Inleiding Inspanningsfysiologie
Hoofdstuk 1. Structure and function of exercising muscle
Verschillende soorten spieren:
1. Gladde spieren: onwillekeurige spieren; staan niet onder directe bewuste controle.
-> bloedvaatwanden, wanden van de meeste interne organen
2. Hartspier: onwillekeurige spier, 'bestuurt' zichzelf (met fine-tuning van hormonen en zenuwstelsel)
-> hart
3. Skeletspieren: willekeurige spieren, staan onder directe bewuste controle, meer dan 600, gestreepte
spieren (door gestreepte voorkomen van de spiervezels).
Lagen om spieren heen:
- Epimysium: omringt de hele spier en houdt die bij elkaar
- Perimysium: bindweefsel dat de spiervezels (fasciculus) omringt
- Endoymsium: bindweefsel dat elke spiervezel apart omringt
Spiercellen (= spiervezels) hebben meerdere celkernen.
Plasmalemma: plasmamembraan om een individuele spiervezel heen. Plasmalemma is onderdeel van
het sarcolemma (= plasmalemma en basaalmembraan). Aan het einde van elke spiervezel versmelt het
plasmalemma met de pees die weer vastzit in het bot. Pezen zijn gemaakt van vezelachtige stukjes van
bindweefsel die de kracht van de spiervezels overbrengen naar de botten en dus beweging mogelijk
maken. Het plasmalemma heeft plooien bij het eindplaatje, waardoor de overdracht van het
actiepotentiaal van de motorneuron naar de spiervezel wordt vergemakkelijkt. Ook helpt het
plasmalemma met het handhaven van de zuur-basebalans en transporteert het metabolieten van het
capillaire bloed naar de spiervezels.
Satellietcellen: tussen plasmalemma en basaalmembraan in. Zorgen voor groei en ontwikkeling van
de skeletspieren en ook de aanpassing van de spieren aan blessure, immobilisatie en training.
Sarcoplasma: de ruimtes in de myofibrillen (de samentrekkende elementen van de spieren) zijn
gevuld met een soort gelatinespul -> sarcoplasma. Het vloeibare gedeelte van de spiervezel ->
cytoplasma van de spiervezel. Bestaat vooral uit opgeloste eiwitten, mineralen, glycogeen, vetten en
nodige organellen. In het sarcoplasma zit ook een netwerk van transversale (dwarse) tubuli (T-
tubuli): verlengingen van het plasmalemma die lateraal (zijdelings) door de spiervezel lopen. Deze T-
tubuli zijn aan elkaar verbonden, waardoor zenuwimpulsen die worden ontvangen door het
plasmalemma snel kunnen worden overgebracht naar de individuele myofibrillen. Ook kunnen stoffen
de cel in- en uit via de T-tubuli. In de spiervezel zit ook een sarcoplasmatisch reticulum (SR): een
opslag voor calcium.
Elke spiervezel bevat honderden tot duizenden myofibrillen: lange strengen van sarcomeren.
Sarcomeren: basis van een myofibril en het basis samentrekkend element van een spier. Elk myofibril
bestaat uit vele sarcomeren. Elk sarcomeer loopt van Z-disk tot Z-disk en bevat:
- I-band (lichte zone)
-> alleen dunne filamenten
, - A-band (donkere zone)
-> zowel dunne als dikke filamenten
- H-zone (midden van de A-band)
-> alleen dikke filamenten (door gebrek aan dunne filamenten lijkt de H-zone lichter dan de A-band)
- M-line in het midden van de H-zone
-> eiwitten die de aanhechtingsplaats vormen voor de dikke filamenten en die helpen de structuur van
de sarcomeer te stabiliseren
- rest van de A-band
- een tweede I-band
Dunne filamenten: actine, dikke filamenten: myosine. De Z-disk bestaat uit eiwitten, waar ze samen
met de eiwitten titine en nebuline zorgen voor aanhechtingspunten en stabiliteit van de dunne
filamenten.
Dikke filamenten
Tweederde van alle eiwitten in de spiercellen is myosine, het voornamelijkste eiwit waar de dikke
filamenten uit bestaan. Elk dik filament bevat veel myosinekoppen, die uitsteken om cross-bridges te
vormen met de dunne filamenten voor spiersamentrekking.
Dunne filamenten
Bestaan uit drie eiwitten: actine, tropomyosine en troponine. Elke dun filament zit met één kant vast
aan een Z-disk, en de andere kant reikt naar het midden van de sarcomeer, in de ruimte tussen de
dikke filamenten. Elk dun filament heeft actieve plekken waar myosinekoppen kunnen binden.
Tropomyosine wikkelt zich om de actinestrengen, troponine doet dat soms ook, of bindt zich juist weer
aan de tropomyosine. Tropomyosine verbergt de plekken op de actine waar myosine zich kan binden.
α-motorneuron: zenuwcel die contact maakt met en impulsen doorstuurt aan veel spiervezels. Motor
unit: een enkel α-motorneuron en alle spiervezels die deze aanstuurt. Neuromuscular junction:
synaps tussen de α-motorneuron en spiervezel. Excitatie-contractie koppeling: actiepotentiaal van
het brein of ruggenmerg naar een α-motorneuron -> via dendrieten naar axon -> axon terminals ->
acetylcholine wordt losgelaten -> bindt via synapsspleet aan receptoren op het plasmalemma -> als er
genoeg acetylcholine wordt gebonden -> actiepotentiaal over de hele lengte van de spiervezel -> ion
kanalen open in het celmembraan -> natrium de cel in = depolarisatie.
Het aankomen van een actiepotentiaal bij het sarcoplasmatisch reticulum zorgt er voor dat die grote
hoeveelheden opgeslagen calciumionen (Ca2+) vrijlaat in het sarcoplasma. Deze calciumionen binden
zich aan de troponine op de actinemoleculen. Troponine is erg gevoelig voor calcium, en zorgt ervoor
dat de tropomyosine van de bindingsplekken wordt gehaald. Hierdoor kunnen de myosinekoppen
binden aan de actinemoleculen.
Spieren samentrekken = vezels verkorten -> sliding filament theory: als de myosinebruggen zijn
geactiveerd, binden ze met actine waardoor er iets verandert. Hierdoor gaat de myosinekop kantelen
(= power stroke) en trekt hij zo het dunne filament naar het midden van de sarcomeer. Direct nadat de
myosinekop kantelt, breekt hij los van de actieve aanhechtingsplek en roteert terug naar de normale
stand. Hierdoor bindt hij aan een nieuwe actieve aanhechtingsplek verder op het actine filament. Dit
proces blijft duren totdat de einde van de myosinefilamenten de Z-disks bereiken, of totdat de Ca 2+
teruggepompt wordt het SR in.
Hoofdstuk 1. Structure and function of exercising muscle
Verschillende soorten spieren:
1. Gladde spieren: onwillekeurige spieren; staan niet onder directe bewuste controle.
-> bloedvaatwanden, wanden van de meeste interne organen
2. Hartspier: onwillekeurige spier, 'bestuurt' zichzelf (met fine-tuning van hormonen en zenuwstelsel)
-> hart
3. Skeletspieren: willekeurige spieren, staan onder directe bewuste controle, meer dan 600, gestreepte
spieren (door gestreepte voorkomen van de spiervezels).
Lagen om spieren heen:
- Epimysium: omringt de hele spier en houdt die bij elkaar
- Perimysium: bindweefsel dat de spiervezels (fasciculus) omringt
- Endoymsium: bindweefsel dat elke spiervezel apart omringt
Spiercellen (= spiervezels) hebben meerdere celkernen.
Plasmalemma: plasmamembraan om een individuele spiervezel heen. Plasmalemma is onderdeel van
het sarcolemma (= plasmalemma en basaalmembraan). Aan het einde van elke spiervezel versmelt het
plasmalemma met de pees die weer vastzit in het bot. Pezen zijn gemaakt van vezelachtige stukjes van
bindweefsel die de kracht van de spiervezels overbrengen naar de botten en dus beweging mogelijk
maken. Het plasmalemma heeft plooien bij het eindplaatje, waardoor de overdracht van het
actiepotentiaal van de motorneuron naar de spiervezel wordt vergemakkelijkt. Ook helpt het
plasmalemma met het handhaven van de zuur-basebalans en transporteert het metabolieten van het
capillaire bloed naar de spiervezels.
Satellietcellen: tussen plasmalemma en basaalmembraan in. Zorgen voor groei en ontwikkeling van
de skeletspieren en ook de aanpassing van de spieren aan blessure, immobilisatie en training.
Sarcoplasma: de ruimtes in de myofibrillen (de samentrekkende elementen van de spieren) zijn
gevuld met een soort gelatinespul -> sarcoplasma. Het vloeibare gedeelte van de spiervezel ->
cytoplasma van de spiervezel. Bestaat vooral uit opgeloste eiwitten, mineralen, glycogeen, vetten en
nodige organellen. In het sarcoplasma zit ook een netwerk van transversale (dwarse) tubuli (T-
tubuli): verlengingen van het plasmalemma die lateraal (zijdelings) door de spiervezel lopen. Deze T-
tubuli zijn aan elkaar verbonden, waardoor zenuwimpulsen die worden ontvangen door het
plasmalemma snel kunnen worden overgebracht naar de individuele myofibrillen. Ook kunnen stoffen
de cel in- en uit via de T-tubuli. In de spiervezel zit ook een sarcoplasmatisch reticulum (SR): een
opslag voor calcium.
Elke spiervezel bevat honderden tot duizenden myofibrillen: lange strengen van sarcomeren.
Sarcomeren: basis van een myofibril en het basis samentrekkend element van een spier. Elk myofibril
bestaat uit vele sarcomeren. Elk sarcomeer loopt van Z-disk tot Z-disk en bevat:
- I-band (lichte zone)
-> alleen dunne filamenten
, - A-band (donkere zone)
-> zowel dunne als dikke filamenten
- H-zone (midden van de A-band)
-> alleen dikke filamenten (door gebrek aan dunne filamenten lijkt de H-zone lichter dan de A-band)
- M-line in het midden van de H-zone
-> eiwitten die de aanhechtingsplaats vormen voor de dikke filamenten en die helpen de structuur van
de sarcomeer te stabiliseren
- rest van de A-band
- een tweede I-band
Dunne filamenten: actine, dikke filamenten: myosine. De Z-disk bestaat uit eiwitten, waar ze samen
met de eiwitten titine en nebuline zorgen voor aanhechtingspunten en stabiliteit van de dunne
filamenten.
Dikke filamenten
Tweederde van alle eiwitten in de spiercellen is myosine, het voornamelijkste eiwit waar de dikke
filamenten uit bestaan. Elk dik filament bevat veel myosinekoppen, die uitsteken om cross-bridges te
vormen met de dunne filamenten voor spiersamentrekking.
Dunne filamenten
Bestaan uit drie eiwitten: actine, tropomyosine en troponine. Elke dun filament zit met één kant vast
aan een Z-disk, en de andere kant reikt naar het midden van de sarcomeer, in de ruimte tussen de
dikke filamenten. Elk dun filament heeft actieve plekken waar myosinekoppen kunnen binden.
Tropomyosine wikkelt zich om de actinestrengen, troponine doet dat soms ook, of bindt zich juist weer
aan de tropomyosine. Tropomyosine verbergt de plekken op de actine waar myosine zich kan binden.
α-motorneuron: zenuwcel die contact maakt met en impulsen doorstuurt aan veel spiervezels. Motor
unit: een enkel α-motorneuron en alle spiervezels die deze aanstuurt. Neuromuscular junction:
synaps tussen de α-motorneuron en spiervezel. Excitatie-contractie koppeling: actiepotentiaal van
het brein of ruggenmerg naar een α-motorneuron -> via dendrieten naar axon -> axon terminals ->
acetylcholine wordt losgelaten -> bindt via synapsspleet aan receptoren op het plasmalemma -> als er
genoeg acetylcholine wordt gebonden -> actiepotentiaal over de hele lengte van de spiervezel -> ion
kanalen open in het celmembraan -> natrium de cel in = depolarisatie.
Het aankomen van een actiepotentiaal bij het sarcoplasmatisch reticulum zorgt er voor dat die grote
hoeveelheden opgeslagen calciumionen (Ca2+) vrijlaat in het sarcoplasma. Deze calciumionen binden
zich aan de troponine op de actinemoleculen. Troponine is erg gevoelig voor calcium, en zorgt ervoor
dat de tropomyosine van de bindingsplekken wordt gehaald. Hierdoor kunnen de myosinekoppen
binden aan de actinemoleculen.
Spieren samentrekken = vezels verkorten -> sliding filament theory: als de myosinebruggen zijn
geactiveerd, binden ze met actine waardoor er iets verandert. Hierdoor gaat de myosinekop kantelen
(= power stroke) en trekt hij zo het dunne filament naar het midden van de sarcomeer. Direct nadat de
myosinekop kantelt, breekt hij los van de actieve aanhechtingsplek en roteert terug naar de normale
stand. Hierdoor bindt hij aan een nieuwe actieve aanhechtingsplek verder op het actine filament. Dit
proces blijft duren totdat de einde van de myosinefilamenten de Z-disks bereiken, of totdat de Ca 2+
teruggepompt wordt het SR in.
