De Smet — Inspanningsfysio
PRINCIPES KENNEN → NIET STUDIES VANBUITEN LEREN
Spieropbouw
Muscle → Fascicle → Fiber → Myofibril → Sarcomeer → Epimysium → Perimysium → Endomysium
→ Sarcolemma
Sarcomeer
Donker = myosine
Wit = actine
Spiervezel
1
,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
contractie van het sarcomeer initieert.
Sarcoplasmatisch reticulum (SR)
- 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. Ionkanalen activatie
o ACh-receptoren functioneren als ionkanalen:
➔ 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 sarcoplasmatisch
reticulum (SR) om Ca²⁺ vrij te geven.
7. Start van contractie
o Ca²⁺ bindt aan troponine → Myosinebindingsplaatsen op actine worden blootgelegd.
o Kruisbrugcycling (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
,2. Activatie van Myosinekop
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: Myosinekop trekt het actinefilament naar
binnen (ADP wordt vrijgegeven).
3. Loskoppeling: Een nieuw ATP-molecuul 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 hydrolise
Actieve SERCA pomp, zorgt voor spier
terug te relaxeren. (Via Ca2+ vervoer)
Na/K pomp zorgt voor
membraanpotentiaal regeling
Opbouw van 2de prentje
Fosfaat is verbonden met hoog energietsiche binding,
bij deze splitsting krijg je energie.
Hydrolisatie van ATP met myosine ATPase resulteert in
ADP + Pi + H+ + energie
H+ zorgt voor verzuring in spiercel.
Als het nodig is kan ADP ook nog is gehydrolyseerd
worden via nog een -ase, deze naam moet je niet
kennen
3
, ATP systeem: energie voorraad of energie carrier?
ATP-voorraad en verbruik tijdens inspanning
ATP-voorraad in spieren:
- Vergelijkbaar tussen mannen en vrouwen.
- Vergelijkbaar tussen atleten en sedentairen.
o Gemiddeld: 5-6 mmol ATP per kg spier.
Voorbeeld: 100 m sprint
- Snelheid: gemiddeld ~30 km/h, piek tot 40 km/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 × 1.7 mmol ATP/s × 10 kg = 30600 mmol ATP (30.6 mol).
Gewicht van ATP-verbruik:
• 1 mol ATP = 507 g → 30.6 mol × 507 g = 16 kg ATP.
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.
Energie systemen en substraten voor resynthesis van ATP
1. Fosfocreatine-systeem
2. Glycolyse
• Anaërobe glycolyse:
Glucose → Pyruvaat → Melkzuur (lactaat⁻ + H⁺).
• Aerobe glycolyse:
Glucose → Pyruvaat → Acetyl-CoA → Oxidatieve fosforylering.
• Substraatopslag:
o Spierglycogeen.
o Leverglycogeen.
o Darm (koolhydraatinname).
o Bloedglucose.
3. Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering in mitochondriën
• Substraatopslag:
o Intramusculaire triglyceriden.
o Perifere triglyceriden.
4
PRINCIPES KENNEN → NIET STUDIES VANBUITEN LEREN
Spieropbouw
Muscle → Fascicle → Fiber → Myofibril → Sarcomeer → Epimysium → Perimysium → Endomysium
→ Sarcolemma
Sarcomeer
Donker = myosine
Wit = actine
Spiervezel
1
,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
contractie van het sarcomeer initieert.
Sarcoplasmatisch reticulum (SR)
- 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. Ionkanalen activatie
o ACh-receptoren functioneren als ionkanalen:
➔ 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 sarcoplasmatisch
reticulum (SR) om Ca²⁺ vrij te geven.
7. Start van contractie
o Ca²⁺ bindt aan troponine → Myosinebindingsplaatsen op actine worden blootgelegd.
o Kruisbrugcycling (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
,2. Activatie van Myosinekop
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: Myosinekop trekt het actinefilament naar
binnen (ADP wordt vrijgegeven).
3. Loskoppeling: Een nieuw ATP-molecuul 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 hydrolise
Actieve SERCA pomp, zorgt voor spier
terug te relaxeren. (Via Ca2+ vervoer)
Na/K pomp zorgt voor
membraanpotentiaal regeling
Opbouw van 2de prentje
Fosfaat is verbonden met hoog energietsiche binding,
bij deze splitsting krijg je energie.
Hydrolisatie van ATP met myosine ATPase resulteert in
ADP + Pi + H+ + energie
H+ zorgt voor verzuring in spiercel.
Als het nodig is kan ADP ook nog is gehydrolyseerd
worden via nog een -ase, deze naam moet je niet
kennen
3
, ATP systeem: energie voorraad of energie carrier?
ATP-voorraad en verbruik tijdens inspanning
ATP-voorraad in spieren:
- Vergelijkbaar tussen mannen en vrouwen.
- Vergelijkbaar tussen atleten en sedentairen.
o Gemiddeld: 5-6 mmol ATP per kg spier.
Voorbeeld: 100 m sprint
- Snelheid: gemiddeld ~30 km/h, piek tot 40 km/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 × 1.7 mmol ATP/s × 10 kg = 30600 mmol ATP (30.6 mol).
Gewicht van ATP-verbruik:
• 1 mol ATP = 507 g → 30.6 mol × 507 g = 16 kg ATP.
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.
Energie systemen en substraten voor resynthesis van ATP
1. Fosfocreatine-systeem
2. Glycolyse
• Anaërobe glycolyse:
Glucose → Pyruvaat → Melkzuur (lactaat⁻ + H⁺).
• Aerobe glycolyse:
Glucose → Pyruvaat → Acetyl-CoA → Oxidatieve fosforylering.
• Substraatopslag:
o Spierglycogeen.
o Leverglycogeen.
o Darm (koolhydraatinname).
o Bloedglucose.
3. Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering in mitochondriën
• Substraatopslag:
o Intramusculaire triglyceriden.
o Perifere triglyceriden.
4
