Biomechanica
Academiejaar 2024-2025
,
,SPIERMECHANICA
1. Mechanische eigenschappen van het sarcomeer
FYSIOLOGISCHE BASIS VAN ONTWIKKELING VAN KRACHT IN SPIER
Spier bestaat uit een groot aantal sacromeren in serie en parallel
⟶ Sacromeer = kleinste bouwsteen van spier
⟶ We kunnen de mechanische eigenschap van een spier afleiden uit die van een sacromeer
STRUCTUUR VAN EEN SACROMEER
⟶ Één spiervezel = zes dunne filamenten (actine) rond elk dik filament (myosine)
Dikke filamenten (myosine): staart, nek & twee hoofdjes
Dunne filamenten (actine): bolvormig
⟶ Sacromeer = kleinste eenheid, verbonden door Z-lijnen
Actine is verbonden aan z-schijf
Tinine verbindt myosine met z-schijf waardoor deze elastisch is -> stabiliteit
⟶ Binding
Cross bridge: actine komt dicht bij myosine hoofdje -> spontaan
- Kan verbroken worden door ATP
SPIERCONTRACTIE
Komt tot stand wanneer de configuratie van myosinehoofdjes veranderd:
(1) ATP wordt omgezet in ADP, terwijl myosine gebonden is aan actine
(2) Myosinehoofdjes roteren trekt actine naar het midden v/h sacromeer
(3) Z-schijven liggen dichter bij elkaar sacromeer verkort
⟶ Deze cyclus herhaalt zich voortdurend -> sliding filament theory
, KRACHTONTWIKKELING
⟶ Totale kracht die wordt uitgeoefend op sacromeer is evenredig met aantal bindingen tussen
actine & myosine
Dus: krachtontwikkeling is afhankelijk van sacromeerlengte
3.6 um Geen overlap (actine - myosine) Geen kracht
3.6 – 2.2 um Overlap neemt toe Kracht neemt toe
2.2 – 2.0 um Aantal verbindingen is constant Maximale kracht
2.0 – 1.25 um Overlap neemt af (dubbele overlap) Kracht neemt af
1.25 um Dubbele overlap van actine Geen kracht
FYSIOLOGISCHE BASIS VAN SNELHEIDSAFHANKELIJKHEID VAN DE ONTWIKKELDE KRACHT
Cross bridges gedragen zich als kleine veertjes: zijn elastisch -> uitrekken of indrukken
⟶ Kracht is evenredig met uitrekking: F=k⋅Δx (F = kracht, k = stijfheid v/d veer & x = uitrekking)
Indrukking veer = kracht neemt af
Uitrekking veer = kracht neemt toe
⟶ Verandering in sarcomeerlengte -> verandering in lengte myosinenekje
Wanneer er configuratieverandering is van myosinehoofdje -> uitrekking myosinenekje
⟶ Kracht bij uitrekken sarcomeer:
isometrische spiervezel is evenredig aan aantal cross-bridges
- Aantal cross-bridjes is afhankelijk van:
~ Beschikbare bindingsplaatsen (ca-concentratie)
~ Lente sacromeer
Uitrekking aan constante snelheid -> kracht groter dan bij
isometrisch
- Hoe sneller, hoe groter toename in kracht
~ Beperking tot 1.5 x isometrische kracht
~ Zeer hoge snelheden: crossbridges komen los (altijd opnieuw aangemaakt)
⟶ Kracht bij verkorten sacromeer
Verkorting met constante snelheid: kracht kleiner dan isometrische contractie
- Hoe hoger de verkortingsnelheid, hoe meer de kracht afneemt
- Krachtafname volgt hyperbolisch patroon door 2 redenen:
~ Minder cross bridges (want sneller verbroken & minder vorming van nieuwe)
~ Cross bridges leveren minder kracht -> meer ingedrukt wordt (formule)
Academiejaar 2024-2025
,
,SPIERMECHANICA
1. Mechanische eigenschappen van het sarcomeer
FYSIOLOGISCHE BASIS VAN ONTWIKKELING VAN KRACHT IN SPIER
Spier bestaat uit een groot aantal sacromeren in serie en parallel
⟶ Sacromeer = kleinste bouwsteen van spier
⟶ We kunnen de mechanische eigenschap van een spier afleiden uit die van een sacromeer
STRUCTUUR VAN EEN SACROMEER
⟶ Één spiervezel = zes dunne filamenten (actine) rond elk dik filament (myosine)
Dikke filamenten (myosine): staart, nek & twee hoofdjes
Dunne filamenten (actine): bolvormig
⟶ Sacromeer = kleinste eenheid, verbonden door Z-lijnen
Actine is verbonden aan z-schijf
Tinine verbindt myosine met z-schijf waardoor deze elastisch is -> stabiliteit
⟶ Binding
Cross bridge: actine komt dicht bij myosine hoofdje -> spontaan
- Kan verbroken worden door ATP
SPIERCONTRACTIE
Komt tot stand wanneer de configuratie van myosinehoofdjes veranderd:
(1) ATP wordt omgezet in ADP, terwijl myosine gebonden is aan actine
(2) Myosinehoofdjes roteren trekt actine naar het midden v/h sacromeer
(3) Z-schijven liggen dichter bij elkaar sacromeer verkort
⟶ Deze cyclus herhaalt zich voortdurend -> sliding filament theory
, KRACHTONTWIKKELING
⟶ Totale kracht die wordt uitgeoefend op sacromeer is evenredig met aantal bindingen tussen
actine & myosine
Dus: krachtontwikkeling is afhankelijk van sacromeerlengte
3.6 um Geen overlap (actine - myosine) Geen kracht
3.6 – 2.2 um Overlap neemt toe Kracht neemt toe
2.2 – 2.0 um Aantal verbindingen is constant Maximale kracht
2.0 – 1.25 um Overlap neemt af (dubbele overlap) Kracht neemt af
1.25 um Dubbele overlap van actine Geen kracht
FYSIOLOGISCHE BASIS VAN SNELHEIDSAFHANKELIJKHEID VAN DE ONTWIKKELDE KRACHT
Cross bridges gedragen zich als kleine veertjes: zijn elastisch -> uitrekken of indrukken
⟶ Kracht is evenredig met uitrekking: F=k⋅Δx (F = kracht, k = stijfheid v/d veer & x = uitrekking)
Indrukking veer = kracht neemt af
Uitrekking veer = kracht neemt toe
⟶ Verandering in sarcomeerlengte -> verandering in lengte myosinenekje
Wanneer er configuratieverandering is van myosinehoofdje -> uitrekking myosinenekje
⟶ Kracht bij uitrekken sarcomeer:
isometrische spiervezel is evenredig aan aantal cross-bridges
- Aantal cross-bridjes is afhankelijk van:
~ Beschikbare bindingsplaatsen (ca-concentratie)
~ Lente sacromeer
Uitrekking aan constante snelheid -> kracht groter dan bij
isometrisch
- Hoe sneller, hoe groter toename in kracht
~ Beperking tot 1.5 x isometrische kracht
~ Zeer hoge snelheden: crossbridges komen los (altijd opnieuw aangemaakt)
⟶ Kracht bij verkorten sacromeer
Verkorting met constante snelheid: kracht kleiner dan isometrische contractie
- Hoe hoger de verkortingsnelheid, hoe meer de kracht afneemt
- Krachtafname volgt hyperbolisch patroon door 2 redenen:
~ Minder cross bridges (want sneller verbroken & minder vorming van nieuwe)
~ Cross bridges leveren minder kracht -> meer ingedrukt wordt (formule)
