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

Trung tâm hô hấp: điều hòa chức năng hô hấp

Các trung tâm hô hấp bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm song song hai bên ở hành tủy và cầu não của thân não. Nó được chia thành ba nhóm noron chính.

Tế bào: đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể

Tế bào chỉ có thể sống, phát triển và thực hiện các chức năng của nó trong môi trường tập trung của oxygen, glucose, các ion, amino acid, chất béo và các chất cần thiết khác trong một môi trường.

Sóng hô hấp trong áp suất động mạch

Tăng huyết áp trong giai đoạn sớm của thì thở ra và giảm trong phần còn lại của chu kỳ hô hấp. Khi thở sâu, huyết áp có thể tăng 20mmHg với mỗi chu kỳ hô hấp.

Dịch cơ thể và muối trong tập luyện thể thao

Kinh nghiệm đã chứng minh vẫn còn vấn đề điện giải khác ngoài natri, là mất kali. Mất kali kết quả một phần từ sự tiết tăng aldosterone trong thích nghi với khí hậu nhiệt, làm tăng mất kali trong nước tiểu, cũng như mồ hôi.

Dạng cao nguyên của điện thế hoạt động màng tế bào

Nguyên nhân của cao nguyên điện thế hoạt động màng tế bào là một sự kết hợp của nhiều yếu tố. Đầu tiên, trong cơ tim, hai loại kênh tưởng niệm đến quá trình khử cực.

Calcitonin và canxi huyết

Sự kích thích chính tiết calcitonin là việc tăng nồng độ ion canxi dịch ngoai bào. Ngược lại, sự tiết PTH được kích thích bởi nồng độ canxi giảm.

Hình thành acid acetoacetic trong gan và sự vận chuyển trong máu

Các acid acetoacetic, acid β-hydroxybutyric, và acetone khuếch tán tự do qua màng tế bào gan và được vận chuyển trong máu tới các mô ngoại vi, ở đây, chúng lại được khuếch tán vào trong tế bào.

Sự co bóp cơ học của cơ vân

Các sợi cơ ở mỗi đơn vị vận động không tụ lại tất cả trong cơ mà chồng lên các đơn vị vận động khác trong các vi bó của 3 đến 15 sợi.

Các tế bào tiết nhầy bề mặt dạ dày

Chất nhầy nhớt bao phủ biểu mô của dạ dày dưới dạng một lớp gel thường dày hơn 1 mm, do đó cung cấp lớp vỏ bọc bảo vệ quan trọng cho thành của dạ dày, cũng như góp phần bôi trơn để sự vận chuyển thức ăn được dễ dàng.

Sự di chuyển của trứng đã thụ tinh trong ống dẫn trứng

Progesterone tăng tiết ra nhiều bởi hoàng thể buồng trứng đầu tiên thúc đẩy tăng thụ thể progesterone ở các tế bào cơ trơn ống dẫn trứng, sau đó progesterone kích thích các thụ thể, gây giãn ống cho phép trứng đi vào tử cung.

Thành phần dịch nội bào và dịch ngoại bào của cơ thể người

Sự khác biệt lớn nhất giữa nội ngoại bào là nồng độ protein được tập trung cao trong huyết tương, do mao mạch có tính thấm kém với protein chỉ cho 1 lượng nhỏ protein đi qua.

Điều hòa bào tiết dịch tụy

Hai yếu tố acetylcholine và cholecystokinin, kích thích tế bào tiểu thùy của tuyến tụy, gây sản xuất một lượng lớn enzyme tiêu hóa của tuyến tụy và một lượng nhỏ nước và điện giải được bài tiết cùng.

Chức năng của các vùng vỏ não riêng biệt

Bản đồ mô tả một số chức năng vỏ não được xác định từ kích thích điện của vỏ não ở bệnh nhân tỉnh táo hoặc trong quá trình thăm khám bệnh nhân sau khi các vùng vỏ não bị xóa bỏ.

Áp suất thẩm thấu keo của dịch kẽ

Về mặt định lượng, người ta thấy trung bình áp suất thẩm thấu keo dịch kẽ cho nồng nồng của protein là khoảng 8 mmHg.

Cảm giác xúc giác: sự phát hiện và dẫn truyền

Mặc dù, cảm giác đụng chạm, áp lực và rung là phân loại thường gặp khi phân chia các cảm giác, nhưng chúng được nhận biết bởi các loại receptor giống nhau.

Chức năng trao đổi và vận chuyển khí hô hấp

Sau khi phế nang đã được thông khí, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự khuyếch tán O2 từ phế nang vào mao mạch phổi và CO2 theo chiều ngược lại. Sau khi trao đổi, máu tĩnh mạch trở thành máu động mạch có phân áp O2 cao, CO2 thấp so với tổ chức.

Vòng phản xạ thần kinh: sự ổn định và mất ổn định

Hầu như tất cả các phần của não kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với tất cả các phần khác, nó tạo ra một thách thức nghiêm trọng. Nếu phần đầu tiên kích thích phần thứ hai, phần thứ hai kích thích phần thứ ba, phần thứ ba đến phần thứ tư và cứ như vậy.