Spieren, de motoren van het lichaam, werking spieren

De spieren zijn de motoren van het lichaam. De hartspier pompt bloed met zuurstof en voedingsstoffen naar de weefsels. De skeletspieren kunnen samentrekken waardoor we ons kunnen voortbewegen en voorwerpen kunnen vastpakken. Zelfs in de darmen en bloedvaten zitten (gladde) spieren, deze spieren zorgen voor darmperistaltiek en bloedverdeling in het lichaam. De spieren zijn dus van levensbelang. De skeletspieren zijn de spieren die we bewust kunnen aansturen. Er bestaan drie typen spiervezels; de type I-spiervezels, type IIA-spiervezels en type IIB-spiervezels. Type 1 spiervezels hebben veel mitochondriën en zijn goed doorbloed. Deze spiervezels zijn bijna niet te vermoeien, maar zijn niet krachtig. Type 2B spiervezels hebben zeer weinig mitochondriën en zijn slecht doorbloed. Deze spiervezels zijn snel vermoeid en zijn zeer krachtig. Type 2A spiervezels liggen wat betreft eigenschappen tussen de Type 1 en Type 2B spiervezels in.

Soorten spieren
Het lichaam kent drie soorten spieren. De gladde spieren, de skeletspieren en de hartspier. Zowel de gladde spieren, de skeletspieren en de hartspier worden hieronder beschreven.

Gladde spieren
Gladde spieren zijn spoelvormig en zitten in onze holle organen en bloedvaten. Holle organen zijn bijvoorbeeld de darmen, de baarmoeder en de blaas. Wanneer de spieren in deze organen contraheren (samentrekken) wordt de inhoud van het orgaan voortbewogen. Wanneer de gladde spieren in de darmwand contraheren, wordt de darminhoud voortbewogen. Dit wordt darmperistaltiek genoemd. Ook in onze bloedvaten zitten gladde spieren. Wanneer de gladde spieren in de bloedvaten contraheren, wordt het bloedvat dichtgeknepen waardoor er weinig of geen bloed doorheen kan. Bij extreme koude contraheren bijvoorbeeld de bloedvaten in de huid. Hierdoor blijft de warmte beter behouden. De gladde spieren staan niet onder invloed van de wil. De mens kan dus niet bewust de gladde spieren contraheren. De gladde spieren zijn bijna niet vermoeibaar.

De skeletspieren, of dwarsgestreepte spieren
De dwarsgestreepte spieren hebben onder de microscoop een prachtig geordend gestreept patroon. Hier komt dus ook de naam vandaan. De skeletspieren zitten vast aan de beenderen. Bij (concentrische) contractie van deze spieren bewegen beenderen naar elkaar toe. Bij (excentrische) contracties van deze spieren bewegen beenderen van elkaar af. De skeletspieren maken dus ook beweging van het hele individu mogelijk. De skeletspieren staan onder invloed van de wil en zijn vermoeibaar. De vermoeibaarheid van deze spieren is afhankelijk van het spiervezeltype.

  • Type 1 spiervezels hebben veel mitochondriën en zijn goed doorbloed. Deze spiervezels zijn bijna niet te vermoeien, maar zijn niet krachtig.
  • Type 2B spiervezels hebben zeer weinig mitochondriën en zijn slecht doorbloed. Deze spiervezels zijn snel vermoeid en zijn zeer krachtig.
  • Type 2A spiervezels liggen wat betreft eigenschappen tussen de Type 1 en Type 2B spiervezels in.

De hartspier
De hart zorgt ervoor dat bloed door het lichaam wordt gepompt. Doorgaans slaat het hart in rust tussen de 60 en 80 keer per minuut. Per slag pompt het 70 milliliter (hoeveelheid van een klein kopje koffie). Per minuut pompt het hart dat rond de 5 liter bloed door het lichaam. Dit doet het hart het hele leven. Bij inspanning kan de hartslag wel toenemen naar 200 slagen per minuut. Het slagvolume kan toenemen tot 150 milliliter. Dat is 30 liter per minuut! Een behoorlijke prestatie.
Hoewel het hart een dwarsgestreept uiterlijk heeft, staat het niet onder invloed van de wil.

Bouw van skeletspieren
Skeletspieren zitten vast aan beenderen. Door te contraheren, wordt de kracht van de spier overgedragen op de beenderen. Hierdoor kunnen de beenderen bewegen. De spieren zitten met pezen vast aan de beenderen. Pezen bestaan uit zeer sterk bindweefsel. Spieren bestaan uit spierbundels. Spierbundels bestaan uit spiervezels. Spiervezels bestaan uit myofibrillen. De myofibrillen bestaan uit sarcomeren. De sarcomeer is de kleinste functionele eenheid binnen de spier. Het sarcomeer bestaat uit de eiwitten actine en myosine. Bij een contractie schuiven actine en myosine in elkaar, of van elkaar af.

Contractie van een spier
Door te contraheren bewegen de beenderen ten opzichte van elkaar. Er bestaan drie soorten contracties; de concentrische contractie, de isometrische contractie en de excentrische contractie. Alle drie de vormen worden hieronder beschreven:

  • Concentrische contractie; bij een concentrische contractie beweegt een last tegen de zwaartekracht in. De spier moet meer kracht leveren, dan de zwaartekracht groot is. Het strekken van je been in zit wordt mogelijk gemaakt door een concentrische contractie van de quadriceps. De lengte van de spier neemt af bij een concentrische contractie.
  • Isometrische contractie; bij een isometrische contractie is de kracht van de spier even groot als de zwaartekracht. In hurkzit blijven zitten wordt mogelijk gemaakt door een isometrische contractie van de quadriceps. De lengte van de spier blijft gelijk bij een isometrische contractie.
  • Excentrische contractie; bij een excentrische contractie is de kracht van de spier kleiner dan de zwaartekracht. Het doorzakken na het springen van een muurtje wordt mogelijk gemaakt door een excentrische contractie van de quadriceps. De lengte van de spier neemt toe bij een excentrische contractie.

De contractie van een spier wordt mogelijk gemaakt door een aantal stappen. De beschrijving van deze stappen staat hieronder.

Stap 1: impuls ontstaat in het animale zenuwstelsel
De dwarsgestreepte spieren staan onder invloed van de wil. Het animale zenuwstelsel beslist welke spieren er worden bewogen. Een impuls komt aan bij de motorische eindplaat. Bij de motorische eindplaat komt Acetylcholine (Ach) vrij.

Stap 2: Acetylcholine (Ach) zorgt voor calciumuitstroom
Door het vrijkomen van Ach op de motorische eindplaat wordt calcium vrijgegeven door het sarcoplasmatisch reticulum. Het sarcoplasmatisch reticulum is een organel van de spiercel.

Stap 3: Calcium bindt aan actine
Calcium bindt aan actine. Door het binden aan actine komt er een bindingsplaats voor myosine vrij. Actine en myosine zijn spiereiwitten.

Stap 4: Myosine bindt aan actine
Door het binden van calcium op actine, komt er een bindingsplaats voor myosine vrij. Myosine bindt aan het actine. Er is vervolgens ATP nodig voor het in elkaar schuiven van actine en myosine. Bij lijkstijfheid is myosine aan actine gebonden.

Stap 5: ATP wordt gesplitst
Bij de splitsing van ATP in ADP en P komt energie vrij. Deze energie wordt gebruikt om actine en myosine in of uit elkaar te laten schuiven. Vervolgens wordt er nog 1 ATP in ADP en P gesplitst. De energie die hierbij vrij komt, wordt gebruikt om myosine van actine los te koppelen.

Training en spieren
De spieren van het lichaam blijven gezond, door ze regelmatig te gebruiken. Inactieve spieren worden steeds dunner en zwakker. Zwakke en dunne spieren door inactiviteit wordt atrofie genoemd. Door te bewegen en te sporten gebruiken, worden de spieren geprikkeld. Binnen de sport zijn er twee trainingsvormen om de spier te prikkelen. Deze trainingsvormen zijn duur- en krachttraining.

Duurtraining
Door duurtraining, of aerobe training neemt het vermogen van de spier om langdurig een bepaalde inspanning vol te kunnen houden toe. Door aerobe training neemt het vermogen van de spier om met zuurstof ATP te maken toe. Aanpassingen van de spier aan duurtraining zijn een betere doorbloeding en meer mitochondriën. Door aerobe training neemt ook het slagvolume van het hart toe.

Krachttraining
Door krachttraining wordt de spier dikker en krachtiger. Door een zeer zware last te verplaatsen, past de spier zich aan door meer sarcomeren aan te maken. Wanneer er meer sarcomeren zijn, kan de spier meer kracht genereren.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf over hobby, werk of studie en verdien extra inkomsten!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Metabolisme tijdens aerobe (duurtraining)

Sport en voeding

Soorten spieren, anatomie van spieren, werking spieren

Krachttraining voor dikkere spieren (hypertrofie)

Afvallen, vetverbranding en bewegen

Bronnen:

GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings