INSPANNINGSFYSIOLOGIE – DE SMET
SPIEROPBOUW
Muscle → fascicle → fiber → myofibril → sarcomere → epimysium → perimysium → endomysium → sarcolemma
Sarcomeer = myosinefilamenten + (dunnere) actinefilamenten
SARCOMEER
Donker = myosine → aanhechting op M-lijn
Wit = actine → aanhechting op Z-lijn
Myosinehoofdjes zorgen ervoor dat ATP gehydrolyseerd kan worden →
chemische energie wordt vrijgegeven en omgezet naar mechanische energie
zodat arbeid geleverd kan worden
Myosinehoofdjes binden op actinefilamenten en gaan ze naar zich toe trekken
(richting M-lijn)
SPIERVEZEL
T-tubuli
- Een 'tunnel' van het sarcolemma (celmembraan van de spiercel)
- Omsluiten elke myofibril
- Staan in contact met het sarcoplasmatisch reticulum (SR)
- Functie: voortgeleiding van de elektrochemische
depolarisatiegolf van het sarcolemma naar het SR
o Dit veroorzaakt de vrijgave van Ca²⁺ in de cel, wat de
o contractie van het sarcomeer initieert
Sarcoplasmatisch reticulum (SR)
1
, - Omsluit elke myofibril
o Zorgt voor structurele integriteit van de cel
- Opslag van Ca²⁺ (door actief transport van Ca²⁺ in het SR)
- In rust: [Ca²⁺] is hoger in het SR dan in het sarcoplasma
DEPOLARISATIE VAN DE MOTORISCHE EINDPLAAT → SARCOLEMMA → T-TUBULI → SR
1. Aankomst zenuwimpuls
o Zenuwimpuls bereikt het axonuiteinde
2. Vrijgave van acetylcholine (Ach)
o Ach wordt vrijgelaten in de synaptische spleet en bindt aan Ach-receptoren op het sarcolemma
3. Ionenkanalen activatie
o Ach-receptoren functioneren als ionenkanalen
• K+ stroomt naar buiten
• Meer Na+ stroomt naar binnen
4. Verandering membraanpotentiaal
o Binnenkant van de spiercel wordt tijdelijk positief geladen → actiepotentiaal (AP)
5. Verspreiding actiepotentiaal
o AP verspreidt zich over het sarcolemma en via de T-tubuli
6. Vrijgave van Ca2+ door SR
o T-tubuli activeren het SR om Ca2+ vrij te geven
7. Start van contractie
o Ca2+ bindt aan troponine → myosinebindingsplaatsen op actine worden blootgelegd
o Cross-bridge cycling wordt geactiveerd
SLIDING FILAMENT THEORIE
1. Cross-bridge formation
1. Ca2+ influx: Ca2+ stroomt het sarcoplasma in vanuit het SR
2. Ca2+ bindt troponine: Ca2+ bindt aan troponine op de actinefilamenten
3. Troponine verandert van vorm: hierdoor worden de myosinebindingsplaatsen op actine blootgelegd
4. Myosinekoppen binden aan actine: de ‘geactiveerde’ myosinekop hecht zich aan het actinefilament
2. Activatie van myosinekop → door ATP-hydrolysatie
1. ATP-binding: ATP bindt aan de myosinekop
2. ATP-hydrolyse: ATP wordt omgezet in ADP + Pi, waardoor de myosinekop in een ‘cocked’ positie komt
(voorbereid op binding)
3. Cross-bridge cycle
1. Binding: myosinekop bindt aan actine (Pi wordt vrijgegeven)
2. Power stroke (mechanische arbeid): myosinekop trekt het actinefilament naar binnen (ADP wordt vrijgegeven)
3. Loskoppeling: een nieuw ATP-molecule bindt aan myosine, waardoor het loskomt van actine
4. Reactivatie: ATP wordt gehydrolyseerd, waardoor de myosinekop opnieuw wordt ‘opgeladen’ in de cocked
positie
Herhaling van de cyclus: dit proces gaat door zolang Ca2+ en ATP beschikbaar zijn
ENERGIE VOOR DE SPIERCONTRACTIE: ATP -HYDROLYSE
Volgende 2 processen vragen energie:
2
, - Actieve SERCA-pomp: zorgt ervoor dat spier terug kan relaxeren →
heropname van Ca2+ vanuit cytoplasma naar SR
- Na/K-pomp zorgt voor membraanpotentiaalregeling (per ATP: 3 Na+ naar
buiten en 2 K+ naar binnen)
Fosfaat is verbonden met hoogenergetische binding, bij deze splitsting krijg je
energie → gekatalyseerd door myosine ATPase
Hydrolisatie van ATP met myosine ATPase resultaat in ADP + Pi + H+ + energie
H+ zorgt voor verzuring in spiercel
Als het nodig is, kan ADP ook nog is gehydrolyseerd worden naar AMP
Naam is afhankelijk van
aantal fosfaatgroepen
ATP-SYSTEEM: ENERGIEVOORRAAD OF ENERGIECARRIER?
ATP-VOORRAAD EN VERBRUIK TIJDENS INSPANNING
ATP-voorraad in spieren:
- Vergelijkbaar tussen mannen en vrouwen ATP wordt omgezet naar ADP (en
- Vergelijkbaar tussen atleten en sedentairen eventueel AMP), maar ADP wordt
o Gemiddeld: 5-6 mmol ATP per kg spier snel terug omgezet naar ATP →
blijft dus redelijk constant,
Voorbeeld: 100m sprint slechts een beetje verlaagd bij
inspanning
- Snelheid: gemiddeld ± 30km/h, piek tot 40km/h
- Verbruik: ± 3 mmol ATP/s
o Resultaat: ATP-systeem uitgeput binnen 1-3 seconden
Voorbeeld: fietssprint bij 900 Watt
- Verbruik: ± 3.7 mmol ATP/s
o Resultaat: ATP-systeem uitgeput binnen ± 2 seconden
10 KM RUN
Voorwaarden van de inspanning:
- 20 km/h voor 30 minuten (1800 seconden)
- ATP-verbruik: ± 1.7 mmol ATP/s per kg spiermassa
- Spiermassa: 10 kg
Berekening van ATP-verbruik: 1800 s x 1.7 mmol ATP/s x 10 kg = 30 600 mmol ATP
(30.6 mol)
Gewicht van ATP-verbruik: 1 mol ATP = 507 g → 30.6 mol x 507 g = 16 kg ATP
→ ATP-afbraak is recht evenredig
met intensiteit van inspanning
(hogere intensiteit, hogere 3
energienood)
, ATP is te zwaar als energiereserve: het opslaan van 16 kg ATP is niet haalbaar voor het lichaam
ATP is een energiedrager: het lichaam gebruikt ATP als een directe energiebron, maar het wordt continu en direct
opnieuw gesynthetiseerd
ENERGIESYSTEMEN EN SUBSTRATEN VOOR RESYNTHESE VAN ATP
1. Fosfocreatine-systeem
2. Glycolyse
o Anaerobe glycolyse
• Glucose → pyruvaat → melkzuur (lactaat- + H+)
o Aerobe glycolyse
• Glucose → pyruvaat → acetyl-CoA → oxidatieve
fosforylering
o Substraatopslag
• Spierglycogeen
• Leverglycogeen
• Darm (koolhydraatinname)
• Bloedglucose
3. Krebscyslus en oxidatieve fosforylering in mitochondriën
o Substraatopslag
• Intramusculaire triglyceriden
• Perifere triglyceriden
• Bloedtriglyceriden
Kenmerken energieproductie
- Maximale ATP-productiesnelheid (vermogen) = hoeveel energie er per tijdseenheid kan vrijgezet worden
- Substraat en substraatopslag (capaciteit) = hoeveel energie er opgeslagen is in lichaam en hoelang we energie via
die substraten kunnen gebruiken
o Voor koolhydraten: grootste voorraad is skeletale spieren, 2 de grootste voorraad is lever
- Tijd nodig voor maximale activatie (maximale snelheid of flux) van het energiesysteem
- O2-behoefte
- Vorming van metabolieten
Tijd die nodig is om maximale activatie van het energiesysteem te bereiken:
- Pcr: praktisch onmiddellijk
- Anaerobe glycolyse: 3-4 seconden
- Aerobe glycolyse: 2-3 minuten
- Vetoxidatie: 20-30 minuten
ENERGIESYSTEMEN AT PLAY: GESCHATTE RELATIEVE ENERGIEBIJDRAGE
Kijken naar de verschillen per discipline
Bv bij 100m sprint is de helft uit fosfocreatine
→ hoe verder je gaat, hoe minder anaeroob = hoe minder
lactaat, hoe meer acetyl-CoA
OF
Echt marathon/ ultra afstanden gaat meer richting vetten
FOSFOCREATINESYSTEEM
4
SPIEROPBOUW
Muscle → fascicle → fiber → myofibril → sarcomere → epimysium → perimysium → endomysium → sarcolemma
Sarcomeer = myosinefilamenten + (dunnere) actinefilamenten
SARCOMEER
Donker = myosine → aanhechting op M-lijn
Wit = actine → aanhechting op Z-lijn
Myosinehoofdjes zorgen ervoor dat ATP gehydrolyseerd kan worden →
chemische energie wordt vrijgegeven en omgezet naar mechanische energie
zodat arbeid geleverd kan worden
Myosinehoofdjes binden op actinefilamenten en gaan ze naar zich toe trekken
(richting M-lijn)
SPIERVEZEL
T-tubuli
- Een 'tunnel' van het sarcolemma (celmembraan van de spiercel)
- Omsluiten elke myofibril
- Staan in contact met het sarcoplasmatisch reticulum (SR)
- Functie: voortgeleiding van de elektrochemische
depolarisatiegolf van het sarcolemma naar het SR
o Dit veroorzaakt de vrijgave van Ca²⁺ in de cel, wat de
o contractie van het sarcomeer initieert
Sarcoplasmatisch reticulum (SR)
1
, - Omsluit elke myofibril
o Zorgt voor structurele integriteit van de cel
- Opslag van Ca²⁺ (door actief transport van Ca²⁺ in het SR)
- In rust: [Ca²⁺] is hoger in het SR dan in het sarcoplasma
DEPOLARISATIE VAN DE MOTORISCHE EINDPLAAT → SARCOLEMMA → T-TUBULI → SR
1. Aankomst zenuwimpuls
o Zenuwimpuls bereikt het axonuiteinde
2. Vrijgave van acetylcholine (Ach)
o Ach wordt vrijgelaten in de synaptische spleet en bindt aan Ach-receptoren op het sarcolemma
3. Ionenkanalen activatie
o Ach-receptoren functioneren als ionenkanalen
• K+ stroomt naar buiten
• Meer Na+ stroomt naar binnen
4. Verandering membraanpotentiaal
o Binnenkant van de spiercel wordt tijdelijk positief geladen → actiepotentiaal (AP)
5. Verspreiding actiepotentiaal
o AP verspreidt zich over het sarcolemma en via de T-tubuli
6. Vrijgave van Ca2+ door SR
o T-tubuli activeren het SR om Ca2+ vrij te geven
7. Start van contractie
o Ca2+ bindt aan troponine → myosinebindingsplaatsen op actine worden blootgelegd
o Cross-bridge cycling wordt geactiveerd
SLIDING FILAMENT THEORIE
1. Cross-bridge formation
1. Ca2+ influx: Ca2+ stroomt het sarcoplasma in vanuit het SR
2. Ca2+ bindt troponine: Ca2+ bindt aan troponine op de actinefilamenten
3. Troponine verandert van vorm: hierdoor worden de myosinebindingsplaatsen op actine blootgelegd
4. Myosinekoppen binden aan actine: de ‘geactiveerde’ myosinekop hecht zich aan het actinefilament
2. Activatie van myosinekop → door ATP-hydrolysatie
1. ATP-binding: ATP bindt aan de myosinekop
2. ATP-hydrolyse: ATP wordt omgezet in ADP + Pi, waardoor de myosinekop in een ‘cocked’ positie komt
(voorbereid op binding)
3. Cross-bridge cycle
1. Binding: myosinekop bindt aan actine (Pi wordt vrijgegeven)
2. Power stroke (mechanische arbeid): myosinekop trekt het actinefilament naar binnen (ADP wordt vrijgegeven)
3. Loskoppeling: een nieuw ATP-molecule bindt aan myosine, waardoor het loskomt van actine
4. Reactivatie: ATP wordt gehydrolyseerd, waardoor de myosinekop opnieuw wordt ‘opgeladen’ in de cocked
positie
Herhaling van de cyclus: dit proces gaat door zolang Ca2+ en ATP beschikbaar zijn
ENERGIE VOOR DE SPIERCONTRACTIE: ATP -HYDROLYSE
Volgende 2 processen vragen energie:
2
, - Actieve SERCA-pomp: zorgt ervoor dat spier terug kan relaxeren →
heropname van Ca2+ vanuit cytoplasma naar SR
- Na/K-pomp zorgt voor membraanpotentiaalregeling (per ATP: 3 Na+ naar
buiten en 2 K+ naar binnen)
Fosfaat is verbonden met hoogenergetische binding, bij deze splitsting krijg je
energie → gekatalyseerd door myosine ATPase
Hydrolisatie van ATP met myosine ATPase resultaat in ADP + Pi + H+ + energie
H+ zorgt voor verzuring in spiercel
Als het nodig is, kan ADP ook nog is gehydrolyseerd worden naar AMP
Naam is afhankelijk van
aantal fosfaatgroepen
ATP-SYSTEEM: ENERGIEVOORRAAD OF ENERGIECARRIER?
ATP-VOORRAAD EN VERBRUIK TIJDENS INSPANNING
ATP-voorraad in spieren:
- Vergelijkbaar tussen mannen en vrouwen ATP wordt omgezet naar ADP (en
- Vergelijkbaar tussen atleten en sedentairen eventueel AMP), maar ADP wordt
o Gemiddeld: 5-6 mmol ATP per kg spier snel terug omgezet naar ATP →
blijft dus redelijk constant,
Voorbeeld: 100m sprint slechts een beetje verlaagd bij
inspanning
- Snelheid: gemiddeld ± 30km/h, piek tot 40km/h
- Verbruik: ± 3 mmol ATP/s
o Resultaat: ATP-systeem uitgeput binnen 1-3 seconden
Voorbeeld: fietssprint bij 900 Watt
- Verbruik: ± 3.7 mmol ATP/s
o Resultaat: ATP-systeem uitgeput binnen ± 2 seconden
10 KM RUN
Voorwaarden van de inspanning:
- 20 km/h voor 30 minuten (1800 seconden)
- ATP-verbruik: ± 1.7 mmol ATP/s per kg spiermassa
- Spiermassa: 10 kg
Berekening van ATP-verbruik: 1800 s x 1.7 mmol ATP/s x 10 kg = 30 600 mmol ATP
(30.6 mol)
Gewicht van ATP-verbruik: 1 mol ATP = 507 g → 30.6 mol x 507 g = 16 kg ATP
→ ATP-afbraak is recht evenredig
met intensiteit van inspanning
(hogere intensiteit, hogere 3
energienood)
, ATP is te zwaar als energiereserve: het opslaan van 16 kg ATP is niet haalbaar voor het lichaam
ATP is een energiedrager: het lichaam gebruikt ATP als een directe energiebron, maar het wordt continu en direct
opnieuw gesynthetiseerd
ENERGIESYSTEMEN EN SUBSTRATEN VOOR RESYNTHESE VAN ATP
1. Fosfocreatine-systeem
2. Glycolyse
o Anaerobe glycolyse
• Glucose → pyruvaat → melkzuur (lactaat- + H+)
o Aerobe glycolyse
• Glucose → pyruvaat → acetyl-CoA → oxidatieve
fosforylering
o Substraatopslag
• Spierglycogeen
• Leverglycogeen
• Darm (koolhydraatinname)
• Bloedglucose
3. Krebscyslus en oxidatieve fosforylering in mitochondriën
o Substraatopslag
• Intramusculaire triglyceriden
• Perifere triglyceriden
• Bloedtriglyceriden
Kenmerken energieproductie
- Maximale ATP-productiesnelheid (vermogen) = hoeveel energie er per tijdseenheid kan vrijgezet worden
- Substraat en substraatopslag (capaciteit) = hoeveel energie er opgeslagen is in lichaam en hoelang we energie via
die substraten kunnen gebruiken
o Voor koolhydraten: grootste voorraad is skeletale spieren, 2 de grootste voorraad is lever
- Tijd nodig voor maximale activatie (maximale snelheid of flux) van het energiesysteem
- O2-behoefte
- Vorming van metabolieten
Tijd die nodig is om maximale activatie van het energiesysteem te bereiken:
- Pcr: praktisch onmiddellijk
- Anaerobe glycolyse: 3-4 seconden
- Aerobe glycolyse: 2-3 minuten
- Vetoxidatie: 20-30 minuten
ENERGIESYSTEMEN AT PLAY: GESCHATTE RELATIEVE ENERGIEBIJDRAGE
Kijken naar de verschillen per discipline
Bv bij 100m sprint is de helft uit fosfocreatine
→ hoe verder je gaat, hoe minder anaeroob = hoe minder
lactaat, hoe meer acetyl-CoA
OF
Echt marathon/ ultra afstanden gaat meer richting vetten
FOSFOCREATINESYSTEEM
4
