regs|300px|thumbnail|’n Oorsig van die menslike skeletspiere.
’n Spier is sagte weefsel wat in die meeste diere voorkom. Spierselle bevat filamente wat by mekaar kan verbybeweeg, en dit veroorsaak ’n samestrekking wat die vorm en lengte van die selle kan verander. Spiere word as skelet-, hart- en gladde spiere geklassifiseer. Dit word gebruik om krag uit te oefen en te beweeg – hoofsaaklik om ’n mens se liggaamshouding te verander, diere te laat voortbeweeg en inwendige organe te laat werk, soos die sametrekking van die hart en die beweging van kos deur die spysverteringstelsel.
Bewustelike sametrekking van die skeletspiere word gebruik om die liggaam te laat beweeg en kan baie fyn beheer word. Voorbeelde is die beweging van die oog of groter bewegings soos van die dyspiere.
Daar is twee hoofsoorte spiervesels wat bewustelik beheer kan word: die vinnig en die stadig saamtrekkende vesels. Stadig saamtrekkende spiervesels kan vir lang tye saamtrek maar het min krag, terwyl vinnig saamtrekkende vesels vinnige, kragtige sametrekkings veroorsaak. Laasgenoemde raak egter gou vermoeid.
Bou Die eenvoudigste tipe spierweefsel is saamgestel uit mio-epiteelselle, wat tussen die gewone epiteelselle lê en by hul basis in 'n spiervesel oorgaan. Sulke primitiewe spierselle word by onder andere die holtediere (phylum Coelenterata) aangetref. By soogdiere (klas Mammalia) kom hierdie seltipe slegs nog in die melk en sweetkliere voor.
Ware spierselle is verlengde selle waarvan die Iengte-as met die rigting van die kontraksie saamval. 'n Groot aantal spiervesels word saam gegroepeer in 'n spier. Afgesien van voortbeweging, gryp en klou, ensovoorts, versorg die spiere ook die inwendige bewegings soos die hartslag, dermperistalse en sametrekking van die baarmoeder en die diafragma (middelrif). Op grond van die verskille in die mikroskopiese bou en wyse van funksionering word daar tussen dwarsgestreepte en gladde spier onderskei.
Dwarsgestreepte spiere Dwarsgestreepte spiere kom by omtrent alle diergroepe voor. Dit bestaan uit talryke (tot enkele duisende) verlengde, silindriese spiervesels. Elke spiervesel is omring deur ʼn membraan die sarkolemma, en kan beskou word as 'n saamgestelde, veelkernige eenheid (sinsitium, netwerk) van jong spierselle (mioblaste). In die selplasma (sarkoplasma) van die spiervesels lê baie miofibrille, dit is spierfibrille wat in die lengte gerangskik en uit 'n groot aantal filamente saamgestel is.
Die groot aantal mitochondria in die sarkoplasma bevat ensieme wat vir die vrylating van energie nodig is. In die bindweefselskede rondom die afsonderlike spiervesels, die spierveselbundels en ook rondom die hele spier loop vertakte bloedvate wat voedingstowwe na die spierselle vervoer. Die bindweefselomhulsels om die spiervesels en spierveselbundels verleen nie net stewigheid aan die spier nie, maar verskaf ook 'n sekere mate van selfstandigheid aan die verskillende spiervesels.
Die miofibrille van dwarsgestreepte spierweefsel is opgebou uit twee tipes filamente, wat sowel chemies as ten opsigte van afmetings verskil. Met behulp van elektronmikroskopie is aangetoon dat daar dik en dun filamente voorkom. Hulle le parallel met mekaar (in die lengterigting van die fibril) en oorvleuel mekaar gedeeltelik. Die dik filamente bestaan uit ʼn proteïen, miosien, en hul gemiddelde deursnit is ongeveer 100 (1 = 10 - 10m); die dun filamente bestaan uit 'n proteïen, aktien, en het 'n deursnee van 50 .
Wanneer dwarsgestreepte spierweefsel met 'n ligmikroskoop ondersoek word, vertoon dit ligte en donker sones, wat as onderskeidelik 'n I-band (isotroop) en 'n -band (anisotroop) bekend staan. In die gebied waar die dun en dik filamente oorvleuel, kan met behulp van 'n elektronmikroskoop uitsteeksels waargeneem word waarmee die filamente waarskynlik bruggies kan vorm tydens sametrekking.
Die prikkel vir die sametrekking is afkomstig van die senuweestelsel, waarvandaan die impulse via die membraan van die spiervesels na die inwendige gedeelte van die spier gelei word. Die sarkoplasmiese retikulum ('n gespesialiseerde onderdeel van die sarkoplasma) vervul 'n belangrike rol; dit bestaan uit 'n stelsel van klein kanaaltjies waardeur die miofibrille omring word.
By skeletspiere is dit duidelik dat hierdie kanaalsisteem uit twee dele bestaan: transverse tubuli (T-buisies), wat loodreg op die lengteas van die spiervesels staan, en longitudinale (ewewydig met die lengteas) elemente, wat op veral die hoogte van die A-bande voorkom. Daar word algemeen aanvaar dat die transverse tubuli verantwoordelik is vir die vinnige geleiding van die aankomende senuwee-impuls vanaf die sarkolemma na die miofibrille, waardeur gelyktydige sametrekking van alle sarkomere moontlik is.
Die longitudinale elemente speel moontlik 'n rol by die metaboliese prosesse, wat noodsaaklik is tydens sametrekking en verslapping. Op grond van die rangskikking van die spiervesels en die verhouding met die spierpese (strukture waarmee die spiere aan die skeletdele vas is) word daar verskillende tipes dwarsgestreepte spiere onderskei: die eenvoudige, spoelvormige spier (byvoorbeeld die van die onderarm), die geveerde spier (byvoorbeeld die halfpesige spiere), die dubbelgeveerde spier (byvoorbeeld die kuitspier), die meerkoppige spier (byvoorbeeld die buikspier) en die breë spier (byvoorbeeld die groot borsspiere).
Gladde spiere Gladde spiere kom voor in veral die wand van die dermkanaal, afvoerbuise van die spysverteringskliere, long kanaaltjies, bloedvate en in die afvoerbuise van die uitskeidings- en geslagsorgane. Soms kan 'n sametrekking tot stand kom onder invloed van 'n senuweenet wat binne die gladde spier self aanwesig is (outonoom); normaalweg word 'n kontraksie egter deur die outonome senuweestelsel beheer.
By die mens kan die wil dus geen beheer uitoefen oor die sametrekking van hierdie spiere nie. Die duidelike dwarsgestreepte voorkoms (soos by die dwarsgestreepte spiere) ontbreek by gladde spiere. Die werking van die gladde spierweefsel is gewoonlik langsamer as die van dwarsgestreepte spiere, maar hulle kan ʼn bepaalde spanningstoestand langer handhaaf.
Gladde spiere bestaan uit spoelvormige spiervesels. Die vesels is meestal baie korter as die van dwarsgestreepte spierweefsel en bevat dikwels net een kern wat in die sentrale deel van die spiervesel voorkom. Rondom die kern lê die sarkoplasma, waarin die longitudinale miofibrille voorkom. In teenstelling met die fibril le van die dwarsgestreepte spiere, wat uit talryke agtereenvolgende sarkomere opgebou is, vertoon die miofibrille van gladde spierweefsel nie 'n soortgelyke reëlmatige organisasie nie.
Drie tipes spiere word onderskei: by die eerste tipe stem die filamente ooreen met die by dwarsgestreepte spierweefsel; die tweede tipe (byvoorbeeld die sluitpier van die skulp van 'n weekdier) se filamente is heelwat langer as die van dwarsgestreepte spierweefsel. Die deursnee van die dik miofilamente van die sluitspier is ongeveer 500 tot 1 500 , in vergelyking met die 100 van dwarsgestreepte spiere.
Afgesien van die miosien (ʼn proteïen) is daar ook nog paramiosien in die filamente. In die sluitspier word elke dik filament nie omring deur 6 (soos by dwarsgestreepte spierweefsel) nie, maar deur 12 dun aktienfilamente, wat dieselfde samestelling as die van dwarsgestreepte spiere vertoon. Die derde tipe gladde spier kom by onder andere werweldiere voor. Tydens die rusfase word geen dik filamente waargeneem nie; miosien is wel in hierdie spiere aangetoon, maar die strukturele rangskikking verskil.
Kontraktiele proteïene Spierwerking berus vir 'n groot deel op die eienskappe van die proteïene miosien en aktien. Die afsonderlike filamente bestaan uit 'n groot aantal proteïenmolekules; so bevat die dik filamente van die dyspier van die padda 360 miosienmolekules. Elke miosienmolekule bestaan uit 2 proteïenkettings wat om mekaar gedraai is en 'n lengte van 1 400 en 'n deursnit van 20 het.
Hierdie dubbelspiraal of alfa-heliks eindig in 'n bolvormige struktuurtjie, wat waarskynlik die uitsteekseltjie vorm wat onder die elektronmikroskoop sigbaar is. Die aktienfilamente self is saamgestel uit 'n groot aantal Gaktienmolekules (globulêre aktien), 'n bolvormige proteïen met 'n molekulêre gewig van 60 000. Baie van hierdie molekules vorm saam ʼn ketting, die F-aktien (fibrillere aktien).
Twee F-kettings wat om mekaar gedraai is, vorm saam ʼn dun filament. Daar word veronderstel dat tydens 'n kontraksie die miosienelemente van die dik filamente ʼn tydelike verbinding met die dun aktienfilamente vorm. Wanneer hierdie verbinding gevorm is, kan die filamente slegs vir klein afstande oormekaarskuif. Vir verdere vergroting van die spier moet die bruggies verbreek word.
Wanneer dit gebeur, word 'n nuwe verbinding tussen 'n miosienelement en ʼn aktienfilament op 'n verder geleë plek gevorm. Op die manier kan die aktienfilamente dus verskuif en die spier verkort word. Tydens sametrekking vind op molekulêre vlak allerlei prosesse plaas waarvan die aard nog nie heeltemal duidelik is nie.
Werking
Gladde spier Spiersametrekking en gepaardgaande spierarbeid kom tot stand onder die invloed van prikkels vanaf die senuweestelsel. By skeletspiere word die arbeid via pese op die skeletdele oorgedra; die inhoud van die spysverteringskanaal, blaas en ander buisvormige organe word meestal voortgedryf deur die ritmiese bewegings van die gladde spiere. Hierdie bewegings vind dikwels plaas sonder enige senuwee-impulse van buite af.
Die gevolg is 'n voortdurende golf van sametrekkings (peristalse). By gladde spiere word die sametrekkings gekoördineer deur die senuwees van die outonome senuweestelsel. Daar is selfs sprake van dubbele innervering: naas die stimulerende outonome vesels is daar ook remmende senuwees. Die tydsduur vir 'n volledige sametrekking en die daaropvolgende verslapping van gladde spiere is lank.
Gladde spiere is daartoe in staat om lang tye ʼn toestand van ligte kontraksie (tonus) te handhaaf met 'n minimum energieverbruik. 'n Belangrike kenmerk van gladde spierweefsel is dat dit geen vasgestelde rusperiode (ruslengte) het nie.
Tydens 'n uitsettingsreaksie (rek-reaksie) gee die spiere oor 'n groot afstand mee, sonder enige spanningsverhoging Die gladde spiere in die wand van die urienblaas van werweldiere hou die blaasinhoud onder 'n gelykmatige spanning, wat onafhanklik is van die mate van uitrekking van die spierselle. Die sametrekking van gladde spierweefsel word baie deur hormone en metaboliese produkte beïnvloed.
Die hartspier Die hartspier van werweldiere bestaan uit talle afsonderlike spierselle wat onderling intiem met mekaar verbind is deur meganiese sowel as elektriese 15 selkontakte (selverbindings). Hierdie selkontakte word glanslyne of interkalêre skywe genoem. Die impulse vir die hartsametrekking is nie van die senuweestelsel afkomstig nie, maar van die hart self.
Daarom hou die hart nog 'n geruime tyd aan met klop nadat dit uit die liggaam verwyder is. Normaalweg ontstaan daar 'n gekoördineerde kontraksiegolf wat oor die hele hart uitbrei. Die impulse word via ʼn bundel ekstra-geleidende spiervesels oor die hartwand gelei. Die sterkte van die sametrekking is afhanklik van die mate waarin die hart uitgerek is (met ander woorde van die vulling met bloed).
Die hart kan dus op die veranderinge in die benodigde pompvermoë reageer. Net soos by gladde spiere bly die spanning dieselfde, onafhanklik van die mate van uitrekking. Ten opsigte van die energiehuishouding. Mikroskopiese bou en baie ander eienskappe is daar 'n groot ooreenkoms met dwarsgestreepte spiere.
Skeletspiere