1.2 Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd?

Onderzoek hoe spierweefsel microscopisch is opgebouwd aan de hand van Labo 14 op

p. 395. hartspierweefsel dwarsgestreept spierweefsel glad spierweefsel 1.2 Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd? Dwarsgestreepte spieren of skeletspieren maken het mogelijk dat we bewust kunnen bewegen. Het zijn spieren die onder controle van onze wil staan. A Hoe zijn dwarsgestreepte spieren opgebouwd? A.1 Macroscopische bouw Een spier is omgeven door een stevig wit vlies, de spierschede. Ze bestaat uit bindweefsel, dat alle delen van de spier samenhoudt en zorgt dat bij beweging de spieren over elkaar kunnen schuiven zonder te beschadigen. pees spierbuik bundelschede spierschede spierbundel ©VAN IN pees bot

Afb. 158 Bouw van een skeletspier

Het dikste gedeelte van een spier is de spierbuik. Elke spier is opgebouwd uit vele spierbundels die ook door bindweefsel zijn omgeven, de bundelschede. Elke spierbundel bestaat uit talrijke evenwijdig aan elkaar lopende spiervezels die met het blote oog niet zichtbaar zijn.

Elke spiervezel is omgeven door een heel elastisch bindweefsel dat de spiervezels bijeenhoudt. Doorheen dat bindweefsel lopen bloedvaten die voedingsstoffen en zuurstofgas aanbrengen en zenuwen die de werking van de spiervezels aansturen.

De verschillende soorten bindweefsel verenigen zich buiten de spier tot een pees. Pezen lopen vaak over gewrichten en hechten een spier vast op een bot. Daardoor kunnen twee beenderen ten opzichte van elkaar bewegen.

Afb. 159 Van spier naar spiervezel

spierbuik spierschede

spierbundel met bundelschede spiervezel

bundelschede bloedvat pees biceps 3D OPDRACHT 6 Bekijk een sneetje gekookte of rauwe ham of bestudeer de afbeelding. Duid aan op de figuur en benoem de volgende onderdelen: spier – spierschede – spierbundel – bundelschede – bloedvat – vetweefsel ©VAN IN

Een spier is omgeven door een spierschede en bevat meerdere spierbundels, die elk omgeven zijn door een bundelschede. Elke spierbundel is opgebouwd uit vele spiervezels, waartussen bindweefsel ligt. Het bindweefsel verenigt zich buiten de spierbuik tot een pees, waarmee de spier aan een bot is vastgehecht.

Doorheen het bindweefsel lopen bloedvaten, die voedingsstoffen tot bij de spiervezels brengen, en uitlopers van zenuwen, die de spiervezels aansturen.

` Maak oefening 2 en 3 op p. 314. A.2 Microscopische bouw Skeletspieren zijn opgebouwd uit eenheden die we spiervezels noemen. Het zijn grote cilindrische structuren die ontstaan door samensmelting van meerdere cellen en daardoor meerdere kernen bevatten. In Labo 14 op p. 395 kon je waarnemen dat skeletspieren microscopisch een gestreept uitzicht hebben. Dat gestreepte uitzicht is het gevolg van de microscopische bouw van de spiervezel. spiervezel kern spierfibril spierfibril donkere band Afb. 160

Een spiervezel is opgebouwd uit spierfibrillen. Elke spierfibril is een aaneenschakeling van een groot aantal sarcomeren. De regelmatige ordening van de eiwitdraden in een sarcomeer veroorzaakt een patroon van dwarse

sarcomeer streping.

lichte band dunne eiwitdraad dikke eiwitdraad

lichte band ©VAN IN THEMA 04 HoofdsTuk 1 273

In elke spiervezel ligt een groot aantal eiwitvezels, de spierfibrillen of myofibrillen, in lengterichting naast elkaar. Een spierfibril is opgebouwd uit myofilamenten of eiwitdraden. Er bestaan twee soorten eiwitdraden: myosine zijn dikke eiwitdraden en actine zijn dunne eiwitdraden. Elke spierfibril is ingedeeld in een groot aantal samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dikke en dunne eiwitdraden op een heel regelmatige manier gerangschikt zijn. Het is die regelmatige rangschikking die een dwarsgestreept patroon van donkere en lichte banden veroorzaakt. Daarom spreekt men vaak over dwarsgestreepte spieren. Niet alle dwarsgestreepte spieren hebben een aanhechting aan het skelet. • Skeletspieren hebben aanhechting aan beide uiteinden aan het skelet. Ze zorgen ervoor dat botten ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. • Gelaatsspieren hebben aanhechting aan de huid en de schedel. Ze zijn verantwoordelijk voor de gelaatsuitdrukkingen. • Kringspieren hebben helemaal geen aanhechting aan het skelet. Dat zijn bijvoorbeeld de spieren rond de mond, het oog en de anus. WEETJE Dwarsgestreepte spieren zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige spiervezels, die meerdere kernen bevatten. In spiervezels liggen talrijke spierfibrillen of myofibrillen in lengterichting naast elkaar. Spierfibrillen zijn opgebouwd uit een reeks samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dunne en dikke eiwitdraden op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening van eiwitdraden in de sarcomeren veroorzaakt de dwarse streping van de spiervezels. ` Maak oefening 4, 5 en 6 op p. 315. ©VAN IN

B Hoe ontstaat een bewuste of gewilde beweging?

Spieren zijn effectoren die zorgen voor de reactie op een bepaalde prikkel. Impulsen geven via het zenuwstelsel de informatie door. Op de hartspier na, stuurt het zenuwstelsel de werking van onze spieren aan. In opdracht 4 leerde je dat sommige bewegingen gecontroleerd worden door de vrije wil en andere bewegingen niet. OPDRACHT 7

Vul het schema aan en beantwoord de vragen.

Schema Situatie doelman 1 waarneembare verandering 2 herkent en vangt de prikkel op 3 geleidt informatie 4 voert de reactie uit 5 actie als antwoord op de prikkel

1 4 3 2 5 1 Beschrijf de weg die de informatie in de doelman aflegt (van receptor tot effector). 2 Is dat een bewuste of een onbewuste beweging? Verklaar je antwoord. ©VAN IN

Beweging van dwarsgestreepte spieren staat onder invloed van de wil. Die bewuste of gewilde bewegingen komen tot stand wanneer die spieren via het zenuwstelsel een signaal of impuls van de hersenen ontvangen. Dwarsgestreepte spieren worden aangestuurd door zenuwen die de impuls geleiden.

Elke spiervezel wordt aangestuurd door een aftakking van het axon van een motorisch neuron. Het eindknopje van het axon dat met de spiervezel contact maakt, wordt de motorische eindplaat genoemd. Ter hoogte van die synaps wordt de impuls van de zenuwcel door een neurotransmitter omgezet in een signaal dat de spiervezel aanstuurt. Alle spiervezels die onder controle van één motorisch neuron staan, zullen dus tegelijkertijd worden aangestuurd; ze ontvangen tegelijk een impuls en trekken tegelijk samen. Daarom worden ze een motorische eenheid genoemd. Axon geeft signalen door

Tussen de spiervezels lopen doorheen het bindweefsel axonen van motorische neuronen. Aftakkingen van een motorisch axon sturen een groep spiervezels, de motorische eenheid, aan. Elke aftakking eindigt op een motorische eindplaat, waar de impuls omgezet wordt in een signaal naar de spiervezel.

motorische eindplaat spiervezel Dendrieten ontvangen signalen Afb. 161 Spiervezels die door dezelfde motorische eindplaat worden aangestuurd vormen een motorische eenheid. De bewuste waarnemingen, de bewuste verwerking van de bijbehorende informatie en het uitvoeren van gewenste bewegingen worden geregeld door het somatische zenuwstelsel. ©VAN IN

Bekijk de video en beantwoord de vragen.

Het filmpje start met een herhaling van de macroscopische en microscopische bouw van een spier. Daarna wordt getoond hoe spieren op (sub)microscopisch niveau samentrekken. 1 Wanneer trekt een spier samen? BEKIJK DE VIDEO 2 Hoe wordt een spiervezel korter? Je zag al dat spieren, uitgezonderd de hartspier, aangestuurd worden door het zenuwstelsel. Als een zenuwimpuls de spiervezels bereikt, schuiven de dunne eiwitdraden en de dikke eiwitdraden over elkaar. Zo worden de einden van alle sarcomeren in de spierfibrillen van een spiervezel naar elkaar getrokken, waardoor de spiervezel korter en dikker wordt. Door het korter en dikker worden van de spiervezels, spant een spier op. spiervezel myofibril myofibril/ spierfibril dikke eiwitdraad dunne eiwitdraad sarcomeer in opgespannen spier

sarcomeer in ontspannen spier Afb. 162 Als een spiervezel een impuls opvangt, worden de sarcomeren korter. ©VAN IN tHema 04 HoofDstuk 1 277

WEETJE Spiervezels behoren tot de grotere ‘cellen’ van een menselijk lichaam. Ze zijn tot 0,1 mm dik en kunnen langer dan 10 cm worden. In de kleermakersspier, die loopt van de bovenzijde van het bekken tot de binnenkant van de knie, zijn sommige spiervezels 30 cm of langer. OPDRACHT 9

Ga na hoe spieren veranderen als ze werken en beantwoord de bijbehorende vragen.

1 Laat je rechterarm hangen naast je lichaam, met de handpalm naar voren gericht. Leg je linkerhand rond je rechterbovenarm. Ga na op welke manier de spieren aan de bovenzijde (biceps) en onderzijde (triceps) van je arm veranderen als je je rechterarm buigt en strekt. Duid je bevindingen aan in de tabel. Actie Plaats van de armspier Verandering in lengte Verandering in dikte Verandering in werking

buigen

voorzijde (biceps)korter / langer dikker / dunnerspant op / ontspant achterzijde (triceps)korter / langer dikker / dunnerspant op / ontspant

strekken

voorzijde (biceps)korter / langer dikker / dunnerspant op / ontspant achterzijde (triceps)korter / langer dikker / dunnerspant op / ontspant 2 Vraag een klasgenoot om met gesloten ogen op één been te staan. Probeer de klasgenoot uit evenwicht te brengen door een por tegen de schouders te geven, vanuit een willekeurig gekozen richting. a Welke reacties om de gevraagde positie te bewaren neem je waar bij de leerling? b Wat is het doel van de samenwerking van de spieren? 3 Wat besluit je uit de twee opdrachten? ©VAN IN

Je leerde al dat een skeletspier door het zenuwstelsel wordt aangestuurd. Zodra impulsen in de spier aankomen, trekken spierbundels in een spier samen. Door het opspannen wordt de spier korter en dikker. Vermits de uiteinden van skeletspieren aan beenderen verbonden zijn met pezen die over gewrichten lopen, zorgt het samentrekken van een spier voor de beweging van lichaamsdelen.

Omdat spieren enkel kunnen samentrekken als ze een impuls ontvangen, zijn voor tegengestelde bewegingen aparte spieren nodig. Een spier kan dus niet uit zichzelf langer worden. Zo gebruiken we de spier aan de voorzijde van de bovenarm (de biceps) om de arm te buigen en de spier aan de achterzijde van de bovenarm (de triceps) om de arm te strekken. Spieren die tegengestelde bewegingen uitvoeren, zoals de biceps en de triceps, noemen we antagonisten. Het bewegen van botten door de samentrekking van een spier maakt de ontspannen antagonist langer en dunner en de opgespannen antagonist korter en dikker. Antagonisten zijn altijd werkzaam

BEKIJK DE VIDEO

rond eenzelfde gewricht.

biceps spaakbeen triceps

ellepijp opperarmbeen

Afb. 163 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten.

biceps spaakbeen

ellepijp

triceps opperarmbeen OPDRACHT 10

Gebruik de afbeelding om de vragen te beantwoorden.

Bij het trappen van de bal maak je twee bewegingen na elkaar. Eerst trek je je onderbeen naar je bovenbeen toe en buig je je kniegewricht. Daarna strek je je been weer en trap je tegen de bal. 1 Welke spier doet je been buigen? 2 Welke spier doet je been strekken? Daartoe loopt er een spier over je kniegewricht heen.

bovenste dijspier (quadriceps) onderste dijspier (hamstrings) kuitspier ©VAN IN scheenbeenspier

WEETJE Om te bewegen is er meer nodig dan alleen maar spieren. Er zijn botten nodig om de spieren op vast te hechten en gewrichten om de botten ten opzichte van elkaar te laten bewegen. Het gewricht waarmee de onderarm kan bewegen ten opzichte van de bovenarm is het ellebooggewricht. Dat gewricht maakt beweging mogelijk in één vlak: op en neer. Het is een scharniergewricht. De uiteinden van de botten zijn bedekt met een laag kraakbeen. Daardoor kunnen de botten soepel ten opzichte van elkaar bewegen en wordt slijtage van de beenderen voorkomen. gewrichtsholte met gewrichtssmeer gewrichtsvlakken met kraakbeenweefsel kraakbeen- weefsel spaakbeen gewrichtskom gewrichtskop gewrichtskapsel gewrichtsband De beenderuiteinden van het gewricht zijn omhuld door het gewrichtskapsel dat aansluit op het gewrichtskraakbeen. De gewrichtsholte is gevuld met een gewrichtssmeer dat wordt afgescheiden door het gewrichtskapsel. Het gewrichtssmeer werkt als een soort vet waardoor de beenderen soepel kunnen bewegen. Gewrichtsbanden aan de buitenkant van het gewricht zorgen voor extra stevigheid van het gewricht. Ze zijn vastgehecht op de uiteinden van de beenderen van het gewricht en houden de beenderen op hun plaats.

pees triceps biceps ellepijp Afb. 164 OPDRACHT 11 ONDERZOEK Onderzoek de macroscopische bouw van dwarsgestreepte spieren aan de hand van Labo 15 op p. 399 of bekijk de video. BEKIJK DE VIDEO©VAN IN