Bài giảng Hóa sinh cơ

Nội dung text: Bài giảng Hóa sinh cơ

1. Học viện quân y Bộ môn hóa sinh Hóa sinh cơ
2. Nội dung đạI cơng 1. Siêu cấu trúc cơ vân. 2. Thành phần hóa học của cơ vân. 3. Cơ chế co cơ 4. Năng lợng co cơ
3. đạI cơng ❖ Cơ thể người cú khoảng 650 cơ ❖ Có 3 loại: cơ vân, cơ trơn & cơ tim. ❖ Cơ chiếm 40 - 42% trọng lợng cơ thể. ❖ Chức năng quan trọng nhất của cơ là co và dãn ❖ Năng lợng hóa học của quá trình co cơ là ATP
4. Cấu tạo hệ thống cơ vân xơng
5. Cấu tạo tế bào cơ vân xơng
6. 1. Siêu cấu trúc cơ vân.
7. Hình ảnh siêu cấu trúc cơ vân xơng
8. * Cấu tạo của đơn vị cơ ( sarcomer) + Một tơ cơ có khoảng vài trăm đơn vị cơ (sarcomer).
9. + Độ dài sarcomer trung bình từ 2500-3000 nm. - Đĩa A (đĩa dị hớng): 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 đợc nhờ kính hiển vi điện tử. - Đĩa I (đĩa đẳng hớng): ở 2 bên đĩa A, l ~ 1000 nm . Vạch Z: chia đĩa I thành 2 nửa đều nhau. . Gồm các xơ mảnh (actin).
10. + 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
11. 2. Thành phần hóa học của cơ vân. Các chất % m cơ tơi Các chất % m cơ tơi Nớc 72 - 80 Creatin và Creatin.P 0,2 - 0,55 Chất khô 20 - 28 A.a tự do 0,1 - 0,7 Protid 16,5 - 20,9 Acid Lactic 0,01 - 0,02 Glycogen 0,3 - 3,0 Na+ 0,08 Phospholipid 0,4 - 1,0 K+ 0,32 Cholesterol 0,06 - 0,2 Ca++ 0,07
12. 2.1. Các protid cơ Protid cơ Protid cơ tơng Protid tơ cơ Protid chất đệm 35% 45 % 20% myogen Myosin collagen myoglobin Actin elastin globulin cơ Protein C neurokeratin Protein M Phức hệ troponin Tropomyosin
13. Protid tơ cơ Myosin Actin Protein C Protein M Phức hệ Tropomyosin troponin
14. Myosin * Cấu trúc - KLPT ~ 500.000 Da - Chiều dài ~ 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
15. * Phân cắt myosin
16. * 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
17. - Hoạt tính ATPase của myosin kh 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).
18. + Cơ chế gắn và tách ATP với myosin: M + ATP M.ATP ( 1 ) + M.ATP + H2O M*.ADP.Pi + H ( 2 ) M*.ADP.Pi M.ADP.Pi + W ( 3 ) M.ADP.Pi M + ADP + Pi (4 ) (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 lợng (4) - M.ADP.Pi mất NL phân ly thành myosin tự do ban đầu
19. + Khả năng kết hợp với actin - Myosin gắn với actin ở 2 trung tâm đặc hiệu  actomyosin. - Hoạt tính ATPase của actomyosin đợc cả Mg++ và Ca++ hoạt hoá (Khác với ATPase của myosin là Ca++ hoạt hoá và ion Mg++ ức chế).
20. actin * Cấu trúc - Actin hình cầu ( G-actin) có KLPT = 46.000  actin sợi ( F- actin) n ( G-actin - ATP) ( G-actin - ADP)n + nPi actin sợi - 2 chuỗi G-actin xoắn lại với nhau thành một xoắn kép F- actin.
21. actomyosin ATP ADP Myosin + Actin Actomyosin Pi
22. * Tính chất: - Có tính chất ATPase rất mạnh. - Liên quan chặt chẽ với hiện trợng 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.
23. Protein phụ của tơ cơ - Protein C - Protein M - Tropomyosin - Phức hệ troponin: . Troponin T . Troponin C . Troponin I
24. Protein KLPT Đặc điểm Vai trò (Da) Protein C 140.000 - Khá dài (~35 nm) Bó các phân tử myosin vào với nhau - Liên kết chặt chẽ với phần đuôi myosin Protein M M1 ~ 150.000 Bó các phân tử myosin lại (chỉ ở vạch M) M2 ~ 88.000 Phức hệ - Protein cầu lớn troponin - Gồm 3 dới đ.vị . Troponin T (TnT) - Đảm bảo việc liên kết với Tm . TroponinC (TnC) - Tạo liên kết với ion Ca++ . Troponin I (TnI) - Ngăn cản tác động tơng hỗ giữa actin và myosin Tropo – ~ 70.000 - Gồm 2 chuỗi polypeptid myosin (KLPT 33.000 và 37.000) (Tm) - Xoắn (~40 nm) - Theo chiều dài tơng ứng với G-actin - Chỉ tiếp xúc với 1 trong 2 sợi F-actin
25. 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 lợng trực tiếp cho co cơ. . Nồng độ ATP của cơ lúc nghỉ khoảng 5.10-6 mol/g.
26. ATP 2 1 Adenosin – Ribose – O – P – O ~ P – O ~ P 1. ATP + H2O  ADP + Pi 2. ATP + H2O  AMP + PPi
27. -Creatin - Creatinphosphat - Creatinin: . Gan: Glycin + arginin Glycoxyamin + ornitin Glycoxyamin + methionin Creatin + homocystein . Cơ: Creatin + ATP Creatin - P + ADP . Khi cơ hoạt động: Creatin - P + ADP ATP + creatinin + H2O
28. * 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 tơi có liên quan tới chức năng cơ.
29. 3. Cơ chế co cơ - Sự tơng tác giữa actin và myosin  co cơ. - Sự tơng tác bị ức chế bởi troponin khi không có Ca++ 2+ Ca Troponin Tropomyosin Actin Myosin
30. * Khi cơ nghỉ  ở cơ tơng 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.
31. * Khi có XĐTK  Ca2+ giải phóng từ lới cơ tơng 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 đợc lộ  kết hợp ngay vào đầu myosin đã đợc hoạt hoá ( ở dạng năng lợng cao)  hình thành cầu ngang giữa đầu myosin và một G-actin  đầu myosin bị mất năng lợng  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 nh tác dụng của mái chèo thuyền .
32. + Cơ chế gắn và tách ATP với myosin: M + ATP M.ATP ( 1 ) + M.ATP + H2O M*.ADP.Pi + H ( 2 ) M*.ADP.Pi M.ADP.Pi + W ( 3 ) M.ADP.Pi M + ADP + Pi (4 ) (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 lợng (4) - M.ADP.Pi mất NL phân ly thành myosin tự do ban đầu
33. Actomyosin
34. 4. Năng lợng co cơ 4.1. Thí nghiệm - Cho cơ co cờng độ nhẹ trong điều kiện ái khí - Cho cơ co cờng 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
35. 4.2. Kết luận - Glycogen là nguồn NL chủ yếu cung cấp cho co cơ - Năng lợng thoái hoá glycogen không đợc sử dụng trực tiếp cho co cơ mà nó đợc sử dụng gián tiếp. - Năng lợng cung cấp trực tiếp cho co cơ là ATP - Có nhiều con đờng để đảm bảo cung cấp đủ ATP cho co cơ
36. - Lúc cơ nghỉ  -oxy hoá acid béo
37. Lúc cơ hoạt động Glycogen Phosphocreatin ATP + Creatin 2ADP AMP+ P-Fructokinase ATP + AMP ADP + ATP Công cơ học ATP Vòng Cori ATP ATP GTP Pyruvat NADH 2 Hô hấp TB Lactat Krebs PADH2 Các nguồn cung cấp năng lợng co cơ.
38. Vòng Cori
39. Bào t•ơng Creatin Creatin-phosphat a ADP-Mg++ ++ Creatin creatin-ATP-Mg ATP-Mg++ Ty thể b E ATP ADP Khuôn ty thể Sơ đồ vận chuyển năng lợng từ ty thể vào bào tơng tế bào cơ tim (Sack 1975) a- màng ngoài ty thể ; b- màng trong ty thể
40. Creatinphosphat Creatin Creatinkinase ADP ATP NL co cơ P Năng l•ơng do thoái hoá các chất ( glycogen ) Sự tạo thành và phân hủy creatinphosphat
41. Một số bệnh lý liên quan 1. Ly giải cơ võn (Rhabdomyolysis) 2. Bệnh loạn dưỡng cơ 3. Căng cơ và bong gõn 4. Uốn ván 5. Nhợc cơ 6. Chuột rút
42. Xin chân thành cảm ơn!