Bewegen
Bewegen - spieren
Bewegingsstelsel
Bouw van een spier
Een (skelet)spier is als volgt opgebouwd (van klein naar groot).
- Een spierfibril bestaat uit een langwerpige cel die bestaat uit een regelmatige rangschikking van eiwitfilamenten genaamd actine en myosine. Spierfibrillen zijn verantwoordelijk voor de daadwerkelijke samentrekking van de spier.
- Een spiervezel is opgebouwd uit vele spierfibrillen, die op hun beurt weer zijn samengesteld uit eiwitfilamenten zoals actine en myosine.
- Meerdere spiervezels worden samengevoegd tot bundels, die op hun beurt de spierbundel vormen.
- Spierbundels worden omhuld door een laag bindweefsel en vormen zo de spier.
- Spieren zijn aan de botten bevestigd via pezen, die bestaan uit dicht vezelig bindweefsel. Pezen fungeren als verbindingspunten tussen spieren en botten, waardoor spiersamentrekkingen kunnen resulteren in beweging van de botten.
Skeletspier, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Goed doorbloed
Een spier moet goed doorbloed zijn, om zo voldoende zuurstof en voedingsstoffen te kunnen aanleveren aan de spiercellen (door de dissimilatie en de voortgezette assimilatie). Ook voor de afvoer van afvalstoffen (zoals koolstofdioxide, maar ook eiwitten).
Sacromeer
Actine en myosine zijn structuren van eiwitmoleculen die betrokken zijn bij het samentrekken van een spier. Een sarcomeer bestaat uit de overlappende actine- en myosinedraden, die langs elkaar glijden tijdens het samentrekken van een spier.
- Actine is een dunne eiwitdraad (filament) dat zich bevindt in de spierfibril. Tijdens het samentrekken van een spier (spiercontractie) glijdt actine langs een ander type eiwitdraad, myosine. Hierdoor wordt de spier verkort. Actine dient als het ‘lopende pad’ waarlangs myosinemoleculen kunnen bewegen.
- Myosine is een dikkere eiwitdraad (filament) dat zich in de spierfibril bevindt. Het heeft een ‘kop’ die in staat is om te binden aan actine en zich langs actine te bewegen. Wanneer myosine bindt aan actine, trekt het actinefilament in de richting van het midden van de sarcomeer, waardoor de spier samentrekt.
Actine en myosine filamenten zijn netjes geordend en geven zo een gestreept uiterlijk aan de skeletspier. Daarom worden skeletspieren ook wel dwarsgestreepte spieren genoemd.
Sacromeer, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Spiercontractie
Tijdens spiercontractie bindt myosine zich aan actine, waarna het ’trekt’ en de actinefilamenten langs elkaar schuiven. Hier is energie (ATP) voor nodig. Zo wordt de spier in staat gesteld om te samentrekken en kracht uit te oefenen.
Samentrekken van een sacromeer, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Nadat een spier is samengetrokken moet myosine weer loslaten om de spier te laten ontspannen. Dit gebeurt doordat ATP bindt aan myosine, waardoor myosine zijn binding met actine verliest en de spiervezel zich ontspant.
Het verschuiven van actine en myosine, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Motorische eenheden
Een spier wordt aangestuurd door het zenuwstelsel. Een motorische zenuwcel maakt verbinding met de betreffende spier. De axon van de motorische zenuwcel splitst zich vlak bij de spier in een aantal takken. Elke aftakking gaat naar een sacromeer. Een groep sacromeren die door één axon wordt aangestuurd heet een motorische eenheid.
De aansturing van een sacromeer door een motorische zenuwcel, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Als er via de axon van de een impuls (actiepotentiaal) aankomt, geven de synapsen neurotransmitters af aan de synaptische spleet tussen de motorische zenuwcel en het membraan van de spiercellen. Omdat meerdere sacromeren aangestuurd worden door één axon trekken al deze sacromeren tegelijkertijd samen en daarmee wordt de hele spier korter en dikker. Voor meer informatie over het zenuwstelsel, klik hier (onderaan de pagina).
Overdracht bij een motorisch eindplaatje, bron: smart.servier.com (bewerkt)
Reflexen
Aansturing van de spieren moet soms snel gebeuren. Bijvoorbeeld bij het knipperen van het oog; snel knipperen voorkomt dat er iets in het oog komt. De spierwerking wordt dan aangestuurd via een reflex. In het geval van het knipperen van oog wordt dit de knipperreflex genoemd.
De signaalverwerking bij reflexen verloopt via een reflexboog. Een reflexboog loopt via het ruggenmerg, behalve bij reflexen in het gebied van het hoofd, die lopen via de hersenstam. Het signaal (het zien van bijvoorbeeld een naderende vlieg) wordt via een sensorische zenuwcel doorgegeven aan een schakelzenuwcel in het ruggenmerg of in de hersenstam. In het geval van de knipperreflex verloopt de impuls via de schakelzenuwcellen in de hersenstam. Daarna wordt de impuls overgedragen op een motorische zenuwcel. Deze mondt uit op een spier. Doordat de route via een reflex kort is, volgt er snel een reactie. Ondertussen gaat er ook een impuls naar de hersenen, daar vindt de bewustwording plaats.
Knippereflex
Agonisten en antagonisten
Twee spieren die elkaar tegenwerken worden agonisten en antagonisten genoemd. de spier die de gewenste beweging veroorzaakt beschouwd als de agonist, terwijl de spier die de tegenovergestelde beweging veroorzaakt de antagonist is. Het spierstelsel heeft agonisten en antagonisten nodig omdat spieren alleen kunnen samentrekken door de interactie tussen actine en myosine filamenten. Wanneer een spier samentrekt, schuiven de actine en myosine filamenten in elkaar, waardoor de spier korter wordt en de gewenste beweging ontstaat. Bij de ontspanning laat de myosinekop los van het actinefilament. De myosine- en actinefilamenten kunnen zichzelf echter van elkaar af duwen. Daarvoor is een antagonist nodig, die op dat moment ontspannen en langgerekt is. Wanneer bijvoorbeeld de biceps (agonist) samentrekt om de arm te buigen, ontspant de triceps (antagonist) zodat de arm kan buigen. Zonder de samenwerking tussen agonisten en antagonisten zouden bewegingen niet soepel verlopen en zouden gewrichten niet goed functioneren.
Werking van de biceps (agonist) is alleen mogelijk door de samenwerking met de triceps (de antagonist)
Verschillende soorten spieren
Het lichaam maakt gebruik van drie verschillende type spierweefsel:
- dwarsgestreept spierweefsel
- glad spierweefsel
- hartspierweefsel.
Dwarsgestreepte spieren, ook bekend als skeletspieren, zijn spieren betrokken zijn bewegingen van het lichaam, zoals lopen, tillen en spreken. Ze worden door onze wil aangestuurd. Het animale deel van het zenuwstelsel speelt daarbij een grote rol. Voor meer informatie over het zenuwstelsel, klik hier.
Dwarsgestreepte spieren hebben hun naam te danken aan een gestreepte, dwarse structuur die te zien is onder de microscoop. Deze strepen worden veroorzaakt door van de actine- en myosinefilamenten binnenin de spiercellen. Actine- en myosinefilamenten zijn eiwitdraden die in elkaar kunnen schuiven en zo de spier verkorten.
Deze spieren zijn verbonden met botten door pezen en werken samen met het skelet om beweging mogelijk te maken. Dwarsgestreepte spieren kunnen uitgeput raken.
Actine- en myosinefilamenten veroorzaken de dwarse strepen, bron: smart.servier.com
Dwarsgestreepte spieren kunnen worden onderverdeeld in snelle en langzame spiervezels. Deze indeling heeft te maken met de snelheid waarmee de spiervezels samentrekken en ontspannen, maar ook met de hoeveelheid kracht en het uithoudingsvermogen.
- Snelle spiervezels kunnen over het algemeen snel samentrekken en ontspannen, maar worden wel snel moe. Ze zijn meer geschikt voor korte, intense activiteiten zoals sprinten en gewichtheffen. Ze gebruiken voornamelijk anaërobe dissimilatie voor snelle levering van energie (ATP). Er ontstaat dan melkzuur. Voor meer uitleg over de energievoorziening van het lichaam, klik hier…
- Langzame spiervezels werken langzamer dan gladde spiervezels, maar houden het langer vol. Hierdoor zijn ze geschikt voor langdurige activiteiten zoals wandelen, joggen en lange afstandslopen. Langzame spiervezels hebben veel mitochondriën, waardoor veel aërobe dissimilatie kunnen uitvoeren.
Gladde spieren worden aangetroffen in de wanden van interne organen zoals de maag, darmen, bloedvaten en luchtwegen. Ze zijn verantwoordelijk voor de onbewuste samentrekkingen van die organen. Het autonome deel van het zenuwstelsel speelt daarbij een grote rol. Voor meer informatie over het zenuwstelsel, klik hier.
In gladde spiercellen zijn actine- en myosine-eiwitten op een willekeurige manier gerangschikt (in tegenstelling tot dwarsgestreepte spieren). Gladde spiercellen hebben geen duidelijke sarcomeren. Hierdoor zien we bij gladde spiercellen geen dwarsgestreepte patroon onder een microscoop.
Door de werking van de gladde spieren kan bijvoorbeeld het voedsel verteerd worden (darmperistaltiek) en de bloeddruk worden geregeld (door het vernauwen en verwijden van bloedvaten). Gladde spiervezels hebben geen dwarsstreping en hebben en werken relatief langzaam. Gladde spieren kunnen het veel langer uithouden dan dwarsgestreepte spieren en dat is ook maar
De gladde spieren van de maag
Het hart heeft een bijzonder soort spierweefsel; het hartspierweefsel genoemd. Het heeft zowel kenmerken van dwarsgestreept spierweefsel als van glad spierweefsel. Het hartspierweefsel zorgt ervoor dat het hart samentrekt en ontspant, waardoor bloed door het lichaam kan stromen. Het werkt automatisch, dus je hoeft er niet bewust over na te denken. Ook hier verzorgt het autonome zenuwstelsel de aansturing. Het hart heeft veel energie nodig om te werken en is bevat het veel mitochondriën, die zorgen voor de productie van energie in de vorm van ATP. Het hartspierweefsel is inderdaad onvermoeibaar. Het blijft voortdurend samentrekken en ontspannen om bloed door het lichaam te pompen, zonder dat het vermoeid raakt zoals andere spieren dat wel kunnen. Dit komt door de aanwezigheid van veel ATP- producerende mitochondriën in de hartspiercellen, die ervoor zorgen dat het hart constant kan blijven werken zonder te rusten.
Hartspierweefsel, bron: smart.servier.com
Parts of the figures were drawn by using pictures from Servier Medical Art. Servier Medical Art by Servier is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).