Ba nguồn năng lượng cho sự co cơ

2020-07-27 03:01 PM

Nguồn thứ nhất của năng lượng mà được sử dụng để tái lập ATP là chất phosphocreatine, cái mà mang một liên kết phosphate cao năng tương tự như liên kết của ATP.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Hầu hết năng lượng cần thiết cho sự co cơ được sử dụng để vận hành cơ chế đi bộ dọc theo đó các cầu nối chéo kéo các sợi actin, nhưng một lượng nhỏ là cần thiết cho ((1) bơm các ion canxi từ cơ tương vào lưới cơ tương sau khi co bóp kết thúc và (2) bơm các ion natri và kali qua màng sợi cơ để duy trì một môi trường ion thích hợp cho sự lan truyền điện thế hoạt động của sợi cơ.

Nồng độ của ATP trong sợi cơ, vào khoảng 4mmol, là đủ để duy trì đầy đủ sự co bóp cho nhiều nhất chỉ trong 1-2 giây. ATP bị tách ra để hình thành ADP, cái mà truyền năng lượng từ phân tử ATP tới bộ máy co bóp của sợi cơ. Sau đó, ADP được tái phosphoryl hóa để hình thành ATP mới trong một phần nhỏ của một giây, điều này cho phép cơ tiếp tục sự co bóp của nó. Có ba nguồn năng lượng cho tái phosphoryl hóa này.

Nguồn thứ nhất của năng lượng mà được sử dụng để tái lập ATP là chất phosphocreatine, cái mà mang một liên kết phosphate cao năng tương tự như liên kết của ATP. Liên kết phosphate cao năng của phosphocreatine có một lượng năng lượng tự do cao hơn một chút so với mỗi một liên kết ATP. Do đó, phosphocreatine ngay lập tức bị phân cắt, và năng lượng giải phóng của nó gây ra liên kết của một ion phosphate mới cho ADP để tái lập ATP. Tuy nhiên, tổng số lượng của phosphocreatine trong sợi cơ cũng là nhỏ - chỉ lớn như khoảng năm lần ATP. Vì vậy, nguồn năng lượng kết hợp của cả ATP dự trữ và phosphocreatine trong cơ có khả năng gây ra sự co cơ tối đa chỉ 5-8 giây.

Nguồn quan trọng thứ hai của năng lượng, được sử dụng để tái lập cả ATP và phosphocreatine, là “quá trình đường phân” cúa glycogen trước đó dự trữ trong các tế bào cơ. Enzyme nhanh chóng phân nhỏ glycogen thành acid pyruvic và acid lactic giải phóng năng lượng mà được sử dụng để chuyển đổi ADP thành ATP; ATP sau đó có thể được sử dụng trực tiếp để tiếp sức thêm cho sự co cơ và cũng để tái tạo dự trữ của phosphocreatine.

Sự quan trọng của cơ chế đường phân này gồm hai phần. Thứ nhất, các phản ứng phân hủy đường có thể xảy ra ngay cả trong điều kiện thiếu ôxy, bởi vậy sự co cơ co thể được duy trì trong nhiều giây và đôi khi lên đến hơn một phút, ngay cả khi sự cung cấp oxy từ máu là không có sẵn. Thứ hai, tốc độ hình thành của ATP bởi quá trình phân hủy đường là khoảng 2,5 lần nhanh như sự hình thành ATP ở đáp ứng của thực phẩm trong tế bào phản ứng với oxy. Tuy nhiên, rất nhiều sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân tích luỹ trong các tế bào cơ làm cho quá trình đường phân cũng mất đi khả năng của nó để duy trì sự co cơ tối đa sau khoảng 1 phút.

Nguồn thứ ba và cuối cùng của năng lượng là quá trình chuyển hóa oxy hóa, có nghĩa là kết hợp oxy với sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân và với các thức ăn khác nhau của tế bào để giải phóng ATP. Hơn 95% của tất cả năng lượng được sử dụng bởi các cơ bắp trong việc duy trì, sự co bóp dài hạn có nguồn gốc từ quá trình chuyển hóa oxy hóa. Loại thức ăn được tiêu thụ là carbohydrate, chất béo, và protein.

Đối với cơ hoạt động rất lâu dài - trong khoảng thời gian nhiều giờ - cho đến nay tỷ lệ lớn nhất của năng lượng đến từ chất béo, nhưng trong khoảng thời gian từ 2 đến 4 giờ, nhiều như một nửa của năng lượng có thể đến từ carbohydrate dự trữ.

Ngoài ra, tầm quan trọng của các cơ chế khác nhau của giải phóng năng lượng trong quá trình thực hiện của các các môn thể thao khác nhau.

Hiệu suất của sự co bóp cơ. Hiệu suất của một động cơ hay một vận động được tính bằng tỷ lệ phần trăm của năng lượng đầu vào mà được chuyển đổi thành hoạt động thay vì nhiệt. Tỷ lệ phần trăm của năng lượng đầu vào cho cơ (năng lượng hóa học trong các chất dinh dưỡng) mà có thể được chuyển đổi thành hoạt động, thậm chí theo các điều kiện tốt nhất, là ít hơn 25%, với phần còn lại trở thành nhiệt. Lý do cho hiệu suất thấp này là khoảng một nửa năng lượng trong thực phẩm bị mất trong sự hình thành ATP, và thậm chí sau đó chỉ 40-45% của năng lượng trong bản thân ATP sau này có thể được chuyển đổi thành hoạt động.

Hiệu suất tối đa có thể được thực hiện khi chỉ co bóp cơ ở một tốc độ vừa phải. Nếu co bóp cơ chậm hoặc không có bất kỳ chuyển động nào, một lượng nhỏ của nhiệt bảo dưỡng được giải phóng ra trong co bóp, mặc dù rất ít hoặc không có hoạt động được thực hiện, qua đó làm giảm hiệu suất chuyển đổi tới ít dần bằng không. Ngược lại, nếu co bóp quá nhanh, tỷ lệ lớn của năng lượng được sử dụng để vượt qua ma sát nhớt trong cơ của chính nó, và điều này cũng làm giảm hiệu suất của co bóp. Thông thường, hiệu suất tối đa được phát triển khi tốc độ của co bóp là khoảng 30% của mức tối đa.

Bài viết cùng chuyên mục

Đại cương về hệ nội tiết và hormon

Hoạt động cơ thể được điều hòa bởi hai hệ thống chủ yếu là: hệ thống thần kinh và hệ thống thể dịch. Hệ thống thể dịch điều hoà chức năng của cơ thể bao gồm điều hoà thể tích máu, các thành phần của máu và thể dịch như nồng độ các khí, ion.

Giải phẫu và sinh lý cơ quan sinh dục nam

Hai túi tinh nằm ở 2 bên tuyến tiền liệt, dẫn tinh trùng vào tuyến tiền liệt và tận cùng ở bóng tinh. Niệu quản là nơi cuối cùng dẫn tinh trùng từ tinh hoàn ra bên ngoài.

Đại cương sinh lý thận tiết niệu

Chức năng nội tiết: thận bài tiết ra các hormon để tham gia điều hòa huyết áp, kích thích sản sinh hồng cầu và góp phần vào chuyển hóa Calci

Dẫn truyền tín hiệu cường độ đau trong bó thần kinh: tổng hợp theo không gian và thời gian

Các mức khác nhau của cường độ có thể được truyền đi hoặc bằng việc sử dụng số lượng lớn hơn các sợi dẫn truyền song song hoặc bằng việc gửi đi nhiều điện thế hoạt động hơn dọc một theo sợi thần kinh.

Vai trò của nước bọt trong việc vệ sinh răng miệng

Miệng luôn luôn phải chịu đựng một lượng lớn vi khuẩn gây bệnh có khả năng hủy hoại mô một cách dễ dàng và gây nên sâu răng. Nước bọt giúp ngăn cản quá trình có hại này theo một số cách.

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

Đồi thị: chức năng thị giác của nhân gối bên sau

Chức năng chính của nhân gối bên sau là “cổng” dẫn truyền tín hiệu tới vỏ não thị giác, tức là để kiểm soát xem có bao nhiêu tín hiệu được phép đi tới vỏ não.

Cấu trúc hóa học và sự tổng hợp insulin

Khi insulin được bài tiết vào máu, nó hầu như lưu thông ở dạng tự do. Bởi vì nó có thời gian bán hủy trung bình chỉ khoảng 6 phút nên phần lớn chúng bị loại bỏ khỏi tuần hoàn.

Cung lượng tm: sự điều chỉnh thông qua tuần hoàn tĩnh mạch - nguyên lý Frank - starling

Dưới điều kiện sinh lý bình thường, cung lượng tim được kiểm soát bằng các yếu tố ngoại biên, được xác định bởi tuần hoàn tĩnh mạch.

Tỷ lệ thay đổi hô hấp: thương số hô hấp

Khi O2 phản ứng với chất béo, một phần lớn của O2 kết hợp với các nguyên tử H+ từ các chất béo để tạo thành H2O thay vì CO2. Nói cách khác, khi chất béo được chuyển hóa.

Kích thích riêng và đồng loạt bởi hệ giao cảm và phó giao cảm

Trong một số trường hợp, hầu hết toàn bộ các phần của hệ thần kinh giao cảm phát xung đồng thời như một đơn vị thống nhất, hiện tượng này được gọi là sự phát xung đồng loạt.

Kích thích cảm giác: sự phiên giải cường độ

Khi giải thích từng phần của những kết quả này, biểu diễn mối liên quan của điện thế nhận cảm tạo ra bởi tiểu thể Pacinian với cường độ của các kích thích cảm giác.

Tiêu cự của thấu kính: nguyên lý quang học nhãn khoa

Các tia sáng đi đến thấu kính hội tụ không phải là một chùm tia song song mà là phân kì bởi vì nguồn phát các tia sáng không đặt xa thấu kính đó.

Đám rối thần kinh cơ ruột và đám rối thần kinh dưới niêm mạc

Đám rối thần kinh cơ ruột không hoàn toàn có tác dụng kích thích vì một số neuron của nó có tác dụng ức chế; tận cùng của các sợi đó tiết ra một chất ức chế dẫn truyền, có thể là “polypeptide hoạt mạch ruột”.

Khoảng kẽ và dịch kẽ: dịch và không gian giữa các tế bào

Khoảng một phần sáu tổng thể tích của cơ thể là không gian giữa các tế bào, chúng được gọi là khoảng kẽ. Các chất lỏng trong các không gian này được gọi là dịch kẽ.

Cung lượng tim: đánh giá theo nguyên lý thay đổi nồng độ ô xy

Đo nồng độ oxy dòng máu tĩnh mạch được đo qua catheter đưa từ tĩnh mạch cánh tay, qua tĩnh mạch dưới đòn và vào tâm nhĩ phải,cuối cùng là tâm thất phải và động mạch phổi.

Vận chuyển và lưu trữ Amino Acids trong cơ thể

Sản phẩm của quá trình tiêu hóa protein và hấp thụ trong đường tiêu hóa gần như hoàn toàn là các amino acid; hiếm khi là các polypeptid hoặc toàn bộ phân tử protein được hấp thu quá hệ tiêu hóa vào máu.

Hệ thần kinh thực vật chi phối đường tiêu hóa

Sự kích thích hệ giao cảm sẽ ức chế hoạt động của đường tiêu hóa, đối lập với hệ phó giao cảm. Nó tác động theo 2 đường: tác dụng trực tiếp của norepinephrine và do norepinephrine.

Sự điều hòa nồng độ canxi cơ thể người

Ngay khi cơ chế canxi dễ trao đổi trong xương kiểm soát nồng độ canxi dịch ngoại bào, cả hệ PTH và calcitonin đều phản ứng. Chỉ trong 3-5 phút sau sự tăng cấp tính của ion canxi, tốc độ tiết PTH giảm.

Huyết áp động mạch: kiểm soát bằng lợi liệu áp lực

Lượng dịch vào và ra phải cân bằng tuyệt đối,  nhiệm vụ này được thực hiện bởi điều khiển thần kinh và nội tiết và bởi hệ thống kiểm soát tại thận, nơi mà điều hòa bài tiết muối và nước.

Hệ thống co mạch giao cảm: sự kiểm soát của nó bởi hệ thống thần kinh trung ương

Trung tâm vận mạch ở não dẫn truyền tín hiệu phó giao cảm qua dây X đến tim và tín hiệu giao cảm qua tủy sống và sợi giao cảm ngoại vi đến hầu như tất cả động mạch, tiểu động mạch và tĩnh mạch của cơ thể.

Những hệ thống kiểm soát hằng số nội môi ở trẻ sinh thiếu tháng

Những hệ thống cơ quan khác nhau chưa hoàn thiện chức năng ở trẻ sơ sinh thiếu tháng làm cho các cơ chế hằng định nội môi của cơ thể không ổn định.

Sự phát triển của nang trứng giai đoạn nang của chu kỳ buồng trứng

Giai đoạn đầu tiên của sự phát triển nang trứng là sự phát triển ở mức trung bình của nang, đường kính tăng gấp đôi hoặc gấp ba. Sau đó theo sự lớn lên thêm vào của lớp tế bào hạt ở một số nang; những nang này được gọi là nang trứng nguyên phát.

Hạ ô xy máu: bộ chuyển mạch HIFs đáp ứng cơ thể

Khi cơ thể được cung cấp đủ lượng oxy, những dưới - đơn vị của HIF khi hoạt động đòi hỏi hoạt hóa hàng loạt gen, sẽ bị điều hòa giảm và bất hoạt bằng những HIF hydroxylase.

Bệnh động mạch vành: điều trị bằng thủ thuật và phẫu thuật

Đau thắt ngực thuyên giảm ở hầu hết các bệnh nhân. Ngoài ra, ở những bệnh nhân có tim không bị tổn thương quá nặng trước khi phẫu thuật, thủ thuật bắc cầu mạch vành có thể cung cấp cho bệnh nhân kỳ vọng sống sót bình thường.