Bài giảng Hóa sinh cơ

HÓA SINH CƠ HỌC VIỆN QUÂN Y BỘ MÔN HÓA SINH ĐẠI CƯƠNG SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN CƠ CHẾ CO CƠ NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG ĐẠI CƯƠNG SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN CƠ CHẾ CO CƠ NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG ĐẠI CƯƠNG CƠ THỂ NGƯỜI CÚ KHOẢNG 650 CƠ CÓ 3 LOẠI: CƠ VÂN, CƠ TRƠN & CƠ TIM CƠ CHIẾM 40 - 42% TRỌNG LƯỢNG CƠ THỂ CHỨC NĂNG QUAN TRỌNG NHẤT CỦA CƠ LÀ CO VÀ DÃN NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CO CƠ LÀ ATP Cấu tạo hệ thống cơ vân xương Cấu tạo tế bào cơ vân xương ĐẠI CƯƠNG 1. SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN 3. CƠ CHẾ CO CƠ 4. NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG 1. SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN. Hình ảnh siêu cấu trúc cơ vân xương * Cấu tạo của đơn vị cơ ( sarcomer) + Một tơ cơ có khoảng vài trăm đơn vị cơ (sarcomer). + Độ dài sarcomer trung bình từ 2500-3000 nm. - Đĩa A (đĩa dị hướng): ở giữa sarcomer, l~ 1500-1600 nm. . Gồm: Xơ dầy(myosin) + xơ mảnh (actin). . Vùng H: ở trung tâm đĩa A, có khúc xạ kép yếu hơn . . Vạch M: cắt đôi vùng H. Vùng H, vạch M chỉ có thể thấy được nhờ kính hiển vi điện tử. - Đĩa I (đĩa đẳng hướng): ở 2 bên đĩa A, l ~ 1000 nm . Vạch Z: chia đĩa I thành 2 nửa đều nhau. . Gồm các xơ mảnh (actin). + Xơ mảnh bắt đầu từ vạch Z, đi qua đĩa I  đĩa A, dừng lại ở vùng H (đĩa A). + Xơ dầy bắt đầu từ vạch M, đi qua đĩa A, dừng lại ở đĩa I. + 6 xơ mảnh bao quanh 1 xơ dầy , 3 xơ dầy sắp xếp quanh 1 xơ mảnh ĐẠI CƯƠNG 1. SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN 3. CƠ CHẾ CO CƠ 4. NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN 2.1. CÁC PROTID CƠ MYOSIN * Cấu trúc - KLPT ~ 500.000 Da - l: 150 - 160 nm - Gồm một đầu hình cầu và một phần đuôi rất dài. - 2 chuỗi nặng (xoắn  )  tạo khối cầu và đuôi - 4 chuỗi nhẹ * Phân cắt myosin * Tính chất + Hoạt tính ATPase - Ca++ hoạt hoá và Mg++ ức chế. - Duy trì bởi nồng độ KCl. - Có 2 pH tối thích là 6.0 và 9.5 . - Phụ thuộc vào 2 loại SH trong phân tử myosin: . Loại nhóm SH ức chế: khi bị khoá lại thì hoạt tính ATPase của myosin tăng lên . Loại nhóm SH hoạt hoá (cần thiết cho thuỷ phân ATP): khi bị khoá lại thì hoạt tính ATPase hoàn toàn mất Hoạt tính ATPase của myosin khư trú ở SF1 (mỗi mảnh SF1 có 2 trung tâm chứa 2 loại nhóm SH trên): . Trung tâm ATPase . Trung tâm kết hợp với actin - Để gắn ATP vào phần đầu của myosin cần có: . Các chuỗi nhẹ ở phần đầu của phân tử myosin. . 1 chuỗi polypeptid là octapeptid( 8 aminoacid, ở phần cuối cùng của phần đầu myosin). + Cơ chế gắn và tách ATP với myosin: (1) - Gắn ATP vào myosin (2) - Hình thành cấu hình NL cao của myosin(M*.ADP.Pi) (3) - Bẻ gãy phức hợp cao năng giải phóng năng lượng (4) - M.ADP.Pi mất NL phân ly thành myosin tự do ban đầu + Khả năng kết hợp với actin - Myosin gắn với actin ở 2 trung tâm đặc hiệu  actomyosin. - Hoạt tính ATPase của actomyosin được cả Mg++ và Ca++ hoạt hoá (Khác với ATPase của myosin là Ca++ hoạt hoá và ion Mg++ ức chế). ACTIN * Cấu trúc - Actin hình cầu ( G-actin) có KLPT = 46.000  actin sợi ( F- actin) actin sợi - 2 chuỗi G-actin xoắn lại với nhau thành một xoắn kép F- actin. ACTOMYOSIN * Tính chất: - Có tính chất ATPase rất mạnh. Liên quan chặt chẽ với hiện trượng co duỗi cơ. Mỗi phân tử myosin có thể kết hợp với nhiều F-actin bằng các “cầu ngang” Có độ nhớt thấp hơn myosin. PROTEIN PHỤ CỦA TƠ CƠ - Protein C Protein M - Tropomyosin Phức hệ troponin: . Troponin T . Troponin C . Troponin I Troponin T Troponin C Troponin I Tropomyosin 2.2. CÁC CHẤT KHÁC * Các chất chứa nitơ quan trọng: ATP, ADP, AMP, GTP, UTP, creatinphosphat, creatin… - ATP . Có nhiều nhất ở tổ chức cơ. . Là nguồn năng lượng trực tiếp cho co cơ. . Nồng độ ATP của cơ lúc nghỉ khoảng 5.10-6 mol/g. - Creatin-P . Nguồn năng lượng dự trữ quan trọng/co cơ * Các chất không chứa nitơ của cơ - Glucid: Chủ yếu là glycogen (0,3 - 2%) Hoạt động mạnh  thoái biến yếm khí chủ yếu  acid lactic. - Các muối vô cơ: K+ và Na+ có nồng độ lớn nhất, có vai trò trong hoạt động cơ Ion K+ có ở trong sợi tơ cơ, Na+ chủ yếu có ở gian bào. - Lipid: Gồm lipid trung tính, phospholipid và các lipid khác. Nồng độ lipid (Phosphlipid): 0,5 - 1% m cơ tươi có liên quan tới chức năng cơ. ĐẠI CƯƠNG 1. SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN 3. CƠ CHẾ CO CƠ 4. NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG 3. CƠ CHẾ CO CƠ - Sự tương tác giữa actin và myosin  co cơ. Sự tương tác bị ức chế bởi troponin khi không có Ca++ Thay đổi chiều dài tuyệt đối của các đơn vị cơ  co cơ * Khi cơ nghỉ  ở cơ tương nồng độ Mg2+ cao, Ca2+ thấp  các đầu myosin gắn chặt 2 phân tử ATP  troponin che khuất trung tâm gắn myosin của G-actin hoặc giữ nó ở dạng cấu hình không phản ứng do tác dụng của TnI của troponin  ức chế khả năng gắn của G-actin. * Khi có XĐTK  Ca2+ giải phóng từ lưới cơ tương gắn trực tiếp vào trung tâm gắn ion Ca2+ của troponin  thay đổi cấu hình của phân tử troponin  trung tâm gắn myosin trên G-actin được lộ  kết hợp ngay vào đầu myosin đã được hoạt hoá ( ở dạng năng lượng cao)  hình thành cầu ngang giữa đầu myosin và một G-actin  đầu myosin bị mất năng lượng  cấu hình NL cao chuyển sang dạng có cấu hình NL thấp  thay đổi góc giữa đầu myosin và trục của nó từ 900 thành 450  đầu myosin đã kéo sợi mảnh (actin) di chuyển dọc theo sợi myosin giống như tác dụng của mái chèo thuyền . + Cơ chế gắn và tách ATP với myosin: (1) - Gắn ATP vào myosin (2) - Hình thành cấu hình NL cao của myosin(M*.ADP.Pi) (3) - Bẻ gãy phức hợp cao năng giải phóng năng lượng (4) - M.ADP.Pi mất NL phân ly thành myosin tự do ban đầu ACTOMYOSIN ĐẠI CƯƠNG 1. SIÊU CẤU TRÚC CƠ VÂN 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CƠ VÂN 3. CƠ CHẾ CO CƠ 4. NĂNG LƯỢNG CO CƠ NỘI DUNG 4. NĂNG LƯỢNG CO CƠ 4.1. THÍ NGHIỆM - CHO CƠ CO CƯỜNG ĐỘ NHẸ TRONG ĐIỀU KIỆN ÁI KHÍ - CHO CƠ CO CƯỜNG ĐỘ CAO TRONG ĐIỀU KIỆN ÁI KHÍ - CHO CƠ CO TRONG ĐIỀU KIỆN YẾM KHÍ - CHO CƠ CO TRONG ĐIỀU KIỆN YẾM KHÍ + ỨC CHẾ PHÂN GIẢI GLYCOGEN 4.2. Kết luận - Glycogen là nguồn NL chủ yếu cung cấp cho co cơ Năng lượng thoái hoá glycogen không được sử dụng trực tiếp cho co cơ mà nó được sử dụng gián tiếp. Năng lượng cung cấp trực tiếp cho co cơ là ATP Có nhiều con đường để đảm bảo cung cấp đủ ATP cho co cơ  -oxy hoá acid béo - Lúc cơ nghỉ Các nguồn cung cấp năng lượng co cơ. - Lúc cơ hoạt động Vòng Cori Sơ đồ vận chuyển năng lượng từ ty thể vào bào tương tế bào cơ tim (Sack 1975) a- màng ngoài ty thể ; b- màng trong ty thể Sự tạo thành và phân hủy creatinphosphat Creatin - Creatinphosphat - Creatinin: . Gan: . Cơ: . Khi cơ hoạt động: