Samenvatting Biologie Hoofdstuk 18 brainwave

Transcriptie

1 Samenvatting Biologie Hoofdstuk 18 brainwave Samenvatting door een scholier 3212 woorden 31 mei ,5 44 keer beoordeeld Vak Methode Biologie Nectar H18 Brainwave Licht weerkaatst op een onderwerp en prikkelt zintuigcellen in je ogen. Dat leidt tot activiteit in zenuwcellen in je netvlies. Die zenuwcellen zetten de informatie om in impulsen en geven ze door aan je hersenen. De hersenen (onderdeel van je zenuwstelsel) verwerken de informatie uit je zintuigen Communicatiemogelijkheden voor samenwerking tussen cellen zijn: -celmembraan: bijv. tussen antigen-presenterende cel en T-cel) -chemische communicatie: bijv. weefselhormonen en hormonen -zenuwimpulsen Signalen van het zenuwstelsel zijn snel, gericht en van korte duur. Signalen van het hormoonstelsel zijn langzaam, ongericht en van lange duur Startmotor Een klap met een deegrol is niet de adequate prikkel voor je oog maar toch zie je lichtfitsen omdat bepaalde zenuwcellen impulsen versturen die het deel van de hersenen bereiken waarin normaal gesproken informatie uit de ogen binnenkomt, het hersendeel vertaalt de informatie in licht. Via diffusie kunnen zuurstof, koolstofdioxide en water het membraan (vrij gemakkelijk) passeren Ionen passeren moeilijk via diffusie een membraan Smaak: ontstaat door een ingewikkeld samenspel van zintuigprikkels en hersenactitiveit. Het reukepitheel in je neus en de smaak en tastreceptoren op je tong sutren informatie naar je hersenen. De zenuwcellen daar vormen complexe netwerken. Op je tong bevinden zich duizenden smaakknopjes, elke smaakknop telt zo n vijftig smaakzintuigcellen die als receptor werken voor één van de vijf basissmaken: zout, zuur, zoet, bitter en umani. Er zijn grote verschillend in aantal geladen deeltjes (ionen) in je zintuigcellen en de vloeistof daar omheen. Die verschillen ontstaan doordat speciale transport eiwitten ionen van de ene naar de andere kant van het celmembraan transporteren. Natrium-kaliumpomp: eiwit dat ongelijke hoeveelheden Na+ en K+ionen door het membraan heen pompt Door de natrium-kaliumpomp zitten er extra Na+ionen aan de buitenkant en extra K+ionen aan de binnenkant, dit leidt tot diffusiegradiënten van Na+ naar binnen en van K+ naar buiten. Het zijn vooral de K+ ionen die teruggaan, Na+ ionen kunnen moeilijker door het membraan. De cel pompt ook Ca2+ ionen naar buiten Pagina 1 van 8

2 De grote hoeveelheid positieve ionen buiten de cel is de drijfkracht voor de Cl- ionen: deze gaan de cel uit. Het resultaat van al deze in bewegingen is een ongelijke ladingsverdeling. De binnenzijde van het celmembraan van een zintuigcel is in rust negatief geladen ten opzichte van de positieve buitenzijde Rustpotentiaal: spanningsverschil tussen de binnen en buitenzijde van een zintuigcel in rust Als de zintuigcel in rust is, is het celmembraan gepolariseerd. Natriumpoort: speciale eiwitten die als transportkanalen werken die de celmembranen van smaakzintuigcellen bevatten De meeste natriumpoorten zitten dicht, maar een paar laten Na+ ionen door. Door de toestroom van Na+ ionen in de cel, verkleint het potentiaalverschil. Vanaf de drempelwaarde gaan plotseling veel natriumpoorten open en komen meer Na+ ionen binnen. Deze stroom verandert lokaal het membraanpotentiaal. Een stukje van de binnenzijde van het membraan is nu positief geladen ten opzichte van de buitenzijde. Depolarisatie: een verandering in de membraanpotentiaal van een cel waardoor deze potentiaal meer positief wordt, indien de depolarisatie hoog genoeg is, kan dit in zenuwcellen en bepaalde andere celtypen leiden tot een actiepotentiaal. Depolarisatie treedt dus niet op als er te weinig Na+ ionen de smaakzintuigcel binnen stromen, omdat het potentiaalverschil dan niet tot de drempelwaarde verkleint. Er komt dan geen transmitterstof vrij die de zenuwcel kan prikkelen. Als reactie op de depolarisatie van het membraan gaan in het membraan calciumpoorten open. De smaakzintuigcel loost nu een transmitterstof die een zenuwcel activeert. Als de natriumpoorten open zijn geweest, worden alle natriumpoorten in het membraan gesloten. De cel opent nu zijn kaliumpoorten waardoor K+ ionen stromen naar buiten en het oorspronkelijke potentiaalverschil herstelt Repolarisatie: herstel van het membraanpotentiaal Natrium-kaliumpompen polariseren het membraan van een smaakzintuigcel: de buitenkant is positief geladen ten opzichte van de binnenkant. Wanneer veel Na+ ionen naar binnen stromen, depolariseert het membraan van de cel en loost de cel transmitterstof. Het membraan repolariseert door de uitstroom van K+ ionen. De natrium-kaliumpomp brengt Na+ ionen uit de cel en K+ ionen in de cel Buiten de smaakzintuigencel bevinden zich veel Na+ ionen (van het zout), deze Na+ ionen dringen de cel binnen en er gaan veel Na+ poorten open. De stroom Na+ ionen in de cel leidt tot twee veranderingen: -Ca2+ poorten gaan open en door de toestroom Ca2+ ionen loost de cel transmitterstof - K+ poorten gaan open, waardoor het oorspronkelijke potentiaalverschil herstelt Tijdens de depolarisatie dringen Na+ ionen de cel in waardoor in eerste instantie veel Na+ poorten opengaan (positieve terugkoppeling). Daarna sluiten alle Na+ poorten. Tijdens de repolarisatie zorgt de uitstroom van K+ ionen voor een sluiting van alle K+ poorten (negatieve terugkoppeling). Eiwitten: hebben een bepaalde driedimensionale vorm, die vorm ontstaat onder andere door de elektrische lading van de aminozren waaruit de eiwitten zijn opgebouwd. Natrium poorten kunnen veranderen van massieve eiwitten in holle eiwitbuisjes, de hoge concentratie Na+ ionen buiten de cel verandert de ladingsverdeling van de natriumpoorten, waardoor de vorm van deze eiwitten tijdelijk verandert. Pagina 2 van 8

3 Zenuwcellen hebben ook natrium-kaliumpompen die zorgen voor een ongelijke verdeling van grote hoeveelheden ionen. De rustpotentiaal van zenuwcellen bedraagt ong. -70mV. Door de activiteit van de transmitterstof van de smaakzintuigcellen gaan plaatselijk een aantatl natriumpoorten in de zenuwcellen open. Net als in de zintuigcellen verandert het potentiaalverschil eerst langzaam en wanneer het potentiaal verschil de drempelwaarde (van -50mV) bereikt, gaan meer natriumpoorten open. Het stukje membraan depolariseert. De verandering in membraanpotentiaal leidt tot het sluiten van alle natriumpoorten en het openen van de kaliumpoorten: het membraan repolariseert. Actiepotentiaal: depolarisatie en repolarisatie van het membraan van een cel samen. Hyperpolarisatie: treedt heel even op doordat de repolarisatie door de K+ stroom iets te lang aanhoudt. Actiepotentialen hebben altijd dezelfde sterkte. Bij een sterkere prikkel, prikkel je meer smaakzintuigcellen en deze geven meer transmitterstof af. Er ontstaan in de betrokken zenuwcellen per seconde meer actiepotentialen. Absoluutrefractaire periode: hele korte periode waarbij de zenuwcel niet op een nieuwe prikkel kan reageren omdat de natriumpoorten dichtgaan. Actiepotentialen ontstaan in zenuwcellen door het openen van natrium en kaliumpoorten. Een prikkel boven de drempelwaarde leidt tot een actiepotentiaal. Een sterkere prikkel leidt tot meer actiepotentialen per seconde. Actiepotentiaal: door een verandering in potentiaal vindt een bepaalde actie plaats in de cel. De gebeurtenissen in een zenuwcel en een zintuigcel zijn vrijwel identiek, dus de gebeurtenissen in deze cellen kunnen alletwee actiepotentiaal worden genoemd. Zintuigcellen reageren op een variatie aan prikkels (licht, beweging, ionen). Zenuwcellen reageren alleen op veranderingen in membraanpotentiaal. AFBEELDING een potentiaal verandering leidt niet altijd tot een actiepotentiaal. A = lokale potentiaal verandering B = actiepotentiaal C= hyperpolarisatie D = depolarisatie E = repolarisatie 18.2 De eerste versnelling Zenuwcellen hebben nooit direct contact, er zit altijd een vloeistoflaagje tussen, deze cellen communiceren via chemische stoffen, signaalstoffen afkomstig van het membraan van de ene cel diffunderen door het vloeistoflaagje naar receptoren in het membraan van de andere cel Combinaties: prikkel oorzaak verandering membraanpotentiaal actiepotentiaal tijdelijke verandering membraanpotentiaal instroom Na+ - depolarisatie uitstroom K+ - repolarisatie Actiepotentialen brengen informatie via oogzenuwen naar de hersenen. Bij die actiepotentialen blijven Na+ en K+ ionen echter bij hun membraan plek. Er treedt een opeenvolging van gebeurtenissen op (wave) waardoor het lijkt of de ionen zich langs het zenuwcelmembraan verplaatsen. Impuls: een zich langs het celmembraan bewegende golf actiepotentialen, snelheid is een paar meter per Pagina 3 van 8

4 seconde, dit gebeurt via 4 stappen: -als gevolg van een prikkel stromen Na+ ionen plaatselijk de cel in. Op die plaats wordt het celmembraan gedepolariseerd. Een actiepotentiaal ontstaat. -In de directe omgeving van de prikkelplaats heerst nog een rustpotentiaal. Er is echter een (zijwaarts) spanningsverschil met plaats 1 ontstaan. -het spanningsverschil is de elektrische prikkel voor het celmembraan op plaats 2. Ook daar gaan de natriumpoorten open. -wanneer de drempelwaarde op plaats 2 wordt gepasseerd, ontstaat ook in de naaste omgeving van de prikkelplaats een actiepotentiaal Een speciale isolatielaag rond zenuwcellen maakt hogere geleidingssnelheden mogelijk. Myelineschede: isolerende laag om zenuwcellen, bestaat uit cellen van Swann, elk een aantal keren om de uitloper gewikkeld, het celmembraan van Swanncellen bevat myeline (= vetachtige stof die goed isoleert) Insnoering van Ranvier: kleine ruimte tussen de Swanncellen, hier bevinden zich extra veel natrium en kaliumpoorten in het celmembraan, daar ontstaan de depolarisaties In cellen met myelineschede gaat de geleiding sprongsgewijs en slaat steeds een stukje over waardoor de snelheid van de impulsgeleiding aanzienlijk verhoogd. In zenuwceluitlopers met een myelineschede is de snelheid waarmee een impuls zich verplaatst hoger dan in de uitlopers zonder myelineschede. Depolarisaties springen van de ene insnoering van Ranvier naar de volgende. AFBEELDING zenuwcellen of neuronen a = dendriet e =? b = cellichaam f = motorische eindplaat c = celkern g = cellichaam d = axon h = axon De impulsen van motorische zenuwen komen terecht in de spieren, hun uiteinden vormen daar een verdikking(eindplaat), waarmee ze de spier activeren. De impulsen van sensorische zenuwen komen terecht bij andere zenuwcellne, hun uiteinden vormen daar een verdikking (synaptisch eindknopje), waarmee ze de andere zenuwcel activeren. Dendriet: ontvangende deel zenuwcel Cellichaam: deel van zenuwcel met kern en andere cel organellen zoals ER (endoplamatisch reticulum) en mitochondriën Zenuw: bundel van zenuwcellen Neuron/zenuwcel: cel die actiepotentialen (impulsen) kan doorgeven Door de absoluut refractaire periode kunnen impulsen niet terug, doordat het stukje membraan waar net een impuls is geweest volkomen gesloten Na+ poorten bevat, het stukje membraan aan de andere kant bevat nog veel Na+ poorten die wel open kunnen, een impuls kan dus alleen vooruit. Impulsen langs zenuwceluitlopers betrokken bij de lichaamshouding (spierspoeltjes) verlopen sneller dan de impulsen langs zenuwceluitlopers betrokken bij pijn. Dendrieten: uitlopers van zenuwcellen, hiermee staan zintuigcellen in contact Zintuigcellen staan in contact met uitlopers van zenuwcellen (dendrieten) Door de transmitterstof verandert de rustpotentiaal in dendrieten, als gevolg daarvan kan in de zenuwcel Pagina 4 van 8

5 een actiepotentiaal ontstaat, het axon voert vervolgens de impulsen af. Axon: uitlopers van zenuwcellen waarmee de zenuwcel contact maakt met de dendrieten van de volgende zenuwcel Synaps: de plek waar de axon wat verdikt is, plaats waar de zenuwcel contact maakt met de dendrieten van de volgende zenuwcel. Er is geen rechtstreeks contact tussen de zenuwcellen, een nauwe speelt tussen beide cellen vormt een barrère voor de impulsen. Als een impuls arriveert bij de synaps, dan gaan calciumpoorten in het presynaptisch membraan open, Ca2+ stroomt de zenuwcel in, dit stimuleert de blaasjes met neurotransmitter in het axon om te versmelten met het celmembraan. Door exocytose stroomt neurotransmitter de synapsspleet in, de neurotransmitter bindt aan receptoren in het postsynaptisch membraan. Die receptoren veranderen van vorm, waardoor Na+ poorten in het membraan open gaan, zo gaat er weer een impuls lopen. De hoeveelheid neurotransmitter én de tijd die deze stof in de synapsspleet zit, bepalen hoeveel impulsen in de postsynaptische cel gaan lopen. Impulsen gaan van zenuwcel naar zenuwcel via synapsen. De postsynaptische cel reageert de neurotransmitter afgegeven door de presynaptische cel. Als je naar een fellere lamp kijkt, neemt het aantal impulsen per tijdseenheid toe (prikkelsterkte) en de sterkte van de impulsen (actiepotentiaal) blijft gelijk 18.3 Schakelen Reflexen: bieden bescherming en helpen je bij het handhaven van je lichaamshouding In je lichaam kan het problemen geven wanneer impulsen tegenstrijdige reacties veroorzaken. Het zenuwstelsel activeert of remt je organen via twee typen synapsen: -Exciterende synaps: de neurotransmitters kunnen depolarisatie van het postsynaptische membraan veroorzaken -Inhiberende synaps: de neurotransmitter kan hyperpolarisatie van het postsynaptische membraan veroorzaken Iedere zenuwcel maakt één type neurotransmitter. In je hersenen en ruggenmerg zijn zenuwcellen geschakeld met vele andere zenuwcellen, door in verschillende situaties de impulsen juist wel/niet door te geven, kan je zenuwstelsel verhinderen dat er tegenstrijdige reacties ontstaan. De vele contacten tussen de zenuwcellen vormen een complex netwerk, zo kunnen er zich op de dendrieten van bepaalde neuronen in je hersenen wel duizenden synapsen bevinden, sommige exciterend, andere inhiberend. Of er in de postsynaptische zenuwcel een actiepotentiaal ontstaat ligt aan verschillende factoren zoals het aantal exciterende en inhiberende synapsen en de plaats waar de synaps zich bevindt op de postsynaptische zenuwcel. Een synaps dichtbij het cellichaam van de zenuwcel heeft meer invloed dan een synaps op het uiteinde van een dendriet. Door het bestaan van exciterende en inhiberende synapsen kan je zenuwstelsel verschillende lichaamsfuncties op elkaar afstemmen. Axonen kunnen via hun vertakkingen verschillende zenuwcellen tegelijk beïnvloeden, die postsynaptische zenuwcellen hebben vaak een tegengesteld effect, de synapsen van de een werken inhiberend, de synapsen van de ander exciterend. Pagina 5 van 8

6 Vloeiende bewegingen: ontstaan wanneer bepaalde spieren samentrekken en andere spieren ontspannen, door een koppeling van een zenuwcel (1)met twee andere zenuwcellen is dit te bereiken., dit gebeurt wanneer de ene postsynaptische zenuwcel (2) samentrekking van een spier bewerkt en de andere postsynaptische cel (3) inhiberend werkt op de andere spier. Als er in het axon van een neuron P een actiepotentiaal gemeten en in het postsynaptische membraan van neuron Q in korte tijd het potentiaal verschil van -70 naar -60 mv verandert, dan is er door P een neurotransmitter afgegeven, doordat het potentiaal verschil in het membraan van Q kleiner geworden is, mag je afleiden dat het om een exciterende synaps gaat (er is echter te weinig neutotransmitter afgegeven om een impuls in Q te bewerken). Reflexboog: wordt gevormd door zintuigen met zenuwcellen en spieren bij een schrikreactie Impulsen gaan vanaf je zintuigen naar het ruggenmerg en vandaar, doorgeschakeld, weer terug naar verschillende beenspieren. Sensorische zenuwcellen: zenuwcellen die impulsen vanaf je zintuigen vervoeren Motorische zenuwcellen: zenuwcellen die impulsen naar je spieren vervoeren Schakelcellen: liggen tussen sensorische en motorische zenuwcellen, bevinden zich in het reggenmerg en de hersenstam Zenuw: bundel van zenuwceluitlopers omgeven door weefsel Als impulsen uit je ruggenmerg je hersenen bereiken, start de bewustwording van reflexen. CZS = centrale zenuwstelsel: om vat cellichamen van zenuwcellen en hun uitlopers van ruggenmerg en hersenen, aan en afvoerende zenuwen van CZS behoren tot het perifere zenuwstelsel Bewustwording treedt niet bij alle reflexen op. Een reflexboog bestaat uit zintuigcellen, sensorische, schakel en motorische zenuwcellen en bijbehorende spiervezels. Hersenen en ruggenmerg vormen het CZS. Een bundel van zenuwceluitlopers omgeven door bindweefsel heet een zenuw. In de grijze stof van het ruggenmerg bevinden zich wel cellichamen. De kleur van de witte stof ontstaat door uitlopers van zenuwcellen. In het ruggenmerg bevindt de grijze stof zich aan de binnenkant. In de hersenen bevindt de grijze stof zich aan de buitenkant. Hersenzenuwen ontspringen uit de hersenstam en beïnvloeden vooral delen van je hoofd, en deels hart/longen Ruggenmerg zenuwen ontspringen uit het ruggenmerg en komen tussen de wervels door, zij beïnvloeden alle delen van het lichaam op het hoofd na De impulsen uit een reflexboog bereiken eerst de spieren, pas daarna komen ze aan in de hersenen, dit komt doordat het aantal synapsen in het CZS groter is. Reflexen zijn snel omdat er niet zoveel synapsen bij betrokken zijn. Zintuigcellen: zijn receptoren omdat ze prikkels opvangen Zenuwcellen: zijn conductoren omdat ze impulsen geleiden (informatie doorgeven) Spier/kliercellen: zijn effectoren omdat ze een bepaalde actie uitvoeren 18.4 Cruise control Autonoom zenuwstelsel: zenuwstelsel dat je orgaanfunctie regelt, die regeling gebeurt buiten je bewuste controle om, via aparte zenuwen prikkelen hersenstam en ruggenmerg je organen voortdurend tot Pagina 6 van 8

7 meer/minder activiteit, is te verdelen in 2 delen: -orthosympatisch deel van autonoom zenuwstelsel: coördineert je orgaanactiviteit tijdens actie -parasympatisch deel van autonoom zenuwstelsel: coördineert je orgaanactiviteit tijdens rust Animaal zenuwstelse: zenuwstelsel dat de bewuste reacties regelt, verwerkt de informatie uit je zintuigen en stuurt je skeletspieren Er is voortdurend terugkoppeling naar de hersenen. Delen daarvan, met name de kleine hersenen, sturen je spieren heel precies bij. Motorprogramma s: programma waardoor je gewone activiteiten zonder veel nadenken kunt verrichten, zenuwcellen uit je kleine hersenen en ruggenmerg sturen bepaalde spieren aan zonder dat je je daar bewust van bent Het autonoom zenuwstelsel stemt de activiteiten van je organen op elkaar af. Het parasympatisch deel is vooral actief bij rust, het orthosympatisch deel bij inspanning. Het animaal zenuwstelsel stuurt onder andere je skeletspieren aan. Door motorprogramma s ben je in staat bepaalde handelingen zonder veel nadenken te verrichten. Activiteit Reflex Motorprogramma starten onbewust bewust uitvoeren onbewust onbewust stoppen onbewust/ bewust bewust De hypothalamus staat in verbinding met je hypofyse en beïnvloed je hormoonstelsel. In je hersenstam bevinden zich groepen neuronen die je hartslag, ademhaling en bloeddruk regelen. Neuro-endocriene reflex: gecombineerde actie van zenuw en hormoonstelsel, verloopt via hypothalamus en hypofose Hormone releasing factors: neurotransmitters die hormoonproducerende cellen van de hypofyse snel beïnvloeden Zenuw- en hormoonstelsel werken nauw samen. Neuro-endoscriene reflexen verlopen via hypothalamus en hypofyse. Bij een zenuwcel komt via een neurotransmitter, afgescheiden door blaasjes in de synaps, de boodschap aan in een andere cel, de plaats van de synaps bepaald waar de boodschap terechtkomt. Een hormoonklier loost zijn hormoon in het bloed, de boodschap komt terecht in cellen met de juiste receptor voor het hormoon. AFBEELDING signaalstoffen kunnen direct en indirect werken a = zenuwcel(lichaam) b = neurotransmitter c = doelcel d = hormoonklier e = bloedbaan f = andere hormoonklier schema 1: zintuigcellen of zenuwcellen die elkaar op directe manier beïnvloeden met behulp van stoffen Pagina 7 van 8

8 schema 2: een zenuwcel beïnvloedt andere cellen op een indirecte manier, via het bloed schema 3: zenuwcellen activeren bijv. de hypofyse om een hormoon af te scheiden, dat vervolgens via de bloedbaan een tweede hormoonklier activeert 18.5 Sturen Hersenstam: werkt dag en nacht, regelt het hartritme en activeert de ademhalingsspieren Grote hersenen: hierin bevinden zich het geheugen, bewustzijn en de wil, bestaan uit twee sterk geplooide helften Hersenschors: buitenkant van de grote hersenen, elk deel van de hersenschors heeft zijn eigen functie Sensorische centrum: zit in de hersenschors, hier komen impulsen uit de huid Kleine hersenen: coördineren je bewegingen Opmerkelijk is dat linkerhersenhelft informatie krijg over de rechterkant van je lichaam en andersom. Motorische centra: zit in de hersenschors, activeren de spieren Centra in je hersenstam regelen de bewegingen die aangeboren reflexmatig zijn In de hersenschors ontstaat bewustwording in de sensorische centra. Vanuit de motorische schors starten bewegingen. De sensorische en motorische centra voor de rechterkant van je lichaam liggen in de linkerhersenhelft en andersom. Grote hersenen, functie: aansturing spieren, bewustwording van prikkels, geheugen Hypothalamus, functie: afgifte neuro-endocriene hormonen Hypofyse, functie: afgifte diverse hormonen Hersenstam, functie: plaats regelcentra voor ademhaling en hartritme Kleine hersenen, functie: coördinatie bewegingen Ruggenmerg, functie: verbinding hersenen en zenuwen, plaats reflexbogen Hersenonderzoek vindt onder andere plaats via waarnemingen na operaties, hersenbloedingen en diverse scans. De MRI-scan en de PET-scan meten de activiteit van hersencellen. Wetenschappers komen zo op het spoor van de verschillende hersencentra. Pagina 8 van 8