Spierfunctie

HC: spierfunctie

Spieren zijn verantwoordelijk voor alle bewegingen in het lichaam: trekken samen, verkorten; het zijn ‘de machines’ van het lichaam

1. Kenmerken van spieren

 Een machine produceert beweging (kinetische energie) – een spier produceert contractie

 Een machine verbruikt brandstof – in het lichaam/spier is brandstof adenosinetrifosfaat (ATP) en zuurstof (O2)

 Een machine moet aangezet/gestart worden – de starter van de spieren in het lichaam is calcium

2. Spiertypes

 Hartspier en gladde spieren (ingewanden) worden aangestuurd door het onwillekeurig ZS

 Skeletspieren worden aangestuurd door het willekeurig ZS

a. Hartspier

 Heeft gestreepte structuur

 Doorgaan één kern

 Onwillekeurig

 Enkel in het hart aanwezig

 Tempobepaling

b. Gladde spieren

 Zijn niet gestreept (hebben geen zichtbare banden)

 Georganiseerd in spoeltjes

 Eén kern

 Onwillekeurig, er is geen bewuste controle

 Voornamelijk aanwezig in de wand van holle organen (ingewanden)

 Contraheren langzaam en zijn onvermoeibaar

c. Skeletspieren

 Meeste spieren hechten op het bot aan d.m.v. pezen

 Spiercellen hebben meerdere kernen

 Zijn gestreept (hebben zichtbare banden)

 Willekeurig, ze reageren op bewuste prikkels (ze worden onder invloed van de wil samengetrokken, gebruikt)

 Cellen zijn omgeven en gebundeld door bindweefsel = grote krachtontwikkeling, maar gemakkelijk te scheuren

 Spieren zijn georganiseerd in de lengte (spiercel = myofybril)

 Contractie van spieren gebeurt door de beweging van myofilamenten

 ‘Myo’ en ‘mys’ verwijzen naar ‘spier’, ‘sarco’ verwijst naar ‘vlees’

i. Bindweefsel thv skeletspieren

 Endomysium: rond iedere spiervezel

 Perimysium: rond een fasciculus (bundel) van spiervezels

 Epimysium: omwikkelt de hele skeletspier

 Fascia: aan de buitenzijde van het epimysium

ii. Aanhechting skeletspieren

 Epimysium organiseert zich in bindweefsel thv de aanhechting (insertie)

o Pees: “koord-achtige”-structuur

 Zones van spieraanhechtingen

o Bot, kraakbeen, omhullingen van bindweefsel

iii. Functie skeletspieren

 Produceren van beweging

 Houding bewaren – posturaliteit

 Ondersteunen de weke delen

 Controle lichaams- in en uitgangen

 Warmteproductie

iv. Microscopische bouw

 Bindweefsel

Structurele eenheid Bindweefsel

Spiervezel Endomysium

Spierbundel (fasciculus) Perimysium

Spier Epimysium

 Pezen

o Synthese van endo-, peri- en epimysium

o Lopen door tot in het periost en zorgen voor krachtoverbrenging op het bot  beweging mogelijk

 Doorbloeding

o Arteriën  capillairen (door epi- en perimysium)  per spiervezel 3 à 4 (ongetraind) tot 5 à 7 (getraind) Bindweefsel van epimysium en perimysium vormt doorgang voor bloedvaten en zenuwen de noodzakelijk zijn voor functioneren van de spiervezel.

o Bloed levert de nodige zuurstof en voedingsstoffen en bloed voert de afvalstoffen die door de actieve skeletspieren worden gevormd af.

o Behoefte aan bloed stijgt afhankelijk van de activiteit en wordt opgevangen door

 Aantal capillairen

 Pompwerking door wisselende contractie – relaxatie

 Vasoconstrictie – vasodilatatie

 Innervatie: zenuw (door epi-, peri- en endomysium)  60% motorische vezels  opsplitsen in afzonderlijke innervatie van iedere spiervezel

Bouw van skeletspier

 Spiervezels lopen parallel aan de spier

 In iedere spiervezel lopen myofibrillen parallel over elkaar

 Naargelang een spiervezel een grote of kleine bijdrage levert aan de spierkracht bezitten ze meer of minder myofibrillen

 Iedere myofibril is opgebouwd uit verschillende sacromeren

 Z-lijnen vormen de twee grenzen van ieder sacromeer

v. Zenuwprikkel naar spier

 Skeletspieren moeten gestimuleerd worden door een zenuw om te kunnen contraheren

 Motor unit:

o Neuron

o Spiercellen worden gestimuleerd door dit neuron

De neuromusculaire junctie

 Motorische zenuwcel stuurt de spier

 Axon vertakt in fijnere takken, deze eindigen in een synapsknop

 Halverwege de spiervezel staat de synaps met de vezel in verbinding en vormt een deel van de neuromusculaire junctie

 Cytoplasma van de synapsknop bevat mitochondriën en blaasjes die met moleculen acetylcholine (Ach) zijn gevuld  neurotransmitter

 Het vrijmaken van Ach vanuit de synapsknop leidt tot veranderingen in het sarcolemma die de contractie van de spiervezel veroorzaakt.

 De synapsspleet en de motorische eindplaat bevatten het enzym acetylcholinesterase (AChE) dat moleculen Ach afbreekt. (negatieve feedback)

Wat gebeurt er bij de neuromusculaire junctie?

 Aankomst van een actiepotentiaal bij de synapsknop

 Het vrijmaken van Ach. Wanneer actiepotentiaal langs het axon van een motorisch neuron naar de synapsknop verplaatst, geven blaasjes in de synapsknop Ach in de synapsspleet af.

 De binding van Ach aan de motorische eindplaat. Ach-moleculen diffunderen over synapsspleet en binden zich aan Ach receptoren op het sarcolemma. Hierdoor wordt de membraan doorlaatbaar voor natriumionen. Die instroom van Na-ionen veroorzaak een actiepotentiaal in het sarcolemma.

 Het ontstaan van een actiepotentiaal bij het sarcolemma. Actiepotentiaal verplaatst zich over gehele oppervlak van sarcolemma. Actiepotentiaal voortgeleid  terminale cisteren geven heel veel calciumionen af. Terminale cisternen omgeven de spiervezels van sacromeren.

vi. Contractie skeletspier

 “alles of niets”-principe

 In een skeletspier zullen niet altijd alle vezels gestimuleerd worden tijdens hetzelfde interval

 Verschillende combinaties van spiervezelcontracties kunnen verschillende reacties geven

 Verschillende responsen – verschillende graden van spierverkorting, snelle stimuli geven een constante contractie of tetanuscontractie

Het contractieproces

Stappen waarmee een contractie begint:

1) Bij de neuromusculaire junctie bindt Ach dat door de synapsknop is afgegeven, zich aan receptoren op het sarcolemma

2) Daardoor verandert de membraanpotentiaal van de spiervezels, dit leidt tot het ontstaan van een actiepotentiaal die zich over het gehele opp. Van de spiervezel en langs de T-tubuli verspreidt  spiervezel wordt gestimuleerd

3) Het sarcoplasmatisch reticulum (SR) geeft opgeslagen calcium ionen af, waardoor de calciumconcentratie van het sarcoplasma en rond de sarcomeren stijgt  Ca2+ ionen worden vrijgelaten

4) calciumionen binden zich aan troponine, waardoor tropomyosine zich verplaatst en de actieve plaatsen op de dunne(actine)filamenten bloot komen te liggen. Kruisbruggen ontstaan wanneer myosineknoppen zich aan actieve plaatsen binden  dunne filamenten glijden naar het midden van het sarcomeer

5) de contractie begint wanneer zich herhaaldelijk cycli van kruisbrugvorming, draaiing en losmaking voordoen, de energie hiervoor wordt geleverd door de afbraak van ATP. Door deze gebeurtenissen glijden de filamenten tss elkaar en wordt de spiervezel korter  spiervezel trekt samen

Stappen waarmee een contractie eindigt

6) het generen van actiepotentialen stopt als Ach door AChE wordt afgebroken

7) Het SR neemt de calciumionen weer op en de concentratie van calciumionen in het sarcoplasma daalt

8) Wanneer de contractie van calciumionen weer bijna op het normale rustniveau is teruggekeerd, komen de troponine- en tropomyosinemoleculen weer in hun normale positie terug. Door deze verandering worden de actieve plaatsen opnieuw bedekt en wordt verdere interactie van de kruisbruggen voorkomen.

9) zonder kruisbruggen kunnen de filamenten niet langer in elkaar schuiven en eindigt de contractie

10) spierontspanning treedt op en de spier krijgt zijn oorspronkelijke lengte terug, dit is een passief proces

Spiervezels worden korter wanneer dunne filamenten met dikke filamenten reageren en deze tussen elkaar glijden. Het signaal voor de contractie is het verschijnen van vrije calciumionen in het sarcoplasma; de calciumionen worden door het sarcoplasmatisch reticulum afgegeven als de spiervezels wordt gestimuleerd door het motorisch neuron waarmee deze in verbinding staat. Contractie is een actief proces; ontspanning en terugkeer tot de rusttoestand is volkomen passief.

De contractiecyclus

Stap 1: actieve plaats wordt blootgelegd na de binding van calciumionen (Ca2+) aan troponine

Stap 2: myosine-kruisbrug ontstaat en hecht zich aan de blootgelegde actieve plaats op de dunne filamenten

Stap 3: de aangehechte myosinekop draait zich naar het centrum van de sarcomeer en ADP en een fosfaatgroep komen vrij. Bij deze stap wordt de energie gebruikt die in rust in het myosinemolecuul was opgeslagen

Stap 4: de kruisbruggen maken zich los wanneer de myosinekop zich aan een ander ATP-molecuul bindt.

Stap 5: de losgemaakte myosinekop wordt gereactiveerd terwijl deze het ATP splitst en de vrijgemaakte energie opslaat. Nu kan de hele cyclus vanaf stap 2 worden herhaald.

3. Spiervezeltypes

bv: duursporters (marathonlopers)

 Type II: witte, fasische, bewegings snelle vezels of fast-twitch vezels

bv: sprinters

4. Spiervermoeidheid en zuurstoftekort

 De algemene reden voor deze spiervermoeidheid is een tekort aan O2 (zuurstof)

 O2 is noodzakelijk om opgehoopt melkzuur te verwijderen

 Toegenomen verzuring (melkzuur) en een tekort aan ATP laat een spier minder efficiënt contraheren

5. Relatie met handelen

 Respiratoir systeem

= ademhalingssysteem: O2/CO2 huishouding. Geheel van longen, ribbenkast en centrale regulatie-systemen (in het verlengde merg van de hersenen) dat zorg draagt voor de ademhaling (respiratie) De ademhaling betreft de inademing (inhalatie) van verse zuurstofrijke lucht naar de longen en afvoer (expiratie) van koolzuurrijke lucht uit de longen.

 Cardiovasculair systeem

Transport van bloed en lymfe doorheen de bloedbaan

o Transporteert voedingsstoffen, gassen, hormonen, … van en naar cellen in het lichaam

o Helpt bij ziekten

o Stabiliseert lichaamstemperatuur en de pH (homeostase)

Bloedsomloop bestaat uit:

o Cardiovasculair systeem: verspreid bloed

o Lymfestelsel: verdeeld lymfeklieren stoffen

Het bloed, hart en bloedvaten vormen het cardiovasculaire systeem

De lymfe, lymfeklieren en lymfevaten vormen het lymfestelsel

 Digestief systeem

Maagdarmstelsel

Staat in voor vertering en opname voedingsstoffen. Opgebouwd uit mond, pharynx, slokdarm, darmen, alvleesklier, lever en galblaas.