Samenvatting Biologie Thema's 3 4 5

Transcriptie

1 Samenvatting Biologie Thema's Samenvatting door J woorden 27 april ,5 2 keer beoordeeld Vak Methode Biologie Biologie voor jou Thema 3 Transport 1 Typen bloedsomlopen Bij eencellige dieren en dieren die uit enkele cellagen bestaan, worden stoffen over kleine afstanden getransporteerd d.m.v. diffusie, osmose en permeasen in celmembranen zorgen voor voldoende mate voor het transport van stoffen. Bij grotere dieren vindt het stoffentransport voor een groot deel plaats door stroming, omdat de afstanden veel groter zijn. Stoffen worden getransporteerd door het bloed dat door de bloedvaten door het lichaam stroomt. De kracht hiervoor wordt geleverd door het hart. Hart en bloedvaten samen heten bloedsomloop. Het bloed kan ook voor warmte(transport) zorgen en voor een homogeen en constant intern milieu. Het bloed bevat ook antistoffen die zorgen voor afweer. Insecten hebben een open bloedsomloop, hierbij stroomt het bloed deels vrij door het lichaam. Het hart ligt in het achterlijf aan de rugzijde en bestaat uit een aantal kamers op rij. Aan de zijkanten van elke kamer bevindt zich een opening, de hartslag begint in de wand in de achterste kamer. Door het samentrekken van spieren wordt deze kamer vergroot, waardoor bloed uit het achterlijf wordt aangezogen, hetzelfde gebeurt voor de kamer die daarvoor ligt. Het bloed stroomt van achteren naar voren. De hartslag eindigt met het leegstromen van de voorste kamer in een bloedvat, de aorta. Het bloed stroomt vanuit de aorta vrij door het lichaam: kop, borststuk en achterlijf Gewervelde dieren hebben een gesloten bloedsomloop, het bloed stroomt in bloedvaten door het lichaam, daardoor is het transport efficiënter. Bij vissen stroomt het bloed van het hart eerst naar de kieuwen en vervolgens naar de andere organen. Vissen hebben een enkelvoudige bloedsomloop, per omloop stroomt het bloed 1 keer door het hart. Het vissenhart bestaat uit 1 boezem en 1 kamer. Het bloed verzamelt zich in de boezem en die pompt het naar de kamer, de kamer pompt het bloed naar de kieuwen. Bij vogels en zoogdieren bestaat het hart uit 2 gescheiden helften, linkerharthelft en rechterharthelft. De rechterkamer van het hart pompt het bloed naar de longen, vanuit de longen stroomt het bloed naar de linkerharthelft. Dit deel van de bloedsomloop heet de kleine bloedsomloop. De linkerkamer pompt het bloed heel Pagina 1 van 24

2 het lichaam door, naar alle organen en weer terug. Dit deel heet de grote bloedsomloop. Vogels en zoogdieren hebben een dubbele bloedsomloop, het bloed stroomt per omloop 2x door het hart. 2 Het bloed Het bloed bestaat uit een vloeistof(bloedplasma), waarin zich vaste bestanddelen bevinden(rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes). Het percentage rode bloedcellen heet hematocrietwaarde. Alle vaste bestanddelen ontstaan in het rode beenmerg uit stamcellen. Het rode beenmerg bevindt zich vooral in wervels, platte beenderen en in de uiteinden van pijpbeenderen. Rode bloedcellen Rode bloedcellen (erytrocyten) hebben geen celkern en leven daardoor relatief kort. Voortdurend worden in het rode beenmerg uit stamcellen nieuwe rode bloedcellen gevormd. Rode bloedcellen bevatten hemoglobine die de rode kleur aan het bloed geeft. Hemoglobine bevat ijzeratomen. Als afbraakproduct van hemoglobine ontstaat bilirubine. Bij bloedarmoede (anemie) bevat het bloed niet voldoende hemoglobine(veelal te weinig ijzer). De productie van rode bloedcellen wordt geregeld door een terugkoppelingsmechanisme, hierbij spelen de zuurstofvoorziening van de nieren en het hormoon epo (erytropoietine) een rol. Als er onvoldoende zuurstof naar de nieren gaat wordt er in de nieren epo aangemaakt waardoor in het rode beenmerg de productie van rode bloedcellen wordt gestimuleerd. Witte bloedcellen Witte bloedcellen (leukocyten) hebben een celkern, hebben geen vaste vorm. Er zijn verschillende typen witte bloedcellen: granulocyten, monocyten en lymfocyten. Granulocyten hebben een gelobde kern en cytoplasma met een korrelige structuur. Ze worden onderverdeeld in neutrofiele, eosinofiele en basofiele granulocyten. Bij de ontwikkeling van de stamcellen in het rode beenmerg zijn twee lijnen te onderscheiden. Uit myeloïde stamcellen ontstaan rode bloedcellen, granulocyten en monocyten. Uit lymfoïde stamcellen ontstaan B-lymfocyten en T-lymfocyten. Granulocyten fagocyteren o.a. bacteriën, als ze hierzelf bij doodgaan ontstaat etter of pus. Macrofagen zorgen ervoor dat na een infectie de resten van dode cellen worden opgeruimd. Bij leukemie worden er teveel witte bloedcellen aangemaakt. Bloedplaatjes Bloedplaatjes (trombocyten) zijn geen cellen, maar delen van uiteengevallen cellen. Ze vervullen een functie bij de bloedstolling (bloedstremming). Als er een bloedvat kapot is wordt er alles aan gedaan om bloedverlies te beperken. Spieren in de wand van het bloedvat trekken samen, vat wordt nauwer en stroomt minder bloed door. Pagina 2 van 24

3 Bloedplaatjes blijven intact als de binnenwand van het vat glad is, maar bij beschadigde vaten blijven bloedplaatjes vastkleven. Hierdoor ontstaat er een propje bloedplaatjes. De bloedplaatjes gaan ten gronde en er komen stoffen vrij, ook uit de beschadigde cellen komen stoffen vrij. Die stoffen brengen een keten van reacties op gang. Hierbij zijn ook de stoffen in het bloedplasma betrokken: fibrinogeen en stollingsfactoren. Bij aanmaak van stollingsfactoren is meestal vitamine K nodig. De keten leidt er uiteindelijk toe dat protrombine (inactief pro enzym) wordt omgezet in trombine (actief pro enzym). Onder invloed van trombine wordt fibrinogeen uit het bloedplasma omgezet in fibrine, dat vormt een netwerk van draden waartussen bloedcellen blijven hangen. Als het bloedstolsel is gevormd, trekken de fibrinedraden zich samen waardoor de randen van de wond naar elkaar worden getrokken. Uit het stolsel wordt een vloeistof geperst: het bloedserum (bloedplasma zonder fibrinogeen). Door indroging ontstaat een korstje. Na een tijde worden de fibrinedraden afgebroken door het enzym plasmine, waarbij polypeptiden ontstaan. Bij bloederziekte (hemofilie) kan het bloed niet goed stollen. Bloedplasma 55% van het bloed bestaat uit bloedplasma. Bloedplasma vervoert veel stoffen, goed en slecht oplosbare. Slecht oplosbare stoffen worden gebonden aan bepaalde plasma eiwitten. Vetten worden aan globulinen gebonden en vormen zo lipoproteïnen. Bloedplasma speelt een belangrijke rol bij het constant houden van het interne milieu. Het heeft een vrij constante temperatuur, een constante ph en een constante osmotische waarde. Bij het toedienen van een infuus is het belangrijk dat de toegediende oplossing de juiste osmotische waarde heeft (fysiologische zoutoplossing). 3 Het hart De linker en rechter harthelft zijn gescheiden door een harttussenwand. Iedere harthelft bestaat uit een boezem (atrium) en een kamer (ventrikel). Het bloed komt het lichaam binnen via de onderste en bovenste holle ader die uitmonden in de rechterboezem. Van de rechterboezem stroomt het bloed naar de rechterkamer, die pompt het bloed in de longslagader. Het bloed uit de longen stroomt via de longaders terug naar het hart en komt in de linkerboezem terecht, van de linkerboezem stroomt het bloed naar de linkerkamer en die pompt het in de aorta. Door slagaders die aftakken van de aorta stroomt het bloed naar de organen. Boezems en kamers zijn van elkaar gescheiden door hartkleppen (zeilkleppen). Aan het begin van de longslagader en de aorta bevinden zich halvemaanvormige kleppen (slagaderkleppen). Het hart is omgeven door een vlies, het hartzakje (pericardium) dat is verbonden met het middenrif en borstvlies. Tussen het hartzakje en het hart bevindt zich een laagje vloeistof. Het hart is een holle spier. Over het hart lopen bloedvaten: de kransslagaders (aftakkingen van aorta) en de kransaders. De kransaders monden uit in de rechterboezem. De werking van het hart Bij de werking van het hart zijn 3 fasen te onderscheiden die elkaar steeds opvolgen. De samentrekking van het hartspierweefsel heet systole en de ontspanning diastole. Pagina 3 van 24

4 De hartslag begint als de boezems vol zijn met bloed uit de holle aders en longaders. De systole van de boezems vindt in beide harthelften gelijktijdig plaats, hierdoor stroomt het bloed de kamers in. In de kamers vindt de diastole plaats. Als de kamers zijn volgestroomd vindt de systole van de kamers plaats. De hartkleppen slaan dicht en verhinderen dat het bloed terugstroomt in de boezems. De papillairspieren trekken zich samen en verhinderen dat de hartkleppen doorslaan. De druk in de kamers stijgt en als de druk in de kamers hoger is dan de druk in de aorta en longslagaders worden de halvemaanvormige kleppen open gedrukt. Het bloed wordt tegelijkertijd de aorta en de longslagaders ingepompt. Na de systole van de kamers blijft een kleine hoeveelheid bloed in de kamers achter. Tijdens de systole van de kamers vindt in de boezems diastole plaats. Hierna vindt de hartpauze plaats. Zowel in de boezems als in de kamers vindt diastole plaats. Het bloed stroomt uit de holle aders en de longaders in de boezems en gedeeltelijk al door in de kamers. De halvemaanvormige kleppen zijn gesloten en verhinderen dat het bloed terugstroomt. Met een stethoscoop zijn bij iedere hartslag 2 harttonen te horen, een doffe en een heldere. Als er hartruis te horen is sluiten de kleppen niet goed. Het hartritme (de hartslagfrequentie) De impulsen die het samentrekken van het hartspierweefsel veroorzaken, ontstaan in een groep gespecialiseerde cellen in de wand van de rechterboezem: de sinusknoop aka SA-knoop aka pacemaker. Vanuit de sinusknoop worden de impulsen eerst naar het spierweefsel in de wand van beide boezems geleid. Hierdoor wordt de systole van de boezems veroorzaakt. Doordat zich tussen de boezems en de kamers een laag bindweefsel bevindt, worden de impulsen niet direct verder geleid naar de kamers. Tussen de rechterboezem en de rechterkamer ligt een tweede groep gespecialiseerde cellen, de atriumventrikelknoop (AV-knoop). Vanuit de atriumventrikelknoop loopt de bundel van His door de harttussenwand in de richting van de punt van beide kamers. Aan het eind van de systole van de boezems komen de impulsen in de atriumventrikelknoop aan. Via de bundel van His worden de impulsen verder geleid naar et spierweefsel in de wand van beide kamers. Direct na voltooiing van de systole van de boezems begint de systole van de kamers. De samentrekking van de wand van de kamers begint bij de punt en zet zich voort naar boven. De impulsgeleiding in het hart kan worden gemeten in een elektrocardiogram (ecg), bij elke hartslag zijn 3 toppen te zien. Bij storingen van de impulsen kan er een kunstmatige pacemaker worden ingebracht. De frequentie waarmee de sinusknoop impulsen afgeeft (hartritme aka hartslagfrequentie), kan worden beïnvloed door het zenuwstelsel en door hormonen. Het hartritme in rust is afhankelijk van de lichaamsgrootte. Het slagvolume is afhankelijk van de hoeveelheid bloed die vanuit de holle aders de rechterboezem instroomt. 4 De bloedvaten Door slagaders (arteriën) stroomt het bloed weg van het hart, naar de organen toe. Door het pompen van het hart stroomt bloed stootsgewijs door de slagaders, de druk in de slagaders is hoog; de wanden van de slagaders zijn dan ook dik, stevig en elastisch. Aan de binnenkant bevindt zich dekweefsel (endotheel) dat één cellaag dik is. Daaromheen ligt een dikke laag die voor het grootste deel bestaat uit glad spierweefsel. Aan de buitenkant ligt een Pagina 4 van 24

5 laag bindweefsel met elastische en niet-elastische vezels. In de organen vertakken de slagaders zich in steeds fijnere bloedvaten: de arteriolen. Hierbij wordt de wand van de bloedvaten steeds dunner. De wand van arteriolen bestaat voor een groot deel uit glad spierweefsel. Dit maakt het mogelijk dat deze bloedvaten zich kunnen vernauwen (vasoconstrictie) of verwijden (vasodilatatie).hierdoor kan de hoeveelheid bloed worden geregeld die door een bepaald weefsel stroomt, bij grote inspanning worden de arteriolen in de skeletspieren, in het hart en de huid wijder, in de andere delen van het lichaam nauwer. De slagaders vertakken zich tot haarvaten (capillairen), waarvan de wand slechts uit 1 cellaag endotheel bestaat. Door het endotheel kan vocht met voedingstoffen en zuurstof de haarvaten verlaten naar de cellen toe, en de afvalstoffen uit de cellen het haarvat in. De haarvaten verenigen zich tot venulen, waardoor het bloed uit een weefsel wordt afgevoerd. De hoeveelheid bloed die door een haarvatennet stroomt, is o.a. afhankelijk van de activiteit van het weefsel. Op veel plaatsen waar arteriolen overgaan in haarvaten bevinden zich kringspiertjes, deze sluiten als het weefsel in rust is en openen als het weefsel actief is. Bij de meeste weefsels van het lichaam kan een haarvatennet bloed ontvangen uit veel verschillende arteriolen, behalve het hart. Vooral bij de handen zijn er veel alternatieve wegen waardoor het bloed kan worden afgevoerd. In de huid komen bovendien shuntbloedvaten voor die directe verbindingen vormen tussen arteriolen en venulen. Als de kringspiertjes aan het begin van de haarvatennetten zich samentrekken, stroomt het bloed door shuntbloedvaten direct vanuit de arteriolen naar de venulen. De bloedstroom door de haarvatennetten komt dan vrijwel geheel tot stilstand. Hierdoor wordt het verlies aan lichaamswarmte bij lage milieu temperaturen beperkt. De venulen verenigen zich tot aders (venen). De bloeddruk is lager, de vaten minder elastisch en dunner dan slagaders. De aders bevatten ook kleppen die het bloed in slechts 1 richting doorlaten. Het bloedvatenstelsel Het bloed uit de wand van een groot deel van het darmkanaal gaat via de poortader naar de lever. Daarnaast ontvangt de lever bloed via de leverslagader. In de darmwand vindt resorptie van voedingstoffen plaats. Het bloed in de poortader kan hierdoor sterk in samenstelling variëren. Bij een hoge bloedsuikerspiegel wordt het teveel aan glucose in de lever omgezet in glycogeen. Bij een lage bloedsuikerspiegel wordt glycogeen weer omgezet in glucose. 5 De bloeddruk De belangrijkste oorzaak van de bloeddruk is de systole van hartkamers, vooral van de linkerkamer. Als de halvemaanvormige kleppen zijn open gedrukt, is de bloeddruk in de hartkamers gelijk aan die in de aangesloten slagaders. De hoge bloeddruk wordt opgevangen door de elastische wand van de slagaders, de bloeddruk daalt hierdoor iets, als de systole van de kamers is voltooid, nemen de terugverende elastische wanden van de slagaders de pompende kracht over. De bloeddruk en stroomsnelheid in de slagader fluctueert sterk: de systolische bloeddruk is hoger dan de diastolische bloeddruk. Tijdens het stromen van het bloed van slagaders via haarvaten naar aders neemt de bloeddruk en stroomsnelheid voortdurend af. Hierdoor wordt er een goede uitwisselingen van stoffen tussen bloed en cellen mogelijk gemaakt. De bloeddruk en stroomsnelheid neemt verder af als het bloed stroomt van de haarvaten naar de aders. In de benen Pagina 5 van 24

6 liggen de aders tegen de slagaders aan, de pulserende beweging van de slagader zorgt ervoor dat het bloed weer beter stroomt in de ader, ook werken spieren in de benen mee. In de borstkas helpen de bewegingen bij de ademhaling mee. Regeling van de bloeddruk De bloeddruk blijft min of meer gelijk door negatieve terugkoppelingsmechanismen. Veranderingen in bloeddruk worden waargenomen door rekgevoelige zintuigcellen (baroreceptoren) in de wand van halsslagaders en de aorta. Deze geven de info door aan de hersenstam. Via het autonome zenuwstelsel wordt het hartritme en/of slagvolume aangepast. Ook kan het autonome zenuwstelsel vasoconstrictie (vernauwen) of vasodilatatie (verwijden) veroorzaken. Het gevolg van al deze effecten is dat de bloeddruk wordt teruggebracht tot de normwaarde. Meting van de bloeddruk Er wordt een manchet om de bovenarm gedrukt en opgeblazen met lucht tot er geen bloed meer door de armslagader loopt. Daarna laat men lucht ontsnappen, op een gegeven moment is de druk in de manchet gedaald tot net onder de systolische bloeddruk. De armslagader wordt bij iedere systole van de hartkamers heel even open gedrukt en laat een klein beetje bloed door, nu is het vaatgeruis te horen. Op dat moment wordt de bovendruk afgelezen. Nu laat men weer lucht uit de manchet ontsnappen tot de druk in de manchet kleiner is geworden dan de diastolische bloeddruk. Nu stroomt het bloed continu door de armslagader en is er geen vaatgeruis meer te horen. Men leest nu de onderdruk af. Hart- en vaatziekten Aan de binnenwand van de bloedvaten kan bij hart- en vaatziekten cholesterol worden afgezet. Hierdoor wordt het vat nauwer en worden ze minder elastisch (atherosclerose). Een sterk verkalkte bloedvatwand kan gemakkelijk kapot gaan, en ontstaat dan een inwendige bloeding. Als er een inwendige bloeding in de hersenen plaatsvindt dan spreken we van een hersenbloeding aka beroerte. Verkalkte vaten hebben ok een ruwe binnenkant waaraan bloedplaatjes zich kunnen ophopen en als er daardoor een prop ontstaat heet dat trombose. Bij een hartinfarct raken meerdere aderen verstopt en sterft een deel van de hartspier. Als een kransslagader zelf sterk vernauwd is, kan een hartchirurg een bypassoperatie uitvoeren. Daarbij wordt een vat, meestal uit been, als een omweg aangelegd om het vernauwde deel heen. Tegenwoordig wordt er vaak gedotterd, dan wordt een ballonnetje via de lies naar de vernauwing geschoven en dan opgeblazen. 6 Weefselvloeistof en lymfe De wand van haarvaten is slechts 1 cellaag dik. Door de bloeddruk wordt bij het begin van de haarvaten vocht door deze cellaag naar buiten geperst. Hierdoor ontstaat een stroming van vocht vanuit de haarvaten naar de omringende weefsels. Dit vocht bevat o.a. zuurstof, voedingsstoffen, hormonen en plasma-eiwitten met o.a. antistoffen. Het vocht buiten de haarvaten heet weefselvloeistof (interstitiële vloeistof). Ook witte bloedcellen kunnen haarvaten verlaten en in weefselvloeistof voorkomen. Plasma-eiwitten met grote moleculen o.a. albuminen en rode bloedcellen kunnende haarvaten niet verlaten. Vanuit weefselvloeistof vindt diffusie van zuurstof plaats Pagina 6 van 24

7 naar de cellen en CO2 uit de cellen. Veel voedingstoffen worden vanuit de weefselvloeistof in de cellen opgenomen door actief transport via de celmembranen. Doordat albuminen de haarvaten niet kunnen verlaten ontstaat er een verschil in eiwitconcentratie tussen weefselvloeistof en bloedplasma. Door dit concentratieverschil ontstaat een colloïd-osmotische druk. Onder invloed van deze druk kan er vocht vanuit de weefselvloeistof in de haarvaten worden opgenomen. Aan het begin van de haarvaten is de bloeddruk hoger dan de colloïd-osmotische druk, hierdoor verlaat vocht de haarvaten (filtratie). Aan het eind van de haarvaten is de bloeddruk zo ver gedaald dat deze lager is geworden dan de colloïd-osmotische druk, hierdoor wordt er aan het eind van de haarvaten weer vocht met afvalstoffen vanuit de weefselvloeistof in de haarvaten opgenomen (absorptie). Het overige vocht dat is achterbleven wordt opgenomen in fijne lymfevaten en heet dan lymfe. Lymfe bevat o.a. CO2, hormonen, afvalstoffen, O2, witte bloedcellen en voedingstoffen. Lymfevaten verenigen zich tot grotere lymfevaten. Alle lymfe komt terecht in 2 grote lymfevaten: de rechterlymfestam en de borstbuis, deze monden beide uit in aders onder de sleutelbeenderen. Kleppen in lymfevaten zorgen voor maar 1 doorstroomrichting. Samentrekkingen van spieren naast de lymfevaten zorgen voor stroming van de lymfe. O.a. in de hals, oksels en liezen liggen lymfeknopen aka lymfeklieren. Hier wordt de lymfe gezuiverd. Alle lymfevaten en knopen samen vormen het lymfevatenstelsel, ook de lymfevaten in de darmvlokken. Bij een oedeem hoopt zich weefselvloeistof op in de weefsels. Thema 4 Gaswisseling en uitscheiding 1 Het ademhalingsstelsel van de mens De wand van de neusholte heeft 3 paar plooien (neusschelpen) en is bekleed met neusslijmvlies. Op de bovenste neusschelpen bevindt zich met het reukzintuig. De buitenste laag cellen van het neusslijmvlies bestaat uit trilhaarepitheel, daar komen slijm producerende cellen en trilhaarcellen voor. De neusharen en het neusslijmvlies houden ziekteverwekkers, grote en kleine stofdeeltjes tegen. Door bewegingen van de trilharen wordt het slijm naar de keelholte vervoerd waar het wordt doorgeslikt. De binnenstromende lucht wordt door het slijm bevochtigd en door de bloedvaten in het neusslijmvlies verwarmd. De neusholte is door openingen verbonden met 8 holten in de schedelbeenderen (bijholten) die ook bekleed zijn met slijmvlies. Bij verkoudheid zwelt neus- en bijholteslijmvlies op waardoor de uitgangen worden afgesloten. Het slijm hoopt zich op en er ontstaat een drukkend verstopt gevoel. In de neusholte en keelholte bevinden zich amandelen, deze spelen een rol bij de afweer. Bij angina zijn de amandelen ontstoken. Tussen de keelholte en de luchtpijp bevindt zich het strottenhoofd, daarin bevindt zich het schildkraakbeen ( adamsappel ) en 2 kleine bekerkraakbeentjes. Hiertussen liggen stevige vliezen, de stembanden. De bekerkraakbeentjes kunnen draaien om hun as, waardoor de stemspleet nauwer of wijder kan worden gemaakt. De Pagina 7 van 24

8 lucht die langs de stembanden gaat bij het ademen zorgt voor trillingen. De wand van de luchtpijp bevat hoefijzervormige kraakbeenringen. De luchtpijp splitst zich in 2 bronchiën. De wanden hiervan bevatten kraakbeenringen. De bronchiën vertakken zich in steeds fijnere zijtakjes (bronchiolen). De wanden van de fijne bronchiolen bevatten spierweefsel dat door samentrekking of ontspanning de bronchiolen kan vernauwen of verwijden aan de hand van de hoeveelheid lucht die binnen in de longen stroomt. Het spierweefsel wordt beïnvloedt door het autonome zenuwstelsel en hormonen. Onder invloed van het orthosympathische deel van het zenuwstelsel en van het hormoon adrenaline kunnen de bronchiolen worden verwijd. De binnenwand van luchtpijp, bronchiën en bronchiolen is bekleed met slijmvlies, de buitenste laag hiervan bestaat uit trilhaarepitheel. Aan de uiteinden van de fijnste bronchiolen zitten de longblaasjes (alveoli). De wand van longblaasjes is slechts 1 cellaag dik. Aan de binnenkant is dit epitheel bekleed met een dun laagje vocht (alveolair vocht). Om de longblaasjes heen bevindt zich een netwerk van fijne bloedvaatjes, de longhaarvaten. Vanuit de lucht in de longblaasjes (alveolaire lucht) lost O2 eerst op in het aveolaire vocht; van daaruit vindt diffusie plaats naar het bloed in de longhaarvaten. Deze diffusie wordt veroorzaakt door het verschil in zuurstofspanning (po2) tussen het alveolaire vocht en het bloedplasma. In de longhaarvaten bevindt CO2 zich o.a. opgelost in bloedplasma. Door het verschil in koolstofdioxidespanning (pco2) vindt diffusie plaats van het bloedplasma naar het alveolaire vocht; van daaruit wordt CO2 afgegeven aan de alveolaire lucht. Het transport van zuurstof De zuurstof in het bloed wordt voor het grootste deel gebonden aan hemoglobine (Hb) in de rode bloedcellen. Hemoglobine bestaat uit het eiwit globine en 4 heemgroepen die elk een ijzeratoom bevatten, elk ijzeratoom kan een zuurstofmolecuul binden. Hierdoor ontstaat oxyhemoglobine (HbO2), dit is een evenwichtsreactie, in een omgeving met een hoge po2, zoals in de longhaarvaten, verloopt deze reactie naar rechts. Als alle hemoglobine is omgezet is oxyhemoglobine, is de hemoglobine verzadigd. De O2 die het bloedplasma in de longhaarvaten diffundeert, wordt voor het grootste deel gelijk geboden aan hemoglobine. De diffusie blijft doorgaan totdat de hemoglobine vrijwel geheel verzadigd is met O2, dan pas kan de po2 van het bloedplasma gelijk worden aan die van het alveolaire vocht. In een omgeving met een lage po2 vindt omzetting plaats van oxyhemoglobine in hemoglobine, de O2 die vrijkomt diffundeert via weefselvloeistof naar de cellen. De hoeveelheid vrijkomende O2 is afhankelijk van de activiteit van het weefsel. In rust is de po2 hoger dan in actief weefsel. In een actief weefsel is de pco2 hoger dan in rust. De ph en temperatuur van het bloed is ook van invloed op de reactie, meer CO2 opname verhoogt de ph en zorgt ervoor dat het evenwicht naar links; er komen dan meer O2 moleculen vrij (bohreffect), hoe hoger de temperatuur, hoe meer O2 er vrijkomt. Het transport van koolstofdioxide Pagina 8 van 24

9 In organen vindt door spanningsverschil diffusie van CO2 naar het bloed in de haarvaten plaats. CO2 wordt door het bloed op verschillende manieren afgevoerd: klein deel wordt als CO2 door het bloedplasma vervoerd, grootste deel wordt vervoerd als waterstofcarbonaationen (HCO3-), de rest wordt in de rode bloedcellen gebonden aan de hemoglobine vervoerd. Het enzym koolzuuranhydrase (carboanhydrase) versnelt de volgende evenwichtsreactie: CO2 + H2O ßkoolzuuranhydraseà H2CO3 ßàH+ + HCO3- De HCO3- ionen diffunderen naar het bloedplasma. Het elektrisch ladingsverschil van het celmembraan van de rode bloedcellen wordt voorkomen doordat Cl- ionen zich vanuit het bloedplasma naar de rode bloedcellen verplaatsen, zo wordt het uittreden van HCO3- gecompenseerd. De H+ ionen die ontstaan binden aan hemoglobine zodat O2 vrijkomt. 2 Longventilatie De longen liggen in de borstholte die aan de onderkant begrensd is door het middenrif. De zijwanden van de borstholte worden gevormd door de ribben en de binnenste en buitenste tussenribspieren. Elke long is omgeven door 2 vliezen (pleura). Het longvlies ligt tegen de longen aan en is ermee vergroeid. Het borstvlies is vergroeid met de ribben, de binnenste tussenribspieren en het middenrif. In de ruimte tussen longvlies en borstvlies (interpleurale ruimte) bevindt zich alleen een dunne laag vloeistof, hierdoor kan het wel schuiven maar niet van elkaar afgaan. Het longweefsel verkeert in uitgerekte toestand. Hierdoor oefenen de longen een binnenwaartse kracht uit op de zijwanden van de borstholte en het middenrif. Door deze kracht heerst er in de ruimte tussen longvlies en borstvlies een druk die lager is dan de atmosferische druk. Door ademen wordt de lucht in de longen voortdurend ververst, ventilatie. Bij ribademhaling (aka borstademhaling) bewegen de ribben en het borstbeen. Bij middenrifademhaling (aka buikademhaling) beweegt het middenrif. Als je normaal ademt vinden de ventilatiebewegingen van de rib- en middenrifademhaling tegelijkertijd plaats. Een rustige inademing komt tot stand doordat de buitenste tussenribspieren de ribben en het borstbeen omhoog en naar voren trekken, tegelijkertijd platten de middenrifspieren het middenrif af. Deze bewegingen veroorzaken een volumevergroting van de borstholte en dus van de longen. Tijdens deze volumevergroting is de luchtdruk in de longen lager dan die van de atmosferische druk en zo wordt de lucht van buiten aangezogen. Een rustige uitademing komt passief tot stand, de spieren die een inademing veroorzaakt hebben ontspannen zich. Bij een diepe inademing kunnen spieren in de hals zich samentrekken. Hierdoor gaan de ribben en het borstbeen nog verder omhoog en naar voren. Bij een diepe uitademing kunnen de binnenste tussenribspieren zich samentrekken, waardoor de borstholte met kracht kleiner wordt. 3 Ademvolume en ademfrequentie Pagina 9 van 24

10 Ademvolume: hoeveelheid lucht die normaal in één ademhaling ververst wordt. Niet alle lucht komt aan bij de longblaasjes, ml blijft hangen bij de luchtpijp, bronchiën, keel en neusholte: dode ruimte. Bij een maximale ademhaling kan meer lucht worden ingeademd, deze extra hoeveelheid heet het inspiratoir reservevolume. Bij een maximale uitademhaling kan extra lucht worden uitgeademd, deze hoeveelheid heet het expiratoir reservevolume. Er blijft altijd wat lucht in de longen zitten: restvolume. De hoeveelheid lucht die maximaal in 1 ademhaling kan worden ververst heet vitale capaciteit. Regeling van de ademfrequentie De diepte en snelheid waarmee je ademhaalt wordt geregeld vanuit het ademcentrum in de hersenstam. In de hersenstam, in de wand van de halsslagaders en de aortaboog liggen chemoreceptoren (zintuigcellen) die vooral reageren op het CO2 gehalte in het bloed. Ze reageren op de ph en op de po2 en pco2 waarden. In het longweefsel bevinden zich receptoren die de rekkingstoestand van de longen waarnemen. Tijdens een inademing worden de longen in toenemende mate gerekt. In rekreceptoren in de bronchiën ontstaan dan impulsen die, via het ademcentrum, een remming van de inademing tot gevolg hebben, waardoor deze stopt. Er volgt dan een uitademing. De ademhaling kan ook bewust worden geregeld vanuit de grote hersenen. Bij hyperventilatie ademt men te snel en te diep, hierdoor is het CO2 gehalte in het bloed lager dan normaal. 4 Gezonde longen en luchtwegen Astma is een ziekte aan het ademhalingsstelsel. MAC-waarde is een maximum aanvaardbare concentratie van een stof in de lucht. Astma en COPD Astma en COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) zijn ziekten waarbij sprake is van ontstekingen van de luchtwegen. Een astma aanval wordt veroorzaakt doordat het spierweefsel in de wand van de bronchiolen zich sterk samentrekt. Bij astmapatiënten is vaak het slijmvlies in de bronchiolen verdikt waardoor de luchtwegen nauwer worden. Astmapatiënten zijn vaak gevoelig voor bepaalde stofdeeltjes in de lucht (allergenen etc etc). Huisstofmijt kan ook een aanval veroorzaken. Chronische bronchitis is een ontsteking van de luchtpijp, van de bronchiolen of van de bronchiën. Bij longemfyseem is de elasticiteit van het longweefsel verminderd doordat wanden van longblaasjes kapot zijn gegaan. 5 De lever Pagina 10 van 24

11 Doordat bloed uit een groot deel van het darmkanaal via de poortader naar de lever stroomt, is de lever in staat controle uit te oefenen op de samenstelling van het bloedplasma. De lever speelt daardoor en belangrijke rol bij homeostase. Door het omzetten van stoffen en door opslag en uitscheiding van stoffen zorgt de lever voor een min of meer constant intern milieu. De bouw van de lever De lever bestaat uit vele leverlobjes. Op de hoekpunten van een leverlobje bevinden zich aftakkingen van de galgang, de poortader en de leverslagader. In het midden van het leverlobje bevindt zich een aftakking van de leverader. Het bloed van de poortader en leverslagader stroomt vanuit de aftakkingen op de hoekpunten via sinusoïden naar de aftakkingen van de leverader. Rondom de sinusoïden bevinden zich levercellen die stoffen uit het bloed opnemen en eraan afgeven. Functies van de lever De cellen van een leverlobje produceren gal. Tussen de levercellen bevinden zich de fijnste vertakkingen van de galgang, galkanaaltjes of galcapillairen. Via de kanaaltjes word de gal naar de aftakkingen van de galgang vervoerd en vervolgens en vervolgens naar de galblaas, waar de gal tijdelijk wordt opgeslagen. Galzuren worden in de lever gevormd uit cholesterol en vervolgens omgezet in galzure zouten. De galkleurstof bilirubine ontstaat bij de afbraak van hemoglobine uit dode rode bloedcellen. Bilirubine wordt door de lever via de galwegen uitgescheiden. Bij de afbraak van hemoglobine komt het ijzer uit de heemgroepen vrij. Dit ijzer wordt gebonden aan een eiwit waardoor ferritine ontstaat, dat wordt in de lever opgeslagen en kan later voor hemoglobineproductie weer vrijkomen. Naast ijzer kunnen ook andere mineralen en vitamines in de lever worden opgeslagen. Het glucosegehalte van het bloed (bloedsuikerspiegel) is gemiddeld 0.1%. α-cellen en β-cellen in de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier produceren de hormonen glucagon en insuline. Door deze hormonen wordt de normwaarde gehandhaafd. De lever speelt hierbij een rol. Doordat in de lever een deel van het glycogeen wordt opgeslagen. In de lever kan glucose worden gevormd uit aminozuren en uit triglyceriden, dit heet gluconeogenese. De lever speelt ook een rol bij de eiwitstofwisseling. Aminozuren die in het darmkanaal in het bloed zijn opgenomen, worden via de poortader naar de lever vervoerd. Aminozuren kunnen in de lever door transaminering worden omgezet in andere, niet-essentiële aminozuren. Dit gebeurd door overplaatsing van de aminogroep (-NH2). Overtollige aminozuren kunnen in de lever worden afgebroken. Van de aminozuren wordt de NH2 groep afgesplitst en omgezet in ammoniak (NH3), dit heet desaminering. Het restant van het aminozuur na desaminering kan worden omgezet in stoffen die in de citroenzuurcyclus verder worden gedissimileerd. Het restant kan ook worden gebruikt voor gluconeogenese of voor de vorming van lipiden (lipogenese). Bij lipidestofwisseling in de lever worden o.a. niet-essentiële vetzuren gevormd uit andere vetzuren, aminozuren of monosachariden. Door vorming en omzetting van cholesterol regelt de lever het cholesterolgehalte van het bloed. In de lever worden stollingsfactoren gevormd, waaronder fibrinogeen en protrombine, ook plasma-eiwitten zoals albuminen en globulinen worden in de lever gesynthetiseerd. Pagina 11 van 24

12 De lever is belangrijk bij de detoxificatie van het bloed. De gifstoffen worden onwerkzaam gemaakt en uitgescheiden door de lever. Gifstoffen die niet onwerkzaam kunnen worden gemaakt worden opgeslagen in de lever zoals arsenicum en kwik. Door overmatig alcoholgebruik kunnen levercellen worden beschadigd en sterven af, ze worden dan vervangen door bindweefsel waarin vet wordt opgeslagen (levercirrose). 6 De nieren en urinewegen Door de nierslagaders stroomt zuurstofrijk bloed naar de nieren. Dit bloed bevat o.a. overtollige en schadelijke stoffen. De nieren verwijderen deze stoffen uit het bloed. Door de nieraders stroomt het bloed weg uit de nieren. En nier bestaat uit nierschors, niermerg en een nierbekken. De nieren spelen een rol bij de uitscheiding van afvalstoffen, lichaamsvreemde stoffen en overtollige stoffen. De verwijderde stoffen samen heten urine. Door deze uitscheiding van overtollige stoffen kan het interne milieu constant worden gehouden. In de nierbekkens wordt de urine verzameld en via de urineleiders wordt de urine vervoerd naar de urineblaas. In de nierschors en het niermerg liggen per nier ongeveer een miljoen nefronen. Een nefron (niereenheid) bestaat grotendeels uit een nierbuisje waarin urine wordt gevormd. De nierbuisjes monden uit in verzamelbuisjes en komt in de nierbekkens terecht. Een nierbuisje bestaat uit 2 gekronkelde delen en een lus (lis van Henle). Aan het begin van een nierbuisje bevindt zich een nierkapseltje (kapsel van Bowman). Een aanvoerende arteriole (vertakking van de nierslagader) vertakt zich in het nierkapsel tot een kluwen van haarvaten, glomerulus. Het nierkapseltje met de glomerulus samen heet een lichaampje van Malpighi. De haarvaten van de glomerulus verenigen zich tot een afvoerende arteriole. Deze vertakt zich tot een haarvatennet om het nierbuisje. De haarvaten verenigen zich daarna tot een venule. De venules verenigen zich tot de nierader. De vorming van urine In de haarvaten van de glomeruli heerst een relatief hoge bloeddruk, hierdoor wordt vanuit de glomeruli voortdurend een deel van het bloedplasma in de kapsels van Bowman geperst. Hierbij kunnen alleen kleine moleculen de haarvaten verlaten, dit proces heet ultrafiltratie. Plasma-eiwitten met relatief grote moleculen en rode bloedcellen kunnen de haarvaten niet verlaten. Het vocht in de nierkapsels heet voorurine. De cellen van het nierkapseltje zijn niet actief bij de ultrafiltratie betrokken, zodat deze cellen nauwelijks invloed hebben op het verschil in po2 van de aan- en afvoerende arteriolen. De cellen van de wand van de nierbuisjes nemen de opgeloste nuttige stoffen op uit de voorurine en geven ze af aan de weefselvloeistof tussen de nefronen. Van daaruit gaan de stoffen naar de bloedvaten in de haarvatennetten rondom de nierbuisjes. Dit proces vindt plaats d.m.v. actief transport en heet terugresorptie. In het eerste gekronkelde deel van de nierbuisjes vindt 80% van de terugresorptie plaats. Door actief transport via de transportenzymen in de wandcellen van de nierbuisjes worden NA+ ionen(en andere positieve geladen ionen) van de voorurine naar de weefselvloeistof getransporteerd en vervolgens opgenomen in de haarvaten. Negatief geladen ionen diffunderen passief van de voorurine naar de weefselvloeistof als gevolg van de veranderde elektrische lading. Pagina 12 van 24

13 Aan het einde van het eerste gekronkelde deel van de nierbuisjes is de totale hoeveelheid ionen, glucose en aminozuren geresorbeerd. Door terugresorptie stijgt de osmotische waarde van de wandcellen en de weefselvloeistof. Door osmose gaat daardoor water uit de voorurine via de wandcellen naar de weefselvloeistof en wordt vervolgens opgenomen in de haarvaten. Creatine is een afbraakproduct van het in spieren aanwezige energierijke creatinefosfaat. De lis van Henle bestaat uit een dalend deel en een stijgend deel. In deze delen stroomt de voorurine in tegengestelde richting. Een dergelijk tegenstroomsysteem maakt het mogelijk dat de osmotische waarde in de richting van het buigpunt toeneemt. Bijvoorbeeld door een semipermeabele wand kan van de ene kan alleen maar water door en van de andere kant alleen maar positieve ionen. Dan krijg je de volgende situatie te zien in de tekening. Een vergelijkbaar proces vindt plaats in de lis van Henle. De celmembranen van het dunne stijgende deel zijn impermeabel voor water en permeabel voor NaCL. Het dikwandige deel is impermeabel voor water en vertoont actief transport van NaCL. Door dit actieve transport neemt de osmotische waarde van het weefselvloeistof in et binnenste deel van merg sterk toe. Doordat ook de osmotische waarde van de weefselvloeistof rondom het verzamelbuisje hoog is, wordt door osmose water onttrokken aan de (voor)urine in de verzamelbuisjes tijdens het transport naar het nierbekken. In het begin van het tweede gekronkelde deel van de nierbuisjes is het filtraatvolume nog slechts 15%. Onder invloed van het hormoon aldosteron uit de bijnierschors vindt actief transport van Na+ van de voorurine naar de weefselvloeistof plaats, tegelijkertijd vindt o.i.v. aldosteron afgifte van K+ aan de voorurine plaats. Regeling van de osmotische waarde van het interne milieu De celmembranen van het tweede gekronkelde deel van de nierbuisjes en van de verzamelbuisjes zijn impermeabel voor water. Onder invloed van het antidiuretisch hormoon aka ADH uit de hypofyse achterkwab neemt de permeabiliteit van deze celmembranen toe, waardoor per tijdseenheid meer water wordt onttrokken aan de voorurine en opgenomen in het bloed. De osmotische waarde daalt dan. Bij de regeling van de osmotische waarde van het interne milieu is sprake van negatieve terugkoppeling. De osmotische waarde van het bloed wordt waargenomen door zintuigcellen en in de hypothalamus (osmoreceptoren). Regeling van de ph van het interne milieu Veranderingen in de ph van het interne milieu worden opgevangen door buffers, zoals hemoglobine, bepaalde plasma-eiwitten en natriumwaterstofcarbonaat (NaHCO3). Deze bufferstoffen kunnen een tekort aan H+ ionen aanvullen of een overmaat opvangen. Een daling van de ph van het interne milieu (acidose) wordt tegengegaan door een versterkte afgifte van CO2; een verhoging van de ph (alkalose) wordt gecompenseerd door een verminderde uitscheiding van CO2. De nieren regelen de ph van het interne milieu vooral door de hoeveelheid NaHCO3 op peil te houden. Pagina 13 van 24

14 7 Samenhang en homeostase Verschillende organen in het lichaam weken samen aan het handhaven van normwaarden van het interne milieu. Door homeostase (een systeem dat zichzelf door terugkoppelingsmechanismen in evenwicht houdt) ontstaat een constant intern milieu. De samenstelling van het interne milieu kan o.a. constant worden gehouden door opname, opslag en uitscheiding van stoffen. Thema 5 Impulsgeleiding 1 Impulsen Neuronen Het zenuwstelsel bestaat uit 2 typen cellen: neuronen en neuroglia. Neuronen geleiden impulsen. Ze vervullen de speciale functies van het zenuwstelsel: verwerken van waarnemingen, herinneren, denken, controleren, activiteit spieren, secretie door klieren. Neuronen hebben uitlopers in diverse vormen en afmetingen. Lange uitlopers kunnen omgeven zijn door een myelineschede, of ze kunnen ongemyeliniseerd zijn. De uitlopers van neuronen zijn te onderscheiden in dendrieten en axonen. Verder is behandeld dat er 3 typen neuronen zijn: sensorische neuronen, schakelneuronen en motorische neuronen. De lange uitlopers van sensorische en motorische neuronen liggen bij elkaar in zenuwen. Dendrieten en axonen zijn meestal sterk vertakt, hierdoor kan een neuron via vele synapsen impulsen ontvangen van andere neuronen of van zintuigcellen, en via vele synapsen impulsen doorgeven aan andere neuronen. Neuroglia (gliacellen) zorgen voor stevigheid en beschermen en voeden de neuronen, ook handhaven ze de homeostase van de weefselvloeistof die de neuronen omgeeft. Tot de neuroglia behoren bijv. de cellen van Schwann, waaruit de myelineschede rond een zenuwceluitloper is opgebouwd. Neuroglia kunnen zich delen, bij een wond bij een zenuw bijvoorbeeld. Neuronen kunnen zich niet delen. Rustpotentiaal Neuronen bezitten in het celmembraan speciale transporteiwitten die ervoor zorgen dat het celmembraan elektrisch geladen is, dit is de natrium-kaliumpomp. De natrium-kaliumpomp gebruikt ATP. Tegenover elke 3 Na+ ionen die de cel uitgaan, gaan ongeveer 2 K+ ionen de cel binnen. Sommige ionen lekken terug, omdat de celwand niet volledig impermeabel is voor ionen. K+ ionen diffunderen sneller terug dan Na+ ionen. De concentratie aan positief geladen ionen is dus hoger buiten het neuron. Hierdoor heeft de binnenzijde van het celmembraan een negatieve elektrische lading t.o.v. de buitenzijde van het celmembraan. Dit ladingsverschil is ongeveer -70 millivolt, dit is het rustpotentiaal van neuronen. In deze situatie geleidt het neuron geen impulsen. Actiepotentiaal Neuronen bezitten ook speciale porie-eiwitten in het celmembraan. Bij -70mV zijn de poriën gesloten. Sommige porieeiwitten gaan open onder invloed van een elektrische prikkel, namelijk als het ladingsverschil van het celmembraan Pagina 14 van 24

15 afgenomen is tot een bepaald niveau (drempelwaarde). Andere porie-eiwitten gaan open als ze in aanraking komen met moleculen van speciale stoffen (neurotransmitters). Als de poriën opengaan, kunnen ionen snel een neuron inof uitdiffunderen. De rustpotentiaal van een neuron is gemakkelijk te veranderen, men kan met een kunstmatige elektrische prikkel op een bepaalde plaats op het celmembraan van een neuron een afname (depolarisatie) van de rustpotentiaal veroorzaken. Als bij zo n depolarisatie het ladingsverschil is afgenomen tot de drempelwaarde, gaan de porie-eiwitten open. Het gevolg is dat in het neuron een impuls of actiepotentiaal ontstaat. De porie-eiwitten voor natriumionen reageren sneller op veranderingen dan de porie-eiwitten voor kaliumionen. Doordat de porie-eiwitten voor natriumionen eerst opengaan, diffunderen natriumionen de cel in, er vindt een verdere depolarisatie plaats. De binnenzijde van het celmembraan krijgt even een positieve lading t.o.v. de buitenzijde doordat de kaliumpoorten nog dicht zijn. Vervolgens gaan de kaliumpoorten open en diffunderen kaliumionen naar buiten. Hierdoor wordt de binnenzijde weer negatief (repolarisatie). Er treedt korte tijd ook hyperpolarisatie op, doordat de porie-eiwitten voor kaliumionen wat vertraagt sluiten. Hierna wordt de rustpotentiaal weer bereikt. Op het moment dat de rustpotentiaal weer wordt bereikt zijn de natrium en kaliumionen anders verdeeld dan vóór het begin van de actiepotentiaal. De natrium-kaliumpomp herstelt het ionen evenwicht. Tijdens het herstel van de normale ionenverdeling keert de drempelwaarde terug naar zijn normale waarde, tot die tijd kunnen er geen nieuwe impulsen worden doorgeleid. De periode waarin het celmembraan niet of minder goed in staat is nieuwe impulsen te geleiden heet refractaire periode. De tijdsduur van een actiepotentiaal is in een bepaald neuron altijd gelijk. Bij elk actiepotentiaal die in een neuron ontstaat, wordt het potentiaalverschil van ca. +30mV bereikt. Deze impulssterkte is constant en onafhankelijk van de sterkte van de toegediende prikkel (mits de prikkel sterk genoeg is om een depolarisatie tot aan de drempelwaarde te veroorzaken), dit principe heet de alles-of-nietswet. De prikkelsterkte is wel van invloed op de impulsfrequentie. Impulsgeleiding Bij een gemyeliniseerd axon vormen de cellen van Schwann een isolerende laag om de uitloper. Elektrische stroompjes aan weerszijden van het celmembraan kunnen dan alleen nog optreden tussen plaatsen waar zich geen myelineschede bevindt (insnoeringen van Ranvier). Hierdoor lijkt de actiepotentiaal over te springen. Van de ene naar de andere insnoering. Deze impulsgeleding heet sprongsgewijze aka saltatoire impulsgeleiding. Sprongsgewijze impulsgeleiding is veel sneller dan impulsgeleiding in een ongemyeliniseerd axon. In dikkere neuronuitlopers worden impulsen sneller voorgeleidt dan in dunnere uitlopers. Impulsoverdracht Impulsen worden overgebracht van het ene neuron naar het andere via synapsen. Elke synaps bevat een presynaptisch membraan (van het aanvoerende axon) en een postsynaptisch membraan. Wanneer er geen impulsen zijn, heerst er bij het presynaptische en postsynaptische membraan de rustpotentiaal. Als Pagina 15 van 24

16 een impuls aankomt bij het presynaptische membraan, brengen synaptische blaasjes hun inhoud in de synapsspleet. De neurotransmittermoleculen binden zich aan receptoreiwitten in het postsynaptische membraan, hierdoor veranderd de ruimtelijke structuur van deze eiwitten, waardoor poriën opengaan en ionen worden doorgelaten. Neurotransmitters blijven zeer korte tijd in de synapsspleet aanwezig. Onder invloed van enzymen in de synapsspleet worden de moleculen van de neurotransmitters snel afgebroken. De combinatie van type neurotransmitter en type receptoreiwit bepaalt voor wat voor ionen er poriën opengaan. Als er poriën opengaan voor Na+ en K+ ionen resulteert dit in een kleine depolarisatie van het postsynaptische membraan. We spreken dan van een exciterende postsynaptische potentiaal aka EPSP. Bij bepaalde combinaties van neurotransmitters en receptoreiwit gaan er poriën open voor K+ en/of CL- ionen, en blijven die voor Na+ dicht. Dit zorgt voor hyperpolarisatie van het postsynaptische membraan, inhiberende postsynaptische potentiaal aka IPSP. Een enkele EPSP is niet voldoende om de drempelwaarde te bereiken, maar als uit meerdere synapsknopjes tegelijk of kort na elkaar neurotransmitter vrijkomt, kunnen de depolarisaties bij elkaar worden opgeteld (summatie) en samen kunnen ze de drempelwaarde wel overschrijden. Op een motorisch neuron is een groot aantal schakelneuronen aangesloten. Op het cellichaam en op de dendrieten komen dan ook veel synapsen voor. In het postsynaptische membraan bevinden zich verschillende typen receptoreiwitten. Hierdoor kunnen op het postsynaptische membraan tegelijkertijd zowel EPSP s (depolarisaties) als IPSP s (hyperpolarisaties) ontstaan. Alle neurotransmitters oefenen hun werking uit via receptoreiwitten in het postsynaptische membraan, Veel receptoreiwitten beïnvloeden het ionentransport door het celmembraan. Andere receptoreiwitten werken indirect, via second messengers. Als moleculen van de hormonen adrenaline noradrenaline zich aan de buitenkant van het celmembraan binden aan specifieke receptoreiwitten, wordt aan de binnenzijde een bepaalde stof gevormd. Deze second messenger activeert een enzym dat een specifieke reactie op gang brengt. De second messenger veroorzaakt direct of indirect een verandering in de permeabiliteit van het celmembraan voor ionen. Doordat deze neurotransmitters indirect werken, vindt de impulsoverdracht trager plaats en houdt ze langer aan. Er zijn stoffen die niet zelf voor een impulsoverdracht zorgen, maar wel de impulsoverdracht in synapsen beïnvloeden. Dit verschijnsel heet neuromodulatie. De impulsoverdracht van neuronen naar spieren vindt plaats via synapsen die zich in motorische eindplaatjes bevinden. Daar is acetylcholine de neurotransmitter. Het vrijgekomen acetylcholine veroorzaakt een samentrekking van de aangesloten spiervezels. Onder invloed van het enzym cholinesterase wordt acetylcholine afgebroken tot azijnzuur en choline. Het acetaat wordt opgenomen door het bloed en de choline door de synapsknopjes en weer omgezet tot acetylcholine, dat wordt weer opgenomen door de synaptische blaasjes. Beïnvloeding van synapsen Bij stress en pijn worden in de hersenen endorfines aangemaakt, deze stoffen binden zich aan receptoreiwitten op postsynaptische membranen van synapsen die een rol spelen bij het voelen van pijn. Hierdoor worden deze receptoreiwitten geblokkeerd. Ook geneesmiddelen, genotmiddelen en drugs kunnen de impulsoverdracht in Pagina 16 van 24

17 synapsen beïnvloeden. Genotmiddelen en drugs beïnvloeden de hersenfuncties door de impulsoverdracht in synapsen te stimuleren of te remmen. De impulsoverdracht wordt geremd door stoffen die zich binden aan de receptoreiwitten in het postsynaptische membraan en door stoffen die de synthese, opslag op vrijkomen van neurotransmitters remmen. Middelen die dit doen zorgen meestal voor een kalmerend effect. Mensen die drugs gebruiken of nicotine houdende sigaretten roken hebben telkens meer nodig om hetzelfde effect te bereiken, gewenning. 2 Het zintuigenstelsel Het zintuigenstelsel bestaat uit zintuigen (receptoren). Er zijn 3 typen zintuigen te onderscheiden. Sommige zintuigen registreren prikkels uit het externe milieu, gezichts-, smaak-, reuk-, gehoor-, koude-, warmte-, tast- en drukzintuigen. Zintuigen die prikkels uit het interne milieu registreren: baro-, osmo-, chemo- en ph-receptoren. Deze zintuigen worden gebruikt bij homeostatische regelmechanismen. Proprioreceptoren zijn zintuigen die een verandering van de spanning van een spier of verandering in de stand van een lichaamsdeel registreren (bijv. spierspoeltjes en evenwichtszintuigen) Zintuigen in de huid In de huid worden drukzintuigen, tastzintuigen, warmtezintuigen, koudezintuigen en pijnzintuigen onderscheiden. Van veel van deze waarnemingen is niet precies bekend hoe ze tot stand komen. Vrije zenuwuiteinden die overal in de huid liggen, spelen bij deze warnemingen een belangrijke rol. Aanrakingen worden waargenomen doordat de huid een vormverandering ondergaat, dit zorgt voor druk die de gespecialiseerde drukzintuigen registreren. Bij iets dat ruw of glad voelt spelen de vrije zenuwuiteinden en tastknopjes een rol. Bij registratie van warmte en koude spelen vrije zenuwuiteinden ook een rol. Pijn wordt waargenomen door vrije zenuwuiteinden (pijnpunten). Deze komen ook in de organen voor. Het ontstaan van impulsen Zintuigcellen registreren prikkels en veroorzaken impulsen in de aangesloten sensorische neuronen. De impulsen worden naar het centrale zenuwstelsel geleidt. Het ontstaan van impulsen onder invloed van prikkels kan op 2 manieren plaatsvinden. Bij sommige zintuigcellen bevatten de zintuigcellen blaasjes met een neurotransmitter. Deze zintuigcellen zijn via synapsen aangesloten op de sensorische neuronen. Prikkeling leidt tot het vrijkomen van neurotransmitters in de synaptische spleet en kan een EPSP of een IPSP veroorzaken. Bij andere zintuigen veroorzaken de prikkels depolarisaties van het celmembraan van de zintuigcellen, bereikt het de drempelwaarde dan wordt er een actiepotentiaal in het aangesloten sensorische neuron opgewekt. Pagina 17 van 24