L6-L7 spierfysiologie excitatie-relaxatie mechanismen ALLES

wat wordt bedoeld met hiërarchie vd skeletspier?

1. skeletspier bestaat uit meerdere spiervezelbundels (fasikels)

2. spiervezelbundel bestaat uit meerdere spiervezels

3. spiervezel = meerkernige cel ontstaan uit fusie van myoblasten (eigenlijke cel)

4. spiervezel: volgestapeld met myofibrillen

5. myofibrillen: bestaan uit sarcomeren (contractiele basiseenheid)

6. sarcomeren zijn opgebouwd uit myofilamenten

wat is een spiervezel?

eigenlijke spiercel (skeletspiercellen):

1. meerkernig, ontstaan door fusie myoblasten

2. volgestapeld met myofibrillen, doorkruist sarcoplasmatisch reticulum

3. myofibrillen bestaan uit sarcomeren (=contractiele basiseenheid)

wat is de contractiele basiseenheid van skeletspieren?

myofibrillen

wat is de trigger voor contractie van skeletspiercellen?

stijging intracellulaire Ca2+ concentratie

bespreek moleculaire opbouw van het sarcomeer

1. titine

   1. groot proteïne

   2. verbindt Z-schijf + myosine + actine → sarcomeer kan niet zomaar uit elkaar w getrokken

2. actine

   1. globulair proteïne

   2. F-actine dubbelstreng

3. myosine

   1. myosine II

   2. ATP-ase activiteit

wat is troponine complex?

1. = troponine C + troponine I + troponine T

2. → zorgen dat er Ca2+ afhankelijke interactie is van myosine en actineketen (Ca2+ sensor)

hoe regelt het troponine complex de interactie tussen actine en myosine?

1. intracellulaire Ca conc stijgt → Ca2+ bindt aan troponine C

2. conformatieverandering troponine C → troponine T trekt tropomyosine en troponine I uit de weg

3. → myosine kan interageren met actine → contractie

4. (wanneer Ca2+ conc intracellulair terug daalt → binding aan troponine C weg → geen myosine actine interactie meer)

troponinecomplex: welke rol heeft troponine C?

activatie van troponine T:

Ca2+ activeert troponine C → conformatieverandering → troponine T actief, trekt tropomyosine en troponine I uit de weg → myosine kan interageren met actine → contractie

troponinecomplex: welke rol heeft troponine T?

trekt troponine I en tropomyosine aan de kant

troponine T geactiveerd door conformatieverandering troponine C na binden Ca2+ → troponine T trekt troponine I en tropomyosine aan de kant → actine en myosine kunnen nu interageren → contractie

wat kan je zeggen over het aantal myosinehoofdjes in een sarcomeer?

elk segment van het sarcomeer bevat tientallen myosinehoofdjes → doorlopen elk onafhankelijk van elkaar de dwarsbrugcyclus

wat is de dwarsbrugcyclus?

opeenvolging van conformatieveranderingen van myosinehoofdjes, die kracht ontwikkelen

dwarsbrugcyclus: stap 0 (dwarsgestreepte spieren)

myosinehoofdje: ADP + Pi (rustcomplex) (door hydrolyse van ATP op einde vorige cyclus)

dwarsbrugcyclus: stap 1 (dwarsgestreepte spieren)

myosinekopje (ADP + Pi) bindt aan actine (Ca2+ afhankelijke stap)

dwarsbrugcyclus: stap 2 (dwarsgestreepte spieren)

myosinehoofdje (ADP + Pi) gebonden aan actine geeft ADP en Pi vrij → kanteling hoofdje → verschuiving actine naar M

→ eigenlijke krachtontwikkelingstap

dwarsbrugcyclus: stap 3 (dwarsgestreepte spieren)

ATP bindt aan myosinehoofdje → hoofdje laat actine los

dwarsbrugcyclus: stap 4 (dwarsgestreepte spieren)

myosinehoofdje hydrolyseert ATP (energiseren myosinehoofdje) → myosinehoofdje heeft nu ADP en Pi gebonden → klaar voor nieuwe cyclus te starten

overloop de verschillende stappen van de dwarsbrugcyclus (dwarsgestreepte spieren)

0. myosinehoofdje: geënergiseerd, heeft ADP + Pi gebonden (door hydrolyse ATP op einde vorige cyclus)

1. Ca2+ afhankelijke stap: binding myosine hoofdje aan actine

2. ADP en Pi laten los → kanteling myosinehoofdje → verschuiven van actine naar M (=eigenlijke krachtontwikkeling)

3. ATP bindt aan myosinehoofdje → dissociatie actine-myosine

4. myosinehoofdje hydrolyseert ATP → energiseren myosinehoofdje (klaar voor volgende cyclus)

de hartspier gedraagt zich als …

een syncytium (=gedraagt zich als 1 functionele cel)

verschil hart en skeletspiercellen

skeletspiercellen: meerdere kernen

hartspiercellen: individuele kernen die met elkaar gekoppeld zijn

wat zijn intercalated disks?

verbindingsstructuren, zorgen dat hart als één eenheid functioneert:

1. desmosomen

   1. verbinden naburige cellen → mechanische stabiliteit bij contractie

2. GAP junctions

   1. verbinden cytoplasma van naburige cellen → efficiënte voortgeleiding signaal

waar vinden we gladde spiercellen?

1. bloedvaten

2. (holle) organen

waarom zijn gladde spieren niet gestreept?

de strakke organisatie van sarcomeren in lange ketens (zoals skelet/hartspier) ontbreekt: actine-myosine filamenten lopen chaotisch doorheen cel

hoe worden sarcomeren met elkaar verbonden (gladde spiercellen)?

door dense bodies

wat doen plasmamembraan dense bodies in gladde spiercellen?

verbinden actine ketens met celmembraan

wat doen intermediaire filamenten in gladde spiercellen?

houden de dense bodies op hun plaats, en verzekeren dat actine-myosine filament functioneel intact blijven tijdens contractie

bv desmin en vimentin

welke gespecialiseerde proteïnen in gladde spiercellen zorgen dat de ordening van myofibrillen stabiel is, en verbinden de verschillende myofibrillen?

1. dense bodies

2. plasmamembraan dense bodies

3. intermediaire filamenten (desmin en vimentin)

wat is de essentie van de contractie in gladde spiercellen?

interactie myosinehoofdje met actine (idem skelet en hart)

waar zit het verschil tussen gladde spiercellen en skelet/hartspiercellen in de essentie van de contractie?

beide: door interactie myosinehoofdje en actine

1. glad: fosforylatie myosinehoofdje essentiële stap voor interactie myosinehoofdje met actine

2. skelet/hart: stijging intracellulaire Ca2+ conc essentiële stap voor interactie myosinehoofdje met actine

wat zijn de kenmerken van myosine in de gladde spiercel?

1. bestaat uit een light chain + heavy chain:

2. light chain: regulerende functie

   1. wordt gefosforyleerd door Myosine Light Chain Kinase (MLCK) → interactie actine en myosine

   2. wordt gedefosforyleerd door Myosine Light Chain Fosfatase (MLCP) → geen interactie actine en myosine

wat is MLCK?

1. = Myosine Light Chain Kinase

2. wordt geactiveerd door Ca2+ gebonden calmoduline

3. fosforyleert light chain van myosine in gladde spiercellen → interactie tussen actine en myosine

wat MLCP?

1. = Myosine Light chain Fosfatase

2. defosforyleert light chain van myosine in gladde spiercellen → geen interactie tussen actine en myosine

van wat is de initiatie van de dwarsbrugcyclus afhankelijk in gladde spiercellen?

van calmoduline

wat is calmoduline en de rol in gladde spiercellen?

→ initiatie dwarsbrugcyclus

1. Ca2+ sensor: bindt Ca2+ → kan versch soorten kinasen en fosfatasen activeren, inactiveren, moduleren => zet intracellulaire Ca conc stijging om in biologisch signaal

2. in gladde spiercellen: activeert MLCK → fosforylatie myosine light chain → interactie actine myosine

wat zijn de verschillende stappen in de contractiecyclus van gladde spiercellen?

1. stijging intracellulaire Ca → Ca2+ bindt aan calmoduline

2. calmoduline activeert MLCK

3. MLCK fosforyleert myosinehoofdje → interactie actine en myosine

4. MLCP defofsforyleert myosine hoofdje

5. myosine bindt niet opnieuw met actine → spier relaxeert (tenzij opnieuw wordt gefosforyleerd)

wat is de primaire trigger voor contractie in gladde spiercellen?

fosforylatie van myosin light chain door MLCK

is intracellulaire Ca concentratie een noodzakelijke voorwaarde voor contractie in gladde spiercellen?

1. intracellulaire Ca concentratie is belangrijke trigger voor contractie, maar geen noodzakelijke voorwaarde voor contractie

2. noodzakelijke voorwaarde voor contractie: gefosforyleerde myosinehoofdjes

   1. bv mechanisme waarbij MLCP activiteit vermmindert → accumulatie gefosforyleerde myosinehoofdjes → contractie (zonder stijging intracellulaire Ca!)