Spieren in beweging

Inleiding

De spieren staan onder controle van het zenuwstelsel. Het centrale zenuwstelsel krijgt informatie van de zintuigen. Vervolgens kan besloten worden om tot actie over te gaan. Vanuit hersenen en ruggenmerg gaan er dan impulsen naar de spieren.

 

Spieren

Veertig procent van het lichaamsgewicht van een volwassene bestaat uit skeletspieren.
Dankzij skeletspieren kunnen mensen bewegen en dingen vastpakken. Skeletspieren overbruggen meestal één of twee gewrichten, zo kan de samentrekking van een spier tot beweging leiden.
Skeletspieren zijn dwarsgestreepte spieren.
In het lichaam zijn nog twee typen spieren te onderscheiden: de hartspier en gladde spieren.

Dwarsgestreepte spieren
Bij een bewuste beweging gaan er impulsen vanuit je hersenen naar een spier. Spieren die het skelet in beweging brengen, zijn dwarsgestreepte spieren.
Bij het buigen van je arm, sturen de hersenen impulsen naar de buigspier (biceps). In de biceps zitten rekzintuigen, die de spierspanning meten.
Deze zintuigen sturen impulsen naar het ruggenmerg, waar de kracht en snelheid van de beweging worden gecontroleerd. Schakelzenuwcellen zorgen ervoor dat de strekspier (triceps) ontspannen blijft en de beweging van de biceps niet wordt tegengewerkt.

De buigspier en de strekspier hebben een tegengestelde werking. Een dergelijk paar spieren noem je antagonisten. Als twee antagonisten bij een beweging zijn betrokken, wordt er één spier door het zenuwstelsel geactiveerd en de andere geremd.

Armbuigspier (biceps):
Bij een gestrekte arm is de armbuigspier ontspannen en uitgerekt.
Armstrekspier (triceps):
Bij een gestrekte arm is de armstrekspier samengetrokken en verkort.
Armbuigspier (biceps):
Bij een gebogen arm is de armbuigspier samengetrokken en verkort.
Armstrekspier (triceps):
Bij een gebogen arm is de armstrekspier ontspannen en uitgerekt.


Bouw dwarsgestreepte spieren
Dwarsgestreepte spieren zijn omgebouwd uit spiervezels. Een spiervezel ontstaat na het samensmelten van spiercellen tijdens de embryonale ontwikkeling. Meerdere celkernen zijn aanwezig.

Een groep spiervezels vormt samen een spierbundel.
Een spierbundel is omgeven door bindweefsel, waarin bloedvaten en zenuwen lopen.

De hele spier, die een groter of kleiner aantal spierbundels bevat, is omgeven door een stevige spierschede.

Aan beide uiteinden van de spier loopt de spierschede uit in een pees, waarmee de spier aan het bot of aan de huid is bevestigd. Pezen bestaan uit bindweefsel en kunnen niet samentrekken.

Pees:
Pezen bevestigen een spier aan beenderen. Pezen zijn niet samentrekbaar.		 Spier:
Spieren maken beweging mogelijk.
Spierschede:
Stevig bindweefsel rondom een spier. Elke spierbundel is omgeven door bindweefsel.		 Spiervezel:
Elke spiervezel is ontstaan door samensmeltingen van vele spiercellen. Als de spiervezel zich samentrekken, wordt de spier korter.
Spierbundel:
Een spierbundel bestaat uit een groot aantal spiervezels.		 Uitloper van een bewegings-/zenuwcel:
Via bewegingszenuwcellen worden impulsen naar spieren geleid.

Motorische eenheid

Een motorische eenheid bestaat uit meerdere spiervezels
die door één motorisch neuron worden aangestuurd.

Elke spier staat in verbinding met het zenuwstelsel via een motorische axon. Het uiteinde vertakt zich en ieder zijtakje (motorische eindplaat) staat met één spiervezel in verbinding. Als de signalen een motorische eindplaat bereiken, komt de neurotransmitter acetylcholine vrij.
De spiervezel reageert hierop door samen te trekken.
De reactie is alles of niets en hangt niet af van de hoeveelheid transmitter.
Een axon en de daarmee verbonden spiervezels heet een motorische eenheid.

Elke motorische eenheid wordt apart aangestuurd door de hersenen.
Het aantal spiervezels per eenheid varieert van vijf (buitenste oogspieren) tot 700 (biceps).
Dat maakt de fijne motoriek dus heel anders dan de grove motoriek.

Spieren onder de microscoop

In spiervezels van skeletspieren bevinden zich bundels eiwitmoleculen, de spierfibrillen.
Omdat deze dwarsgestreept zijn, heten skeletspieren ook wel dwarsgestreepte spieren. De fibrillen bestaan uit langgerekte eiwitmoleculen ofwel filamenten.
Er zijn twee soorten eiwitmoleculen: actine en myosine. De actine- en myosinefilamenten zijn zo gerangschikt dat ze gedeeltelijk over elkaar heen liggen. Dit veroorzaakt de dwarse streping.

De actine- en myosinefilamenten kunnen ten opzichte van elkaar verschuiven. Hier wordt de fibril korter bij samentrekken van de spiervezel en langer bij ontspannen van de vezel.

Hartspier

Het hart is een holle spier, gevuld met bloed, waarvan het spierweefsel dwarsgestreept is.
Toch is de hartspier anders dan een skeletspier. Hartspiercellen communiceren via direct celcontact, in plaats van via zenuwcellen.

Eén impuls leidt altijd tot een samentrekking van het hele hart. Wanneer het hart samentrekt is het ongevoelig voor nieuwe impulsen. Ook wordt de hartspier niet vermoeid zoals skeletspieren.
De hartslagfrequentie en de mate van samentrekking van het hart worden door het autonome zenuwstelsel aan gepast aan de behoefte van het lichaam.

 

Gladde spieren

Glad spierweefsel bestaat uit afzonderlijke cellen met één celkern.
Gladde spieren zijn onwillekeurig en zijn niet onderhevig aan je wil.
Dit type spiervezels worden gevonden in organen zoals bijvoorbeeld de darmen. Ze worden aangestuurd door je autonome zenuwstelsel. Ze werken trager, kunnen langer samengetrokken zijn en zijn minder snel vermoeid dan skeletspieren.

Rode en witte spiervezels

Binnen de dwarsgestreepte spieren komen verschillende vezeltypen voor.
Rode spiervezels bevatten veel myoglobine. De stof lijkt op hemoglobine en slaat zuurstof op in de mitochondriën in de spiervezels.
Deze spiervezels zijn goed doorbloed. Ze kunnen langdurig samentrekken zonder moe te worden. De kracht die rode spiervezels kunnen leveren is minder groot dan witte spiervezels.

Witte spiervezels werken snel en kunnen meer kracht leveren. Ze hebben een gering uithoudingsvermogen doordat ze minder bloedvaten en myoglobine bevatten dan rode spiervezels.

Binnen één spier komen witte en rode spiervezels voor. De verhouding is erfelijk bepaald. Zowel de bouw als de stofwisseling kan door training worden beïnvloed. Echter het effect van training op het uithoudingsvermogen is groter dan op de bouw van een spiercel.

Samentrekken en ontspannen

Een spiersamentrekking (contractie) wordt gevolgd door een spierontspanning. Een spier blijft samengetrokken zolang er impulsen blijven komen.
Deze toestand heet tetanus. Om een lichaamshouding te handhaven zijn reflexen betrokken en zijn verschillende spieren voortdurend aangetrokken.
Ze handhaven een bepaalde spanning (tonus).

Zintuigcellen die de samentrekking van spieren registreren heten spierspoeltjes. Het zijn uitlopers van gevoelszenuwcellen, die spiraalsgewijs rondom een gedeelte van de spiervezels liggen.

Wanneer de spiervezels langer worden, registeren de spierspoeltjes dit.
Zo ontstaat een impuls in de gevoelszenuw. De impuls bereikt via het centrale zenuwstelsel en een bewegingszenuw de spiervezels, waardoor ze weer samentrekken. Tegelijkertijd wordt de antagonist van de spier geremd, door middel van schakelcellen in het centrale zenuwstelsel.

Spierspoeltjes

Zintuigcellen die de samentrekking van spieren registreren heten spierspoeltjes. Het zijn uitlopers van gevoelszenuwcellen. Spierspoeltjes zijn vooral te vinden tussen de spiervezels van spieren die verantwoordelijk zijn voor de lichaamshouding. Ze liggen spiraalsgewijs rondom een gedeelte van de dwarsgestreepte spiervezels. Deze receptoren zenden informatie door naar de hersenen over de rekbaarheid van de spieren. Ze wisselen daar in een constante stroom informatie over uit.

Wanneer de spiervezels langer worden (oprekken), registeren de spierspoeltjes dit. Zo ontstaat een impuls in de gevoelszenuw. Wanneer de spier oprekt neemt de impulsfrequentie toe, bij verkorting af. De impuls bereikt via het centrale zenuwstelsel en een bewegingszenuw de spiervezels, waardoor ze weer samentrekken. Tegelijkertijd wordt de antagonist van de spier geremd, door middel van schakelcellen in het centrale zenuwstelsel.

Golgi-peeslichaampjes

Zintuigjes die gevoelig zijn voor de krachten op een spier zijn de peeslichaampjes (Golgi-peeslichaampjes). Deze zitten in de pezen van spieren. Hoe meer krachten op de spier worden uitgeoefend, hoe meer impulsen naar de hersenen gaan. Komt er te veel kracht op een spier, dan treedt een reflex op waardoor de spier ontspant.

Effect van training

Voor een duursporter is het uithoudingsvermogen belangrijk en maakt het lichaam veel gebruik van aerobe dissimilatie. Training zal het gebruik van zuurstof in de spieren moeten verbeteren. Wanneer je minstens drie keer per week een half uur traint, op 70% van je inspanningsniveau, neemt na enige weken het aantal mitochondriën in de spiervezels toe. De bloedvoorziening van de spieren wordt verhoogd, doordat het aantal bloedvaten in de spieren toeneemt. Zo ontstaan rode spiervezels. De spiercellen worden gestimuleerd de vetvoorraad eerder aan te spreken, zodat de totale aerobe dissimilatie beter verloopt.

Een sporter die een korte, hevige inspanning levert (krachtsporter), moet forse spierbundels kweken. De hoeveelheid zuurstof die in de spieren wordt verwerkt is veel minder van belang. Krachtsporters trainen door minstens drie keer per week korte momenten van inspanning, met bepaalde pauzes, te herhalen. Het aantal fibrillen in de spiervezels neemt zo toe. Omdat de fibrillen uit eiwitten bestaan, is er ook een toename te zien in de eiwitsynthese. De doorbloeding van de spieren en het aantal mitochondriën in de spiercellen neemt juist af. Door anaerobe dissimilatie wordt in de spieren glycogeen afgebroken. Zo ontstaan witte spiervezels.

Voldoende rust tussen trainingsperioden is nodig voor een goed herstel. Als de rustperiodes goed gedoseerd zijn, gemiddeld 36 tot 48 uur, komt het prestatievermogen van een sporter op een hoger niveau. Het lichaam heeft na een training, altijd de neiging om zich te herstellen boven het oorspronkelijk niveau. Dit noem je supercompensatie.

  • Het arrangement Spieren in beweging is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    VO-content
    Laatst gewijzigd
    28-04-2021 12:00:06
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    De Kennisbanken bevatten de theorie bij de opdrachten.
    Leerinhoud en doelen
    Biologie;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van