Muscle contraction là gì ?

Quá trình “co cơ” (muscle contraction) nói đơn giản là quá trình mà mô cơ rút ngắn lại và sẽ căng -> contraction.

Đây là một quá trình sinh học cho nên cũng sẽ đòi hỏi năng lượng từ ATP (adesonie triphosphate). Quá trình này bắt đầu từ 1 Action Potential (AP) và sẽ kết thúc bằng sự thư giãn của cơ. AP -> muscle contraction -> relaxation.

Khi AP của sợi thần kinh đạt đến “tấm cuối” động cơ của sợi cơ (myoneural junction = motor end-plate), thì cái gọi là “end-plate potential” được kích hoạt. Có nghĩa là sức căng điện của tế bào cơ ở khớp thần kinh cơ bắp (muscular synapse).

Cái “motor end-plate” này nó là cái mối liên hệ giữa dây thần kinh và sợi cơ. Thông qua T-Tubuli thì “end-plate potential” sẽ đi vào được lưới sarcoplasmatic reticulum của tế bào cơ, ở trong đó các ion canxi được lưu trữ.

Do end-plate potential nên các ion đấy được giải phóng và khuếch tán vào trong tế bào, lượng ion giải phóng điều chỉnh thời gian của việc co cơ (căng cơ), các ion canxi trong “cytoplasm” có thể liên kết với các vị trí liên kết “Ca2+” của các phân tử Troponin.

Sau đấy các Tropomyosin thay đổi cấu trúc phân tử của nó (conformational change) và “phơi bày” các vị trí liên kết cho các “Myosin head”. Đầu myosin (myosin head) sẽ liên kết với Actin hoặc các vị trí ràng buộc cụ thể nằm ở đó.

Cái “myosin head” đấy sẽ gập ngược lại theo hướng co và do đó sẽ di chuyển Actin về phía trung tâm của Sarcomere. Sarcomere là khoảng cách giữa các lát Z gọi là “Z-disc”. Các Sarcomere là đơn vị chức năng nhỏ nhất của 1 sợi cơ (myofibril).

Do đó nếu cơ thắt (contraction) càng chặt, thì Sarcomere càng thu nhỏ lại, hướng co rút của cơ mà mình vừa đề cập là một hướng chuyển động đơn hướng được xác định rõ ràng.

Trong quá trình tiếp theo, năng lượng dạng phân tử ATP gắn vào các “Myosin Head” và khiến chúng tách ra khỏi Actin, sau khi tách khỏi nhau thì ATP sẽ chia thành ADP+P.

Cái năng lượng phát ra từ điều này sẽ làm cho Myosin Head quay lại vị trí ban đầu nhưng ở trong trạng thái căng và sau đấy có thể tiếp nhận thêm Stimuli (-> Action Potential) để có thể co rút thêm tiếp. Sau khi cơ bắp co rút, tiếp theo sẽ là việc cơ đàn hồi và thư giãn, trong bối cảnh này, về cơ bản sẽ có 2 quy trình:

1. Sự co cơ được dừng lại nếu Action Potential không còn tồn tại nữa và như vậy thì sẽ không có điện tới được “motor end-plate” nữa. Do đó, không có ion Ca2+ nào vào được lưới sarcoplasmatic reticulum và Tropomyosin sẽ lại chặn các vị trí liên kết với Myosin, ví dụ đơn giản để bạn dễ hiểu, chuyện này xảy ra nếu bạn đang tập và thả tạ.

2. Cơ bắp được kéo dài hoặc thư giãn lần nữa, dựa trên các extremities, bởi sự chuyển động của “đối thủ” (Agonist và Antagonist) ví dụ như uốn cong tay và kéo dài cánh tay chở lại như trong động tác Bicep Curls. Trong trường hợp này, các Actin filaments (F-actin) phân tán thụ động và đảo ngược sự co cơ.