Hoofdstuk 15; Spieren, deel 2.2

Hoofdstuk 15, biologie
Paragraaf 15.1 Bron 3: Spieren treden in werking als ze een impuls krijgen vanuit het zenuwstelsel. Een motorische zenuwcel kan een signaal afgeven. Er loopt een actiepotentiaal naar de neuro-musculaire synaps, dit is de laatste synaps vóór een signaal bij de spiervezel komt. Afhankelijk van sterkte van een impuls komt er een bepaalde hoeveelheid acetylcholine vrij als deze hoeveelheid boven de drempelwaarde ligt, zal een spier samentrekken. 1 axon kan meerdere vezelt tegelijk laten samentrekken. Een axon een zijn bijbehorende vezels worden een motorische eenheid genoemd. Hoe fijner de beweging (bijvoorbeeld je vingers) hoe meer motorische eenheden hierbij betrokken zijn. Als er meer motorische eenheden tegelijk een impuls impuls geven, zal de kracht (tonus genaamd) groter zijn. - Tetanus: door een zeer hoge impulsfrequentie blijft een spier samengetrokken. - Twitch: door slechts een enkele impuls trekt een spier even samen en ontspant vervolgens weer. Bron 4: Elke spier is opgebouwd uit spiervezels. Een spiervezel is weer opgebouwd uit myofibrillen en deze weer uit filamenten. De filamenten van een spiervezel bestaan uit actine en myosine. Deze liggen naast elkaar, onder invloed van een impuls kunnen ze iets in elkaar schuiven waardoor de spier korter en dikker wordt de spier trekt samen. Tijdens deze samentrekking, trekt de spier aan de pezen en de pezen brengen vervolgens de botten in beweging. Spierspoeltjes registreren de grootte van een samentrekking en sturen signalen om een spier sterker of minder sterk te laten samentrekken. In de pezen loggen de peeslichaampjes van Golgi. Deze voorkomen dat een spier te sterk samentrekt. Voor het buigen van je arm en knie, trekt de biceps samen en ontspannen de triceps (in de arm) en de quardriceps (in de knie). Bij het strekken is het andersom. De biceps is de antagonist van de tri- en quadriceps. Slechts 1van de antagonisten kan samentrekken op hetzelfde moment. Bron 5 t/m 8: Het zenuwstelsel bestaat uit een animaal en een vegetatief (autonoom) gedeelte. - Animaal: door je zelf bepaalde spiersamentrekkingen, willekeurige spieren, bewust - Vegetatief: automatische spiersamentrekkingen, onbewust (meestal betrokken bij betrokken en de autonome organen zoals hart, verteringskanaal, bloedsomloop) De animale spieren zijn meestal dwarsgestreept, de vegetatieve meestal glad. -Fast-twitch spieren: Veel energie, wit gekleurd, kort werkend - Slow-twitch spieren: Minder energie maar lang werkend, roodgekleurd
Bron 9: Spieren zijn omhuld door een fascie, deze fascie zit ook nog om de pezen en is bedoeld als bescherming. Bij de pees is het gevuld met een vloeistof: Synovia, dit is ter bescherming van de pees tegen wrijving. Bron 10: De myosine en de actine kunnen niet zomaar even in elkaar schuiven. Dit in elkaar schuiven gaat met behulp van bindingsplaatsen die op de actine-filamenten zitten. In rust is deze bindingsplaats bezet door tropo-myosine. Bij een impuls komen er Ca+ ionen vrij die zich binden aan de troponine (een stof die ook voorkomt in de actine). Vervolgens trekt dit troponine waarin nu de Ca+ ionen gebonden zijn, de tropo-myosine los van de bindingsplaats van de actine. Hierna kan een myosinekopje (onderdeel van de myosine) zich hieraan binden en zich naar de actine toetrekken. (De spier trekt samen!!) Tijdens het binden van de myosine aan de actine komt er ADP +P vrij, als de myosinekopjes weer loslaten, nemen ze ATP op. Dit ATP bevat veel meer energie dan de ADP die vrijgekomen is. Het ontspannen van de spieren na een inspanning kost dus veel energie. Paragraaf 15.2 ATP-vorming

ATP wordt gemaakt door enzymen in de mitochondriën. Bij het verbruiken van ATP onsttaat ADP en P. ATP bevat 3 fosfaatgroepen (ATP tri) en ADP maar 2 ( ADP di). De fosfaatgroep die afgekoppeld wordt bij het verbruiken van ATP bevat veel energie. Deze fosfaatgroep kan zich koppelen aan een ander molecuul waardoor deze in werking kan treden. Het koppelen van de fosfaatgroep wordt fosforylatie genoemd. De ontstane ADP gaat weer terug naar de mitochondriën waar het weer verwerkt wordt tot ATP. Voor het opnieuw vormen van ATP is weer een nieuwe fosfaatgroep nodig. Deze groep kan ‘opgehaald’ worden bij creatinefosfaat. Deze koppelt dan zijn fosfaatgroep af en ADP kan deze groep weer opnemen. (Creatinefosfaat creatine + fosfaat, ADP + Fosfaat ATP) Dit gebeurt echter zo snel dat al snel de creatinefosfaat op is. Deze manier van vormen van ATP is dus vooral geschikt voor een snelle explosieve beweging. Als een spiercel vervolgens weer in rust is, kan deze weer nieuwe creatinefosfaat aanmaken (met behulp van ATP). ATP ontstaat bij de afbraak van glucose. De eerste stap in dit proces wordt glycolyse genoemd. Stap 1: aankoppelen van een fosfaation van ATP (!), er is nu een glucosemolecuul mét een fosfaatgroep ontstaan: glucose-6-fosfaat. Hierna wordt er nóg een fosfaatgroep aangekoppeld, dit kost weer ATP (!) nu is er dus een glucosemolecuul mét 2 groepen fosfaat ontstaan: fructose-1,6-difosfaat. Dit molecuul splitst zich vervolgens in 2 identieke moleculen: glyceraldehyd-3-fosfaat. Deze moleculen splitsen vervolgens 2 protonen én 2 elektronen af. Er komt een NAD+ ion langs die 1 proton en 2 elektronen opneemt. Er ontstaat NADH en H+ die oplossen in het cytoplasma. Het overgebleven glyceraldehyd-3-fosfaat koppelt hierna nog een fosfaatgroep aan. Deze is niet afkomstig van ATP maar ‘zweeft’ gewoon in de oplossing. Er is nu dus een glycerinezuur-1,3-difosfaat ontstaan. Dit molecuul wordt vervolgens afgebroken tot Pyrodruivenzuur en 2 fosfaatgroepen, deze fosfaatgroepen worden gekoppeld aan ADP en er ontstaan weer nieuwe ATP moleculen. Om dit proces te laten verlopen is er wel steeds nieuwe NAD+ nodig om protonen en elektronen te koppelen. De ontstane NADH en de H+ zullen dus weer omgezet moeten worden. Er blijven dan wel 2 H+ ionen over.Deze kunnen dan gekoppeld worden aan zuurstof m.b.v aërobe dissimilatie. Er is echter niet altijd zuurstof aanwezig maar wél behoefte aan ATP, je lichaam zal overgaan op anaërobe dissimilatie. Bij anaërobe dissimilatie worden NADH & de H+ & de Pyrodruivenzuur omgezet in melkzuur (lactaat) en NAD+. (de NAD+ kan daarna weer gebruikt worden bij de glycolyse) De melkzuur is echter niet echt gunstig omdat dit je spieren verzuurt. De aërobe afbraak van Pyrodruivenzuur is veel ingewikkelder. Het wordt de citroenzuurcyclus genoemd. Ook deze vindt plaats in je mitochondriën . Eerst zal dus het pyrodruivenzuur je mitochondriën binnengaan. Hier worden vervolgens m.b.v. enzymen veel protonen en elektronen afgekoppeld. Deze worden hierna aan NAD+ gekoppeld, (er ontstaat opnieuw meer NADH en H+.) Ook CO2 wordt afgekoppeld (van de Pyrodruivenzuur) en er blijft nu alleen nog acetyl over met hieraan 2 koolstofatomen. Een speciaal enzym, Coënzym-A koppelt aan het overgebleven acetyl (met de 2 koolstofatomen) en vormt nu acetylcoënzym-A. Vervolgens wordt het acetyl eraf gekoppeld en aan een oxaalacetaat-molecuul gekoppeld: er is citroenzuur ontstaan. De NADH en H+ die ontstaan zijn, moeten echter weer omgezet worden in NAD+! Dit gebeurt m.b.v enzymen in de mitochondriën. Hierbij komen ook elektronen vrij. Met behulp van de energie van deze elektronen worden de protonen (de H+ ionen!) de mitochondriën uitgepompt. M.b.v het enzym ATP-synthetase worden de H+ionen vervolgens weer naar binnen gepompt. Hierbij zetten de protonen het enzym (de ATP-synthetase) aan om uit ADP en een fosfaatgroep ATP te maken!!  Er zijn nu echter wel protonen (H+ ionen) over! Deze zullen met zuurstof reageren tot water. Dit kan je later weer gewoon uitademen!! EINDE