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

Shock điện khử rung thất: điều trị rối loạn nhịp tim

Dòng điện khử rung được đưa đến tim dưới dạng sóng hai pha. Dạng dẫn truyền này về căn bản giảm năng lượng cần thiết cho việc khử rung, và giảm nguy cơ bỏng và tổn thương cơ tim.

Quan hệ giữa vỏ não với đồi thị và trung tâm dưới vỏ về giải phẫu và chức năng

Các vùng của vỏ não liên hệ với các khu vực cụ thể của đồi thị. Những liên hệ này hoạt động theo hai chiều, gồm cả hướng từ đồi thị tới vỏ não và cả từ vỏ não trở lại, về cơ bản, cùng một khu vực đồi thị.

Các con đường thần kinh để sợi cảm giác đi tới vỏ não vận động

Khi tiếp nhận các thông tin cảm giác, vỏ não vận động hoạt động cùng với nhân nền và tiểu não kích hoạt một chuỗi đáp ứng vận động phù hợp. Các con đường quan trọng để các sợi cảm giác tới vỏ não vận động.

Hệ nội tiết và sinh sản của nữ

Những hormone FSH và LH hormone thùy trước tuyến yên, hormone kích thích nang trứng (FSH) và hormone hoàng thể hormone buồng trứng, estrogen và progesteron, được bài tiết với nồng độ liên tục thay đổi trong suốt các gai đoạn khác nhau của chu kỳ kinh nguyệt.

Áp lực tĩnh mạch: áp lực tĩnh mạch trung tâm (nhĩ phải) và tĩnh mạch ngoại vi

Áp lực tâm nhĩ phải được điểu chỉnh bằng sự cân bằng giữa khả năng tống maú của tim ra khỏi tâm nhĩ phải và tâm thất vào phổi và chiều đẩy máu thừ các tĩnh mạch ngoại vi về tâm nhĩ phải.

Thông khí phế nang: khoảng chết và tác động của chúng

Trong thì thở ra, khí trong khoảng chết được thở ra đầu tiên, trước khi bất kỳ khí từ phế nang. Do đó, khoảng chết không thuận lợi cho loại bỏ khí thở ra từ phổi.

Ba chuyển đạo lưỡng cực chi: các chuyển đạo điện tâm đồ

Một “chuyển đạo” không phải là một dây dẫn duy nhất kết nối từ cơ thể nhưng một sự kết hợp của hai dây dẫn và các điện cực của chúng tạo ra một mạch hoàn chỉnh giữa cơ thể và máy ghi điện tim.

Giải phẫu chức năng của khu liên hợp vỏ não

Những khu vực liên hợp cũng có phân hóa chuyên môn riêng của nó. Các khu vực liên hợp quan trọng bao gồm: (1) khu liên hợp đỉnh- chẩm, (2) khu liên hợp trước trán, và (3) khu liên hợp hệ viền.

Chức năng sinh lý nội tiết của thận

Erythropoietin có tác dụng kích thích tế bào đầu dòng sinh hồng cầu, erythroid stem cell, chuyển thành tiền nguyên hồng cầu,proerythroblast, và làm tăng sinh hồng cầu.

Các kích thích: sự nhận định cường độ

Nguyên lý Weber-Fechner chỉ chính xác về số lượng cho những cường độ cao hơn của những thí nghiệm cảm giác về thị giác, thính giác và da và kém phù hợp với đa số các loại thí nghiệm cảm giác khác.

Các sợi thần kinh: dẫn truyền các loại tín hiệu khác nhau và phân loại

Các sợi thần kinh đến có kích thước trung bình vào khoảng 0.5 đến 20 micromet; kích thước lớn hơn, tốc độ dẫn truyền cũng lớn hơn. Giới hạn tốc độ dẫn truyền trong khoảng 0.5 đến 120 m/giây.

Giải phóng năng lượng cho cơ thể từ thực phẩm và năng lượng tự do

Năng lượng đòi hỏi cho hoạt động của cơ, sự bài tiết của các tuyến, duy trì điện thế màng ở sợi thần kinh và sợi cơ, sự tổng hợp vật chất trong tế bào, hấp thu thức ăn từ ống tiêu hóa và rất nhiều chức năng khác.

Sự bảo vệ cơ thể và tái sản xuất

Hệ miễn dịch có các vai trò phân biệt tế bào của cơ thể với tế bào và các chất lạ thường; phá hủy chúng nhờ đại thực bào hoặc tạo ra các lympho bào và prôtein đặc hiệu hoặc làm vô hiệu hoá các kháng nguyên.

Phản xạ gấp và phản xạ rút lui khỏi vật kích thích

Các thông tin khởi phát phản xạ rút lui không được truyền trực tiếp vào neuron sừng trước tủy sống mà thay vào đó trước tiên được truyền vào các neuron liên hợp, rồi mới vào neuron vận động.

Phân loại cơ trơn

Cơ trơn ở mỗi cơ quan có các đặc điểm khác nhau: (1) kích thước (2) sự sắp xếp trong các bó (3) đáp ứng với các kích thích khác nhau (4) đặc điểm phân bố thần kinh (5) chức năng.

Chức năng hành vi của vùng dưới đồi và cấu trúc liên kết với hệ limbic

Cùng với chức năng thực vật và nội tiết, sự kích thích hay thương tổn vùng dưới đồi cũng gây ảnh hưởng lớn đến hành vi cảm xúc của động vật và con người. Một số ảnh hưởng hành vi do sự kích thích vùng dưới đồi.

U đảo tụy: tăng tiết shock insulin và hạ đường huyết

Ở những bệnh nhân có khối u tiết insulin hoặc ở những bệnh nhân bị bệnh tiểu đường, bệnh nhân dùng quá nhiều insulin cho chính họ, các hội chứng đó được gọi là sốc insulin.

Cung lượng tim: đánh giá qua lưu lượng kế điện tử hoặc siêu âm

Lưu lượng máu sẽ được tính thông qua tốc độ vận chuyển máu qua động mạch chủ, diện tích mặt cắt ngang động mạch chủ được đánh giá thông qua đo đường kính thành mạch dưới hướng dẫn siêu âm.

Các hormone điều hòa tuyến sinh dục và những ảnh hưởng lên buồng trừng

Cả hai FSH và LH kích thích những tế bào đích tại buồng trứng bằng cách gắn đặc hiệu với các receptor FSH và LH trên màng các tế bào buồng trứng. Sau đó, những receptor được kích hoạt làm tăng khả năng bài tiết và thường kèm theo khả năng phát triển cũng như tăng sinh tế bào.