Cross-bridge kinetiek - Powerpoint

13 belangrijke vragen over Cross-bridge kinetiek - Powerpoint

Het contractiele element is meer dan een lange veer die uitgerekt wordt, want...

... bij een heel kleine supersnelle opgelegde verkorting zakt de kracht niet een klein beetje in (wat zou zijn gebeurd met een zuivere veer), maar gaat deze zelfs helemaal terug naar 0 (hetgeen suggereert dat datgene dat voor de kracht zorgt heel kort is, zoals onder c). Echter, na het terugvallen van de kracht naar nul bouwt hij weer op. Dit is ook niet in overeenstemming met het model van een zuivere veer (b) maar ook niet met het model van allemaal parallelle zuivere veertjes (model in c)

Hoe vindt een zuiver isometrische contractie plaats

1. De kop van het myosine (S1) trekt aan (kantelt over) het actine waarbij de ‘veer’ (S2) op rek komt en er kracht wordt uitgeoefend.
Het kantelen van de kop wordt ook wel de powerstroke genoemd. Na deze kanteling zal S1 weer loskoppelen van actine en vervolgens, na teruggekanteld te zijn naar positie i, weer razendsnel opnieuw binden aan actine. Dit is de situatie tijdens een zuiver isometrische contractie (actine verplaatst zich niet t.o.v. myosine), er vinden miljoenen koppelingen en ontkoppelingen per seconde plaats.

Hoe komt het dat kracht lager is tijdens concentrische contractie dan tijdens een isometrische contractie?
De daling van de kracht t.g.v. Zowel 1 als 2 als 3 is groter naarmate...

... de snelheid van verkorten groter wordt. Indien men gaat rekenen met dit model (en bepaalde aannames doet) dan blijkt dit model inderdaad te leiden tot de karakteristieke hyperbole vorm van de kracht-snelheidsrelatie (zoals die tijdens metingen wordt gevonden). Bij een bepaalde snelheid van verkorten (Vmax) is de netto spierkracht die de crossbridges nog kunnen genereren gelijk aan 0.
  • Hogere cijfers + sneller leren
  • Niets twee keer studeren
  • 100% zeker alles onthouden
Ontdek Study Smart

Wanneer bevinden zich er meer kopjes in de positie van kopje 3?

Bij hogere verkortingssnelheden.

Bij een langzame concentrische spiercontractie (hoge uitwendige weerstand) schuift actine langzaam langs het myosine en zullen bijna alle kopjes die aangehecht zijn en een powerstroke maken, los kunnen laten (ontkoppelen) voordat ze onder hun ophangpunt door worden getrokken (bedenk: actine blijft opschuiven doordat er duizenden andere kopjes aan trekken): er komen bijna geen kopjes in de positie zoals kopje 3 in dit voorbeeld.
Bij hogere verkortingssnelheden (minder uitwendige weerstand) komen er steeds meer kopjes in de positie van kopje 3: zij zorgen voor een interne weerstand.

Spierkracht (die we uitwendig meten) is lager tijdens concentrische contracties, doordat:


  1. de spier verkort, waardoor een deel van de rek in S2 opgeheven wordt, terwijl S1 aan actine zit. Dit betekent dus dat tijdens de verkorting de kracht lager is.
  2. sommige aangehechte crossbridges er tijdens verkorten niet in slagen om op tijd los te koppelen en een tegenwerkende kracht  gaan genereren.
  3. er tijdens verkorting op ieder moment minder crossbridges kans zien aan te hechten (rijdende-treinmetafoor), waardoor de kracht nog verder afneemt.

Zie afbeelding. Wat is de afstand h?

h is de optimale (en tevens maximale) afstand (ten opzichte van O) die een bindingsplaats op actine kan hebben t.o.v. O: dan bindt het myosinekopje het makkelijkst aan actine. Daar zijn de bochten als het ware uit de veer en bindt de kop dus het makkelijkst (f =maximaal) . Als de afstand (x) nog groter wordt dan h, dan kan S1 niet meer aanhechten op de betreffende actine-bindingsplaats (die bindingsplaats op actine zit te ver naar rechts en S1 moet een andere bindingsplaats ‘zoeken’).

Wat is de verhouding tussen f en g tijdens een isometrische contractie?

4:1
Op ieder moment is 80% van de cb's aangehecht.

Tijdens een concentrische contractie (waarbij actine tussen het myosine wordt getrokken) kan een aangehechte kop (S1) wel eens in een positie geraken (de andere kopjes blijven immers  ook aan het actine trekken) waarbij hij de kracht die de andere kopjes leveren zelfs gaat tegenwerken (x is negatief). Wat gebeurt er dan en wat bepaalt met name de grote van Vmax?

Indien dat gebeurt dan laat de kop (volgens het Huxley-model dus) razendsnel los. Vandaar dat g2 (de rate-constante voor ontkoppeling bij negatieve x) een heel grote waarde heeft gekregen in het model. Tijdens concentrische contracties bepaalt met name g2 hoe groot Vmax kan zijn.

Op welke twee manieren kan energiegebruik bepaald worden in experimenten?

  1. ATP-verbruik meten (+ arbeid)
  2. Warmteproductie meten: energie gaat immers niet verloren (+ arbeid).

Wat gebeurt er bij ii, v en vi?
Het idee is dat er voor iedere ontkoppeling ... ATP-molecuul/moleculen wordt/worden gebruikt.

Ii. Powerstroke: de kop klapt om nadat Pi er af is.
V. Pas ontkoppeling nadat ATP op S1 is gebonden.
VI. De kop kantelt terug.

Het idee is dat er voor iedere ontkoppeling 1 ATP-molecuul wordt gebruikt.

Wat kost nu meer ATP? Een isometrische, concentrische of excentrische contractie?
Concentrisch zijn er 2 effecten?

  1. Andere verdeling van cb's, waardoor er meer via g2 ontkoppelen.
  2. Bovendien zullen er tijdens verkorting op ieder moment minder crossbridges kans zien aan te hechten (het is lastiger in een rijdende trein te springen dan in een stilstaande). Hierdoor zal in principe het ATP-gebruik afnemen bij toename van de verkortingssnelheid.

Wat kost nu meer ATP? Een isometrische, een concentrische of excentrische contractie?
Excentrisch:

Lager energie(ATP)-gebruik, omdat een groot deel van de crossbridges mechanisch wordt losgetrokken (dus voordat ze de powerstroke hebben gemaakt) onder invloed van een uitwendige kracht (bv. Fz). Hierbij wordt geen ATP gebruikt.

Welk myosinetype (I of II) is efficiënter om isometrisch kracht te leveren en waarom? Of beter geformuleerd: welk myosine type (I of II) is economischer om isometrisch kracht te leveren en waarom?

Wat is efficiënte en wat is economie?

Efficiënte = uitwendig geleverde Arbeid/ATP-gebruik
Economie = Kracht/ATP-gebruik

Omdat er tijdens een isometrische contractie geen uitwendige arbeid wordt verricht (de kracht verplaatst zich niet), kunnen we strikt genomen niet spreken van efficiëntie (uitwendig geleverde Arbeid/Energiegebruik), maar hebben we het over economie (kracht/Energiegebruik).


De cb’s van type I myosine draaien langzamer (lagere f en g1 en g2) dan die van type II en ze blijven dus ook net iets langer in de krachtgenererende positie en dat is dus gunstig tijdens isometrische contracties (minder ATP-gebruik per tijdseenheid dan snel, type II myosine).

De vragen op deze pagina komen uit de samenvatting van het volgende studiemateriaal:

  • Een unieke studie- en oefentool
  • Nooit meer iets twee keer studeren
  • Haal de cijfers waar je op hoopt
  • 100% zeker alles onthouden
Onthoud sneller, leer beter. Wetenschappelijk bewezen.
Trustpilot-logo