Mô cơ có vai trò gì? Sinh học lớp 8

1. Mô cơ là gì?

Mô cơ, hay còn gọi là cơ, là loại mô mềm tồn tại ở hầu hết động vật. Các tế bào cơ chứa sợi protein actin và myosin, khi chúng trượt qua nhau tạo ra sự co rút, làm thay đổi chiều dài và hình dạng tế bào. Cơ bắp có vai trò tạo lực và chuyển động, chịu trách nhiệm cho việc duy trì tư thế, vận động và chuyển động của các cơ quan nội tạng như tim và hệ tiêu hóa.

Mô cơ phát sinh từ lớp trung bì của tế bào mầm phôi qua quá trình sinh cơ. Có ba loại mô cơ: mô cơ vân, mô cơ tim và mô cơ trơn. Hoạt động của cơ có thể được chia thành tự nguyện và không tự nguyện. Cơ tim và cơ trơn hoạt động tự động, không cần ý thức, trong khi cơ vân hoạt động theo lệnh. Cơ vân còn được phân chia thành sợi co giật nhanh và chậm. Năng lượng cho cơ chủ yếu đến từ oxy hoá chất béo và carbonhydrate, nhưng các phản ứng hoá học kỵ khí cũng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là ở sợi cơ co giật nhanh.

2. Các loại mô cơ

Mô cơ là một trong bốn loại mô cơ bản của động vật. Ở động vật có xương sống, mô cơ được chia thành ba loại chính:

- Mô cơ vân, hay cơ xương, gắn với xương qua gân và điều khiển chuyển động của xương, như trong các hoạt động vận động và duy trì tư thế. Mặc dù tư thế thường được điều khiển vô thức, các cơ cũng phản ứng với sự điều khiển có ý thức. Trung bình, cơ xương chiếm 42% trọng lượng cơ thể ở nam và 36% ở nữ.

- Cơ trơn xuất hiện trong thành của các cơ quan như thực quản, dạ dày, ruột, phế quản, tử cung, niệu đạo, bàng quang và pili arrector trên da, nơi nó kiểm soát sự co rút của lông. Khác với cơ vân, cơ trơn không bị điều khiển ý thức.

- Cơ tim có cấu trúc tương tự như cơ vân nhưng chỉ có ở tim.

Cơ tim và cơ vân đều có các sarcomeres được sắp xếp thành các bó đều đặn, nhưng các myofibrils của cơ trơn không tạo thành sarcomeres nên không có cân. Cơ vân co và thư giãn nhanh chóng với cường độ mạnh, trong khi cơ trơn có khả năng duy trì sự co kéo dài hoặc gần như liên tục.

3. Sinh lý học của mô cơ

3.1. Cơ chế co cơ

Các loại cơ có cơ chế co cơ rất khác nhau. Tuy nhiên, tất cả đều dựa vào sự chuyển động của actin và myosin để tạo ra sự co cơ. Cơ xương co lại khi nhận xung điện từ dây thần kinh vận động. Cơ tim và cơ trơn co lại do các tín hiệu nội tại, như nhịp tim, truyền các cơn co thắt đến các tế bào cơ lân cận. Cả cơ xương và nhiều cơ trơn đều được kích thích bởi acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh.

Hành động của cơ phụ thuộc vào điểm gốc và vị trí gắn. Diện tích mặt cắt ngang của cơ quyết định lực tạo ra bằng cách xác định số lượng sarcomeres hoạt động song song. Mỗi cơ xương chứa myofibrils dài, và sự co thắt đồng bộ của các sarcomeres làm ngắn sợi cơ, dẫn đến sự thay đổi chiều dài tổng thể. Lực tác dụng lên môi trường bên ngoài được xác định bởi cơ học đòn bẩy, dựa trên tỷ lệ giữa đòn bẩy trong và đòn bẩy ngoài.

3.2. Điều khiển thần kinh

Hệ thần kinh ngoại vi đóng vai trò truyền đạt lệnh từ não đến cơ bắp và các tuyến, chịu trách nhiệm cho các chuyển động tự nguyện. Các dây thần kinh vận động kích thích cơ bắp để phản ứng với các tín hiệu tự nguyện và tự chủ từ não. Các cơ sâu, cơ bề mặt, cơ mặt và cơ bên trong đều tương ứng với các khu vực đặc thù trong vỏ não vận động, nằm ngay trước vỏ trung tâm - nơi phân chia giữa thuỳ trán và thuỳ đỉnh.

Ngoài ra, một số phản xạ không cần đến não để tạo ra chuyển động. Trong trường hợp này, tín hiệu từ sợi hướng tâm không đi đến não mà tạo ra phản xạ thông qua kết nối trực tiếp với các dây thần kinh hướng tâm ở cột sống. Tuy nhiên, phần lớn các hoạt động cơ đều theo chủ ý và là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các vùng não khác nhau.

Dây thần kinh điều khiển cơ xương ở động vật có vú tương ứng với các nhóm tế bào thần kinh dọc theo vỏ vận động sơ cấp của vỏ não. Các lệnh được chuyển qua hạch nền, được điều chỉnh bởi tiểu não trước khi tiếp tục qua đường kim tự tháp đến tủy sống và từ đó đến tấm cuối vận động ở cơ. Trên đường đi, phản hồi, chẳng hạn như phản hồi từ hệ thống ngoại tháp, góp phần điều chỉnh phản ứng và cảm nhận lực cơ. Các cơ sâu, như cơ liên quan đến tư thế, thường được kiểm soát từ các nhân trong thân não và hạch nền.

3.3. Cảm nhận trạng thái cơ thể

Trong hệ cơ xương, các trục cơ gửi tín hiệu về mức độ dài và căng của cơ tới hệ thần kinh trung ương, giúp duy trì tư thế và vị trí của khớp. Điều này tạo ra ý thức về vị trí các vùng khác nhau trên cơ thể tại một thời điểm cụ thể. Một số khu vực trong não đảm nhiệm việc phối hợp chuyển động và vị trí dựa trên thông tin phản hồi nhận được. Tiểu não và nhân đỏ liên tục theo dõi vị trí so với chuyển động và thực hiện các điều chỉnh nhỏ để đảm bảo sự mượt mà của chuyển động.

3.4. Tiêu hao năng lượng

Hoạt động cơ bắp tiêu tốn một lượng năng lượng đáng kể của cơ thể. Mỗi tế bào cơ sản xuất các phân tử ATP, cung cấp năng lượng cho chuyển động của các đầu myosin. Cơ bắp có một nguồn năng lượng ngắn hạn là creatine phosphate, được tạo ra từ ATP và có thể tái tạo ATP khi cần nhờ vào creatine kinase. Cơ bắp cũng dự trữ glucose dưới dạng glycogen, có thể nhanh chóng chuyển thành glucose để duy trì các cơn co thắt mạnh mẽ. Trong cơ xương tự nguyện, glucose có thể được chuyển hóa kỵ khí qua quá trình đường phân, tạo ra hai ATP và hai phân tử axit lactic. Các tế bào cơ cũng chứa chất béo, dùng để tạo năng lượng. Hệ thống năng lượng hiếu khí, mặc dù cần thời gian lâu hơn để sản xuất ATP và yêu cầu nhiều bước sinh hóa, nhưng tạo ra ATP nhiều hơn đáng kể so với quá trình đường phân kỵ khí. Ngược lại, cơ tim có khả năng tiêu thụ bất kỳ loại chất dinh dưỡng nào như protein, glucose và chất béo mà không cần thời gian khởi động và luôn chiết xuất tối đa ATP từ các phân tử đó. Tim, gan và các tế bào hồng cầu cũng tiêu thụ axit lactic do cơ xương sản xuất và đào thải ra ngoài khi hoạt động.

Cuối cùng, chúng ta sẽ giải đáp câu hỏi mở đầu bài viết: 'Mô cơ có vai trò gì?' Qua các thông tin đã được trình bày, chúng ta thấy mô cơ là một phần của hệ vận động, có chức năng co giãn, tạo ra sự vận động và tạo nhiệt cho cơ thể.