Thema 5 Regeling en waarneming Doelstelling 1 Homeostase bij de mens Homeostase Dynamisch evenwicht Homeostatische regelkringen

Transcriptie

1 Thema 5 Regeling en waarneming Doelstelling 1 Homeostase bij de mens Homeostase : het min of meer constant houden van de omstandigheden (het interne milieu) in een organisme door middel van regelkringen - Dynamisch evenwicht is een evenwicht dat steeds verandert maar dat uiteindelijk weer terugkeert naar het normale niveau. - De veroorzakers van stress noemen we stressoren. Iemand kan stress ervaren wanneer de invloed van bepaalde stressoren is toegenomen. - Het in stand houden van een dynamisch evenwicht noemen we homeostase. - Homeostatische regelkringen zorgen ervoor dat de omstandigheden in het interne milieu van een organisme niet te veel schommelen. - Een regelkring bestaat altijd uit een sensor, een controlecentrum en een effector. De sensor staat op een bepaalde waarde, de normwaarde. Homeostase in het inwendige milieu van een organisme wordt meestal gehandhaafd door negatieve terugkoppeling : het resultaat van een proces heeft een remmende invloed op het proces (wanneer een toename van het resultaat een remming van het proces veroorzaakt) Positieve terugkoppeling : het resultaat van een proces heeft een stimulerende invloed op het proces (wanneer bij een regelkring een toename van het resultaat het proces versterkt) Homeostase is een voorbeeld van zelfregulatie op het organisatieniveau organisme Bij homeostase in een meercellig organisme zorgen signaalmoleculen voor celcommunicatie Het hormoonstelsel en het zenuwstelsel zijn systemen voor celcommunicatie Doelstelling 2 kenmerken van communicatie en coördinatie met hormonen Hormoonklieren ( endocriene klieren ) geven hormonen af aan het bloed ( secretie ) - Hormonen regelen de werking van doelwitorganen - Alleen cellen met receptoreiwitten waaraan een bepaald hormoon kan binden, zijn gevoelig voor dat hormoon - Een hormoon kan processen in meerdere doelwitorganen regelen - De hormoonspiegel ( hormoonconcentratie ), is de mate van reactie met een doelwitorganen wordt bepaald door de hormoonspiegel van een hormoon - Hormonen zijn vooral geschikt om geleidelijke veranderingen te reguleren De werking van hormonen die door het celmembraan heen kunnen (proces van genregulatie): - Een hormoonmolecuul bindt aan een receptoreiwit in het cytoplasma van een doelwitcel er wordt een hormoonreceptorcomplex gevormd dat via een kernporie naar het kernplasma wordt getransporteerd langs een gen in een DNA-molecuul vindt transcriptie plaats het gevormde mrna wordt via een kernporie naar ribosomen in het cytoplasma getransporteerd voor translatie de gevormde eiwitmoleculen kunnen verschillende functies hebben (enzym, hormoon of receptoreiwit) - In meercellige organismen vindt communicatie plaats met signaalmoleculen. Deze worden door bepaalde cellen afgegeven en binden zich aan receptoren op of in

2 andere cellen: doelwitcellen. De binding kan een reactie in gang zetten of een reactie stoppen. - De signaalmoleculen die hormoonklieren afgeven, heten hormonen. Hormoonklieren hebben geen afvoerbuis en geven de hormonen af aan het bloed dat door de hormoonklieren stroomt. Daarom noemt men hormoonklieren ook wel endocriene klieren. De afgifte van hormonen door cellen van de hormoonklier heet secretie. Klieren met een afvoerbuis noem je exocriene klieren. De afgifte van stoffen in exocriene klieren noem je excretie of uitscheiding. Vanuit de bloedvaten De werking van hormonen die binden aan een receptoreiwit aan de buitenzijde van het celmembraan van een doelwitcel: - Aan binnenzijde van het celmembraan wordt een second messenger geactiveerd of gevormd deze kan bijvoorbeeld een enzym activeren het geactiveerde enzym kan het signaal doorgeven aan een volgend signaalmolecuul, een specifieke reactie op gang brengen Wanneer een signaal via meerdere schakels in de cel wordt doorgegeven, spreken we van een signaalcascade Doelstelling 3 werking van een aantal hormonen De hypothalamus controleert veel homeostatische regelmechanismen en bestuurt het hormoonstelsel doordat neuronen, (neuro) hormonen produceren en afgeven ( neurosecretie ) - Ligt boven de hypofyse - Verbinding tussen het zenuwstelsel en de hypofyse verloopt via neuronen in de hypothalamus. Neuronen in de hypothalamus produceren hormonen die via de uitlopers van deze neuronen naar de hypofyse worden getransporteerd. Neurohypofyse geeft deze hormonen af aan het bloed als reactie op de waarneming door zintuigen - neurosecretie : proces waarbij door bepaalde neuronen, hormonen (neurohormonen) worden afgescheiden. De hypofyse produceert o.a. hormonen die de werking van andere hormoonklieren beïnvloeden - Ligt onder je hersenen ongeveer in het midden van je hoofd - De secretie van hormonen door de hypofyse staat onder invloed van releasing hormonen (stimulerend) en inhibiting hormonen (remmend) die door de hypothalamus via het hypofyse-poortaderstelsel worden afgegeven - Groeihormoon : regelt de groei en ontwikkeling - Thyroïdstimulerend hormoon (TSH) ; reguleert de schildklier - FSH en LH regulerende processen in de ovaria en de testes - Adrenocorticotroop hormoon (ACTH) : reguleert de bijnierschors (cortisol) De adenohypofyse (hypofysevoorkwab) - De adenohypofyse of hypofysevoorkwab is het voorste deel van de hypofyse, dat tevens het grootste deel van de hypofyse vormt. De adenohypofyse speelt een sturende rol bij allerlei lichamelijke processen zoals stress, groei en voortplanting. - Staat onder invloed van de hypothalamus. Neuronen in de hypothalamus beïnvloeden de endocriene cellen in de adenohypofyse door afgifte van twee typen neurohormonen: inhibiting hormonen en releasing hormonen.

3 - Inhibiting hormonen zorgen ervoor dat de endocriene cellen in de adenohypofyse geen hormonen meer produceren - Releasing hormonen uit de hypothalamus stimuleert de hypofyse om bepaalde hormonen te produceren - Prolactine : stimuleert de productie van melk door melkklieren in de borsten (geproduceerd door de adenohypofyse) - Antidiuretisch hormoon (ADH): regelt resorptie van water in de nieren bij vorming van urine (diurese = urineproductie) De hypofyse achterkwab (neurohypofyse) - Neurohypofyse geeft hormonen af aan het bloed als reactie op de waarneming door zintuigen (staat onder invloed van de hypothalamus) - Neurohypofyse : maakt oxytocine aan, dit stimuleert het ontstaan van weeën aan het einde van de zwangerschap en begin van de geboorte De schildklier produceert thyroxine - Thyroxine stimuleert de stofwisseling (door verbranding van glucose te stimuleren) en bij kinderen ook de groei en ontwikkeling van het beenderstelsel en het centrale zenuwstelsel - TRF (uit de hypothalamus) stimuleert de vorming en afgifte van TSH door de adenohypofyse - TSH stimuleert de vorming van schildklierweefsel, de opname van jood door de schildkliercellen en de productie van productie van thyroxine - Thyroxine remt de productie van TRF en TSH (negatieve terugkoppeling) - Voor productie van thyroxine is jood nodig; bij gebrek aan jood kan struma ontstaan Spijsverteringshormonen worden geproduceerd door de alvleesklier, maagwand en darmwand Eilandjes van Langerhans in de alvleesklier produceren insuline en glucagon - Insuline komt uit de B-cellen en glucagon komt uit de a-cellen, samen regelen ze het bloedglucosegehalte (de bloedsuikerspiegel) - Insuline verlaagt de glucoseconcentratie van het bloed - Glucagon verhoogt de glucoseconcentratie van het bloed De nieren produceren epo (erytropoietine) dat de productie van rode bloedcellen stimuleert Het bijniermerg produceert adrenaline - Adrenaline komt vrij bij stressvolle situaties en heeft een snelle, kortdurende werking - Adrenaline bevordert de dissimilatie, de omzetting van glycogeen in glucose en de afgifte van glucose aan het bloed en stelt zo het lichaam in staat snel te handelen in situaties van grote spanning De bijnierschors produceert corticosteroïden - Corticosteroïden (bijv. cortisol) onderdrukken o.a. activiteiten van het afweersysteem Doelstelling 4 bouw, functie en werking van zenuwstelsel Indeling op grond van de bouw: - het centrale zenuwstelsel : grote- en kleine hersenen, hersenstam en ruggenmerg - het perifere zenuwstelsel : zenuwen Indeling op grond van de functie:

4 - het animale zenuwstelsel : regelt vooral gewilde bewegingen ( bewuste reacties ) en reflexen - het autonome (vegetatieve) zenuwstelsel : regelt vooral de werking van inwendige organen Werking van zenuwstelsel: - Zintuigcellen ( receptoren ) vangen prikkels op en zetten deze om in impulsen - Prikkel : is een invloed uit het milieu op een organisme - Neuronen ( conductoren ) geleiden impulsen naar het centrale zenuwstelsel, verwerken deze in het centrale zenuwstelsel en geleiden impulsen vanaf het centrale zenuwstelsel - Spieren of klieren (effectoren) reageren op impulsen afkomstig van het centrale zenuwstelsel Doelstelling 5 functies en kenmerken van delen van neuronen en de communicatie neurotransmitters Bouw van een neuron (zenuwcel): - Bestaat uit een cellichaam met kern: bevat cytoplasma met ribosomen en endoplasmatisch reticulum Uitlopers : - dendrieten : uitlopers die impulsen naar het cellichaam toe geleiden; - axonen (neurieten): uitlopers die impulsen van het cellichaam af geleiden; - myelineschede : isolerende laag om sommige uitlopers die wordt gevormd door cellen van Schwann. Tussen de cellen bevinden zich ruimten: insnoeringen. Communicatie met neurotransmitters: - Een axon geeft neurotransmitters af in de synaptische spleet tussen een neuron en een doelwitcel - De neurotransmitters binden zich aan receptoren in het membraan van de doelwitcel - Communicatie via impulsen en neurotransmitters is snel Doelstelling 6 typen neuronen en zenuwen Sensorische neuronen (gevoelszenuwcellen): - Geleiden impulsen van zintuigcellen (receptoren) naar het centrale zenuwstelsel - De cellichamen liggen meestal vlakbij het centrale zenuwstelsel in spinale ganglia (ruggenmergszenuwknopen) Motorische neuronen (bewegingszenuwcellen): - Geleiden impulsen van het centrale zenuwstelsel naar effectoren (spieren of klieren) - De cellichamen liggen in het centrale zenuwstelsel - Ze hebben één lang axon Schakelneuronen: - Geleiden impulsen binnen het centrale zenuwstelsel - Ze liggen geheel binnen het centrale zenuwstelsel (in ruggenmerg, hersenstam. grote hersenen en kleine hersenen) Zenuw : een bundel uitlopers van neuronen, omgeven door een laag bindweefsel - Zenuwen verbinden het centrale zenuwstelsel met alle lichaamsdelen - Drie typen zenuwen: gevoelszenuwen, bewegingszenuwen en gemengde zenuwen

5 Doelstelling 7 functies en kenmerken van de hersenen Grote hersenen: - Functie: het verwerken van impulsen - In de schors ( grijze stof ) liggen de cellichamen van hersencellen - In het merg ( de witte stof ) liggen de uitlopers - Hersencentra : groepen cellichamen in de hersenschors die betrokken zijn bij specifieke functies (bijv. gehoorcentrum, gezichtscentrum, schrijfcentrum) - Primair gevoelscentrum : hierin komen impulsen binnen en worden ze verwerkt (bewustwording). Secundair gevoelscentrum : hierin wordt het verband gelegd tussen de verschillende waarnemingen - Primair bewegingscentrum : hierin ontstaan impulsen die naar spieren of klieren worden geleid. Secundair bewegingscentrum : afstemmen van impulsen afkomstig uit primaire bewegingscentra Kleine hersenen: - Functie: het coördineren van bewegingen Hersenstam bestaat uit o.a.: verlengde merg, middenhersenen, thalamus en hypothalamus - Functie: o.a. geleiden van impulsen: van het ruggenmerg naar de grote en kleine hersenen en omgekeerd; zenuwen in hoofd en hals naar de grote en kleine hersenen en omgekeerd; impulsen in reflexbogen van hoofd en hals - In het verlengde merg bevinden zich centra die de activiteiten van het autonome zenuwstelsel coördineren Doelstelling 8 kenmerken en functies van het ruggenmerg Aan de rugzijde komen gevoelszenuwen het ruggenmerg binnen en aan de buikzijde verlaten bewegingszenuwen het ruggenmerg Het buitenste deel van het ruggenmerg heet de witte stof - De witte stof bevat uitlopers van schakelneuronen - De witte kleur wordt veroorzaakt door de myelineschede om de uitlopers In het midden ligt een vlindervormig gedeelte dat de grijze stof wordt genoemd - De grijze stof bevat cellichamen van schakelcellen en cellichamen van bewegingszenuwcellen Functies van het ruggenmerg: - geleiden van impulsen van zenuwen in de romp en de ledematen naar de hersenen en omgekeerd Doelstelling 9 werking reflexen en reflexboog Reflex : een vaste, snelle, onbewuste reactie op een bepaalde prikkel - De snelheid is vaak nodig om het lichaam te beschermen Een reflexboog geeft de weg aan die impulsen bij een reflex afleggen: zintuigcellen sensorische neuronen schakelneuronen in ruggenmerg of hersenstam geeft exciterende of inhiberende neurotransmitters af motorisch neuron wel of geen impuls naar spier of klier - De grote hersenen maken geen deel uit van de reflexbogen. Toch komen bij veel reflexen ook impulsen in de grote hersenen aan

6 Doelstelling 10 werking autonome zenuwstelsel Het autonome zenuwstelsel staat niet onder invloed van de wil en werkt nauw samen met het hormoonstelsel Het orthosympatische deel - Beïnvloedt organen zodanig dat het lichaam arbeid kan verrichten: de dissimilatie wordt bevorderd - Effecten : o.a. verhoging van de hartslag- en ademfrequentie en vertraging van de vertering - Neuronen geven o.a. de neurotransmitters adrenaline af in de doelwitorganen Het parasympatische deel - Beïnvloedt organen zodanig dat het lichaam in een toestand van rust en herstel kan komen. De assimilatie wordt bevorderd - Effecten : o.a. verlaging van de hartslag- en ademfrequentie en versnelling van de vertering - Neuronen geven o.a. de neurotransmitter acetylcholine af in de doelwitorganen Dubbele innervatie van organen: naar elk doelwitorgaan gaat een orthosympatische en een parasympatische zenuw Doelstelling 11 impulsgeleiding en impulsoverdracht Bij een neuron die geen impuls geleid, heeft het cytoplasma een negatieve elektrische lading ten opzichte van de buitenkant: de rustpotentiaal - De rustpotentiaal wordt gehandhaafd door actief transport van ionen door het celmembraan. Transport eiwitten (natrium-kaliumpomp) transporteren vooral natriumionen de cel uit en kaliumionen de cel in Impulsgeleiding is het voortgeleiden van impulsen langs het celmembraan - Wanneer het verschil in elektrische lading de drempelwaarde (de prikkeldrempel) bereikt, kan er volgens het alles-of-niets principe een impuls ontstaan - De prikkeldrempel is de kleinste prikkelsterkte die een impuls veroorzaakt - Bij prikkeling boven de prikkeldrempel ontstaat een impuls Impulssterkte : de grootte van verandering in elektrische lading van het celmembraan - Bij de mens is de impulssterkte voor alle neuronen gelijk Impulsfrequentie : het aantal impulsen dat per tijdseenheid door een neuron wordt voortgeleid - Hoe sterker de prikkeling van een zintuigcel, des te hoger de impulsfrequentie in het sensorische neuron dat erop is aangesloten Impulsoverdracht vindt plaats in een synaps - Synaptische spleet : ruimte tussen het membraan van het ene neuron en het post-synaptische membraan van het volgende neuron - Het uiteinde van een axon bevat veel mitochondriën en blaasjes met neurotransmitter - Wanneer een impuls aankomt bij het uiteinde van een axon, versmelten de blaasjes met het presynaptische membraan en komen de neurotransmitters virj in de synaptische spleet

7 - De neurotransmitters binden aan receptoreiwitten in het membraan van de postsynaptische element. Hierdoor openen er porie-eiwitten in het membraan en kunnen er ionen de cel in of de cel uit stromen Depolarisatie : door binding van de neurotransmitter of door prikkeling neemt het rustpotentiaal af - Na+-kanalen openen en Na+-ionen gaan de cel in Actiepotentiaal : de binnenkant van het celmembraan krijgt gedurende korte tijd een positieve lading ten opzichte van de buitenkant - Repolarisatie : na de actiepotentiaal sluiten de Na+-kanalen en openen de K+-kanalen. K+-ionen gaan de cel uit Refractaire periode : de oorspronkelijke elektrische lading van het celmembraan wordt hersteld door de natrium-kaliumpomp - Het celmembraan kan daardoor korte tijd geen impulsen geleiden Binding neurotransmitter kan direct of indirect (via second messenger) werken Saltatoire impulsgeleiding (sprongsgewijze impulsgeleiding): bij neuronuitlopers met een myelineschede springen de impulsen van insnoering naar insnoering. Dit vergroot de impulsgeleiding snelheid. Bepaalde stoffen (o.a. geneesmiddelen en drugs) kunnen de impulsoverdracht beïnvloeden of imiteren Doelstelling 12 werking van zintuigen In zintuigen (receptoren) ontstaan onder invloed van prikkels impulsen - Prikkels kunnen afkomstig zijn uit het interne of externe milieu van organen (meting door proprioreceptoren) - Prikkeldrempel ( drempelwaarde ): de kleinste prikkelsterkte die een impuls veroorzaakt - De impulsfrequentie is hoger naarmate de prikkel sterker is - Adaptatie (gewenning): wanneer een prikkel enige tijd aanhoudt, neemt de impulsfrequentie af - Adequate prikkel : de soort prikkel waarvoor de prikkeldrempel van een zintuigcel het laagst is Doelstelling 13 delen van oog en functie Wenkbrauwen : zorgen ervoor dat zweet (vocht) langs de ogen loopt Wimpers : beschermen de ogen tegen vuil en te fel licht Traanklieren : produceren traanvocht - Traanvocht reinigt de ogen en beschermt de ogen tegen uitdroging Oogleden : verspreiden traanvocht over de ogen en beschermen de ogen Traanbuizen : voeren traanvocht af naar de neusholte Oogspieren : draaien het oog in de gewenste richting Harde oogvlies ( wit ): stevig; geeft bescherming Hoornvlies ( doorzichtig ): de voortzetting van het harde oogvlies aan de voorkant Vaatvlies : bevat veel bloedvaten - Het vaatvlies zorgt voor de voeding van een groot deel van het oog Iris ( regenboogvlies ): de gekleurde voortzetting van het vaatvlies aan de voorkant - Pupil: opening in iris

8 Netvlies : binnenste laag van de wand van een oog die lichtreceptoren en neuronen bevat Gele vlek : plaats in het centrum van het netvlies Blinde vlek : plaats in het netvlies waar de oogzenuw het oog verlaat - De blinde vlek bevat geen lichtreceptoren - De blinde vlek is ook de ingang en uitgang voor bloedvaten Glasachtig lichaam ( geleiachtig ): houdt het netvlies op zijn plaats Lens : achter de iris en de pupil Straalvormig lichaam : hierin liggen kringspieren (de accommodatiespieren) - De lenzen hangen met behulp van lensbandjes in de straalvormige lichamen - Lens en straalvormig lichaam zorgen ervoor dat er een scherp beeld op het netvlies ontstaat Accommoderen : de vorm van de ooglenzen wordt aangepast wanneer de afstand waarop een voorwerp zich bevindt minder is dan ongeveer 5 meter (fixatiereflex) Doelstelling 14 beeldvorming door de ooglenzen en pupilreflex Lichtstralen die een oog binnenvallen, worden gebroken door het hoornvlies en de ooglens Op het netvlies wordt een omgekeerd, verkleind beeld gevormd - In de gezichtscentra in de grote hersenen wordt dit beeld vertaald in een normale waarneming Bij lenzen wordt de ligging van het brandpunt (focus) bepaald door de vorm van de lens - Holle ( negatieve ) lenzen spreiden het licht - Bolle ( positieve ) lenzen bundelen het licht. Naarmate een lens boller is, is de brandpuntsafstand kleiner De pupilreflex beschermt de zintuigcellen in het netvlies tegen een te hoge lichtintensiteit - Als er fel licht op het netvlies valt, trekken de kringspieren zich samen en ontspannen de straalsgewijs lopende spieren zich. Hierdoor wordt de pupil kleiner - Als er zwakt licht op het netvlies valt, ontspannen de kringspieren zich en trekken de straalsgewijslopende spieren zich samen. Hierdoor wordt de pupil groter. Doelstelling 15 werking netvlies en stereoscopie (diepte zien) Het netvlies bestaat uit drie lagen: - een laag neuronen: geleiden impulsen naar het centrale zenuwstelsel; - een laag lichtreceptoren (staafjes en kegeltjes): hierin ontstaan impulsen; - een laag pigmentcellen: absorberen schadelijk licht Gele vlek: het centrum van het netvlies - Bij het kijken naar een voorwerp worden de ogen zo gericht (gefixeerd), dat het beeld van dat voorwerp op de gele vlek valt - In de gele vlek wordt het scherpste beeld waargenomen Blinde vlek: de plaats waar de oogzenuw het oog verlaat - De uitlopers van neuronen gaan door het netvlies, het vaatvlies en het harde oogvlies heen

9 Staafjes en kegeltjes bevatten lichtgevoelige pigmenten. Staafjes: rodopsine (staafjesrood) - Onder invloed van licht wordt pigment afgebroken, waardoor impulsen ontstaan Met staafjes kun je geen kleuren en details waarnemen Met kegeltjes kun je kleuren en details waarnemen - Er zijn drie typen kegeltjes die gevoelig zijn voor rood licht, groen licht of blauw licht - De impulsen van elk kegeltje worden apart doorgegeven aan één neuron. Dat levert een gedetailleerd beeld op. Diepte zien (stereoscopie): - Optisch chiasma : de oogzenuwen kruisen elkaar gedeeltelijk. De impulsen van het linkergedeelte van het netvlies van beide ogen worden naar het linkergezichtscentrum geleid en die van het rechter gedeelte naar het rechtergezichtscentrum - Door vergelijking van de beelden van beide ogen in de gezichtscentra wordt diepte waargenomen Doelstelling 16 oogafwijking en oplossingen hiervoor Bijziendheid : voorwerpen van dichtbij worden scherp gezien, voorwerpen van veraf niet - Dit is te corrigeren met holle (negatieve) lenzen Verziendheid : voorwerpen van veraf worden scherp gezien, voorwerpen van dichtbij niet - Dit is te corrigeren met bolle (positieve) lenzen