|
Hieronder een korte beschrijving van de
belangrijkste aspecten van de fysiologie die betrekking hebben
op de veranderingen in het lichaam bij het beoefenen van sport
met in het bijzonder duursport. Let wel dit is geen volledig
beeld daarvoor zou het te uitgebreidt worden en te technisch.
Maar wel voldoende om duidelijk te maken wat er met het lichaam
gebeurt.
Skeletspier
Structuur
Contractie
Energie
Skeletspier
 Er
zijn drie soorten spieren. Dwarsgetreepte skeletspieren, gladde
spieren en de hartspier. Het verschil tussen dwarsgestreepte en
gladde spieren ligt in het microscopisch beeld. De
dwarsgestreepte (skelet)spieren worden ook wel willekeurige
spieren genoemd, omdat je deze zelf kunt activeren, zoals
bijvoorbeeld je biceps. Gladde spieren zijn onwillekeurige
spieren die je niet bewust kunt activeren, denk hierbij
bijvoorbeeld aan de spiertjes van de bloedvaten, die van de
darmen (peristaltiek) en die in de iris van het oog. Het hart is
een dwarsgestreepte spier, maar is onwillekeurig en vandaar dat
deze apart wordt genoemd.
Bij trainen (met lichamelijke activiteiten) denken wij in eerste
instantie aan het spierstelsel, omdat fysiologisch gezien
bewegen mogelijk wordt gemaakt door het spierstelsel. Het
spierstelsel is onlosmakelijk verbonden met het centrale
zenuwstelsel (CZS).
De functies van het spierstelsel zijn:
-
Het handhaven van de samenhang tussen de onderdelen van het
skelet
-
Het uitvoeren van bewegingen
-
Warmtebron
-
Bescherming van de vaatzenuwen en ingewanden
Structuur
 De
skeletspier bestaat uit langgerekte veelkernige cellen:
spiervezels. Een spiervezel kan verschillende lengtes hebben,
variėrend van enige millimeters tot 5 ą 10 cm. De totale
maximale kracht die een spier kan leveren is afhankelijk van het
totaal aantal spiervezels.
Elke spiervezel bevat enkele honderden tot duizenden
intracellulaire (dus in de cel/vezel zelf) vezeltjes:
myofibrillen. Deze myofibrillen vormen het werkelijke
'contractiele apparaat' (het gedeelte dat samentrekt) van de
skeletspiervezel. Het zijn uiterst dunne draadjes die eenzelfde
lengte hebben als de gehele spiervezel. Als je zo'n myofibril
bekijkt, zie je afwisselend donkere en
lichtere delen. De donkere banden bevatten voornamelijk myosine
(A-band) en de lichtere banden vooral actine (I-band).
Myosine eiwitten aan elkaar vormen de myofilamenten. De actine
eiwitten aan elkaar vormen de actinefilamenten.
Contractie
Door een verstoring
van de evenwichtstoestand in de spiervezel door bijvoorbeeld een
prikkeling van de spier door een motorische zenuwcel wordt de
spier samengetrokken. De spiercontractie komt tot stand omdat
een aantal reacties op gang worden gebracht en hierdoor de
actinefilamenten aangetrokken worden door de myofilamenten en
daartussenin schuiven. De filamenten worden niet korter.
De
lichte I-band van de actinefibrillen zal dus niet meer zichtbaar
zijn, omdat deze verdwenen is tussen/onder de donkere A-band van
de myofibrillen.
Er zijn verschillende contractievormen
mogelijk:
-
Isotonische contracties. Hierbij blijft gedurende de gehele
contractie de spanning (tonus) in de spier gelijk (iso) aan
de spanning die bij het begin van de contractie in de spier
bestond. Alleen de lengte van de spier verandert. (Vb.
Buiging in elleboogsgewricht).
-
Isometrische contracties. Hierbij blijft gedurende de hele
contractie de lengte van de spier gelijk aan de lengte bij
het begin van de contractie. De spier is dus aan beide
uiteinden gefixeerd. Alleen de spanning in de spier
verandert. (Vb. Optillen te zwaar voorwerp of drukken tegen
een gefixeerd voorwerp).
-
Auxotonische contracties. Hierbij verkort de spier zich,
terwijl de spanning toeneemt. (Vb. Wanneer men een veer
uitrekt).
Je kan de contractie ook indelen naar
bewegingsrichting i.p.v. de bewegingsvorm:
-
Concentrische beweging. Er treedt een verkorting van de
spier op.
-
Excentrische beweging. De spier spant zich aan, maar wordt
langer (Vb. Afdalen van een helling, iets neerzetten).
Verder is belangrijk om te weten dat
spieren vaak samenwerken. Je kan spieren dan classificeren op
het al dan niet meewerken van een bepaalde beweging.
A.
Agonist. De spier die de belangrijkste/meeste arbeid verricht
voor een beweging
B.
Antagonisten. Spieren met tegengestelde werking
C.
Synergisten. Spieren met gelijkgerichte werking
Wanneer een agonist en een antagonist gelijktijdig en met
dezelfde kracht contraheren geven ze een stabilisatie in het
gewricht en zijn ze in dit opzichte synergisten.
Energie
Om de actine- en myosinefilamenten met
elkaar te laten binden of de binding te laten verbreken is
energie nodig. Deze energie wordt gehaald uit respectievelijk
ADP+P en ATP.
ATP is de belangrijkste energieleverancier van
ons lichaam en staat voor Adenosine Tri Fosfaat. Een molecuul
bestaande uit adenosine en drie fosfaatgroepen (P). ATP is
betrokken bij alle functies in het lichaam die energie vragen.
Er wordt dan ook enorm veel ATP gevormd en afgebroken. Bij de
afbraak van ATP wordt ADP (adenosine di (2) fosfaat) gevormd en
een losse fosfaat groep P. (ATP -> ADP+P).
Bij een piekarbeid is de
arbeidsstofwisseling 15-25 kcal/min. In de spier is de voorraad
ATP verrassend genoeg beperkt: 4-6 seconden arbeid (1,2 kcal,
zo'n 5 contracties) op zijn hoogst, net genoeg om je op gang te
helpen.
Als de beweging voortgezet wordt, dan moet er meer
ATP gevormd worden en dan kan op 3 manieren:
|
1.
Door een reactie van creatininefosfaat en ADP (CP+ADP ->
creatinine + ATP)
2.
Van opgeslagen glycogeen via anaėrobe glycolyse
(verbranding zonder zuurstof)
3.
Via aėrobe weg (verbranding met zuurstof)
|
|
Directe fosforilatie
|
Anaėrobe mechanisme
|
Aėrobe mechanisme
|
|
Energie leverancier: CP
|
Energie leverancier: glucose
|
Energie leverancier: glucose, pyrodruivenzuur, vrije
vetzuren, aminozuren
|
|
Zuurstofgebruik: geen
Producten: 1 ATP per CP,
creatinine
Totale duur energievoorziening: 15 sec
|
Zuurstofgebruik: geen
Producten: 2 ATP per glucose,
lactaat
Totale duur energievoorziening: 30-40 sec
|
Zuurstofgebruik: nodig
Producten: 36 ATP per glucose,
CO2, H2O
Totale duur
energievoorziening: Uren
|
Als we spreken van anaėrobe
energievoorziening, dan hebben wij het over spierarbeid met
energie uit de voorraad ATP uit de spier + ATP uit CP+ADP + ATP
uit de glycolyse. Bij de spierarbeid van de eerste 20 seconden
is de energievoorziening snel, maar de voorraad is beperkt. De
energie per tijdseenheid is erg groot. Na deze 20 seconden kan
de spier alleen nog maar anaėroob energie krijgen uit de
glycolyse. Deze komt wat traag op gang, maar de voorraad is
groter (niet onbeperkt). De energie per tijdseenheid ligt lager
en er worden bijproducten gefabriceerd: lactaat en warmte.
Als we spreken van aėrobe energievoorziening, dan wordt er dus
zuurstof gebruikt bij de vorming van ATP. Dit gebeurt niet via
de glycolyse, maar volgens de Krebs-cyclus of citroenzuurcyclus.
De capaciteit van de aėrobe metabolisme (stofwisseling) wordt
bepaald door de snelheid waarmee de Krebs-cyclus en de
oxidatieve fosforylering kunnen verlopen.
De Krebs-cyclus is
te uitgebreid om te behandelen, daarom vermeld ik slechts het
begin- en eindproduct.
Verbranding van koolhydraten:
C6H12O6
(=glucose) + ADP + P + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
+ 36 ATP + warmte
De verbranding van vetten en aminozuren gebeurt op dezelfde
manier. Echter, de hoeveelheid gevormde ATP per molecuul vet of
aminozuur verschilt natuurlijk van die van glucose. Het zijn
immers andere stoffen
Bij aėrobe energielevering kennen wij de steady state. Deze term
wordt veelgebruikt in de (duur)sportwereld. De steady state
houdt in dat:
-
De zuurstofopname de zuurstofbehoefte dekt
-
De hartfrequentie (Hf) een constante waarde heeft bereikt
-
Het hart minuut volume (HMV) een constante waarde heeft
bereikt
-
De longventilatie een constante waarde heeft bereikt
-
Melkzuur van de anaėrobe beginfase wordt omgevormd aan het
einde van de arbeid
De indeling van anaėroob en aėroob in fasen is niet zo simpel
als gesteld. De fasen lopen in elkaar over en volgen elkaar dus
niet abrupt op.
Tot slot geef ik nog een kleine overzicht van
de percentages van anaėrobe en aėrobe energievoorziening per
afstand
Begrippen op een rij:
Glycolyse = Glucose wordt onder invloed van ADP+P omgezet in
lactaat (melkzuur) en ATP.
Glucose = Een van de natuurlijke suikers (druivensuiker).
Glycogeen = Een grote molecuul van aan elkaar geschakelde
glucosemoleculen.
Lactaat = Ook wel melkzuur. Product van anaėrobe verbranding van
glucose. Kan weer omgezet worden in glucose
Zuurstofschuld = Tijdelijke melkzuurvorming
|
