Samenvatting inspanningsfysiologie prof de smet

INSPANNINGSFYSIOLOGIE - PROF DE SMET
LES 1: ENERGIEMETABOLISME EN SUBSTRAATSELECTIE TIJDENS INSPANNING

BASISPRINCIPES VAN SPIERSTRUCTUUR, DEPOLARISATIE EN CROSS -BRIDGE CYCLING


SPIER → SPIERBUNDELS → SPIERVEZELS → MYOFIBRILLEN → SARCOMEREN




EPIMYSIUM → PERIMYSIUM → ENDOMYSIUM → SARCOLEMMA

Rond de spier hebben we verschillende types van bindweefsel,
respectievelijk:

 Epimysium: rond de spier
 Perimysium: rond de spierbundels
 Endomysium: rond de spiervezels

Sarcolemma = celmembraan van een spiercel (fosfolipide
dubbellaag)


SARCOMEER

Afbeelding gemaakt met elektronenmicroscopie

Z-lijnen

 Donker: dikke myosinefilamenten
 Wit: dunne actinefilamenten




1

,SPIERVEZEL

 Sarcolemma = celwand
 Spiercel zit vol met organellen (niet veel ruimte)
 Cytoplasma/sarcoplasma = tussenruimte
 Myofibrillen met sarcomeren
 Myosine- en actinefilamenten

 Verschillende mitochondria tussen de myofibrillen
 Geel: rondom elke myofibril zie je T-tubuli
 Blauw: sarcoplasmatisch reticulum rondom elke myofibril omwikkeld

T-tubuli en sarcoplasmatisch reticulum

T-tubuli

 Tunnel van het sarcolemma: laten toe om in de spiervezel binnen te gaan
 Om elke myofibril gewikkeld
 In contact met het SR
 Voortzetting van elektrochemische depolarisatiegolf van het sarcolemma naar het
SR → calciumvrijgave in de cel initieert samentrekking van het sarcomeer

Sarcoplasmatisch reticulum

 Om elke myofibril gewikkeld → structurele integriteit van de cel
 Calciumopslag (actief transport naar SR): laat toe om spiercontracties te laten plaatsvinden
 In rust: calciumconcentratie hoger in SR vs sarcoplasma (zit vol met calcium in rust)


DEPOLARISATIE VAN MOTORISCHE EINDPLAAT → SARCOLEMMA → T-TUBULI → SR

Neuromusculaire junctie

 Zenuwimpuls bereikt axonterminal
 Afgifte van acetylcholine
 Activering van acetylcholinereceptoren → worden ionenkanalen
- Ionenkanaal doet 2 dingen: beetje kalium uit de spiercel, maar nog meer natrium in de spiercel
 Verandering in membraanpotentiaal: binnenkant van spiercel wordt positief geladen → actiepotentiaal

Voortdurende voortplanting van actiepotentiaal langs het sarcolemma en langs de T-tubuli

Calcium vrijlating uit het SR, want T-tubuli staat in contact met SR

Calcium bindt op troponine en legt de myosine-bindingsplaats op actine bloot, zodat actine en myosine kunnen binden
→ cross-bridge cycling




2

,SLIDING FILAMENT THEORY

Cross-bridge vorming

 Calciuminstroom in sarcoplasma (vanuit SR)
 Calcium bindt troponine
 Troponine verandert vorm
 ‘Geactiveerde’ myosinehoofdje bindt actine

Activering van myosinehoofdje

 ATP bindt myosine
 ATP-hydrolysatie → ‘cocked’ positie

Crossbridge cycle

 Myosine bindt actine (Pi vrijlating)
 Power stroke (ADP vrijlating)
 Loslating van myosine van actine (ATP-binding)
 Reactivatie myosinehoofdje

ATP: ENERGIEOPSLAG OF ENERGIEDRAGER?


ENERGIE VOOR SPIERCONTRACTIES: ATP HYDROLYSE

Energie/ATP is op verschillende plaatsen nodig

 Belangrijkste: plaats waar de cross-bridge cycling plaatsvindt
- Daar wordt chemische energie omgezet in mechanische energie
 Thv het SR: om calcium die was vrijgezet in het cytoplasma terug in het SR te krijgen
- Dat vindt plaats via een actieve pomp, SERCA, nodig om spieren terug te laten ontspannen
• Spier ontspant pas als calcium terug in het SR opgenomen is
 Natrium-kaliumpomp: belangrijke pomp die energie vergt in de spiercel om de membraanpotentiaal adequaat
te houden
- Natrium wordt terug uit de cel gepompt

ATP

 = Adenosinetrifosfaat
 Bestaat uit adenosine (adenine + ribose) en 3 fosfaatgroepen eraan gebonden
- De fosfaatgroepen zijn gebonden met een binding die veel energie bevat → high energy bonds
 Wanneer de bindingen gesplitst worden komt er energie vrij
- Bij ATP-hydrolyse met water
• Gaat reageren onder invloed van een katalysator, myosine ATPase
• Daaruit wordt gevormd: ADP (adenosinedifosfaat), Pi (inorganisch fosfaat), proton (zorgt
voor verzuring in de spiercel) en energie (31kJ)
- ADP kan verder gehydrolyseert worden door een enzym (als het nodig is)
• Daaruit wordt gevormd: AMP (adenosinemonofosfaat; nog met 1 fosfaatgroep aan), Pi
(inorganisch fosfaat), proton en energie (31kJ)



3

, ATP-SYSTEEM: ENERGIEOPSLAG OF ENERGIEDRAGER?

ATP voorraad in de spier

 Weinig of niet verschillend tussen mannen en vrouwen/weinig of niet verschillend tussen atleten en niet-
atleten
- Het is een vrij vast gegeven, circa 5-6 mmol ATP/kg spier

Hoe snel verbruiken we dat?

 Bv. Fietssprint van 900W
- Tijdens een dergelijke sprint verbruik je 3,7 mmol ATP / seconde
- Stel dat we enkel die ATP hadden voor energie te leveren, dan zou dat op zijn binnen 2 sec → kunnen
we niet veel mee doen
 Bv. 100m sprint met een gemiddelde van 30km/u
- Verbruikt ook 3 mmol ATP/ seconde

➔ Dat systeem is heel snel uitgeput aan hoge intensiteiten

Hoe hoger de intensiteit, hoe hoger de ATP-afbraak per seconde

 Bv. 20km/u lopen voor 10km: we verbruiken 1,7 mmol
ATP/seconde
 Bv. 30km/u sprinten: we verbruiken 3 mmol ATP/seconde

10 km lopen
 20km/u, in 30 min, 1,7 mmol ATP/seconde verbruikt →
stel je rekruteert 10kg actieve spiermassa tijdens het lopen → 16
kg ATP afgebroken en heropgebouwd tijdens het lopen



➔ ATP is geen goede chemische molecule om als energievoorraad te dienen: het is veel te zwaar

➔ Het is eerder een energiecarrier die continu opnieuw aangemaakt moet worden door andere systemen

VERSCHILLENDE ENERGIESYSTEMEN: VERMOGEN, CAPACITEIT EN ENERGIEBIJDRAGE


ENERGIESYSTEMEN EN SUBSTRATEN VOOR DE RESYNTHESE VAN ATP

We hebben hiervoor 3 belangrijke energiesystemen:

1. Phosphocreatine systeem

2. Glycolyse

Onderverdeeld in 2 zaken: anaërobe glycolyse en aërobe glycolyse

 Maar de glycolyse is per definitie anaëroob (zonder zuurstof), want dat is van glucose of glycogeen tot
pyruvaat
 Anaërobe glycolyse is de afbraak van glucose tot melkzuur
- Melkzuur is een combinatie van lactaat en een proton, H+


4