college 4 Flashcards
(23 cards)
Volgens het crossbridge-model van Huxley speelt zich tijdens een isometrische spiercontractie op crossbridge-niveau het volgende af: (kies het juiste alternatief)]
a. S1- en S2-fragmenten van myosinemolecuul roteren
b. S1- en S2-fragmenten van myosinemolecuul verkorten
c. S1 roteert en S2 verkort
d. S1 roteert en S2 wordt verlengd
D
De basis van het sarcolemma bestaat uit
a. fosfolipiden met een geladen kop en 2 ongeladen staartenb. fosfolipiden met een ongeladen kop en 2 geladen staartenc. eiwitten waarvan de geladen delen uit de membraan stekend. eiwitten die met hun ongeladen delen uit de membraan steken
a
DHP (Dihydropyridine) receptors zijn voltage-sensitief, wat betekent dit ?
dit betekent dat ze van structuur veranderen (de eiwitten veranderen van vorm) op het moment dat er een actiepotentiaal passeert.
wat is het ezelsbruggetje?
Ezelsbruggetje: De Ryanodine receptors zitten in het SR
Ca2+ komt vrij uit het SR op 2 “manieren”
welke 2?
De DHP-receptor blokkeert de Ryanodine-receptoren, zodat er geen Ca2+ vrijkomt. Na depolarisatie van de T-tubulus-membraan (onderste plaatje) verandert de DHP-receptor van vorm en de blokkade van Ryanodine-receptoren wordt opgeheven: Ca2+ komt vrij in het cytosol.
Daarnaast zorgt die vrijgekomen Ca2+ er ook nog voor dat andere Ryanodine-receptoren, die niet direct gekoppeld zitten aan een DHP-receptor (de middelste receptor in dit plaatje), openen: dit noem je CA2+-geïnduceerde Ca2+-release.
de stappen van excitatie-contractie coupling?
- Actiepotentiaal op axon
- Ca2+ influx in axon terminal, waardoor Acetylcholine vrijkomt en bindt aan receptoren van postsynaptische –ligand-gevoelige- Na+-kanalen
- Actiepotentiaalvoortgeleiding over sarcolemma m.b.v. –spanningsgevoelige- Na+-kanalen
ook de T-tubili in - Spanningsgevoelige dihydropyridine-receptoren veranderen van vorm
- Ryanodine-receptoren gaan open
- Ca2+ komt vrij uit sarcoplasmatisch reticulum (Ca2+-pomp start ook direct!)
- Ca2+ bindt aan tropinine C
- Tropinine C verandert van vorm, waardoor tropomyosine verschuift
- Bindingsplaatsen op actine komen vrij, S1 van myosine binden en er wordt kracht geleverd.
wat is er met actine als het weakly of strong bound is ?
Het lijkt in deze figuur zo te zijn dat de myosine kopjes al gebonden zijn aan actine, terwijl al de Ca2+-ionen nog in het SR zitten. Dat is niet zo: de kopjes zitten wel heel dicht tegen het actine aan, je zou zelfs kunnen zeggen dat ze ‘weakly bound’ zijn. Echter, voor het uitvoeren van de powerstroke moeten ze ‘strongly bound’ zijn en dat kan alleen nadat Ca2+-ionen zich aan troponine C hebben gebonden (zie volgende slide).
wat zijn CA2+ pompen?
De Ca2+-pompen zijn speciale eiwitten in de membraan van het SR die Ca2+-ionen terugpompen vanuit het cytosol terug het SR in.
Waarom leidt 1 actiepotentiaalprikkel slechts tot 1 kleine kortdurende krachtrespons?
Waarom leidt 1 actiepotentiaalprikkel slechts tot 1 kleine kortdurende krachtrespons?
Demonstratie. Zo’n samengestelde actiepotentiaal wordt ook wel M-wave genoemd (M van Muscle).
De voortgeleidingssnelheid van zenuwen is hoog, die van de motorische (gemyeliniseerde) zenuwen is wel 120 m/s. Desondanks duurt het dus altijd even voordat een elektrische prikkel, toegediend op de zenuw, bij de neuromusculaire overgang aankomt. Bij de spier aangekomen heb je altijd een EMD (ElectroMechanical Delay): eerst neem je de actiepotentiaal op de spiervezels waar (EMG) en pas enkele ms later (eerst moet er nog Ca2+ vrijkomen) is er de mechanische respons.
Je ziet dat Ca2+ na de stimulatie (actiepotentiaal) ook weer verdwijnt.
Dus 1 actiepotentiaal geeft 1 twitch
wat is calcium-ATPase?
Ca2+ verdwijnt door een speciaal eiwit in de membraan van het SR: calcium-ATPase. Dit eiwit wordt ook wel de calciumpomp genoemd: het begint , zodra er Ca2+ vrijkomt in het cytosol, direct met het terugpompen van Ca2+ in het SR. Dit is een actief proces, waarbij Ca2+-ionen tegen een concentratiegradiënt in (Ca2+-concentratie is heel hoog in het SR) verplaatst moeten worden. Dit kost energie en wel 1 ATP molecuul per 2 Ca2+ ionen. Vandaar de naam ‘ATPase’, dat wil zeggen: ATP-verbruikend.
Vermoeidheid: een spier wordt
- zwakker en 2. trager
Wat zullen de gevolgen zijn voor een twitch?
met een onvermoeide spier en een vermoeide
Tijdens maximale elektrische stimulatie (1 sec, 50 Hz) is de kracht van de patiënt (zwart) zeer vergelijkbaar met die van gezonde proefpersonen. Wat alleen opvalt is dat de relaxatie zo enorm is vertraagd! Bij herhaald stimuleren treedt vermoeidheid op (onderste lijnen). We zien dat ook in de gezonde persoon de relaxatie trager wordt, maar met name de patiënt krijgt een enorme vertraging van de relaxatie (de maximale krachten blijven vergelijkbaar). De twitch (zwarte lijn) van een Brody-patiënt is veel groter (B) en met name de relaxatie duurt langer. Dit betekent dat tijdens elektrische stimulatie met een submaximale frequentie (in dit geval 10 Hz) meer fusie optreedt en de kracht veel verder opbouwt.
Wat betekent dit voor de stimulatiefrequentie-krachtrelatie
in vergelijking met gezonde mensen?
Tijdens elektrische stimulatie met een submaximale frequentie (10 Hz) treedt er een grotere fusie op bij de patiënt.
Met welke frequentie is hier eigenlijk gestimuleerd?
De stimulatiefrequentie-krachtrelatie van deze Brody-patiënt is naar links verschoven. De relatie is niet in zijn geheel naar boven geschoven: als we maximale isometrische kracht (bereikt tussen 50 en 80 Hz in gezonde personen) niet op 100% zouden zetten, dan blijkt de patiënt niet absoluut sterker te zijn dan gezonde mensen (zie slide 25), alleen wordt zijn maximale kracht al bereikt bij een lagere stimulatiefrequentie (30 Hz). In dit geval zeggen we dus dat de relatie naar links is verschoven in de patiënten t.o.v. gezonde controle personen.
Dus: als we in deze grafiek de absolute kracht op de y-as hadden uitgezet, dan waren beide grafiek afgevlakt rond de 70 N (wat nu op 100% is gesteld), daarmee komt de 49 N van de patiënt op slide 28 op 49 N/70 N*100%=70% in deze grafiek.
Waarom waren die problemen dan niet zo duidelijk tijdens vrijwillige activatie? De artsen merkten bv. niet dat deze patiënt langer doorkneep als hij hen een hand gaf.
Tijdens vrijwillige contracties gebruikt de patiënt zijn antagonisten om aan het eind van de contractie de kracht de uitwendige kracht (het moment) snel terug naar 0 te krijgen (linker plaatjes).
Tijdens elektrische stimulatie lukt hem dat niet en zien we een enorm vertraagde relaxatie.
In de rechter kolom vragen we de patiënt om aan het eind van de stimulatie snel zijn kracht naar 0 te brengen (zijn duim te abduceren): we zien (onderin bij rode pijl) dat dit weer gepaard gaat met grote activiteit (pieken in het EMG) van de antagonisten. De kracht (boven) daalt sneller, maar bedenk wel dat dit komt omdat de abductoren compenseren voor de kracht die de adductoren nog wel degelijk leveren tijdens hun vertraagde relaxatie: we meten de netto kracht.
Tijdens het bespreken van de basisfuncties van skeletspieren zijn we al veel eiwitten tegengekomen:
- actine, myosine, tropomyosine, troponine, myomesine, desmine, titine, nebuline, alfa-actinine, dystrofine, verschillende soorten Na+-,K+- en Ca2+-kanalen, acetylcholine(esterase), dihydropyridine- en ryanodine-receptoren, de Ca2+-pomp, ribosomen.
Tijdens het bespreken van de basisfuncties van skeletspieren zijn we al veel eiwitten tegengekomen:
- actine, myosine, tropomyosine, troponine, myomesine, desmine, titine, nebuline, alfa-actinine, dystrofine, verschillende soorten Na+-,K+- en Ca2+-kanalen, acetylcholine(esterase), dihydropyridine- en ryanodine-receptoren, de Ca2+-pomp, ribosomen.
wat doen/zijn eiwitten?
De vorm van een eiwit is afgestemd op de functie
Eiwitten bestaan uit ketens van aan elkaar gekoppelde aminozuren (az).
In ons lichaam zitten 20 verschillende az.
Tijdens de translatie wordt de code van het RNA (Ribose Nuclein Acid) omgezet in aan elkaar gekoppelde aminozuren.
Deze eiwitsynthese vindt plaats in het cytosol op zogenoemde ribosomen (grote eiwitcomplexen)
hoe werkt het natriumkalium pomp?
Na+/K+-pomp (links): voor elke drie Na+-ionen die naar buiten worden gepompt (tegen de concentratiegradiënt in) komen er 2 K+ naar binnen. Dit kost een ATP: vandaar Na+/K+-ATPase. Voor actieve spiercellen geldt dat ongeveer 5% van het totale energiegebruik voor rekening komt van de natrium-kaliumpompen. Rechts nog een ander membraaneiwit waardoor glucose samen met Na+ de cel in kan komen. Hierbij is niet direct energie nodig: glucose maakt als het ware gebruik van het Na+-concentratieverschil om samen met Na+ de cel in te komen(vandaar dat dit eiwit een symporter wordt genoemd) . Indien het ene molecuul wordt uitgewisseld tegen het andere, dan noemen we zo’n eiwit een antiporter. Echter, op langere termijn moet Na+ natuurlijk wel weer naar buiten gepompt worden (en dat kost wel ATP: links) om er voor te zorgen dat de [Na+] buiten hoog blijft en de buitenkant van de membraan positief geladen blijft t.o.v. de binnenzijde. Dit is voor spiervezels ook van belang om hun exciteerbaarheid te behouden: hun vermogen om actiepotentialen te generen bij de motore eindplaatjes (synapsen) en om die actiepotentialen over de membraan te laten lopen (voortgeleiding).
wat doe ca2+ atpase?
het Ca2+-ATPase in de membraan van het sarcoplasmatisch reticulum (SR) weergegeven. Tijdens isometrische spiercontracties komt wel 30% van het energie-(ATP)gebruik van de spier op rekening van de Ca2+-pompen
Aminozuren (az) bestaan allemaal uit een centraal koolstof(C) -atoom, waar naar vier kanten toe iets aan is gekoppeld (door middel van zgn. covalente bindingen):
Een H-atoom
Een NH3+-groep (N=stikstof-atoom) H=waterstof-atoom
Een COOH-groep, O=een zuurstof atoom
Een restgroep
1 t/m 3 zijn voor alle 20 aminozuren die in eiwitten zitten gelijk. De restgroep (R) maakt de verschillen tussen de az (zie volgende slides). De restgroepen kunnen bv. ook al dan niet (elektrostatisch) geladen zijn.
Voor 2 en 3 geldt dat hieraan, afhankelijk van de zuurgraad (pH), al dan niet een extra H+-ion gebonden zit of niet. Het zijn H+-ionen in een oplossing die bepalen hoe zuur die oplossing is. In een zure oplossing zitten veel H+-ionen en dan is de pH<7. Als er al veel H+-ionen in oplossing zijn dan betekent dat dat de H+ ionen die aan groepen 2 en 3 zitten niet makkelijk loslaten van het aminozuur en er dus aan blijven zitten (roze vorm van het az., links)
Als er zeer weinig H+-ionen in de oplossing zitten (pH>7) dan betekent dat, dat de H+-ionen die aan groepen 2 en 3 zitten makkelijk loslaten van het aminozuur. Dit leidt tot de groene vorm (rechts) van het az. Ergens rond pH=7 (neutraal) komen de meeste az voor in de blauwe vorm.
waaruit bestaan restgroepen?
zwavel, langsketen c en h, soms ook in een ringvorm, kunnen geladen zijn
Tijdens de eiwitsynthese op de ribosomen in het cytosol worden az aan elkaar
gekoppeld tot
eiwit(peptide)ketens.
Zoals eerder aangeven, worden op de ribosomen de aminozuren aan elkaar gekoppeld (in een volgorde die door het RNA wordt bepaald) tot eiwitten, ook wel peptiden genoemd. Er treedt een reactie op tussen de eindstandige COO–groep van een aminozuur en de eindstandige NH3+-groep van een volgend aminozuur, waardoor C en N aan elkaar komen (peptidebinding) onder afsplitsing van H2O.
Zo ontstaat er dus een lange keten van aminozuren (die aan het begin een NH3+-groep heeft: amino-einde) en aan het eind een COO–groep: carboxyleinde). De restgroepen van de verschillende aminozuren steken aan alle kanten uit.
Zo’n lange keten van gekoppelde aminozuren die van de ribosomen afkomt noemen we de primaire structuur van het eiwit.
Zo ontstaat er dus een lange keten van aminozuren (die aan het begin een NH3+-groep heeft: amino-einde) en aan het eind een COO–groep: carboxyleinde). De restgroepen van de verschillende aminozuren steken aan alle kanten uit.
Zo’n lange keten van gekoppelde aminozuren die van de ribosomen afkomt noemen we de primaire structuur van het eiwit.
