H6: Contraction of Skeletal Muscle

Question 1

Het grootste deel van de spiervezels wordt geïnnerveerd door (…) zenuwvezels? (aantal)

Answer 1

1, innervatie zit gewoonlijk rond het midden van de vezel.

Question 2

Wat is het sarcolemma? waaruit bestaat dit?

Answer 2

een dun membraan rondom een spiervezel.

Het bestaat uit een celmembraan (genaamd het plasma membraan) en een buitenste dunne laag gemaakt uit polysacharide materiaal wat veel dunne collageen fibrillen bevat.

Question 3

Wat zijn de basale eenheden van een spiervezel?

Answer 3

Myofibrillen, opgebouwd uit myosinefilamenten (dik) en actinefilamenten (dun). Dit zijn grote gepolymeriseerde eiwitmoleculen die verantwoordelijk zijn voor de spier contracties.

Question 4

Wat is een sarcomeer?

Answer 4

het gedeelte van een myofibril of spiervezel dat tussen twee Z-schijven ligt.

Question 5

Histologische onderdelen van Z-schijf naar midden, en hun bestandsdelen?

Answer 5

I-band, alleen actine en Z-schijf.
Z-schijf, verbinding tussen actine.
A-band, compleet myosine, gedeeltelijk actine
H-zone, alleen myosine
M-lijn, loopt verticaal door H-zone, alleen myosine
(Plaatje)

Question 6

Welke delen van het sacromeer worden korter bij spiercontractie? Welke gelijk?

Answer 6

Korter: H-zone I-band

Even lang: A-band

Question 7

Hoe worden de actine en myosine filamenten bij elkaar gehouden?

Answer 7

Door een netwerk van titine, een veerkrachtig eiwit molecuul. Eén uiteinde van het titine is verbonden met de Z-schijf, het andere deel bindt aan het myosine filament.

Werkt als veer en veranderd van lengte wanneer het sarcomeer contracteert en relaxeert.

Question 8

Wat bevind zich in de ruimtes tussen de myofibrillen? (3)

Answer 8

1. Sarcoplasma, intracellulaire vloeistof van spiervezels.
2. Mitochondria, enorm veel, liggen parallel aan de myofibrillen. Zij leveren de energie voor contracties in de vorm van ATP.
3. Sarcoplasmatische reticulum, extreem belangrijk bij reguleren van calcium- opslag, vrijlating en heropname en daarom spiercontractie.

(vooral snelle spiervezels hebben uitgebreide reticula).

Question 9

Wat scheidt een zenuwuiteinde uit in de NMJ? Welk proces treedt hierbij in werking?

Answer 9

de neurotransmitter Acetylcholine (ACh), dit werkt in op een lokaal deel van het spiervezelmembraan om acetylcholine geregelde ionkanalen te openen.

Door deze opening grote influx natrium wat leidt tot opening spanningsafhankelijke natrium kanalen welke een actiepotentiaal genereren.

Question 10

Hoe wordt de contractie van het sacromeer opgeheven?

Answer 10

Een fractie van een seconde na het vrijlaten van de calciumionen worden ze teruggepompt door een calciummembraanpomp in het sarcoplasmatische reticulum. Hier blijven ze tot het volgende spier actiepotentiaal.

Question 11

Waaruit is een myosine molecuul opgebouwd? en hoe is de opbouw van zo’n molecuul?

Answer 11

6 polypeptide ketens, waarvan 2 zware ketens en 4 lichte ketens.

De 2 zware ketens vormen samen een dubbele helix die de staart van het myosine molecuul heet. Een uiteinde van elk van deze twee zware ketens is gevouwen in een globulaire peptide structuur. Dit maakt dat er 2 vrij myosine koppen zijn aan het uiteinde van 1 molecuul (onder en boven).

De 4 lichte ketens zitten in tweetallen rondom de vrije myosinekoppen en reguleren de functie van het hoofd tijdens spiercontractie.

Question 12

Uit welke functionele onderdelen bestaat een myosine filament? (3)

Answer 12

• Het lichaam van het filament, samengesteld uit alle staarten van de myosine moleculen.
• Crossbridges, de uitstekende armen en koppen samen. Binden aan het actine.
• Scharnieren (hinges), elke crossbridge is flexibel op twee punten. Deze scharnieren stellen de koppen in staat ver buiten het lichaam te reiken of dicht bij het lichaam te brengen.

Question 13

Uit welke moleculen is het actinefilament opgebouwd? (3)

Answer 13

1. Dubbelstrengs F-actine
2. Tropomyosine

De (helix) ruggengraat van het actinefilament wordt gevormd uit dubbelstrengs F-actine en Tropomyosine.

3. gepolymeriseerde G-actine

Elke streng van de helix bestaat uit gepolymeriseerde G-actine moleculen. Aan elk G-actine molecuul zit ADP vast (actieve plek).

4. Troponine

Aan de zijdes van het Tropomyosine zitten ook troponine eiwitten vast. Deze eiwitten bestaan uit drie losjes gebonden eiwitsubeenheden die een rol spelen bij het beheersen van spiercontractie.

Question 14

Wat is de functie van Tropomyosine binnen het actinefilament?

Answer 14

Voorkomt binding tussen actine en myosine tijdens rust. In rusttoestand liggen de Tropomyosine moleculen bovenop de actieve plekken (ADP) van de actine strengen waar de myosine koppen aan binden/interacteren.

Question 15

Welke subeenheden Troponine zijn er, en wat zijn hun functies (3)

Answer 15

1. Troponine 1, bindt aan actine
2. Troponine T, bindt aan tropomyosine
3. Troponine C, bindt aan calcium (initiatie) waardoor het troponine-tropomyosine complex een conformatie verandering ondergaat waardoor het tropomyosine dieper in de groeve van het actine komt te liggen, hierdoor komen de actieve plaatsen bloot waardoor contractie mogelijk is. (HYPOTETISCH)

Question 16

Waarom is de lengte van het sarcomeer van invloed op de geleverde spanning door de spier?

Answer 16

Hoe korter het sarcomeer (niet te kort), hoe meer overlap tussen actine- en myosinefilamenten, hoe meer ontwikkelde spanning.

Question 17

Welke mechanismen zorgen dat bij kleine lengtes van het sarcomeer de kracht minder wordt? (2)

Answer 17

1. actinefilamenten beginnen elkaar te overlappen op de M-lijn.
2. Myosinefilamenten komen tegen de Z-schijf (verfrommeling uiteinden bij contractie)

Question 18

Welke structuren zorgen voor ander lengte-spanning gedrag in een complete spier t.o.v. een sarcomeer?

Answer 18

Bindweefsel en pezen, zorgen ook voor spanning bij uitrekken.

Question 19

Wanneer een spier samentrekt tegen belasting, verricht de spier arbeid. Definieer deze arbeid.

Answer 19

W=L*D, met W is de arbeid geleverd door de spier, L is belasting, en D is de bewegingsafstand van de belasting.

Question 20

Welke processen verbruiken energie tijdens spiercontractie? (3)

Answer 20

1. Walk-along mechanisme (verbruikt het meeste)
2. Calciumionen pompen uit het sarcoplasma naar het sarcoplasmatische reticulum wanneer de contractie voorbij is.
3. Natrium- en kaliumionen pompen door het spiervezelmembraan om goede concentratie verhoudingen te behouden voor de voortplanting van spiervezel actiepotentialen.

Question 21

l

Answer 21

l

Question 22

Zonder bronnen van nieuwe energie, hoelang kan een spier contractie volhouden?

Answer 22

1-2 seconden voordat al het ATP omgezet is in ADP

Question 23

Welke mechanismen zorgen voor fosforylering van het ADP in spieren t.b.v. contractie? (3)

Answer 23

1. Fosfocreatine, zorgt voor binding van nieuw fosfaat ion aan ADP, echter hoeveelheid Fosfocreatine in spier laag.
2. Glycolyse, snelle enzymatische afbraak van glycogeen opgeslagen in de spiercellen in pyrodruivenzuur en melkzuur, maakt hierbij energie vrij voor omzetting ADP, vult ook Fosfocreatine aan.
3. Oxidatief metabolisme. Combinatie van zuurstof, glycolyse afbraakproducten en andere voedingsstoffen maakt ATP vrij. Meer dan 95% van alle energie voor lange termijn contractie is verkregen uit oxidatief metabolisme.

Question 24

Welke twee typen spiercontracties zijn er? (2)

Answer 24

1. Isometrisch, lengte van de spier blijft hetzelfde gedurende contractie. Komt voor wanneer de belasting groter is dan de geleverde spierkracht.
2. Isotonisch, lengte van de spier wordt korter maar spanning blijft hetzelfde. Komt voor wanneer de contractie kracht groter dan de belasting is.

Question 25

Wat zijn de karakteristieken van langzame spiervezels? (5)

Answer 25

Type 1, Red muscle

1. kleiner dan snelle spiervezels
2. innervatie door kleinere zenuwvezels
3. meer uitgebreid bloedvatennetwerk voor meer zuurstof.
4. meer mitochondriën voor hoge levels oxidatief metabolisme
5. bevatten grote hoeveelheden myoglobine, ijzer bevatten eiwit, bind zuurstof, geeft roodachtig uiterlijk vandaar “red muscle”

Question 26

Wat zijn de karakteristieken van snelle spiervezels? (5)

Answer 26

Type 2, white muscle

1. groter dan langzame spiervezels voor sterke contractie.
2. Uitgebreid sarcoplasmatische reticulum voor snelle vrijlating calcium.
3. grote hoeveelheden glycolytische enzymen voor snelle vrijlating energie.
4. Minder uitgebreid bloedvaten netwerk en minder mitochondriën want oxidatief metabolisme minder van belang.
5. Tekort aan myoglobine, vandaar de naam “white muscle”.

Question 27

Wat is een motor unit?

Answer 27

Alle spiervezels geïnnerveerd door 1 zenuwvezel, overlapt met andere motor units wat ervoor zorgt dat motor units contracteren ter ondersteuning van elkaar i.p.v. als totaal individuele segmenten.

Question 28

Hoe kan de intensiteit van algehele spiercontractie worden vergroot? (2)

Answer 28

• aantal motor units wat gelijktijdig samentrekt te vergroten, ofwel sommatie van meerdere vezels.
• door de frequentie van contractie te vergroten, ofwel frequentie sommatie wat kan leiden tot tetanisatie.

Question 29

Wat is tetanisatie?

Answer 29

Als de frequentie van stimulatie wordt opgevoerd, gaan op gegeven moment de contracties overlappen tot een maximum. De frequentie hierna nogmaals verhogen, heeft verder geen effect meer.

Question 30

Waardoor is tetanisatie mogelijk?

Answer 30

Er liggen genoeg calcium ionen opgeslagen in het sarcoplasmatische reticulum.

Question 31

Wat is spier tonus en waardoor wordt het veroorzaakt?

Answer 31

Zekere mate van spanning aanwezig in de spieren in rusttoestand. Volledig het gevolg van stimulatie met lage frequentie zenuwimpulsen vanuit het ruggenmerg

Question 32

Waardoor wordt spiervermoeidheid veroorzaakt?

Answer 32

Langdurig aanhoudende sterke contractie. Voornamelijk het gevolg van het spierglycogeen uitputting. Onderbreking bloedstroom leidt bijna gelijk tot spiervermoeidheid binnen 1-2 minuten.

Question 33

Wat stijgt er bij spierhypertrofie? En wat in formaat?

Answer 33

Totale hoeveelheid spieren. Gevolg van toename in actine en myosine filamenten in elke spiervezel waardoor deze groter wordt (vezelhypertrofie).

Question 34

Hoe en wanneer treed spieratrofie op?

Answer 34

wanneer een spier niet gebruikt wordt voor een aantal weken, verloopt de afbraak van contractiele eiwitten sneller dan de vervanging ervan.

Question 35

Hoe wordt de lengte van een spier aangepast?

Answer 35

Er worden sacromeren toegevoegd (bij uitrekking) of weggehaald aan de uiteindes van de spiervezels, dus bij de pezen. Op deze manier remodelleren spieren zich continu om de goede lengte te hebben voor contractie.

Question 36

Wat is hyperplasie?

Answer 36

vermeerdering van aantal spiervezels, toevoeging op vezelhypertrofie. Alleen in zeldzame gevallen van extreme spierkracht opwekking.

Question 37

Wat zijn de gevolgen van denervisatie voor een spier?

Answer 37

spier krijgt niet langer contractiele signalen die nodig zijn om de normale grootte van de spier te behouden.
Er ontstaat atrofie. In de laatste fase van degeneratieve atrofie worden vezels vervangen door fibreus en vetweefsel, of hebben geen myofibrillen.

Question 38

Wat is contractuur?

Answer 38

Het fibreuze weefsel dat bij denervatie atrofie spiervezels vervangt, heeft de neiging te blijven verkorten. Dit heet contractuur. Kan worden voorkomen door dagelijks stretchen/rekken.

Question 39

Tot wanneer is atrofie door denervatie reversibel?

Answer 39

Tot 3md volledig
Tot 1 a 2 jr. deels
Daarna niks

Question 40

Waar zijn skeletspieren uit opgebouwd?

Answer 40

vele spiervezels die op hun beurt weer zijn opgebouwd uit kleinere eenheden, de myofibrillen.

Question 41

Waar en waarmee fuseert het sarcolemma?

Answer 41

aan het uiteinden van de spieren fuseert de buitenste laag van het sarcolemma (polysacharide/collageen) met een peesvezel. Deze peesvezels komen samen in bundels om zo de pezen te vormen waarmee spieren vastzitten aan bot.

Question 42

Het actine en myosine grijpen gedeeltelijk in elkaar waardoor afwisselend lichte en donkere banden ontstaan. Wat bevatten deze banden?

Answer 42

Lichte banden: alleen actine filamenten en heten I-banden omdat ze isotroop zijn voor gepolariseerd licht.

Donkere banden: alleen myosine filamenten en heten A-banden omdat ze anisotropisch zijn voor gepolariseerd licht.

Question 43

Wat zijn de uitsteekseltjes aan de zijdes van myosine filamenten?

Answer 43

Dit zijn de cross-bridges. De interactie tussen deze cross-bridges en de actinefilamenten is wat tot spiercontractie leidt.

Question 44

Waaraan zitten de uiteinden van actinefilamenten vast?

Answer 44

aan een Z-schijf, vanaf deze schijf strekken de filamenten zich in beide richtingen uit om in elkaar te grijpen met de myosine filamenten.

Question 45

Hoe loopt de Z-schijf?

Answer 45

gaat kruislings over het myofibril en kruislings van myofibril naar myofibril, waarbij het de myofibrillen met elkaar verbindt door de gehele spiervezel.

Question 46

Wat geeft skeletale en cardiale spieren hun gestreepte verschijning?

Answer 46

de lichte en donkere banden als gevolg van de filamenten en Z-schijven.

Question 47

Wanneer een sarcomeer volledig in contractie is, is het ca. 2 micrometer lang. Wat is er bij de lengte aan de hand? (3)

Answer 47

1. bij deze lengte overlappen de actine filamenten volledig de myosine filamenten en overlappen de punten van de actine filamenten elkaar tot hun maximale capaciteit.
2. Ook zijn de Z-schijven tot de uiteindes van de myosine filamenten getrokken.
3. op deze lengte kan de spier de grootste contractiekracht leveren.

Question 48

Wat gebeurd er als gevolg van depolarisatie van het spiermembraan t.g.v. een actiepotentiaal?

Answer 48

grote hoeveelheden calciumionen worden door het sarcoplasmatische reticulum vrijgelaten in het ECF.

Question 49

Wat doen de calciumionen wanneer ze zijn vrijgelaten in het ECF door het sarcoplasmatische reticulum?

Answer 49

Initiëren aantrekkende krachten tussen de actine en myosinefilamenten, dit veroorzaakt dat de filamenten langs elkaar gaan schuiven. Dit langs elkaar schuiven is het contractieproces.

Question 50

Wanneer treed spiercontractie op?

Answer 50

bij een glijdend filament mechanisme, de krachten die de actinefilamenten naar binnen trekken langs de myosine filamenten worden veroorzaakt door de interactie van de cross-bridges met de actinefilamenten.

Question 51

Wat is een belangrijke benodigde voor het contractieproces?

Answer 51

energie, dit komt in de vorm van ATP wat wordt omgezet naar ADP om energie vrij te geven.

De myosinekop functioneert hierbij als ATPase enzym Dit stelt de kop in staat ATP te binden en de energie te gebruiken.

Question 52

Wat zijn belangrijke opmerkingen betreft de myosine filamenten? (2)

Answer 52

1. Er zitten geen koppen in het midden van het filament omdat de scharnierarmen zich uitstrekken weg van het centrum.
2. Ook is het myosine filament verdraaid zodat de crossbridges zich uitstrekken in alle richtingen rond het filament.

Question 53

Wanneer treed contractie alleen op?

Answer 53

Wanneer een geschikt signaal een conformatieverandering in het Tropomyosine veroorzaakt die de actieve plekken op het actine blootlegt en contractie initieert.

Question 54

Licht de walk-along theorie kort toe.

Answer 54

Hechting van de kop aan de actieve plaats leidt tot kanteling van de kop naar de arm waarmee het actinefilament versleept wordt. Deze kanteling van de kop heet een powerstroke. Na het kantelen van de kop breekt de kop los keert het terug naar zijn oorspronkelijk positie alvorens verderop opnieuw te binden.

Question 55

Waarmee is de kracht van contractie evenredig?

Answer 55

het aantal cross-bridges.

Question 56

Wat is het Fenn effect?

Answer 56

hoe meer werk er wordt verricht door de spier, hoe meer ATP er wordt omgezet/hoe meer energie er nodig is.

Question 57

Licht kort de interactie tussen myosine kop en ATP toe.

Answer 57

1. Myosine kop bindt met ATP, hierbij gelijk omzetting in ADP en fosfaat ion welke gebonden blijven aan de kop (gespannen veer)
2. Kop bindt aan actine en verricht powerstroke, de energie die hiervoor nodig is, is al opgeslagen in de kop toen deze een conformatie verandering onderging t.g.v. binding met ATP.
3. Wanneer de kop kantelt tijdens de powerstroke worden het ADP en fosfaat ion losgelaten. Op de plek waar het ADP zat bindt een nieuwe ATP waardoor de kop loslaat van het actine filament.
4. wanneer de kop losgelaten heeft wordt het nieuwe ATP omgezet en kan het proces opnieuw beginnen.

Question 58

Waarom is het glycolyse proces t.b.v. contractie belangrijk? (2)

Answer 58

1. kan verlopen zonder aanwezigheid van zuurstof waardoor spiercontractie volgehouden kan worden voor lange tijd en soms zelfs langer dan een minuut.
2. ATP vorming door glycolyse is ongeveer 2,5 keer zo snel als de vorming van ATP door de reactie met voedingsstoffen.

Echter door veel afbraakproducten van glycolyse die zich ophopen in de cel kan maximale contractie niet langer volgehouden worden dan een minuut hierbij.

Question 59

Wat houdt het size principle in en waarom is dit belangrijk? (2)

Answer 59

Zwak signaal (CZS) leidt tot stimulatie van kleinere motor units. Wanneer het signaal sterker wordt kunnen vervolgens sterkere en sterkere motor units gestimuleerd worden.

Dit is belangrijk want (1) het maakt de gradaties van spierkracht in kleine stapjes mogelijk. (2) Ook zorgt het voor soepele contractie.

Question 60

Wat is het trede effect?

Answer 60

na een lange periode van rust kan het zijn dat de (initiële) sterkte van contractie samentrekkingen steeds groter wordt en toe neemt tot een plateau. Waarschijnlijk door afgifte meer en meer calcium ionen door sarcoplasmatische reticulum na elk actiepotentiaal.

Question 61

Welk proces is grotendeels verantwoordelijk voor spieratrofie?

Answer 61

ATP-afhankelijke ubiquitine-proteasoom proces. Proteasomen zijn grote eiwitcomplexen die beschadigde of onnodige eiwitten afbreken door proteolyse. Ubiquitine is een eiwit wat cellen labelt voor afbraak door proteolyse.