Soorten en werking van de spieren

[jhonnyke]

Dit stukje komt van voorpagina | scholieren.com en is een werkstuk van een biologie student.

Hoe is de bouw en werking van de spieren?
Soorten spieren
Om deze vraag te kunnen beantwoorden moeten we eerst wat meer weten over de indeling van spieren. Er zijn 3 soorten spieren te onderscheiden in het menselijk lichaam:
- Als eerste kennen we de agonist, dit is de spier die verantwoordelijk is voor de ‘hoofdbeweging,’ de spier waarmee de gewilde beweging wordt ondergaan.
- Als tweede kennen we de antagonist, dit is eigenlijk de tegengestelde spier van de agonisten. De benaming stamt vanuit het Grieks: ant van anti, wat zoveel betekent als tegen of niet, en agonist, wat in het Grieks deelnemer betekent. De antagonist doet dus het tegenovergestelde van de deelnemer (agonist), waaruit blijkt dat de antagonist meestal de spier is die zich strekt terwijl de tegengestelde spier zich samentrekt.
- De synergist, deze spier helpt de agonist met het verrichten van de beweging.
Welke spier welke naam krijgt wordt bepaald door een hoofdbeweging toe te wijzen. Van geen enkele spier is vastgesteld of het een agonist, antagonist of synergist is. Is bijvoorbeeld de hoofdbeweging het strekken van de arm, dan wordt de triceps als de agonist benoemd, en de biceps als de antagonist. Bij het buigen van de arm bij de elleboog, is dit juist andersom.
Verder kunnen spieren nog ingedeeld worden in soorten door indeling door middel van con-trole. Sommige spieren kan je bewust veranderen, je kan ze aanzetten tot beweging. Deze spieren worden de ‘striated muscles’ genoemd, de fijn gestreepte spieren. Spieren waar je geen controle over hebt worden de ‘smooth muscles’ genoemd, de gladde spieren, deze heb-ben geen dwarsstrepen op de spiervezels zoals bij de fijn gestreepte spieren. Denk hierbij aan spieren die de darmperistaltiek verzorgen. Als laatste is er de zogenaamde ‘cardiac muscle,’ de spier die zorgt voor het rondpompen van het bloed, dat is natuurlijk het hart. Dit is ook een spier waar je geen controle over hebt.

De opbouw van de spier
Om meer te kunnen begrijpen van de spieren moeten we gaan kijken naar de opbouw van de spieren. Hierbij beginnen we met de buitenkant van de spieren. De spier bestaat grofweg uit 3 delen:
- De spierbuik: dit is het gedeelte van de spier waar alle spiervezels zich bevinden. In dit gedeelte vindt samentrekking van de spier plaats, wat wij weer zien als beweging.
- De origo: op dit punt wordt de spier verbonden met een ‘vast’ bot in het lichaam, een bot dat zich niet kan bewegen, zoals bijvoorbeeld het schouderblad. Een origo is een pees.
- De insertie: op dit punt hecht de spier zich aan een bewegelijk bot, zoals in dit voor-beeld, de onderarm. Net als de origo is de insertie een pees.
In de spierbuik komt het startsignaal voor de beweging. Daarvoor moeten we verder in de spieren kijken, naar de microscopische bouw. Maar voordat we daarmee beginnen gaan we eerst bekijken uit welke delen de spierbuik bestaat. De buitenste wand van de spierbuik heet het Epimysium en scheidt de spier van de rest van het lichaam. De binnenste wand van de spierbuik heet het Parimysium, en deze scheidt de spierbundels en de bloedvaten met bind-weefsel van de buitenste wand. De bloedvaten verzorgen de spiervezels onder andere van verse zuurstof en vitaminen en voeren koolstofdioxide af. De spierbundels bevatten spierve-zels die uiteindelijk zorgen voor de beweging. Ten slotte houdt het bindweefsel alle spierbun-dels en bloedvaten op zijn plek.

Soorten spiervezels
Ook van spiervezels zijn er verschillende soorten, de spiervezels worden verdeeld in type I en type II; type II kan nog verder onderverdeeld worden in II a en II b. De spiervezels van type I zijn rood van kleur en hebben veel mitochondria, de spiervezels van type II zijn wit van kleur en hebben minder mitochondria. Spiervezels van type II kunnen zich ook sneller samentrek-ken dan de spiervezels van type I. Spiervezels van type I zijn veel moeilijker te vermoeien, omdat zij geen afvalproducten maken die weer moeten worden omgezet, bij spiervezels van type II wordt melkzuur gevormd, dat door de cellen weer teruggevormd moet worden naar glucose of pyrodruivenzuur. Voor mijn onderzoek zijn deze verschillende soorten spiervezels erg belangrijk omdat ze het verschil aangeven tussen de verschillende soorten spieren per in-dividu. De spiervezels van type I zijn erg belangrijk voor marathonlopers, omdat hierin vooral aërobe dissimilatie plaatsvindt, in de spiervezels van type II voornamelijk anaërobe dissimila-tie. Type II is dus het belangrijkst voor krachttraining. Verder vindt er in type II a nog aërobe dissimilatie plaats, terwijl type II b volledig anaëroob is en dus de beste leverancier van ener-gie op de korte termijn is.

Microscopische bouw van de spiervezel
De spierbundels worden omgeven met een membraam dat het fascicle wordt genoemd. De spiervezels, die een lange cilindervorm hebben, liggen onder dit membraam bij elkaar. Een spiervezel is een aan elkaar gegroeide groep van cellen van de spieren, die hun celmembranen verloren zijn, en wordt ook wel een myocyte genoemd. De kern van de spiervezel bevindt zich, anders dan bij de meeste cellen, buiten op de vezel. Ook bevinden zich buiten op de ve-zel de eindplaatjes ofwel de synapsen van een axon van een motorische zenuwcel. Deze ze-nuw brengt beweging in de spiervezel op gang. Als de spier door een microscoop wordt beke-ken lijkt het alsof de spiervezel fijne dwarsstreepjes heeft.

Submicroscopische bouw van de spiervezel
Een spiervezel bestaat uit filamenten, ook wel myofibrillen genaamd. Er zijn twee soorten filamenten: myosine en actine. Deze twee filamenten zijn zo opgebouwd dat ze precies goed kunnen binden doordat ze atomen naast elkaar hebben liggen die makkelijk een binding aan kunnen gaan. Elk myosine molecuul bestaat uit ongeveer 2000 aminozuren in de lengte. De moleculen zitten langs elkaar in de vorm van een dubbele of meervoudige helix, zoals in een touw. Elk myosine molecuul heeft een hoofd- en een staartgedeelte, met een plus en een min kant. Het staartgedeelte van het myosine molecuul zit vast aan de zogenaamde ‘M-line,’ de middellijn. Actine bestaat uit een lange polymeer die ofwel ATP of ADP kan binden. Aan het einde van het Actinemolecuul zit een CapZ, een soort hoedje dat het actine molecuul tegenhoudt om af te breken. Met deze CapZ zit actine bevestigd aan het tussenschot, ook wel de ‘Z-disk’. Aan beide kanten van dit tussenschot zitten actinemoleculen vast. Naast de actinemoleculen komt hieraan ook het eiwit ‘Titin’ voor. Dit eiwit, ook wel bekend als connectin, is het grootste bekende enkelvoudige eiwit dat er is. Dit eiwit bestaat uit bijna 27.000 aminozuren en heeft de formule: C132983H211861N36149O40883S693. De volledige scheikundige naam heeft bijna 190.000 letters. Dit eiwit wordt gebruikt om de myosinemoleculen vast te hechten aan het tussenschot. Een klein stuk van de spiervezel, waar een kleine beweging plaats kan vinden door enkele naast elkaar gelegen filamenten, wordt de sacromeer genoemd. De sacromeer bestaat uit verschillende ‘zones.’ De ‘I-zone’ beschrijft het gedeelte met de Z-disk, het grootste deel van de actine moleculen en de Titin-eiwitten. De I-zone is lijkt vaak donker omdat zich in de I zone de dikke mysoninemoleculen bevinden. De H-band beschrijft het gedeelte met de middelijn, de ‘M-line’ en het grootste deel van de myosine moleculen. De ‘A-zone’ is het gedeelte waarin de actinemoleculen in hun geheel liggen, dit gedeelte lijkt vaak lichter, omdat de actinemoleculen dunner zijn dan de mysoinemoleculen.

De werking van de spieren
Dan moeten we nog weten hoe spieren zich precies bewegen, zich samentrekken. Dit is een proces dat begint bij de hersenen. In de hersenen worden impulsen gegeven aan de bewegingszenuwen. Dit zijn bij elkaar liggende motorische neuronen die omgeven worden door een laag bindweefsel, de myelineschede. Deze motorische zenuwcellen leiden impulsen vanaf het zenuwcentrum naar de effectoren wanneer in het zenuwcentrum een actiepotentiaal ontstaat. De effectoren zijn de spieren. Via synapsen worden de zenuwcellen gebonden aan de spieren. Een actiepotentiaal, in de vorm van energie, beweegt zich langs alle axon motorische cellen naar de spieren toe, waar het op het laatste axon zorgt voor het vrijkomen van calciumionen. De calciumionen zorgen voor het vrijkomen van neurotransmitters, die vervoeren de calciumionen tussen de axon en de motorische spiervezel. Deze neurotransmitter, het zogenaamde acetylcholine verspreidt zich over de synaps en bindt zich daar aan de membraan. Hierdoor komen in de membraan extra kalium- en natriumionen vrij, waardoor de natrium-kalium-pomp op gang wordt gezet. Omdat de celmembraan meer permeabel is voor natrium dan voor kalium, wordt het membraan positief geladen, waardoor er wederom een actiepotentiaal op gang komt. De actiepotentiaal beweegt zich over het celmembraan van de spiervezel, en activeert elke op zijn weg komende T-tulube. Een T-tulube is een diepe inkeping in het celmembraan, die, wanneer geactiveerd, het potentiaal van de celmembraan kan doen dalen, waardoor de membraam meer permeabel wordt. Door de vermindering in activiteit worden in het nabijgelegen sacroplasmatisch reticulum, een gedeelte van het endoplasmatisch reticulum, calciumionen vrijgegeven. Het calcium bindt zich aan het enzym toropine C, dat aanwezig is op het filament actine. Het enzym toropine C werkt als activator of co-enzym voor het enzym tropomyosine. In toestand van rust verhindert het enzym tropomyosine dat er bindingen worden gemaakt met actine, doordat het zelf op de bindingsplaatsen gaat zitten. Maar doordat calcium zich bindt met toropine C wordt de topomyosine in staat gesteld zich te verplaatsen. Nu zijn de bindingsplaatsen van het actinefilament vrijgesteld en worden de ATP-moleculen die aan de myosine filamenten zijn gebonden losgemaakt met behulp van waterstof. Daarna komen er energie, ADP-moleculen en anorganisch fosfaat vrij in de cel. De myosinefilamenten kunnen nu een binding aangaan met de actine. Hierdoor wordt de I-band verkort en komt de Z-lijn dichter bij de middellijn te liggen in deze cel. De myosinestaarten trekken krom. Als dit in een heleboel cellen tegelijk gebeurt, wordt de spier dus samengetrokken. Zolang er ATP en Calciumionen aanwezig zijn in de cellen, blijft dit proces plaatsvinden. Als de calciumionen opraken worden de actine filamenten weer bedekt en kunnen ze geen bindingen meer aangaan met de myosine. Dit is het einde van de beweging.