Thực đơn
Cơ (sinh học)
Ba loại cơ (cơ xương, cơ tim và cơ trơn) có sự khác biệt đáng kể. Tuy nhiên, cả ba đều sử dụng chuyển động của actin chống lại myosin để tạo ra sự co lại . Trong cơ xương, sự co lại được kích thích bởi các xung điện truyền từ các dây thần kinh, đặc biệt là các motoneurons (dây thần kinh vận động). Các cơn co thắt cơ tim và cơ trơn được kích thích bởi các tế bào tạo nhịp tim bên trong thường xuyên co bóp và truyền các cơn co thắt đến các tế bào cơ khác mà chúng tiếp xúc. Tất cả các cơ xương và nhiều cơ trơn co bóp đều được tạo điều kiện thuận lợi bởi chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine
Khi một sarcomere co lại, các vạch Z di chuyển gần nhau hơn và dải I trở nên nhỏ hơn. Dải A giữ nguyên chiều rộng. Khi co lại hoàn toàn, các sợi mỏng và dày chồng lên nhau.Hành động mà cơ tạo ra được xác định bởi điểm gốc và vị trí chèn. Diện tích mặt cắt ngang của cơ (chứ không phải thể tích hoặc chiều dài) xác định lực mà nó có thể tạo ra bằng cách xác định số lượng "sarcomeres" có thể hoạt động song song. Mỗi cơ xương chứa các đơn vị dài được gọi là myofibrils, và mỗi myofibril là một chuỗi các sarcomeres. Vì sự co thắt xảy ra đồng thời đối với tất cả các sarcome được kết nối trong tế bào cơ, các chuỗi sarcome này ngắn lại với nhau, do đó làm ngắn sợi cơ, dẫn đến thay đổi chiều dài tổng thể. [3] Lực tác dụng lên môi trường bên ngoài được xác định bởi cơ học đòn bẩy, cụ thể là tỷ lệ giữa đòn bẩy trong và đòn bẩy ngoài. Ví dụ: di chuyển điểm chèn của bắp tay ra xa hơn trên bán kính (xa khớp xoay hơn) sẽ làm tăng lực tạo ra trong quá trình uốn (và kết quả là trọng lượng tối đa được nâng trong chuyển động này), nhưng giảm tối đa tốc độ uốn. Di chuyển điểm chèn đến gần (gần khớp quay) sẽ làm giảm lực nhưng tăng vận tốc. Điều này có thể dễ dàng nhận thấy nhất bằng cách so sánh chi của chuột chũi với con ngựa — trước đây, điểm chèn được đặt để tối đa hóa lực (để đào), trong khi ở sau, điểm chèn được đặt để tối đa hóa tốc độ (để chạy ).
Các chân ly tâm của hệ thần kinh ngoại vi có trách nhiệm truyền đạt mệnh lệnh cho cơ bắp và các tuyến, và cuối cùng chịu trách nhiệm về chuyển động tự nguyện. Các dây thần kinh vận động các cơ để phản ứng với các tín hiệu tự nguyện và tự chủ (không tự nguyện) từ não . Các cơ sâu, cơ bề ngoài, cơ mặt và cơ bên trong đều tương ứng với các vùng chuyên dụng trong vỏ não vận động chính của não, trực tiếp trước vỏ trung tâm, nơi phân chia thùy trán và thùy đỉnh.
Ngoài ra, các cơ phản ứng với các kích thích thần kinh theo phản xạ không phải lúc nào cũng gửi tín hiệu đến não. Trong trường hợp này, tín hiệu từ sợi hướng tâm không đến não, nhưng tạo ra chuyển động phản xạ bằng các kết nối trực tiếp với các dây thần kinh hướng tâm ở cột sống . Tuy nhiên, phần lớn các hoạt động của cơ là theo chủ đề và là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các vùng khác nhau của não.
Các 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 và được sửa đổi bởi đầu vào từ tiểu não trước khi được chuyển tiếp 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 của hệ thống ngoại tháp đóng góp tín hiệu để ảnh hưởng đến phản ứng và trương lực cơ .
Các cơ sâu hơn như những cơ liên quan đến tư thế thường được kiểm soát từ các nhân trong thân não và hạch nền.
Trong cơ xương, các trục cơ truyền thông tin về mức độ dài và căng của cơ tới hệ thần kinh trung ương để hỗ trợ duy trì tư thế và vị trí khớp. Ý thức về vị trí của cơ thể chúng ta trong không gian được gọi là proprioception, nhận thức về nhận thức cơ thể, nhận thức "vô thức" về vị trí của các vùng khác nhau trên cơ thể tại một thời điểm. Một số khu vực trong não phối hợp chuyển động và vị trí với thông tin phản hồi thu được từ sự khởi đầu. Tiểu não và nhân đỏ nói riêng liên tục lấy mẫu vị trí chống lại chuyển động và thực hiện các chỉnh sửa nhỏ để đảm bảo chuyển động trơn tru.[cần dẫn nguồn]
Hoạt động của cơ bắp chiếm nhiều năng lượng tiêu hao của cơ thể. Tất cả các tế bào cơ đều tạo ra các phân tử adenosine triphosphate (ATP) được sử dụng để cung cấp năng lượng cho chuyển động của các đầu myosin . Cơ bắp có một kho năng lượng ngắn hạn dưới dạng creatine phosphate, được tạo ra từ ATP và có thể tái tạo ATP khi cần thiết với creatine kinase . Cơ bắp cũng giữ một dạng dự trữ của glucose dưới dạng glycogen . Glycogen có thể nhanh chóng được chuyển đổi thành glucose khi cần năng lượng để duy trì các cơn co thắt mạnh mẽ. Trong cơ xương tự nguyện, phân tử glucose có thể được chuyển hóa kỵ khí trong một quá trình được gọi là đường phân tạo ra hai ATP và hai phân tử axit lactic trong quá trình này (lưu ý rằng trong điều kiện hiếu khí, lactate không được hình thành; thay vào đó pyruvate được hình thành và truyền qua chu trình axit xitric ). Các tế bào cơ cũng chứa các giọt chất béo, được sử dụng để tạo năng lượng trong quá trình tập thể dục nhịp điệu . Các hệ thống năng lượng hiếu khí mất nhiều thời gian hơn để tạo ra ATP và đạt hiệu suất cao nhất, và đòi hỏi nhiều bước sinh hóa hơn, nhưng tạo ra nhiều ATP hơn đáng kể so với quá trình đường phân kỵ khí. Mặt khác, cơ tim có thể dễ dàng tiêu thụ bất kỳ chất dinh dưỡng đa lượng nào trong số ba chất dinh dưỡng đa lượng (protein, glucose và chất béo) mà không cần thời gian 'khởi động' và luôn chiết xuất năng suất ATP tối đa từ bất kỳ phân tử nào liên quan. Tim, gan và các tế bào hồng cầu cũng sẽ tiêu thụ axit lactic do cơ xương sản xuất và đào thải ra ngoài khi vận động.
Khi nghỉ ngơi, cơ xương tiêu thụ 54,4 kJ / kg (13.0 kcal / kg) mỗi ngày. Con số này lớn hơn mô mỡ (chất béo) ở mức 18,8 kJ / kg (4,5 kcal / kg), và xương là 9,6 kJ / kg (2,3 kcal / kg).
Hiệu quả của cơ bắp của con người đã được đo lường (trong bối cảnh chèo thuyền và đạp xe ) ở mức 18% đến 26%. Hiệu suất được định nghĩa là tỷ lệ giữa sản lượng công việc cơ học trên tổng chi phí trao đổi chất, có thể được tính toán từ mức tiêu thụ oxy. Hiệu suất thấp này là kết quả của khoảng 40% hiệu suất tạo ATP từ năng lượng thực phẩm, tổn thất trong chuyển đổi năng lượng từ ATP thành công cơ học bên trong cơ và tổn thất cơ học bên trong cơ thể. Hai tổn thất sau phụ thuộc vào loại bài tập và loại sợi cơ được sử dụng (co giật nhanh hay co giật chậm). Đối với hiệu suất tổng thể là 20 phần trăm, một watt công suất cơ học tương đương với 4,3 kcal mỗi giờ. Ví dụ: một nhà sản xuất thiết bị chèo thuyền hiệu chỉnh công cụ kế chèo để đếm lượng calo bị đốt cháy bằng bốn lần công cơ học thực tế, cộng với 300 kcal mỗi giờ, điều này tương đương với hiệu suất khoảng 20% ở công suất cơ học 250 watt. Sản lượng năng lượng cơ học của sự co cơ theo chu kỳ có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thời gian kích hoạt, quỹ đạo căng cơ và tốc độ tăng & giảm lực. Chúng có thể được tổng hợp bằng thực nghiệm bằng cách sử dụng phân tích vòng lặp công việc .
Cơ bắp là kết quả của ba yếu tố chồng lên nhau: sức mạnh sinh lý (kích thước cơ, diện tích mặt cắt ngang, khả năng bắt chéo có sẵn, phản ứng khi luyện tập), sức mạnh thần kinh (mức độ mạnh hay yếu là tín hiệu báo cho cơ co lại) và sức mạnh cơ học ( góc lực của cơ trên đòn bẩy, chiều dài cánh tay đòn, khả năng của khớp).[cần dẫn nguồn]
Cơ của động vật có xương sống thường tạo ra lực khoảng 25–33 N (5,6–7,4 lbf) trên một cm vuông của diện tích mặt cắt ngang của cơ khi nằm ngang và ở chiều dài tối ưu. Một số cơ của động vật không xương sống, chẳng hạn như ở càng cua, có sarcomeres dài hơn nhiều so với động vật có xương sống, dẫn đến nhiều vị trí hơn để liên kết actin và myosin và do đó lực lớn hơn nhiều trên mỗi cm vuông với chi phí là tốc độ chậm hơn nhiều. Lực tạo ra bởi một cơn co thắt có thể được đo không xâm lấn bằng cách sử dụng máy đo cơ học hoặc máy đo phonomyography, được đo in vivo bằng cách sử dụng sức căng của gân (nếu có gân nổi) hoặc được đo trực tiếp bằng các phương pháp xâm lấn hơn.
Sức mạnh của bất kỳ cơ nhất định nào, về lực tác động lên khung xương, phụ thuộc vào chiều dài, tốc độ rút ngắn, diện tích mặt cắt ngang, pennation, chiều dài sarcomere, đồng dạng myosin và kích hoạt thần kinh của các đơn vị vận động. Sự giảm đáng kể sức mạnh cơ bắp có thể chỉ ra bệnh lý tiềm ẩn, với biểu đồ ở bên phải được sử dụng làm hướng dẫn.
Vì ba yếu tố ảnh hưởng đến sức mạnh cơ bắp đồng thời và các cơ không bao giờ hoạt động riêng lẻ, nên thật sai lầm khi so sánh sức mạnh của các cơ riêng lẻ và nói rằng cơ nào là "mạnh nhất". Nhưng dưới đây là một số cơ có sức mạnh đáng chú ý vì những lý do khác nhau.
Thực đơn
Cơ (sinh học)Liên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Cơ (sinh học)