Điện từ sinh học/Tế bào thần kinh và tế bào cơ ( phần 1 ) pptx

Điện từ sinh học/Tế bào thần kinh và tế bào cơ ( phần 1 )
2.1 Lời giới thiệu
Chúng ta sẽ điểm qua một chút về lịch sử nghiên cứu về tế bào. Tài liệu
đầu tiên có đề cập tới hệ thần kinh là của người Ai Cập cổ.3500 trước
công nguyên trong một tài liệu viết tay có tên “ The Edwin Smith
Surgical Papyrus” lần đầu tiên đã sử dụng từ "brain" (nghĩa là não), cùng
với sự mô tả bao quát về não, được ví như tấm phim và có những nếp
nhăn trên bề mặt
Đơn vị cơ bản của mô sống là tế bào. Các tế bào được chuyên biệt hóa về
cấu tạo và sinh lý để thực hiện những nhiệm vụ khác nhau. Tất cả các tế
bào đều có một điện thế khác nhau trên màng. Tế bào thần kinh và tế bào
cơ rất dễ bị kích thích. Màng tế bào của chúng có thể sản sinh ra các xung
điện hóa và truyền dẫn chúng dọc màng tế bào. Trong tế bào cơ hiện
tượng điện này thường kèm theo sự co cơ của tế bào. Trong các tế bào
khác như tế bào tuyến, tế bào có lông, điện thế màng đóng vai trò quan
trọng trong trong việc thực hiện chức năng của chúng. Nguồn gốc của
điện thế màng tế bào của tế bào não và cơ là hoàn toàn giống nhau. Trong
cả hai loại tế bào, màng tế bào phát sinh một xung khi bị kích thích. Xung
này được truyền đi ở cả hai loại tế bào này theo cùng một cách thức.
2.2.Tế bào thần kinh
2.2.1 Các bộ phận chính của tế bào thần kinh
Tế bào thần kinh có thể được chia thành 3 phần chính theo cấu tạo và
chức năng:
(1) Thân tế bào, còn được gọi là soma;
(2) Nhiều tua ngắn phát triển từ soma, được gọi là đuôi gai;
(3) sợi thần kinh đơn dài, gọi là sợi trục ( axon) .
Chúng được miêu tả ở hình 2.1
Thân nơron cũng tương tự như tất cả các loại tế bào khác. Thân nơron
nhìn chung bao gồm nhân tế bào, ty thể, thể lưới nội chất , ribosom và các
bào quan khác. Tế bào thần kinh chứa 70-80% nước; vật chất khô có
khoảng 80% protein và 20% lipid. Thể tích của tế bào vào khoảng 600 tới

70.000 µm³ .
Tua ngắn của thân, hay đuôi gai tiếp nhận các xung từ các tế bào khác và
truyền chúng tới thân tế bào (tín hiệu hướng tâm). Tác động của những
xung này có thể là kích thích hoăc ức chế. Một nơron vỏ não (hình 2.2) có
thể tiếp nhận các xung này từ hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn
nơron.
Sợi thần kinh dài, sợi trục, truyền tín hiệu từ thân tế bào tới tế bào thần
kinh khác hoặc tới một tế bào cơ. Đường kính của sợi trục của động vật
có vú thường trong khoảng 1-20 µm. Một số động vật sợị trục có thể dài
hàng mét. Sợi trục có thể được bao bọc bởi một lớp cách điện dược gọi là
vỏ myelin, được tạo bởi các tế bào soan (Schwann). Vỏ myelin không
liền mạch mà được chia thành từng đoạn. Giữa các tế bào soan là các eo
(nút) Ranvier .


Hình 2.1. Thành phần chính của một nơron.


Hình 2.2. Tế báo thần kinh vỏ não và các đầu cuối thần kinh liên kết với
nó.

2.2.2 Màng tế bào
Tế bào được bao bọc kín bởi màng tế bào mỏng từ 7,5-10 nm. Cấu trúc
và thành phần cấu tạo tương đồng với màng bong bóng xà phòng. Một
trong những thành phần chính là axit béo. Các axit béo cấu tạo hầu hết
các màng tế bào được gọi là phosphoglycerides .Một phosphoglycerides
cấu tạo từ axit photphoric và axit béo gọi là glixerit (xem hình 2.3). Đầu
của phân tử này, phosphoglyceride, ưa nước (liên kết với nước). Đuôi của
axit béo cấu tạo từ chuỗi hidrocacbon kỵ nước (đẩy nước).
Nến phân tử axit béo được đặt trong nước, chúng tạo thành các cụm nhỏ,

đầu axit liên kết với nước ở phía ngoài, đuôi hydrocacbon kỵ nước ở phía
trong. Nếu chúng được đặt cẩn thận trên bề mặt của nước,chúng tự định
hướng sao cho tất cả đầu axit nằm trong nước và các đuôi thò ra. Nếu một
lớp phân tử khác được thêm vào và thêm chút nước lên đỉnh, đuôi
hydrocacbon hướng xuống tầng đầu tiên tạo thành lớp kép. Lớp kép này
là cấu trúc cơ sở của màng tế bào.
Theo quan điểm điện sinh học, các kênh ion cấu tạo thành một phần quan
trọng của màng tế bào. Đó là phân tử xuyên màng cho ion natri, kali, clo
chảy qua màng tế bào. Luồng của những Ion này là cơ sở của hiện tượng
điện sinh học. Hình 2.4 minh họa cấu tạo màng tế bào.


Hình 2.3. hình ảnh minh họa phản ứng của phân tử phosphoglyceride
(hoặc phospholipid) trong nước.


Hình 2.4. Cấu tạo của màng tế bào. Thành phần chính là lớp lipid kép với
đuôi hydrophobic phía trong màng. Đại phân tử xuyên màng tạo thành
kênh ion cho natri, kali, clo chảy qua màng và phát sinh hiện tượng điện
sinh học.
2.2.3 Synapse
Chỗ tiếp xúc giữa một sợi trục và tế bào cạnh nó được dùng để giao tiếp
gọi là synap (khớp thần kinh). Thông tin xuất phát từ thân tế bào đơn
hướng qua khớp thần kinh, đầu tiên dọc theo sợi trục và sau đó ngang qua
khớp thần kinh tới dây thần kinh tiếp theo hay tế bào cơ. Phần synap nằm
trên sợi trục được gọi là màng trước synap. Phần nằm trên phía giáp tế
bào gọi là màng sau synap. Giữa 2 màng là khe synap dày 10-50 nm.
Trên thực tế các xung truyền qua synap theo 1 hướng, từ màng trước tới
màng sau, bởi vì chất truyền đạt từ màng trước synap kích hoạt màng sau
synap (hình 2.5). Khớp thần kinh giữa dây thần kinh vận động và cơ được

gọi là khớp nối thần kinh-cơ


Hình 2.5. minh họa đơn giản giải phẫu của khớp thần kinh.
A) Bọng tiếp hợp chứa chất truyền đạt.
B) Khi kích hoạt đạt được ở màng trước, chất truyền đạt thần kinh được
giải phóng và nó khuếch tán qua khe synsp để kích hoạt màng sau.
2.3 Tế bào cơ
Có ba loại cơ trong cơ thể:
- Cơ trơn,
- Cơ vân,
- Cơ tim.
Cơ trơn là cơ vô thức (chúng không được điều khiển bởi ý thức ). Tế bào
của chúng có chiều dài khác nhau nhưng vào cỡ 0,1mm. Cơ trơn tồn tại
trong bộ máy tiêu hóa, thành khí quản, tử cung, bàng quang. Sự co thắt cơ
trơn được điều khiển bởi não thông qua hệ thần kinh tự chủ.
Cơ vân, còn được gọi là cơ xương vì chúng thường gắn với xương, được
tạo thành từ số lượng lớn các sợi, chiều dài từ 1-40 mm và đường kính
0,01-0,1mm. Mỗi sợi tạo 1 tế bào cơ và được phân biệt bởi các dải sáng
tối xen kẽ. Đó cũng là nguồn gốc của từ “vân”, thuật ngữ cho cơ
xương.(Xem hình 2.6).
Sợi cơ vân tương ứng với 1 sợi thần kinh không có bao myelin nhưng
đươc phân biệt một về điện sinh lý đỗi với tế bào thần kinh bởi hệ thống
các ống tuần hoàn (TTS), 1 cấu trúc phức tạp, liên tục từ ngoài màng tới
phía bên trong của cơ. Sự truyền lan liên tục (của) xung qua màng bề mặt
vào trong sợi cơ qua TTS, tạo thành các trigger của co cơ. Sự có mặt của
TTS ảnh hưởng tới sự dẫn của sợi cơ làm cho có khác biệt nhỏ so với
truyền dẫn trên sợi thần kinh không có bao myelin. Cơ vân được liên kết
với xương thông qua dây chằng. Những bó cơ như vậy có thể điều khiển
được và tạo thành một phần quan trọng của cơ quan nâng đỡ và vận động.

Cơ tim cũng là cơ vân, nhưng khác cơ vân: nó không chỉ hoạt động vô
thức, mà khi được kích thích nó phát ra 1 xung điện dài hơn ở cơ xương,
khoảng 300 ms. Vì lẽ đó, sự co cơ cũng lâu hơn. Hơn nữa, cơ tim có một
đặc tính đặc biệt: Hoạt động điện (của) một tế bào cơ lan truyền tới tất cả
các tế bào cơ lân cận khác, do một hệ thống phức tạp của các chỗ tiếp
giáp của các tế bào.


Hình 2.6. Cơ vân. Đơn vị sinh lý học cơ bản là sợi cơ.