Giải thích nguyên nhân gây nên hiện tượng co cơ và vai trò của ion Ca²⁺ trong quá trình này.

Hiện tượng co cơ ở mức độ phân tử diễn ra theo cơ chế “trượt sợi” (sliding filament theory) và chịu sự điều khiển chủ yếu của ion Ca²⁺. Cụ thể: 1. Kích thích thần kinh – khởi nguồn cho co cơ - Sợi vận động (sợi cơ vân) nhận xung động thần kinh từ neuron vận động. - Tại khe nối thần- cơ, acetylcholine (ACh) được phóng thích, gắn vào thụ thể của màng sợi cơ (sarcolemma) gây khử cực. - Điện thế hoạt động truyền dọc màng cơ xuống ống T (T‐tubule) vào trong sợi cơ. 2. Giải phóng Ca²⁺ từ lưới cơ trơn (sarcoplasmic reticulum – SR) - Khử cực ở ống T kích hoạt kênh giải phóng Ca²⁺ (ryanodine receptor) trên màng SR. - Ca²⁺ được đổ vào lòng tế bào cơ, nồng độ Ca²⁺ tự do trong tế bào tăng mạnh. 3. Vai trò trung tâm của Ca²⁺ - Ca²⁺ gắn vào phân tử troponin C (một phần của phức hợp troponin‐tropomyosin trên sợi mảnh actin). - Khi Ca²⁺ liên kết, troponin thay đổi cấu hình, kéo tropomyosin ra khỏi vị trí che khuất các vị trí gắn của myosin trên actin. - Những vị trí gắn trên actin được “phơi” ra, cho phép đầu myosin (có gắn ADP + Pi) tiếp cận bám vào. 4. Chu trình cầu nối chéo và sự trượt sợi - Myosin phóng thích Pi khởi sự cú đánh công (power stroke), đẩy sợi actin trượt về phía trung tâm sarcomere. - ADP được giải phóng, myosin tiếp tục gắn ATP, tách khỏi actin và chuẩn bị cho chu kỳ mới. - Chu trình lặp lại nhiều lần, làm các sợi mảnh actin trượt qua sợi dày myosin, rút ngắn độ dài sarcomere → cơ co. 5. Kết thúc co cơ – tái lập trạng thái nghỉ - Khi xung động thần kinh chấm dứt, ACh bị phân hủy (bởi acetylcholinesterase), màng cơ tái phân cực. - Bơm Ca²⁺‐ATPase trên màng SR tích cực bơm Ca²⁺ trở lại lòng mạng SR, đưa nồng độ Ca²⁺ tự do cytosol về thấp. - Thiếu Ca²⁺, troponin-tropomyosin trở lại vị trí che sít chỗ gắn myosin, ngăn chặn các cầu nối chéo, cơ giãn ra. Tóm lại, sự khởi đầu, duy trì và kết thúc của quá trình co cơ đều gắn liền với biến động nồng độ Ca²⁺ nội bào – ion này là “khóa kích hoạt” cho toàn bộ chuỗi các phản ứng cơ-máy thuần túy phân tử dẫn đến sự co rút của sợi cơ.