MYOFIBRILS: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, THÀNH PHẦN, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các myofibrils là đơn vị cấu trúc của tế bào cơ, còn được gọi là sợi cơ. Chúng rất phong phú, chúng được sắp xếp song song và được nhúng bởi dịch bào của những tế bào này.

Tế bào hoặc sợi cơ có vân là những tế bào rất dài, dài tới 15 cm và đường kính từ 10 đến 100 μm. Màng sinh chất của nó được gọi là sarcolemma và bào tương của nó như là tế bào chất.

Sơ đồ cấu trúc cơ bắp của con người (Nguồn: Deglr6328 ~ commonswiki, qua Wikimedia Commons)

Bên trong các tế bào này, ngoài các myofibrils, nhiều nhân và ti thể được gọi là các phân tử, cũng như một mạng lưới nội chất nổi bật được gọi là lưới cơ quan.

Myofibrils được công nhận là "yếu tố co bóp" của cơ ở động vật có xương sống. Chúng bao gồm một số loại protein mang lại cho chúng các đặc tính đàn hồi và có thể thu vào. Ngoài ra, chúng chiếm một phần quan trọng trong cơ quan của các sợi cơ.

Sự khác biệt giữa các sợi cơ

Có hai loại sợi cơ: sợi có vân và sợi trơn, mỗi loại có một phân bố giải phẫu và một chức năng cụ thể. Myofibrils đặc biệt quan trọng và rõ ràng trong các sợi cơ vân tạo nên cơ xương.

Các sợi vân có dạng lặp đi lặp lại của các dải ngang khi quan sát dưới kính hiển vi và được liên kết với các cơ xương và một phần của cơ tim.

Ngược lại, các sợi trơn không hiển thị cùng một mẫu dưới kính hiển vi và được tìm thấy trong các cơ đặc trưng của hệ mạch và hệ tiêu hóa (và tất cả các phủ tạng).

Đặc điểm chung

Myofibrils được tạo thành từ hai loại sợi co lại (còn được gọi là myofilaments), lần lượt được tạo thành từ các protein dạng sợi myosin và actin, sẽ được mô tả sau.

Biểu diễn đồ họa của myofibrils trong cơ xương (Nguồn: Sửa đổi từ BruceBlaus qua Wikimedia Commons)

Các nhà nghiên cứu khác nhau đã xác định rằng thời gian bán hủy của các protein co lại của myofibrils dao động từ 5 ngày đến 2 tuần, do đó cơ là một mô năng động cao, không chỉ theo quan điểm co mà còn theo quan điểm tổng hợp và đổi mới. của các yếu tố cấu trúc của nó.

Đơn vị chức năng của mỗi myofibril trong tế bào hoặc sợi cơ được gọi là sarcomere và được giới hạn bởi một vùng được gọi là "dải hoặc đường Z", từ đó các myofilaments actin kéo dài theo thứ tự song song.

Vì các myofibrils chiếm một phần đáng kể của chất xơ, các cấu trúc dạng sợi này hạn chế vị trí của các nhân tế bào mà chúng thuộc về phía ngoại vi của tế bào, gần với sarcolemma.

Một số bệnh lý của con người có liên quan đến sự dịch chuyển của các hạt nhân về phía bên trong của các bó sợi cơ, và chúng được gọi là bệnh cơ tâm nhân.

Hình thành myofibrils hoặc "myofibrillogenesis"

Các myofibrils đầu tiên được tập hợp trong quá trình phát triển cơ xương phôi thai.

Các protein tạo nên các sarcomeres (đơn vị chức năng của myofibrils) ban đầu được sắp xếp từ các đầu và mặt của một số "premiofibrils" bao gồm các sợi actin và các phần nhỏ của myosin II không phải cơ và α-actin cụ thể của cơ.

Khi điều này xảy ra, các gen mã hóa các đồng dạng của α-actin tim và xương được biểu hiện theo tỷ lệ khác nhau trong các sợi cơ. Đầu tiên, lượng đồng dạng tim được biểu hiện lớn hơn và sau đó điều này thay đổi theo hướng xương.

Sau khi hình thành các Premiofibrils, các myofibrils sơ sinh tập hợp phía sau vùng hình thành Premiofibril và trong những vùng này, dạng myosin II trong cơ được phát hiện.

Tại thời điểm này, các sợi myosin sắp xếp và phức hợp với các protein liên kết myosin cụ thể khác, đây cũng là trường hợp của các sợi actin.

Cấu trúc và thành phần

Như đã đề cập trước đây, myofibrils bao gồm các myofilaments protein co lại: actin và myosin, còn được gọi là myofilaments mỏng và dày. Chúng có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi ánh sáng.

- Myofilaments mỏng

Các sợi mảnh của myofibrils được tạo thành từ protein actin ở dạng sợi (actin F), là một polyme có dạng hình cầu (actin G), có kích thước nhỏ hơn.

Các sợi G-actin (F-actin) dạng sợi tạo thành sợi kép cuộn lại thành vòng xoắn. Mỗi monome này nặng hơn hoặc ít hơn 40 kDa và có khả năng liên kết myosin tại các vị trí cụ thể.

Các sợi này có đường kính khoảng 7 nm và chạy giữa hai vùng được gọi là dải I và dải A. Trong dải A, các sợi này được sắp xếp xung quanh các sợi dày theo một hình lục giác thứ cấp.

Cụ thể, mỗi sợi mỏng được tách đối xứng từ ba sợi dày, và mỗi sợi dày được bao quanh bởi sáu sợi mỏng.

Các sợi mỏng và dày tương tác với nhau thông qua các “cầu nối” nhô ra khỏi các sợi dày và xuất hiện trong cấu trúc myofibril với khoảng cách đều đặn gần 14 nm.

Biểu diễn sơ đồ của các myofilaments tạo nên myofibrils và mặt cắt của chúng (Nguồn: Kamran Maqsood 93 qua Wikimedia Commons)

Các sợi actin và các protein liên kết khác kéo dài qua các "cạnh" của đường Z và chồng lên các sợi myosin về phía trung tâm của mỗi sarcomere.

- Myofilaments dày

Các sợi dày là các polyme của protein myosin II (mỗi polyme 510 kDa) và được phân định bằng các vùng được gọi là "dải A".

Myosin myofilaments dài khoảng 16 nm và được sắp xếp theo hình lục giác (nếu quan sát thấy mặt cắt ngang của myofibril).

Mỗi sợi myosin II được tạo thành từ nhiều phân tử myosin đóng gói, mỗi phân tử gồm hai chuỗi polypeptit có vùng hình câu lạc bộ hoặc "đầu" và được sắp xếp thành "bó" để tạo thành sợi.

Cả hai bó được giữ ngang đầu của chúng ở trung tâm của mỗi sarcomere, sao cho "đầu" của mỗi myosin hướng về đường Z, nơi gắn các sợi mảnh.

Các đầu myosin thực hiện các chức năng rất quan trọng, vì chúng có các vị trí liên kết với các phân tử ATP và ngoài ra, trong quá trình co cơ, chúng có thể hình thành các cầu chéo để tương tác với các sợi actin mỏng.

- Các protein liên kết

Các sợi actin được "neo" hoặc "cố định" vào màng sinh chất của sợi cơ (sarcolemma) nhờ sự tương tác của chúng với một protein khác được gọi là dystrophin.

Ngoài ra, có hai protein liên kết actin quan trọng được gọi là troponin và tropomyosin, cùng với các sợi actin, tạo thành một phức hợp protein. Cả hai loại protein này đều cần thiết cho việc điều chỉnh các tương tác diễn ra giữa các sợi mỏng và dày.

Tropomyosin cũng là một phân tử dạng sợi, hai sợi, liên kết với các xoắn actin đặc biệt trong vùng của các rãnh giữa hai sợi. Troponin là một phức hợp protein hình cầu ba bên được sắp xếp thành từng khoảng trên các sợi actin.

Phức hợp cuối cùng này có chức năng như một "công tắc" phụ thuộc canxi điều chỉnh quá trình co của các sợi cơ, đó là lý do tại sao nó có tầm quan trọng hàng đầu.

Trong cơ vân của động vật có xương sống, cũng có hai protein khác tương tác với các sợi dày và mỏng, được gọi là titin và nebulin, tương ứng.

Nebulin có chức năng quan trọng trong việc điều chỉnh độ dài của các sợi actin, trong khi titin tham gia vào việc hỗ trợ và neo giữ các sợi myosin trong một vùng của sarcomere được gọi là vạch M.

Các protein khác

Có những protein khác liên kết với myofilaments dày được gọi là protein liên kết myosin C và myomesin, chịu trách nhiệm cho việc cố định các sợi myosin trong dòng M.

Đặc trưng

Myofibrils có ý nghĩa cơ bản đối với khả năng di chuyển của động vật có xương sống.

Vì chúng được cấu tạo bởi các phức hợp protein dạng sợi và co bóp của bộ máy cơ, chúng rất cần thiết để thực hiện các phản ứng đối với các kích thích thần kinh dẫn đến chuyển động và dịch chuyển (trong các cơ vân của xương).

Các đặc tính năng động không thể chối cãi của cơ xương, chiếm hơn 40% trọng lượng cơ thể, được tạo ra bởi các myofibrils, đồng thời, sở hữu từ 50 đến 70% protein trong cơ thể con người.

Các myofibrils, là một phần của các cơ này, tham gia vào tất cả các chức năng của nó:

- Cơ học : chuyển hóa năng lượng thành cơ năng để tạo ra lực, duy trì tư thế, tạo ra chuyển động, v.v.

- Chuyển hóa : do cơ tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng cơ bản và là nơi dự trữ các chất cơ bản như axit amin và carbohydrate; nó cũng góp phần vào việc sản xuất nhiệt và tiêu thụ năng lượng và oxy được sử dụng trong các hoạt động thể chất hoặc các bài tập thể thao.

Vì myofibrils được cấu tạo chủ yếu từ protein, chúng đại diện cho một nơi lưu trữ và giải phóng các axit amin góp phần duy trì mức đường huyết trong thời gian đói hoặc đói.

Ngoài ra, việc giải phóng các axit amin từ các cấu trúc cơ này là rất quan trọng theo quan điểm của nhu cầu sinh tổng hợp của các mô khác như da, não, tim và các cơ quan khác.

Người giới thiệu

1. Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Tập bản đồ Sinh lý học màu (xuất bản lần thứ 5). New York: Thieme.
2. Friedman, AL, & Goldman, YE (1996). Đặc điểm cơ học của myofibrils cơ xương. Tạp chí Lý sinh, 71 (5), 2774–2785.
3. Frontera, WR, & Ochala, J. (2014). Cơ xương: Sơ lược về cấu trúc và chức năng. Mô Calcif Int, 45 (2), 183–195.
4. Goldspink, G. (1970). Sự tăng sinh của Myofibrils trong quá trình phát triển sợi cơ. J. Tế bào Sct. , 6, 593-603.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
6. Rosen, JN và Baylies, MK (2017). Các myofibrils đặt ép lên các hạt nhân. Sinh học tế bào tự nhiên, 19 (10).
7. Sanger, J., Wangs, J., Fan, Y., White, J., Mi-Mi, L., Dube, D.,… Pruyne, D. (2016). Lắp ráp và duy trì các myofibrils trong cơ có vân. Trong Sổ tay Dược lý Thực nghiệm (tr. 37). New York, Hoa Kỳ: Springer International Publishing Thụy Sĩ.
8. Sanger, JW, Wang, J., Fan, Y., White, J., & Sanger, JM (2010). Lắp ráp và Động lực học của Myofibrils. Tạp chí Y sinh và Công nghệ Sinh học, 2010, 8.
9. Sobieszek, A., & Bremel, R. (1975). Điều chế và tính chất của cơ trơn - Myofibrils và Actomyosin của động vật có xương sống. Tạp chí Hóa sinh Châu Âu, 55 (1), 49–60.
10. Villee, C., Walker, W., & Smith, F. (1963). Động vật học đại cương (xuất bản lần thứ 2). London: Công ty Saunders WB.