Cấu trúc cơ vân

 Cơ vân hay cơ xương gồm nhiều bó sợi xếp song song theo chiều dài của cơ. Mỗi sợi cơ là một tế bào có chiều dài từ 10 đến 40 mm, đường kính từ 10 đến 100 micromet, có nhiều nhân hình bầu dục,  được bao bọc bởi màng sợi cơ (sarcolemma). Cơ tương (sarcoplasma) chứa nhiều tơ cơ (myofibril) nằm song song theo chiều dọc của sợi cơ và các bào quan khác. Bao quanh mỗi tơ cơ là một hệ thống ống (hệ thống T) mở ra ngoài sợi cơ. Mỗi sợi cơ được điều khiển bởi một tận cùng thần kinh duy nhất nằm ở khoảng giữa sợi cơ.

     

a. Màng sợi cơ  

Màng sợi cơ gồm một màng tế bào thực sự gọi là màng sinh chất (plasma membrane) và một lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngoài, lớp vỏ này chứa nhiều sợi collagen.

Ở mỗi tận cùng của sợi cơ, lớp vỏ mỏng hoà màng với sợi gân. Sau đó các sợi gân tập trung thành từng bó để tạo ra gân của cơ và bám vào xương.

b. Tơ cơ

 Trong cơ tương có rất nhiều tơ cơ. Mỗi sợi cơ chứa khoảng vài trăm đến vài ngàn tơ cơ. Mỗi tơ cơ lại gồm khoảng 1500 sợi myosin và 3000 sợi actin. Đó là những protein trùng hợp có tác dụng gây co cơ. Sợi myosin là sợi dày, sợi actin là sợi mỏng. Các sợi myosin và actin cài vào nhau một phần, làm cho tơ cơ có những giải tối và sáng xen kẽ nhau. Giải sáng chỉ gồm sợi actin gọi là đĩa I, có cấu trúc đồng hướng tính (isotrope).

Giải tối chứa sợi myosin và các tận cùng của sợi actin cài vào giữa các sợi myosin. Giải tối gọi là đĩa A, có cấu trúc dị hướng tính (anisotrope). Ở phần giữa đĩa A có một vùng sáng gọi là vùng H. Từ hai bên của sợi myosin có những phần nhô ra gọi là những cầu nối ngang (cross - bridges). Chính sự tác động qua lại giữa các cầu nối này với các sợi actin đã gây ra sự co cơ. Những tận cùng của các sợi actin gắn vào vạch Z. Từ vạch Z, các sợi actin đi về hai phía và cài vào giữa các sợi myosin.Vạch Z đi qua tất cả tơ cơ và bám vào màng sợi cơ. Vạch Z có nhiệm vụ gắn các tơ cơ của sợi cơ lại với nhau làm cho sợi cơ cũng có những giải tối và sáng. Phần của tơ cơ nằm giữa hai vạch Z liên tiếp được gọi là  đơn vị co cơ (sarcomere). Sợi myosin gồm nhiều phân tử myosin. Mỗi phân tử myosin có trọng lượng phân tử khoảng 450.000, dài 150-160 nm gồm 6 chuỗi polypeptid, trong đó 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 gấp lại tạo thành phần đầu hình cầu của phân tử myosin. 

Như vậy, mỗi dãy xoắn kép của phân tử myosin có hai đầu nằm cạnh nhau. Phần kéo dài của dây xoắn gọi là đuôi. Bốn chuỗi nhẹ nằm ở phần đầu myosin, mỗi đầu có hai chuỗi. Những chuỗi nhẹ này giúp kiểm soát chức năng của đầu myosin trong quá trình co cơ. 

 Mỗi sợi myosin gồm khoảng 200 phân tử myosin, trong đó đuôi của các phân tử bó lại với nhau tạo thành thân của sợi myosin, còn các đầu myosin thì nhô ra phía ngoài của thân. Một phần của dây xoắn kép nhô ra ngoài cùng với đầu myosin gọi là tay (arm).

Đầu myosin và tay tạo thành cầu nối ngang (cross- bridge). Cầu nối có thể uốn được ở hai điểm gọi là bản lề, một ở chỗ tay nối với thân và một ở chỗ đầu nối với tay. Bản lề ở tay làm cho đầu myosin có thế vươn ra xa hoặc đưa lại gần thân myosin còn bản lề ở đầu tham gia vào quá trình co cơ. 

 Chiều dài của mỗi sợi myosin khoảng 1,6 micromet. Ở phần chính giữa của sợi myosin với chiều dài khoảng 0,2 micromet, các cầu nối không có đầu, vì ở đây các tay xuất phát từ trung tâm và hướng về hai đầu của sợi myosin. Bản thân sợi myosin cũng bị vặn xoắn sao cho mỗi cầu nối bị lệch khỏi trục 1200 so với cầu nối ở trước nó. 

Như vậy, các cầu nối trải ra theo mọi hướng quanh sợi myosin. Myosin có hai đặc tính quan trọng, đó là đầu myosin hoạt động như một enzym ATPase và có khả năng kết hợp với actin.

 Sợi actin cấu tạo từ actin, tropomyosin và troponin. Actin tồn tại dưới hai dạng: actin G (hình cầu) và actin F (hình sợi). Actin F là polyme của các actin G. Khung của sợi actin là phân tử actin F xoắn kép. Chiều dài của mỗi vòng xoắn khoảng 70 nm. Mỗi chuỗi của dây xoắn kép actin F gồm nhiều phân tử actin G trùng hợp (có khoảng 13 phân tử actin G trong mỗi vòng xoắn). Actin G có trọng lượng phân tử 46.000. Gắn với mỗi phân tử actin G là một phân tử ADP. Chính các phân tử ADP này là những vị trí hoạt động của các sợi actin, là nơi các cầu nối của sợi myosin sẽ tác động vào để gây co cơ.

Các vị trí hoạt động xếp theo hình chữ chi trên toàn bộ sợi actin, cách nhau khoảng 2,7 nm. Mỗi sợi actin dài khoảng 1 micromet. Một đầu của sợi luồn sâu vào vạch Z, đầu kia cài vào khoảng giữa các sợi myosin của sarcomere ở kề bên.

  Tropomyosin là protein có trọng lượng phân tử 70.000. Các phân tử này nối lỏng lẻo với dây xoắn kép actin F và quấn quanh nó.  Ở trạng thái nghỉ, các phân tử tropomyosin nằm ở đỉnh của các vị trí hoạt động của dãy xoắn actin để ngăn không cho sự tác động qua lại giữa sợi actin và myosin có thể xảy ra. Mỗi phân tử tropomyosin phủ lên 7 vị trí hoạt động. 

 Troponin là một phân tử hình cầu gồm 3 tiểu đơn vị: troponin I (TpI), troponin T (TpT) và troponin C (TpC). Mỗi tiểu đơn vị là một chuỗi polypeptid có chức năng riêng biệt. Troponin I có tác dụng ức chế sự tương tác giữa actin và myosin, troponin T có chức năng kết hợp với tropomyosin và troponin C với ion Ca++.

c. Hệ thống T và lưới cơ tương 

   Từ màng tế bào cơ có nhiều ống lồi vào trong tế bào. Các ống này chạy ngang qua tế bào, tới vạch Z của tơ cơ hoặc tới chỗ nối A-I. Ống ngang chính là sự mở rộng của màng tế bào vào bên trong, do đó khi điện thế hoạt động lan truyền qua màng sợi cơ, nó sẽ truyền qua các ống ngang vào sâu bên trong của sợi cơ. Hệ thống phức tạp của các ống ngang này được gọi là hệ thống T.

  Bao quanh mỗi sarcomere là một khoang màng kép, nhẵn, có lỗ. Ở các loài động vật có vú khoang này bao bọc tơ cơ ở vùng giữa hai chỗ nối A-I. Ở hai cực khoang có các bể tận. Các bể tận của khoang nối thông với nhau và với hệ thống T. Hệ thống các khoang này  được gọi là lưới cơ tương. Trong mạng lưới cơ tương có enzym Ca++ -ATPase. Chức năng của enzym này là vận chuyển các Ca++. Trong lưới cơ tương còn có các protein kết hợp với Ca++. Một trong các protein này được gọi là calsequetrin. Nhờ hệ thống T và lưới cơ tương mà các xung động thần kinh từ dây thần kinh đến cơ vân được nhanh chóng truyền từ màng tế bào cơ qua hệ thống T đến lưới cơ tương, gây giải phóng các ion Ca++ từ các bể tận đến tiếp xúc với các tơ cơ. 

Theo GTSLNgười&ĐV