Les Chemie van het Leven

• Biochemie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Spieren en Energie

Een les in het kader van Chemie van het Leven

Scheikunde en Biologie

Klas 3VWO

Door Marjolein Engbersen en Roos Durenkamp

Een les Biochemie

Een wetenschap op het snijvlak van scheikunde en biologie. Biologische processen worden onderzocht en verklaart vanuit een moleculair niveau.

Planning

- wat weet je al?

- theorie over spierwerking en energie

- formatieve toets

- nabespreking

Aan het einde van de les:

- ken je de bouw van de spier.

- ken je de werking van de spier.

- kan je de chemische processen in een spier toelichten.

Wat weet jij over spieren en de werking?

Start bij sport

Even armpje drukken:)

We gaan kijken naar het dwarsgestreepte spierweefsel. Dit een foto gemaakt van onder de microscoop. Het is goed te zien waarom dit de dwarsgestreepte spier heet.

Deze spieren dienen voor beweging. Je kan deze spieren bewust laten bewegen.

1. Met pezen zitten spieren vast aan botten.

2. Een spier bestaat uit spierbundels en bindweefsel.

3. De spierbundel is opgebouwd uit vezels.

4. Impulsen van buitenaf komen via axon naar de spiervezels. Hierbij komen stoffen vrij.

Waaruit is een spierbundel opgebouwd?

1. Botten
2. Pezen
3. Vezels
4. Axons

De myofibrillen bestaan uit sarcomeren, die zijn opgebouwd uit twee typen eiwitten: actine en myosine. Actine en myosine zijn de 2 belangrijkste spiereiwitten die er voor zorgen dat de spieren kracht kunnen leveren. Actine en myosine kunnen verbinding maken met elkaar. 

Deze verbinding komt tot stand wanneer er calcium vrijkomt in de myofibril. Rond de myofibrillen bevindt zich een specifiek soort endoplasmatisch reticulum, dat voorziet in het benodigde calcium. Calcium komt het lichaam binnen via voedsel. Het opnemen van calcium is een actief proces. Het afgeven van calcium is nodig om de samentrekking van spieren mogelijk te maken. 

Het eiwit myosine. 

Actine met ADP in kleur aangegeven

Wat zijn myosine en actie voor biomoleculen?

1. koolhydraten
2. vetten
3. vitaminen
4. eiwitten

groen: actine

paars: myosine

De beweging die myosine maakt is te vergelijken met de beweging van roeiers in een roeiboot (zie ook 90C in Binas). Het in elkaar schuiven van de actine en myosine heeft als gevolg dat de hele myofibril verkort. Een spiervezel verkort wanneer alle myofibrillen tegelijk verkorten. Een spierbundel trekt samen als meerdere spiervezels samentrekken. Op deze manier kan jij je spieren gebruiken.

Dit filmpje geeft een herhaling met beeld van voorgaande theorie. De beweging van myosine en actine zijn goed te zijn. Daarnaast is te zien hoe calcium opgenomen wordt.

In welke molecuul verandert het energiemolecuul ATP?

1. Calcium
2. ATP+
3. ADC
4. ADP

Het aangaan van de bindingen tussen myosine en actine kost energie in de vorm van ATP. ATP kan worden gezien als energiepakketjes, het zijn eigenlijk de batterijen voor ons lichaam. ATP wordt omgezet in ADP en P. ATP bevat drie fosfaatmoleculen en ADP bevat twee van deze fosfaatgroepen. Het fosfaatmolecuul dat vrijkomt zorgt voor energie. Uiteindelijk verdwijnt het calcium weer en raakt de verbinding tussen actine en myosine verbroken en wordt de spier weer lang. 

Wanneer er tijd genoeg is. Extra uitleg over de energievoorziening in het lichaam -> voedsel, ATP en ADP.

Een continuüm aan energie

De ATP-voorraad in de spieren is gewoonlijk genoeg voor ongeveer 5 tot 6 seconden durende spierbelasting. Daarna wordt voor de daarop volgende 10 seconden creatinefosfaat verbruikt. Samen zijn de ATP en creatinefosfaat meestal goed voor ongeveer 30 seconden. Vervolgens stapt het systeem over op melkzuur (afbraak van suikers), dit systeem heeft wat tijd nodig om op te starten vandaar dat het als tweede komt. Ophoping van melkzuur zorgt voor spierpijn. Er is geen zuurstof bij dit proces nodig. Als laatste gaat het zuurstofsysteem draaien. Eigenlijk is dit al vanaf het begin bezig, maar het heeft tijd nodig om op gang te komen. Er is aan het begin namelijk onvoldoende zuurstof aanwezig. Je hart en longen hebben twee tot drie minuten nodig om op gang te komen. Glucose wordt hierbij gebruikt als energieleverancier. De processen moeten niet los van elkaar worden gezien, het loopt door elkaar heen en in elkaar over. 

Wat heb je onthouden?

We maken een formatieve toets in Socrative: Link

Op deze manier bekijken of leerdoelen behaalt zijn

Klassikale nabespreking + lesdoelen

De formatieve toets wordt besproken.

--------------------------------------------------------------

- ken je de bouw van de spier.

- ken je de werking van de spier.

- kan je de chemische processen in een spier toelichten.

De volgende les:

We gaan verder met een ander onderwerp binnen de biochemie!