Sarcomeer, crossbridges en tubulaire systeem van de spier

Het sarcomeer is de kleinste functionele eenheid van de skeletspier. Het sarcomeer is ongeveer 2 micrometer groot. Onze spieren bestaan uit vele achter elkaar en boven elkaar gelegen sarcomeren. Wanneer de sarcomeren verkorten, zal de spier ook als geheel verkorten. Wanneer de sarcomeren verlengen, zal de spier ook als geheel verlengen. Het sarcomeer bestaat met name uit de spiereiwitten actine- en myosinefilamenten. Actinefilamenten en myosinefilamenten zijn myofilamenten. Wanneer het sarcomeer verkort, vormen de myofilamenten kruisbruggen en schuiven in elkaar. Voor dit proces zijn calciumionen en ATP nodig. Calciumionen liggen opgeslagen in het tubulaire systeem van de spier en komen vrij als de spier een instructie van het zenuwstelsel krijgt om samen te trekken.

Het sarcomeer van dwarsgestreepte spieren
De spieren die ons skelet laten bewegen en dus lichaamsbeweging mogelijk maken, worden skeletspieren, of dwarsgestreepte spieren genoemd. Een dwarsgestreepte spier bestaat uit spierbundels. De spierbundels bestaan uit spiervezels (de eigenlijke spiercellen) en de spiervezels bestaan weer uit myofibrillen. De myofibrillen bestaan uit achter elkaar gelegen sarcomeren.
Het sarcomeer is de kleinste functionele eenheid van de spier en bestaat uit de myofilamenten (spiereiwitten) actine en myosine. Wanneer het sarcomeer maximaal is verkort, is het 1,65 micrometer. Wanneer het sarcomeer maximaal is verlengd, is het ongeveer 3,2 micrometer. Myosine- en actinefilamenten bestaan beide uit polypetiden. Het myosinefilament wordt het dikke myofilament en het actinefilament wordt het dunne myofilament genoemd.
Myosinefilamenten bestaan uit polypeptidestaarten en globulaire koppen. Actinefilamenten bestaan uit om elkaar gewonden monomeren die verbonden worden met elkaar met het polypeptide tropomyosine.
Rondom een dik myofilament liggen zes dunne myofilamenten. In een spiervezel liggen gemiddeld 16 miljard myosinefilamenten en 64 miljard actinefilamenten.

Kruisbruggen, crossbridges tussen myosine- en actinefilamenten
Het in en uit elkaar schuiven van de actine- en myosinefilamenten van het sarcomeer vormt de basis van een spiercontractie. Als de actine- en myosinefilamenten in elkaar schuiven, wordt het sarcomeer korter en zal de spier concentrisch contraheren.
Als de actine- en myosinefilamenten uit elkaar schuiven, wordt het sarcomeer langer en zal de spier excentrisch contraheren, wanneer er sprake is van weerstand en anders gewoon verlengen.
Het sarcomeer verkort, omdat de myosine- en actinefilamenten in elkaar schuiven. Hiervoor worden er kruisbruggen gevormd tussen de globulaire koppen van het myosinefilament en de actieve plaatsen van het actinefilamenten.
De globulaire koppen grijpen als het ware het actine vast en klappen om waardoor ze het actinefilament dichter naar zich toe trekken.
Om een verbinding tussen de myosinekoppen en actine mogelijk te maken moeten de actieve plaatsen van actine vrijkomen. Deze actieve plaatsen komen vrij wanneer calciumionen vrijkomen uit het tubulaire systeem rondom een sarcomeer.
ATP (adenosinetrifosfaat) levert de energie om myosine aan actine te laten binden en om de myosinekoppen om te laten klappen.

Buizensysteem rondom het sarcomeer, intracellulaire tubulaire systeem
Rondom de sarcomeren lopen buizen die tubuli worden genoemd. Dit zogenaamde buizensysteem bestaat uit T-tubuli die dwars op het verloop van een sarcomeer lopen, oftewel evenwijdig met de Z-lijnen van het sarcomeer.
Min of meer evenwijdig met het verloop van de myofilamenten loopt het sarcoplasmatisch reticulum (SR). Zodra de spieren een instructie ontvangen van het zenuwstelsel om samen te trekken, komen er calciumionen vrij uit het intracellulaire tubulaire systeem en activeren de actieve plaatsen op de actinefilamenten, zodat er kruisbruggen gevormd kunnen worden.
Zodra de prikkeling van het zenuwstelsel stopt, neemt het tubulaire systeem de calciumionen weer op en stopt de spiercontractie.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf en verdien geld!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Fusiforme, pennate en complex fusiforme spieren

Spieren van groot naar klein

Spieren; een overzicht van spieren

Spieren; bouw van skeletspieren

Spieren; type 2B, type 2A en type 1 spiervezels

Spieren; functie van skeletspieren

Spieren; werking van skeletspieren (contracties)

Spieren; kracht-snelheidsrelatie en kracht-lengterelatie

Spieren; fysiologische en anatomische dwarsdoorsnede

Spieren, de motoren van het lichaam, werking spieren

Spieren; hefbomen en kracht

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia