inspanningsfysiologiehoofdstukquiz.docx

Spierweefsel 5.1 Spierweefsel Leestip Naast het volgen van deze on-demand opleiding, lees je ook het cursusboek ‘Fitnesstrainer opleiding niveau 3’ van NL Actief. Het theorie-examen dat je zult afleggen bestaat uit vragen uit zowel het cursusboek als uit de on-demand opleiding.  Deze on-demand modul...

Spierweefsel 5.1 Spierweefsel Leestip Naast het volgen van deze on-demand opleiding, lees je ook het cursusboek ‘Fitnesstrainer opleiding niveau 3’ van NL Actief. Het theorie-examen dat je zult afleggen bestaat uit vragen uit zowel het cursusboek als uit de on-demand opleiding.  Deze on-demand module gaat over het onderwerp ‘Inspanningsfysiologie’. Wij adviseren om naast deze module ook hoofdstuk 5 'Inspanningsfysiologie' uit het cursusboek te lezen. In de vorige module heb je meer geleerd over functionele anatomie (hoe is het lichaam opgebouwd). In deze module leer je over de werking van het lichaam. Dit wordt fysiologie genoemd, om precies te zijn inspanningsfysiologie (de werking van het lichaam tijdens inspanning). De volgende onderwerpen komen aan bod: spierweefsel, energiesystemen en lichamelijke fitheid. Spierweefsel Het woord spierweefsel is  wellicht misleidend, want spierweefsel komt niet alleen in spieren voor maar ook in andere organen van het lichaam. Er bestaan dus verschillende soorten spierweefsel.  Skeletspierweefsel Het type spierweefsel dat voorkomt in het skelet wordt skeletspierweefsel genoemd. In deze afbeelding is het skeletspierweefsel alleen in de bovenarmen weergegeven en rood gekleurd.   Je ziet op de afbeelding meerdere spieren die met witte uiteinden aan botten vastgehecht zijn. Deze witte uiteinden van de spieren noemen we pezen. Glad spierweefsel In de organen van ons spijsverteringsstelsel komt zogenaamd glad spierweefsel voor. Glad spierweefsel kan net als skeletspierweefsel aanspannen. Onze maag en darmen bevatten glad spierweefsel dat aanspant om voedsel door het spijsverteringsstelsel te bewegen.   Hart spierweefsel Het derde type spierweefsel is het spierweefsel van het hart. Dit is weer anders van samenstelling dan de andere twee soorten spierweefsel. Hartspierweefsel spant (gelukkig) constant en automatisch aan. Het aanspannen van het hart veroorzaakt onze hartslag of hartfrequentie die uitgedrukt wordt in slagen per minuut.  Alle soorten weefsel in het lichaam, of het skeletspierweefsel, zenuwweefsel of vetweefsel is, bestaat uit lichaamscellen. Deze cellen zijn gespecialiseerd in een bepaalde functie en hebben daarom een andere samenstelling. Zo bestaat skeletspierweefsel uit spiercellen die bewegen als functie hebben. Spiercellen kunnen aanspannen en verkorten waarmee ze beweging veroorzaken (verderop in deze module leer je hier meer over). Skeletspieren kun je bewust aanspannen zoals bijvoorbeeld de biceps spier in de bovenarm. Daarom wordt skeletspierweefsel ook willekeurig spierweefsel genoemd. De andere twee soorten, spierweefsel glad- en hartspierweefsel kun je echter niet bewust aanspannen, maar spannen automatisch aan en deze worden aangestuurd door het zenuwstelsel. Glad spierweefsel en hartspierweefsel worden daarom onwillekeurig spierweefsel genoemd. Opbouw van een spier Hoe een spier is opgebouwd, zie je in de afbeelding. In de afbeelding zie je een bot (beige van kleur) waaraan een pees (grijs) van een spier zit vastgehecht. De pees in onderdeel van een spier en loopt over in een rode spierbuik. Je ziet hier de dwarsdoorsnede van een spierbuik die laat zien dat de spierbuik uit een aantal spiervezelbundels bestaat. Eén van die spiervezelbundels steekt uit en is eveneens doorgesneden om te laten zien dat een spiervezel bundel weer uit spiervezels bestaat. Een spiervezelbundel bestaat dus uit samen gebundelde spiervezels met daaromheen bindweefsel wat elastisch en sterk is. Eén enkele spiervezel is weer opgebouwd uit dunne strengen die myofibrillen worden genoemd.  SpiervezelsOp bovenstaande afbeelding zie je een aantal spiervezels uit de achterkant van de schouderspier. Eén van die vezels is uitvergroot en daaruit zie je drie myofibrillen steken. Een myofibril bestaat uit kleine aaneengeschakelde eenheden die sarcomeren heten. Deze sarcomeren zorgen ervoor dat de myofibril, dunne en dikke en lichte en donkere strepen vertoont. Daarom wordt skeletspierweefsel ook wel dwarsgestreept spierweefsel genoemd. Uitvergrote sarcomeer In de onderstaande tekening zie je een uitvergrote sarcomeer. Een sarcomeer bestaat uit dunne actine en dikke myosine eiwit strengen, ofwel filamenten. De dikke, donkere strepen van de myofibril ontstaan waarde actine en myosine filamenten elkaar overlappen. Nu je weet hoe een spier van groot naar klein is opgebouwd, is de volgende stap: waar bestaat het feitelijk aanspannen of samentrekken van een spier uit? Opbouw myofibril Op deze afbeelding zie je nogmaals dat een myofibril is opgebouwd uit aaneengeschakelde sarcomeren. De sarcomeer is de kleinste eenheid van de spier. De actine en myosine elementen van de sarcomeer kunnen in elkaar schuiven waardoor de totale lengte van de sarcomeer afneemt.  Sarcomeer uitvergroot Als we de sacomeer meer verder uitvergroten zien we dat de dikke myosine filamenten (rood in de afbeelding), kleine uitsteeksels op kopjes bevatten. Deze kopjes hechten zich aan de dunne actine filamenten (roze in de afbeelding) en trekken die vervolgens naar zich toe. Hierdoor schuiven de actine en myosine filamenten in elkaar en neemt de lengte van de sarcomeer af. Met andere woorden: de sarcomeer verkort. Als miljoenen aaneengeschakelde sarcomeren dit doen verkort de hele spier en ontstaat een beweging. Dus als een spier wordt aangespannen, verkorten de sarcomeren en daarmee de hele spier.  De spiercontractie & energievoorziening Spiercontractie Het aanspannen of samentrekken van een spier wordt een spiercontractie genoemd. Hoe ontstaat een spiercontractie? Spieren worden vanuit de hersenen aangestuurd door zenuwen. Dit type zenuw wordt een motorische zenuw of motor neuron genoemd. Een motor neuron is verbonden met een aantal spiervezels. De motor neuron en de daarmee verbonden spiervezels samen worden een motorische eenheid of motorunit genoemd. Als er een prikkel via het motorneuron naar de spiervezels wordt gestuurd trekken deze samen. Zo’n samentrekking wordt een contractie genoemd. Contraheren betekent dan ook samentrekken. Zoals je eerder hebt gezien, schuiven de sarcomeren van die spiervezels dan in elkaar.   Een spier bestaat uit vele motorunits. Bij een contractie van de spier worden echter niet alle motorunits geactiveerd. Met andere woorden: niet de gehele spier wordt aangespannen. Spieren hebben energie nodig om te kunnen contraheren. Waar komt de energie voor die spiercontracties vandaan? Energievoorzieningen Spieren halen energie die ze nodig hebben om te kunnen contraheren uit een biochemische stof die ATP heet. ATP staat voor Adenosinetrifosfaat. 1 adenosinemolecuul verbonden met drie fosfaat deeltjes. Het ATP bevindt zich in de sarcomeren op de plek waar de myosine en actine filamenten in elkaar schuiven. We hebben gezien dat dit gebeurt doordat de myosine filamenten met hun kopjes aan de actine filamenten hechten en die naar zich toe trekken. De energie die ervoor nodig is komt uit het ter plekke aanwezige ATP. ATP wordt hierbij gesplitst in adenosinedifosfaat en 1 los fosfaat deeltje. Hierdoor blijft er ADP over.ATP is in slecht kleine hoeveelheden aanwezig en dient daarom onmiddellijk te worden aangevuld. De aanvulling van ATP gebeurt door ADP en P weer aan elkaar te binden. Daar is echt een nieuwe energie voor nodig, want de energie die in de binding zat, is voor de spiercontractie gebruikt. ATP en ADP worden zo constant in elkaar omgezet. Gelukkig trekt het ATP nooit op, want als dat zou gebeuren zou de spier vast komen te zitten en stijf worden, wat bij lijkstijfheid gebeurt.   Acute spiervermoeidheid waardoor een contractie gestaakt moet worden, is dus nooit het gevolg van het te kort aan ATP. Er wordt voortdurend nieuwe energie uit andere bronnen geleverd om het ADP en losse fosfaten aan elkaar te koppelen. De energie waarmee aan ADP en P weer aan elkaar worden gekoppeld, wordt geleverd door wat wij energiesystemen noemen. Deze energiesystemen halen energie uit andere brandstoffen dan ATP om ADP en P weer terug om te vormen naar het energierijke ATP. ATP is immers de enige energiebron die ter plekke in de sarcomeer gebruikt kan worden voor de spiercontractie.  De energiesystemen 5.2 De energiesystemen In dit hoofdstuk kijken we naar de verschillende energiesystemen om energie uit andere brandstoffen te halen en daarmee het ATP weer aan te vullen. Er zijn drie energiesystemen die energie kunnen leveren voor ATP productie en dus indirect voor spiercontracties. Het fosfaatsysteem De anaerobe glycolyse Het aerobe systeem Fosfaatsysteem Het fosfaatsysteem is het meest eenvoudige systeem. De snelste manier om ATP weer aan te vullen is met behulp van de energie uit een andere energierijke stof die creatinefosfaat heet. In de afbeelding afgekort met CP. Creatinefosfaat wordt gesplitst in een deel creatine en een deel fosfaat. De energie die daarbij vrijkomt kan weer gebruikt worden om ADP en P aan elkaar te binden. Dus de energie uit de energierijke binding in CP wordt gebruikt voor de nieuwe energierijke binding in ATP. Als het ATP niet direct zou worden aangevuld zou de voorraad ATP slechts tot 6 seconden meegaan. In de spier bevindt zich 3 tot 5 keer zoveel creatinefosfaat als ATP, zodat het ATP 15 tot 25 seconden kan worden aangevuld door energie uit CP. ATP en CP worden de fosfaten genoemd, vandaar de naam fosfaatsysteem. Het fosfaatsysteem bestaat uit de afbraak van het aanwezige ATP, het basisproces en de afbraak van CP om weer ATP aan te vullen. Het was fosfaatsysteem maakt dus gebruik van twee brandstoffen (ATP en CP) om energie te leveren voor spiercontracties. Het fosfaatsysteem is de snelste manier om energie te leveren voor spiercontracties. Dit heeft 3 redenen: 1. Het is niet afhankelijk van lange chemische reacties 2. Het niet afhankelijk is van zuurstof (anaeroob) 3. ATP en CP ter plekke zijn opgeslagen Wanneer er geen zuurstof nodig is, wordt het een anaeroob systeem genoemd. Het fosfaatsysteem is dus een anaeroob systeem. Het fosfaatsysteem is het snelste energiesysteem en is daarom van belang bij kortdurende, snelle of explosieve inspanningen. Het belang van het systeem ligt dus in het onmiddellijk leveren van energie zodra het nodig is. Omdat de energierijke fosfaten slechts in beperkte mate aanwezig zijn, gaan deze fosfaten bij maximale inspanning slecht zo'n 10 seconden mee. Omdat ATP nooit mag opraken dient dus ook creatinefosfaat direct aangevuld te worden.  Anaerobe glycolyse Een ander energiesysteem om ATP aan te vullen is het anaerobe glycolyse systeem. Het anaerobe glycolyse systeem is een ander energiesysteem dat geen zuurstof nodig heeft om energie te leveren. Anaeroob betekent immers zonder zuurstof. De anaerobe glycolyse breekt glucose en glycogeen af tot melkzuur en energie en wordt daarom ook het melkzuursysteem genoemd. Glycolyse betekent dan ook de afbraak van glucose of glycogeen. De energie wordt gebruikt voor het aanvullen van ATP en CP. Koolhydraten uit de voeding worden door de spijsvertering omgezet in glucose dat door het bloed getransporteerd naar allerlei weefsels waaronder de spieren. Glucose kan gebruikt worden als brandstof, maar ook in de spieren en lever worden opgeslagen. De opgeslagen vorm van glucose heet glycogeen. De anaerobe glycolyse is een snel energiesysteem omdat het geen zuurstof nodig heeft. Het is echter een minder snel dan het fosfaatsysteem. Daartegenover staat dat het meer en langer energie kan leveren, namelijk 2 tot 3 minuten. Omdat het systeem geen zuurstof gebruikt kan het melkzuur niet afbreken en blijft dat als restproduct over. In melkzuur bevindt zich echter nog het overgrote deel energie dat oorspronkelijk in de glucose of glycogeen zat. Om dat eruit te halen is zuurstof nodig. De energieopbrengst uit glucose en glycogeen is dus bij anaerobe afbraak laag. Het voordeel van het systeem zit dus in de snelheid waarmee het energie kan leveren. Omdat de anaerobe glycolyse toch relatief snel is en toch paar minuten energie kan leveren is het vooral van belang bij kortdurende, intensieve inspanningen. Het begin van langdurige inspanningen, het verhogen van de snelheid of intensiteit en bij herhaalde krachtinspanning. Bij krachtinspanning wordt de bloedtoevoer naar de spierweefsels namelijk al snel afgekneld waardoor er geen zuurstof meer bij kan komen. Zonder zuurstof moeten energie dus anaeroob worden geleverd. Aerobe systeem  Het aerobe systeem heeft zuurstof nodig om koolhydraten en vetten volledig af te breken tot de schone eindproducten: water, kooldioxide of CO2 en energie. Aeroob betekent met zuurstof. Het aerobe systeem kan twee brandstoffen gebruiken: koolhydraten en vetten. In tegenstelling tot bij de anaerobe glycolyse kunnen glucose of glycogeen aeroob (met zuurstof) wel volledig afgebroken worden. Hierdoor wordt alle energie die in glucose en glycogeen zit benut en blijft er geen melkzuur over. Omdat het zuurstof nodig heeft en afhankelijk is van vele, lange chemische reacties komt het aerobe systeem langzamer op gang en kan het minder snel energie leveren. Het grote voordeel van het aerobe systeem is echter dat het oneindig lang energie kan blijven leveren. Tot hier hebben we het alleen over de aerobe verbranding van koolhydraten gehad. Het aerobe systeem kan echter ook vetten verbranden. Vetten worden daarbij eerst afgebroken tot vetzuren en daarom wordt de aerobe verbranding van vetten ook vetzuuroxidatie genoemd. Vetten bevatten veel meer energie dan koolhydraten, maar voor een verbranding is meer zuurstof nodig en ook komen er veel lange, chemische reacties aan te pas. Daarom: hoe hoger de intensiteit, hoe lager de vetverbranding en hoe hoger de koolhydraatverbranding en omgekeerd. Als de intensiteit blijft toenemen kan er ook voor de aerobe glycolyse niet meer voldoende zuurstof aangevoerd worden waardoor de glycolyse weer anaeroob wordt en er melkzuur begint op te hopen. Dit is wat er met de term verzuring bedoeld wordt. Bij een lage intensiteit zoals in rust of bij een activiteit als wandelen kan het aerobe systeem oneindig energie leveren uit de vetvoorraden uit het lichaam. Het aerobe systeem kan eigenlijk nog een derde brandstof gebruiken, namelijk eiwitten. Eiwitten worden echter in principe als bouwstenen voor weefsel gebruikt en niet als brandstof, tenzij er onvoldoende koolhydraten en vetten voorhanden zijn. Bijvoorbeeld bij iemand met ondervoeding. Door de vele en lange chemische reacties en doordat het afhankelijk van het transport van zuurstof is, duurt het zo'n 2 tot 3 minuten voordat het aerobe systeem op gang is gekomen. Het aerobe systeem wordt vooral gebruikt bij inspanning van langere duur, zogenaamde duur inspanningen. In rust en bij hele lichte inspanning kan het aerobe systeem wel energie leveren met behulp van zuurstof in het bloed en de kleine hoeveelheid zuurstof die zich in de spieren bevindt.  Wanneer gebruik je welk energiesystemen?  Het is belangrijk om te weten dat energiesystemen niet in een bepaalde volgorde worden aangezet zoals vaak wordt gesuggereerd. Alle energiesystemen zijn altijd actief en hun activiteit wordt verhoogd als de verhouding ATP en ADP verandert.    Hier zie je de relatieve bijdrage van de verschillende energiesystemen aan de energieleverantie waarbij het fosfaatsysteem in de twee fosfaten is onderverdeeld. Hun bijdrage is afhankelijk van de snelheid van het systeem en hoe lang de brandstoffen voorraden meegaan voordat ze moeten worden aangevuld door een ander systeem.  Van rust naar inspanning zal de energielevering van aeroob naar anaeroob en ook en weer terug naar aeroob verschuiven.  Als de zuurstofopname maximaal is en de intensiteit blijft toenemen wordt de glycolyse weer anaeroob en begint zich melkzuur op te hopen. Het punt waarop dit gebeurt, wordt de anaerobe drempel genoemd. Samenvatting energiesystemen Hier zie je samenvatting van de energiesystemen. Van links naar rechts neemt de snelheid van de systemen af en de maximale duur toe. Tot slot, in dit overzicht je zie welke brandstoffen door de verschillende energiesystemen gebruikt worden en hoeveel energie ze opleveren. Sommige brandstoffen kan het lichaam zelf maken, maar koolhydraten niet. Koolhydraten dienen via de voeding te worden opgenomen en worden daarom een essentiële voedingsstof genoemd.  Lichamelijke fitheid 5.3 Lichamelijke fitheid Dit hoofdstuk gaat over een lichamelijke fitheid.  Fitness is in de eerste plaats gericht op het fitter worden. Lichamelijke fitheid is simpel gezegd: het algemene vermogen om lichamelijke prestaties te leveren. Er zijn vele definities van lichamelijke fitheid. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen lichamelijke elementen van lichamelijke fitheid die vooral verband houden met gezondheid en elementen die verband houden met vaardigheden. Ons cardiovasculaire uithoudingsvermogen zegt iets over de toestand en het functioneren van ons hart en vaatstelsel en is daarom een voorbeeld van een element van lichamelijke fitheid dat gezondheid gerelateerd is. Immers, hoe beter ons cardiovasculaire uithoudingsvermogen, hoe minder risico op hart en vaatziekten. Lichamelijke fitheid kan ook opgevat worden als prestatievermogen in plaats van fysieke toestand. Als het gaat om het kunnen leveren van prestaties bijvoorbeeld in een bepaalde sport, dan zijn vaardigheid gerelateerde elementen van groter belang, zoals bijvoorbeeld de snelheid waarmee iemand kan bewegen. De meeste mensen die aan fitness en personal training doen, zullen dit doen vanwege gezondheidsredenen en daarom hanteren wij een definitie die voornamelijk gezondheid gerelateerde elementen bevat. Deze zijn: cardiovasculair, uithoudingsvermogen, kracht, lenigheid, coördinatie en evenwicht lichaamssamenstelling. Er is een enorme en alsmaar groeiende hoeveelheid wetenschappelijk bewijsmateriaal voor positief verband tussen lichamelijke fitheid en gezondheid. Een goede lichamelijke fitheid kan vele klachten en ziekten voorkomen. Elk fitheidselement kent specifieke voordelen. We noemen hier alleen de belangrijkste: het cardiovasculair uithoudingsvermogen, kracht, lenigheid, coördinatie en lichaamssamenstelling. Ondanks de overduidelijke positieve relatie tussen fitheid en gezondheid is het voor elke fitness professional van belang om zich te realiseren dat fitheid en gezondheid twee verschillende dingen zijn. Iemand die heel fit is kan ernstig ziek of bijvoorbeeld geblesseerd zijn, waardoor hij of zij niet gezond is. Bovendien omvat gezondheid veel meer dan alleen het fysieke element. Andersom is het mogelijk om niet lichamelijk fit te zijn en toch in goede gezondheid te zijn. De Wereldgezondheidsorganisatie, de WHO, hanteert en definitie van gezondheid waarbij gezondheid meer is dan alleen de afwezigheid van ziekte: Verder wordt gezondheid niet alleen fysiek maar ook mentaal en sociaal benaderd.  Uithoudingsvermogen is een van de elementen van lichamelijke fitheid die gerelateerd is aan gezondheid. Maar bepaalde inspanningen zoals duur inspanningen. Dit noemen wij in spreektaal: conditie. De conditie is afhankelijk van de werking van het aerobe energie systeem maar ook van hoe goed de zuurstof transportsystemen werken. Deze bestaan uit het hart en vaat of cardiovasculaire stelsel en het ademhaling stelsel. Daarom worden vaak de termen, cardiovasculair, cardiorespiratoire en aeroob door elkaar gebruikt. Cardiofitness of cardiotraining verbetert het cardiovasculaire uithoudingsvermogen, de toestand van hart bloedvaten en ademhalingsstelsel en wordt gebruikt om veel calorieën te verbranden. Het cardiovasculair systeem bestaat uit het hart en de bloedvaten.  Er zijn twee soorten bloedvaten: aders en slagaders. Slagaders voeren het bloed van het hart af en aders voeren het bloed naar het hart toe. Het hart pompt via de slagaders zuurstofrijk bloed naar de lichaamsweefsels en zuurstofarm bloed naar de longen. In de longen wordt het bloed van CO2 ontdaan en weer van zuurstof voorzien. Het zuurstofrijke bloed gaat via de longaders naar het hart, dat het vervolgens via slagaders naar de lichaamsweefsels pompt. De aders vervoeren het zuurstofarme bloed uit de lichaamsweefsels en het zuurstofrijke bloed uit de longen terug naar het hart. Het hart bevat 2 boezems waarin het bloed uit de aderen wordt opgevangen. De boezems zijn twee gespierde kamers die het bloed naar de longen en lichaamsweefsels wegpompen.