Brandstof en vezeltypen

Een spier slaat slechts genoeg ATP op voor een paar seconden samentrekking, dus hij moet steeds meer maken.

Een klein reservoir

Elke dwarsbrugcyclus en elke calciumpomp gebruikt ATP, maar een spiervezel bevat slechts genoeg ATP voor een paar seconden samentrekking. Hij moet ATP ongeveer net zo snel opnieuw opbouwen als hij het gebruikt. Spiercellen doen dit op drie manieren, die verschillen in hoe snel ze werken en hoe lang ze kunnen doorgaan.

Creatinefosfaat: de eerste seconden

In een spier in rust geeft overtollig ATP een fosfaatgroep af aan een molecuul dat creatine heet, waardoor creatinefosfaat ontstaat. Als de samentrekking begint, zet het enzym creatinekinase het fosfaat weer terug op ADP om opnieuw ATP te maken. De reactie is heel snel, maar de voorraad is klein en gaat maar ongeveer 15 seconden mee.

Glycolyse: snel maar verspillend

Daarna volgt glycolyse, die glucose afbreekt zonder zuurstof nodig te hebben. De glucose komt uit het bloed of uit glycogeen dat in de spier is opgeslagen. Glycolyse is langzamer dan creatinefosfaat en niet erg efficiënt: elk glucosemolecuul levert netto maar twee ATP op, plus twee moleculen pyrodruivenzuur. Bij zuurstoftekort wordt pyrodruivenzuur omgezet in melkzuur, waardoor de glycolyse kan doorgaan, en dat kan bijdragen aan vermoeidheid. Op zichzelf kan glycolyse maar ongeveer een minuut activiteit aandrijven, genoeg voor korte, intensieve uitbarstingen.

Aerobe ademhaling: langzaam en gestaag

Met zuurstof breken mitochondriën glucose, pyrodruivenzuur en vetzuren helemaal af tot koolstofdioxide en water. Deze aerobe ademhaling maakt ongeveer 30 tot 32 ATP per glucosemolecuul, veel meer dan glycolyse, maar is langzamer en heeft een gestage zuurstoftoevoer nodig. Ze levert ongeveer 95 procent van het ATP dat spieren in rust of bij matig werk gebruiken. Een eiwit dat myoglobine heet, houdt een kleine zuurstofvoorraad in de vezels. Na zware inspanning blijft de ademhaling een tijdje snel, omdat extra zuurstof nodig is om ATP en creatinefosfaat te herstellen en het melkzuur te verwerken. Die extra behoefte heet de zuurstofschuld.

Waarom spieren moe worden

Spiervermoeidheid betekent dat een spier niet meer volledig op signalen van het zenuwstelsel kan reageren. De oorzaken zijn niet helemaal bekend. Een dalend ATP-gehalte, een dalende pH in de cel en een uit balans geraakt natrium- en kaliumevenwicht dat de calciumafgifte verstoort, worden alle drie met vermoeidheid in verband gebracht. Het zenuwstelsel deelt het werk ook: bij lange, gelijkmatige taken rusten sommige motorische eenheden terwijl andere actief zijn.

Drie soorten vezels

Skeletspiervezels verschillen in hoe snel ze samentrekken en hoe ze ATP maken. Langzame oxidatieve (SO) vezels trekken langzaam samen en vertrouwen op aerobe ademhaling. Ze zijn dun, vol mitochondriën en haarvaten, en rood gekleurd door myoglobine. Ze maken matige spanning maar houden het lang vol, wat past bij het vasthouden van een houding. Snelle oxidatieve (FO) vezels trekken snel samen maar gebruiken nog vooral zuurstof, dus ze maken meer spanning en worden iets eerder moe; ze passen bij bewegingen als lopen. Snelle glycolytische (FG) vezels zijn dik, slaan veel glycogeen op en vertrouwen op glycolyse. Ze zijn bleek, geven snelle, krachtige samentrekkingen en worden snel moe. Snelle vezels splitsen ATP ongeveer twee keer zo snel als langzame, en daarom doorlopen hun dwarsbruggen de cyclus sneller. De meeste spieren bevatten alle drie de soorten, in verhoudingen die bij het werk van de spier passen.

Zet ATP uit in het model om te zien wat opraken zou betekenen op het niveau van de dwarsbruggen.

Dit is lesmateriaal over hoe het lichaam is gebouwd en werkt. Het is geen medisch advies en is niet bedoeld om iemand te diagnosticeren of te behandelen.