Giải phẫu sinh lý sợi cơ vân

Hình cho thấy tổ chức của cơ vân, biểu thị rằng tất cả các cơ vân là bao gồm của nhiều các sợi phạm vi từ 10 đến 80µm đường kính. Mỗi một sợi của các sợi được tạo thành từ các tiểu đơn vị kế tiếp nhỏ hơn, cũng được thể hiện trong hình và được mô tả trong các phần tiếp theo.

Hình. Tổ chức của cơ vân, từ tổng thể đến mức độ phân tử. F, G, H, và I là những mặt cắt ngang ở các mức biểu thị.

Trong hầu hết các cơ vân, mỗi sợi kéo dài trên toàn bộ chiều dài của cơ. Ngoại trừ cho khoảng 2% của sợi, mỗi sợi thường được phân bố bởi chỉ một tận cùng thần kinh, nằm gần giữa của sợi.

Màng sợi cơ vân là một màng mỏng bao quanh một sợi cơ vân

Màng sợi cơ gồm có một màng tế bào thực sự, gọi là màng sinh chất, và một lớp áo bên ngoài tạo thành một lớp mỏng của polysaccharide quan trọng mà có chứa nhiều sợi collagen mỏng... Tại mỗi điểm cuối của sợi cơ, lớp bề mặt của màng sợi cơ này hợp nhất với một sợi gân. Các sợi gân lần lượt tập hợp thành các bó để tạo thành các gân cơ mà sau đó kết nối các cơ với xương.

Các tơ cơ bao gồm các sợi Actin và Myosin

Mỗi sợi cơ chứa vài trăm đến vài ngàn các tơ cơ, được minh họa trong hình mặt cắt ngang của hình C. Mỗi tơ cơ (hình D và E) bao gồm của khoảng 1500 các sợi myosin và 3000 các sợi actin kề nhau, đó là những phân tử protein lớn polyme hoá chịu trách nhiệm cho sự co cơ thực tế. Các sợi này có thể nhìn thấy trong chế độ xem theo chiều dọc trong ảnh chụp hiển vi điện tử của hình, các phần của E thông qua L. Các sợi dày trong sơ đồ là myosin, và các sợi mỏng là actin.

Chú thích trong hình E rằng các sợi myosin và actin đan vào nhau một phần và do đó gây ra các tơ cơ có các dải sáng và tối xen kẽ, như minh họa trong hình dưới.

Hình. Ảnh hiển vi điện tử của các tơ cơ cơ cho thấy việc tổ chức chi tiết của các sợi actin và myosin. Lưu ý ty thể nằm ở giữa các tơ cơ.

Các dải sáng chứa chỉ các sợi actin và được gọi là các băng I bởi vì chúng đẳng hướng với ánh sáng phân cực. Các dải tối chứa các sợi myosin, cũng như các đầu tận cùng của các sợi actin nơi chúng chồng lên myosin, và được gọi là các băng A bởi vì chúng dị hướng với ánh sáng phân cực. Cũng lưu ý các chỗ nhô ra nhỏ từ các mặt của sợi myosin trong hình E và L. Những chỗ nhô ra này là các cầu nối chéo. Chính sự sự tương tác giữa các cầu nối chéo này và các sợi actin mà gây ra sự co cơ.

Hình E cũng cho thấy rằng các đầu tận cùng của các sợi actin được gắn vào một đĩa Z. Từ đĩa này, các sợi actin kéo dài ở cả hai hướng để đan vào với các sợi myosin. Đĩa Z, trong đó bao gồm các protein có dạng sợi khác nhau từ các sợi actin và myosin, đi ngang qua tơ cơ và cũng ngang từ tơ cơ đến tơ cơ, gắn các tơ cơ tất cả với nhau qua các hướng trên sợi cơ. Vì vậy, toàn bộ sợi cơ có các dải sáng và tối, cũng như các tơ cơ riêng lẻ. Những dải này làm cho cơ vân và cơ tim xuất hiện vân của chúng.

Một phần của tơ cơ (hoặc của toàn bộ sợi cơ) mà nằm giữa hai đĩa Z kế tiếp được gọi là một đơn vị co cơ. Khi sợi cơ đã co, chiều dài của đơn vị co cơ là khoảng 2µm. Ở chiều dài này, các sợi actin hoàn toàn chồng lên các sợi myosin, và các đầu của các sợi actin vừa mới bắt đầu chồng lên nhau. Được thảo luận sau, ở chiều dài này cơ có khả năng tạo ra lực co bóp lớn nhất của nó.

Các phân tử sợi nhỏ Titin giữ các sợi Myosin và Actin tại chỗ

Mối quan hệ gắn kết giữa các sợi myosin và actin được duy trì bởi một số lượng lớn các phân tử có dạng sợi của một loại protein được gọi là titin. Mỗi phân tử titin có trọng lượng phân tử khoảng 3 triệu, khiến cho nó một trong những phân tử protein lớn nhất trong cơ thể.

Hình. Tổ chức của các protein trong một đơn vị co cơ. Mỗi phân tử titin kéo dài từ đĩa Z đến vạch M. Một phần của phân tử titin có liên quan chặt chẽ với sợi dày myosin, trong khi phần còn lại của phân tử là co giãn và thay đổi chiều dài như đơn vị co cơ co và giãn.

Ngoài ra, bởi vì nó là có dạng sợi, nó rất là co giãn. Những phân tử titin co giãn hoạt động như một khung mà giữ các sợi myosin và actin tại chỗ sao cho cơ chế co bóp của đơn vị co cơ sẽ làm việc. Một đầu của phân tử titin là co giãn và được gắn vào đĩa Z, hoạt động như một lò xo và thay đổi chiều dài như đơn vị co cơ co và giãn. Phần khác của phân tử titin buộc nó với sợi dày myosin. Phân tử titin cũng xuất hiện để hoạt động như một khuôn mẫu cho sự hình thành ban đầu các phần của các sợi co bóp của đơn vị co cơ, đặc biệt là các sợi myosin.

Cơ tương là dịch nội bào giữa các tơ cơ

Nhiều các tơ cơ của mỗi sợi cơ lơ lửng cạnh nhau trong sợi cơ. Không gian giữa các tơ cơ được lấp đầy với dịch trong nội bào gọi là cơ tương, có chứa một lượng lớn kali, magiê và phosphat, cộng với nhiều các enzyme protein. Cũng co mặt là số lượng to lớn của ti thể mà nằm song song với các tơ cơ. Các ty thể cung cấp cho sự co các tơ cơ với một lượng lớn năng lượng ở dưới dạng các adenosine triphosphate (ATP) được hình thành bởi ty thể.

Hình. Lưới cơ tương trong không gian ngoại bào giữa các tơ cơ, cho thấy một hệ thống theo chiều dọc song song với các tơ cơ. Ngoài ra thể hiện trong mặt cắt ngang là các vi quản T (các mũi tên) dẫn đến bên ngoài của màng sợi và rất quan trọng để dẫn các tín hiệu điện vào trong trung tâm của sợi cơ.

Lưới cơ tương là một lưới nội bào tương chuyên biệt của cơ vân

Cũng trong cơ tương xung quanh các tơ cơ của mỗi sợi cơ là một lưới rộng, được gọi là lưới cơ tương. Lưới này có một tổ chức đặc biệt mà vô cùng quan trọng trong việc điều tiết dự trữ, phát hành, và tái hấp thu canxi và do đó làm cơ co. Các loại của sợi cơ co nhanh có lưới cơ tương đặc biệt phong phú.