tạo ra sự co cơ.
   

Để quá trình co cơ diễn ra hiệu quả, cơ thể có những cấu trúc chuyên biệt hỗ trợ:

• Lưới nội chất cơ tương (Sarcoplasmic Reticulum – SR): Đây là một mạng lưới các ống phân nhánh chạy dọc theo sợi cơ. SR đóng vai trò như một “kho chứa” các ion Ca++. Khi có kích thích, SR sẽ giải phóng Ca++ vào bào tương cơ để khởi động chu trình co cơ.
• Ống ngang (T-tubules): Đây là những phần màng tế bào (sarcolemma) lõm sâu vào bên trong sợi cơ, chạy ngang qua các bó cơ. Ống T-tubules giúp truyền tín hiệu điện từ bề mặt tế bào nhanh chóng vào sâu bên trong sợi cơ, kích hoạt SR giải phóng Ca++.
• Tam chứng (Triad): Tại ranh giới giữa dải A và dải I, mỗi ống T-tubules được bao quanh bởi hai túi tận cùng của SR, tạo thành một cấu trúc gọi là “tam chứng”. Cấu trúc này tối ưu hóa việc truyền tín hiệu và giải phóng Ca++ để đảm bảo sự co cơ diễn ra đồng bộ và mạnh mẽ.

.