Leerdoelen
Beschrijf de soorten skeletspiervezels
Aan het eind van dit deel bent u in staat om:
- Het onderscheid kunnen maken tussen langzame oxidatieve vezels, snelle oxidatieve vezels en snelle glycolytische vezels
Skeletspiervezels kunnen worden ingedeeld op basis van twee criteria: 1) hoe snel trekken vezels samen ten opzichte van andere vezels, en 2) hoe regenereren vezels ATP. Aan de hand van deze criteria zijn er drie hoofdtypen skeletspiervezels te onderscheiden (tabel 1). Langzame oxidatieve (SO) vezels trekken relatief langzaam samen en gebruiken aërobe ademhaling (zuurstof en glucose) om ATP te produceren. Snelle oxidatieve (FO) vezels hebben relatief snelle contracties en gebruiken hoofdzakelijk aërobe ademhaling om ATP te genereren. Snelle glycolytische (FG) vezels ten slotte trekken relatief snel samen en gebruiken hoofdzakelijk anaërobe glycolyse. De meeste skeletspieren in een menselijk lichaam bevatten alle drie de typen, zij het in verschillende verhoudingen.
De snelheid van de contractie is afhankelijk van hoe snel het ATPase van myosine ATP hydrolyseert om cross-bridge actie te produceren. Snelle vezels hydrolyseren ATP ongeveer twee keer zo snel als langzame vezels, wat resulteert in een veel snellere cross-bridge cyclus (die de dunne filamenten sneller naar het centrum van de sarcomeren trekt).
De primaire metabolische route die door een spiervezel wordt gebruikt, bepaalt of de vezel wordt geclassificeerd als oxidatief of glycolytisch. Als een vezel voornamelijk ATP produceert via aerobe paden, dan wordt deze geclassificeerd als oxidatief. Er kan meer ATP worden geproduceerd tijdens elke metabolische cyclus, waardoor de vezel beter bestand is tegen vermoeidheid. Glycolytische vezels maken voornamelijk ATP aan via anaerobe glycolyse, die minder ATP per cyclus produceert. Daardoor raken glycolytische vezels sneller vermoeid.
Slow oxidatieve vezels hebben structurele elementen die hun vermogen om ATP te genereren via aërobe stofwisseling maximaliseren. Deze vezels bevatten veel meer mitochondriën dan de glycolytische vezels, omdat het aërobe metabolisme, waarbij zuurstof (O2) wordt gebruikt in de metabolische route, plaatsvindt in de mitochondriën. Hierdoor kunnen langzame oxidatieve vezels langer samentrekken vanwege de grote hoeveelheid ATP die ze kunnen produceren, maar ze hebben een relatief kleine diameter en produceren dus geen grote hoeveelheid spanning.
Naast een groter aantal mitochondriën zijn langzame oxidatieve vezels uitgebreid voorzien van bloedhaarvaten om O2 uit de bloedbaan aan te voeren. Ze bezitten ook myoglobine, een O2-bindend molecuul dat vergelijkbaar is met hemoglobine in de rode bloedcellen. De myoglobine slaat een deel van de benodigde O2 op in de vezels zelf en is er gedeeltelijk verantwoordelijk voor dat oxidatieve vezels een donkerrode kleur hebben.
Doordat langzame oxidatieve vezels lang kunnen functioneren zonder moe te worden, zijn ze nuttig voor het handhaven van de houding, het produceren van isometrische contracties en het stabiliseren van botten en gewrichten. Omdat ze geen hoge spanning produceren, worden ze niet gebruikt voor krachtige, snelle bewegingen die grote hoeveelheden energie en snelle cross-bridge cycli vereisen.
Snelle glycolytische vezels gebruiken hoofdzakelijk anaërobe glycolyse als hun ATP-bron. Ze hebben een grote diameter en bezitten grote hoeveelheden glycogeen, dat in de glycolyse wordt gebruikt om snel ATP te genereren. Door hun afhankelijkheid van anaërobe stofwisseling bezitten deze vezels geen grote aantallen mitochondriën, een beperkte capillaire voorraad of aanzienlijke hoeveelheden myoglobine, wat resulteert in een witte kleur voor spieren die grote aantallen van deze vezels bevatten.
Snelle glycolytische vezels raken snel vermoeid, waardoor ze slechts voor korte perioden kunnen worden gebruikt. Tijdens deze korte perioden zijn de vezels echter in staat om snelle, krachtige samentrekkingen te produceren die gepaard gaan met snelle, krachtige bewegingen.
Snelle oxidatieve vezels worden ook wel tussenliggende vezels genoemd, omdat ze kenmerken bezitten die het midden houden tussen langzame oxidatieve vezels en snelle glycolytische vezels. Deze vezels produceren relatief snel ATP, en kunnen dus relatief veel spanning produceren, maar omdat ze oxidatief zijn, raken ze niet snel vermoeid. Snelle oxidatieve vezels worden vooral gebruikt voor bewegingen, zoals lopen, die meer energie vergen dan houdingscontrole, maar minder energie dan een explosieve beweging.
Hoofdstukbespreking
De drie typen spiervezels zijn trage oxidatieve (SO), snelle oxidatieve (FO) en snelle glycolytische (FG). Langzame oxidatieve vezels gebruiken een aëroob metabolisme om gedurende lange perioden contracties met een laag vermogen te produceren en raken langzaam vermoeid. Snelle oxidatieve vezels gebruiken een aëroob metabolisme om ATP te produceren, maar produceren contracties met een hogere spanning dan trage oxidatieve vezels. Snelle glycolytische vezels gebruiken een anaëroob metabolisme om krachtige, hoge spanningscontracties te produceren, maar raken snel vermoeid.
Besprekingsvragen
Kritische denkvragen
1. Waarom gebruiken spiercellen creatinefosfaat in plaats van glycolyse om ATP te leveren voor de eerste paar seconden van de spiercontractie?
2. Is aërobe ademhaling efficiënter of minder efficiënt dan glycolyse? Leg uw antwoord uit.
Glossary
snelle glycolytische vezel (FG) spiervezel die hoofdzakelijk anaërobe glycolyse gebruikt snelle oxidatieve vezel (FO) tussenliggende spiervezel die zich bevindt tussen trage oxidatieve en snelle glycolytische vezels trage oxidatieve vezel (SO) spier vezel die voornamelijk aërobe ademhaling gebruikt
Oplossingen
Antwoorden op Kritische Denkvragen
- Creatinefosfaat wordt gebruikt omdat creatinefosfaat en ADP door creatinekinase zeer snel in ATP worden omgezet. Glycolyse kan niet zo snel ATP genereren als creatinefosfaat.
- Aerobe ademhaling is veel efficiënter dan anaerobe glycolyse, en levert 36 ATP per glucosemolecuul op, tegenover twee ATP bij glycolyse.