GENIE Biologie GO! 3.2 leerschrift by VAN IN

3.2

GENIE Biologie GO! 3.2

Karen Meyers

Biologie GO!

GENI VA

Diederik D’Hert Bart Vanopré Kristof Van Werde

Leer zoals je bent Ontdek het onlineleerplatform: diddit. Vooraan in dit boek vind je de toegangscode, zodat je volop kunt oefenen op je tablet of computer. Activeer snel je account op www.diddit.be en maak er een geweldig schooljaar van!

ISBN 978-90-306-9938-5 597483

vanin.be

LEER SCHRIFT

GENIE Biologie

GO!

3.2

INHOUD STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

HOE WORDT DE WERKING VAN EEN ORGANISME GEREGELD? 13

2 Op welke manier wordt de werking van het lichaam geregeld?

1 Welke structuren maken het een organisme mogelijk om in te spelen op waarneembare veranderingen?

THEMA 01: REGELSYSTEMEN BIJ ORGANISMEN CHECK IN VERKEN

HOOFDSTUK 1: Waardoor worden regelsystemen geactiveerd?

1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel? 1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? 1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen? 1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

HOOFDSTUK 2: Welke receptoren geven informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel?

2.1 Op welke basis kunnen receptoren van dierlijke organismen ingedeeld worden? 2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

23 23 26 27 35 40 41

42 42 52 53 55

HOOFDSTUK 3: Een zintuig onder de loep: het oog

HOOFDSTUK 4: Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig

4.1 Wat is geluid? 4.2 Hoe worden geluiden waargenomen? 4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid? 4.4 Hoe ontstaat gehoorschade? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

88 91 100 101 104 106

107

CHECK IT OUT

108

AAN DE SLAG

109

THEMASYNTHESE

OEFEN OP DIDDIT

Een zintuig onder de loep: het evenwichtszintuig Een zintuig onder de loep: de huid

Een zintuig onder de loep: het reukorgaan Een zintuig onder de loep: het smaakorgaan

56 58 62 66 70 73 76 81 84 87

3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur? 3.2 Welke structuren liggen rond het oog? 3.3 Welke structuren liggen in het oog? 3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? 3.5 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? 3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? 3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? 3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

THEMA 02: EEN LICHAAM IN BALANS DANKZIJ HET ZENUWSTELSEL CHECK IN

123

VERKEN

125

HOOFDSTUK 1: Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra?

127 130

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over? 1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand? 1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels? 1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? 1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

127

HOOFDSTUK 2: Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking?

2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam? 2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld? 2.3 Hoe worden reflexen geregeld? 2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel? 2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

HOOFDSTUK 3: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen?

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen? 3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel? 3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

137 138 144 147 150

151 151 160 164 167 176 182 186

187 187 189 193 208 212

THEMASYNTHESE

213

CHECK IT OUT

214

AAN DE SLAG

215

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 03: EEN LICHAAM IN BALANS DANKZIJ HET HORMONALE STELSEL CHECK IN

232

VERKEN `

233

HOOFDSTUK 1: Hoe wordt het hormonale stelsel geactiveerd?

1.1 Welke prikkels activeren het hormonale stelsel? 1.2 Hoe kunnen hormonen voor een goede lichaamswerking zorgen? 1.3 Welke receptoren vangen de prikkels op? 1.4 Hoe worden hormonen door het lichaam verspreid? 1.5 Welke effectoren kunnen reageren op de aanwezigheid van hormonen? 1.6 Welke eigenschappen hebben hormonen? `

HOOFDSTUK 2: Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase?

235

244 246 250 252 255

257

2.1 Hoe regelen verschillende hormonen samen de balans 257 van het lichaam? 2.2 Hoe werkt het hormonale stelsel samen met het zenuwstelsel? 261 265

CHECKLIST

267

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

268

AAN DE SLAG

269

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 04: HOMEOSTASE BIJ PLANTEN CHECK IN

277

VERKEN

278

HOOFDSTUK 1: Hoe verloopt het transport van stoffen bij de plant?

281

1.1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen? 281 1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd? 288 1.3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het transport in de plant? 296 1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld? 299

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels?

2.1 Wat zijn plantenhormonen? 2.2 Welke rol spelen plantenhormonen? 2.3 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte? 2.4 Hoe wordt de werking van planten geregeld?

306 306 308 316 318

THEMASYNTHESE

322

CHECKLIST

325

CHECK IT OUT

326

PORTFOLIO

AAN DE SLAG

327

OEFEN OP DIDDIT

LABOʼS

332

STEM-VAARDIGHEDEN (VADEMECUM)

METROLOGIE •

LABO'S • • • • •

Labomaterialen Labotechnieken Veiligheidsvoorschriften H- en P-zinnen Bereidingen

STAPPENPLANNEN

Grafieken tekenen NW-stappenplan Werken met een microscoop Maken van een preparaat Bekijken en tekenen van een preparaat Bronnenlijst opstellen

• • • • • •

Grootheden en eenheden

STARTEN MET GENIE 1

Opbouw van een thema CHECK IN In de CHECK IN maak je kennis

met het onderwerp van het thema. In het kadertje onderaan vind je een aantal vragen die je op het einde van het thema kunt beantwoorden.

VERKEN

In de verkenfase zul je

merken dat je al wat kennis

hebt over het onderwerp

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

wordt hier geactiveerd.

DE HOOFDSTUKKEN Na het activeren van de voorkennis volgen een aantal hoofdstukken.

Een thema bestaat uit meerdere hoofdstukken. Doorheen de hoofdstukken

verwerf je de nodige kennis en vaardigheden om uiteindelijk een antwoord

te geven op de centrale vraag of het probleem uit de CHECK IN.

SYNTHESE EN CHECKLIST We vatten de kern van het thema voor je samen in de hoofdstuksynthese en themasynthese.

Vervolgens willen we graag dat je vorderingen

maakt en dat je reflecteert op je taken en leert

uit feedback. De checklist is een hulpmiddel om zelf zicht te krijgen of je de leerdoelen al dan niet onder de knie hebt.

starten met genie

CHECK IT OUT In CHECK IT OUT pas je de vergaarde kennis en vaardigheden toe om terug te koppelen naar de vragan uit de CHECK IN.

AAN DE SLAG In het onderdeel Aan de slag kun je verder oefenen.

Je leerkracht beslist of je

de oefeningen op het einde van het thema maakt of doorheen de lessen.

` Per thema vind je op

adaptieve

oefenreeksen om te leerstof

verder in te oefenen.

LABO’S

Ga zelf op onderzoek! Op het einde van het leerschrift staan

een aantal labo’s om verder experimenten uit te voeren.

LEREN LEREN •

In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf

•

vind je alternatieve versies van de

vind je per themasynthese een kennisclip

•

notities te maken. Noteren tijdens de les helpt je om de leerstof actief te verwerken. themasynthese.

waarin we alles voor jou nog eens op een rijtje zetten.

starten met genie

Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

Kenniskader We zetten doorheen het thema de belangrijkste zaken op een rijtje in

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

deze rode kaders.

Met GENIE ga je zelf experimenteren en op onderzoek. Daarbij moet je natuurlijk een aantal veiligheidsvoorschriften respecteren. Die vind je terug in dit kader. WEETJE

TIP

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of

OPDRACHT 11

In de tipkaders vind je handige tips terug bij het uitvoeren van de onderzoeken of opdrachten.

illustreert de leerstof met een extra voorbeeld. DOORDENKER

Nood aan meer uitdaging? Doorheen een thema zijn er verschillende doordenkers.

Niet altijd even makkelijk om op te lossen, maar het proberen waard!

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum.

Dat vademecum ̒GENIE in STEM-vaardigheden ̓ omvat: •

stappenplannen om een grafiek te maken, opstellingen correct te bouwen, metingen uit te voeren …;

•

een overzicht van grootheden en eenheden;

stappenplannen om een goede onderzoeksvraag op te stellen, een hypothese te formuleren …;

• • • •

een overzicht van gevarensymbolen en P- en H-zinnen; een overzicht van labomateriaal en labotechnieken; …

starten met genie

GENIE EN DIDDIT

HET ONLINELEERPLATFORM BIJ GENIE

Een e-book is de digitale versie van het leerschrift. Je kunt erin noteren, aantekeningen maken, zelf materiaal toevoegen ... •

Je kunt vrij oefenen en de leerkracht kan ook voor jou oefeningen klaarzetten.

•

De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht

voor jou heeft klaargezet.

Hier kan de leerkracht toetsen en taken voor jou klaarzetten.

Meer info over diddit vind je op https://www.vanin.diddit.be/nl/leerling.

Benieuwd hoever je al staat met oefenen en

opdrachten? Hier vind je een helder overzicht

van je resultaten.

• •

Hier vind je het lesmateriaal per thema. Alle instructiefilmpjes, kennisclips en demovideo’s zijn ook hier verzameld.

In de uitgave bieden we bovenop het beeldmateriaal verschillende 3D-beelden aan.

Denk maar aan een 3D-voorstelling van een oog.

Zo ervaar je wetenschappen op een heel nieuwe manier! 12

GENIE EN DIDDIT

DOWNLOAD 3D-APP

INLEIDING

Hoe wordt de werking van een organisme geregeld? 1 Welke structuren maken het een organisme mogelijk om in te spelen op waarneembare veranderingen? OPDRACHT 1

Meer oogst met muziek

ARTIKEL 1

ARTIKEL 2

egenwoordig zijn er pakketten te koop met een geluidinstallatie en aangepaste muziek om je planten beter te doen groeien. De trillingen van de geluidsgolven zouden een positief effect hebben op de groei van de plant. Producenten spelen daar handig op in door ook nog speciale voeding aan te bieden die in combinatie met de muziek nog betere resultaten oplevert. Voorlopig is er nog niets bewezen, maar wetenschappers zijn volop bezig met het onderzoeken van de invloed van muziek op planten.

Naar: www.science19.com

Van alcohol krijg je honger

Veel studenten weten het: na een nachtje doorzakken wordt de frietkraam of kebabzaak plots onweerstaanbaar. Er is al veel onderzoek gedaan naar het verband tussen alcoholgebruik en hongergevoel. Men stelde vast dat bij een experiment met muizen het hongergevoel werd opgewekt bij overmatig alcoholgebruik. Na het drinken van veel alcohol zijn we volgens een ander onderzoek ook gevoeliger voor geuren en krijgen we meer zin in vettig voedsel.

ARTIKEL 3

Naar: Eos

BLOEMEN IN HET ZONNETJE

ntluikende zonnebloemen volgen de stand van de zon. ’s Morgens zijn ze naar het oosten gericht, tegen de avond ‘kijken’ ze naar het westen. ’s Nachts draaien ze rustig weer terug. Die beweging vertonen de bloemen dankzij de combinatie van het zonlicht en een interne klok.

ARTIKEL 4

Naar: De Standaard

Meet een leugendetector leugens?

ls mensen liegen reageert hun lichaam onbewust via de hartslag, de bloeddruk en de ademhaling. Klamme handen of een snelle hartslag kunnen aanwijzingen zijn dat iemand liegt. Een leugendetector meet dus geen leugens, maar gaat na bij welke vragen of uitspraken er verhoogde lichamelijke activiteit is. Naar: www.quest.nl

Lees de artikels. In elk artikel is er sprake van een bepaalde reactie bij een organisme. 1

Noteer die reacties in de tweede kolom.

Noteer in de derde kolom waardoor de reactie wordt uitgelokt. Artikel

Wat is de reactie?

Waardoor wordt de reactie uitgelokt?

1 2

3 4

OPDRACHT 2

Situatie

Wat gebeurt er in je lichaam in de volgende situaties? Reactie van het lichaam

Je ziet en ruikt lekker eten.

De omgeving voelt koud aan.

Je hoort je naam roepen.

Er wordt fel licht ontstoken

in een donkere kamer.

Uit de voorbeelden bij opdracht 1 blijkt dat reacties worden uitgelokt door

veranderingen in de omgeving, zoals een verandering in de lichthoeveelheid of een stresserende situatie. Ook veranderingen binnen in een organisme lokken vaak een reactie uit, zoals honger na een overmaat aan alcohol.

De uitlokkende factor waarop je reageert, is een waarneembare verandering. We noemen dat een prikkel.

prikkel

waarneembare verandering

receptor

de reactie.

Om op een prikkel te kunnen reageren is het eerst nodig om de informatie van de prikkel te herkennen. Een receptor zal namelijk eerst de prikkel opvangen.

lichaamsdeel dat de prikkel herkent en opvangt signaal

• Bij dieren zijn receptoren vaak in zintuigen gesitueerd. In je oor liggen bijvoorbeeld receptoren om geluid op te vangen.

• Planten hebben ook receptoren om prikkels op te vangen. Ze hebben echter geen zintuigen. Hun receptoren liggen verspreid over het

geleider

organisme. Ontluikende zonnebloemen kunnen bijvoorbeeld de stand

lichaamsdeel dat informatie geleidt

van de zon volgen omdat ze receptoren voor licht bezitten.

signaal

Na het opvangen van de prikkel door de receptor is er een schakel nodig

die de informatie over die prikkel naar de plaats van de reactie brengt. Die

effector

informatieoverdracht door het lichaam noemen we de geleiding.

lichaamsdeel dat een reactie uitvoert

reactie

Het antwoord op de prikkel is een actie die het organisme uitvoert, het is

Zowel het zenuwstelsel als het hormonaal stelsel kunnen als geleider of conductor fungeren.

• Bij het roepen van je naam geleidt je zenuwstelsel die informatie van je

Zij geleiden de informatie naar je klieren, waardoor je zweet, je bloeddruk stijgt en je hartslag versnelt.

actie als antwoord op de prikkel

oren naar je spieren: je draait je hoofd.

• Bij het ondergaan van een leugentest, produceert je lichaam hormonen.

De uiteindelijke reactie op een prikkel gebeurt door de effectoren. Spieren en klieren zijn voorbeelden van effectoren. Spieren hebben als effect dat

er bewegingen optreden, zoals bij het wegrennen van een gevaarlijke hond. Klieren produceren sappen. Denk maar aan het speeksel dat je in de mond

komt als je aan lekker eten ruikt.

De reactie op een prikkel treedt niet altijd op in het orgaan of lichaamsdeel waarmee de prikkel wordt waargenomen. Zo registreren je zintuigen

een gevaarlijke hond, maar gebruik je bij het wegrennen je spieren. Op afbeelding 1 wordt dat proces schematisch voorgesteld.

receptor

geleiding

prikkel

geleiding effector

Afb. 1 Verband tussen receptoren, geleiding en effectoren

Om in te spelen op waarneembare veranderingen beschikt een organisme over gespecialiseerde structuren.

• Een prikkel is een waarneembare verandering waarop een organisme reageert.

• Een receptor is een lichaamsonderdeel dat bepaalde prikkels herkent en opvangt.

• Geleiders, zoals het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel, zorgen voor de informatieoverdracht tussen receptor en effector.

• Effectoren zijn delen van het lichaam die de reactie uitvoeren, zoals spieren en klieren.

• De reactie zelf is een actie van het organisme als antwoord op de prikkel. De reactie wordt altijd door de effector uitgevoerd.

2 Op welke manier wordt de werking van het lichaam geregeld?

Technisch systeem

Uit de voorbeelden van opdracht 1 en 2 blijkt telkens dat de verschillende onderdelen van het lichaam samenwerken. Als je dat met een technisch

systeem vergelijkt, zoals een thermostaat in de wagen, kun je begrijpen hoe

die regeling werkt.

De thermostaat meet de temperatuur in de wagen. De gegevens worden gecontroleerd en als de temperatuur verschilt van de gevraagde

temperatuur, krijgt de airco het commando om warme of koude lucht

te blazen. Zodra de gewenste temperatuur bereikt is, stopt het toestel met werken. Op die manier wordt in de auto uiteindelijk de gewenste temperatuur bereikt.

Ook in dit technisch systeem herken je de prikkel, receptor, geleiding,

effector en de uiteindelijke reactie.

prikkel

temperatuursverandering

receptor

thermometer

signaal

geleider

signaal

thermostaat

signaal

effector

airco

reactie

temperatuursaanpassing

Regelsysteem

Bij organismen doen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel meer dan

enkel informatie geleiden. Die stelsels spelen ook een rol bij het op elkaar

afstemmen van de werking van de verschillende organen, dus bij het regelen van de lichaamswerking. In een stresserende situatie, zoals bij het weglopen voor een hond, reageren bijvoorbeeld meerdere stelsels tegelijkertijd: je spierkracht neemt toe, je hart zal sneller pompen, je bloeddruk stijgt … De regeling van deze samenwerking gebeurt door een geordende

opeenvolging van stappen. De opeenvolgende stappen vormen samen het

regelsysteem.

In het onderstaande voorbeeld regelt het zenuwstelsel de reacties op

prikkels door de werking van de receptoren in je huid en de effectoren in je handen op elkaar af te stemmen.

Je warmt je handen bij een kampvuur. De warmte is de prikkel.

Receptoren in je huid vangen de warmteprikkel op.

Er wordt een signaal

naar de hersenen gestuurd.

Je hersenen controleren de temperatuur. Het wordt te warm en de hersenen

zenuwstelsel

bepalen een reactie.

Er wordt een signaal

naar de spieren gestuurd.

De spieren in je been ontvangen het signaal, zij zijn de effectoren.

Omdat het te warm wordt, zet je een stap achteruit; dat is de reactie.

Ook het hormonaal stelsel regelt de reacties op prikkels volgens een

regelsysteem. In het voorbeeld van de leugendetector kun je de verschillende stappen van het regelsysteem terugvinden: het ondergaan van de test kan

angst of stress veroorzaken. Die prikkel zet een klier, de bijnier, aan om het hormoon adrenaline te produceren. Hormonen zijn signaalstoffen die via de bloedbaan over je lichaam worden verspreid. Alle cellen die gevoelig

zijn voor adrenaline, de doelcellen, kunnen reageren. Daardoor kan er in

meerdere weefsels een reactie optreden, zoals een verhoogde alertheid, een stijging van je bloeddruk, je begint te zweten en je hart pompt sneller.

Als we dit situeren in het schema, dan krijgen we: • prikkel: angst door de leugentest

• receptor: de bijnier

• geleider: hormonaal stelsel

• effectoren: doelcellen in het hart, de bloedvaten, de zweetklieren ... • reactie: meerdere reacties tegelijkertijd

Planten reageren volgens een gelijkaardig systeem op prikkels. Receptoren vangen bijvoorbeeld een lichtprikkel op. Er wordt een signaal over de plant verspreid. Als reactie groeit de plant naar het licht toe.

Door voortdurend te reageren op veranderende omstandigheden zorgt een

regelsysteem ervoor dat organismen op de gepaste manier functioneren en reageren. Zo kan een organisme correct blijven werken.

Het hormonaal stelsel en het zenuwstelsel werken volgens een regelsysteem om de werking van verschillende onderdelen van je lichaam te coördineren. Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel coördineren de reacties en

regelen de samenwerking tussen de verschillende onderdelen van een organisme. De coördinatie gebeurt met behulp van een regelsysteem.

Een regelsysteem is een geheel van geordende processen dat

ervoor zorgt dat een organisme gepast reageert op waarneembare veranderende omstandigheden (prikkels).

In de thema’s bestuderen we achtereenvolgens verschillende onderdelen van regelsystemen.

• In thema 1 nemen we de soorten prikkels onder de loep. We bekijken hoe de signalen worden

opgevangen door receptoren. We bespreken de receptoren van het zenuwstelsel en enkele zintuigen in detail.

• In thema 2 bekijken we hoe het zenuwstelsel signalen geleidt en informatie verwerkt. De werking van

spieren en klieren, de effectoren, komt hier aan bod.

• In thema 3 bestuderen we hoe het hormonaal stelsel reacties op prikkels coördineert om het inwendig milieu in balans te houden. We behandelen hier ook hoe hormonen de doelcellen kunnen activeren.

• In thema 4 bekijken we hoe planten zijn opgebouwd en vergelijken we hun reacties op prikkels met de regelsystemen bij dieren.

REGELSYSTEMEN BIJ ORGANISMEN

THEMA 01

CHECK IN

VERKEN

HOOFDSTUK 1: Waardoor worden regelsystemen geactiveerd?

1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel?

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

26 26 27

A Indeling volgens de plaats van de prikkel B Indeling volgens de aard van de prikkel

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen? A Receptoren voor uitwendige prikkels B Receptoren voor inwendige prikkels

27 27 33 35

Hoofdstuksynthese

Checklist

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven?

Portfolio

HOOFDSTUK 2: Welke receptoren geven informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel?

2.1 Op welke basis kunnen receptoren ingedeeld worden?

A Indeling op basis van celtype B Indeling op basis van aard van de prikkel

42 42 44 45

2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor?

Hoofdstuksynthese

Checklist

Portfolio

HOOFDSTUK 3: Een zintuig onder de loep: het oog

3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur?

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

58 59 59 60 60 61 61

A B C D E F

Oogleden en wimpers Traanpunt Vetweefsel Bindvlies Talgklieren Spieren

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

3.5 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd?

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

76 76 78

A Algemene situering fotoreceptoren B Bouw en ligging van de soorten fotoreceptoren

Hoofdstuksynthese

Checklist Portfolio

HOOFDSTUK 4: Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig

4.1 Wat is geluid?

4.2 Hoe worden geluiden waargenomen?

91 92 94

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald?

A Het uitwendig oor B Het inwendig oor

100

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

101

Hoofdstuksynthese

104

Checklist

106

4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid?

Portfolio

THEMASYNTHESE

107

CHECK IT OUT

108

AAN DE SLAG

109

OEFEN OP DIDDIT

Een zintuig onder de loep: het evenwichtszintuig Een zintuig onder de loep: de huid

Een zintuig onder de loep: het reukorgaan Een zintuig onder de loep: het smaakorgaan

CHECK IN

Î Een opwarmertje 38,0

Uitdaging! Ontdek hoe je lichaam reageert als

plexiglas

de omgevingstemperatuur te hoog wordt. infraroodlamp

digitale thermometer

chronometer of smartphone

doorzichtige plastic zak of een stuk plexiglas lijm om plastic te kleven

WAT HEB JE NODIG?

Afb. 2

kartonnen doos met een gat in om je hand door te steken en een gat waarop je het plastic kleeft HOE GA JE TE WERK?

Bouw de proefopstelling op basis van de afbeelding.

Noteer in de derde kolom wat je waarneemt.

Breng een hand in de opening van de kartonnen doos. Meet de begintemperatuur en noteer in de tabel. WAT GEBEURT ER?

Meet opnieuw de temperatuur en noteer in de tabel.

en start de klok.

Laat de lamp 300 s branden.

𝜽 (°C)

Noteer in de derde kolom wat je waarneemt. Waarneming

𝒕 (s)

Ontsteek vervolgens de infraroodlamp

300

HOE ZIT DAT?

Welke prikkel wordt je lichaam gewaar?

Welk nut heeft die reactie?

b Wat is de reactie van je lichaam?

Welke prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier?

We zoeken het uit!

THEMA 01

check in

VERKEN

Î Welke systemen ken je? OPDRACHT 1

In de vakken natuurwetenschappen, techniek en aardrijkskunde heb je al kennisgemaakt met verschillende soorten systemen. Selecteer hieronder alle systemen. konijn

bord

baksteen

elektrische stroomkring loofbos

zandkorrels

OPDRACHT 2

Herken in de volgende voorbeelden de ruimtelijke, natuurlijke en technische systemen. Zet een kruisje in de juiste kolom. Natuurlijk systeem

Technisch systeem

Ruimtelijk systeem

weidelandschap paardenbloem

fotohouder stedelijk landschap celwand mens

topografische kaart

weidelandschap

paardenbloem

fotohouder

celwand

stedelijk landschap

topografische kaart

mens

OPDRACHT 3

Noteer nog een drietal voorbeelden van natuurlijke systemen uit jouw leefwereld.

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

Î Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? LEERDOELEN

M een waarneming omschrijven; M een systeem herkennen;

M een systeem omschrijven. Je leert nu:

M een prikkel omschrijven;

M verschillende soorten prikkels herkennen;

M het onderscheid maken tussen inwendige en uitwendige prikkels;

Je kunt al:

op prikkels.

wat waar. Het begint ’s morgens al wanneer je

wakker wordt van de wekker. Je opent je ogen om

de wekker uit te zetten en je moet wennen aan het

M toelichten welke stelsels tussenkomen bij reacties

We nemen tijdens onze dagelijkse activiteiten heel

daglicht. Regelsystemen kunnen dan ook niet in werking treden zonder prikkels.

1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel?

OPDRACHT 4 ONDERZOEK

Wat neem je waar met je huid? 1

Wat kun je waarnemen met de huid? Hypothese

Onderzoeksvraag

Noteer jouw hypothese.

Benodigdheden

Afb. 3 Handen nemen prikkels waar.

twee identieke kommen houten tandenstoker

warmwaterkoker of een kraan met koud en warm water

THEMA 01

hoofdstuk 1

Werkwijze 1

Prik lichtjes met de tandenstoker in je hand.

Breng eerst je hand in het koude water.

3 5

5 a

Prik vervolgens harder met de tandenstoker in je hand.

Vul daarna een kom met warm water en een kom met koud water. Breng vervolgens je hand in het warme water. Waarnemingen

Wat voel je bij het lichtjes prikken van de tandenstoker?

b Wat voel je bij het harder prikken met de tandenstoker?

Wat voel je bij het koude water met je hand?

d Wat voel je bij het warme water met je hand?

Verwerking

Waardoor kan de huid deze waarnemingen doen?

Besluit

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

Kunnen planten prikkels waarnemen? 1

Onderzoeksvraag Hoe reageert een venusvliegenval op de aanraking met een tandenstoker? Hypothese

Benodigdheden plant Dionaea muscipula (venusvliegenval) houten tandenstoker

Werkwijze

Raak voorzichtig met een tandenstoker een

haartje aan de binnenzijde van een vangblad van de plant aan. Waarnemingen

Wacht een tiental seconden.

Raak vervolgens verschillende haartjes

tegelijkertijd aan met de tandenstoker.

Wat neem je waar als je één haartje aanraakt?

Afb. 4 Venusvliegenval

Noteer jouw hypothese.

b Wat neem je waar als je meerdere haren aanraakt?

Verwerking

Hoe komt het dat het vangblad pas dichtvouwt als meerdere haartjes worden aangeraakt?

Besluit

De venusvliegenval reageert op de aanraking met een tandenstoker door de bladeren dicht te vouwen.

Planten kunnen dus ook prikkels waarnemen uit hun omgeving. Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Planten en dieren kunnen meerdere veranderingen waarnemen, zoals

temperatuursveranderingen, drukverschillen en pijn. Toch lokken niet alle

veranderingen een reactie uit. Zo lokt de aanraking van één haartje bij een venusvliegenval geen reactie uit.

Een verandering die je niet kunt waarnemen, lokt geen reactie uit en is dan

geen prikkel. Je kunt dat vergelijken met muizen die onderling communiceren zonder dat de kat het hoort. Het muizengepiep fungeert als een prikkel voor de muizen, maar niet voor de kat.

Een prikkel is dus een waarneembare verandering die voldoende groot is om erop te reageren. Als je reageert op een prikkel, was die prikkel

dus sterk genoeg. De prikkeldrempel is de minimumwaarde waarbij een bepaalde prikkel kan worden waargenomen.

Een organisme kan veranderingen waarnemen dankzij zijn gevoeligheid voor prikkels.

Een prikkel is een waarneembare verandering die sterk genoeg is om

een reactie van het organisme uit te lokken.

De prikkeldrempel is de minimale sterkte van een prikkel om die te kunnen waarnemen.

Maak oefening 1 t/m 4 op p. 109-110.

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

Indeling volgens de plaats van de prikkel

De meeste prikkels waarover je al leerde, zijn afkomstig van buiten het

organisme, zoals het voelen van een insect door de venusvliegenval of een

plots fel licht in een donkere kamer. Omdat die prikkels vanuit de omgeving komen, noemen we ze uitwendige prikkels.

Er bestaan ook prikkels die in het lichaam zelf ontstaan. Het gevoel van dorst bij watertekort of honger bij het denken aan een lekkere maaltijd, ontstaat bijvoorbeeld in het lichaam. We noemen ze daarom inwendige prikkels.

In sommige gevallen reageert het organisme op een combinatie van een inwendige en uitwendige prikkel. Denk maar aan het hongergevoel dat optreedt wanneer je frietjes ziet én ruikt.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Indeling volgens de aard van de prikkel

uitwendig – inwendig

prikkel

chemisch – fysisch

Chemische prikkels zijn prikkels die rechtstreeks te maken hebben met

stoffen die prikkelend werken. Voorbeelden van prikkelende stoffen zijn sappen van een brandnetel, reukstoffen en smaakstoffen.

Fysische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met kracht en energie, bijvoorbeeld druk, aanraking, licht, geluid en warmte.

signalen

• Uitwendige prikkels zijn prikkels die afkomstig zijn uit de omgeving

geleider

van het organisme.

• Inwendige prikkels zijn prikkels die in het organisme ontstaan.

signalen

• Chemische prikkels hebben te maken met stoffen die prikkelend werken.

effector

• Fysische prikkels zijn veranderingen als gevolg van kracht en `

energie.

Maak oefening 5 op p. 110.

reactie

receptor

Prikkels kunnen ook ingedeeld worden volgens de aard van de prikkel.

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen?

Een organisme beschikt over receptoren om een verandering in de omgeving of in je eigen lichaam waar te nemen.

Receptoren voor uitwendige prikkels

De receptoren die uitwendige prikkels opvangen, liggen meestal gegroepeerd in speciale organen: de zintuigen. De receptoren in die zintuigen zijn receptorcellen die gevoelig zijn voor een specifieke prikkel.

Zo is de neus een zintuig waarin receptorcellen liggen die specifiek gevoelig zijn voor geuren. We kunnen heel wat geurstoffen opvangen, zoals de geur

van bloemen, of het aroma van koffie. Soms is een geur minder aangenaam,

bijvoorbeeld de meststoffen die je aan planten toedient. Die geuren neem je liever niet waar; je knijpt je neus dicht.

Al die veranderingen in geur, of prikkels, worden waargenomen met

receptoren die in het reukorgaan liggen. De receptorcellen in je neus

zetten de geurprikkel om in een signaal, dat door zenuwcellen kan worden opgevangen.

THEMA 01

hoofdstuk 1

reukslijmvlies

receptorcel

neusholte Afb. 5 Receptorcellen in reukslijmvlies van de neus

reukstoffen

neusholte

Soms liggen de receptorcellen niet geconcentreerd in een orgaan en liggen

ze meer verspreid. De receptorcellen die temperatuurverschillen waarnemen, liggen bijvoorbeeld verspreid over de hele huid.

OPDRACHT 6

Noteer in de tabel. Zintuig

Waargenomen prikkel

oog

Welke prikkels kunnen door de volgende zintuigen worden waargenomen?

oor

neus tong huid

OPDRACHT 7 DOORDENKER

Hoe komt het dat een ransuil ’s nachts zijn prooien kan vinden? Kruis de juiste antwoorden aan. Een ransuil voelt de druk van de luchtverplaatsing van de prooi. Een ransuil heeft zeer gevoelige ogen, die heel weinig licht kunnen opvangen.

Een ransuil heeft zeer gevoelige oren, die het fijnste geritsel horen.

Een ransuil voelt het temperatuurverschil tussen zijn lichaam en dat van de prooi. 28

THEMA 01

hoofdstuk 1

Afb. 6 Ransuil

OPDRACHT 8

Bekijk de afbeeldingen van uitwendige prikkels. 1

Noteer de uitwendige prikkel(s) die je op de foto’s ziet.

In welke organen bevinden de receptorcellen zich? Situatie

Uitwendige prikkel

Plaats van de receptorcellen

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

Welke invloed heeft licht op een plant? Onderzoeksvraag

Formuleer een onderzoeksvraag.

Hypothese

Noteer een hypothese.

Afb. 7 Proefopstelling invloed licht op groeirichting

THEMA 01

hoofdstuk 1

Benodigdheden kiemplant (bv. tuinkers of bonenplant) in pot met aarde kartonnen doos waarin het kiemplantje met pot past aardappelmesje

Werkwijze

Draai de kartonnen doos zodat de opening zich aan de bovenkant bevindt.

Plaats het plantje in de doos en geef het voldoende water.

4 5 5

Maak aan de zijkant van de doos een gaatje met een aardappelmesje zoals aangegeven op de proefopstelling. Het gaatje moet zich 10 cm boven het steunend oppervlak bevinden. Sluit de doos.

Geef het plantje gedurende twee weken water door de doos snel te openen en te sluiten, zodat het plantje vooral licht krijgt via de opening in de doos. Waarneming

Verwerking

Wat neem je waar na twee weken?

Hoe komt het dat de stengel deze vreemde groeivorm krijgt?

Besluit

want planten beschikken over lichtgevoelige receptoren. Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 10 ONDERZOEK

Voor welke andere uitwendige prikkels hebben planten receptoren? 1

Welke rol speelt zwaartekracht bij de groeirichting van de wortel? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden bekerglas (1 000 ml) zakje gelballetjes

acht zonnebloempitten regenwater

Werkwijze

1 2

Vul het bekerglas met de gelparels.

Leg vervolgens twee zonnebloempitjes met de punt

zonnebloempitten

Afb. 8 Proefopstelling kiemende zonnebloempitten

naar boven, twee pitjes met de punt naar beneden, twee pitjes

met de punt naar rechts en twee pitjes met de punt naar links in het bekerglas.

Plaats dan het bekerglas op een verwarmde plaats.

gelkorrels

plantenspuit gevuld met leidingwater of

Onderzoeksvraag

Sprenkel wat water over de gelparels met de plantenspuit.

Bevochtig de gelparels om de twee dagen, en dat gedurende een week. Waarneming

Wat neem je waar bij de groei van de wortels?

Verwerking

Afb. 9 Kiemende zonnebloempit

Waarom groeien de wortels altijd in die richting?

Besluit

De wortels van planten bevatten receptorcellen gevoelig voor zwaartekracht. Dat is een uitwendige prikkel. De wortels groeien daardoor naar beneden.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Reflectie a

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Welk voordeel heeft de invloed van de zwaartekracht voor de plant?

OPDRACHT 11 DOORDENKER

Beantwoord de vraag.

In het internationaal ruimtestation zou een plant in elke richting kunnen groeien omdat er geen

zwaartekracht is. Toch groeien planten uiteindelijk in een welbepaalde richting. Waarom?

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 10 Tomatenplant onder ledlicht in het ISS

• Dieren vangen uitwendige prikkels op via receptorcellen. Die cellen

THEMA 01

hoofdstuk 1

liggen verspreid of gegroepeerd in zintuigorganen.

• Een zintuig is een orgaan waarin receptorcellen voor een bepaalde prikkel gegroepeerd liggen.

• Planten hebben ook receptoren voor uitwendige prikkels.

Dankzij receptoren kunnen organismen reageren op uitwendige prikkels. `

Maak oefening 6, 7 en 8 op p. 111.

Receptoren voor inwendige prikkels

Inwendige prikkels zijn vaak concentratieveranderingen van stoffen die

door het organisme worden opgenomen of die het organisme zelf aanmaakt. Die stoffen worden door receptoren in het lichaam opgevangen. Er zijn ook

receptoren voor inwendige prikkels afkomstig van het zenuwstelsel. Dat zijn neurale prikkels.

De receptoren voor inwendige prikkels zijn meestal in organen

geconcentreerd. In de alvleesklier bevinden zich bijvoorbeeld specifieke receptorcellen die gevoelig zijn voor het suikergehalte in het bloed.

Andere organen, zoals de voortplantingsorganen of de schildklier, bevatten receptorcellen die gevoelig zijn voor hormonen.

Ook planten beschikken over receptoren om inwendige prikkels op te vangen. Auxine is bijvoorbeeld een hormoon dat door planten wordt aangemaakt. De productie van auxine is dus een inwendige prikkel. In thema 3 gaan we dieper in op hormonen.

OPDRACHT 12

Beantwoord de vragen. 1

Tijdens de puberteit produceert het lichaam stoffen die we

geslachtshormonen noemen. Hoe reageert het lichaam daarop?

Hoe reageert het lichaam op het hormoon adrenaline dat vrijkomt

tijdens een heftige pretparkattractie?

OPDRACHT 13 ONDERZOEK

Welk effect hebben inwendige prikkels op planten? 1

Onderzoeksvraag

Welk effect heeft het plantenhormoon auxine op graszoden? Hypothese

Noteer een hypothese.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Benodigdheden auxine-extract

water

twee petrischalen

oplossing water en auxine

graszode

twee graszoden die passen in de petrischalen

twee identieke erlenmeyers (250 ml) water

Vul een erlenmeyer met water.

Leg in elk van de petrischalen een graszode en plaats de schalen op de vensterbank.

4 5

1 2

Afb. 11 Proefopstelling effect van auxine

Werkwijze

Vul de andere erlenmeyer met een mengsel van water en een auxine-oplossing.

Overgiet de ene graszode met de auxineoplossing en overgiet de andere met het water.

Blijf de graszoden gedurende een week bevochtigen met de respectievelijke erlenmeyers. Waarneming

Verwerking

Waarom groeit het gras minder snel bij regenwater?

Wat neem je waar nadat je een week de graszoden hebt bevochtigd?

b De plant kan reageren op de aanwezigheid van extra auxine. Wat kun je daaruit afleiden?

Besluit

Noteer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot/niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

signalen

geleider

signalen

prikkel

Specifieke receptoren in een organisme vangen inwendige prikkels

effector

op. Inwendige prikkels zijn prikkels die in het lichaam ontstaan, zoals hormonen. `

Maak oefening 9, 10 en 11 op p. 111.

reactie

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven?

OPDRACHT 14

Hoe snel reageer je op kleurverandering van een verkeerslicht? Scan de QR-code en test het uit. 1

Herhaal de test vijf keer en noteer jouw gemiddelde reactietijd in de kolom.

jouw gemiddelde

reactietijd

𝒕 (reactietijd)

snelste leerling

Noteer in de kolom ook de gemiddelde reactietijd van de snelste leerling.

Zoek een verklaring voor het verschil in gemiddelde reactietijd tussen leerlingen.

Wat kun je daaruit besluiten?

TEST JE REACTIESNELHEID

THEMA 01

hoofdstuk 1

Waarom gebruikt men de eenheid ‘milliseconden’ (ms) in dit experiment en niet gewoon ‘seconden’ (s)?

Op welke prikkel reageer je?

In welk zintuigorgaan bevinden zich de receptorcellen om die prikkel waar te nemen?

Een prikkel die wordt opgevangen door een receptorcel, wordt omgezet in een signaal. Wanneer dat signaal tot een snel antwoord leidt, gebeurt dat

door tussenkomst van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel is een geleider, het transporteert het signaal door het lichaam. Hoe dat gebeurt, leer je in het volgende thema.

Planten hebben geen zenuwstelsel, maar kunnen ook relatief snel reageren op prikkels. Dat namen we waar in opdracht 5 bij de venusvliegenval.

Een receptor zet een prikkel om in een signaal voor de geleider. De

geleider is de schakel tussen receptor en effector.

Dankzij het zenuwstelsel kunnen prikkels tot een snelle maar kortstondige reactie leiden.

De volgende processen zorgen dat het organisme snel op de prikkel reageert: 1

THEMA 01

hoofdstuk 1

3 `

Een prikkel wordt opgevangen door een receptorcel die daarvoor

gevoelig is.

De receptorcel veroorzaakt een elektrisch signaal.

Het zenuwstelsel verstuurt het elektrisch signaal erg snel naar de effectoren. Die zorgen voor een snelle reactie. Maak oefening 12 op p. 112.

WEETJE Alcohol heeft een verdovende

werking op de hersenen. Daardoor reageert iemand die alcohol heeft gedronken trager dan normaal. De controle over zijn been- en

armspieren gaat achteruit, het

gezichtsvermogen wordt minder en hij kan zich steeds slechter

concentreren. Een voorbeeld: een

bestuurder rijdt 80 km per uur (= 22 meter per seconde). Na 3 of 4

glazen bier reageert hij een halve seconde langzamer. Als hij plots

moet remmen, heeft hij dus 11 meter meer nodig om tot stilstand te komen dan in nuchtere toestand. OPDRACHT 15

Lees de tekst aandachtig en beantwoord de vragen.

Vanaf de puberteit wordt testosteron aangemaakt in de teelballen. Daarna wordt het doorheen het lichaam via de bloedbaan verspreid en zorgt het op meerdere plaatsen voor het ontwikkelen van

secundaire geslachtskenmerken, zoals spiergroei en een zware stem.

Het plantenhormoon auxine heeft dan weer een invloed op de groei van wortels in de plant. Hoe merk je de aanwezigheid van testosteron?

Hoe merk je de aanwezigheid van auxine in de plant?

Hoelang duurt het vooraleer je de aanwezigheid van beide hormonen kunt merken? Omcirkel het juiste

antwoord.

Hoelang duurt het effect van die hormonen? Omcirkel het juiste antwoord.

enkele minuten / uren / dagen / weken

In een organisme worden er hormonen aangemaakt. Informatie van inwendige prikkels, zoals de aanwezigheid van auxine, het optreden van de puberteit of het voelen van angst, wordt opgevangen door receptorcellen in de

hormoonklieren. Zij beoordelen de prikkel en produceren op basis daarvan

bepaalde hormonen. Die hormonen fungeren als signaalstof. Via de bloedbaan vervoeren zij informatie over de prikkel naar alle delen van het lichaam. Alle cellen die gevoelig zijn voor het specifiek hormoon, de doelcellen, kunnen

reageren. De spieren, de huid en de geslachtsorganen bevatten weefsels met

doelcellen voor testosteron. Die doelcellen liggen over het lichaam verspreid, het zijn de effectoren die voor een reactie zorgen.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Omdat de geleiding van hormonen via de bloedbaan verloopt, komt de

reactie meestal traag op gang en houdt langer aan dan bij het zenuwstelstel.

Afb. 12 Hormonen in de bloedbaan

Het hormonaal stelsel treedt op als geleider van informatie. Het vormt een schakel tussen receptor en effector. Het hormonaal stelsel zorgt voor trage maar langdurige reacties.

Het geleiden van de informatie van een prikkel via het hormonaal stelsel gebeurt op de volgende manier:

Een prikkel wordt opgevangen door receptorcellen in een

De effectoren, specifieke doelcellen, zorgen voor een reactie.

hormoonklier.

De receptorcel produceert hormonen, die doorheen het organisme worden verspreid.

De reactie komt meestal traag op gang en duurt langer dan bij het zenuwstelsel.

Maak oefening 13 en 14 op p. 112.

prikkel

receptor

signalen

geleider

signalen

effector

reactie 38

THEMA 01

hoofdstuk 1

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel vormen een schakel tussen

receptor en effector. Ze geleiden de informatie die afkomstig is van een prikkel tot bij een effector. De effector voert de reactie uit.

Welke de effectoren zijn is afhankelijk van de soort informatiegeleider.

Het zenuwstelsel geleidt informatie naar klieren of spieren, het hormonaal

stelsel geleidt informatie naar specifieke doelcellen, die in meerdere soorten weefsels gelegen kunnen zijn. We bespreken deze processen van nabij in de volgende thema’s.

prikkel

uitwendig – inwendig chemisch – fysisch

uitwendig

verspreid

receptor

in zintuig

inwendig

signalen

geleider

signalen

spieren

klieren

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

zenuwstelsel

effector

hormonaal stelsel

weefsels met specifieke doelen

reactie

THEMA 01

hoofdstuk 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? Kernbegrippen

Notities 1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel? Een prikkel is een

prikkel

chemisch – fysisch in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

signalen

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

spieren

klieren

zenuwstelsel

effector

hormonaal stelsel

is de minimumwaarde

waarbij een prikkel waargenomen kan worden.

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? • Uitwendige prikkels zijn prikkels die

weefsels met specifieke doelen

reactie

• Chemische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met • Fysische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels

Dieren en planten hebben

uitwendige en inwendige prikkels. Bij dieren liggen de

voor voor

. De

voor inwendige prikkels liggen vaak geconcentreerd in

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven? Een receptor zet een prikkel om in een signaal voor de

. Dat is de schakel tussen .

maakt een snelle reactie op

komt de reactie meestal traag op gang. De

de geleider. synthese hoofdstuk 1

uitwendige prikkels geconcentreerd of verspreid in

prikkels mogelijk; bij het

THEMA 01

waarnemen?

Het

• Inwendige prikkels zijn prikkels die

geleider

organisme uit te lokken.

van het

uitwendig – inwendig

die sterk genoeg is om een

verschillen naargelang de aard van

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan een prikkel omschrijven.

• Ik kan verschillende soorten prikkels benoemen.

• Ik kan verschillende soorten prikkels omschrijven.

• Ik kan het verschil tussen inwendige en uitwendige prikkels uitleggen. • Ik kan omschrijven wat een receptor is.

• Ik kan benoemen welke stelsels als schakel fungeren tussen receptor en effector.

• Ik kan de rol van de geleiders omschrijven.

• Ik kan soorten effectoren benoemen en hun rol omschrijven.

• Ik kan definiëren wat een regelsysteem is en de functie omschrijven.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een onderzoeksvraag formuleren aan de hand van een aantal criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag. • Ik kan reflecteren over een onderzoek.

invullen bij je portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

THEMA 01

checklist hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

Î Welke receptoren geven de informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel?

LEERDOELEN Je kunt al: M uitleggen dat receptoren inwendige en uitwendige prikkels opvangen;

M uitleggen dat snelle reacties op prikkels door het zenuwstelsel

Een smartphone zit bomvol slimme sensoren, die heel wat

Je leert nu:

dingen uit de omgeving kunnen meten en detecteren. Zo bevat

M welke receptoren informatie

foto’s kunt maken. De temperatuursensoren kunnen vrij accuraat

over prikkels doorgeven aan het zenuwstelsel.

de camera van een smartphone sensoren voor kleuren. Samen

met sensoren voor infraroodlicht zorgen ze ervoor dat je leuke

worden verwerkt.

de temperatuur meten. Druksensoren registeren dan weer

aanraking van het scherm. Ook in ons lichaam zijn soortgelijke ‘sensoren’ aanwezig.

2.1 Op welke basis kunnen receptoren ingedeeld worden?

prikkel

receptor

signaal

geleider

zenuwstelsel

signaal

effector reactie

Je leerde al dat een organisme verschillende soorten prikkels kan waarnemen. De prikkels worden gedetecteerd door receptoren. Die cellen

verzamelen bepaalde informatie over de omstandigheden in hun omgeving,

zowel in als buiten het lichaam. De receptoren kunnen de informatie van de

prikkel omzetten in een signaal voor het zenuwstelsel. Dat signaal wordt dan via die geleider doorgegeven naar de effectoren. In de effectoren vindt dan een reactie plaats.

Het zenuwstelsel geeft informatie door in het lichaam en vervult een coördinerende functie. Op die manier kan het lichaam reageren op veranderingen.

Prikkels die leiden tot een snelle maar kortstondige reactie worden via het zenuwstelsel verwerkt. Bij gewervelde dieren (vissen, reptielen, amfibieën, vogels, zoogdieren) gebeurt die verwerking in de hersenen en/of het

ruggenmerg. Die twee verwerkingscentra kunnen enkel informatie verwerken die omgezet is in elektrische signalen.

Receptoren zetten prikkels om in elektrische signalen, de taal van ons 42

THEMA 01

hoofdstuk 2

zenuwstelsel. Het is dankzij die signalen dat een snelle reactie mogelijk is.

OPDRACHT 16

Welke prikkels kunnen organismen allemaal waarnemen? Noteer bij elke afbeelding over welke waarneembare verandering het gaat. Kies uit: beweging – (verandering in) concentratie van een stof in het bloed – dorst – geluid – inwerking van de zwaartekracht – lege maag – pijn – verandering in temperatuur –

verandering van licht

THEMA 01

hoofdstuk 2

Met je ogen kun je geen geluiden waarnemen en met je oren zie je niets. Dat komt omdat receptoren zijn aangepast aan de verandering van een

welbepaalde factor. We spreken van een gepaste prikkel. De gepaste prikkel voor het oor is een verandering van geluid. De gepaste prikkel voor het oog is een verandering van licht. Om een hele reeks verschillende prikkels waar

te nemen, beschikt je lichaam dus over een hele reeks verschillende soorten receptoren. Je kunt dus receptoren indelen naargelang de aard van de prikkel (het soort prikkel) die ze kunnen waarnemen.

De receptoren hebben bovendien allemaal een bouw die afgestemd is op

hun specifieke werking. Maar binnen die veelheid van receptoren valt ook

een indeling te maken op basis van het soort cel dat de prikkel opvangt.

Receptoren zijn specifiek omdat ze door welbepaalde, gepaste prikkels

worden geactiveerd. Receptoren van het zenuwstelsel kunnen ingedeeld worden op basis van het celtype of de aard van de prikkel.

Indeling op basis van celtype

Receptoren kunnen tot twee soorten cellen behoren: het zijn zelf

zenuwcellen of het zijn gespecialiseerde cellen die een signaal overdragen naar een aangrenzende zenuwcel.

• Zenuwcellen kunnen prikkels opvangen aan de hand van specifieke

uiteinden. De uiteinden kunnen al dan niet omgeven zijn door structuren

die toelaten om de prikkel beter te kunnen opvangen. De receptoren

voor pijn en temperatuursveranderingen in de huid zijn bijvoorbeeld zelf

zenuwcellen en behoren dus tot die categorie.

Afb. 13 De uiteinden van zenuwcellen die gevoelig zijn voor prikkels kunnen vrij zijn (boven) of omgeven door structuren (onder).

• Receptoren die zelf geen zenuwcel zijn, bezitten gespecialiseerde

structuren of moleculen waardoor ze gepaste prikkels kunnen opvangen. Voorbeelden zijn de receptoren in het oog die licht waarnemen en de receptoren in het oor die geluid detecteren.

Afb. 14 Gespecialiseerde receptor die niet tot het zenuwstelsel behoort

THEMA 01

hoofdstuk 2

Indeling op basis van de aard van de prikkel

In ons lichaam vinden we heel wat receptoren die we op basis van de aard van de prikkel kunnen indelen.

Merk op dat je enkel beschikt over receptoren om prikkels op te vangen die belangrijk zijn om te kunnen overleven. Daardoor kunnen sommige dieren

prikkels waarnemen waarvoor mensen niet gevoelig zijn. Zo horen dolfijnen

tonen die voor de mens te hoog zijn en zijn honden gevoelig voor geuren die wij niet opmerken.

Mechanoreceptoren

haar

B.1

uiteinde van zenuwcel

Afb. 15 Rond de haarwortel liggen uiteinden van zenuwcellen die gevoelig zijn voor beweging.

haarwortel

Je hebt waarschijnlijk al ooit een klein insect op je arm opgemerkt

doordat het diertje tegen haartjes op je arm duwde. Dat komt omdat rond elke haarwortel uiteinden van zenuwcellen liggen. Wanneer

het haartje aangeraakt wordt, ontstaan elektrische signalen in de

omringende zenuwcellen. Die zenuwcel is hier de receptor en reageert

dus op mechanische vervorming. Receptoren die geprikkeld worden door

vervorming, zijn mechanoreceptoren (je herkent in dat woord ‘mechanisch’: iets dat werkt met bewegende delen).

uitstulpingen haarcel

Het waarnemen van druk, aanraking, maar ook de spanning in je spieren

en de druk in je bloedvaten, is gebaseerd op de werking van soortgelijke mechanoreceptoren. De mechanoreceptoren die de spierspanning en bloeddruk meten krijgen een specifieke naam: proprioceptoren en

baroreceptoren.

Als je ooit op een muziekevenement bent geweest, merkte je misschien op dat je zeer luide muziek kunt voelen. Geluid bestaat uit het trillen van deeltjes, en als het geluid sterk genoeg is, kan het zelfs de

zenuwcel

Afb. 16 Haarcellen zijn de mechanoreceptoren in het oor. Ze zijn verbonden met zenuwcellen.

mechanoreceptoren in je huid stimuleren. Maar doorgaans worden

geluidstrillingen opgevangen door het oor, waar ze haarcellen stimuleren.

Dat zijn cellen met een reeks haarvormige uitstulpingen. Bij een vervorming

of buiging van de uitstulpingen geven ze een signaal door naar zenuwcellen waar ze mee verbonden zijn. Ook de stand van het hoofd en het detecteren van draaibewegingen hangt af van de goede werking van die haarcellen.

THEMA 01

hoofdstuk 2

Mechanoreceptoren zijn gevoelig voor druk of beweging.

Mechanoreceptoren komen voor in zintuigen zoals het oor en de huid. Ook verspreid in het lichaam vind je mechanoreceptoren, zoals in de wand van je ingewanden, of in je bloedvaten.

Chemoreceptoren

OPDRACHT 17 ONDERZOEK

B.2

Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen aan de hand van Labo 1 op p. 333.

Als je een hap van een lekker gerecht neemt, word je overstelpt met een

heleboel smaken. Op je tong liggen verschillende receptoren die gevoelig zijn voor de aanwezigheid en de concentratie van heel wat stoffen. Die

receptoren noemen we smaakreceptoren. Als je je tong droogt met een

zakdoek, zul je minder proeven. Dat komt omdat smaakreceptoren enkel reageren op opgeloste stoffen.

Als je verkouden bent en een verstopte neus hebt, proef je ook minder. Dat komt omdat jouw smaakgewaarwording voor een stuk ook in je neusholte

gebeurt (en dus niet enkel aan je tong). Vluchtige stoffen komen door die

verstopte neusholte vol slijm niet langer in je neusholte terecht. Daar liggen de receptoren die gevoelig zijn voor de aanwezigheid en concentratie van heel wat stoffen: de reukreceptoren. Die reukreceptoren reageren enkel op gasvormige stoffen. Nu weet je meteen waarom kinderen de neus

dichtknijpen als ze iets moeten eten wat ze niet lekker vinden. reukreceptor

neusholte

smaakreceptor

tong

smaak- en geurstoffen Afb. 17 In de neus en op de tong zitten heel wat chemoreceptoren.

THEMA 01

hoofdstuk 2

Omdat smaak- en reukreceptoren geprikkeld worden door de aanwezigheid (en concentratie) van stoffen, noemen we ze chemoreceptoren.

Er zijn ook heel wat chemoreceptoren die informatie verzamelen over

de toestand van ons eigen lichaam. Zo zitten in de halsslagader een hele reeks chemoreceptoren die continu bepaalde bloedwaarden meten: de

hoeveelheid zuurstofgas (O2), koolstofdioxide (CO2), glucose, de zuurtegraad

(pH) enzovoort. WEETJE

De meeste nachtvlinders vliegen ’s nachts.

Nachtvlinders kunnen dan niet op hun ogen

vertrouwen om een partner te vinden. Ze zijn

dus afhankelijk van andere prikkels. Vrouwtjes

produceren geurstoffen, feromonen genoemd, om

aan te geven dat ze willen paren. De mannetjes van sommige soorten beschikken over antennes met

daarop chemoreceptoren die zo gevoelig zijn dat ze een vruchtbare

soortgenoot op meerdere kilometers afstand kunnen ruiken.

Chemoreceptoren reageren op een verandering in de aanwezigheid of

concentratie van bepaalde stoffen.

B.3

Thermoreceptoren

OPDRACHT 18 ONDERZOEK

Waardoor worden thermoreceptoren geprikkeld? Onderzoeksvraag

Wat registeren thermoreceptoren?

Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden drie bekers of emmers warm water (ca. 40 °C) koud water (ca. 20 °C)

THEMA 01

hoofdstuk 2

Werkwijze 1

Neem drie emmers of bekers die voldoende groot zijn zodat beide handen erin passen.

Breng tegelijkertijd je linkerhand in de beker met koud water en je rechterhand in de beker met

3 5

6 a

Vul één beker met koud water en één beker met warm water. Vul de derde beker met lauw water (helft warm, helft koud). warm water.

Breng na enkele minuten beide handen in de beker met lauw water. Houd je handen een tijdje in die beker. 6

Waarneming

Verwerking

Wat neem je waar als je één hand in koud water en één hand in warm water stopt?

b Wat neem je waar wanneer je beide handen vervolgens in de beker met lauw water stopt?

Hoelang neem je een verschil in temperatuur waar?

Besluit

Noteer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

Waarom neem je na een tijdje geen verschil meer waar tussen de handen?

hoofdstuk 2

OPDRACHT 19 ONDERZOEK

Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor opwarming en afkoeling aan de hand van Labo 2 op p. 335.

Thermoreceptoren worden geprikkeld door temperatuursveranderingen.

Bij de mens liggen de thermoreceptoren vooral in de huid. Ze registreren afkoeling en opwarming.

Receptoren voor afkoeling en opwarming zijn enkel gevoelig binnen bepaalde grenzen (15 tot 45 °C). Buiten die grenzen worden andere

thermoreceptoren geprikkeld, die een gevoel van pijn opwekken (bevriezing en verbranding). Niet alleen in de huid, maar ook op andere plaatsen

kunnen thermoreceptoren aanwezig zijn. Zo wordt de temperatuur van het bloed gemeten met thermoreceptoren in een bepaald hersengebied (de hypothalamus).

Als je in een zwembad springt of onder de douche gaat, heb je het vaak

eventjes koud. Maar na een tijdje voelt het water niet meer koud aan. Dat komt omdat sommige receptoren, zoals thermoreceptoren, gewenning of

adaptatie vertonen: een prikkel die niet wijzigt is geen nieuwe informatie, en daarom geven de receptoren geen gegevens meer door.

Ook andere receptoren kunnen gewenning vertonen. Dat is bijvoorbeeld het

geval bij chemoreceptoren: een slechte geur in een bepaalde ruimte merk je

na enige tijd niet meer op. Andere receptoren, zoals pijnreceptoren, vertonen

dan weer nauwelijks of geen adaptatie. Je blijft de pijn namelijk ervaren, er is geen gewenning. WEETJE

Je zult het je beslist herinneren als je

al eens chilipepers gegeten hebt: het

lijkt alsof je mond in

brand staat. Het doet

pijn, en die pijn houdt

lang aan. Een glaasje water drinken om af te koelen helpt niet. Dat

komt omdat chilipepers de stof capsaïcine bevatten. Die stof prikkelt de thermosensoren die normaal pas actief worden bij temperaturen boven 45 tot 50 °C. Na het eten van een chilipeper vuren die

receptoren dus uitzonderlijk signalen af en vertellen ze je lichaam dat

ze in aanraking zijn gekomen met iets heel warms. Omdat dat niet klopt en het lichaam geen schade opliep, noemen we dat paradoxale pijn.

Thermoreceptoren reageren op een verandering in de temperatuur. THEMA 01

hoofdstuk 2

B.4

Pijnreceptoren

Pijn is een zeer belangrijk gegeven voor het lichaam. Het is het signaal dat het lichaam beschadiging heeft opgelopen en dat je moet handelen en bijsturen om verdere beschadiging te voorkomen.

Om prikkels die tot beschadiging kunnen leiden of geleid hebben, waar te

nemen beschik je over gespecialiseerde pijnreceptoren of nociceptoren in

de huid en bepaalde interne organen (spieren, gewrichten, ingewanden …). Nociceptoren zijn allemaal zenuwcellen. Die nociceptoren hebben ook

de unieke eigenschap dat hun gevoeligheid beïnvloed kan worden door bepaalde stoffen en emoties.

Naast prikkeling van de nociceptoren, kan een zeer sterke prikkeling van

andere receptoren ook een pijngevoel opwekken (te fel licht, te luid geluid, te sterke opwarming of afkoeling).

Nociceptoren of pijnreceptoren zijn receptoren die beschadigingen van het lichaam detecteren.

Fotoreceptoren

B.5

Fotoreceptoren zijn gespecialiseerde receptoren die licht waarnemen en dus gevoelig zijn voor bepaalde golflengtes in het stralingscentrum. De

bekendste fotoreceptoren zijn ongetwijfeld de receptoren die aanwezig zijn

in het netvlies van het oog.

Fotoreceptoren worden geprikkeld door bepaalde golflengtes van het stralingsspectrum (zichtbaar licht).

B.6

Afb. 18 Elektroreceptoren bij de haai

Elektroreceptoren

Sommige dieren zoals haaien en vogelbekdieren kunnen hun prooi vinden zonder ze te zien of te ruiken. Zo ontsnapt een vis die zich onder het zand

verbergt, niet aan de aandacht van een haai. Haaien beschikken immers over elektroreceptoren, waarmee ze elektrische signalen detecteren die ontstaan bij spieractiviteit van hun prooien.

Elektroreceptoren kunnen elektrische signalen detecteren. Mensen beschikken niet over elektroreceptoren.

THEMA 01

hoofdstuk 2

B.7

Magnetoreceptoren

Heel wat dieren, zoals trekvogels, trekvlinders en walvissen, maken

jaarlijkse trekbewegingen naar en van hun overwinteringsgebieden of

broedgebieden. De Noordse stern, een zeevogel, vliegt elk jaar heen en

terug van zijn broedgebied aan de Noordpool naar zijn overwinteringsgebied aan de Zuidpool, in totaal een afstand van meer dan 40 000 km. Sommige albatrossen vliegen duizenden kilometers over de oceaan om voedsel te

zoeken voor hun jongen. Ze vinden hun weg omdat ze zich kunnen oriënteren

kunnen waarnemen.

Het aardmagnetisch veld ontstaat doordat de aarde een magnetische

door gebruik te maken van magnetoreceptoren, die het aardmagnetisch veld

Afb. 19

noordpool en zuidpool heeft. Dat is de basis voor de werking van een

inwendig kompas. Waar die receptoren allemaal liggen en hoe ze werken is nog steeds niet opgehelderd.

Magnetoreceptoren worden geprikkeld door magnetische velden.

Mensen beschikken niet over magnetoreceptoren, maar verschillende diersoorten wel.

Maak oefening 15 t/m 19 op p. 112-113.

In deze tabel staan alle receptoren waarover mensen beschikken met hun

gepaste prikkel en bijpassende zintuigen. Soorten prikkels

licht

Receptoren fotoreceptoren

Zintuigen oog

druk, beweging

mechanoreceptoren

concentratieverande-

chemoreceptoren

neus, tong

temperatuurs-

thermoreceptoren

huid

beschadiging

pijnreceptoren

huid

ring van stoffen verandering

oor, spieren, pezen en gewrichten, huid

THEMA 01

hoofdstuk 2

WEETJE De ene receptor is de andere niet. In de biologie kan de term ‘receptor’ verschillende betekenissen hebben.

• Een receptor kan een zintuigcel zijn. Zintuigcellen bevinden zich

in zintuigen en geven signalen door naar zenuwcellen die ermee

verbonden zijn. Zo is een fotoreceptor in het netvlies van het oog een cel die informatie haalt uit licht.

• Een receptor kan een zenuwcel zijn. Zenuwcellen vangen dan rechtstreeks prikkels op. Dat is bijvoorbeeld het geval bij

pijnreceptoren en bij een aantal mechanoreceptoren in de huid.

• Een receptor kan een molecule zijn. Die moleculen kunnen in de

cel aanwezig zijn, op het membraan zitten of vrij tussen de cellen voorkomen.

In dit hoofdstuk gebruiken we de term ‘receptor’ voornamelijk in de eerste betekenis.

2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor?

Geluid dat te stil is, hoor je niet. Pas als de prikkel sterker is dan de

prikkeldrempel zal de receptor in je oor geactiveerd worden. Voor een gepaste prikkel ligt de grenswaarde doorgaans zeer laag.

Zodra de prikkel de prikkeldrempel overschrijdt, wordt de receptorcel geprikkeld.

• Als de receptor een zenuwcel is, ontstaat er een elektrisch signaal in de cel.

• Als de receptor zelf een gespecialiseerde cel is, zoals smaakcellen of

fotoreceptoren in het oog,is hij omgeven door zenuwcellen. In dat geval

doet de receptorcel een elektrisch signaal ontstaan in een aangrenzende

zenuwcel.

THEMA 01

hoofdstuk 2

Zodra de prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, kan de receptor de prikkel opvangen en omzetten naar een elektrisch signaal. `

Maak oefening 20 op p. 113.

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Welke receptoren geven de informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel? Kernbegrippen

Notities

2.1 Op welke basis kunnen receptoren van het zenuwstelsel ingedeeld worden? uitwendig – inwendig

Receptoren van het zenuwstelsel zijn specifiek omdat ze door

chemisch – fysisch

geactiveerd.

prikkel

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

signalen

Op basis van

signalen

kunnen receptoren

ingedeeld worden in: •

specifieke uiteinden opvangen;

•

zenuwstelsel

, die prikkels met die een

prikkel opvangen en het signaal doorgeven aan een

geleider

worden

welbepaalde,

hormonaal stelsel

spieren

zenuwstelsel

effector

klieren

hormonaal stelsel

reactie

weefsels met specifieke doelen

B Op basis van de

receptoren van het zenuwstelsel ingedeeld worden in: •

•

kunnen

, die gevoelig zijn voor

druk of beweging;

, die gevoelig zijn voor

een verandering in de aanwezigheid of concentratie van bepaalde stoffen;

THEMA 01

synthese hoofdstuk 2

Kernbegrippen

Notities •

chemisch – fysisch

•

prikkel

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

signalen

geleider

signalen

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

klieren

bepaalde golflengtes van het stralingsspectrum;

2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor? Zodra de prikkel de

bereikt, kan de receptor de prikkel opvangen en omzetten naar een

Dat signaal wordt vervolgens overgedragen naar een

weefsels met specifieke doelen

synthese hoofdstuk 2

, die gevoelig zijn voor

magnetische velden.

Mijn samenvatting

THEMA 01

, die gevoelig zijn voor

elektrische signalen;

reactie

, die

, die gevoelig zijn voor

hormonaal stelsel

gevoelig zijn voor beschadigingen van het lichaam;

effector

• •

spieren

zenuwstelsel

•

een verandering in de temperatuur;

, die gevoelig zijn voor

uitwendig – inwendig

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de functie van een receptor beschrijven.

• Ik kan de termen gepaste prikkel, prikkeldrempel en adaptatie verklaren. • Ik kan receptoren indelen en beschrijven op basis van celtype en aard van de prikkel.

2 Onderzoeksvaardigheden • Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren. • Ik kan een besluit formuleren. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren.

THEMA 01

checklist hoofdstuk 2

HOOFDSTUK 3

Î Een zintuig onder de loep: het oog LEERDOELEN Je weet al: fotoreceptoren;

M dat licht een prikkel is die wordt opgevangen door

M hoe fotoreceptoren een lichtprikkel omzetten naar een elektrisch signaal.

Je leert nu:

M de onderdelen die een rol spelen bij de werking van het oog benoemen en situeren;

M in eigen woorden formuleren waar tranen worden

geproduceerd, afgevoerd, en wat daarvan het nut is;

samenwerken om licht op te vangen en een scherp beeld te vormen;

opvangen en de informatie daarover

aan een zenuwcel overdragen, kun je

begrijpen hoe onze zintuigen werken. Als voorbeeld bespreken we hoe

onze ogen lichtprikkels opvangen en signalen overdragen naar het

zenuwstelsel. Je ziet hier twee keer dezelfde boterbloem. De linkse

afbeelding toont hoe mensen de bloem zien, de rechtse bloem is waargenomen

M beschrijven hoe de verschillende onderdelen van het oog

Nu je leerde hoe receptoren prikkels

M het verband leggen tussen de bouw van het netvlies en de manier waarop licht door het oog wordt opgevangen;

M de structuren die helpen bij het waarnemen en opvangen van kleuren benoemen en situeren;

M uitleggen hoe de blinde vlek een gevolg is van de organisatie van het netvlies.

door insectenogen. De natuur ziet er

dus niet voor alle dieren hetzelfde uit. Mensen kunnen bijvoorbeeld geen

uv-licht zien, maar de ogen van onder

andere bijen, vlinders, vogels, reptielen en vissen zijn daar wel gevoelig voor. Hoe kunnen we dat verschijnsel

verklaren? Hoe bepalen de bouw

en de werking van het oog wat we waarnemen en hoe we dat zien?

3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur?

Wit licht bestaat uit meerdere golflengtes en elke golflengte heeft zijn eigen kleur. Daardoor kan wit licht ontbonden worden in alle kleuren van de regenboog: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo of violet.

Voorwerpen zijn opgebouwd uit verschillende stoffen, en niet alle stoffen absorberen dezelfde golflengtes (of kleuren) van het licht. Kleuren die

geabsorbeerd worden zie je niet, de andere worden teruggekaatst en kun

je dus wel waarnemen. Een voorwerp heeft dus de kleur van de golflengte

die weerkaatst wordt. Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren, een zwart voorwerp weerkaatst geen enkele kleur.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Je ziet daarvan een illustratie op afbeeldingen 20 t/m 23.

wit licht

Afb. 21 Je ziet het voorwerp als 'rood'.

OPDRACHT 20

Bekijk de afbeelding.

Afb. 22 Je ziet het voorwerp als 'wit'.

Afb. 23 Je ziet het voorwerp als 'zwart'.

Welke lichtkleur wordt door de rode stoel weerkaatst?

Welke lichtkleur wordt door de gele stoel geabsorbeerd?

OPDRACHT 21

wit licht

Afb. 20 Je ziet het voorwerp als 'geel'.

wit licht

Afb. 24

Verklaar de onderstaande situaties. 1

Je ziet een boom in daglicht.

Je ziet een bruine stam en een groene kruin. (Tip: rood + geel = bruin)

THEMA 01

hoofdstuk 3

In het duister zie je een zwarte boom.

Wit licht is opgebouwd uit meerdere golflengtes. Elke golflengte heeft een bepaalde kleur.

Voorwerpen krijgen de kleur van de golflengte die ze niet absorberen. Enkel golflengtes die weerkaatst worden, kunnen namelijk door

onze ogen worden opgevangen. Daardoor zie je een voorwerp in een bepaalde kleur. `

Maak oefening 21 en 22 op p. 113.

OPDRACHT 22

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

Bekijk bij je buur de ligging van het oog en de structuren die je er rondom ziet liggen. 1

Duid op de afbeelding de volgende onderdelen aan.

oogleden – traanpunt – wimpers

Welke functie hebben de onderdelen in de tabel? Vul aan. Onderdelen

oogleden traanpunt wimpers

Afb. 25

THEMA 01

hoofdstuk 3

Functie

Oogleden en wimpers

De oogleden zijn huidplooien boven en onder de ogen. Aan de binnenste

(mediale) en aan de buitenste (laterale) ooghoek komen de oogleden samen. Door met je oogleden te knipperen, blijven de ogen vochtig en worden ze beschermd tegen licht, stof en verontreiniging.

Op de randen van de oogleden staan wimpers ingeplant. Wimpers

voorkomen dat deeltjes zoals stof of insecten tegen het oogoppervlak WEETJE

belanden.

Bij verschillende dieren, zoals reptielen en

vogels, komt er een derde ooglid of knipvlies voor. Dat knipvlies beweegt horizontaal over

de oogbol. Bij mensen is een overblijfsel van

dat vlies zichtbaar als een paars, doorschijnend vliesje in de ooghoeken.

Traanpunt

ooglid

traanklieren

traankanaaltje

traanpunten

traanbuisje

traanzakje

wimpers ooglid

traanbuisje

neusholte

Afb. 26 Het traanapparaat

Boven de bovenste buitenhoek van het oog liggen de traanklieren.

Traanklieren produceren traanvocht. Dat is een zoute vloeistof die het oog

vochtig houdt en de wrijving van de oogleden vermindert. Traanvocht bevat

bovendien een stof die bacteriën doodt. Op die manier is het oog bijkomend beschermd tegen infecties.

Traanvocht voert eventuele onzuiverheden af via de traanpunten. Dat zijn twee kleine gaatjes in de zachte massa in de binnenhoek van het oog. De traanpunten zijn de openingen van de traanzakjes, die de tranen verder

geleiden naar traanbuisjes die in de neusholte uitmonden. Samen vormen ze het traanapparaat.

Buiten het traanapparaat zitten er ook klieren in de zachte massa van de

binnenooghoek. Ze scheiden dikke, olieachtige slijmen af, vooral tijdens de slaap.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Je oog is aan de buitenkant omgeven door verschillende waarneembare onderdelen:

• Oogleden maken je oog schoon en verspreiden het traanvocht. • Wimpers bieden extra hulp tegen verontreiniging.

• Traanvocht beschermt het oog tegen uitdrogen en infecties en voert eventuele verontreinigingen af naar de neusholte via traanpunten, traanzakjes en traanbuisjes aan de binnenzijde van het oog.

• Tegen de neus bevindt zich een zachte massa met klieren die een Maak oefening 23 op p. 114.

olieachtige vloeistof afscheiden om de ogen te beschermen.

Je ogen zijn belangrijke maar kwetsbare organen. Ze liggen daarom stevig in je oogkassen en worden ter bescherming door meerdere bijbehorende structuren omgeven. Op afbeelding 27 zie je die omgevende structuren.

traanklier

bindvlies

oogspieren

wimpers

vetweefsel

hoornvlies

ooglid

oogspieren

oogkas

Afb. 27

Vetweefsel

Rond de oogbol ligt vetweefsel. Dat vetweefsel houdt het oog op zijn plaats en beschermt het tegen schokken en stoten.

Bindvlies

Zowel de binnenkant van de oogleden als het witte gedeelte van het oog

is bedekt met bindvlies. Dat bindvlies vormt een stevige schil rond het oog en produceert slijmerig vocht om het oog te beschermen. Het traanvocht Afb. 28 Ontstoken bindvlies

THEMA 01

hoofdstuk 3

voorziet het bindvlies van voedingsstoffen en zuurstofgas. Als het bindvlies ontstoken is, kleurt het oogwit rood.

Talgklieren

Aan de rand van de oogleden, tussen de inplantingen van de wimpers, zitten grote talgklieren. Ze geven een vetrijke stof af als bescherming van de huid.

Dat voorkomt dat de oogleden aan elkaar kleven. Soms verstopt zo’n klier en kan de talg er niet meer uit. Er ontstaat dan een bultje. Afb. 30 Ontstoken talgklier

Spieren

Het oog is omgeven door spieren met meerdere functies:

• een ooglidopheffer voor het openen van het bovenste ooglid.

Het onderste ooglid valt open onder invloed van de zwaartekracht. Er is dus geen spier nodig om het onderste ooglid naar beneden te halen;

• zes oogspieren zijn verbonden met het oog om het in de oogkas naar alle kanten te kunnen bewegen:

— vier rechte spieren om het oog omhoog, omlaag, naar links en naar rechts te draaien;

— twee schuine spieren om schuin naar boven en naar beneden te

kijken.

ooglidopheffer

bovenste schuine oogspier bovenste rechte oogspier

onderste schuine oogspier

onderste rechte oogspier

oogkas

buitenste rechte oogspier binnenste rechte oogspier

Afb. 29

OPDRACHT 23

Verken de ontdekplaat. Bestudeer de onderdelen rond het oog en hun functies verder in detail.

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 24 DOORDENKER

Verklaar.

Als je moet huilen, snottert je neus.

Rond het oog liggen een aantal beschermende structuren.

• De oogbol ligt in een stevige oogkas en is omringd door vetweefsel, dat eventuele schokken opvangt.

• Het bindvlies beschermt het oog en produceert een slijmerige vloeistof die het oog vochtig houdt.

• Talgklieren rond het oog scheiden stoffen af die infecties voorkomen.

• Spieren helpen om de ogen te bewegen en de oogleden te openen

en te sluiten.

Maak oefening 24 en 25 op p. 114-115.

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

Je hebt nu bestudeerd hoe het oog zich binnen de oogkas situeert en welke

structuren het oog omgeven. Om te begrijpen hoe het oog licht opvangt, kun je het ontleden om het aan de binnenkant te bekijken. Daarvoor kan een

dissectie van het oog uitgevoerd worden: het oog wordt uit elkaar gehaald of

OPDRACHT 25

ontleed.

Bestudeer de dissectie aan de hand van de ontdekplaat. Je kunt de dissectie ook via het filmpje bekijken.

THEMA 01

hoofdstuk 3

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

BEKIJK DE VIDEO

Een oog is bijna bolvormig. Het oogwit of het harde oogvlies (sclera) vormt de

buitenste, stevige begrenzing van het oog (1). Dat loopt helemaal rond het oog. Aan de voorzijde van het oog gaat het harde oogvlies over in het hoornvlies

of de cornea (2). Dat is helder en doorschijnend. Het is erg dik en taai omdat het uit meerdere lagen bestaat. Daardoor is het hoornvlies extra stevig en wordt het binnenste van het oog goed beschermd. 1

harde oogvlies hoornvlies

Afb. 31

In de ruimte achter het hoornvlies, de oogkamer (3), bevindt zich een

waterige vloeistof. Die vloeistof levert voedingsstoffen aan het hoornvlies. De iris of het regenboogvlies (4) is het gekleurde deel van het oog en ligt achter het hoornvlies. Afhankelijk van de hoeveelheid pigment is de iris

donker of lichter gekleurd. Bij weinig pigment is de iris blauw of grijs.

In het midden van de iris bevindt zich een opening waarlangs het licht het oog binnendringt. Dat is de pupil (5), je ziet die als een zwarte ronde vlek. De iris verdeelt de oogkamer in twee delen: de voorste oogkamer en de

achterste oogkamer. Aan de zijkanten loopt de iris door in het vaatvlies of

choroïdea (6), dat tegen de binnenkant van het harde oogvlies ligt. Het is sterk doorbloed en zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen.

Achter de iris zit een bolle ooglens (7). De lens zorgt voor de vorming van een beeld in het oog.

3 oogkamer 4 iris

1 harde oogvlies

9 glasachtig lichaam

6 vaatvlies

2 hoornvlies 5 pupil

10 netvlies

7 ooglens

11 oogzenuw

6 vaatvlies

12 blinde vlek

8 oogholte Afb. 32

13 bloedvaten

THEMA 01

hoofdstuk 3

Het deel achter de lens is de oogholte (8). Daarin zit een heldere, gelatineuze vloeistof. Dat is het glasvocht of glasachtig lichaam (9). Het reguleert de druk in de oogbol zodat het netvlies strak blijft en het oog zijn vorm behoudt. Daardoor kan het gemakkelijk in de oogkas bewegen.

Op het vaatvlies, tegen het glasachtig lichaam, ligt het netvlies of de

retina (10). Licht dat door de lens valt, komt op het netvlies terecht. Hier

wordt het beeld gevormd. De lichtgevoelige cellen van het netvlies reageren op het invallend licht. Het zijn de fotoreceptoren: zij vangen de lichtprikkels op en geven een signaal door naar naburige zenuwcellen.

Uitlopers van die zenuwcellen vormen samen de oogzenuw (11). Langs die

zenuw worden de opgewekte signalen naar de hersenen vervoerd. Op de plaats waar de oogzenuw naar buiten treedt kunnen geen

lichtreceptoren zitten. Het oog vangt daar dus geen licht op. Dit is de blinde vlek (12). Het netvlies bevat naast receptoren ook bloedvaten (13) die de

verschillende cellen van voedingsstoffen voorzien. De bloedvaten komen het netvlies binnen ter hoogte van de blinde vlek. WEETJE

In de iris kunnen korrels van het donkerbruin pigment melanine

voorkomen. Die pigmenten absorberen het licht dat op de iris valt.

Hoe meer pigmenten, hoe meer licht er geabsorbeerd wordt en hoe donkerder de kleur van de iris. De iris van mensen met zeer veel pigmenten krijgt een bruin tot bijna zwarte kleur.

In groene irissen zitten minder pigmenten. Slechts een deel van het

licht dat op de iris valt wordt door de pigmenten geabsorbeerd, vooral het blauwe licht wordt teruggekaatst. Door de combinatie van bruin

(door de pigmenten) en blauw (door de terugkaatsing van licht) zien wij de iris groen. Mensen met blauwe ogen hebben geen pigmentkorrels.

Al het licht dat in het oog invalt wordt verspreid, waardoor een blauwe

kleur ontstaat.

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 26

Lees de onderstaande beschrijvingen van de structuren van het oog. Vul de benaming in bij de juiste omschrijving.

2 3 4 5 6 7 8 9

Voorziet het hoornvlies van voedingsstoffen.

Opening waarlangs het licht in het oog binnendringt.

Produceert vocht dat het oog beschermt tegen infecties.

Bevat veel bloedvaten en zorgt voor aanen afvoer van stoffen.

Vervoert informatie vanuit het oog naar de hersenen.

Zorgt voor de beeldvorming.

Bevat lichtgevoelige receptoren.

Hard omhulsel dat het oog goed beschermt.

Noteer de nummers uit de tabel bij de overeenkomstige structuur op de afbeelding.

Zorgt voor de juiste druk in het oog.

Afb. 33

THEMA 01

hoofdstuk 3

WEETJE Wanneer een kat in het donker naar een lichtbron kijkt, lijken

zijn ogen op te lichten. Dat komt omdat kattenogen achterin een

extra laag bevatten, het tapetum lucidum, dat het binnenvallend licht reflecteert. Op die manier

passeert het licht twee keer langs de lichtgevoelige delen in het oog. Het tapetum lucidum is bij heel wat nachtactieve dieren aanwezig.

Daardoor kunnen ze beter dan mensen in het donker zien.

Bij het ontleden van het oog kun je meerdere structuren onderscheiden: • Een hard oogvlies omringt het oog aan de buitenkant. • Het hoornvlies is het doorzichtige deel vooraan.

• De iris is het gekleurde deel dat achter het hoornvlies is gesitueerd. De iris loopt door in het vaatvlies.

• Het vaatvlies is een laag die sterk doorbloed is en de aanen afvoer van stoffen regelt.

• De pupil is een opening in de iris waar het licht door naar binnen

valt. De iris verdeelt de oogkamer in twee delen, de voorste en de achterste oogkamer. De achterste oogkamer bevat een lens.

• Het netvlies of de retina ligt meer naar de achterkant van het oog.

Dat is het deel dat de fotoreceptoren bevat. Fotoreceptoren vangen lichtprikkels op en sturen signalen naar de hersenen.

• Het glasachtig lichaam in de oogholte regelt de druk in het oog en duwt het netvlies tegen het vaatvlies.

• De blinde vlek is de plaats waar de oogzenuw door het netvlies naar

buiten loopt. Het netvlies bevat op die plaats geen fotoreceptoren. Maak oefening 26 en 27 op p. 115-116.

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

OPDRACHT 27

Bekijk de afbeelding. Waarom dragen deze mensen een bijzondere bril?

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 28 ONDERZOEK

Hoe worden je ogen beschermd bij blootstelling aan een grote lichthoeveelheid? 1

Hoe voorkomt het oog dat er te veel licht binnenkomt? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden aluminiumfolie

mat plakband (bv. Scotch tape) naald

sterke lichtbron (bv. lamp of smartphone)

Werkwijze

Prik met een naald een zo klein mogelijke opening in de aluminiumfolie.

Terwijl je door het gaatje blijft kijken naar de lichtbron, wijzig je de afstand tot de lichtbron.

2 3

Kleef een stukje plakband over het gaatje.

Kijk nu doorheen het gaatje naar een sterke lichtbron. Waarnemingen

Onderzoeksvraag

Wat zie je als je door het gaatje naar de lichtbron kijkt?

b Wat gebeurt er bij het verwijderen van de lichtbron?

Wat gebeurt er bij het naderen van de lichtbron?

Verwerking

De schijf die je ziet is niet het gaatje in de aluminiumfolie, maar de aflijning van jouw pupil die op het

netvlies wordt geprojecteerd. Dat kun je controleren door de aluminiumfolie te draaien terwijl je door het gaatje kijkt. De vorm van het gaatje blijft onveranderd.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Waarom wordt je pupil groter bij het verwijderen van de lichtbron?

b Waarom wordt de pupil kleiner bij het naderen van de lichtbron?

Besluit

De pupil regelt de lichtinval van het oog. De diameter van de pupil wijzigt naargelang de aanwezige 8

lichthoeveelheid. Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

WEETJE

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

In donkere ruimtes kun je met een fototoestel

gebruikmaken van een flits om het onderwerp extra te belichten. Door de flits kunnen rode ogen op de foto

verschijnen. Dat komt omdat de irissen door de plotse lichthoeveelheid te traag samentrekken. Zo wordt het

sterk doorbloede vaatvlies achter in het oog zichtbaar.

OPDRACHT 29

Vervolledig de afbeeldingen. 1

Teken links een pupil van een oog dat zich in een donkere omgeving bevindt.

Teken rechts een pupil van een oog in een goed verlichte omgeving.

Afb. 34

THEMA 01

hoofdstuk 3

De diameter van de pupil wordt geregeld door spieren in de iris. Die spieren liggen rond de pupil in twee groepen:

• Kringspieren liggen concentrisch (of in kringen) rond de pupil.

Kringspieren trekken samen om de binnenkant van je oog te beschermen tegen te veel licht. Ze zorgen ervoor dat de diameter van de pupil kleiner wordt.

• Straalspieren liggen straalsgewijs of radiaal. Straalspieren trekken samen om bij lagere lichtintensiteiten toch voldoende licht in je oog te laten

vallen, zodat je voorwerpen goed kunt waarnemen. Door de straalspieren wordt de diameter van de pupil groter.

De aanpassing van de pupildiameter gebeurt spontaan, als een reactie op de

lichtintensiteit. We noemen die reactie de pupilreflex. invallend licht

pupil

iris

kringspieren

straalspieren

Als de hoeveelheid invallend licht toeneemt, trekken de kringspieren samen en wordt de pupilopening kleiner.

Als de hoeveelheid binnenvallend licht afneemt, worden de straalspieren korter en trekken ze de pupilopening open.

Afb. 35

WEETJE

Uit onderzoek blijkt dat mensen

met grote pupillen aantrekkelijker worden gevonden. Daar werd

al in de oudheid op ingespeeld:

atropine, een zeer giftige stof uit het sap van de plant belladonna (wat ‘mooie vrouw’ betekent),

werd door jonge meisjes in de

ogen gedruppeld om de pupillen

te vergroten en er aantrekkelijker uit te zien. Nog steeds gebruiken

oogartsen atropine om het netvlies in je oog grondig te bestuderen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 30 DOORDENKER

Waardoor veranderde de diameter van het lichtvlekje in opdracht 28?

Illustreer je antwoord met behulp van de werking van de pupilspieren.

Het is belangrijk dat het netvlies wordt beschermd tegen een te hoge lichtintensiteit. Tegelijkertijd moet er voldoende licht zijn om een duidelijk beeld van voorwerpen te verkrijgen.

Via de pupilreflex regelt de iris de hoeveelheid licht die er in het oog

wordt toegelaten. Dat gebeurt door het ontspannen of samentrekken van de irisspieren:

• Bij weinig licht trekken de straalspieren samen en wordt de pupil groter.

• Bij veel licht trekken de kringspieren samen en wordt de pupil Maak oefening 28 op p. 116.

kleiner.

3.5 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd?

OPDRACHT 31

Noteer chronologisch door welke delen van het oog een lichtstraal gaat. Doe dat aan de hand van de figuur. 1 2

1 23

3 4 5 70

THEMA 01

Afb. 36

hoofdstuk 3

OPDRACHT 32 ONDERZOEK

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen aan de hand van Labo 8 op p. 337.

Om te achterhalen hoe het beeld in je oog gevormd wordt, is het belangrijk om te weten hoe het licht in je oog binnenvalt. Het licht dat binnenvalt,

gaat door verschillende structuren, die elk uit andere stoffen bestaan. Licht verplaatst zich in een rechte lijn, maar bij de overgang van de ene naar de

andere stof kan de straal ‘gebroken’ worden. We noemen dat de lichtbreking. Op afbeelding 37 zie je een voorbeeld van lichtbreking. Door het water in het

Afb. 37

glas lijkt het potlood ‘gebroken’.

TIP

Voor een goed begrip van de lichtbreking, kun je er in de lessen fysica dieper op ingaan. Je kunt ook altijd

meer ontdekken via de applet.

APPLET LICHTBREKING

Lichtstralen die in je oog binnendringen, passeren een bolle ooglens

vooraleer ze op het netvlies terechtkomen. Welke invloed heeft die lens op

de richting die de lichtstralen volgen? Om te onderzoeken hoe een bolle lens werkt, gebruiken we het gebogen glas van een reageerbuisje.

OPDRACHT 33 ONDERZOEK

Welke invloed heeft een bolle lens op de richting van de lichtstralen? 1

Onderzoeksvraag Hoe wordt het beeld door een bolle lens gevormd? THEMA 01

hoofdstuk 3

Hypothese

Formuleer een hypothese.

klein stukje papier (7 x 4 cm) reageerbuis met stop 50 ml water

Werkwijze

Schrijf de woorden ‘koolstof’ en ‘dioxide’ (in hoofdletters)

Sluit ze af met een stop.

4 5

onder elkaar op een blad papier. Vul de reageerbuis met water.

Afb. 38

Houd de reageerbuis horizontaal enkele centimeters boven de woorden ‘koolstof’ en ‘dioxide’. Kijk door de reageerbuis naar de woorden.

Benodigdheden

Waarnemingen

Wat neem je waar?

Verwerking

De wanden van de reageerbuis zijn gebogen, ze staan bol. Daardoor verandert de richting van de

invallende lichtstralen op een zodanige manier dat er een omgekeerd beeld ontstaat. Besluit

Formuleer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 3

De bolle lens in je oog kun je vergelijken met de gebogen wand van het

reageerbuisje. Als er licht in je oog valt, gebeurt er dus hetzelfde als in het onderzoek.

De bolle ooglens, samen met de verschillende structuren in het oog,

veroorzaken de breking van de invallende lichtgolven. Achter de lens kruisen de afgebogen lichtstralen elkaar. De lichtstralen die vanuit één punt van het

voorwerp vertrekken, komen opnieuw samen op het netvlies. Dat punt is een beeldpunt.

lens

beeldpunten

Op het netvlies wordt een omgekeerd en verkleind beeld gevormd van het object waar je naar kijkt.

Afb. 39

Het beeld in het oog wordt gevormd door het licht dat het oog

binnenvalt. Het licht passeert meerdere structuren, die elk uit andere

stoffen bestaan, en een bolle lens. Samen veroorzaken ze een afbuiging van de lichtstralen. Door die afbuiging van de lichtstralen verschijnt er

op het netvlies een omgekeerd beeld. `

Maak oefening 29 en 30 op p. 116.

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

Als je kortbij naar een voorwerp kijkt, zie je alles wat veraf ligt wazig. Als je naar iets in de verte kijkt, zie je de voorwerpen dichtbij dan weer wazig.

Bij het waarnemen van een voorwerp veraf of kortbij worden lichtgolven door de lens minder of sterker afgebogen. Dat heeft gevolgen voor de scherpte van het beeld op het netvlies.

Om een voorwerp scherp waar te nemen, moeten de beeldpunten van de lichtstralen die vanuit het voorwerp vertrekken precies op het netvlies

terechtkomen. Dat gebeurt door de kromming van de ooglens aan te passen met behulp van het straalvormig lichaam. Die aanpassing van de ooglens noemen we accommodatie.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Het straalvormig lichaam bestaat uit een ring van spierweefsel rond de

buitenrand van de iris. Daarin bevinden zich accommodatiespieren, die verbonden zijn met lensbandjes.

Door de lengte van de lensbandjes aan te passen, wordt de vorm van de lens gewijzigd, waardoor het beeldpunt op het netvlies valt.

iris (regenboogvlies)

accommodatiespier

lensbandjes

lens

hoornvlies

Afb. 40 Straalvormig lichaam

• Als de accommodatiespieren ontspannen, neemt de diameter van de ring van spieren rond de iris toe. Er wordt aan de lensbandjes getrokken, die op hun beurt de lens plat trekken. Op die manier wordt op het netvlies

een scherp beeld gevormd van voorwerpen die zich veraf bevinden.

• Als de accommodatiespieren samentrekken, wordt er niet aan de

lensbandjes getrokken. Ze hangen dan slap, waardoor de lenshaar

natuurlijke, bolle vorm aanneemt. Op het netvlies wordt dan een scherp

beeld gevormd van voorwerpen dichtbij.

lens lensbandjes

accomodatiespier

lens

lensbandjes

veraf zien

dichtbij zien

Afb. 41 Werking van straalvormig lichaam bij veraf en dichtbij zien

De accommodatiespieren kunnen de diameter van de ooglens

aanpassen, met als gevolg een verandering in de kromming van de lens. • Als de accommodatiespieren ontspannen zijn, is de lens plat en uitgerekt.

• Als de accommodatiespieren opgespannen zijn, is de lens bol en ontspannen.

Op die manier zorgen de accommodatiespieren ervoor dat er op het

netvlies een scherp beeld terechtkomt. Daardoor kun je zowel dichtbij als veraf staande voorwerpen scherp waarnemen. `

THEMA 01

hoofdstuk 3

Maak oefening 31 en 32 op p. 116.

OPDRACHT 34 ONDERZOEK

Onderzoek hoe ook de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld. Gebruik Labo 10 op p. 339.

WEETJE

Mensen die bijziend zijn, kunnen beelden beeldpunten

BIJZIENDHEID

onscherp beeld

niet op het netvlies. De beeldpunten

komen vóór het netvlies terecht. Op het

netvlies vormt het beeld van één punt zich als een vlek, waardoor het beeld onscherp is. Dat komt omdat de lens te bol is of het

beeldpunten

beeldpunten correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

oog zelf niet rond, maar eerder langwerpig gevormd is. Door een bril met holle lenzen te dragen, kan dat verholpen worden. Voor mensen die verziend zijn, is het

net omgekeerd. De beeldpunten worden

Afb. 42

achter het netvlies gevormd en op het

correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

lens projecteert het scherp beeld namelijk

onscherp beeld beeldpunten

die veraf zijn niet scherp waarnemen. De

onscherp beeld

onscherp beeldpunten beeld

VERZIENDHEID

beeldpunten

VERZIENDHEID

beeldpunten

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

Afb. 43

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

onscherp beeld beeldpunten

zijn dat de lens onvoldoende bol is of het oog niet ‘diep’ genoeg is.

Ouderdomsverziendheid is net hetzelfde,

maar het heeft een andere oorzaak. Bij die mensen werken de accommodatiespieren niet meer goed en is de lens minder

elastisch. De accommodatiespier trekt

minder goed samen, waardoor de lens

te plat blijft. Het beeld wordt dan achter het netvlies gevormd. Een bril met bolle

lenzen kan helpen. De lichtstralen komen

dan op een kortere afstand achter de lens samen.

Astigmatisme is een aandoening waarbij

kromming heeft. Sommige delen van een vlak voorwerp zie je dan scherp, andere delen niet. Als je bijvoorbeeld van een beeldpunten

correctie van astigmatisme door speciaal aangepaste bril

als een onscherpe vlek. De oorzaak kan

het hoornvlies niet overal dezelfde

ASTIGMATISME

Afb. 44

netvlies vormt het beeld van één punt zich

kruisje op een papier het ene streepje

scherp ziet en het andere niet, dan heb

je waarschijnlijk astigmatisme. Speciaal

aangepaste brillenglazen, contactlenzen

of een chirurgische lasercorrectie van het hoornvlies kunnen helpen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

Algemene situering fotoreceptoren

Het netvlies is opgebouwd uit meerdere lagen, elk met een andere functie. Van buiten naar binnen onderscheidt men vier lagen.

Afb. 45 Lagen in het netvlies

De buitenste laag is een pigmentlaag, die donkere korrels bevat. Die

Meer naar binnen toe ligt een laag die de lichtgevoelige cellen of de

pigmenten absorberen al het licht dat in het oog valt, zodat het niet in de

oogbal weerkaatst en verstrooid wordt.

fotoreceptoren bevat. Die cellen vangen licht op en zetten het om naar een elektrisch signaal. Er zijn staafjes en kegeltjes.

Op de laag met fotoreceptoren meer naar het binnenste van het oog toe, ligt een laag met bipolaire cellen. Dat zijn cellen die de lichtgevoelige

cellen verbinden met de zenuwcellen van de vierde laag. Ze vormen de schakels tussen fotoreceptoren en het zenuwstelsel.

In de vierde laag, nog meer naar binnen toe in het oog, liggen

zenuwcellen of ganglioncellen, met lange uitlopers die samenkomen

en zich verenigen tot de oogzenuw. Die zenuw doorboort het netvlies

en loopt naar buiten, achter in het oog. Aan het andere uiteinde is de oogzenuw verbonden met de hersenen.

Op afbeelding 45 kun je zien dat de laag met ganglioncellen aan de

binnenkant van het netvlies ligt. De pigmentlaag ligt tegen het vaatvlies. De

verschillende lagen van het netvlies werken samen om het lichtsignaal op te vangen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

ganglioncellen

kegeltjes

Afb. 46

bipolaire cellen

pigmentlaag

OPDRACHT 35

staafjes

Bestudeer de vier lagen in het netvlies en beantwoord de vragen. Welke laag ligt het dichtst bij de lens?

Welke laag ligt het verst verwijderd van de lens?

In welke laag komt het licht eerst terecht?

In welke laag wordt het licht geabsorbeerd?

In welke laag wordt het licht opgevangen door de fotoreceptoren?

Vanuit welke laag wordt de oogzenuw gevormd?

Als je de inval van het licht op het netvlies bestudeert, wat kun je dan besluiten over de ligging van de

verschillende lagen van het netvlies?

THEMA 01

hoofdstuk 3

Bouw en ligging van de soorten fotoreceptoren

De staafjes en de kegeltjes verschillen in vorm en in werking. De naam

van deze cellen hangt samen met de vorm: de staafjes zijn langwerpig, de kegeltjes hebben een spitse vorm. staafje

kegeltje

kern

richting van het licht

Afb. 47 Staafjes zijn langwerpig, kegeltjes zijn spits.

Afb. 48 Microscopisch beeld van de staafjes en kegeltjes

OPDRACHT 36 ONDERZOEK

Kunnen de fotoreceptoren in het netvlies de lichtprikkels overal even goed opvangen? 1

Onderzoeksvraag

Vormt het oog een volledig beeld van de omgeving?

Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden

Werkwijze

Bekijk figuur 1.

Breng je hoofd langzaam dichterbij.

Sluit je linkeroog.

Kijk met je rechteroog naar het plusteken.

Wat gebeurt er op een bepaald ogenblik met het bolletje?

Herneem de proef met figuur 2, 3 en 4. Fig. 1

THEMA 01

hoofdstuk 3

Fig. 3

Waarnemingen

Fig. 4

Wat gebeurt er bij figuur 1 op een bepaald ogenblik met het bolletje?

Fig. 2

b Wat neem je waar bij de andere figuren?

Verwerking

In het oog is er een plaats waar de oogzenuw het netvlies doorboort. Op die plaats zijn er geen fotoreceptoren aanwezig. Het beeld dat daarop valt, zien we niet. We noemen die plek de

blinde vlek. De hersenen vullen het beeld echter aan op basis van eerdere ervaringen of informatie Besluit

uit de omgeving.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 3

De verspreiding van de twee soorten cellen is niet gelijk verdeeld over het netvlies.

• In de gele vlek komen enkel kegeltjes voor. Het is de plaats op het

netvlies waarmee je het scherpst kunt zien. Dat is omdat de dichtheid van fotoreceptoren er het grootst is: daar zitten het grootste aantal kegeltjes per oppervlakte-eenheid. De gele vlek ligt centraal in het netvlies, net in het verlengde van de horizontale as van de ooglens, de optische as.

• In de blinde vlek liggen er geen staafjes en geen kegeltjes. Licht dat op die plaats van het netvlies invalt, wordt dus niet door de lichtgevoelige cellen geabsorbeerd.

• In de overige delen van het netvlies is de verspreiding van de kegeltjes

vooral beperkt tot het centrum van het netvlies. Verder van dat centrum

gele vlek

blinde vlek

komen vooral staafjes voor.

kegeltje staafje

Afb. 49 Netvlies van het linkeroog

Afb. 50 In het centrum zie je kleuren, daar rondom zie je grijstinten.

Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren, de staafjes en de kegeltjes.

• Staafjes zijn langwerpig van vorm. De staafjes liggen vooral aan de

rand van het netvlies.

THEMA 01

hoofdstuk 3

• De kegeltjes hebben een spitse vorm. In de gele vlek, centraal op

het netvlies, komen uitsluitend kegeltjes voor. Met dat deel van het netvlies kun je het beste zien.

De blinde vlek is een plaats op het netvlies waar er geen staafjes en geen kegeltjes liggen. Het beeld dat daarop valt, zien we niet.

Maak oefening 33 op p. 117.

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald?

De fotoreceptoren bevatten het pigment rodopsine, een molecule die

lichtdeeltjes of fotonen kan absorberen. Wanneer een lichtdeeltje invalt,

verandert rodopsine van vorm en worden op die plaats de fotoreceptoren

geactiveerd. De lichtprikkel wordt dan omgezet in een elektrisch signaal, dat door zenuwcellen naar de hersenen wordt geleid.

Het rodopsine-pigment in de staafjes kan alle golflengtes of kleuren

absorberen. Met staafjes kun je dus enkel grijstinten, maar geen kleuren waarnemen. Staafjes zijn heel lichtgevoelig, waardoor weinig licht al

voldoende is om het pigment in de staafjes van vorm te doen veranderen.

Het is dankzij de staafjes dat je in slecht verlichte ruimten toch nog kunt zien. Bij de mens worden drie soorten kegeltjes aangetroffen die elk gevoelig

zijn voor een van de drie hoofdkleuren (rood, groen of blauw), en dus ook

voor een bepaalde golflengte of frequentie. Kegeltjes worden geprikkeld bij

hogere lichtintensiteiten dan staafjes. Kegeltjes zorgen overdag voor heldere

en scherpe beelden. 445 nm

535 nm

groen

lichtgevoeligheid

blauw

400

violet

450

575 nm

500

blauw- blauw blauw- groen violet groen

rood

550

geelgroen

600

geel oranje oranjerood

650

rood

700

golflengte (in nanometer)

Afb. 51 Golflengten van zichtbaar licht

WEETJE

Niet alle gewervelde dieren beschikken over drie soorten kegeltjes, sommige

hebben er vier. Bepaalde dieren hebben ook een kegeltje dat ultraviolet (uv-)

licht kan opnemen. Daardoor kunnen ze ook uv-licht zien. Het extra uv-kegeltje wordt in de natuur op verschillende

Afb. 52 De urinesporen weerkaatsen uv-licht.

manieren aangewend.

• Rijpe bessen weerkaatsen uv-licht. Dankzij dat extra type kegeltje kunnen vogels zien of ze al eetbaar zijn.

• De urinesporen van sommige dieren weerkaatsen ultraviolet licht. Zo sporen sommige roofvogels hun prooi op.

• Ook in het onderscheid tussen mannetjes en vrouwtjes spelen uvkleuren een rol, bijvoorbeeld bij het roodborstje, de pimpelmees

en de ekster. Voor ons mensen zien beide seksen er hetzelfde uit. THEMA 01

hoofdstuk 3

Sommige lichtfrequenties kunnen meerdere kegeltjes activeren en de exacte combinatie van geactiveerde kegeltjes zorgt ervoor dat we nog andere

kleuren kunnen waarnemen. Zo nemen we bijvoorbeeld geel of oranje waar als het rode en groene kegeltje tegelijkertijd zijn geactiveerd.

Bij sommige mensen werken niet alle kegeltjes even goed, waardoor ze kleuren afwijkend waarnemen: ze zijn kleurenblind. Bij de meest

voorkomende vorm wordt het verschil tussen rood en groen niet of niet goed

waargenomen.

WEETJE

Rodopsine moet altijd eerst terug zijn oorspronkelijke vorm

aannemen om een volgende lichtfoton te absorberen. Dat kost tijd en energie, waardoor het ook een tijdje duurt vooraleer het beeld van ons netvlies verdwijnt.

Dat merk je als je dertig seconden naar een rode rechthoek kijkt op

een zwarte achtergrond en daarna naar een witte achtergrond. Je ziet dan een rechthoek in de complementaire kleur: lichtblauw. Dat komt

omdat de kegeltjes die de rode kleur opvangen, vermoeid zijn geraakt en tijdelijk niet meer geprikkeld kunnen worden. Als wit licht (dat een combinatie is van alle zichtbare kleuren) het oog binnenvalt, worden alle kegeltjes behalve de vermoeide, geprikkeld. Je ziet daardoor

geen wit, maar enkel alle samenstellende kleuren behalve rood, dus

lichtblauw. Dat noemt men een ‘spookbeeld’.

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 37 DOORDENKER

Hoe nemen we de natuur waar? 1

Formuleer in je eigen woorden hoe het komt dat niet alle dieren de natuur op dezelfde manier waarnemen.

Wat kun je dan besluiten over de eigenschap ‘kleur’ van een voorwerp?

Staafjes vereisen weinig licht, omdat ze al bij lage lichtintensiteiten geprikkeld worden. Ze zijn dus erg gevoelig. Staafjes maken geen

onderscheid tussen verschillende kleuren en worden vooral gebruikt om bij weinig licht nog te kunnen zien. Omdat de staafjes vooral aan de rand van het netvlies liggen, kun je daar dus enkel grijstinten

waarnemen.

Kegeltjes dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we

WEETJE

Wil je meer te

weten komen over

fotoreceptoren bij andere organismen? Ontdek dan

het extra materiaal via de

QR-code.

FOTORECEPTOREN

zien doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden

en die kleuren gecombineerd worden. Kegeltjes vereisen een hogere lichtintensiteit om geprikkeld te kunnen worden. Ze zijn dus minder gevoelig dan staafjes.

Beide soorten fotoreceptoren, de staafjes en de kegeltjes, vangen

licht op. Dat kan dankzij het pigment rodopsine dat ze bevatten. Als

dat pigment een lichtdeeltje absorbeert, verandert het van vorm. Die vormverandering zorgt ervoor dat lichtprikkels omgezet worden in

elektrische signalen. Die signalen worden via de oogzenuw door het zenuwstelsel naar de hersenen geleid.

Kleurenblindheid wordt veroorzaakt doordat niet alle kegeltjes even goed werken. Kleuren worden daardoor afwijkend waargenomen. `

Maak oefening 34 en 35 op p. 117.

THEMA 01

hoofdstuk 3

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Een zintuig onder de loep: het oog 3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur? Wit licht is opgebouwd uit meerdere golflengtes. Elke

wit licht

heeft een

bepaalde

die ze niet absorberen. Enkel de golflengtes die

worden kunnen

door de ogen worden opgevangen. Daardoor zie je elk voorwerp in die bepaalde kleur.

Voorwerpen krijgen de kleur van de golflengte

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

2 4 5

1 7

8 10 11

THEMA 01

zon

synthese hoofdstuk 3

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

zorgt voor af- en aanvoer

regelt druk in het oog

van stoffen

geeft kleur aan de ogen

bevat fotoreceptoren

hier zie je het best

bevat waterige vloeistof

die hoornvlies beschermt

laat het licht binnen

zorgt voor beeldvorming

bevat geen fotoreceptoren vervoert signalen

naar de hersenen

zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? • De lichtstralen vallen het oog binnen doorheen het doorheen de

(1) en lopen dan

(2).

• In de pupil wordt de hoeveelheid invallend licht geregeld door de irisspieren (3):

— bij het samentrekken van de straalspieren wordt de diameter van de pupil waardoor meer licht het oog binnenvalt;

— bij het samentrekken van de kringspieren wordt de pupil

, , waardoor het

oog wordt beschermd tegen te veel invallend licht.

3.5 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? • Vooraleer de lichtstralen op het netvlies terechtkomen, passeren ze meerdere structuren, die elk uit andere stoffen bestaan. Dat veroorzaakt een

• Er ontstaat een

beeld op het netvlies (4).

THEMA 01

synthese hoofdstuk 3

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? • De kromming van de

(5) wordt met behulp van accommodatiespieren (6)

aangepast:

— als de accommodatiespieren ontspannen zijn, is de lens

;

— als de accommodatiespieren opgespannen zijn, is de lens

• Er ontstaat een scherp beeld op het

(4).

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? de

(7).

— De

en kunnen geen kleur waarnemen.

— De

• Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren: de

vereisen weinig licht, ze worden geprikkeld bij lage lichtintensiteiten dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien

doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden.

zenuwcellen of

• De uitlopers van zenuwcellen komen samen in de oogzenuw (10).

(8), die op hun beurt de

(9) prikkelen.

• De fotoreceptoren geven signalen door naar

• Het grootste aantal kegeltjes zit in de

en vormen daar de

(11). Daar zie je het best.

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald? Het licht wordt opgevangen door vormverandering van een

, waardoor de fotoreceptoren geactiveerd worden en er

signaal ontstaat. Dat signaal wordt door de zenuwcellen van de oogzenuw

naar de hersenen geleid.

in de fotoreceptoren. Dat veroorzaakt een

11 2 10

3 6

THEMA 01

synthese hoofdstuk 3

CHECKLIST JA

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan uitleggen hoe een voorwerp zijn kleur krijgt.

• Ik kan de ligging van de structuren rond en in het oog aanduiden.

• Ik kan de functies van de structuren rond en in het oog benoemen. • Ik kan het nut en de werking van het traanapparaat uitleggen.

• Ik kan het verband tussen de blinde vlek en de organisatie van het netvlies omschrijven.

• Ik kan uitleggen hoe de irisspieren de hoeveelheid invallend licht regelen. • Ik kan de weg van een lichtstraal vanaf een voorwerp tot het netvlies beschrijven. ontstaat.

• Ik kan verklaren hoe het komt dat er in het oog een omgekeerd beeld • Ik kan verklaren op welke manier de accommodatiespieren voor een scherp beeld zorgen.

• Ik kan de verschillende lagen in het netvlies situeren en benoemen.

• Ik kan uitleggen wat de blinde vlek is en hoe je die kunt waarnemen.

• Ik kan verklaren wat de rol is van de kegeltjes en de staafjes bij het kijken in licht en donker en bij het zien van kleuren.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een experiment uitvoeren en de waarneming formuleren. • Ik kan de waarneming verklaren.

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren. • Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren.

invullen bij je portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

THEMA 01

checklist hoofdstuk 3

HOOFDSTUK 4

Î Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig

Je kunt al:

LEERDOELEN

M uitleggen dat mechanoreceptoren een verandering in beweging opvangen;

M uitleggen dat mechanoreceptoren een opgevangen prikkel omzetten naar een elektrisch signaal.

Je leert nu:

M de onderdelen die een rol spelen bij de werking van het oor benoemen en situeren;

om je heen kijkt, zie je wellicht heel wat

jongeren met een koptelefoon of oortjes

naar muziek luisteren. Misschien zie je er

M beschrijven hoe de verschillende onderdelen van het

Als je op straat of op de speelplaats even

oor samenwerken om geluid te detecteren;

M het verband leggen tussen de bouw van het oor en de manier waarop geluid wordt opgevangen;

M hoe gehoorschade ontstaat;

wel enkelen ritmisch bewegen op muziek

die luid wordt afgespeeld. Maar dat is niet

zonder gevaar. Steeds meer jongeren lopen gehoorschade op. Hoe nemen we geluid

waar met onze oren? En hoe kan ons oor beschadigd raken door geluid?

4.1 Wat is geluid?

Geluiden zijn prikkels die mensen kunnen detecteren. Geluid levert

informatie op over de omgeving, waardoor je kunt reageren op

omstandigheden die je met andere zintuigen niet opmerkt. Denk maar aan

muziek die je aanzet om te dansen, of het geluid van een naderend voertuig waardoor je tijdig kunt wegspringen. Door geluid te maken kun je ook

informatie overdragen naar anderen mensen. Geluid is dus van essentieel belang voor dieren en mensen.

OPDRACHT 38

Voer de opdracht uit om na te gaan wat geluid is. Benodigdheden • soepbord of pot

• vershoudfolie 88

THEMA 01

hoofdstuk 4

• geluidsbox • rijstkorrels

Werkwijze 1

2 3

Span een vel vershoudfolie over het bord of de pot. Leg boven op de folie enkele rijstkorrels.

Speel geluid (een liedje) af via de box die je op enkele centimeters van de folie houdt.

Wat neem je waar?

In de opdracht zag je dat de rijstkorrels omhoogsprongen omdat geluiden uit de muziekbox de folie deden trillen. De muziekbox veroorzaakte geluid en

wordt daarom de geluidsbron genoemd. Een geluidsbron is een voorwerp dat ritmisch trilt, net zoals de snaar van een gitaar. Ook de menselijke stem is een geluidsbron: bij het spreken of zingen trillen onze stembanden.

De geluidsbron veroorzaakt een ritmische beweging of trilling van deeltjes.

Dat kunnen deeltjes zijn van de lucht, van een vloeistof of van een vaste stof: de middenstof. Door de trillingen van de deeltjes in die middenstof ontstaan er regelmatig optredende dichtheidsveranderingen of drukveranderingen.

Die dichtheidsveranderingen verplaatsen zich door de middenstof op een

regelmatig terugkerende manier, vergelijkbaar met een golf. De verplaatsing van die drukveranderingen vormt een geluidsgolf. Omdat deeltjes beginnen

te trillen door botsing met andere deeltjes, is geluid een fysische prikkel.

Afb. 53 Een geluidsbron veroorzaakt geluidsgolven in de middenstof.

Niet alle geluiden klinken hetzelfde: sommige tonen klinken hoog en

andere laag. De hoogte van de toon of toonhoogte hangt af van het aantal drukveranderingen of trillingen per tijdseenheid: hoe meer trillingen per

tijdseenheid, hoe hoger de toonhoogte. Dat aantal trillingen per tijdseenheid noemen we de frequentie en wordt uitgedrukt in hertz (Hz).

WEETJE

Mensen kunnen geluiden horen als het aantal trillingen per seconde meer dan 20 en minder dan 20 000 bedraagt. Het gehoorspectrum van de mens bedraagt dus ongeveer

20 Hz – 20 000 Hz. Trillingen met een frequentie lager dan 20 Hz kunnen we niet horen en worden infrasone geluiden genoemd. Ook trillingen met een hogere frequentie dan 20 000 Hz, de ultrasone geluiden, horen we niet.

TEST JE GEHOOR

Scan de QR-code en test welke frequenties je wel en niet kunt horen.

THEMA 01

hoofdstuk 4

Als je het volume van de radio hoger zet, blijven de tonen van de muziek

hetzelfde, maar hoor je de tonen luider. De sterkte of luidheid van een geluid wordt weergegeven in decibel (dB). De minimale geluidssterkte waarop

we geluid horen, noemen we de gehoordrempel. Die geluidssterkte is niet voor alle toonhoogtes gelijk. Hoe lager de frequentie of toonhoogte, hoe groter de geluidssterkte moet zijn om het geluid te kunnen waarnemen.

De referentiewaarde is 0 dB. Dat is de geluidssterkte die nodig is om een

toonhoogte van 1 000 Hz te kunnen waarnemen. Een geluid van 500 Hz horen we pas bij 20 dB.

Als vuistregel kun je stellen dat per stijging van 10 dB, een geluid twee keer van 40 dB.

zo luid klinkt. Een geluid van 50 dB klinkt dus twee keer zo luid als geluid In de tabel vind je de geluidssterkte van enkele geluidsbronnen. 150 dB 140 dB 130 dB

straalvliegtuig

startend vliegtuig, donderslag

drilboor op 1 m afstand, sirene van ambulance

120 dB

straaljager, rockconcert nabij de luidsprekers

110 dB

discotheek, revolver, remmen van de tram

100 dB

autoclaxon vlakbij, schreeuwen in iemands oor

90 dB

80 dB 70 dB

60 dB

50 dB

40 dB 30 dB 20 dB 10 dB 0 dB

THEMA 01

hoofdstuk 4

zware vrachtwagen, mixer, gillend kind druk verkeer, rinkelende telefoon

bromfiets, geluid van luid staande tv

gewoon gesprek, wasmachine, pianospel regen, koelkast

zacht gesprek, rustige straat, zachte muziek fluisteren

leeszaal bibliotheek

normale ademhaling, ruisen van bladeren stilte

WEETJE Een van de algemenere soorten vleermuizen in ons land is de gewone dwergvleermuis. Ze heeft haar naam niet gestolen, want ze past in

een luciferdoosje. Hoewel de vleermuizen niet goed zien en meestal ’s nachts actief zijn, hebben ze geen enkele moeite om de dunste

obstakels zoals takjes in het luchtruim te ontwijken en (vliegende) prooien te detecteren. Zij gebruiken daarvoor echolocatie: dat is

het vermogen om voorwerpen te detecteren door geluiden uit te

zenden en te luisteren naar de echo of weerkaatsing van die geluiden. 20 kHz (20 000 Hz) tot meer dan 100 kHz.

Vleermuizen gebruiken daarvoor geluiden met een frequentie van

Gelukkig zijn mensen niet gevoelig voor de frequenties die vleermuizen gebruiken, want de geluiden die

ze produceren zijn zo luid dat de roep van een langsvliegende dwergvleermuis onmiddellijk zou leiden tot gehoorschade.

Geluidsgolven zijn trillingen of drukveranderingen die door een

geluidsbron worden opgewekt in een middenstof. De middenstof brengt de trillingen van de geluidsbron tot het oor. De toonhoogte van een

geluid hangt af van de frequentie (uitgedrukt in Hz) van de trilling.

De geluidssterkte hangt af van de sterkte van de trillingen en wordt uitgedrukt in decibel (dB).

Maak oefening 36 en 37 op p. 117.

4.2 Hoe worden geluiden waargenomen?

Geluidsprikkels nemen we waar met de oren. Het oor geleidt die prikkels

tot aan receptoren. Om te begrijpen hoe geluidsprikkels door zoogdieren worden opgevangen, bespreken we het basisbouwplan van het oor.

slaapbeen gehoorgang rotsbeen Afb. 54 Ligging van het oor en de rondliggende onderdelen

THEMA 01

hoofdstuk 4

Het uitwendig oor

spierweefsel

rotsbeen

oorschelp

trommelvlies

smeerklieren

haartjes

gehoorgang

kraakbeen

oorschelp

geluidsgolven

trommelvlies smeerklieren

oorlel

Afb. 55 Het uitwendig oor bestaat uit de oorschelp, de gehoorgang en het trommelvlies.

haartjes

gehoorgang

kraakbeen

De oorschelp is een soort schotelantenne die geluiden opvangt en naar de

geluidsgolven

gehoorgang voert. Dat merk je goed door je handen achter je oorschelpen te plaatsen als je iets beter wilt horen: hoe groter de schotel, hoe meer geluid

in je gehoorgang terechtkomt. De oorschelp is opgebouwd uit kraakbeen. De vorm van het oor, met plooien en richels, is even uniek als je vingerafdruk. Dankzij die plooien worden bepaalde toonhoogtes versterkt en andere

onderdrukt. Vooral de toonhoogtes in het bereik van de menselijk stem

oorlel

worden versterkt. Het kraakbeen is verbonden met drie spieren om de oren

te kunnen bewegen in de richting van het geluid. De meeste mensen kunnen die spieren niet meer gebruiken.

De gehoorgang brengt de geluidsgolven naar het trommelvlies, dat zich op het einde van de gehoorgang bevindt. De vorm en de lengte van de

gehoorgang zorgen voor een bijkomende versterking van toonhoogtes van de menselijke stem. Dat is belangrijk voor het verstaan van de menselijke

spraak. De wanden van de gehoorgang zijn bezet met haartjes en bevatten

klieren die oorsmeer produceren. Oorsmeer is waterafstotend en beschermt

de gehoorgang tegen uitdroging. Het vangt ook onregelmatigheden op, zoals stof en vuil, en vormt een ongunstig leefmilieu voor bacteriën.

THEMA 01

hoofdstuk 4

WEETJE Heel wat mensen gebruiken wattenstaafjes om de oren te reinigen. Maar al dat

gepeuter werkt averechts. Het oor is immers een zelfreinigend orgaan: de huid van de

gehoorgang wordt spiraalvormig vernieuwd

in de richting van de uitgang. Op die manier wordt een teveel aan oorsmeer mee naar

buiten meegenomen. Wanneer je een wattenstaafje inbrengt, duw je

het oorsmeer terug, waardoor een ophoping ontstaat. Bovendien kun je de kwetsbare huid of zelfs het trommelvlies beschadigen.

Het best laat je dus de natuur zijn gang gaan. Als je de oren toch wilt reinigen, beperk je dan tot de opening. Als vuistregel geldt dat het wattenpluimpje nooit volledig in de gehoorgang mag verdwijnen.

Beter is echter om enkele druppels olie in te brengen, waardoor het oorsmeer oplost.

hamer zichtbaar doorheen

het trommelvlies

wand van de gehoorgang

trommelvlies

Afb. 56 Beeld van het trommelvlies gezien vanuit de gehoorgang

Het trommelvlies ligt aan het einde van de gehoorgang en vormt de grens tussen het uitwendig oor en het middenoor. Het is een rond membraan met een diameter van 8 tot 10 mm. Het vlies is amper 0,1 mm dik. De

drukveranderingen in de middenstof doen het trommelvlies trillen. De

bewegingen van het trommelvlies zijn nauwelijks groter dan de diameter van een waterstofatoom.

Het uitwendig oor bestaat uit de oorschelp, de gehoorgang en het trommelvlies.

• De oorschelp vangt geluiden op en leidt ze naar de gehoorgang.

De oorschelp is opgebouwd uit kraakbeen. Door haar unieke vorm worden bepaalde frequenties versterkt en andere verzwakt.

• De gehoorgang leidt de geluidsgolven naar het trommelvlies.

• Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen

in de middenstof, worden geluidstrillingen overgebracht op het

middenoor.

Maak oefening 38 op p. 118.

THEMA 01

hoofdstuk 4

Het inwendig oor

Het inwendig oor is opgebouwd uit het middenoor en het binnenoor.

B.1

Het middenoor

aambeeld rotsbeen hamer

stijgbeugel evenwichtszenuw

gehoorgang

gehoorzenuw

ovaal venster

trommelvlies

rond venster

trommelholte

buis van Eustachius

keelholte

Afb. 58 Schematische voorstelling van de bouw van het middenoor

Het middenoor ligt achter het trommelvlies en bestaat uit de trommelholte en de gehoorbeentjes.

De trommelholte is een met lucht gevulde holte in het rotsbeen (een

onderdeel van het slaapbeen) van de schedel. Die holte staat via de buis van Eustachius in verbinding met de keelholte. Normaal is die buis dicht omdat

de wanden tegen elkaar liggen, maar bij het slikken of geeuwen gaat de buis even open. Daardoor wordt de luchtdruk in de trommelholte gelijk aan de luchtdruk in de omgeving en in het uitwendig oor. Als de luchtdruk in het

middenoor niet gelijk is aan die in het uitwendig oor, staat het trommelvlies bol of hol. Omdat het dan gespannen is, trilt het moeilijker en horen we minder goed.

WEETJE

Als de buis van Eustachius niet goed werkt, kan het middenoor geïrriteerd raken en vocht afscheiden. Daardoor verhoogt de druk in het middenoor, wat zeer pijnlijk is. Het trommelvlies

wordt naar buiten gedrukt en kan door de verhoogde druk zelfs scheuren. Dat kan vermeden worden door een trommelvliesbuisje of diabolo te plaatsen.

Een trommelvliesbuisje zorgt voor een betere verluchting van het middenoor. Meestal blijft

het enkele maanden zitten en valt het daarna

vanzelf uit. Omdat het trommelvlies een levend membraan is, groeit het gaatje vanzelf dicht.

THEMA 01

hoofdstuk 4

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 57

In de trommelholte ligt een keten van drie gehoorbeentjes die aansluiten op het trommelvlies: de hamer, het aambeeld en de stijgbeugel. hamer

stijgbeugel

aambeeld

trommelvlies

Afb. 59 Het trommelvlies en de drie gehoorbeentjes van het middenoor

De hamer zit vast op het trommelvlies. Als het trommelvlies trilt door

geluiden, trilt de hamer mee. Die brengt de trilling via het aambeeld over op

de stijgbeugel. De stijgbeugel brengt de trillingen over op een membraan, het

ovaal venster. Het ovaal venster vormt de scheiding tussen het middenoor en

het binnenoor.

Omdat de oppervlakte van het ovaal venster bijna zeventien keer kleiner is dan die van het trommelvlies, worden de geluidstrillingen van het

trommelvlies versterkt doorgegeven naar het veel kleinere ovaal venster. Je kunt het vergelijken met iemand die op je tenen trapt. Dat doet veel

meer pijn als die persoon hakken aan heeft, omdat het gewicht dan op één

punt wordt geconcentreerd. De functie van het middenoor is dan ook het versterken van geluidstrillingen.

Zeer luide geluiden zouden de gehoorbeentjes zo hevig kunnen laten

bewegen, dat er beschadigingen zouden optreden. Twee spiertjes die

verbonden zijn met de gehoorbeentjes, kunnen de beweging van de beentjes beperken. Zo verzwakken ze harde geluiden en beschermen het binnenoor tegen schade.

Het middenoor bestaat uit een trommelholte en drie gehoorbeentjes: hamer, aambeeld en stijgbeugel. Als het trommelvlies gaat bewegen door geluidstrillingen, worden de trillingen door de keten van

gehoorbeentjes overgebracht op het binnenoor via het ovaal venster. Tijdens het overbrengen van de trillingen wordt het geluid versterkt.

De buis van Eustachius zorgt ervoor dat de luchtdruk aan beide zijden van het trommelvlies gelijk is. `

Maak oefening 39, 40 en 41 op p. 118.

THEMA 01

hoofdstuk 4

B.2

Het binnenoor

voorhof benig labyrint gevuld met perilymfe vliezig labyrint gevuld met endolymfe

gehoorzenuw

ovaal venster

slakkenhuis

rond venster

ovaal venster

rond venster

Afb. 60 Het binnenoor is opgebouwd uit gangen gevuld met vloeistof. Het slakkenhuis is het eigenlijke gehoorzintuig.

Het binnenoor is opgebouwd uit een stelsel van gangen in het rotsbeen. Die

gangen vormen het benig labyrint. Binnen in die gangen liggen vliezen met dezelfde vorm, het vliezig labyrint. Zowel het vliezig labyrint als de ruimte tussen het vliezig labyrint en het benig labyrint, zijn gevuld met vloeistof. Het binnenoor omvat de halfcirkelvormige kanalen, het voorhof en het slakkenhuis. In de halfcirkelvormige kanalen en het voorhof ligt het

evenwichtszintuig. Het eigenlijke gehoorzintuig is het slakkenhuis. Het

slakkenhuis bestaat uit drie gangen die spiraalvormig gedraaid zijn en

een vloeistof bevatten. De bovenste gang begint aan het ovaal venster en

gaat aan de top van het slakkenhuis over in de onderste gang. Tussen de

THEMA 01

hoofdstuk 4

bovenste en de onderste gang ligt de middengang.

Als de stijgbeugel het membraan van het ovaal venster indrukt, stoot hij

tegen de vloeistof in het slakkenhuis. Zo verplaatst de vloeistof zich als een

golf in de bovenste gang en loopt daarna verder in de onderste gang. Aan het uiteinde wordt de onderste gang afgesloten door een membraan, het rond

venster. De verplaatsing van de vloeistof in de onderste gang doet het rond venster uitpuilen naar de trommelholte toe.

bovenste gang dakmembraan orgaan van Corti

basaalmembraan onderste gang

Afb. 61 Op een doorsnede van het slakkenhuis zijn de drie gangen te zien.

De beweging van de vloeistof in de bovenste en onderste gang zorgt voor een beweging van de middengang. Op de bodem van die middengang bevindt zich het basale membraan, waarop de receptorcellen voor geluid staan.

Samen met steuncellen vormen zij het orgaan van Corti. De receptorcellen zijn mechanoreceptoren. Ze hebben haarvormige uitstulpingen en worden

ook haarcellen genoemd. De haarvormige uitstulpingen staan in contact met

het dakmembraan, een vrij onbeweeglijk vlies dat boven het orgaan van Corti

ligt.

dakmembraan

haarcel

vloeistof

GEN_BIO_GO_LWB_T2_H4_orgaan_ corti

zenuwvezels

Afb. 62 Het orgaan van Corti. De haarvormige uitstulpingen van de mechanoreceptoren staan in contact met het dakmembraan.

Afb. 63 Microscopisch beeld van de haarvormige uitstulpingen van de mechanoreceptoren

Het binnenoor bevat het eigenlijke gehoorzintuig: het slakkenhuis. Het slakkenhuis is opgebouwd uit drie gangen gevuld met vloeistof.

• De bovenste gang vertrekt aan het ovaal venster en gaat in de top van het slakkenhuis over in de onderste gang.

• De onderste gang eindigt aan het rond venster.

• De middengang bevat het orgaan van Corti, dat opgebouwd is

uit haarcellen en steuncellen. De haarvormige uiteinden staan in

contact met het dakmembraan.

Maak oefening 42 t/m 45 op p. 119.

THEMA 01

hoofdstuk 4

OPDRACHT 39

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen. 1

Hoe kunnen we verschillende frequenties van elkaar onderscheiden?

BEKIJK DE VIDEO

Waar nemen we hoge tonen waar?

Waar nemen we lage tonen waar?

Als geluidstrillingen de vloeistof in de bovenste en onderste gang doen

bewegen, zorgt dat voor een beweging in de middengang. De haarcellen worden tegen het dakmembraan geduwd en de haarvormige uiteinden buigen om. Zo worden de receptorcellen geprikkeld. Ze wekken een

elektrisch signaal op in de aangrenzende zenuwcellen. Die signalen worden

via de gehoorzenuw naar de verwerkingscentra gebracht.

Geluiden van een verschillende toonhoogte stimuleren het orgaan van Corti op een andere plaats. Lage tonen prikkelen haarcellen van de middengang nabij de top van het slakkenhuis, hoge tonen prikkelen haarcellen van de middengang aan de basis van het slakkenhuis.

Hoe sterker het geluid, hoe meer de haarvormige uiteinden van de

haarcellen ombuigen. De geluidssterkte wordt dus vertaald in de mate waarin de haarcellen gebogen worden. stijgbeugel

aambeeld

oorschelp

20 Hz

ovaal venster 20 kHz

hamer

trommelvlies

bovenste gang orgaan van Corti

rond venster

onderste gang basaalmembraan

gehoorgang

Afb. 64 Geluidstrillingen worden door de gehoorbeentjes omgezet in verplaatsingen van de vloeistof in het slakkenhuis.

THEMA 01

hoofdstuk 4

Afhankelijk van de toonhoogte van het geluid worden op een bepaalde plaats de haarcellen van de bodem van de middengang tegen het

dakmembraan geduwd. Daardoor buigen de haarvormige uiteinden en

worden de receptorcellen geprikkeld. Ze wekken een elektrisch signaal op in de zenuwcellen, die de informatie naar de verwerkingscentra leiden via de gehoorzenuw. `

Maak oefening 46 op p. 119.

OPDRACHT 40

Bekijk de figuur van het oor en vul aan. 1

Vervolledig de legende van de figuur met de begrippen: uitwendig oor, middenoor en binnenoor.

Vul in de tabel het nummer aan waarmee elk van de delen op de figuur is aangeduid.

Vul in de tabel de letter aan van de functie die bij dat deel hoort. 1

rotsbeen

uitwendig oor middenoor

inwendig oor

Afb. 65

Functie

Zet geluidsprikkels om in elektrische signalen.

B Vangt het geluid op en geeft het door aan de bepaalde frequenties en zwakken andere af.

Brengt trillingen van het trommelvlies over op het

gehoorgang. De richels en plooien versterken aambeeld.

D Vangt trillingen op en geeft ze door aan het eerste E F

gehoorbeentje.

Brengt de vloeistof in het binnenoor in beweging. Brengt de beweging van de hamer over op de stijgbeugel.

G Brengt geluidsgolven van de oorschelp naar het trommelvlies.

H Geleidt de elektrische signalen van de receptorcellen in het slakkenhuis naar de hersenen.

Deel van het oor

Nummer

Letter

stijgbeugel gehoorgang oorschelp slakkenhuis hamer gehoorzenuw trommelvlies aambeeld

THEMA 01

hoofdstuk 4

4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid?

OPDRACHT 41

Voer de opdracht uit en beantwoord de vragen. Laat een klasgenoot even de klas uitgaan. Verberg ergens in de klas een geluidsbron, zoals een rinkelende smartphone of wekker. Laat je klasgenoot terug in de klas terwijl een van de oren is afgeschermd (door bijvoorbeeld de handpalm tegen het oor te drukken). Meet de tijd die je klasgenoot nodig heeft om de geluidsbron te vinden.

geluidsbron te vinden. Herhaal de proef, maar je klasgenoot kan nu gebruikmaken van beide oren om de Hoelang duurde het vooraleer de leerling de geluidsbron vond met één oor?

Hoelang duurde het vooraleer de leerling de geluidsbron vond met beide oren?

Tijdens de uitvoering van de opdracht merkte je dat het veel gemakkelijker

is om een geluidsbron te lokaliseren als je geluid met beide oren hoort. Een geluid dat je met je beide oren hoort, prikkelt receptorcellen in beide oren.

Maar als een geluidsbron zich aan jouw linkerzijde bevindt, komt het geluid

net iets eerder aan in jouw linkeroor en zal het een fractie luider klinken dan

in jouw rechteroor. Dat minieme verschil in aankomsttijd van het geluid en

het verschil in geluidssterkte wordt in de verwerkingscentra gebruikt om de

richting van het geluid te bepalen.

Afb. 66 Als een geluidsbron zich aan de linkerzijde bevindt, komt het geluid iets eerder aan in het linkeroor.

OPDRACHT 42 ONDERZOEK

Gebruik Labo 11 op p. 341 om het minimale tijdsverschil te achterhalen dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen.

100

THEMA 01

hoofdstuk 4

Het is een pak lastiger om te bepalen of een geluidsbron zich vlak voor,

achter, boven of onder je bevindt omdat de geluiden dan gelijktijdig in beide

oren aankomen. Toch kun je ook in die gevallen vaak de richting bepalen. Dat komt omdat, afhankelijk van de richting, het geluid door de oorschelp subtiel wordt veranderd. Je hersenen interpreteren die veranderingen en berekenen vanwaar het geluid komt.

Net zoals je de afstand tot een voorwerp maar goed kunt inschatten als je

het ziet met beide ogen, kun je de richting van een geluid maar bepalen als horen genoemd.

je het hoort met beide oren. Dat wordt het richtinghoren of stereofonisch

Als we een geluid horen met beide oren, kunnen we de richting van het geluid bepalen. Hierbij maken we gebruik van het verschil in aankomsttijd en geluidssterkte van een geluid in beide oren.

OPDRACHT 43

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen. 1

BEKIJK DE VIDEO

Zoek op het internet vanaf hoeveel decibel er gehoorschade kan optreden en geef telkens een

voorbeeld.

Geluidssterkte

Wanneer

gehoorschade?

Voorbeeld

Hoe ontstaat gehoorschade in de meeste gevallen?

120 dB

110 dB

100 dB

95 dB

THEMA 01

hoofdstuk 4

101

92 dB

89 dB

86 dB

83 dB

80 dB

70 dB

Als het gehoor verslechtert of verstoord is, spreekt men van gehoorschade. Om goed te horen moeten de receptorcellen in het binnenoor geprikkeld

worden. Daarom moeten de gehoorbeentjes de trillingen van het

trommelvlies geleiden tot aan het binnenoor. Zowel schade aan het

binnenoor als aan de gehoorbeentjes belemmert die geleiding en kan de oorzaak zijn van gehoorschade of gehoorverlies.

Het trommelvlies en de gehoorbeentjes kunnen beschadigd worden door

ontstekingen of door een trauma, zoals een harde slag, het te diep reinigen met een wattenstaafje of zeer luide geluiden. In veel gevallen geneest het

trommelvlies spontaan. Als dat niet gebeurt, is een operatie nodig, net zoals voor de behandeling van beschadigde gehoorbeentjes of het plaatsen van

een prothese (kunstmatig gehoorbeentje).

Afb. 67 Binnenste haarcellen (IHCs) en buitenste haarcellen (OHCs) in het oor voor (boven) en na (beneden) beschadiging

102

THEMA 01

hoofdstuk 4

Ook de receptorcellen kunnen beschadigd raken. De meest voorkomende

oorzaak is een langdurige blootstelling aan luide geluiden. Daardoor breken de haarvormige uiteinden van de receptorcellen af, waardoor je bepaalde

tonen niet langer kunt horen. Vaak gaat dat gepaard met oorsuizen, waarbij je continu een fluit- of pieptoon hoort die er niet is. Dat oorsuizen noemt

men tinnitus. Tinnitus kan een zware impact hebben op je levenskwaliteit,

want je ervaart nooit meer stilte. Het dragen van gehoorbescherming in een lawaaierige omgeving is daarom belangrijk.

Omdat veel jongeren vanaf jonge leeftijd dagelijks meerdere uren naar harde muziek luisteren via een koptelefoon, is gehoorverlies bij jongeren een

actueel en groeiend probleem. Ruim 20 procent van de jongeren tussen 15

en 30 jaar zou al blijvende gehoorschade opgelopen hebben.

Bij het ouder worden treedt meestal een langzaam gehoorverlies op door slijtage van de receptorcellen. Vooral hoge en zwakke tonen

hoor je met het ouder worden steeds minder goed. Men spreekt van ouderdomsslechthorendheid.

Een gehoorapparaat of een cochleair implantaat (slakkenhuisimplantaat)

kan ervoor zorgen dat mensen met gehoorverlies (gedeeltelijk) terug kunnen

horen.

WEETJE

ZO WERKT EEN COCHLEAIR IMPLANTAAT

ZO WERKT EEN GEHOORAPPARAAT

Gehoorschade is het gehele of gedeeltelijke verlies van het gehoor.

Dat kan veroorzaakt worden door schade aan het trommelvlies, aan de gehoorbeentjes of aan de receptorcellen. De schade kan veroorzaakt

worden door een trauma of door luide geluiden. Ouderen horen hoge en zachte tonen minder goed door slijtage aan de receptorcellen.

Een gehoorapparaat of een cochleair implantaat kan het gehoorverlies (gedeeltelijk) herstellen. `

Maak oefening 47, 48 en 49 op p. 119-120.

THEMA 01

hoofdstuk 4

103

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig

een trillend voorwerp

MIDDENSTOF brengt de

geluidsgolven

Een geluidsbron is een trillend voorwerp, bijvoorbeeld

De geluidsbron veroorzaakt zo ontstaan trillingen of

…

in de middenstof,

Het aantal trillingen per tijdseenheid is de toonhoogte of

De luidheid of

wordt uitgedrukt in decibel (dB).

(Hz).

4.2 Hoe worden geluiden waargenomen?

tot bij het oor

4.1 Wat is geluid?

GELUIDSBRON

UITWENDIG OOR oorschelp

gehoorgang

trommelvlies

rotsbeen

uitwendig uitwendig ooroor middenoor middenoor inwendig oor binnenoor

De oorschelp vangt geluiden op en leidt ze naar de

Daar worden sommige frequenties .

en andere frequenties

De geluidsgolven worden geleid naar het trommelvlies.

Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen in de

, worden geluidstrillingen overgebracht naar het .

MIDDENOOR gehoorbeentjes

ovaal venster

104

THEMA 01

trillingen via het

zit vast aan het trommelvlies en brengt de

Die brengt de trillingen over op het

synthese hoofdstuk 4

over op de

slakkenhuis

mechano-

receptoren in

orgaan van Corti

gehoorzenuw

het

zorgen voor verplaatsing van de vloeistof in de

bovenste en onderste gang. Afhankelijk van de toonhoogte worden op een bepaalde plaats de

van het orgaan van Corti tegen

het

geduwd. De geprikkelde receptorcellen

sturen signalen via de

naar de verwerkingscentra.

4.3 Hoe wordt de richting van het geluid bepaald?

BINNENOOR

Het slakkenhuis is opgebouwd uit drie gangen gevuld met vloeistof. Bewegingen van

Om de richting van het geluid te bepalen maken we gebruik van het geluid in beide oren.

van een

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

Gehoorschade kan veroorzaakt worden door schade aan Een

en een

kunnen het gehoorverlies (gedeeltelijk) herstellen.

THEMA 01

synthese hoofdstuk 4

105

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de weg van een geluidsprikkel vanaf de bron tot aan de receptor beschrijven.

• Ik kan de onderdelen van het uitwendig oor, middenoor en binnenoor benoemen.

• Ik kan de functie van de onderdelen van het uitwendig oor, middenoor en binnenoor toelichten.

• Ik kan het verband leggen tussen de geluidsprikkel en de werking van de receptorcellen voor geluid.

• Ik kan beschrijven hoe verschillende toonhoogtes waargenomen worden. • Ik kan toelichten wat gehoorschade is, hoe gehoorschade ontstaat en aangeven waarom gehoorbescherming belangrijk is.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een experiment uitvoeren en de waarneming formuleren. • Ik kan de waarneming verklaren.

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

• Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren.

106

THEMA 01

checklist hoofdstuk 4

geleider

receptor

prikkel

THEMA 01

THEMASYNTHESE

meestal traag op gang.

stelsel komt de reactie

mogelijk, bij het hormonaal

snelle reactie op prikkels

• Het zenuwstelsel maakt een

tussen receptor en effector.

• De geleider is de schakel

prikkel.

celtype en aard van de

worden op basis van

— kunnen ingedeeld

prikkel;

gevoelig, de gepaste

voor één soort prikkel

— zijn voornamelijk

zenuwstelsel

• Receptoren van het

die hormonen produceren.

liggen meestal in organen

voor inwendige prikkels

in zintuigen, receptoren

uitwendige prikkels liggen

prikkels. Receptoren voor

inwendige en uitwendige

door het zenuwstelsel verder geleid.

verwerkingscentra.

receptorcellen naar de

elektrische signalen van de

• De gehoorzenuw stuurt de

haarcel

dakmembraan

elektrisch signaal.

zenuwvezels

BEKIJK DE KENNISCLIP

vloeistof

• De haarcellen zetten de beweging om in een

middengang geduwd.

haarcellen tegen het dakmembraan in de

de toonhoogte van het geluid verschillende

• In het orgaan van Corti worden naargelang

het slakkenhuis.

onderdelen leiden het geluid tot bij receptoren in

Het is een uitwendige, fysische prikkel. Meerdere

Het gehoorzintuig • Geluid bestaat uit trillingen of drukveranderingen.

IN BEKIJK DE KENNISCLIP

fotoreceptoren

bipolaire cellen

overgedragen op de oogzenuw en

netvlies

• Het elektrisch signaal wordt

lens

beeldpunten

elektrisch signaal.

en kegeltjes. Die zetten de lichtprikkels om in een

• Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren, staafjes

op het netvlies.

meehelpen om het licht zo goed mogelijk te laten invallen

• Het oog is opgebouwd uit meerdere structuren, die

Het oog

• Licht is een uitwendige, fysische prikkel die door het oog

wordt opgevangen.

• Er zijn receptoren voor

prikkels

• Chemische en fysische

• Inwendige en uitwendige

Algemeen

THEMASYNTHESE

107

CHECK IT OUT

Î Een opwarmertje

38,0

Tijdens de check-in heb je ontdekt hoe je lichaam reageert als de omgevingstemperatuur stijgt. 1

In het onderzoek werd alleen maar een temperatuursverandering waargenomen. Welke

Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier?

prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

WEETJE

Hoe regelen hommels hun temperatuur?

Insecten zijn over het algemeen koudbloedig, waardoor ze geen

eigen lichaamswarmte kunnen produceren. Hommels vormen een uitzondering. Ze kunnen hun lichaamstemperatuur rond de 35 °C

houden. Om de lichaamstemperatuur op te drijven, trillen ze met hun lichaam, waardoor de vliegspieren opwarmen. Tijdens het vliegen loopt die temperatuur nog meer op. Om af te koelen gebruiken

hommels een luchtzakje dat zich tussen hun borststuk en achterlijf bevindt. Doordat het achterlijf koeler is

dan het borststuk, kan er koel bloed uit het achterlijf via het luchtzakje naar het borststuk gepompt worden.

Planten en dieren hebben regelsystemen. Regelsystemen reguleren de werking van een organisme, zodat alle processen optimaal kunnen verlopen.

Een verandering in temperatuur is een uitwendige prikkel die een regelsysteem in gang kan zetten. De

prikkel wordt opgevangen door thermoreceptoren van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel zorgt voor een snelle reactie van de effectoren: de zweetklieren worden geactiveerd en het lichaam begint te zweten. 108

THEMA 01

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

Benoem de opeenvolgende processen van het regelsysteem in het volgende voorbeeld:

Atleten van de 100 m sprint schieten uit de startblokken zodra ze het startschot horen. Hun spieren komen in actie door

signalen die van de hersenen komen. Die hebben informatie ontvangen van de oren.

prikkel

receptor

effector

reactie

geleider

Welke omschrijving beschrijft het best wat een prikkel is? Kruis het juiste antwoord aan. een elektrisch signaal dat het organisme bereikt

een verandering waarop een organisme reageert

een verandering in het gedrag van het organisme een uitlokker van beweging bij een organisme

Som een viertal prikkels op.

THEMA 02

aan de slag

109

Bekijk de foto’s en vul de tabel aan. a

Welke prikkel heeft een invloed op het organisme?

b Welke reactie lokt de prikkel uit bij het organisme?

Afb. 69Hete kookpot aanraken

Reactie op prikkel

Prikkel

Afb. 70Ogen beschermen tegen het zonlicht

Afb. 71Samenvouwen van blaadjes van het kruidje-roer-me-niet

Noteer bij de onderstaande voorbeelden om welk soort prikkel het gaat. Bij sommige prikkels zijn er meerdere antwoorden mogelijk. Voorbeeld

stoffen die vrijkomen bij een verwonding

sappen van een brandnetel druk

warmte licht

geluid smaakstof lage bloeddruk

110

THEMA 02

aan de slag

Prikkel

Beantwoord de vragen a

Wat zijn zintuigen?

Kruis de plaatsen aan waar receptorcellen zich kunnen bevinden. tong

kroonblad van een bloem

tand

cellen die gevoelig zijn voor stoffen in het bloed

in het oor

Som een drietal uitwendige prikkels op die zowel waarneembaar zijn voor dierlijke als plantaardige

Waar wordt de uitwendige prikkel omgezet in een signaal?

organismen.

Als ik hete soep drink, doet mijn slokdarm pijn. Wordt er een uitwendige of inwendige prikkel waargenomen? Leg uit.

Welke prikkels zijn inwendige prikkels? Kruis de juiste antwoorden aan.

testosteron licht

adrenaline bloeddruk

traanvocht

bloedsuikerspiegel

Waarom zijn hormonen inwendige prikkels? Leg uit.

THEMA 02

aan de slag

111

Benoem de opeenvolgende processen van het regelsysteem in het volgende voorbeeld:

Regenwormen hebben lichtreceptoren in hun huid. Ze kunnen geen beelden zien, maar wel de lichtintensiteit waarnemen. Regenwormen verkiezen een donkere omgeving, ze leven onder de grond. Bij belichting kruipen ze van het licht weg.

Voorbeeld

Prikkel

prikkel receptor

geleider effector reactie

Wat is het verschil tussen een receptor en een effector?

Welk verschil in geleiding valt op tussen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel?

Welke prikkel activeert de nocireceptoren? Kruis het juiste antwoord aan. pijn

temperatuursverandering magnetisme

112

lucht

We nemen onze omgeving niet waar zoals ze is. Verklaar deze stelling.

licht

Geef enkele voorbeelden van informatie uit jouw omgeving die je niet kunt detecteren.

THEMA 02

aan de slag

Welke receptoren zijn niet aanwezig bij de mens? Kruis de juiste antwoorden aan. mechanoreceptoren

elektroreceptoren

fotoreceptoren

nociceptoren

magnetoreceptoren

thermoreceptoren

Aan de basis van snorharen zitten zeer gevoelige

mechanoreceptoren. Waarvoor gebruiken dieren ze?

In het oor is een werkende mechanoreceptor aanwezig die gevoelig is voor een trilling van 400 Hz (de la-toon). Een

onderzoeker speelt een geluidstrilling af van 400 Hz via de

Hoe komt dat?

computer. Toch wordt de mechanoreceptor niet geactiveerd.

Wit licht is opgebouwd uit meerdere samenstellende kleuren, dat zie je in een regenboog.

Wat is het verband tussen kleur en golflengte van licht?

Beschrijf hoe voorwerpen hun kleur krijgen.

THEMA 02

aan de slag

113

Geef bij elke functie de betreffende structuren van het oog. Functie

Onderdeel

aanen afvoer van traanvocht

bescherming tegen verontreiniging bescherming tegen infecties

schoonmaken van de ogen

verzamelen van traanvocht ingang naar het traanzakje

productie van een olieachtige stof ter bescherming

Bestudeer de afbeelding van de oogspieren.

a Vul van de genummerde delen de functie aan in de tabel. 1

productie van traanvocht

Afb. 68

114

b Waarom is het onderdeel bij nummer 1 geen oogspier?

THEMA 02

aan de slag

Functie

Duid de volgende onderdelen aan op de afbeelding van het traanapparaat.

traanbuisje – traankanaaltje – traanklier – traanpunt – traanzakje 2

Omschrijf de eigenschappen of de functie bij elk onderdeel. blinde vlek

glasachtig lichaam

vaatvlies

vetweefsel netvlies

pupil

waterige vloeistof lens harde oogvlies

THEMA 02

aan de slag

115

oogarts een pupilverwijdende vloeistof in het oog. a Welke irisspieren worden daardoor verlamd?

b Welke irisspieren worden daardoor geactiveerd?

Wat gebeurt er wanneer een lichtstraal invalt op een bolle lens?

Wat gebeurt er met de lichtstralen na lichtbreking door een bolle lens?

Lichtstralen van voorwerpen kortbij of veraf zullen verschillend afbuigen.

Voor een oogonderzoek is er een sterke belichting nodig. Om te vermijden dat de pupil sluit, druppelt de

Wat is het verband tussen het hoornvlies en het harde oogvlies?

a Welk deel van het oog zorgt ervoor dat de beeldpunten toch telkens precies op het netvlies

terechtkomen?

b Maak een schematische tekening van het straalvormig lichaam en duid de delen aan.

116

Wat is de oorzaak van verziendheid en wat is het gevolg voor het zien?

THEMA 02

aan de slag

De plaats waar de blinde vlek ligt, bevat geen fotoreceptoren. Hoe komt het dat we dat niet merken?

We hebben kegeltjes voor rood, groen en blauw licht. Hoe kunnen we andere kleuren waarnemen?

Situeer de verschillende stappen van het zien vanaf de lichtinval via de pupil tot het ontvangen van het

prikkel

receptor

geleider

signaal in de hersenen.

Als een ziekenwagen met de sirene op nadert, hoor je het geluid

steeds luider en wordt de toon hoger. Dat komt omdat:

Geef een voorbeeld van hoe een geluid kan leiden tot een reactie.

de frequentie van het geluid stijgt en het aantal decibel toeneemt.

de frequentie van het geluid daalt en het aantal decibel toeneemt.

de frequentie van het geluid stijgt en het aantal decibel afneemt.

de frequentie van het geluid daalt en het aantal decibel afneemt.

THEMA 02

aan de slag

117

Wat is de functie van het uitwendig oor?

In het oor van zoogdieren liggen gehoorbeentjes. b Benoem de gehoorbeentjes op de figuur.

a In welk deel van het oor liggen de gehoorbeentjes?

c Welk gehoorbeentje is verbonden met het trommelvlies?

d Welk gehoorbeentje is verbonden met het ovale venster?

In welke volgorde komen de volgende organen tot trillen: aambeeld (1) – hamer (2) – ovaal venster (3) – stijgbeugel (4) – trommelvlies (5)? Kruis het juiste antwoord aan. 1–2–3–4–5 5–4–2–3–1

5–2–1–4–3

5–1–2–4–3 3–4–1–2–5

118

Wat is de functie van het middenoor?

THEMA 02

aan de slag

Op de figuur zie je een doorsnede van het slakkenhuis. Benoem de aangeduide delen.

Omcirkel in de onderstaande opsomming de delen van het binnenoor.

trommelvlies – aambeeld - halfcirkelvormige kanalen – orgaan van Corti – stijgbeugel Welk soort receptoren bevinden zich in het orgaan van Corti? fotoreceptoren

mechanoreceptoren thermosensoren nociceptoren

Wat is de functie van het slakkenhuis in het binnenoor?

In welk deel van het orgaan van Corti worden … a receptorcellen geprikkeld bij hoge tonen?

b receptorcellen geprikkeld bij lage tonen?

Om jongeren van pleintjes weg te houden, laat men er zeer hoge geluiden horen. Kun je verklaren waarom jongeren die horen en volwassen niet?

THEMA 02

aan de slag

119

Iemand heeft geen schade aan het uitwendig oor of het middenoor. Ook het orgaan van Corti is niet beschadigd. Toch hoort die persoon niets. Hoe kun je dat verklaren?

Waarom treedt gehoorverlies vooral of eerst op bij de hoge tonen?

120

THEMA 02

aan de slag

EEN LICHAAM IN BALANS DANKZIJ HET ZENUWSTELSEL

THEMA 02

123

VERKEN

124

CHECK IN

HOOFDSTUK 1: Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra?

127

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

127

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand?

130 131 132 136

A Rustpotentiaal B Actiepotentiaal C Impulsgeleiding

137

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

138

1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

144

Hoofdstuksynthese

147

Checklist

150

1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels?

Portfolio

HOOFDSTUK 2: Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking?

2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam? A Onderdelen van het zenuwstelsel B Soorten neuronen en zenuwen

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld? A Bewuste gewaarwording B Gewilde beweging

2.3 Hoe worden reflexen geregeld? 2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel? A Functionele zones B Informatieverwerking

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? A Homeostase voor de lichaamstemperatuur B Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid

151 151 151 154 160 160 162 164 167 167 171 176 176 179 121

Hoofdstuksynthese

182

Checklist

186

Portfolio `

HOOFDSTUK 3: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen?

187

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen?

187

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel? A Werking van exocriene klieren B Bouw van exocriene klieren

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? A Macroscopische bouw van spieren B Microscopische bouw van spieren C Werking van spieren

Hoofdstuksynthese Checklist Portfolio

193 196 198 202

208 212 213

CHECK IT OUT

214

THEMASYNTHESE AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

122

189 189 191

215

CHECK IN

Î Leer het wiel! Uitdaging! Hou je lichaam in balans terwijl je de zijwaartse radslag uitvoert.

voldoende ruimte om de oefening uit te voeren

een assistent

een flinke portie durf HOE GA JE TE WERK?

2 3 4 5 6

plaatsen.

Richt je linkervoet naar die plek. Je linkerbeen mag plooien, je steunt daarop. Houd je andere been (het rechterbeen) gestrekt naar achter.

Plooi je bovenlichaam naar voor en houd je armen daarbij gestrekt.

Zet je handen na elkaar op de grond. Je linkerhand raakt eerst de grond, je rechter daarna. Zwaai tegelijk je gestrekte rechterbeen omhoog. Je linkersteunbeen volgt daarna.

Laat je rechterbeen verder zwaaien en weer contact maken met de grond. Draai bij het neerzetten je rechtervoet wat naar je armen. Je assistent houdt je veilig. Oefen totdat de beweging vloeiend wordt.

Ga goed rechtop staan. Steek je handen in de lucht. Kijk naar de plek waar je je handen gaat

WAT HEB JE NODIG?

THEMA 02

check in

123

WAT GEBEURT ER? Welke prikkels word je gewaar tijdens het uitvoeren van het wiel?

Op welke spieren doe je voornamelijk beroep om het wiel uit te voeren?

Welke onbewuste processen spelen zich af in je lichaam?

HOE ZIT DAT?

Het wiel nauwgezet aanleren kost tijd en moeite. Mogelijk lukt het je niet meteen. Je zintuigen draaien immers

overuren door de vele prikkels. Waar zet je je handen? Hoe ver is dat van je af? Hoe hoog zit je hoofd van de grond? Zijn je spieren voldoende opgespannen?

Na detectie van de prikkels wordt de informatie verzonden en verwerkt nog voor je maar één (veilige) stap zet. Welk

systeem selecteert de belangrijke prikkels, berekent de opeenvolgende bewegingen in stappen? Het wiel verlangt immers heel wat gecoördineerde gewenste spierbewegingen na elkaar. Hoe worden de juiste impulsen naar de verschillende spieren verstuurd? Hoe weten je spieren wat ze precies moeten doen en hoe voeren ze dat uit?

Daarnaast gebeuren er ook tal van andere onbewuste processen in je lichaam. Gelukkig moet je daar niet over nadenken en gebeuren die processen vanzelf, maar hoe regelt je lichaam dat?

Hoe gebeurt het verwerken van de informatie over prikkels?

Hoe wordt bepaald welke effectoren aan de slag moeten en wat de gepaste reactie wordt?

Hoe worden de gewenste bewegingen door de spieren uitgevoerd?

Hoe regelt het lichaam onbewuste reacties?

We zoeken het uit!

124

THEMA 02

check in

VERKEN

Î Hoe werken regelsystemen? OPDRACHT 1

Vul de tekst en het schema aan met de correcte begrippen. Kies uit: bijsturen – effectoren – geleider – gewenste toestand – hormonaal stelsel – informatie – meten – prikkel – reactie – receptoren – regelsystemen – zenuwstelsel

Je wilt prettig kunnen ‘wonen’ in je lijf, ondanks de soms veranderende omstandigheden van buitenaf of binnenin: wilt de juiste vochtbalans, en ga zo maar door …

In het vorige thema leerde je dat een organisme over

je wilt het niet te warm of te koud hebben, je wilt voldoende brandstof, bouwstoffen en zuurstofgas in je lichaam, je

om die veranderingen op te vangen en het lichaam optimaal te laten werken in veranderende omstandigheden. Regelsystemen helpen je bij het

beschikt

, controleren en indien nodig

van bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur, bloedsuikerspiegel, concentratie van

zuurstofgas in je bloed, vochthuishouding … Daarna geleidt het

over die prikkel naar de

of het

. Zij voeren een reactie uit.

Je leerde dat je prikkels kunt opvangen met

waarneembare verandering

lichaamsdeel dat de prikkel herkent en opvangt signaal

lichaamsdeel dat informatie geleidt signaal

lichaamsdeel dat een reactie uitvoert

actie als antwoord op de prikkel

THEMA 02

verken

125

OPDRACHT 2

Vul de tabel aan. In de eerste rij van de tabel zie je een omschrijving van ‘een konijn’. Maak nu zelf een definitie voor een prikkel en een regelstysteem.

met ‘ is’

Geef een synoniem/groepsnaam of omschrijving

of ‘zijn’

Een konijn

een knaagdier

Benoem kenmerken van het begrip

dat lange oren, twee scherpe

Vul aan Noteer het begrip

voortanden, een zacht vel en een breed gezichtsveld heeft.

Een

een

in je

THEMA 02

verken

die je kunt waarnemen.

dat ervoor zorgt dat een organisme

geleider en

omstandigheden gepast reageert.

een samenhangend geheel van een

Een regelsysteem

bij

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al: M uitleggen welke soorten receptoren er bestaan;

M uitleggen hoe een prikkel de receptor activeert.

Je leert nu:

Î Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra?

M hoe elektrische signalen doorheen

Je woning zit vol apparaten die gebruikmaken van elektriciteit.

M hoe signalen worden overgebracht van

lichaam de elektriciteit vrij goed geleidt. Dat is ook nodig, want

zenuwcellen naar verwerkingscentra lopen;

dodelijk zijn. Elektriciteit is gevaarlijk voor ons omdat het

elektrische signalen spelen een belangrijke rol in ons lichaam. Wat is de functie van die elektrische signalen?

de ene naar de andere cel.

Maar een stroomstoot afkomstig van het elektriciteitsnet kan

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

prikkel

receptor

signaal

geleider

signaal

effector reactie

Nadat een prikkel werd geregistreerd door een receptor, wordt informatie over die prikkel naar het zenuwstelsel doorgegeven. Het doorgeven

van de informatie gebeurt door het versturen van signalen, het is de

informatieoverdracht. Zo wordt bijvoorbeeld de informatie van lichtprikkels doorgegeven naar de hersenen.

In de hersenen wordt die informatie verwerkt in specifieke

verwerkingscentra. Zowel de hersenen als het ruggenmerg bevatten

dergelijke verwerkingscentra. Daar worden signalen afkomstig van specifieke plaatsen in het lichaam beoordeeld.

Het zenuwstelsel zorgt dus voor het doorgeven van informatie en is ook een verwerkingscentrum. Na de verwerking wordt de nodige informatie naar de effectoren gestuurd, die een gepaste reactie uitvoeren.

THEMA 02

hoofdstuk 1

127

informatieoverdracht

verwerkingscentrum

prikkel

receptor

effector

reactie

Afb. 72 Informatieoverdracht gebeurt door neuronen.

neuron

Zenuwcellen of neuronen zorgen voor deze informatieoverdracht. Ze brengen andere.

informatie met hoge snelheid over van de ene plaats in je lichaam naar de Hoewel er verschillende soorten neuronen bestaan, kun je bij de meeste neuronen drie duidelijke delen herkennen, die elk een specifieke functie hebben.

Het cellichaam bevat de celkern en heel wat andere celorganellen.

Het cellichaam is meestal verbonden met veel dunne, vertakte uitlopers, die

informatie naar het cellichaam brengen. Die uitlopers worden de dendrieten

genoemd. Sommige neuronen bevatten slechts één dendriet, die zeer lang is. Het cellichaam stuurt de informatie dan verder naar andere cellen via een

zeer lange uitloper (soms langer dan één meter), die meestal alleen op het

einde vertakt is: het axon.

De uiteinden van het axon maken contact met andere cellen zoals

neuronen, spiercellen of kliercellen. Die uiteinden zijn knotsvormig verdikt en noemen we de eindknopjes. Ze bevatten vaak blaasjes gevuld met

boodschappermoleculen (neurotransmitters) die gebruikt zullen worden om

informatie over te brengen naar een volgende cel.

dendrieten

axon myelineschede

cellichaam

celkern

Afb. 73 Delen van een neuron (zenuwcel)

128

THEMA 02

hoofdstuk 1

neurotransmitters

axon

celkern knoop van Ranvier

eindknopjes

doorsnede in lengte

Het axon kan omgeven zijn door een myelineschede. Myeline is een vetachtige stof die aangemaakt wordt door speciale cellen van het

zenuwstelsel. De myelineschede heeft sterk isolerende eigenschappen en speelt een belangrijke rol in de snelheid van prikkelgeleiding. De myelineschede wordt op regelmatige plaatsen onderbroken en die

onderbrekingen worden de insnoeringen of knopen van Ranvier genoemd.

OPDRACHT 3

Bestudeer de figuur van een neuron. Schrijf de juiste letter bij het onderdeel van het neuron. a

Letter in figuur

Afb. 74

Onderdeel

Letter in figuur

axon

myeline

cellichaam

celkern

insnoering of knoop van Ranvier

eindknopje dendrieten

Teken met een pijl in welke richting informatie doorheen het neuron loopt.

Onderdeel

De informatieoverdracht is de geleiding van informatie en gebeurt door zenuwcellen of neuronen. Zij brengen de informatie afkomstig van de

receptoren, naar verwerkingscentra in de hersenen en het ruggenmerg. Na de verwerking geleiden zenuwcellen ook een signaal naar de effectoren.

Aan een neuron kunnen we verschillende delen onderscheiden: • de dendrieten die informatie naar het cellichaam brengen; • het cellichaam;

• het axon dat informatie naar andere cellen brengt. De eind-

knopjes aan de axonuiteinden bevatten neurotransmitters. Een

myelineschede die op regelmatige plaatsen ingesnoerd is (knopen

van Ranvier) kan het axon omgeven. Maak oefening 1, 2 en 3 op p. 215.

THEMA 02

hoofdstuk 1

129

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand?

Receptoren bevinden zich vaak op een grote afstand van de

verwerkingscentra. De afstand van je ogen en gehoororgaan tot de hersenen is niet zo groot, maar van de receptoren in de huid van je tenen naar het ruggenmerg of de hersenen bedraagt toch minstens één meter. En bij

sommige dieren is die afstand nog veel groter.

3 meter

Afb. 75 De afstand tussen receptoren en verwerkingscentra kan snel oplopen bij grotere diersoorten, zoals deze blauwe vinvis.

OPDRACHT 4

Benodigdheden: plakband

10 dominostenen

Voer de opdracht uit.

meetlat (30-40 cm)

Voorbereiding

Afb. 76 Dominostenen worden op een lat vastgekleefd met plakband.

• Meet de lengte (langste zijde) van een dominosteen.

• Snijd tien stukjes plakband af die ongeveer even lang zijn als een dominosteen.

• Plaats de eerste dominosteen nabij het einde van de lat. Maak de achterzijde van de dominosteen vast met een stukje plakband (zie figuur).

• Plaats na de eerste een tweede dominosteen op een afstand van drie vierde van de dominolengte. Bevestig die steen op een gelijkaardige manier.

• Plaats de volgende acht dominostenen telkens op dezelfde afstand van de vorige dominosteen en maak ze op dezelfde manier vast.

• Versterk het aangebrachte plakband door er een extra stuk in de andere richting overheen te kleven

(zie figuur).

• Plaats de lat op een tafel en zorg dat alle dominostenen recht staan. De zijden van de dominostenen

130

waar het plakband aan werden bevestigd, moeten van je weg gericht staan. Duw de eerste dominosteen om. Wat gebeurt met de andere stenen?

Herhaal nog eens. Wat moet je daarvoor eerst doen?

Herhaal nog enkele keren. Vallen alle stenen even snel?

THEMA 02

hoofdstuk 1

Is het mogelijk de stenen in de andere richting te doen omvallen?

Zet alle stenen terug recht. Raak de eerste dominosteen heel zachtjes aan. Wat gebeurt er?

Herhaal, maar gebruik steeds een grotere kracht. Wat stel je vast?

Verwijder één dominosteen in het midden. Zet alle dominostenen opnieuw recht.

Duw de eerste dominosteen om. Wat gebeurt er?

Het vallen van de dominostenen vertoont heel wat gelijkenissen met het

transport van een signaal doorheen het neuron: een signaal in het neuron ontstaat pas als de prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, net zoals je

voldoende hard moest duwen tegen de eerste dominosteen om die te doen omvallen. Dat signaal verstoort een rusttoestand en plant zich als een

kettingreactie met een constante snelheid voort doorheen het axon. De

rusttoestand noemen we de rustpotentiaal.

Rustpotentiaal

In ons lichaam bevinden zich heel wat opgeloste ionen of geladen deeltjes. Bij een zenuwcel in rust zijn de positieve ionen niet gelijk verdeeld tussen

de binnenzijde en de buitenzijde van de cel. Omdat aan de buitenzijde van het neuron meer positieve ionen zitten dan binnen in het neuron, is er

een ladingsverschil. De buitenzijde is positief geladen ten opzichte van de

binnenzijde.

–70 millivolt

celmembraan

kanaal extracellulair buitenzijde

celmembraan celmembraan

Afb. 77 Tussen de buiten- en binnenzijde van het celmembraan is er een ladingsverschil.

intracellulair binnenzijde

Het verschil in lading tussen binnenzijde en buitenzijde veroorzaakt een

elektrische spanning over het membraan, die we de membraanpotentiaal noemen. De membraanpotentiaal bij een zenuwcel in rust bedraagt –70 millivolt en wordt de rustpotentiaal genoemd.

THEMA 02

hoofdstuk 1

131

OPDRACHT 5

ONDERZOEK

Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron. Gebruik Labo 12 op p. 343.

De rustpotentiaal is het potentiaalverschil dat er bij rust heerst tussen de binnen- en de buitenkant van een celmembraan. De rustpotentiaal ontstaat door een ongelijke verdeling van ionen (geladen deeltjes)

binnen en buiten de cel, waardoor de binnenzijde van het membraan negatief geladen is ten opzichte van de buitenzijde.

Actiepotentiaal

Deeltjes zijn niet altijd gelijk verdeeld over een ruimte. Vaak zijn er op de ene plaats meer deeltjes per volume-eenheid (zoals een liter) dan op de

andere. Het aantal deeltjes per volume-eenheid noemen we de concentratie, een begrip waarmee je in de chemie veel aan de slag zult gaan. Om goed te kunnen begrijpen hoe een neuron een elektrisch signaal doorgeeft, is

het belangrijk te weten hoe opgeloste deeltjes zich gedragen wanneer de concentratie in een oplossing niet overal dezelfde is.

ONDERZOEK

OPDRACHT 6

Hoe gedragen deeltjes zich als de concentratie van de deeltjes niet overal gelijk is? 1

Onderzoeksvraag

Hoe verplaatsen theedeeltjes zich tussen twee plaatsen met een ongelijke verdeling? Hypothese

Benodigdheden

glas

water

zakje zwarte thee

Werkwijze

1 2

132

THEMA 02

Vul een glas met water.

Hang het zakje met thee in het glas en observeer onmiddellijk wat er gebeurt.

hoofdstuk 1

Waarneming a

Waar was de concentratie aan gekleurde theedeeltjes bij aanvang van de proef het hoogst?

b Waar was de concentratie aan gekleurde theedeeltjes bij aanvang van de proef het laagst? 6

Verwerking In welke richting hebben de deeltjes zich verspreid? Schrap wat niet past.

De deeltjes verspreidden zich van een plaats met een hoge concentratie / lage concentratie naar een plaats met een hoge / lage concentratie.

b Kost dat proces energie of gebeurt het spontaan? 7

Noteer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Besluit

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Als iemand pannenkoeken bakt, hangt snel het hele huis vol met die lekkere

geur. Dat komt omdat deeltjes die zich kunnen verplaatsen, zowel gassen als vloeistoffen, met elkaar botsen. Daardoor veranderen ze voortdurend van richting en raken ze over de hele ruimte gelijk verspreid. Het verschijnsel

waarbij deeltjes zich verplaatsen van een hoge naar een lage concentratie

noemen we diffusie. Diffusie gebeurt spontaan en kost geen energie. Door diffusie ontstaat er over de gehele ruimte een gelijke verdeling van deze deeltjes, de concentratieverschillen verdwijnen.

Het concentratieverschil tussen positief geladen deeltjes (ionen) aan de

buiten- en binnenkant van een membraan verdwijnt niet door diffusie, omdat de ionen zich niet door het membraan kunnen verplaatsten. Een prikkel kan ervoor zorgen dat de membraaneigenschappen veranderen, waardoor de

ionen wél kunnen passeren. Ze stromen dan massaal door het membraan naar binnen, zodat het concentratieverschil wijzigt.

THEMA 02

hoofdstuk 1

133

OPDRACHT 7 ONDERZOEK

Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal. Gebruik Labo 13 op p. 345.

De positieve lading buiten de cel wordt kleiner en de binnenzijde van

de cel wordt meer positief (minder negatief) geladen. Daardoor verlaagt het ladingsverschil tussen binnenzijde en buitenzijde. De rustpotentiaal depolarisatie.

verdwijnt, het potentiaalverschil verandert. We noemen die fase de

Als de prikkel sterker was dan de prikkeldrempel, stromen zo veel positieve ionen doorheen het membraan dat het ladingsverschil over het membraan

omdraait: de binnenzijde wordt positiever dan de buitenzijde (die nu negatief wordt beschouwd). We spreken dan van een actiepotentiaal of impuls.

Na de actiepotentiaal verplaatsen andere positieve ionen zich, zodat de oorspronkelijke ladingsverdeling zich herstelt (positief buiten de cel,

negatief in de cel). Deze fase noemen we de repolarisatie. Daarna is het axon

gedurende een zeer korte tijd ongevoelig op die plaats. Er kan op die plaats

membraanpotentiaal (mV)

even geen nieuwe actiepotentiaal optreden.

actiepotentiaal

depolarisatie

repolarisatie

prikkeldrempel

rustpotentiaal

-50

-100

134

THEMA 02

hoofdstuk 1

rustpotentiaal 0

7 tijd (ms)

Grafiek 1 Verloop van de elektrische veranderingen op de plaats van een actiepotentiaal

Omdat de ionen of geladen deeltjes zich tijdens dit proces verplaatsen, is de actiepotentiaal een elektrisch signaal.

Een actiepotentiaal kent altijd hetzelfde verloop, ongeacht de sterkte van de prikkel. Het is net als een vallende dominosteen een alles-ofnietsgebeurtenis: ze treedt op of ze treedt niet op.

Bij een prikkel diffunderen positieve ionen doorheen het membraan van een neuron. Daardoor verandert het ladingsverschil over het

membraan, de rustpotentiaal wordt verstoord. Als de prikkel voldoende sterk is draait het ladingsverschil om en wordt de binnenzijde van het celmembraan kortstondig positief ten opzichte van de buitenzijde. Er ontstaat een actiepotentiaal of impuls.

Een actiepotentiaal of impuls is een alles-of-nietsgebeurtenis: ze treedt

op of ze treedt niet op. OPDRACHT 8

Vul de grafiek aan. 1

Benoem de assen en eenheden.

Vul de volgende begrippen aan: • repolarisatie

• actiepotentiaal • rustpotentiaal

• depolarisatie

20 10

–10

–20 –30

–40

–50 –60

–70

Grafiek 2

OPDRACHT 9

Plaats de gebeurtenissen van een impuls in de juiste volgorde. Kies uit: actiepotentiaal – depolarisatie – repolarisatie – rustpotentiaal

THEMA 02

hoofdstuk 1

135

Impulsgeleiding

Door de in- en uitstroom van ionen ontstaat er in het neuron een

concentratieverschil met de zones daarnaast. Daardoor zullen de geladen deeltjes ook hier verplaatsen of diffunderen van een hoge naar een lage BEKIJK DE VIDEO

concentratie. Er ontstaat in het neuron een elektrisch signaal.

Door de verplaatsing van ionen ontstaan er in de zones die naast de

actiepotentiaal liggen, nieuwe concentratieveranderingen en daardoor ontstaan er telkens ook nieuwe actiepotentialen in de richting van de volgende cel. In de richting van het cellichaam ontstaan geen

actiepotentialen omdat op de plaats van een actiepotentiaal eerst de

rustpotentiaal hersteld moet worden. Daarom loopt een actiepotentiaal

altijd in één richting doorheen het axon, namelijk in de richting weg van het cellichaam.

Een actiepotentiaal zet zich dus doorheen het axon voort als een

kettingreactie van verplaatsing van ionen of geladen deeltjes, dus als een elektrisch signaal. De verplaatsing van de actiepotentiaal noemen we de impulsgeleiding.

Het elektrisch signaal wordt gebruikt om informatie te transporteren

vanuit de plaats waar een prikkel werd opgevangen naar de plaats waar de

informatie wordt verwerkt. Als je de impulsgeleiding zou vergelijken met

vallende dominostenen, dan duwt elke steen de volgende om. De gevallen

steentjes worden na enkele ogenblikken terug rechtgezet, zodat je eigenlijk steeds maar enkele steentjes plat ziet liggen.

zin van de impuls

celmembraan

= impuls

ladingsverschuiving

depolarisatie

rustfase

actiefase

ladingsverschuiving

depolarisatie

ladingsverschuiving

depolarisatie Afb. 78 De impulsgeleiding is het gevolg van de verplaatsing van ionen.

136

THEMA 02

hoofdstuk 1

Elke actiepotentiaal doet een actiepotentiaal in de naastliggende zone ontstaan. De impulsgeleiding is de verplaatsing van de actiepotentiaal over het axon. Deze impulsgeleiding loopt steeds in dezelfde richting door het axon, namelijk weg van het cellichaam. `

Maak oefening 4 t/m 8 op p. 215-216.

WEETJE

Wanneer een rups aan een deel van

de plant (zoals een

BEKIJK DE VIDEO

blad) knabbelt, komt uit de beschadigde plantencellen

een boodschappermolecule (glutamaat) vrij. Die

molecule verandert de membraaneigenschappen van aangrenzende cellen, met als gevolg dat positieve ionen in die cellen naar binnen

stromen. De verplaatsing van positieve ionen in één cel veroorzaakt

verplaatsing van positieve ionen in een aangrenzende cel. De

kettingreactie van verplaatsing van ionen veroorzaakt, net zoals bij

dieren, een elektrisch signaal dat informatie over een grote afstand kan vervoeren. Dat elektrisch signaal brengt de productie van

allerhande stoffen op gang die de plant minder appetijtelijk moeten

maken, om zo de vraat te verminderen. Ook planten kunnen informatie

over grote afstand verspreiden door middel van elektrische signalen.

1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels?

Als een prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, ontstaat een elektrisch

signaal of actiepotentiaal. De actiepotentiaal is altijd even groot ongeacht de sterkte van de prikkel. Je kunt het vergelijken met een zaklamp die je

enkel kunt aan- of uitschakelen. De hoeveelheid licht is steeds hetzelfde. We noemen een dergelijke gebeurtenis een alles-of-nietsgebeurtenis.

Hoewel een actiepotentiaal altijd even groot of sterk is, voelt een tik van een potlood toch anders aan dan een tik van een hamer. Zenuwcellen kunnen dus ook informatie over de intensiteit van de prikkel doorsturen naar de verwerkingscentra. Hoe doen ze dat?

De intensiteit of sterkte waarmee je een prikkel waarneemt, hangt af van

het aantal actiepotentialen per seconde en de tijdsduur waarin neuronen actiepotentialen afvuren.

THEMA 02

hoofdstuk 1

137

receptorcel

–– ++ ––

prikkel

impuls

+ – – +

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel 2 impuls bij een zwakke prikkel prikkeldrempel

3 impuls bij een sterke prikkel

Afb. 79 Schematische voorstelling van een impuls bij een zwakke en sterke prikkel.

Informatie over de sterkte van een prikkel wordt door het organisme

geregistreerd aan de hand van het aantal actiepotentialen en de duur van het afvuren van actiepotentialen. Maak oefening 9 op p. 216.

WEETJE

Toen er nog geen sprake was van smartphones, gebruikte men een

soortgelijke code om met elkaar te communiceren over grote afstanden:

morse. De code bestaat

uit een opeenvolging van het aanen uitzetten van een lamp. Door variaties

te maken met het aantal

en de duur van lichtflitsen,

kon een boodschap worden overgebracht. De meest bekende

morsecode is een opeenvolging van drie korte, drie lange en drie korte signalen, wat staat voor de boodschap SOS (‘save our ship’ of ‘save our souls’).

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

Elektrische signalen verplaatsen zich doorheen zenuwcellen. Dat dit snel

gaat, heb je wellicht al eens aan den lijve ondervonden: bij een luide knal

duik je ineen, of bij het aanraken van een gloeiend heet voorwerp trek je je 138

THEMA 02

hoofdstuk 1

hand bliksemsnel terug.

OPDRACHT 10

Hoe snel gaat informatie doorheen neuronen? 1

Onderzoeksvraag Wat is de snelheid van de impulsgeleiding? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden meetlint

smartphone

Werkwijze

Maak groepjes van vier à vijf leerlingen.

Alle leerlingen behalve de eerste en de laatste sluiten de ogen.

3 5 6 7

De leerlingen geven elkaar de hand. De laatste leerling bedient de smartphone.

TEST JE REACTIESNELHEID

De laatste leerling start de test met een klik en sluit de ogen.

Zodra de eerste leerling het scherm groen ziet worden, knijpt de leerling in de hand van de tweede leerling.

Zodra de tweede leerling iets voelt, knijpt hij in de hand van de derde leerling enzovoort. Als de laatste leerling iets voelt, klikt hij op het scherm van de smartphone.

Scan de QR-code om de test te openen.

Herhaal de proef vijf keer. Waarneming

Noteer de resultaten in de tabel en bereken het gemiddelde. Proef

t (s)

4 5

gemiddelde

THEMA 02

hoofdstuk 1

139

b Meet bij elke leerling de weg die de impuls aflegt (bijvoorbeeld van de hand tot de hersenen en van de hersenen tot de andere hand). Noteer in de tabel en bereken de totale lengte. Leerling

s (cm)

1 2 3

4 5 6 totale lengte

Verwerking

Door de afgelegde afstand (Δs) van de impuls te delen door de reactietijd (Δt), kun je de snelheid berekenen: v = Δs / Δt. a

Hoe groot is de snelheid in centimeter per seconde?

b Hoe groot is de snelheid in meter per seconde? c

Hoe groot is de snelheid in kilometer per uur? Besluit

De berekende snelheid (v) van de impulsgeleiding is:

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

140

THEMA 02

Zal de berekende snelheid een overschatting of een onderschatting zijn van de werkelijke snelheid?

hoofdstuk 1

d Wat vond je betrouwbaar aan dit experiment?

Wat vond je onbetrouwbaar aan dit experiment?

Hoe zou je het experiment kunnen verbeteren?

In de vorige opdracht berekende je hoe snel de elektrische signalen

doorheen neuronen gaan. De werkelijke snelheid ligt veel hoger omdat de

weg die het elektrisch signaal zal afleggen veel langer is dan de afstand die jij

hebt gemeten: in de verwerkingscentra loopt de impuls doorheen tientallen neuronen en legt dus daar een langere afstand af. Hoe kunnen zeer hoge

snelheden van impulsgeleiding worden bereikt? In opdracht 11 ga je na of de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd kan worden.

OPDRACHT 11

Test of de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd kan worden. Benodigdheden

ca. vijftig dominostenen drie potloden

Werkwijze 1

Duw met een lat tegelijkertijd de eerste dominosteen van beide reeksen om.

Bouw de opstelling na zoals op afbeelding 80.

Afb. 80

Waarneming

Besluit

THEMA 02

hoofdstuk 1

141

Net zoals bij de dominostenen, kan de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd worden door sprongen te maken over het axon.

Door de aanwezigheid van een isolerende myelineschede kunnen geladen

deeltjes niet doorheen het membraan. De ionen kunnen alleen ter hoogte van de insnoeringen van Ranvier doorheen het membraan passeren. De actiepotentiaal verplaatst zich dan van insnoering naar insnoering. We spreken van een sprongsgewijze impulsgeleiding.

De impulsgeleiding gaat daardoor veel sneller dan bij axonen zonder

myelineschede, tot 150 m/s. Op die manier kan een blauwe vinvis – het

grootste zoogdier op onze planeet – zijn staart bewegen zodra hij iets hoort

of ziet, ook al ligt de staart op bijna 25 meter van de kop. cellichaam

VERGELIJK DE GELEIDINGSSNELHEID

ongemyeliniseerd axon

actiepotentiaal

gemyeliniseerd axon

insnoering van Ranvier

actiepotentiaal

myelineschede

0,5 tot 10 m/s

100 tot 150 m/s

depolarisatie

cellichaam

Afb. 81 Dankzij de myelineschede verloopt de impulsgeleiding veel sneller dan bij een ongemyeliniseerd axon.

142

THEMA 02

hoofdstuk 1

De snelheid van de impulsgeleiding bij gemyeliniseerde axonen is veel

hoger dan bij niet-gemyeliniseerde axonen. Bij gemyeliniseerde axonen gebeurt de impulsgeleiding sprongsgewijs. `

Maak oefening 10 en 11 op p. 216.

OPDRACHT 12

Beantwoord de vragen. 1

De snelheid van de impulsgeleiding door een gemyelinseerde axon bedraagt 150 m/s. Hoe groot is die snelheid in km/h?

Bij een sprintwedstrijd zijn de startblokken en de revolver verbonden met een computer. De computer meet de tijd tussen het startschot en het vertrek van de atleet. Als de starter vertrekt

binnen de 100 milliseconden na het startschot, is er een valse start. Welke afstand zou een impuls doorheen de neuronen

kunnen afleggen in die periode, als de impulsgeleiding 150 m/s bedraagt?

OPDRACHT 13

Door een ziekte wordt de myelineschede van de neuronen in het lichaam aangetast.

Wat is het gevolg daarvan?

WEETJE A

Myeline (oranje) vormt een isolatielaag rondom de uitloper van de zenuwcel (grijs). Daardoor verplaatst de actiepotentiaal zich sneller en kan dus ook de impulsgeleiding snel verlopen.

Door afbraak van de myeline wordt de impulsgeleiding steeds slechter. Dat leidt tot het ontstaan van klachten.

Als de myeline vrijwel volledig is afgebroken, zal helemaal geen signaaloverdracht meer kunnen plaatsvinden.

Zowat 12 000 mensen in ons land lijden aan

multiple sclerose (MS). Dat is een chronische auto-immuunziekte: afweercellen van het lichaam tasten de myelineschede rond

axonen in de centrale verwerkingscentra (de hersenen en het ruggenmerg) aan. Daardoor wordt de impulsgeleiding doorheen het

axon ernstig verstoord of zelfs verhinderd,

waardoor allerhande uitvalsverschijnselen optreden: krachtverlies, blindheid,

geheugenproblemen, coördinatiestoornissen enzovoort.

De oorzaak van de ziekte is onbekend. Er is voorlopig nog geen behandeling die MS kan genezen, maar er

wordt vooruitgang geboekt in de strijd tegen de ziekte. In 2019 hebben wetenschappers een stof ontwikkeld

die bij muizen de groei stimuleert van cellen die een nieuwe myelineschede rond axonen kunnen aanbrengen. Men hoopt nu die stof aan te kunnen passen, zodat ze ook werkzaam is bij mensen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

143

1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

Als je ooit je teen ergens tegen hebt gestoten, weet je dat dat flink pijn kan

doen. De afstand van je tenen naar de verwerkingscentra is veel te groot om door één neuron overbrugd te worden. Neuronen moeten dus in staat zijn om impulsen aan elkaar over te dragen.

De impulsoverdracht gebeurt ter hoogte van de eindknopjes van het axon,

die dicht tegen de dendrieten of het cellichaam van een ander neuron liggen.

Die zone noemen we de synaps.

We kunnen twee soorten synapsen onderscheiden: elektrische synapsen en chemische synapsen. Bij een elektrische synaps ligt het membraan van het eindknopje tegen het membraan van de volgende zenuwcel. Ionen kunnen

doorheen kanaaltjes van de ene cel naar de andere, waardoor het elektrisch signaal zonder tijdverlies van de ene cel doorloopt in de andere. ACTIEPOTENTIAAL

neurotransmitters

synaptisch blaasje

verplaatsing van ionen

elektrische synaps

kanaal voor ionen

chemische synaps

Afb. 82 Er bestaan elektrische en chemische synapsen.

De meeste synapsen zijn chemische synapsen. Tussen het membraan

van het eindknopje van het axon en de volgende cel ligt een zeer smalle ruimte (ongeveer 20 nanometer): de synaptische spleet. Het eindknopje van het axon bevat talrijke synaptische blaasjes die vol zitten met

boodschappermoleculen of neurotransmitters. Wanneer een actiepotentiaal

aankomt in het eindknopje, verplaatsen de blaasjes zich naar de membranen van de eindknopjes. Daar barsten ze open en storten hun inhoud uit in de synaptische spleet. Als de neurotransmitters zich verspreiden,

komen ze op het membraan van de volgende cel terecht, waar ze de

membraaneigenschappen wijzigen. Ionen kunnen daardoor gemakkelijk

doorheen het membraan; ze stromen naar binnen en het ladingsverschil

tussen buiten en binnen vermindert. Zodra in de nieuwe cel een bepaalde waarde overschreden wordt, ontstaat er ook hier een actiepotentiaal of impuls. De overdracht van een impuls van cel naar cel noemen we neurotransmissie.

144

THEMA 02

hoofdstuk 1

axon

synaps eindknopjes

dendriet 4 1 neurotransmitter eindknopje

impuls 3 2

membraanreceptor

axon

impuls

celmembraan

synaptische spleet

synaptisch blaasje

elektrisch signaal

chemisch signaal

celmembraan

elektrisch signaal

Afb. 83 Neurotransmissie tussen een eindknopje van het ene neuron en een dendriet van het aansluitende neuron.

Bij een chemische synaps wordt een elektrisch signaal dus omgezet in

een chemisch signaal dat bestaat uit neurotransmitters. Die brengen de

boodschap over van het ene neuron naar de volgende cel.

Zodra het signaal werd overgedragen, moeten de neurotransmitters

verwijderd worden uit de synaptische spleet. Het verwijderen van de

neurotransmitters kan gebeuren door ze af te breken of terug op te nemen.

Overdracht van informatie tussen zenuwcellen gebeurt ter hoogte

van de synaps. Bij een elektrische synaps loopt het elektrisch signaal rechtstreeks van het ene neuron naar het ander.

Bij een chemische synaps vormen de neurotransmitters een chemisch signaal. Die impulsoverdracht gebeurt in verschillende stappen: 1 2 3 4

De impuls bereikt de eindknopjes van het axon.

Neurotransmitters komen vrij uit de synaptische blaasjes in de

synaptische spleet.

De neurotransmitter komt op het membraan van de volgende cel terecht en wijzigt daar de membraaneigenschappen. Dat is een chemische signaal.

Ionen stromen naar binnen en veranderen de membraanpotentiaal.

Er ontstaat een nieuwe actiepotentiaal in de volgende cel, de impuls

is overgedragen.

Maak oefening 12 op p. 217.

De communicatie tussen een neuron en een spier- of kliercel verloopt op

een vergelijkbare manier als de communicatie tussen een receptor en een neuron.

THEMA 02

hoofdstuk 1

145

WEETJE Gif is in het dierenrijk

alomtegenwoordig: spinnen en slangen gebruiken het om hun

prooi binnen enkele ogenblikken te verlammen of doden. In vele

gevallen is het gif een cocktail van stoffen die inwerken op neuronen. Daarom noemen we die stoffen neurotoxinen.

Zenuwcellen vormen een zwakke schakel bij dieren. Een impuls moet

achtereenvolgens een hele reeks neuronen doorlopen om zijn einddoel te bereiken (bv. de hersenen). Een onderbreking van de impuls in die keten op één plaats zorgt ervoor dat het einddoel niet bereikt wordt, wat verstrekkende gevolgen heeft. Een uiterst kleine hoeveelheid gif volstaat om de geleiding van de impuls te onderbreken. Daarom zijn neurotoxines zeer gevaarlijk.

Neurotoxines kunnen de signaaloverdracht op verschillende manieren beïnvloeden. Sommige neurotoxines breken de myelineschede af en beïnvloeden de snelheid van prikkelgeleiding. Andere neurotoxines

veranderen de membraaneigenschappen van een zenuwcel, zodat een actiepotentiaal niet kan optreden. Ook het vrijstellen van

neurotransmitters ter hoogte van de synaps kan verhinderd worden of

de neurotransmitters zelf kunnen afgebroken worden.

146

THEMA 02

hoofdstuk 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra? Het regelsysteem start met de detectie van prikkels door receptoren. De receptoren halen daar hun informatie uit.

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

De informatie van de receptoren wordt door zenuwcellen of neuronen naar de verwerkingscentra gebracht. Aan een neuron kunnen we verschillende delen herkennen:

dendrieten

neurotransmitters

axon

myelineschede

cellichaam

knoop van Ranvier

celkern

eindknopjes

doorsnede in lengte

celkern

axon

• een cellichaam; •

• een

vertakt is. De

: vertakte uitlopers die informatie naar het cellichaam brengen; : een uitloper die zeer lang kan zijn en enkel op het einde

van het axon bevatten blaasjes neurotransmitters

(boodschappermoleculen). Het axon kan omgeven zijn met

hoogte van de

het cellichaam naar andere cellen.

, dat ter

onderbroken is. Het axon leidt informatie van

THEMA 02

synthese hoofdstuk 1

147

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand? Rustpotentiaal

Actiepotentiaal

Repolarisatie

Door een ongelijke

Als een prikkel sterker is dan

ionen, is de binnenzijde

membraaneigenschappen zodanig dat ionen

van het membraan van een neuron

geladen ten opzichte van de buitenzijde:

de rustpotentiaal.

de prikkeldrempel, wijzigen de

terug naar buiten waardoor de binnenzijde weer

er doorheen kunnen diffunderen en de

wordt: repolarisatie.

rustpotentiaal verstoord wordt.

De verplaatsing van deze geladen deeltjes of ionen vormt een •

• De

verdeling van positieve

• Positieve ionen stromen

stromen naar binnen zodat de

ionen

binnenzijde van het membraan steeds depolarisatie.

wordt:

• Het membraanpotentiaal draait

om (binnenzijde wordt positief ten opzichte van de buitenzijde): de .

• Een actiepotentiaal veroorzaakt

van

ionen in een naastliggende zone van hetzelfde neuron. De verplaatsing van ionen vormt ook hier een

• Door de verplaatsing van ionen

ontstaan er voortdurend nieuwe

concentratieveranderingen en daardoor ontstaan er telkens ook nieuwe

actiepotentialen in de richting van de .

• De voortplanting van die actiepotentialen is de

148

THEMA 02

synthese hoofdstuk 1

herstelt zich.

rustpotentiaal

actiepotentiaal

terugkeer naar rustfase depolarisatie als gevolg van actiepotentiaal

buitenkant van de cel celmembraan binnenkant van de cel

Op deze plaats ontstaat nu de impulsnieuwe actiepotentiaal. geleiding herstelfase

impuls

1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels? Informatie over de intensiteit van de prikkel wordt bepaald door het

en de

waarin actiepotentialen worden afgevuurd.

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? Als het axon omgeven is door myeline, verplaatst de impuls zich

, waardoor de

impuls zich veel sneller doorheen het neuron verplaatst dan wanneer het axon niet gemyeliniseerd is..

1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

Ter hoogte van de synaps eindigt het axon en wordt de informatie overgedragen naar de volgende cel. axon

synaps

eindknopjes

• Bij een

loopt het elektrisch signaal rechtstreeks door naar

dendriet

de volgende cel.

• Bij een

wordt een elektrisch signaal omgezet in een

4 1

impuls

neurotransmitter axon

impuls 2

eindknopje

membraanreceptor

chemisch signaal. Dat bestaat uit neurotransmitters die worden afgegeven in de synaptische spleet en zo de membraaneigenschappen van de volgende

cel kunnen beïnvloeden en er een impuls in kunnen doen ontstaan.

celmembraan

synaptische spleet

synaptisch blaasje elektrisch signaal

THEMA 02

chemisch signaal

celmembraan

elektrisch signaal

synthese hoofdstuk 1

149

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de delen van een neuron benoemen en beschrijven.

• Ik kan beschrijven hoe neuronen informatie over een grote afstand doorgeven.

• Ik kan uitleggen wat de rustpotentiaal is en wat de rol ervan is in impulsgeleiding.

• Ik kan verklaren hoe een actiepotentiaal verloopt.

• Ik kan uitleggen hoe een elektrisch signaal zich verplaatst doorheen een neuron.

impulsgeleiding.

• Ik kan de rol van myeline in verband brengen met de snelheid van

• Ik kan uitleggen waardoor de sterkte van een prikkel wordt bepaald. • Ik kan beschrijven hoe een elektrisch signaal van een cel wordt overgedragen naar een andere cel.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren. • Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

• Ik kan een besluit formuleren.

150

THEMA 02

checklist hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

Î Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking? LEERDOELEN Je kunt al:

M omschrijven wat een neuron is en de onderdelen daarin benoemen;

M de bouw en werking van een receptor omschrijven; M het verloop van de impulsgeleiding en de impulsoverdracht toelichten;

M verduidelijken wat een regelsysteem is. Je leert nu:

M welke delen van je zenuwstelsel betrokken zijn bij de regeling van een goede lichaamswerking;

M hoe informatie in verwerkingscentra verwerkt wordt; M wat het verschil is tussen reflexen en gewilde bewegingen;

mensen met een bionische arm of been. Zij

kunnen het wiel echter net zo goed uitvoeren.

M welke weg impulsen in je lichaam afleggen;

De uitdaging van het wiel wordt nog groter voor

M wat het begrip homeostase inhoudt.

Ook zij controleren en sturen vanuit hun

wil de bewegingen aan, maar zij sturen hun impulsen naar hun elektronische robotarm

of -been. Hoe doen zij dat? Om die vragen te

kunnen beantwoorden, bestuderen we eerst de mogelijke wegen die een impuls aflegt.

2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam?

Onderdelen van het zenuwstelsel

Dankzij je zenuwstelsel kunnen impulsen doorgegeven worden vanuit de receptoren tot bij de effectoren, ook al bevinden die zich op erg

verschillende plekken in je lichaam. Er zijn verschillende zenuwen die daarbij helpen.

zenuw zenuwbundel axon of lang dendriet

bindweefselschede bloedvat Afb. 84 Bouw van een zenuw

THEMA 02

hoofdstuk 2

151

Een zenuw is een bundel met lange uitlopers van verschillende zenuwcellen. Die bundel van uitlopers wordt samengehouden en beschermd door

een bindweefselschede. Op hun beurt worden meerdere zenuwbundels samengehouden door een stevige bindweefselmantel.

Binnen in dat bindweefsel lopen bloedvaten: zij voorzien alle aanwezige structuren van onder andere zuurstofgas en voedingstoffen.

Er zijn verschillende bundels zenuwen, elk met hun specifieke locatie en eigenschappen. Zo geleiden sommige ruggenmergzenuwen (1), zoals de

kuitzenuw, impulsen vanuit je ruggenmerg (2) naar effectoren, bijvoorbeeld

naar bepaalde spieren in je voet. Andere ruggenmergzenuwen zorgen voor de

tegengestelde geleiding, dus vanuit receptoren in je voet naar je ruggenmerg.

Je hersenzenuwen (3) zorgen voor de uitwisseling van informatie tussen je aangezicht en je hersenen (4).

Het ruggenmerg en de hersenen bestaan uit miljarden neuronen. Alle

informatie van receptoren wordt daar gecentraliseerd en verwerkt. Daarom vormen ze samen het centrale zenuwstelsel. Omdat ze erg belangrijk zijn,

worden ze beschermd door een stevige omhuizing: de wervelkolom ligt rond het ruggenmerg, de schedel beschermt de hersenen.

Je ruggenmergzenuwen en je hersenzenuwen daarentegen, liggen veel minder

beschermd en meer verspreid over je lichaam. De ruggenmergzenuwen vertrekken vanuit het ruggenmerg tussen de ruggenwervels door naar

de andere lichaamsdelen. De ruggenmergzenuwen en de hersenzenuwen

behoren tot het perifeer zenuwstelsel. Ook de grensstrengen (5) die parallel rondom de buitenkant van je wervelkolom liggen, behoren tot het perifeer zenuwstelsel. De grensstrengen zijn twee bundels zenuwcellen die tal van

organen met je ruggenmerg verbinden.

OPDRACHT 14

Noteer bij beide figuren de nummers van de correcte onderdelen van het zenuwstelsel. Kies uit: ruggenmergzenuwen (1), ruggenmerg (2),

hersenzenuwen (3), hersenen (4) en grensstrengen (5).

buikzijde

ruggenmergvliezen

rugzijde

152

THEMA 02

hoofdstuk 2

wervel

Afb. 85

Afb. 86

OPDRACHT 15

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

normaal

Wanneer je te lange tijd met gekruiste

dropvoet

benen op een stoel zit, kan het gebeuren dat het je daarna niet meer lukt om een stoeprand op te stappen of een trap te nemen. Je probeert je voet wel op te heffen, maar je spieren slagen er niet meer in je tenen met je voet omhoog te trekken. Door met je benen voortdurend gekruist te zitten, oefen je met je onderste knie druk uit op een zenuw in de holte achter de knie erboven. De zenuw raakt bekneld, krijgt daardoor te weinig voedsel en zuurstofgas en kan schade oplopen. Men spreekt van een dropvoet.

Afb. 87

kuitzenuw

Beoordeel met goed of fout en leg

Tot welk type zenuw behoort de kuitzenuw, als je weet dat de kuitzenuw het ruggenmerg verbindt met

Gebruik de afbeelding om de lengte van de axonen in die kuitzenuw in te schatten.

uit: ‘Een dropvoet is een spierziekte’.

de spieren die voet heffen?

Op basis van de ligging, functie en aanwezige beschermende structuren deelt men het zenuwstelsel in twee delen in:

• Het centrale zenuwstelsel met de hersenen en het ruggenmerg ligt

centraal in het lichaam en wordt beschermd door de wervels van de wervelkolom en de schedel.

• Het perifeer zenuwstelsel loopt door het hele lichaam. Het is opgebouwd uit hersenzenuwen, ruggenmergzenuwen en

grensstrengen. Die zenuwen vervoeren impulsen van de receptoren

naar het centraal zenuwstelsel, en van daaruit naar de effectoren. Maak oefening 13, 14, 15 en 16 op p. 217-218.

THEMA 02

hoofdstuk 2

153

Soorten neuronen en zenuwen

Als je zenuwstelsel niet goed werkt, zoals bij een dropvoet, worden bepaalde impulsen niet doorgegeven in je lichaam. Drie verschillende typen neuronen spelen daarbij een cruciale rol. Het onderscheid tussen die neuronen

wordt gemaakt op basis van de richting waarin ze de impuls doorgeven.

Elk type vertoont eveneens een kenmerkende bouw. Je vindt ze terug op

schakelneuronen sensorisch neuron

afbeelding 88.

motorisch neuron geleidt impuls

schakelneuronen

motorisch neuron

je armspieren trekken samen

sensorisch neuron geleidt impuls

mechanoreceptoren in je hand maken impulsen aan wanneer je een bal in je hand voelt vallen

OPDRACHT 16

Een baseballspeler vangt en gooit een bal. Gebruik afbeelding 88 om de vragen te beantwoorden. 1

Welke receptor van de baseballspeler merkt het vangen van de bal op?

Geef bij elk stap tussen het opvangen en het wegwerpen van de bal aan welke cellen daarvoor

verantwoordelijk zijn.

2 3 4

154

THEMA 02

Stappen

De prikkel omzetten naar een impuls

De impuls geleiden van de receptor

naar de hersenen

De impuls verwerken in de hersenen

De impuls geleiden vanuit de hersenen

naar de armspieren

hoofdstuk 2

Cellen

Afb. 88

Welke effector zorgt voor de reactie van de baseballspeler?

Bij het spel met de basketbal worden er elektrische impulsen doorgegeven via de dendrieten en axonen van meerdere neuronen. Daarbij spelen drie typen neuronen een rol.

Afferente of sensorische neuronen

Sommige neuronen brengen impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel. Die neuronen noemen we afferente neuronen. Omdat deze neuronen dus gevoelig zijn voor impulsen van receptoren worden ze ook wel sensorische neuronen genoemd.

Een sensorisch neuron herken je aan de twee lange uitlopers: de

dendriet is verbonden met de receptor, het axon loopt naar het centrale `

zenuwstelsel. De dendriet kan wel een meter lang zijn en je hele arm of been overbruggen.

Efferente of motorische neuronen

Neuronen die impulsen geleiden vanuit het centraal zenuwstelsel zijn

efferente neuronen. Wanneer efferente neuronen spieren of klieren in

werking zetten, worden ze ook wel motorische neuronen genoemd. Het zijn deze neuronen die beschadigd worden bij een dropvoet. myeline. Dat axon kan tot meer dan één meter lang zijn. Schakelneuronen

Neuronen die impulsen overbrengen binnen het centrale zenuwstelsel

Een efferent neuron vertoont korte dendrieten en een lang axon met

noemen we schakelneuronen. Ze liggen dus in het ruggenmerg of in de hersenen.

Schakelneuronen kunnen impulsen ontvangen en doorgeven aan

motorische neuronen of andere schakelneuronen. Omdat ze meerdere zenuwcellen verbinden, worden ze ook wel interneuronen genoemd (‘inter’ betekent ‘tussen’).

Ze hebben talrijke dendrieten en korte axonen, vaak zonder of met maar weinig myeline. WEETJE

Fantoompijn is een pijngevoel vanuit een

lichaamsdeel dat je niet meer hebt. Daarbij

kan het bijvoorbeeld gaan om pijn vanuit een geamputeerde borst, been, arm of zelfs kies. Het kan dus gebeuren dat je kiespijn blijft

bestaan nadat je tand met wortel en zenuw al verwijderd werd. Het zijn de schakelneuronen

in de hersenen die deze foutieve impulsen geven en de fantoompijn veroorzaken. Meer dan de helft van de mensen met een verwijderde ledemaat heeft weleens fantoompijnen. Die pijnen voelen dan als zeurderig, brandend of tintelend.

THEMA 02

hoofdstuk 2

155

OPDRACHT 17

ONDERZOEK

Welke informatie geeft de pupilreflex over de gezondheidstoestand van je neuronen? Je pupil wordt kleiner wanneer je licht in één oog schijnt. Dat wordt een directe pupilreflex genoemd. Tegelijk verkleint echter ook de pupil van je niet-beschenen oog. Dat heet de indirecte pupilreflex. 1

Onderzoeksvraag Welke informatie geeft een pupilreflextest over de Hypothese

Benodigdheden -

TIP

Werkwijze

Je wilt een zo groot

goede werking van de verschillende typen neuronen?

Noteer eerst de pupildiameter van beide ogen in het halfduister.

Noteer die grootte van de pupil van elk oog.

waarnemen.

Belicht plots een van beide ogen, houd eventueel een kartonnetje tussen beide ogen. Meet met het latje de grootte van de pupil van elk oog meteen na het belichten.

mogelijke verandering

Herhaal voor het andere oog. Waarneming

Noteer je waarnemingen in de tabel.

Diameter linkerpupil (1)

Diameter rechterpupil (2)

voorafgaand aan belichting

belichting linkeroog (1)

belichting rechteroog (2)

Verwerking De fotoreceptoren in het netvlies achteraan in je belichte oog zetten de plotse lichtprikkel om in een

impuls, die door sensorische neuronen (via je oogzenuw) vanuit dat oog naar het verwerkingscentrum 156

THEMA 02

hoofdstuk 2

van je hersenen gaat. Vanuit de schakelneuronen in je hersenen wordt automatisch een snelle

impuls teruggestuurd naar de irisspieren van beide ogen via motorische neuronen. Beide pupillen worden daardoor nauwer. Als gevolg daarvan

linkeroog

rechteroog

worden je ogen beschermd tegen te veel licht. De

schakelneuronen in je hersenen regelen dat proces onbewust, je moet er dus niet over nadenken. Men noemt die onbewuste reactie daarom een reflex.

Als je sensorische neuronen, schakelneuronen en motorische neuronen hun werk goed doen, zorgt

één lichtprikkel in één oog voor een samentrekking van beide irissen. a

Vul aan:

verwerkingscentrum hersenen

• De rode neuronen op de afbeelding zijn

Afb. 89 Bovenaanzicht van het linker- en rechteroog en de hersenen

• De groene neuronen op de afbeelding zijn

• De blauwe neuronen op de afbeelding zijn

b Bestudeer afbeelding 89 en kruis het correcte antwoord aan. Welk neuron is stuk wanneer enkel pupil 1

Welk neuron is stuk wanneer enkel pupil 1

het belichten van oog 2?

belichten van oog 2?

reactie vertoont na het belichten van oog 1 en zowel pupil 1 als pupil 2 reactie vertonen na rode afferente neuron

groene efferente neuron

reactie vertoont na het belichten van oog 1

en ook enkel pupil 1 reactie vertoont na het rode afferente neuron

groene efferente neuron naar oog 2

schakelneuronen in de hersenen

geen enkel neuron

Besluit

Vul het besluit aan.

Je kunt met een eenvoudige pupilreflextest dus snel ontdekken of een van je neuronen . Wanneer bij belichting van om het even welk oog

reageren, dan is er geen schade aan

en ook niet aan de Reflectie

irissen

, motorische neuronen,

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

THEMA 02

hoofdstuk 2

157

Een zenuw kan onderdelen van verschillende soorten neuronen bevatten:

• Sensorische zenuwen bevatten axonen en dendrieten van sensorische neuronen.

• Gemengde zenuwen bevatten uitlopers van sensorische en motorische neuronen.

• Motorische zenuwen bevatten enkel axonen van motorische neuronen die naar effectoren lopen.

Omdat zenuwen vele zenuwcellen bevatten, kunnen er gelijktijdig meerdere impulsen verstuurd worden tussen het centraal zenuwstelsel en de

receptoren en effectoren rondom.

Al naargelang de richting waarin impulsen doorgegeven worden en de bouw van de neuronen, spreekt men van drie typen:

• Afferente of sensorische neuronen: geleiden impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel.

• Efferente of motorische neuronen: geleiden impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar effectoren.

• Schakelneuronen: geleiden impulsen tussen verschillende soorten

neuronen binnen het centrale zenuwstelsel.

Zenuwen worden onderverdeel in sensorische zenuwen, motorische

zenuwen en gemengde zenuwen, al naargelang ze uitlopers bevatten van respectievelijk sensorische neuronen, motorische neuronen of beide.

Dankzij zenuwen kunnen er gelijktijdig meerdere impulsen tussen vele receptoren, verwerkingscentra en effectoren verstuurd worden. `

OPDRACHT 18

Maak oefening 17 en 18 op p. 218-219.

DOORDENKER

Beantwoord de vragen.

Bij een aangezichtsoperatie is de chirurg erg voorzichtig.

Hij wil vooral geen schade toebrengen aan de

aangezichtszenuwen. Op deze foto kun je er zelf één opmerken. 1

158

Duid de zenuw aan met een pijl.

Leg aan de hand van de kleur van de

aangezichtszenuw uit waarom jij precies daar je pijl tekende. Tip: net als room is myeline een vetstof.

THEMA 02

hoofdstuk 2

Afb. 90

Ook een dwarsdoorsnede van je ruggenmerg laat kleurcontrast zien. Duid met een pijl aan op de foto welk deel van je ruggenmerg geen schakelneuronen bevat.

Afb. 91

Motiveer waarom je dat deel aanduidde.

OPDRACHT 19

Afb. 92

ruggenmerg

ONDERZOEK

Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie. Gebruik Labo 14 op p. 349.

OPDRACHT 20 ONDERZOEK

Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw. Gebruik Labo 15 op p. 351.

THEMA 02

hoofdstuk 2

159

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld?

Bewuste gewaarwording hersendeel voor prikkelgewaarwording

schakelneuron in de thalamus

sensorisch neuron

schakelneuron in het ruggenmerg

Afb. 93 Een bewuste gewaarwording wordt verwerkt in het hersendeel voor prikkelgewaarwording.

Een goede baseballspeler is zich bliksemsnel bewust van het balcontact. Hij

weet meteen dat een aankomende bal zijn hand raakt, zonder dat hij de bal

moet zien. Het aanvoelen van de plek van de bal in de hand is een bewuste gewaarwording. Daarmee wordt bedoeld dat de baseballspeler de positie van de bal in de hand precies te weten komt: zijn hersenen verzamelen

informatie over de plek van de bal en verwerken die tot een bewust besef

over de ballocatie. Met behulp van de inschatting van de balpositie bepaalt de speler zijn volgende worp.

Om te komen tot die bewuste gewaarwording vertrekt er eerst een impuls

vanuit de mechanoreceptoren in de hand. Van daaruit loopt de impuls via

sensorische neuronen naar schakelneuronen in het ruggenmerg. Die geleiden op hun beurt de impuls, via schakelneuronen naar de hersenen, tot aan

het hersendeel voor prikkelgewaarwording. De groep schakelneuronen die op die plek van je hersenen zit zorgt ervoor dat je bewust een prikkel kunt ervaren. Elke bewuste gewaarwording verloopt op die manier. 160

THEMA 02

hoofdstuk 2

Je bent je bewust van wat je ziet, hoort, ruikt, proeft of voelt omdat de impulsen, via sensorische neuronen en schakelneuronen, het juiste hersendeel voor gewaarwording of prikkelbesef bereiken.

Je zult in een van de volgende punten ontdekken dat dit hersendeel voor prikkelgewaarwording in de grote hersenen ligt. OPDRACHT 21

prikkel

receptor Zij maken de impuls aan. 1 2 3

het

loopt

in de arm dat tot aan in de grijze stof van

geleiding

Vul het traject van een impuls aan voor de bewuste gewaarwording van een aankomende baseball in je hand.

het

Schakelneuronen in het hersendeel voor

in de (grote) hersenen

zorgen ervoor dat je de prikkel bewust kunt waarnemen.

in de hersenen

THEMA 02

hoofdstuk 2

161

Gewilde beweging

OPDRACHT 22

Onderzoek het impulstraject voor het gewenste wegwerpen van de baseball. Bestudeer daarvoor de figuur en vul de tabel aan. hersendeel voor gewilde beweging

hersendeel voor prikkelgewaarwording

Afb. 94

Het impulstraject voor het bewust gooien van de bal wordt opgestart in het hersendeel voor

geleiding

Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de impuls na elkaar: •

• een

effector

in de hersenen en het ruggenmerg

doorheen de arm tot aan de armspier

reactie

Om te komen tot het opzettelijk werpen van de baseball wordt er een

impuls aangemaakt in het hersendeel voor gewilde bewegingen. De groep schakelneuronen die op deze plek van je hersenen zit, start daarmee de 162

THEMA 02

hoofdstuk 2

beweging op.

Van daaruit loopt de impuls via schakelneuronen in je hersenen en ruggenmerg en een motorisch neuron in je arm tot aan je spieren.

Ook elke andere gewilde beweging volgt dat impulstraject. Je bent je bewust van die bewegingen omdat impulsen vanuit dat specifieke hersendeel vertrekken.

Je zult in een van de volgende punten ontdekken dat ook het hersendeel voor gewilde bewegingen in de grote hersenen ligt.

gewilde beweging

prikkel receptor via sensorisch neuron

schakelneuronen in de hersenen

bewuste gewaarwording

schakelneuronen

de bal voelen

impulsgeleiding

aan je voet

impulsgeleiding

via motorisch neuron

effector reactie

in de hersenen

via motorisch neuron

reactie

een beslissing

Je werpt de baseball.

impulsgeleiding

effector

als gevolg van

als antwoord op een

bewuste gewaarwording

Je bent je bewust van een prikkel wanneer de informatie over die prikkel in het hersendeel voor bewuste gewaarwording verzameld en verwerkt wordt.

Het impulstraject voor een bewuste gewaarwording verloopt als volgt: sensorisch neuron

receptor

schakelneuronen in ruggenmerg en

hersendeel voor bewuste gewaarwording

hersenen

Je voert een beweging bewust uit wanneer de impuls voor die beweging aangemaakt wordt en vertrekt in het hersendeel voor gewilde bewegingen.

Het impulstraject voor een gewilde beweging verloopt als volgt: hersendeel voor gewilde beweging neuron

effector

schakelneuronen

motorisch

Een gewilde beweging volgt vaak, maar niet noodzakelijk, op een

bewuste gewaarwording. `

Maak oefening 19, 20 en 21 op p. 219 en 220.

THEMA 02

hoofdstuk 2

163

2.3 Hoe worden reflexen geregeld?

In het vorige thema leerde je dat de irissen van je ogen ervoor zorgen

dat de invallende lichthoeveelheid precies goed zit voor een optimale

beeldvorming. Maar je irissen beschermen je ogen ook tegen al te grote

lichtinval: te plots en te intens licht zou er immers voor kunnen zorgen dat de fotoreceptoren in het netvlies stuk gaan. Daarom vertonen je ogen een

pupilreflex bij intense lichtinval. Snel en onbewust wordt daarbij de grootte BEKIJK DE PUPILREFLEX

ogenblikkelijk.

van je pupil geregeld. Je moet er dus niet bij nadenken en de bescherming is Zo’n onbewuste, snelle reactie noemt men een reflex. Maar hoe wordt zo’n reflex precies geregeld?

OPDRACHT 23

Voer de opdracht uit en beantwoord de vraag.

Twee proefpersonen gaan voor de klas staan. Ze nemen achter elkaar plaats,

de voorste wordt geblinddoekt. De achterste leerling geeft op het teken van

de leerkracht met beide knieën tegelijk een zachte stoot in de knieholten van de voorste leerling.

Wat stel je vast bij de geblinddoekte persoon?

Waarom denk je dat hij dit gedrag vertoont?

De geblinddoekte persoon bij het experiment vertoont een reflex, meer specifiek de strekreflex. Leg uit door aan te vullen.

Een reflex is een

van je lichaam op een prikkel.

Net zoals bij de pupilreflex voeren je beenspieren hier snel en automatisch

een reactie uit, de strekreflex. Die gebeurt zo snel dat je pas na het uitvoeren ervan je bewust wordt van wat er gebeurde.

Dat komt omdat het impulstraject van de reflex heel erg kort is, veel korter dan het impulstraject van de bewuste gewaarwording.

Door de stoot in de knieholte worden de bovenste dijspieren gerekt en

langer. Die prikkel wordt opgevangen door mechanoreceptoren. Zij sturen via

een sensorisch neuron een impuls naar je ruggenmerg. Die impuls wordt daar onmiddellijk overgedragen naar een motorisch neuron. Dat neuron loopt

naar je bovenste dijspieren, die als reactie samentrekken. Je been strekt zich. 164

THEMA 02

hoofdstuk 2

schakelneuron sensorisch neuron mechanoreceptoren

motorisch neuron

bovenste dijspier

onderste dijspier

Afb. 95 Impulstraject van een reflexboog

Het korte impulstraject volgt een reflexboog: dat is voor dit voorbeeld het eenvoudige en korte traject van één sensorisch neuron en één motorisch

neuron.

Omdat het traject tussen receptor en effector erg kort is, komt de impuls heel

snel aan bij de effector en gebeurt de reactie of bijsturing erg snel. Dat maakt een reflex zoals de strekreflex erg zinvol: het snelle strekken zorgt ervoor dat je niet helemaal door je knieën gaat en niet zult vallen en je verwonden. Omdat de hersenen, en dus ook het hersendeel voor bewuste

gewaarwording, niet in het impulstraject betrokken zijn, ben je je niet bewust

reflexboog

prikkel

receptor

impulsgeleiding

van de reflex tijdens de uitvoering.

Toch zal er na de reflex ook een impuls bij het hersendeel voor bewuste gewaarwording aankomen; dat signaal komt echter veel later aan in de hersenen. Je zult je dus pas later bewust worden van wat er gebeurde.

Bij het voorbeeld van de pupilreflex zijn naast sensorische en motorische neuronen ook schakelneuronen opgenomen in het impulstraject. Die schakelneuronen beslissen of een aankomende impuls doorgegeven

moeten worden naar de effector. Ze zullen de impuls pas doorgeven bij een voldoende sterke impuls.

via sensorisch neuron

schakelneuron eventueel

ruggenmerg

impulsgeleiding

via motorisch neuron

effector reactie

THEMA 02

hoofdstuk 2

165

WEETJE Je wervels worden

rugzijde

door kraakbenige

ruggenmerg

tussenwervelschijven

geknelde ruggenmergzenuw

van elkaar

gescheiden.

Zo’n tussen-

wervelschijf laat

ruggenmergzenuw

kern

bewegingen toe

buikzijde

tussen de wervels

buitenring

uitpuilende kern buikzijde

schokken op.

Afb. 96 Zijaanzicht en bovenaanzicht van tussenwervelschijf tussen twee wervels

onderling en vangt

Wanneer de hardere buitenring van de schijf scheurt en daardoor de kern doorheen de buitenring naar buiten puilt, spreekt men van een hernia. Die hernia kan tegen je ruggenmergzenuw drukken en pijn veroorzaken. Soms voel je uitstralingspijn in een been omdat in de betreffende ruggenmergzenuw neuronen afkomstig van je been liggen. Soms voel je ook helemaal geen pijn, maar verlies je je evenwicht bij onverwachte knieplooiing. Dat zou kunnen betekenen dat de hernia tegen de neuronen van de reflexboog drukt. De geleiding van impulsen gebeurt dan minder goed.

Heel vaak onderzoekt een arts je dan met een

linkerquadriceps

kniepeesreflextest. Daarbij slaat hij of zij onverwacht met

een hamertje op je kniepees (onder je knieschijf). Die

stevige structuur, die de verbinding vormt tussen je bot en

kniepees

je bovenste dijspieren, wordt met een

tik ingedrukt, waardoor ook je bovenste

dijspieren plots verlengen. Als alles goed werkt, zou je daardoor een strekreflex

moeten vertonen. Als dat niet het geval is,

Afb. 97 Met een hamertje wordt de kniepeesreflextest uitgevoerd.

dan zou dat een indicatie kunnen zijn voor een hernia.

BEKIJK DE KNIEPEESREFLEX

Een reflex is een snelle en onbewuste reactie op een prikkel.

Een reflexboog is het regelsysteem dat een reflex coördineert. Het

impulstraject bestaat uit: een receptor, een sensorisch neuron, een motorisch neuron en de effector. Soms is ook een schakelneuron betrokken.

Bij een reflex is het impulstraject vaak heel kort. Daardoor kan de

effector snel reageren. Reflexen helpen daarbij gevaarlijke situaties te vermijden of je lichaam te beschermen. Omdat het hersendeel voor

bewuste gewaarwording niet betrokken is bij die regeling, verloopt de reflex onbewust en automatisch.

Soms wordt de informatie alsnog naar de hersenen gestuurd. `

166

THEMA 02

hoofdstuk 2

Maak oefening 22 en 23 op p. 221.

2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel?

Functionele zones

Hersenwetenschappers ontdekten al dat verschillende delen van de

hersenen een verschillende functie hebben. Verschillende grote groepen

neuronen in je hersenen voeren dus telkens andere verwerkingsprocessen uit. Dat worden de functionele zones in de hersenen genoemd.

Toch ontdekken wetenschappers elke dag weer veel over de werking van de hersenen en hun functionele zones. OPDRACHT 24

Beantwoord de vraag na het raadplegen van de bronnen.

Een goedhorend proefpersoon wordt gevraagd actief naar muziek te

luisteren tijdens het zoeken naar breinactiviteit in een MRI-/NMR-scanner. Actieve neuronen zijn sterker doorbloed en geven daardoor een groter geactiveerd worden bij een bepaalde hersenactiviteit, zoals bij het

beluisteren van muziek. De functionele zone die het muziek beluisteren reguleert, ligt in de grote hersenen, in de slaaplob.

Afb. 98

contrast op het MRI-beeld. Zo kun je zien welke zones van de hersenen

Ook aan de hand van een netwerk van

Uit hersentrauma’s kun je ook heel wat leren

bepaalde functie hebben. Die techniek

hoofd. Hij herstelde, maar veranderde erg van

draden die elektrische activiteit meten, kan men achterhalen welke zones een

wordt elektro-encefalografie genoemd (EEG). Ook daarbij wordt gemeten

hersenactiviteit gerelateerd aan de

opdracht die de proefpersoon krijgt.

over de functie van een hersendeel. Zo kreeg

een spoorwegarbeider een ijzeren staaf door zijn karakter: hij werd agressiever, vloekte vreselijk

en kon zijn impulsen niet onder controle houden. Men besloot dat zijn defecte voorhoofdslob impulscontrole reguleert.

THEMA 02

hoofdstuk 2

167

Ook door elektrostimulatie kan men functionele

frequentie 260/s spanning 4V

zones en dus verwerkingscentra ontdekken. Men geeft met een generator een elektrische impuls aan een

welbepaald gebied van de hersenen. Zo zal een kat bijvoorbeeld haar achterpoot optillen wanneer de

buitenkant van haar grote hersenen een elektrisch

signaal krijgen. Men weet daardoor dat de bovenzijde de achterpoten reguleert.

Afb. 99

van de grote hersenen bij katten spierbewegingen van

Welke verschillende manieren om functionele zones in de hersenen te ontdekken worden in de bronnen vermeld? Kruis de juiste antwoorden aan.

het bestuderen van de hersendelen met een microscoop

het leggen van verbanden tussen bepaalde gebreken en de aanwezige hersenschade het leggen van verbanden tussen opgelegde activiteiten met medische beelden

bestraling met x-stralen in een scanner

het onderzoeken van reacties na elektrostimulatie

hersenstam

grote hersenen

kleine hersenen

Afb. 100 Ligging en zijaanzicht van de hersenen

168

THEMA 02

hoofdstuk 2

Het valt niet mee om met het blote oog duidelijk waarneembare delen van

de hersenen te herkennen. Ook binnenin is het moeilijk onderscheid maken tussen de inwendige delen, laat staan dat je individuele functionele zones zou kunnen onderscheiden.

wandlob

voorhoofdslob

achterhoofdslob

wandlob

slaaplob

kleine hersenen

hersenstam

Afb. 101 Bovenaanzicht en zijaanzicht van de hersenen

ruggenmerg

achterhoofdslob linkerhemisfeer rechterhemisfeer

De grote hersenen liggen bovenaan je hersenen. Het is het deel met de talloze groeven en windingen. Ze bestaan uit twee hemisferen of hersenhelften, die onderling verbonden zijn via de hersenbalk. Elke

hersenhelft is verdeeld in vier lobben: de frontale lob of voorhoofdslob, de

wandlob met daaronder de slaaplob, en de achterhoofdslob.

Verstopt onder de grote hersenen zitten de tussenhersenen. In die

tussenhersenen liggen onder andere de thalamus, de hypothalamus, en

de hypofyse. Die drie delen maken hormonen aan: regelende stofjes die

andere cellen in je lijf aan het werk zetten en getransporteerd worden via de

bloedbaan.

hersenbalk

tussenhersenen

grote hersenen thalamus

hypothalamus hypofyse hersenstam

kleine hersenen

Afb. 102 Overlangse doorsnede van de hersenen

De hersenstam bevindt zich tussen de tussenhersenen en het ruggenmerg. De kleine hersenen ten slotte, liggen achteraan onder de grote hersenen. Ook die bestaan uit twee hemisferen.

In al deze hersendelen komen meerdere functionele zones voor. THEMA 02

hoofdstuk 2

169

Je hersenen bestaan uit vier waarneembare hersendelen: de grote

hersenen, de tussenhersenen, de hersenstam en de kleine hersenen. Die bevatten elk diverse functionele zones. Een functionele zone is

een grote groep neuronen die een belangrijk verwerkingsproces van je lichaam reguleert. `

Maak oefening 24, 25 en 26 op p. 222 en 223.

OPDRACHT 25

Bestudeer de ontdekplaat over de functionele zones en vul de tabel aan. Zoek met de ontdekplaat uit in welk hersendeel de functionele zones te vinden zijn. Kies uit: grote hersenen, tussenhersenen, hersenstam en kleine hersenen.

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

Functionele zones selectie en verspreiding van impulsen naar de grote hersenen en concentratie

hormoonhuishouding maken, onthouden

gewaarworden van tast, gehoor, smaak, reuk en zicht (sensoriek) verfijnen en timen van bewegingen

evenwicht reguleren geheugen

honger en dorst

bewust associatief en analytisch denken lichaamstemperatuur

170

THEMA 02

hoofdstuk 2

Hersendeel

spreken en onthouden van betekenis van woorden levensnoodzakelijke reflexen zoals ademhaling en hartslag

pupil- en slikreflex

Informatieverwerking

Bij het voorbeeld van de baseballspeler leerde je dat sensorische neuronen informatie over de gevangen bal naar de functionele zone voor bewuste

gewaarwording van de hersenen geleiden. Je ontdekte ook dat motorische

neuronen vanuit de functionele zone voor gewilde bewegingen je armspieren aansturen om de bal weer weg te werpen. Tussen dat opvangen en

wegwerpen verwerken de hersenen van de baseballspeler bovendien heel

wat informatie over de bal, de omgeving en het lichaam van de speler. Maar hoe beoordelen je hersenen de impulsen? Hoe verwerken ze informatie? En hoe nemen ze dan beslissingen?

Wetenschappers kregen nog maar recent beperkt inzicht in de manier

waarop onze hersenen impulsen verwerken. De wijze waarop binnenkomende

informatie beoordeeld wordt en er daarna overgegaan wordt tot een

beslissing, om bepaalde effectoren aan te sturen, is bijzonder complex.

Je kunt de verwerkende neuronen in je hersenen het best vergelijken met een groep logische poorten in een elektronische schakeling. Die logische

schakelingen kunnen immers ook binnenkomende elektrische informatie ontvangen. Daarna verwerken ze die input, om daarna een zinvol signaal

en dus output te verzenden. Om dat beter te begrijpen wordt hieronder het voorbeeld van de zonwering uitgelegd.

Om de zonwering voor het keukenraam te activeren, moet er aan twee

voorwaarden voldaan worden: de zon moet schijnen en het moet in de

keuken warmer zijn dan 25 °C. Dankzij de zonwering warmt de keuken dan niet verder op. De eerste parameter wordt gemeten met een lichtsensor boven de zonwering; die sensor is verbonden met een schakelaar A. De

schakelaar A wordt actief (of sluit) als de sensor zonlicht detecteert. De tweede parameter wordt gemeten met een temperatuursensor in de

keuken. Die is op zijn beurt verbonden met schakelaar B. Schakelaar B

wordt actief (of sluit) als de sensor een temperatuur boven de 25 °C meet. Zowel schakelaar A als B moeten dus gesloten worden zodat de zonwering geactiveerd wordt.

THEMA 02

hoofdstuk 2

171

lichtsensor

temperatuursensor

Afb. 103

zonwering

Verder moet er ook stroom vloeien vanuit de stroombron naar de motor

van de zonwering (doorheen de schakelaars). Dat gebeurt wanneer beide sensoren tegelijk de schakelaars A en B activeren. Alleen onder die voorwaarde opent de zonwering. A

AND

zonwering

Afb. 104

In vele elektrische toestellen, zoals je computer en smartphone, vind je tal

van zulke verbonden schakelaars, maar dan microscopisch klein. Men noemt ze logische poorten. Op afbeelding 104 zie je een EN-poort. Die poort werkt net zoals de groep van twee schakelaars bij de zonwering die we hierboven

bespraken. Ook hier bepaalt de input bij schakelaar A en B elke output die er volgt bij X (de zonwering). Al naargelang de combinatie van signalen die deze logische poort aangeboden krijgt aan zijn ingangen, gaat de uitgang al dan niet een signaal uitzenden. De poort beoordeelt en beslist. De input wordt

verwerkt.

172

THEMA 02

hoofdstuk 2

OPDRACHT 26

Vul de tabel voor de EN-poort aan als je weet dat het niet werken van de zonwering X door een 0 voorgesteld wordt.

1 1

Afb. 105

Ook je hersencellen werken als groepen schakelaars samen en verwerken

op die manier informatie. Veronderstel even dat neuron A en neuron B op

afbeelding 105 sensorische neuronen zijn die toekomen vanuit een thermoen een fotoreceptor in je hersenen. Wanneer het tegelijk voldoende warm

is en voldoende zonnig, zullen die beide neuronen samen schakelneuron X

kunnen aanzetten om een signaal door te sturen naar je zweetklieren, om zo voor afkoeling te zorgen.

De groep neuronen werkt dus samen als een EN-poort. In werkelijkheid

is de hoeveelheid met elkaar verbonden schakelneuronen die deze input

verwerken in jouw hersenen veel groter en vormen ze samen veel complexere schakelingen.

Omdat de hersenen de binnenkomende impulsen over prikkels beoordelen

en daarna beslissen hoe je lichaam zal reageren op die prikkels, noemt men de hersenen ook een verwerkingscentrum.

THEMA 02

hoofdstuk 2

173

OPDRACHT 27

Leg uit waarom je ook deze schakeling van neuronen een verwerkingscentrum mag noemen. Vul de zin aan. Al naargelang de combinatie van impulsen die neuron X aangeboden krijgt vanuit twee toekomende aan zijn

aanmaken of niet. De neuronen

de input en

samen welke output er naar de effectoren gaat.

, gaat neuron X

Afb. 106 Groepen neuronen werken samen en vormen een netwerk.

Het verwerken van informatie in je hersenen gebeurt op een vergelijkbare manier als voor een logische schakeling. Honderd miljard neuronen

communiceren er via nog veel meer verbindingen met elkaar. Net zoals de

componenten van een logische schakeling zijn ze met elkaar verbonden zoals schakelaartjes.

In je hersenen zijn er niet alleen veel meer neuronen betrokken bij de verwerking van informatie, ook het aantal verstuurde impulsen en de

afgelegde afstand is vele duizenden malen groter. De verwerking in de

hersenen is dus veel complexer dan bij een logische schakeling. Men spreekt

daarom van neurale netwerken.

174

THEMA 02

hoofdstuk 2

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum

beoordeelt informatie over een opgevangen prikkel en beslist welke reactie uitgevoerd zal worden.

In de hersenen wordt informatie verwerkt van groepen neuronen. Omdat die verwerking complex is en veel neuronen tegelijk actief zijn, spreekt men van een neuraal netwerk.

OPDRACHT 28

Beantwoord de vragen over de voorgestelde logische poort.

lichtsensor

temperatuursensor

B OR zonwering

zonwering

Is deze uitspraak goed of fout? Leg uit.

‘Bij de OF-poort zal de zonwering enkel geactiveerd worden wanneer én de zon schijnt én de

temperatuur voldoende hoog is.’

Vul de tabel voor de OF-poort aan. A

WEETJE

Maak jezelf slimmer! Wanneer je vaak je leerstof herhaalt bij het studeren, zorg je voor

stevigere communicatie tussen je neuronen en onthoud je leerstof

makkelijker. Dat komt omdat neuronen voortdurend nieuwe dendrieten aanmaken. Die dendrieten groeien in je hersenen alle kanten op.

Wanneer er daardoor plots een nieuwe plek voor impulsoverdracht tussen twee neuronen gecreëerd wordt, zal die communicatieplek

tussen die neuronen steviger gebouwd worden naarmate ze vaker gebruikt wordt. Vaker herhalen, betekent dus netwerken tussen neuronen verstevigen en dus ook beter onthouden.

THEMA 02

hoofdstuk 2

175

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

Homeostase voor de lichaamstemperatuur

Het centraal zenuwstelsel in je lichaam beoordeelt en beslist welke reactie er volgt op een prikkel. De reactie is er steeds op gericht om je lichaam gepast te laten reageren, zodat het optimaal kan werken. Het regelsysteem dat

aan de basis van deze processen ligt, zorgt in je lichaam ook voor het min

of meer constant houden van je lichaamstemperatuur. Het lichaam werkt

immers het best rond 37 °C. Verschillende onderdelen van je zenuwstelsel

regelen samen het behoud van die evenwichtswaarde. Zowel sensorische en motorische neuronen uit het perifere zenuwstelsel, als schakelneuronen uit je centrale zenuwstelsel spelen daarbij een cruciale rol.

Op afbeelding 107 zie je dat een afkoeling of opwarming van je

lichaam wordt geregistreerd door thermoreceptoren in je huid. Die

receptoren brengen informatie daarover via afferente neuronen tot

aan de hypothalamus in je tussenhersenen. In de hypothalamus wordt de binnenkomende informatie beoordeeld. Bij een voldoende sterke

temperatuursverandering beslist de hypothalamus om nieuwe impulsen aan te maken en te versturen naar effectoren, via efferente neuronen, zodat je lichaamstemperatuur weer bijgestuurd kan worden.

Bij koude resulteert de werking van spieren in het vernauwen van de

bloedvaten in de huid, in kippenvel en in bibberen waardoor je het weer

warmer krijgt. Bij te hoge temperaturen leidt de werking van spieren tot het wijder openen van bloedvaten in de huid en de werking van de klieren tot zweten waardoor je lichaam weer afkoelt.

Als de temperatuur weer een gewenste evenwichtswaarde bereikt, zal de hypothalamus oordelen dat de temperatuur weer in orde is

en waakzaam blijven beoordelen zonder nog langer impulsen uit te

zenden. Het beoordelen en beslissen maakt van je hypothalamus een

functionele zone voor temperatuurregulatie en van je tussenhersenen een

verwerkingscentrum.

41° C 40° C

sport 39° C

ontwaken

38° C 37° C 36° C 35° C 34° C

176

THEMA 02

hoofdstuk 2

12u

15u

18u

21u

Grafiek 3 De lichaamstemperatuur tijdens een dag

Verwerkingscentrum De hypothalamus, een klein tussendeel van de hersenen, verwerkt de informatie van de thermoreceptoren en stuurt zenuwsignalen naar meerdere effectoren.

Effectoren

Thermoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die temperatuursveranderingen voelen.

Om gemakkelijk warmte af te geven gaan de haren op het lichaam plat liggen.

Sensor

Bloedvaten in de huid verwijden, zodat de warmte langs de huid naar de omgeving kan afgegeven worden.

Stijging van de lichaamstemperatuur.

Bij 37°C is de normale lichaamstemperatuur bereikt.

Daling van de lichaamstemperatuur.

Zweetklieren produceren meer zweet. Door verdamping daarvan koelt de huid af.

Dankzij al deze processen daalt de lichaamstemperatuur.

Dankzij al deze processen stijgt de lichaamstemperatuur.

Sensor

Thermoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die temperatuursveranderingen voelen.

Haren gaan rechtop staan, zodat er een isolerend laagje lucht rond de huid wordt vast gehouden.

Bloedvaten in de huid vernauwen, zodat er minder warmte via het huidoppervlak verloren gaat.

De spierbewegingen van het bibberen wekken warmte op.

Effectoren

De hypothalamus, een klein tussendeel van de hersenen, verwerkt de informatie van de thermoreceptoren en stuurt zenuwsignalen naar meerdere effectoren.

Verwerkingscentrum Afb. 107 Homeostase voor je lichaamstemperatuur

THEMA 02

hoofdstuk 2

177

Zoals je op grafiek 3 kunt zien, schommelt de lichaamstemperatuur

gedurende een dag rond de 37 °C. De temperatuur kan wat hoger worden, bijvoorbeeld tijdens het sporten. ‘s Nachts kan je lichaam wat afkoelen.

Het regelsysteem streeft er voortdurend naar om een waarde van 37 °C te benaderen, omdat je lichaamsprocessen bij die waarde optimaal kunnen plaatsvinden.

We spreken in dat geval van homeostase. Het regelsysteem krijgt hier de vorm van een cirkel: de reactie vormt een nieuwe prikkel, zodat er

voortdurend kan bijgestuurd worden. Homeostase betekent het zelfstandig stabiel houden van geschikte evenwichtswaarden voor inwendige

parameters, zoals je lichaamstemperatuur, ondanks de veranderende

gebeurtenissen en processen rondom en in je lichaam.

Regelsystemen zijn er niet enkel om je lichaamstemperatuur rond een gewenste evenwichtswaarde te houden. Tal van verschillende

variabelen of parameters in je lichaam schommelen voortdurend rond een evenwichtswaarde. Ook de zuurstofgashoeveelheid in het bloed, ademhalingsfrequentie, hartritme, bloedsuikerspiegel, vochtbalans,

mineraalconcentraties, bloeddruk … zijn mogelijke parameters.

geleiding

verwerkingscentrum

signalen

hypothalamus

receptoren prikkel

thermoreceptoren

signalen

effectoren reactie

37 °C lichaamstemperatuur

homeostase

< 37 °C Afb. 108

178

THEMA 02

hoofdstuk 2

> 37 °C

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

- is ontspanning

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

Homeostase is het stabiel houden van bepaalde parameters in het lichaam, ondanks de veranderende gebeurtenissen en processen

rondom en in het lichaam. Bij het zoeken naar stabiliteit schommelen die parameters rond een evenwichtswaarde.

Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een belangrijke rol bij de homeostase van tal van lichaamsparameters. Zo wordt het

behouden van je lichaamstemperatuur rond 37 °C gereguleerd door de

hypothalamus.

Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid

Wanneer je intens sport, zullen er naast heel wat gewilde bewegingen

en reflexen ook tal van andere organen geactiveerd of afgeremd om je inspanning zo vlot mogelijk te laten verlopen. OPDRACHT 29

Lees de tekst, bestudeer de afbeeldingen en beantwoord de vragen. Een zuurstofsaturatiemeter (of

zuurstofverzadigingsmeter) toont procentueel

hoeveel rode bloedcellen zuurstofgas meedragen. Bij 100 % zijn alle rode bloedcellen volledig met

zuurstofgas gebonden.

Zo’n saturatiemeter wordt vaak in de vorm van

een ‘knijper’ op je vinger gezet. Terwijl het bloed

door je vinger passeert, neemt de meter de kleur van het bloed waar. Hoe meer zuurstofgas er

gebonden is, hoe lichter rood de kleur is. Daaruit

kan de meter afleiden hoeveel zuurstofgas er aan de bloedcellen gebonden is.

Waarden tussen 95 en 100 % zijn helemaal in

Afb. 109 Zuurstofsaturatiemeter

SpO2 100 %

orde. Een waarde onder 90 % wordt desaturatie genoemd en moet behandeld worden.

95 %

Grafiek 4 laat je zien hoe je zuurstofsaturatiegraad verandert tijdens een halfuurtje intens trainen voor het wiel en daarna. 1

Wat merk je in de grafiek op over de

zuurstofsaturatie tijdens het sporten en daarna?

90 %

t/min

Grafiek 4 Zuurstofsaturatiegraad tijdens (blauw) en na (rood) het sporten

THEMA 02

hoofdstuk 2

179

Je weet dat je O2-verbruik tijdens het trainen groot is, bijvoorbeeld in je spieren. Wat moet er allemaal

Gebeuren die processen vanzelf (autonoom) of moet je erover nadenken (bewust)?

gebeuren om ervoor te zorgen dat je spieren voldoende zuurstofgas blijven ontvangen?

Zelfs tijdens een behoorlijke inspanning kan de zuurstofgashoeveelheid in

je bloed bij een saturatiegraad van om en bij een gewenste 95 % gehouden worden. Je lichaam houdt dus zelfstandig de zuurstofgashoeveelheid stabiel rond die gewenste waarde, ondanks het grotere verbruik van

O2 door je inspanningen. Men spreekt daarom van homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed.

grote hersenen

Om deze homeostase te regelen, voert je zenuwstelsel gelijktijdig heel wat regelprocessen uit tijdens een inspanning.

kleine hersenen

Een aantal regelprocessen gebeuren onbewust en zijn het gevolg van

hersenstam

een verhoogde concentratie van koostofdioxide (CO2) in je bloed. Bij

een inspanning zul je immers veel suikers verbranden, en in dat proces

produceert je lichaam CO2. Bij een inspanning detecteren chemoreceptoren meer CO2 en sturen impulsen naar de hersenstam. Schakelneuronen in je

hersenstam sturen op hun beurt impulsen naar je middenrifspieren, die je ademhaling versnellen, en naar je hartspieren, die je hartslag verhogen.

Beide reacties gebeuren onbewust. Op afbeelding 110 kun je terugvinden

hoe de schakelneuronen uit je hersenstam impulsen via je ruggenmerg en perifere zenuwen tot bij je ademhalingsorganen en je hart brengen.

Afb. 110 Deel van het autonome zenuwstelsel

Het deel van je zenuwstelsel dat al die automatische processen regelt, noemt men het autonome zenuwstelsel. Het zorgt onbewust voor de homeostase

van onder andere je lichaamstemperatuur en de hoeveelheid O2 in je bloed.

Een ander deel van het zenuwstelsel helpt bij bewuste waarnemingen, de

bewuste verwerking van de bijbehorende informatie en het uitvoeren van

je gewenste bewegingen. Dat deel wordt het somatische zenuwstelsel of

180

THEMA 02

hoofdstuk 2

animale zenuwstelsel genoemd.

geleiding

signalen

receptoren prikkel

verwerkingscentra autonome zenuwstelsel met o.a. de hersenstam chemoreceptoren

effectoren reactie

+/- 95-99 % zuurstofgassaturatie

• hartspieren +

• ademhalingsspieren +

< 95 %

signalen

homeostase

+ is activering

- is ontspanning

Afb. 111

Je hersenstam regelt automatisch en onbewust het streven naar homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed. Bij een actieve fysieke inspanning worden onder andere hartritme en

ademhalingsfrequentie automatisch gestimuleerd.

Het autonome zenuwstelsel regelt automatische onbewuste processen. Het somatische zenuwstelsel regelt alle bewust gewenste bewegingen. Maak oefening 27 en 28 op p. 224 t/m 226.

THEMA 02

hoofdstuk 2

181

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? 2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam? Op basis van de ligging, functie en aanwezige beschermende structuren kan het zenuwstelsel ingedeeld worden in het centraal zenuwstelsel en het perifeer zenuwstelsel.

onderdelen

•

(1)

•

functie

Perifeer zenuwstelsel

Centraal zenuwstelsel

(2)

Alle informatie van de receptoren wordt hier gecentraliseerd en

•

(3)

•

(5)

•

(4)

De bundels zenuwcellen of

van het perifeer

zenuwstelsel vormen de verbinding

tussen het centrale zenuwstelsel en de

buikzijde

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

Soorten neuronen volgens richting van de impuls: •

• •

182

centrale zenuwstelsel. zenuwstelsel naar effectoren. binnen het centrale zenuwstelsel.

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

Neuronen

: geleiden impulsen van een receptor naar het : geleiden impulsen vanuit het centrale : geleiden impulsen tussen diverse neuronen

Zenuwen

Zenuwen zijn opgebouwd uit lange uitlopers van sensorische en motorische neuronen en met

. Dankzij zenuwen kunnen er gelijktijdig meerdere

tussen vele receptoren, verwerkingscentra en effectoren verstuurd worden.

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld? 2.3 Hoe worden reflexen geregeld?

Het impulstraject van een bewuste gewaarwording vertrekt aan een

Van daaruit wordt via een

een impuls tot aan schakelneuronen van je

in je

in je grote hersenen.

Soms volgt er op een bewuste gewaarwording een gewilde beweging.

Het impulstraject van een gewilde beweging en een reflex ziet er als volgt uit. Gewilde beweging

Reflex schakelneuron sensorisch neuron

hersendeel voor gewilde beweging

gebracht. Die geleiden de impuls tot aan de

mechanoreceptoren

schakelneuron in de hersenen

motorisch neuron bovenste dijspier

motorisch neuron

onderste dijspier

armspier

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

183

Gewilde beweging Impulstraject

Reflex

schakelneuron in de functionele zone

reflexboog

voor gewenste bewegingen van de

prikkel receptor impulsgeleiding

via sensorisch neuron

in de hersenen en het ruggenmerg

schakelneuron eventueel

ruggenmerg

impulsgeleiding

motorische neuronen in de arm

via motorisch neuron

effector reactie

Verwerkingsplek

• Functionele zone voor

rechtstreekse impulsgeleiding naar de

bv. bij

de strekreflex

de grote hersenen

• Vaak zonder verwerking,

• Soms verwerking in de

van

het ruggenmerg of de hersenen, bv. bij de terugtrekreflex of pupilreflex

Automatisch / Bewust

De impuls voor de gewenste beweging vertrekt vanuit schakelneuronen van de functionene zone voor gewilde bewegingen in de

Snelheid reactie

sneller / trager want kort / langer impulstraject

De schakelneuronen van de functionele

zone voor bewuste gewaarwording in de zijn niet

betrokken bij het impulstraject.

sneller / trager want kort / langer impulstraject

2.4 Hoe verwerkt het centraal zenuwstelsel de informatie van een prikkel? Je hersenen bestaan uit meerdere waarneembare hersendelen:

De waarneembare delen bevatten elk diverse functionele zones. Een functionele zone is een grote groep die een belangrijk

184

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

van je lichaam reguleert.

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum uitgevoerd zal worden. Vaak gebeuren beide processen

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? Homeostase is het zelfstandig

houden van geschikte

voor inwendige parameters, ondanks de

welke reactie

een door het lichaam opgevangen

informatie over

gebeurtenissen en processen rondom

en in het lichaam. Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een daarbij een belangrijke rol. regelt automatische onbewuste processen.

Het

regelt alle bewust gewenste bewegingen.

Het

Voorbeeld: lichaamstemperatuur

geleiding

verwerkingscentrum

signalen

receptoren prikkel

signalen

hypothalamus

effectoren

thermoreceptoren

reactie

37 °C lichaamstemperatuur

< 37 °C

homeostase

> 37 °C

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

- is ontspanning

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

185

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de onderdelen van het perifeer en centraal zenuwstelsel benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan de verschillende soorten neuronen benoemen en beschrijven. • Ik kan verduidelijken wat het verschil is tussen een zenuwcel en een zenuw.

• Ik kan de onderdelen van een zenuw benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan omschrijven wat een verwerkingscentrum doet.

• Ik kan omschrijven wat een reflex is en hoe het impulstraject verloopt. • Ik kan de onderdelen van een reflexboog op een tekening benoemen. • Ik kan de belangrijkste waarneembare hersendelen benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan omschrijven wat een functionele zone is. • Ik kan omschrijven wat een neuraal netwerk is.

• Ik kan het impulstraject voor een gewilde beweging beschrijven. • Ik kan voor een reflex en een gewilde beweging duiden wat de

overeenkomsten en verschillen in impulstraject, verwerkingsplek en bewustzijn zijn.

• Ik kan het begrip homeostase omschrijven.

• Ik kan omschrijven hoe en door welke delen van het zenuwstelsel een gewenste lichaamstemperatuur in stand gehouden wordt.

• Ik kan omschrijven hoe en door welke delen van het zenuwstelsel een

gewenste zuurstofgashoeveelheid in het bloed in stand gehouden wordt.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan voor een onderzoek adequate materialen vooropstellen en een waarneming noteren.

• Ik kan aangereikte tekeningen, figuren en grafieken interpreteren en daaruit logische gevolgen trekken.

• Ik kan gericht informatie uit een tekst halen. Je kunt deze checklist ook op

186

THEMA 02

checklist hoofdstuk 2

invullen bij je portfolio.

HOOFDSTUK 3

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? Je kunt al:

LEERDOELEN

M uitleggen hoe het zenuwstelsel is opgebouwd en werkt;

M het onderscheid tussen de werking van een reflex en een gewilde beweging uitleggen;

M uitleggen dat het zenuwstelsel een reactie op prikkels coördineert.

Je leert nu:

te bereiken;

Sluit even je ogen, ontspan je en focus op wat er met je lichaam gebeurt. Je merkte ongetwijfeld op dat je met tussenpozen

M dat reacties erop gericht zijn om een gewenste toestand M hoe exocriene klieren zijn opgebouwd en werken;

M de verschillende soorten spieren onderscheiden op basis van bouw en aansturing;

M uitleggen hoe spieren werken.

inademt. Misschien bewoog je ook wel

even je vingers, of probeerde je met je

ogen te knipperen. Als het stil was, hoorde je misschien wel je eigen hart bonzen.

Actief of niet actief, je lichaam reageert voortdurend op prikkels.

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen?

OPDRACHT 30

Een leerling krijgt een ui, een mes en een snijplank. Hij of zij snijdt de ui in kleine stukjes. 1

Beschrijf nauwkeurig welke reacties van het lichaam je kunt waarnemen bij je klasgenoot.

Welke organen van je het lichaam treden tijdens deze opdracht in werking?

THEMA 02

hoofdstuk 3

187

Tijdens de opdracht zag je dat zowel spieren als klieren in werking treden als reactie op prikkels.

• Je gebruikt verschillende spieren om snijbewegingen te maken en te

voorkomen dat je in je vingers snijdt. Zo helpen spieren om een gewenste actie uit te voeren en schade te vermijden.

• De klieren van je ogen produceren traanvocht om de stoffen van de ui die het hoornvlies prikkelen, te verdunnen en weg te spoelen. Klieren zorgen hier dat er geen schade aan de ogen ontstaat.

In het vorige hoofdstuk zag je al dat opgevangen prikkels worden verstuurd

naar het centraal zenuwstelsel. Daar wordt de informatie verwerkt en wordt bepaald welke acties nodig zijn om een gewenste toestand te bereiken.

Het centraal zenuwstelsel stuurt vervolgens elektrische signalen doorheen zenuwen naar verschillende spieren en/of klieren. Door de werking van

verschillende spieren en klieren te coördineren, probeert het lichaam de homeostase te bereiken.

Omdat spieren en klieren een reactie uitvoeren als antwoord op een

prikkel, noemen we ze de effectoren van het lichaam. De effectoren zijn verantwoordelijk voor de reactie op een prikkel

prikkel

receptor

signaal

geleider

zenuwstelsel

signaal

effector

reactie

Het centraal zenuwstelsel verwerkt prikkels. Die verwerking van prikkels is erop gericht om de werking van verschillende lichaamsdelen zo op

elkaar af te stemmen dat het lichaam een gewenste toestand bereikt. Dat gebeurt door impulsen via zenuwen te sturen naar de spieren en

de klieren, die de gevraagde reactie uitvoeren. Spieren en klieren zijn

daarom de effectoren van het lichaam. Zo ontstaat een beweging of een klierafscheiding als antwoord op prikkels.

188

THEMA 02

hoofdstuk 3

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Een klier is een orgaan dat bepaalde stoffen produceert. Veel klieren in

ons lichaam scheiden producten af aan het lichaamsoppervlak: ze komen

zo terecht in het uitwendig milieu. Denk bijvoorbeeld aan zweetklieren, die

zweet afscheiden op de huid. Dergelijke klieren noemen we exocriene klieren (‘exo’ betekent ‘buiten’).

Omdat het spijsverteringsstelsel via de mond en de anus in contact met

de buitenwereld staat, wordt de binnenzijde van het spijsverteringsstelsel gezien als een lichaamsoppervlak dat in contact staat met het uitwendig

milieu. Dat betekent dat alle spijsverteringsklieren ook exocriene klieren zijn. De spijsverteringssappen die deze klieren maken, komen in het uitwendige milieu terecht.

mond

anus Afb. 112 Het uitwendig milieu (wit) en het inwendig milieu (geel)

Naast exocriene klieren, bestaan er ook klieren die stoffen afscheiden

in weefsels van het lichaam, het inwendig milieu. Die klieren worden

endocriene klieren genoemd. Hun bouw en werking komt in het volgende thema aan bod.

Werking van exocriene klieren

OPDRACHT 31

In de tabel zijn enkele exocriene klieren gegeven. Vul verder aan. 1

Noteer in de tweede kolom welke prikkels de klieren aanzetten om een stof af te scheiden.

Geef in de derde kolom aan welk afscheidingsproduct de exocriene klier produceert.

Omschrijf het belang van de werking van de klier voor de goede werking van het organisme.

Duid aan of de reactie van de klier snel of traag optreedt.

THEMA 02

hoofdstuk 3

189

Exocriene klier

Prikkel

Afscheidingsproduct

Functie

traanklier

snel / traag

zweetklier

klier (zoals

speekselklier)

snel / traag

spijsverterings-

Reactie op prikkel

talgklieren

snel / traag

porie

talgklier

Door het afscheiden van stoffen helpen exocriene klieren het lichaam

optimaal te functioneren. Zo helpen zweetklieren de lichaamstemperatuur op peil houden, beschermen traanklieren de ogen, zorgen spijsverteringsklieren voor het verkleinen van voedsel tot deeltjes die doorheen de darmwand opgenomen kunnen worden en talgklieren voor het glanzend en

waterafstotend houden van haren en huid. Het afscheidingsproduct of

secreet wordt door de klier gemaakt met bouwstoffen die door bloedvaten

naar de klier worden gevoerd. Het afscheiden van een secreet noemt men de secretie.

zweetklier Afb. 113 Talgklier en zweetklier in de huid

190

THEMA 02

hoofdstuk 3

De meeste exocriene klieren kunnen heel snel na het detecteren van

een prikkel secreet afscheiden. Die snelle reactie is een gevolg van de tussenkomst van het zenuwstelsel.

De secretie van de meeste exocriene klieren wordt gecontroleerd door

zenuwen van het autonoom zenuwstelsel: je hebt er dus geen controle over. Exocriene klieren scheiden een afscheidingsproduct of secreet af aan

het uitwendig milieu; we noemen dat secretie. De secretie van exocriene klieren wordt in de meeste gevallen geregeld door zenuwen van het autonoom zenuwstelsel.

Maak oefening 29, 30 en 31 op p. 226.

WEETJE

De termen excretie en secretie worden soms door elkaar gehaald.

• Bij secretie wordt door een klier een product uitgescheiden dat nog een functie voor het lichaam heeft. Zo scheiden zweetklieren vocht af om af te koelen.

• Excretie is het proces waarbij stoffen worden uitgescheiden die het lichaam niet meer nodig heeft.

De belangrijkste excretie-organen zijn de longen (uitscheiden van

water en CO2) en de nieren (uitscheiden wateroplosbare afvalstoffen). Een secretieproduct kan ook een excretieproduct zijn: zweetklieren

scheiden via de huidporiën een secreet af van water en zout. Door het zweet koel je niet alleen af, maar kun je ook overtollige zouten uit het

lichaam verwijderen.

Bouw van exocriene klieren

De urinewegen, bovenste luchtwegen, voorplantingsorganen en

spijsverteringsorganen moeten aan de binnenzijde vochtig blijven en

beschermd worden tegen ziekteverwekkers en lichaamsvreemde stoffen.

Ze zijn bekleed met slijm of mucus. Dat slijm wordt gemaakt in de wanden door talrijke eencellige exocriene klieren, de slijmbekercellen.

darmplooi

slijmbekercel

Afb. 114 De binnenzijde van het darmkanaal bevat talrijke plooien met daarin slijmbekercellen.

spieren

THEMA 02

hoofdstuk 3

191

Exocriene klieren zoals traan-, speeksel-, alvlees-, melk- en zweetklieren zijn

meercellige klieren. Ze bestaan uit een of meerdere klierblaasjes, die via een afvoergang met het uitwendig milieu in verbinding staan.

Elk klierblaasje is opgebouwd uit een of meerdere lagen kliercellen die de

secreten aanmaken. De bouwstoffen voor de secreten worden aangebracht door bloedvaten die rond de klier liggen. De kliercellen zijn ook omgeven

door samentrekbare cellen. Wanneer die cellen samentrekken, helpen ze de kliercellen om het secreet af te scheiden door ze door de afvoergangen te persen.

Bij grotere klieren, bijvoorbeeld de speekselklieren, komen de afvoergangen

van de verschillende klierblaasjes samen in grotere kanalen of buizen. mondslijmvlies

oorspeekselklier

speeksel uit de afvoergang

slagader ader

afvoergang voor speeksel

slagadertje

adertje

kliercel

haarvaten onderkaakspeekselklier

ondertongspeekselklier

klierblaasje (doorsnede)

klierblaasje (buitenaanzicht)

samentrekbare cellen

zenuwvezel klierblaasje

Afb. 115 Speekselklieren zijn exocriene klieren die opgebouwd zijn uit verschillende klierblaasjes, waarvan de afvoergangen samenkomen.

Slijmbekercellen zijn eencellige exocriene klieren. Ze vormen een slijm dat de binnenzijde van meerdere organen beschermt.

Veel exocriene klieren, zoals melk-, zweet-, speeksel-, talg- en traanklieren, zijn meercellig. Ze bestaan uit één of meerdere

klierblaasjes, die via een afvoergang in verbinding staan met het

uitwendig milieu. Elk klierblaasje bestaat uit een of meerdere lagen

kliercellen die secreten aanmaken uit bouwstoffen aangevoerd door

192

THEMA 02

hoofdstuk 3

bloedvaten. Samentrekbare cellen helpen de kliercellen om hun secreet af te scheiden. `

Maak oefening 32 en 33 op p. 227.

OPDRACHT 32

DOORDENKER

Bestudeer de figuur en beantwoord de vraag. De afvoergang van exocriene klieren is niet altijd even breed. Zo heeft de afvoergang van speekselklieren een kleinere diameter dan de afvoergang van oorsmeerklieren. Hoe komt dat?

WEETJE

oorsmeerklier

Afb. 116 Afvoergang speekselklier (links) en afvoergang oorsmeerklier (rechts)

speekselklier

afvoergang

Je hoort weleens iemand zeggen dat iemand naar zweet stinkt. Maar zweet is eigenlijk geurloos. Sommige bacteriën die op de huid voorkomen, breken stoffen in het zweet af. Het zijn die afbraakstoffen die een onaangename geur hebben. Dat

heeft ook niets met een slechte hygiëne te maken: er leven

bacteriën op ieders huid.

Die onaangename geur ontstaat bovendien alleen op

welbepaalde plaatsen, zoals de oksels en de schaamstreek.

Dat komt omdat er twee soorten zweetklieren zijn. In de oksels, schaamstreek en rond de anus zijn er

zweetklieren die de hele dag door een olieachtig secreet produceren, dat via haartjes naar de oppervlakte van de huid komt. De onaangename geur ontstaat door afbraak van dat zweet. Op de rest van het lichaam komt een ander soort zweetklieren voor, die een waterig secreet rechtstreeks op de huid uitscheiden. Dat

zweet dient vooral voor het regelen van de lichaamstemperatuur (afkoelen), behalve op de handpalmen en de

voetzolen, waar het voor een betere grip zorgt.

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Eerder in dit thema leerde je al dat het zenuwstelsel spieren kan aansturen om een gewenste toestand te bereiken, zoals het opspannen van bepaalde

spieren in je been omdat je door de benen zakt (strekreflex in beenspieren). Maar ook voor tal van andere acties maak je gebruik van spieren.

THEMA 02

hoofdstuk 3

193

OPDRACHT 33

Los de opdrachten op om iets meer over de functie van spieren te ontdekken. 1

Beantwoord de vragen in de eerste kolom.

Bij alle situaties worden spieren gebruikt. Duid in de laatste kolom aan of de nodige spieren gecontroleerd kunnen worden door de vrije wil of niet. Onder controle van de wil?

• Leg je hand met de palm op tafel. Welke vingers kun je optillen zonder dat de andere vingers van de tafel komen?

• Leg je handen op je slapen. Maak kauwende bewegingen met je onderkaak.

Wat voel je?

• Hoe komt het dat je huid wit wordt als je het koud hebt?

• Leg je hand op de zijkant van je borstkas, zodat je je ribben voelt.

Adem diep in en uit. Wat merk je op?

• Hoe verandert de diameter van je pupil als je naar een felle lichtbron kijkt?

• Wat gebeurt met je hartslag tijdens een inspanning?

194

THEMA 02

hoofdstuk 3

Nee

• Wat gebeurt er met de haren op je arm als je het koud krijgt?

Sommige spieren lijken uit zichzelf te werken, zoals de spieren rond de

spijsverteringsorganen en de spieren in de wanden van de bloedvaten en de luchtwegen. Die spieren kunnen we dus niet bewust aanspannen of

ontspannen. Ze worden gladde spieren genoemd en hun werking wordt geregeld door het autonoom zenuwstelsel.

Andere spieren kunnen we bewust aansturen om een gewenste handeling uit te voeren. Denk bijvoorbeeld aan het snijden van een ui, het grijpen van een voorwerp, het lichaam in een bepaalde positie brengen,

gezichtsuitdrukkingen en voortbeweging. Spieren die onder controle van de wil staan, zijn verbonden met het skelet. Ze worden daarom skeletspieren

genoemd. Skeletspieren overbruggen vaak één of meerdere gewrichten, en door de werking van de spieren zullen beenderen ten opzichte van elkaar worden bewogen. Skeletspieren worden aangestuurd door het somatisch zenuwstelsel.

Zowel het somatisch zenuwstelsel als het autonoom zenuwstelsel worden

aangestuurd door het centraal zenuwstelsel en zorgen dus voor de reacties

van de effectoren.

De hartspier is een buitenbeentje: ze heeft geen signaal van het zenuwstelsel nodig om samen te trekken. Die impuls ontstaat in het hart zelf. Bij een

inspanning verhoogt de hartslag en na een inspanning verlaagt ze terug. De snelheid van samentrekken (de hartfrequentie) wordt niet in het hart zelf geregeld, maar wordt beïnvloed door het autonoom zenuwstelsel.

Er zijn drie typen spieren:

• Skeletspieren staat onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatisch zenuwstelsel.

• Gladde spieren bevinden zich in de organen en hun werking kan niet

bewust gecontroleerd worden. Hun werking staat onder controle van het autonoom zenuwstelsel.

• De hartspier is een speciale spier die uit zichzelf samentrekt, maar het ritme van samentrekkingen kan beïnvloed worden door het autonoom zenuwstelsel.

WEETJE

Tijdens elke hartslag trekken hartspiercellen bijna tegelijkertijd

samen om zo het bloed in de aorta en de longslagader te stuwen. Soms loopt het fout: de hartspiercellen trekken niet langer

synchroon maar eerder chaotisch samen: het hart fibrilleert.

Daardoor kan het hart bijna geen bloed meer in de slagaders pompen.

BEKIJK DE VIDEO

Met een defibrillator dient men een elektrische schok toe. Daardoor trekken

alle hartspiercellen samen en zo hoopt men het hart even te ‘resetten’ om de hartspiercellen terug synchroon aan het werk te krijgen.

Snel optreden is de boodschap: op veel plaatsen hangen daarom inmiddels AED-apparaten (AED staat voor

Automatische Externe Defibrillatoren) die stap voor stap instructies geven, zodat iedereen ze kan gebruiken.

THEMA 02

hoofdstuk 3

195

Macroscopische bouw van spieren

Als je een horizontaal doorgesneden stuk ham bestudeert, kun je meerdere spieren onderscheiden doordat rondom elke spier een stevig wit vlies

loopt, de spierschede. Ze bestaat uit bindweefsel, dat alle delen van de

spier samenhoudt en zorgt dat bij beweging de spieren over elkaar kunnen schuiven zonder te beschadigen.

Elke spier is opgebouwd uit vele spierbundels die ook door bindweefsel zijn omgeven, de bundelschede. Elke spierbundel bestaat uit talrijke evenwijdig

aan elkaar lopende spiervezels die met het blote oog niet zichtbaar zijn.

onderhuids vet

spierschede

spier

bundelschede

Elke spiervezel is omgeven door een zeer elastisch bindweefsel dat de

spiervezels bijeenhoudt. Doorheen dat bindweefsel lopen bloedvaten die

voedingsstoffen en zuurstofgas aanbrengen en zenuwen die de werking van de spiervezels aansturen.

De verschillende soorten bindweefsel verenigen zich buiten de spier tot

een pees. Pezen lopen vaak over gewrichten en hechten de spierbuik, die is

opgebouwd uit spierweefsel, vast aan een bot.

biceps

pees

bundelschede

spierschede

spierbuik

spierbundel met bundelschede

bloedvat

spiervezel

Afb. 117 Van spier naar spiervezel

196

THEMA 02

hoofdstuk 3

Elke spiervezel wordt aangestuurd door een aftakking van het axon van

een motorisch neuron. Het eindknopje van het axon wordt de motorische eindplaat genoemd. Ter hoogte van die synaps wordt de impuls van de

zenuwcel omgezet in een signaal dat de spiervezel aanstuurt. Alle spiervezels die onder controle staan van één motorisch neuron, zullen dus tegelijkertijd aangestuurd worden; ze ontvangen tegelijk een impuls en trekken tegelijk samen. Daarom worden ze een motorische eenheid genoemd.

axon

dwarsgestreepte spiervezel

motorische eindplaat

Afb. 118 Alle spiervezels die impulsen ontvangen van eenzelfde neuron vormen een motorische eenheid.

Ook in gladde spieren en de hartspier zijn spiercellen georganiseerd in spierbundels, beide omgeven door bindweefsel. Dat bindweefsel komt niet samen in pezen op het einde van de spier en macroscopisch is de

georganiseerde bouw niet waar te nemen.

Een spier is omgeven door een spierschede en bevat meerdere

spierbundels, die elk omgeven zijn door een bundelschede. Elke

spierbundel is opgebouwd uit vele spiervezels, waartussen bindweefsel ligt. Het bindweefsel verenigt zich buiten de spierbuik tot een pees, waarmee de spier aan een bot is vastgehecht.

Doorheen het bindweefsel lopen bloedvaten, die voedingsstoffen tot

bij de spiervezels brengen en uitlopers van zenuwen, die de spiervezels aansturen.

Doorheen het bindweefsel lopen ook de motorische axonen. Door

middel van aftakkingen sturen ze een groep spiervezels, de motorische eenheid, gezamenlijk aan. Elke aftakking eindigt op een motorische eindplaat, waar de impuls wordt omgezet in een signaal naar de spiervezel. `

Maak oefening 34 en 35 op p. 227.

THEMA 02

hoofdstuk 3

197

Microscopische bouw van spieren

Skeletspieren, gladde spieren en de hartspier verschillen in aansturing

door het zenuwstelsel omdat ze voor verschillende doeleinden worden

gebruikt. Of er ook een verschil is in de cellulaire bouw van de weefsels, kan onderzocht worden door de weefsels te bestuderen onder een microscoop. OPDRACHT 34 ONDERZOEK

Onderzoeksvraag

Hoe is spierweefsel microscopisch opgebouwd?

Hoe kunnen we de verschillende soorten spierweefsel microscopisch onderscheiden? Hypothese

Benodigdheden microscoop

preparaat van weefsel van een skeletspier, gladde spier en hartspier van een 4

Werkwijze

STAPPENPLAN MICROSCOOP

Plaats het preparaat op de tafel van de microscoop.

Bestudeer het skeletspierweefsel, glad spierweefsel en hartspierweefsel doorheen de microscoop onder een vergroting van 40x (10x4x) en 100x (10x10x).

gewervelde (mens, hond, konijn …)

Waarneming

Schrijf boven elke foto welk soort spier de foto voorstelt.

Vergroting

198

THEMA 02

hoofdstuk 3

Vergroting

Verwerking a

Vul in de tabel de vorm van de cellen aan. Kies uit:

cilindrisch – kort en vertakt – spoelvormig

b Duid in de tabel aan of de cellen dwarsgestreept zijn en hoeveel kernen ze bevatten.

skeletspier

hartspier

Besluit

Reflectie

Aantal kernen per cel/ vezel

nee

een

meerdere

nee

een

meerdere

nee

een

meerdere

gladde spier

Dwarsgestreept

Vorm van cel/spiervezel

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Skeletspieren zijn opgebouwd uit eenheden die we spiervezels noemen.

Het zijn grote cilindrische structuren die ontstaan door samensmelting van meerdere cellen en daardoor meerdere kernen bevatten.

In elke spiervezel liggen een groot aantal eiwitvezels, de myofibrillen, in

lengterichting naast elkaar. Elke myofibril is zelf opgebouwd uit een groot aantal samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dikke en dunne

eiwitdraden of myofilamenten op een zeer regelmatige manier gerangschikt zijn. Het is die regelmatige rangschikking die een dwarsgestreept patroon van donkere en lichte banden veroorzaakt.

THEMA 02

hoofdstuk 3

199

spiervezel

kern

spierfibril

lichte band

donkere band

lichte band

dunne eiwitband dikke eiwitband

sarcomeer

Afb. 119 Een spiervezel is opgebouwd uit spierfibrillen. Elke spierfibril is een aaneenschakeling van een groot aantal sarcomeren. De regelmatige ordening van de eiwitdraden in een sarcomeer veroorzaakt een patroon van dwarse streping.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen die elk één kern

bevatten. Ze vertonen geen dwarse streping omdat hun eiwitdraden niet sterk geordend zijn.

Cellen van de hartspier zijn kort en vertakt. Ze bevatten één centraal gelegen celkern. Net zoals skeletspieren vertonen ze een duidelijke dwarse streping omdat de eiwitdraden of myofilamenten sterk geordend zijn.

Een hart moet geen signaal van het zenuwstelsel ontvangen om samen te

trekken. Het signaal ontstaat in het hart zelf en moet van cel tot cel worden

doorgegeven. Het is dus belangrijk dat hartspiercellen goed met elkaar

kunnen communiceren. Ze zijn daarom stevig met elkaar verbonden. Die verbinding tussen twee hartspiercellen is zichtbaar als een donkere lijn. WEETJE Spiervezels behoren tot de grotere ‘cellen’ van een menselijk lichaam. Ze zijn tot 0,1 mm dik en kunnen langer dan 10 cm worden. In de

kleermakersspier, die loopt van de bovenzijde van het bekken tot de

binnenkant van de knie, zijn sommige spiervezels 30 cm of langer.

200

THEMA 02

hoofdstuk 3

skeletspierweefsel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

hartspiercel

hartspierweefsel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

skeletspiervezel

glad spierweefsel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

gladde spiercel

Afb. 120 Microscopische bouw van hart-, skeleten glad spierweefsel

Skeletspieren zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige spiervezels, die meerdere kernen bevatten.

In spiervezels liggen talrijke eiwitvezels of myofibrillen in lengterichting naast elkaar. Myofibrillen zijn opgebouwd uit een reeks samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin eiwitdraden of myofilamenten

op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening van

myofilamenten in de sarcomeren veroorzaakt de dwarse streping van de spiervezels.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen zonder dwarse streping. In elke cel ligt één centraal gelegen kern.

De hartspier is opgebouwd uit rechthoekige, vertakte cellen die een dwarse streping vertonen en één kern bevatten. Via stevige

verbindingen tussen de hartspiercellen kunnen hartspiercellen vlot met elkaar communiceren en samenwerken. `

Maak oefening 36 t/m 39 op p. 227 en 228.

THEMA 02

hoofdstuk 3

201

Werking van spieren

Op de hartspier na, stuurt het zenuwstelsel de werking van onze spieren aan. Voer opdracht 35 uit om na te gaan hoe spieren veranderen als ze werken. OPDRACHT 35

Voer de opdrachten uit en beantwoord de bijbehorende vragen. 1

Laat je rechterarm hangen naast je lichaam, met de handpalm naar voren gericht. Leg je linkerhand rond je rechterbovenarm. Ga na op welke manier de spieren aan de bovenzijde (biceps) en onderzijde tabel. Actie

buigen

Plaats van

Verandering

Verandering in

de armspier

in lengte

in dikte

werking

voorzijde (biceps)

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

voorzijde (biceps)

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

achterzijde (triceps) achterzijde (triceps)

korter / langer

dikker / dunner

strekken

(triceps) van je arm veranderen als je je rechterarm buigt en strekt. Duid je bevindingen aan in de

spant op / ontspant

Vraag een klasgenoot om met gesloten ogen op één been te staan. Probeer de klasgenoot uit evenwicht te brengen door een por tegen de schouders te geven, vanuit een willekeurig gekozen richting. Welke reacties om de gevraagde positie te bewaren neem je waar bij de leerling?

b Wat is het doel van de samenwerking van de spieren?

Wat besluit je uit de twee opdrachten?

202

THEMA 02

hoofdstuk 3

Je leerde al dat een skeletspier wordt aangestuurd door het zenuwstelsel.

Zodra impulsen aankomen in een skeletspier, trekken spierbundels in een

spier samen. Door het opspannen wordt de spier korter en dikker. Vermits de uiteinden van skeletspieren aan beenderen verbonden zijn met pezen die over gewrichten lopen, zorgt het samentrekken van een spier voor de beweging van lichaamsdelen.

Omdat spieren enkel kunnen samentrekken als ze een impuls ontvangen,

zijn voor tegengestelde bewegingen aparte spieren nodig. Een spier kan dus niet uit zichzelf langer worden. Zo gebruiken we de spier aan de voorzijde

achterzijde van de bovenarm (de triceps) om de arm te strekken. Spieren die tegengestelde bewegingen uitvoeren, zoals de biceps en de triceps, noemen

BEKIJK DE VIDEO

van de bovenarm (de biceps) om de arm te buigen en de spier aan de

we antagonisten. Het bewegen van botten door de samentrekking van een

spier, maakt de ontspannen antagonist langer en dunner en de opgespannen antagonist korter en dikker. Antagonisten zijn steeds werkzaam rond eenzelfde gewricht.

biceps

spaakbeen triceps

spaakbeen

ellepijp

opperarmbeen

triceps

ellepijp

Afb. 121 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten.

WEETJE

Flauwvallende geiten lijden aan myotonia congenita, een

erfelijke aandoening waardoor hun

BEKIJK DE VIDEO

(been)spieren onmiddellijk

verstijven wanneer ze schrikken, zodat ze omvallen. Ze vallen dus

niet echt flauw. Geiten met die afwijking worden selectief gekweekt, want ze zijn bij heel wat mensen in trek. Zo laten herders graag een

of meerdere van dergelijke geiten met hun kudde schapen meelopen. Wanneer een wolf opduikt, vallen de geiten om en vormen een

makkelijke prooi. Zo beschermen de herders hun schapen, die duurder zijn dan de geiten.

THEMA 02

hoofdstuk 3

203

OPDRACHT 36

Bekijk de video en beantwoord de vragen. Het filmpje start met een herhaling van de macroscopische en microscopische bouw van een spier. Daarna wordt getoond hoe spieren samentrekken op (sub)microscopisch niveau. Wat gebeurt er in de spier als de spier samentrekt?

Hoe wordt een spiervezel korter?

BEKIJK DE VIDEO

Je zag al dat spieren (uitgezonderd de hartspier) aangestuurd worden door

het zenuwstelsel. Als een elektrisch signaal spiervezels bereikt, schuiven de eiwitdraden of myofilamenten over elkaar. Zo worden de einden van alle waardoor de spiervezel korter wordt. Door het korter worden van de

BEKIJK DE VIDEO

sarcomeren in de myofibrillen van een spiervezel naar elkaar getrokken, spiervezels, spant een spier op.

spiervezel

myofibril

myofibril/ eiwitvezel

dikke eiwitdraad

204

THEMA 02

hoofdstuk 3

sarcomeer in opgespannen spier Afb. 122 Als een spiervezel een impuls ontvangt, worden de sarcomeren korter.

dunne eiwitdraad

sarcomeer in ontspannen spier

Een skeletspier trekt samen als een impuls aankomt ter hoogte van de

spiervezels waaruit ze is opgebouwd. Een impuls doet de myofilamenten over elkaar schuiven, waardoor alle sarcomeren in de myofibrillen van een spiervezel korter worden. Daardoor spant een spier op. Omdat de pezen van de skeletspier vaak over gewrichten lopen, zorgt het

opspannen van een spier voor de beweging van een lichaamsdeel. Doordat een impuls een spier enkel kan doen verkorten, zijn voor

tegengestelde bewegingen andere spieren nodig. Die spieren noemen we antagonisten.

OPDRACHT 37 ONDERZOEK

Maak oefening 40 t/m 44 op p. 228 en 229.

Welke verschillen zijn er in de werking van de verschillende soorten spieren? 1

Waarin verschilt de werking van gladde spieren, skeletspieren en hartspieren? Hypothese

Onderzoeksvraag

Noteer een hypothese.

Benodigdheden

wasknijper elastiek

rekenmachine

laptop/computer

Werkwijze

Tel met je wijs- en middenvinger in je hals of de pols

1 2 3 4 5

het aantal hartslagen per minuut (hartfrequentie).

Wind een elastiekje enkele keren rond het uiteinde van een wasknijper (zie figuur).

Neem de wasknijper vast tussen duim en wijsvinger. Knijp gedurende 1 à 2 minuten de wasknijper open en dicht aan ongeveer hetzelfde tempo als jouw hartfrequentie.

Ga met je laptop of computer naar de website http://www.clickspeedtest.com en kies

‘Clicks in 60 seconds’.

Probeer een zo hoog mogelijke klikscore te behalen.

THEMA 02

hoofdstuk 3

205

Waarneming • Ik telde

hartslagen per minuut.

• Na een of meerdere minuten op de wasknijper te knijpen, voelde ik .

• Had je hetzelfde gevoel aan je hart?

• Heb je hetzelfde gevoel in je spijsverteringsorganen na een maaltijd? • Ik kon

klikbewegingen per minuut maken met de

wijsvinger, wat overeenkomt met

seconde.

Verwerking

klikbewegingen per

Soort spier

Raken

Snelheid

vermoeid

samentrekken

spieren om vingers te

hart spieren in de

bewegen

spijsverteringsorganen

Besluit

Formuleer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

206

THEMA 02

hoofdstuk 3

snel / traag snel / traag snel / traag

Skeletspieren kunnen snel en krachtig samentrekken. Daardoor kunnen we lichaamsdelen snel bewegen, wat nodig is om bijvoorbeeld het evenwicht te herstellen, gevaren te ontwijken en voedsel te verzamelen. Omdat het snel samentrekken veel energie vereist, zijn skeletspieren vermoeibaar. Dankzij de skeletspieren kan je lichaam snel inspelen op veranderende omstandigheden.

Gladde spieren werken trager maar zijn nagenoeg onvermoeibaar. Daarom zijn ze uitermate geschikt voor bewegingen die niet onder controle van de

wil staan en lang moeten worden volgehouden. Gladde spieren in de wanden van het spijsverteringsstelsel, de bloedvaten en het ademhalingsstelsel

zorgen dat die organen de hele dag door kunnen werken, zelfs als je slaapt.

Zo helpen ze om het lichaam optimaal te laten functioneren.

De werking van de hartspier vertoont kenmerken van zowel skeletspieren als gladde spieren. De hartspier is net als een gladde spier nagenoeg onvermoeibaar. Zo kan ze elke dag, van je geboorte tot je dood,

onophoudelijk bloed in de bloedvaten pompen. De hartspier kan ook net

als skeletspieren snel en krachtig samentrekken. Zo kan bij inspanning de

hartslagfrequentie sterk stijgen (bij de mens tot wel meer dan 200 slagen per

minuut), om zo meer bloed te sturen naar de spieren. WEETJE

Onderzoek toonde aan dat de meeste zoogdieren een levensduur hebben van

ongeveer 1 miljard hartslagen.

Muizen leven gemiddeld 2 à

2,5 jaar en hun hart slaat zo’n 600 à 700 keer per minuut.

Een olifant leeft gemiddeld 60

jaar en heeft een hartslag van 30 slagen per minuut. De mens is een

buitenbeentje: ons hart slaat in ons leven zo’n 2,5 miljard keer. Dat was honderden jaren geleden wellicht anders, maar door onze kennis en techniek is onze levensverwachting sterk gestegen.

Skeletspieren kunnen snel samentrekken maar zijn vermoeibaar.

Gladde spieren werken trager maar zijn nagenoeg onvermoeibaar. Ze

worden gebruikt voor bewegingen die de hele dag volgehouden moeten worden en geen controle van de wil vereisen.

Hartspiercellen kunnen krachtig samentrekken en zijn nagenoeg onvermoeibaar.

Spieren helpen het lichaam om optimaal in te spelen op veranderende omstandigheden. `

Maak oefening 45 en 46 op p. 229 en 230.

THEMA 02

hoofdstuk 3

207

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels? 3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen? Het centraal zenuwstelsel bepaalt het antwoord op informatie afkomstig van receptorcellen en stuurt Zij zijn de

bewogen om

aan.

van het lichaam. Zo worden producten afgescheiden en lichaamsdelen

van het lichaam te bereiken of te behouden.

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel?

• Slijmbekercellen zijn exocriene klieren.

• Zweetklieren, traanklieren en spijsverteringsklieren zijn voorbeelden van

• Exocriene klieren zijn klieren die hun producten of

synthese hoofdstuk 3

detecteren van een prikkel

secreet afscheiden. Dat komt omdat de

secretie in dat geval geregeld wordt door van het

• Door het afscheiden van

208

afscheiden aan het

• De meeste exocriene klieren kunnen na het

exocriene klieren.

Werking exocriene klier

Bouw exocriene klier

klieren het lichaam

zenuwstelsel. helpen exocriene .

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? Verschillende soorten spieren in een dierlijk organisme maken bewegingen mogelijk die nodig zijn om te overleven. Zenuwimpulsen doen de

in de spiervezels over elkaar schuiven waardoor de

spier verkort.

Skeletspieren Skeletspieren staan wel / niet onder controle van de wil

en worden aangestuurd door het

zenuwstelsel.

Bouw

Werking

Macroscopisch

maar zijn

• Skeletspieren bestaan uit meerdere

opgebouwd uit lange, cilindervormige

• Skeletspieren overbruggen meestal

beenderen.

aan de buitenzijde van de spier.

• Skeletspieren zijn opgebouwd uit

• Het bindweefsel verenigt zich buiten de tot een

waarmee de spier aan het bot is vastgehecht.

spierschede

pees

. Wanneer

skeletspieren samentrekken, bewegen ze

rond elke spierbundel en de

spierbuik

. Door het

gebruik van die spieren kunnen we lichaamsdelen

, die zijn

• Bindweefsel vormt de

samen,

• Skeletspieren trekken

spierbundel met bundelschede

sarcomeren

samen.

• De sarcomeren

, trekken

door het over elkaar glijden van de .

• Omdat spieren enkel verkorten na het ontvangen van impulsen, werken ze meestal in paren:

• Elke spiervezel ontvangt een aftakking van een motorisch axon, dat eindigt op een

. Wanneer deze

Alle spiervezels die samen aangestuurd worden door een motorisch axon, noemen we een

THEMA 02

synthese hoofdstuk 3

209

Microscopisch • De spiervezels bevatten meerdere kernen en zijn .

• De dwarse streping ontstaat door eiwitdraden of hartspiercel

microscopisch beeld .van hartspierweefsel

skeletspiervezel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

, die geordend zijn in

Gladde spieren

Gladde spieren staan wel / niet onder controle van de wil

en worden aangestuurd door het Bouw

Macroscopisch

gladde spiercel

VA microscopisch beeld van hartspierweefsel , maar die

zijn moeilijk

met het blote oog te onderscheiden.

Microscopisch

• Gladde spieren zijn opgebouwd uit

gladde spiercel

210

THEMA 02

, ongestreepte cellen met

microscopisch . beeld van skeletspierweefsel

skeletspiervezel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

synthese hoofdstuk 3

Werking

• Gladde spieren trekken

microscopisch beeld van glad spierweefsel

• Spiercellen bevinden zich in

hartspiercel

zenuwstelsel.

samen en zijn

• Gladde spieren bevinden zich in

en kunnen de

hele dag functioneren om levensprocessen te verrichten.

Hartspier Een hartspier trekt uit zichzelf samen, maar de snelheid van samentrekken wordt beïnvloed door het

zenuwstelsel.

Bouw

• Net als bij gladde spieren is het bij de hartspier moeilijk om met het blote oog verschillende

te onderscheiden.

Microscopisch • De hartspier is opgebouwd uit vertakte cellen die

bevatten en

samen en is nagenoeg .

• De hartspier kan gedurende het hele leven

rondsturen in het lichaam

zodat organen kunnen blijven functioneren.

zijn.

• De hartspier trekt

Macroscopisch

Werking

microscopisch beeld van hartspierweefsel

skeletspiervezel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

hartspiercel

THEMA 02

synthese hoofdstuk 3

211

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan enkele exocriene klieren opnoemen.

• Ik kan de bouw en de werking van een exocriene klier beschrijven. • Ik kan uitleggen dat kliersecreties reacties zijn op prikkels.

• Ik kan aantonen dat kliersecreties leiden tot het bereiken van een gewenste toestand van het lichaam.

• Ik kan de verschillen in microscopische bouw tussen skeletspieren, gladde spieren en hartspieren herkennen en benoemen. zenuwstelsel bespreken.

• Ik kan de relatie tussen de verschillende soorten spieren en het

• Ik kan de macroscopische bouw van een skeletspier beschrijven.

• Ik kan het verschil in werking tussen skeletspieren, gladde spieren en hartspier in verband brengen met de functies in het lichaam.

• Ik kan aantonen dat spierbewegingen een reactie zijn van een organisme op een prikkel om een gewenste toestand te bereiken.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren. • Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

• Ik kan een besluit formuleren.

212

THEMA 02

checklist hoofdstuk 3

THEMASYNTHESE

geleider

• Bij het zenuwstelsel gebeurt de geleiding van het elektrisch signaal via zenuwcellen of neuronen.

• Een prikkel kan de membraaneigenschappen van een neuron doen veranderen, waardoor een actiepotentiaal ontstaat.

• Het actiepotentiaal verplaatst zich over het axon, dat is de impulsgeleiding.

• Aan het uiteinde van het axon, via de synaps, wordt het elektrisch signaal overgedragen van de ene naar de andere cel. receptorcel

–– ++ ––

prikkel

impuls

+ – – +

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel 2 impuls bij een zwakke prikkel prikkeldrempel

Bewuste geleiding en verwerking • Bewust prikkelbesef in functionele zone;

bewuste gewaarwording

Onbewuste geleiding

bal in de hand van een baseballspeler

• Gewilde beweging:

impuls vanuit functionele zone; gewenste

• Onbewuste vergelijking met gewenste

evenwichtswaarde, bv. verhoging

lichaamstemperatuur

geregistreerd door de hypothalamus

• Onbewust impulsen aanmaken voor effectoren, bv.

bewegingen in de grote hersenen, bv. bewuste baseballworp

effector

reactie

• Skeletspier verbonden aan skeletdelen

Reflex

en verwerking

in de grote hersenen, bv.

3 impuls bij een sterke prikkel

hypothalamus stuurt

• Vaak zonder

beoordelen of beslissen en dus zonder

verwerkingscentrum, bv. strekreflex

• Reflexboog: enkel impulsgeleiding

doorheen sensorische en motorische neuronen

impulsen naar

zweetklieren bij te hoge lichaamstemperatuur

• Gladde spieren in

wanden van organen

• De hartspier als een

• Vaak skeletspieren

orgaan op zichzelf

• Exocriene klieren die in contact staan met het uitwendig milieu, bv.

• De spier verkort en laat

skeletdelen ten opzichte van elkaar bewegen.

zweetklieren

• Door het samentrekken van de hartspier en de

gladde spieren werken

• Snelle, automatische reactie

organen en wordt het bloed rondgestuurd.

• Exocriene klieren Doel

scheiden een secreet af.

Het doel is een gewenste beweging of het bereiken van homeostase. THEMA 02

BEKIJK DE KENNISCLIP themasynthese

213

CHECK IT OUT

Bij het onderdeel Check in waagde je je aan het wiel. Je leerde in dit thema heel wat over de regelsystemen in je lichaam die het uitvoeren van dat wiel mogelijk maken. 1

Voor je aan het wiel start, ga je bewust waarnemen en beoordelen waar je je handen zal plaatsen. Ook tijdens het uitvoeren komen er heel wat prikkels over je omgeving en je lijf toe in je verwerkingscentra. Waar gebeurt het verwerken van de informatie over die prikkels?

Nadat de binnenkomende prikkels beoordeeld en verwerkt werden,

wordt beslist naar welke spieren impulsen verzonden worden. Van waaruit worden je gewenste bewegingen aangestuurd?

Je gebruikte zowel je hartspier en je gladde spieren als je skeletspieren tijdens deze oefening. Verklaar.

Hoe komt het dat je moe wordt nadat je een aantal keren het wiel geoefend hebt?

Bij de uitvoering van het wiel zal automatisch ook je hartslag en je ademhalingsfrequentie toenemen. Welk deel

van je zenuwstelsel regelt dat?

Waarom moet je niet nadenken over de strekreflex van je bovenste dijbeenspieren wanneer je met gebogen

knieën weer op de grond landt?

Met een bionische arm of been kun je het wiel perfect leren uitvoeren. Met welk type

zenuwen moet de elektrische bedrading van de motortjes dan operatief verbonden worden?

Het wiel uitvoeren is een gewilde beweging. Het impulstraject loopt via de grote hersenen. Daar

gebeurt het verwerken van de prikkels en het bepalen van een gepaste reactie. Via een schakelneuron in de functionele zone voor beweging wordt de impuls naar motorische neuronen gestuurd, die de

skeletspieren aansturen. Zij voeren de gewenste bewegingen uit. Niet alle reacties gebeuren bewust. Bij het wiel zijn ook reflexen betrokken, die worden automatisch uitgevoerd. 214

THEMA 02

check it out

AAN DE SLAG

Welke delen van een neuron vind je terug in (bijna) elke lichaamscel?

Iemand heeft een diepe snijwonde in het been. Daardoor is die persoon gevoelloos in zijn teen. Hoe kan dat verklaard worden?

Welk deel van een neuron is omgeven door myeline?

Als gevolg van een zeldzame ziekte raken dendrieten van neuronen langzaam beschadigd.

Wat is het gevolg daarvan voor het neuron?

Het potentiaalverschil (spanning) tussen de binnenzijde en de buitenzijde van het membraan bedraagt

–70 mV. Dat lijkt niet erg veel, maar een membraan is amper 5 nanometer (1 nanometer = 10-9 meter) dik.

Bereken hoe groot de spanning over het membraan zou bedragen als het membraan 1 cm dik zou zijn. Dikte membraan

5 nanometer

–70 mV

Spanning

Verklaar waarom de rustpotentiaal essentieel is in de prikkelgeleiding.

THEMA 02

aan de slag

215

Verbind de volgende gebeurtenissen met het juiste begrip.

De buitenzijde van het membraan wordt steeds positiever.

actiepotentiaal

De buitenzijde van het membraan is negatief ten opzichte van de binnenzijde.

Het potentiaalverschil tussen de buiten- en binnenzijde van het membraan bedraagt

depolarisatie

+70 mV.

De buitenzijde van het membraan wordt steeds negatiever.

repolarisatie

De binnenzijde van het membraan wordt

steeds minder positief ten opzichte van de binnenzijde.

rustpotentiaal

Het membraanpotentiaal is omgedraaid. De buitenzijde van het membraan wordt

steeds minder negatief ten opzichte van de

binnenzijde.

Kruis het juiste antwoord aan. Bij een actiepotentiaal …

wordt de binnenzijde van het membraan positiever dan de buitenzijde, doordat negatieve ionen naar buiten stromen.

wordt de binnenzijde van het membraan positiever dan de buitenzijde, doordat positieve ionen naar

binnen stromen.

wordt de binnenzijde van het membraan negatiever dan de buitenzijde, doordat negatieve ionen naar buiten stromen.

wordt de binnenzijde van het membraan negatiever dan de buitenzijde, doordat positieve ionen naar binnen stromen.

De meeste receptoren zijn gevoelig voor één bepaalde prikkel: de gepaste prikkel.

Hoe kan een sterke stimulering leiden tot een pijngewaarwording?

216

Wat is een gevolg van het afbreken van de myelineschede?

Hoe noem je de lange uitloper van een neuron die de actiepotentialen geleidt?

THEMA 02

aan de slag

Op welke manier kan de impulsgeleiding verstoord worden ter hoogte van een chemische synaps?

Noteer in de tabel de delen van het centraal en perifeer zenuwstelsel. Zet dan het nummer op de juiste Centraal zenuwstelsel 1

2 Perifeer zenuwstelsel

plaats bij de figuur.

Kleur op de figuur het ruggenmerg rood, de grensstrengen groen, en de ruggenmergzenuwen blauw. buikzijde

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

THEMA 02

aan de slag

217

Lees de tekst over epidurale verdoving en beantwoord de vragen.

Voorafgaand aan een bevalling worden verdovende

stoffen tot bij het ruggenmergvlies gebracht (tussen de wervels door). De ruimte daar wordt ook de epidurale

ruimte genoemd (epi = op; dura = hard). Vandaaruit zoekt het verdovende middel een weg naar de neuronen van het ruggenmerg. a

In welk lichaamsdeel bevinden zich de pijnprikkels

ruggenwervel epidurale ruimte

holle naald

die gestopt worden door deze epidurale verdoving?

huid

b Waarom voert men een tijdje voor de eigenlijke bevalling die inspuiting al uit?

Plaats in elke cirkel het juiste nummer. Kies uit: zenuwvezel (1), zenuwbundel (2), bindweefselschede (3),

zenuw (4), bloedvat (5).

Van welke type neuronen kunnen zich geen uitlopers in een zenuw bevinden? Kruis het juiste antwoord aan.

uitlopers van motorische neuronen

uitlopers van schakelneuronen

uitlopers van sensorische neuronen uitlopers van efferente neuronen

218

THEMA 02

aan de slag

Ambulanciers of artsen voeren de pupilreflextest regelmatig uit. Vul de zinnen aan. Na een val of verkeersongeval checken de ambulanciers of artsen of de , schakelneuronen en

de irisspieren nog goed aansturen, en dus of er mogelijk schade is door de val. Ook bij druggebruik wordt deze test gedaan om de mate van vergiftiging van de

in de hersenen te kunnen inschatten. Het is namelijk de

hersenstam die de neuronen voor het regelen van de pupilreflex bevat. Met de pupilreflextest kan dus ook overmatig druggebruik opgespoord worden.

Je grijpt naar je smartphone om te bellen. Beantwoord de volgende vragen. a

Waar in de hersenen vertrekt het traject van de impuls voor deze gewilde beweging?

b Via welke zenuwen wordt de impuls naar de armspieren gevoerd? Kruis het juiste antwoord aan.

hersenzenuwen

ruggenmergzenuwen

Als een kind een hete kookpot aanraakt, zal het zijn hand onmiddellijk terugtrekken. a

Vul de opeenvolgende stappen van de reflexboog bij die terugtrekreflex aan.

hersenen ruggenmergzenuwen

in de huid

neuron doorheen je arm

schakelneuron in het ruggenmerg neuron in het ruggenmerg in de bovenarm (biceps)

samentrekking van de bovenarmspieren (biceps)

b Benoem de delen op de onderstaande figuur. c

Geef met pijlen het traject van de impuls weer op de figuur

THEMA 02

aan de slag

219

Bestudeer de afbeeldingen en vul de tabellen aan voor: a

het bewust gewaarworden van de bal aan de voet

b het gewild wegtrappen van de voetbal

prikkel

receptor

geleiding

Zij maken de impuls aan. 1

2 3

Schakelneuronen in het hersendeel voor

hersenen zorgen er voor dat je de prikkel 220

THEMA 02

aan de slag

loopt .

in het been dat tot aan het in de grijze stof van het in de hersenen kunt waarnemen

in de (grote)

Het impulstraject voor het bewust trappen van de bal wordt opgestart .

geleiding

Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de impuls na elkaar:

in de hersenen en het ruggenmerg

•

• een

je bovenste dijspieren

reactie

bovenste dijspieren

doorheen het been tot aan de

Bij de strekreflex voor het dijbeen spelen de bovenste dijspieren een belangrijke rol.

Bevinden zich in de bovenste dijspieren receptoren of effectoren? alleen effectoren

alleen receptoren geen van beide

Zet de stappen van de reflexboog van de kniepeesreflex in de correcte volgorde. Nummer ze van 1 tot 5.

zowel receptoren als effectoren

Impulsgeleiding in sensorisch neuron

De bovenste dijspieren trekken samen.

Mechanoreceptoren van de bovenste dijspieren vormen een impuls.

Impulsgeleiding in motorisch neuron De bovenste dijspieren rekken

THEMA 02

aan de slag

221

Vul op de figuur de hersenstructuren aan met hun nummer uit de tabel.

kleine hersenen

hersenbalk

Bekijk de figuren en beantwoord de vragen. Zijn de binnenste cirkels even groot?

grote hersenen

ruggenmerg

b Zijn de horizontale lijnen parallel?

222

Vul aan: De

THEMA 02

aan de slag

van prikkels is een proces dat

tot stand komt.

Lees de teksten en vul de zinnen aan.

Bij een experiment werd aan proefpersonen gevraagd

thalamus rechterhemisfeer

linkerhemisfeer

naar enkele filmpjes te kijken terwijl ze onder een MRI-/

NMR-scanner lagen. Ze moesten tegelijkertijd hun gevoel uitdrukken. De meeste filmpjes bevatten neutrale, alledaagse onderwerpen en activiteiten. De

proefpersonen gaven daarbij neutrale emoties aan.

Enkele filmpjes lieten echter bedreigende situaties zien, zoals een naderende man met een mes, of net heel hypothalamus

proefpersonen gaven daarbij aan zich angstiger te

prefrontale hersenlob

limbisch systeem

vreugdevolle taferelen, zoals een verjaardagsfeest. De

voelen, of net blijer. MRI-/NMR-beelden van het limbisch systeem lieten enkel verhoogde activiteit zien bij de

beelden van angst of blijdschap, terwijl er bij de andere filmpjes geen werking was. Het limbisch systeem reguleert

Een kater met een hersentumor onderging een

hersenoperatie. Daarbij werd een stukje van de

tussenhersenen weggenomen. Na de operatie werd de kater alsmaar dikker. Hij kon niet meer stoppen met

eten, had steeds honger. De dierenarts vertelde bij een

tweede bezoek dat dit niet onverwacht was. Hij had het

omgekeerde ook al zien gebeuren bij een hond. Die wou na

een operatie aan de tussenhersenen niet meer eten omdat zijn hongergevoel verdwenen was.

De tussenhersenen reguleren

THEMA 02

aan de slag

223

Bestudeer de tekst en figuren en beantwoord de vragen. 14 000 tijdens inspanning

skeletspieren

in rust

12 000

de bloedvaten nabij enkele belangrijke organen van een sporter. Dat deden ze voor een atleet in rust, maar ook voor diezelfde sporter tijdens een

10 000

vermoeiende oefening. In de grafiek kun je het

debiet in de bloedvaten aflezen per lichaamsdeel.

8 000

6 000

4 000

debiet (mL/min)

Onderzoekers vergeleken de bloedstroom doorheen

vasoconstrictie

huid

2 000

darmen

hart 0

Wetenschappers maten naast dat debiet ook de intensiteit van impulsgeleiding naar diezelfde

bloedvaten. Impulsen die via zenuwbanen naar de bloedvaten gaan, kunnen er immers voor zorgen

vasoconstrictie.

dat bloedvaten onbewust vernauwen door spierwerking van spiertjes rond die bloedvaatjes. Dat heet Welke eenheid lees je voor de grootheid debiet af op de grafiek?

b Leid vanuit die eenheden voor debiet af waarvoor debiet staat. Definieer.

Voor welke lichaamsdelen bestaat er de grootste toename aan debiet bij het sporten?

d Wat betekent dat voor de diameter van de bloedvaten bij die laatste organen tijdens het sporten? Voor welke organen bestaat er een afname aan debiet tijdens het sporten?

Wat betekent dat voor de bloedvaten bij die laatste organen?

Op de figuur hiernaast zie je langs welke perifere

zenuwen impulsen tot bij je darm geraken.

ruggenmerg

rugzijde dunne darm

grensstreng

Benoem de perifere zenuwen waarlangs de impuls naar je darmen loopt.

buikzijde

224

THEMA 02

aan de slag

ruggenmergzenuw

h Vul aan:

Je ademhalingsfrequentie en hartslag verhogen automatisch bij het sporten. Er wordt zuurstofgas (O2) opgenomen in je

en ook

getransporteerd naar je spieren door je verhoogde hartslag. Je zenuwstelsel

kan

sturen naar je verterings- en uitscheidingsorganen tijdens het sporten.

De spiertjes rond de bloedvaten van die organen gaan daardoor

. Dat heeft

een afremmende invloed op die organen. Ze gaan

zuurstofgas (O2) verbruiken. De moleculen O2 zijn op dat moment immers . De

blijft

vooral nodig voor de

actief worden en dus ook

daardoor ongewijzigd in je bloed.

Vul op basis van de informatie uit de figuren de figuur verder aan. Kies uit:

ademhalingsspieren – autonome zenuwstelsel – effectoren – hartspieren – receptoren – spiertjes darmen – 95-99 % zuurstofgassaturatie

geleiding

verwerkingscentra met o.a. de hersenstam

signalen

prikkel

chemoreceptoren

< 95 %

signalen

reactie

worden gestimuleerd:

homeostase

THEMA 02

aan de slag

225

Beoordeel de uitspraken aan de hand van de figuur.

grote hersenen

Tip: onderzoek of een orgaan een stimulerende impuls (+) of een remmende impuls (-) ontvangt vanuit het

zenuwstelsel. In het rood vind je de perifere zenuwen die actief zijn tijdens het sporten. In het groen de actieve perifere zenuwen bij rust. hart en longen aangezet tot harder werken door

stimulerende impulsen vanuit je zenuwstelsel.

Bij het sporten worden je

verterings-organen afgeremd door impulsen vanuit je zenuwstelsel.

In rust worden je

verteringsorganen aangezet tot harder werken door je perifere

wervelkolom met ruggenmerg

juist / onjuist

milt

lever

bijnier nier

juist / onjuist

urineblaas

geslachtsorgaan

pancreas – speekselklier – zweetklier – oorsmeerklier – bijnieren Speekselklieren scheiden stoffen

af naar het uitwendige milieu, de

mondholte. Daardoor verloopt de

receptor

opnemen.

geleider

stappen van het regelsysteem

effector

spijsvertering vlotter en kan het lichaam beter voedingsstoffen Vul de tabel aan. Benoem alle

die leiden tot de productie van speeksel.

226

prikkel

THEMA 02

aan de slag

reactie

alvleesklier

dikke darm

Talgklieren produceren talg. Talg is een vetachtige substantie

Welke klieren zijn geen exocriene klieren? Omcirkel ze.

maag

dunne darm

noemen we talgklieren exocriene klieren?

grensstreng

hart

dat de huid en haren glanzend en soepel houdt. Waarom

speekselklieren

long

en je centrale zenuwstelsel.

hersenstam

oog

Bij het sporten worden je

kleine hersenen

tijdens inspanning (sympathisch zenuwstelsel) in rust (parasympathisch zenuwstelsel) stimulerende werking remmende werking

Waarom zijn slijmbekercellen in de slijmvliezen die de binnenzijde van de luchtpijp bekleden exocriene klieren?

Welke kenmerken zijn aanwezig bij meercellige exocriene klieren, die niet aanwezig zijn bij eencellige

Duid de volgende delen aan op de figuur: spierschede, bundelschede, spiervezels.

exocriene klieren?

Skeletspieren hebben in doorsnede dezelfde opbouw. Met welk nummer zijn de delen op de figuur

aangeduid?

Naam

Nummer

bundelschede

spiervezel

pees

spierschede

Rangschik van klein naar groot: spier, spiervezel, celkern, spierbundel. <

THEMA 02

aan de slag

227

Vul onder elke kolomtitel in welke spieren dat kenmerk vertonen. Eén kern

Dwarse streping

Trekken samen

Kunnen

onder invloed

samentrekken

van autonoom

van somatisch

zenuwstelsel

Hieronder zie je een dwarse doorsnede van een stukje spierweefsel. Is dat een stukje skeletspier, gladde

spier of hartspier? Verklaar.

Een leerling bekijkt een stukje spierweefsel onder een microscoop. Door welke structuur te zien kan hij met zekerheid bepalen of het gaat om een gladde spier, hartspier of skeletspier? eiwitdraden

donkere lijn tussen de cellen eén kern per cel dwarse streping

Een jongen springt van een hoge muur. Tijdens de landing komt hij

gehurkt neer. Door bepaalde beenspieren voldoende op te spannen,

worden de hoge krachten opgevangen. De jongen herhaalt de sprong. Hij komt nu met zijn hielen hard tegen het zitbeen (of het zitvlak)

terecht. Welke spieren werden onvoldoende opgespannen tijdens deze sprong?

HAM en RF HAM en TA

GMAX en VAS RF en GMAX

228

THEMA 02

aan de slag

Een spiervel bestaat uit een aantal aan elkaar grenzende of naast elkaar gelegen sarcomeren. Als de spiervezel wordt uitgerekt dan:

worden de sarcomeren korter.

worden de sarcomeren langer.

blijven de sarcomeren even lang.

Het buigen van de arm wordt veroorzaakt door:

het korter worden van spiervezels in de spier aan de voorzijde van je bovenarm.

het korter worden van spiervezels in de spier aan de achterzijde van je bovenarm. het langer worden van spiervezels in de spier aan de voorzijde van je bovenarm.

Waarom werken spieren in paren?

Welke bewering is correct? Als een spier een impuls ontvangt dan…

het langer worden van spiervezels in de spier aan de achterzijde van je bovenarm.

zal ze samentrekken.

zal ze langer worden.

kan ze langer worden of samentrekken.

Op de afbeeldingen zie je drie typen spierweefsel. Omcirkel het type dat kan samentrekken onder invloed

van de wil.

THEMA 02

aan de slag

229

Toon met een voorbeeld aan hoe een gladde spier helpt aan de homeostase. Noteer alle stappen van het regelsysteem in de tabel

prikkel receptor

effector

reactie

geleider

230

THEMA 02

aan de slag

EEN LICHAAM IN BALANS DANKZIJ HET HORMONALE STELSEL

THEMA 03

232

VERKEN

233

CHECK IN

HOOFDSTUK 1: Hoe wordt het hormonale stelsel geactiveerd?

A Hormoonproductie als gevolg van een bepaalde stof B Hormoonproductie als gevolg van een ander hormoon C Hormoonproductie als gevolg van een neurale prikkel

235 235 240 242

1.2 Hoe kunnen hormonen voor een goede lichaamswerking zorgen?

244

1.3 Welke receptoren vangen de prikkels op?

246

1.4 Hoe worden hormonen door het lichaam verspreid?

250

1.5 Welke effectoren kunnen reageren op de aanwezigheid van hormonen?

252

1.6 Welke eigenschappen hebben hormonen?

255

1.1 Welke prikkels activeren het hormonale stelsel?

235

HOOFDSTUK 2: Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase? 2.1 Hoe regelen verschillende hormonen samen de balans van het lichaam?

257 257

2.2 Hoe werkt het hormonale stelsel samen met het zenuwstelsel? 261

THEMASYNTHESE

265

CHECKLIST

267

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

268

AAN DE SLAG

269

OEFEN OP DIDDIT LABO’S

332

231

CHECK IN

Î Knalprestaties: jouw verdienste? Om aan hun conditie te werken, gaan sporters vaak op hoogtestage. Op

een hoogte boven 2 500 m is het gehalte aan zuurstofgas (O2) in de lucht

erg laag. Zuurstofgas is nodig voor de energievoorziening van het lichaam.

Om toch voldoende O2 te kunnen opnemen, regelen hormonen de aanmaak van extra rode bloedcellen, zodat er meer O2 kan worden gebonden.

Wanneer de sporters nadien in normale omstandigheden aan een wedstrijd deelnemen, hebben ze extra rode bloedcellen en kunnen ze ook extra

zuurstofgas opnemen. Dat leidt tot meer energie en dus betere prestaties. Wat is de prikkel voor het aanmaken van extra rode bloedcellen?

Welk systeem zorgt voor de aanmaak van rode bloedcellen?

Hormonen worden vaak misbruikt om prestaties in de topsport te bevorderen. Hoe heet dat misbruik?

Parket opent vooronderzoek naar dopinggebruik in Ronde van Frankrijk

Het parket heeft een vooronderzoek geopend tegen een ploeg die heeft deelgenomen aan de Ronde van Frankrijk. Mogelijk zijn er inbreuken op de dopingregels begaan. De procureur bevestigde dat ‘talrijke gezondheidsproducten zijn gevonden waaronder medicijnen (...) en vooral een werkwijze die als doping kan worden beschouwd’.

Bron: De Morgen, september 2020

Dopingschandaal: WADA sluit Rusland vier jaar uit van internationale sportevenementen

Rusland is vier jaar niet welkom op belangrijke internationale sportevenementen, waaronder de Olympische Spelen. Dat heeft het Wereldantidopingagentschap (WADA) bekendgemaakt, nadat recent duidelijk werd dat de Russen dopingdata hebben gemanipuleerd.

Bron: De Morgen, december 2019

Hoe brengen hormonen je tot betere sportprestaties na een hoogtestage?

Welk verband is er tussen doping en het hormonale stelsel?

Hoe gebeurt de verwerking in het hormonale stelsel wanneer er extra hormonen worden toegediend?

We zoeken het uit!

232

THEMA 03

check in

VERKEN

Î Hoe werkt het hormonale stelsel? OPDRACHT 1

Lees de tekst en beantwoord de vragen. In de maagwand zitten meerdere soorten kliercellen. Sommige maken maagzuur en verteringsstoffen aan: het maagsap. Andere kliercellen produceren slijmstoffen om de maagwand te beschermen. Nog andere kliercellen, zoals de G-cellen, produceren hormonen.

Voedsel dat in de maag terechtkomt, doet de maagwand

uitrekken. Mechanoreceptoren in de maagwand voelen dat; het zijn rekreceptoren. Zij stimuleren de G-cellen om het hormoon gastrine af te scheiden. Dat hormoon komt via de bloedbaan

bij andere cellen in de maagwand terecht en stimuleert die om maagsap te produceren. Door de sterke zuren in het maagsap

kliercel

starten de verteringsprocessen op.

Vul het schema aan.

G-cellen

maagzuurproducerende cellen

Afb. 123

prikkel

G-cellen in de maagwand

slijmcellen

het hormoon gastrine via de bloedbaan

effector maagzuur aanmaken

THEMA 03

verken

233

Leg uit waarom het hormoon gastrine ook een signaalstof kan worden genoemd.

Waar hebben mensen die te veel gastrine aanmaken vaak

Welk eenvoudig medicijn bestaat er om dat probleem te

Waarom lost dat eenvoudige medicijn het probleem niet duurzaam op?

last van?

verlichten?

234

THEMA 03

verken

HOOFDSTUK 1

Î Hoe wordt het hormonale stelsel geactiveerd? LEERDOELEN

M omschrijven wat een inwendige prikkel is;

Je kunt al:

M de rol van receptor, geleider en effector toelichten en voorbeelden geven;

M de rol van het hormonale stelsel als geleider herkennen; M verduidelijken dat het zenuwstelsel de reacties op veranderende omstandigheden kan coördineren.

Je leert nu:

M beschrijven hoe en door welke prikkels het hormonale stelsel wordt geactiveerd; beschrijven;

uitwendige als inwendige prikkels. Bij

inwendige prikkels kun je denken aan een

plotse verhoging van de hoeveelheid suiker in je bloed, nadat je iets zoets gegeten

hebt, aan pijnlijke maandstonden of aan

M de bouw en de werking van een endocriene klier

In thema 1 maakte je kennis met zowel

M belangrijke endocriene klieren en hun hormonen opsommen en hun functie toelichten;

M het mechanisme uitleggen waardoor een effector op een

hormoon kan reageren;

M de invloed van hormonen op een optimale

lichaamswerking verklaren met behulp van een voorbeeld.

het spontane gevoel van verliefdheid wanneer je die knappe jongen of dat

interessante meisje tegenkomt. Hoe dan

ook, in die drie gevallen zijn het hormonen die door je lichaam razen. Maar welke

prikkels zetten het hormonale stelsel in gang? Wat zijn hormonen precies? Waar komen ze vandaan? Hoe regelen ze de werking van je lichaam?

1.1 Welke prikkels activeren het hormonale stelsel?

prikkel

receptor

signaal

geleider

signaal

effector reactie

Een regelsysteem wordt in werking gezet door een prikkel. Die verandering in je omgeving of je lichaam wordt opgemerkt door een gepaste receptor,

van waaruit een signaal verzonden wordt naar een effector. Daardoor kun je

reageren op de waargenomen verandering. Maar welke prikkels activeren het hormonale stelsel?

Hormoonproductie als gevolg van een bepaalde stof

Je hebt al geleerd dat voedingsstoffen na de vertering in het

spijsverteringsstelsel opgenomen worden in het bloed. Daardoor verhoogt het suikergehalte van het bloed, of de bloedsuikerspiegel.

THEMA 03

hoofdstuk 1

235

OPDRACHT 2 ONDERZOEK

Hoe activeert een suikerrijke drank het hormonale stelsel? 1

Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met het bloedsuikergehalte na het drinken van cola? TIP

Voedingsmiddelen worden afgebroken tot voedingsstoffen of

nutriënten. Cola bevat sacharose, ook gekend onder de naam

‘sucrose’. Die molecule wordt afgebroken tot twee kleinere

suikermoleculen, glucose en fructose. Die worden via de darmwand in de bloedbaan opgenomen en vervoerd naar de weefsels. 2

Hypothese Kruis een hypothese aan.

Na het drinken van cola zal het suikergehalte in het bloed stijgen.

Na het drinken van cola zal het suikergehalte in het bloed constant blijven.

cola

water zeep

handdoek

prikpen

Benodigdheden

glucose teststrip

bloedglucosemeter

Werkwijze

Meet eerst je normale bloedsuikergehalte aan de hand van de volgende stappen. 1

3 4

gemakkelijker uit je vingertop.

Droog je handen goed af met een handdoek. Doe de teststrip in de bloedmeter.

Kies je middelvinger of ringvinger en prik in de zijkant van de vingertop.

Strijk met duim en wijsvinger van je andere hand langs je vinger naar de top, zodat er een

Was je handen met zeep en warm water. Als je handen warm zijn, komt het bloed

druppel bloed naar buiten komt.

Houd de druppel op de juiste plek tegen de teststrip.

Na vijf seconden kun je op de bloedglucosemeter aflezen hoe hoog je bloedsuikergehalte is.

Meet vervolgens je bloedsuikergehalte na het drinken van een glas cola. 1

Drink het glas cola leeg.

Wacht 15 minuten.

2 3 5

236

THEMA 03

Wacht 5 à 10 minuten.

Herhaal de vorige werkwijze om je bloedsuikergehalte te meten. Meet opnieuw je bloedsuikergehalte.

hoofdstuk 1

Waarneming

Verwerking

Noteer de resultaten na de metingen in de tabel.

Waarde + eenheid (in mmol/L of mg/dL)

normaal bloedsuikergehalte (voorafgaand aan het drinken) (5 minuten na het drinken)

bloedsuikergehalte bij derde meting (15 minuten na het drinken) WEETJE

bloedsuikergehalte bij tweede meting

De eenheid mmol/L betekent ‘millimol per liter’. Het is een eenheid om aan te duiden hoeveel van een stof er per liter in een vloeistof aanwezig is. 1 mmol glucose komt overeen met 180 mg. Je zult meet. 7

Besluit

nog leren hoe je dat zelf kunt berekenen. De bloedglucosemeter geeft aan in welke eenheid hij

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

A.1

Hormoonproductie bij een te hoge bloedsuikerspiegel

Glucose is de belangrijkste energieleverancier voor je lichaam. Vetten (en eiwitten) kunnen ook energie leveren, maar de hersenen doen uitsluitend

een beroep op glucose. Daarom is het erg belangrijk dat er altijd voldoende glucose in het bloed aanwezig is. Tegelijk is een teveel aan glucose ook

gevaarlijk. Het bloed wordt dan stroperig en bloedvaten kunnen verstoppen. Het kan ook leiden tot suikerziekte of diabetes, en zwaarlijvigheid of obesitas.

THEMA 03

hoofdstuk 1

237

Uit het bovenstaande onderzoek kun je afleiden dat de stijging van een

stofhoeveelheid in je bloed, hier de glucoseconcentratie, een inwendige prikkel vormt. Je lichaam reageert daarop door die hoeveelheid weer te verlagen.

Het is een van de taken van de alvleesklier of de pancreas om het suikerof glucosegehalte in het bloed binnen bepaalde grenzen te houden. Die

grenswaarden van glucose liggen tussen 4 en 8 mmol/L (70 en 140 mg/dL). Het suikergehalte in het bloed wordt dus voortdurend gemeten en bijgestuurd.

In de pancreas liggen bepaalde receptorcellen, de alfa- (α) en bètacellen (β), die de hoeveelheid glucose kunnen opmerken en meten. Die cellen liggen gegroepeerd in de eilandjes van Langerhans.

Stijgt je bloedsuikerspiegel na een maaltijd of een blikje frisdrank boven

de grenswaarde, dan merken de β-cellen dat op en produceren ze kleine hoeveelheden van het hormoon insuline.

Zoals je weet, is een hormoon een signaalstof die na transport doorheen

de bloedbaan een effector aan het werk kan zetten. Het hormoon insuline wordt aan het bloed afgegeven en zorgt ervoor dat alle lichaamscellen

glucose uit het bloed kunnen opnemen, waardoor het glucosegehalte van het bloed daalt. Die lichaamscellen zijn dus de effectoren: het zijn de cellen die

reageren op het hormoon.

eilandjes van Langerhans

Bètacellen geven insuline af aan het bloed.

insuline glucosemolecule

rode bloedcel bloedvat

Insuline stimuleert lichaamscellen, zoals spieren, om glucose op te nemen.

skeletspier

Afb. 124 Het hormoon insuline zorgt voor een verlaging van de bloedsuikerspiegel.

238

THEMA 03

hoofdstuk 1

OPDRACHT 3

DOORDENKER

Lees de tekst, bestudeer de grafieken en beantwoord de vraag. Vooral de lever-, spieren vetcellen zijn erg insulinegevoelige effectoren. Wanneer de glucose niet meteen nodig is, zullen leveren spiercellen die brandstofmoleculen opnemen en omzetten naar glycogeen, een reservestof. Vetcellen zullen in datzelfde geval worden gestimuleerd om glucose in vet om te zetten. bloedsuikerspiegel (mg/dL)

glucosepeil in het bloed normale bloedsuikerspiegel

vetopslag in vetcellen

140

tijd

bloedsuikerspiegel (mg/dL)

Grafiek 1 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

glucosepeil in het bloed

vetopslag in vetcellen 140

normale bloedsuikerspiegel

70 tijd

Grafiek 2 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

Verklaar aan de hand van de bovenstaande grafieken waarom het eten van drie kleine snoepjes verdeeld

over intervallen van vijf uur minder vetopslag oplevert dan het eten van drie kleine snoepjes op hetzelfde

moment.

A.2

Hormoonproductie bij een te lage bloedsuikerspiegel

Maar wat als je bijvoorbeeld na een langdurige sportinspanning of door lange tijd niet te eten, te weinig glucose in je bloed hebt? De bloedsuikerspiegel komt daardoor tijdelijk onder de grenswaarde te liggen.

In dat geval zullen α-cellen uit de eilandjes van Langerhans antwoorden op die prikkel. De receptorcellen produceren dan het hormoon glucagon. Dat

hormoon wordt door de bloedbaan tot bij specifieke effectorcellen gebracht, de levercellen. Glucagon stimuleert de levercellen om glucose af te geven

aan het bloed, met als gevolg dat de glucoseconcentratie in het bloed stijgt. Naarmate het glucosegehalte in het bloed dichter bij de grenswaarde komt, neemt de glucagonproductie weer af.

THEMA 03

hoofdstuk 1

239

alvleesklier

glucagon

lever

glucosemolecule

Afb. 125 Het hormoon glucagon zorgt voor een verhoging van de bloedsuikerspiegel.

bloedvat

Diabetes type 1

WEETJE

Deze vorm van suikerziekte begint meestal op jonge leeftijd. De

aanleiding is de afbraak van de insulineproducerende β-cellen door ons eigen afweersysteem. Omdat er daardoor bijna geen insuline

meer wordt aangemaakt, wordt het insulineafhankelijke diabetes genoemd. Patiënten die aan deze vorm van suikerziekte lijden,

moeten een glucosearm dieet volgen. Daarnaast moeten ze na elke maaltijd insuline toedienen om de gestegen bloedsuikerspiegel

weer te kunnen normaliseren. Dat kan met een insulinepen. Wil je weten hoe zo’n insulinepen werkt? Scan dan de QR-code. Diabetes type 2

Deze vorm van diabetes ontstaat meestal pas na het veertigste levensjaar. Mensen

met diabetes type 2 produceren wel nog insuline, maar de effectorcellen reageren er

onvoldoende op. Men spreekt van insulineonafhankelijke diabetes. Dat type suikerziekte is de laatste decennia onrustwekkend toegenomen en komt op steeds jongere leeftijd voor.

VIDEO INSULINEPEN

Het heeft vooral te maken met verkeerde voedingsgewoonten en een verkeerde levensstijl.

Te veel suiker en dierlijk vet eten en te weinig bewegen, hebben zwaarlijvigheid tot gevolg. Zwaarlijvigheid

bevordert de ongevoeligheid van effectorcellen voor insuline. Men schat het aantal suikerzieken met diabetes type 2 op zo’n half miljoen in ons land.

Hormoonproductie als gevolg van een ander hormoon

Niet enkel veranderingen in de hoeveelheid van opgenomen stoffen, zoals glucose, kunnen een prikkel vormen voor kliercellen. Ook hormonen die

van concentratie veranderen in je bloedbaan, kunnen als inwendige prikkel 240

THEMA 03

werken. hoofdstuk 1

Het voorbeeld van het regelsysteem voor de snelheid van energieproductie laat zien dat een hormoon een prikkel kan vormen voor het maken van een volgend hormoon. OPDRACHT 4

Lees de tekst en vul het schema aan.

hypothalamus

De schildklier ligt voor de luchtpijp, net onder het strottenhoofd. De schildklier produceert op de cellen van alle weefsels en organen, zoals skeletspieren, hart, nieren en lever. Dat schildklierhormoon regelt de snelheid van de stofwisseling en zorgt er daarmee voor dat de cellen voldoende snel energie kunnen leveren. Als er te veel of te weinig van dat hormoon wordt gemaakt, kunnen er ernstige stoornissen optreden, zoals afwijkingen aan het beenderstelsel, het spierstelsel of het

het schildklierhormoon thyroxine dat inwerkt

schildklierhormoon

hypofyse

schildklier

zenuwstelsel. Je cellen werken dan te snel, of

niet snel genoeg. Het schildklierhormoon wordt aangemaakt onder invloed van een ander hormoon, het schildklierstimulerend hormoon TSH (Thyroid-Stimulating Hormone), dat afkomstig is van de hypofyse. De aanmaak van TSH wordt op zijn beurt door de hypothalamus geregeld. Vul in de witte kaders de klieren in

en daaronder hun hormonen als je weet dat: -

de prikkel voor de hypothalamus

in die omstandigheden

het schildklierhormoon; de hypothalamus

hypofysestimulerend hormoon

hypofyse

(TRH) produceert dat inwerkt op de hypofyse;

de hypofyse daarop reageert

door het schildklierstimulerend

een te lage concentratie is van

hormoon (TSH) te maken en TSH op zijn beurt de

schildklier stimuleert om

schildklierhormoon af te geven aan de bloedbaan;

daardoor de concentratie

van het schildklierhormoon

weer stijgt, de hypothalamus die verhoging detecteert en de hormoonproductie in de

hypothalamus wordt afgeremd.

= thyroxine

regelt de snelheid

waarmee lichaamscellen werken

THEMA 03

hoofdstuk 1

241

Hormoonproductie als gevolg van een neurale prikkel

Niet alle hormoonproducerende klieren worden geprikkeld door de

concentratieveranderingen van bepaalde stoffen of hormonen. Er zijn ook

groepen kliercellen die hormonen produceren als antwoord op een neurale

prikkel. We bestuderen hoe die inwendige prikkel tot hormoonproductie kan OPDRACHT 5

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

leiden aan de hand een stressvolle situatie.

In China werd in 2020 de langste glazen brug ter wereld

geopend. De brug is maar liefst 526 m lang, 8,8 m breed en 201 m hoog. Niet verwonderlijk dat heel wat mensen

hoogtevrees hebben als ze over de brug lopen. Maar hoe ontstaat dat angstgevoel precies?

De grote hoogte wordt gezien met de ogen. Fotoreceptoren geven via de oogzenuw een impuls door naar de hersenen.

De hersenen interpreteren dat als gevaarlijk en die emotie activeert een nieuwe impuls. Die impuls wordt door neuronen

naar receptorcellen in de bijnieren geleid en zet de cellen aan om het hormoon adrenaline vrij te maken. Bijnieren zijn klieren die op de nieren liggen.

Al in heel kleine hoeveelheden stimuleert adrenaline reacties van het lichaam die de overlevingskans moeten verhogen. Het hormoon kan meerdere reacties veroorzaken, zoals een verhoogde bloeddruk en hartslagfrequentie, een snellere ademhaling en zweten.

Bron: www.nieuwsblad.be

grensstrengganglion

242

bijnier ruggenmergzenuw nier ruggenmerg

Afb. 126 De geleiding van een impuls vanuit de hersenen naar de bijnieren

Welke symptomen vertonen de mensen met hoogtevrees bij het oversteken van deze brug?

THEMA 03

hoofdstuk 1

Welk van de volgende impulstrajecten wordt gevolgd voor er adrenaline wordt aangemaakt? motorisch neuron → kliercellen in de bijnier → schakelcellen in de hersenen motorisch neuron → schakelcellen in de hersenen → kliercellen in de bijnier

schakelcellen in de hersenen → motorisch neuron → kliercellen in de bijnier

Welk groot voordeel biedt het neuron tussen de hersenen en de bijnier (in vergelijking met het aansturen van de bijnier met een hormoon doorheen de bloedbaan)?

schakelcellen in de hersenen → kliercellen in de bijnier → motorisch neuron

Tijdens een stressvolle situatie maakt het lichaam adrenaline aan. Dat

hormoon beïnvloedt verschillende effectoren. Adrenaline zorgt ervoor dat je

hart sneller gaat slaan en je ademhalingsritme toeneemt, het glucosegehalte in je bloed toeneemt, de bloedtoevoer naar je hart, spieren en hersenen

verbetert.

Door die reacties kun je meer zuurstofgas en meer voedingsstoffen naar

diverse andere lichaamsdelen brengen. Adrenaline zorgt er dus voor dat

je meer energie krijgt en je reactievermogen verbetert. Je bent klaar om de stressvolle situatie aan te pakken: vechten of vluchten.

Omdat die eerste impuls via een zenuw vanuit je hersenen verstuurd wordt,

kun je bovendien sneller in actie komen. De signaaloverdracht via zenuwen verloopt immers veel sneller dan signaaloverdracht via hormonen in de

bloedbaan. Als vuistregel mag je stellen dat een impuls via een neuron zich

tegen ongeveer 60 m/s verplaatst en een hormoon maximaal tegen 0,5 m/s doorheen je bloedbaan gaat.

Neurale prikkels kunnen een hormoonproducerende klier dus activeren, waardoor je reactie sneller optreedt.

Meerdere inwendige prikkels leiden tot de productie van hormonen: • een veranderende hoeveelheid van een bepaalde stof,

• de aanwezigheid of de hoeveelheid van een ander hormoon, • een neurale prikkel.

Al die prikkels signaleren veranderingen in het lichaam die de werking van het lichaam kunnen verstoren.

Door neurale prikkeling van een hormoonklier gebeurt de signaaloverdracht sneller. `

Maak oefening 1 en 2 op p. 269.

THEMA 03

hoofdstuk 1

243

1.2 Hoe kunnen hormonen voor een goede lichaamswerking zorgen?

Zoals je al leerde, beïnvloeden insuline en glucagon de bloedsuikerspiegel op een verschillende manier. Ze zijn er echter beide op gericht een

afwijkende bloedsuikerspiegel weer naar de gewenste waarden te brengen. Daartoe spreken ze verschillende effectoren aan.

OPDRACHT 6

Vul onderaan, op basis van de aangeboden schematische voorstellingen, het regelsysteem voor het realiseren van een gewenste bloedsuikerspiegel aan. Beantwoord daarna de vragen.

prikkel verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed

prikkel

verlaging van de glucoseconcentratie in het bloed

receptor

α-cellen in de alvleesklier

geleider

insuline

glucagon

effector

alle lichaamscellen

levercellen

receptor

β-cellen in de alvleesklier

reactie afgave van glucose aan het bloed

reactie

opname van glucose uit het bloed

244

THEMA 03

hoofdstuk 1

hormoon glucagon

homeostase bloedsuikerspiegel tussen 70 en 140 mg/dL

hormoon insuline

Afb. 127 Regelsysteem voor de homeostase van de bloedsuikerspiegel

Je leerde al dat spier(groep)en een antagonistische werking hebben. Leg uit waarom glucagon en

Leg uit hoe beide groepen kliercellen en hun hormonen voor homeostase kunnen zorgen.

insuline antagonistische hormonen worden genoemd.

THEMA 03

hoofdstuk 1

245

De α- en β-cellen van de alvleesklier, hun hormonen glucagon en insuline,

en de effectorcellen zorgen er samen voor dat de bloedsuikerspiegel binnen grenswaarden gehouden wordt. Hormonen worden dus geproduceerd om een verstoring bij te sturen en de normale situatie te herstellen. Op die

manier wordt de bloedsuikerspiegel in evenwicht gehouden en regelt je lichaam dus de homeostase.

Hormonen zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een verstorende prikkel en zo de homeostase te herstellen.

Een hormoon vormt daarmee een schakel tussen receptor en effector `

om tot reactie te komen: het is een geleider in een regelsysteem. Maak oefening 3 op p. 269.

1.3 Welke receptoren vangen de prikkels op?

De receptorcellen van het hormonale stelsel zijn kliercellen. Bij het

opmerken van een prikkel scheiden ze stoffen af met een regelende werking, de hormonen.

Die kliercellen vormen deze hormonen met bouwstoffen die uit het bloed worden gehaald. Dat is mogelijk dankzij het nauwe contact tussen de

omgevende haarvaten en de kliercellen.

Een product, hier een hormoon, dat in de kliercellen wordt gevormd, noemt

men ook wel een secreet. De uitscheiding van die door de klier aangemaakte stof heet secretie.

Vaak komen de kliercellen in groepjes voor. Zoals je weet, vormen ze dan een klier. Klieren die hormonen afscheiden hebben geen afvoerkanalen naar een uitwendig oppervlak, maar brengen de gemaakte hormonen rechtstreeks in de bloedbaan. De stoffen worden dus afgescheiden in het inwendig milieu.

Om die reden worden die klieren endocriene klieren genoemd. ‘Endo-’ betekent ‘naar binnen’. Het zijn dus klieren voor inwendige secretie. kliercel

hormoon haarvat

246

THEMA 03

hoofdstuk 1

afscheiding van hormoon

Afb. 128 Bouw van een endocriene klier

In ons lichaam tref je tal van endocriene klieren aan. Zij vangen allemaal

een andere inwendige prikkel op. De kliercellen fungeren als receptorcel en produceren hormonen. OPDRACHT 7

Verken de ontdekplaat. Ontdek de belangrijkste endocriene klieren en hun hormonen met beoogde effector, en leer hoe ze bijdragen aan een goede lichaamswerking.

OPDRACHT 8

ONTDEKPLAAT HORMONEN

Zoek op het internet waar in je lichaam welke endocriene klier voorkomt. Vul het overeenkomstige nummer in op de juiste plaats op de tekening. -

(1) α- en β-cellen van de

(3) teelballen

alvleesklier

N -

(4) schildklier (5) bijnier

(6) hypofyse (7) thymus

(8) hypothalamus (9) nier

(10) bijschildklieren

(2) eierstok

THEMA 03

hoofdstuk 1

247

OPDRACHT 9

EXOCRIENE / ENDOCRIENE klier

bouw

• klierblaasje: aanwezig / afwezig • afvoerbuis: aanwezig / afwezig

• omgevende haarvaten: aanwezig / afwezig

• secretie:

Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren? Schrap wat niet past.

functie

• afvoerbuis: aanwezig / afwezig

• omgevende haarvaten: aanwezig / afwezig • secretie:

in het uitwendig milieu / in de bloedbaan

• klierblaasje: aanwezig / afwezig

• rol in het regelsysteem:

functie

• rol in het regelsysteem:

receptor/effector

• produceert een stof die:

als geleider optreedt / een reactie voltrekt

receptor/effector

• afscheidingsproduct is:

een hormoon / geen hormoon

als geleider optreedt / een reactie voltrekt

• afscheidingsproduct is:

een hormoon / geen hormoon

voorbeelden

traanklier, speekselklier, schildklier, thymus

voorbeelden

In het menselijk lichaam tref je verschillende endocriene klieren: de

hypofyse, de schildklier, de teelballen en eierstokken, de bijnieren, de

thymus, de eilandjes van Langerhans ... Het zijn receptoren: ze bevatten allemaal groepen cellen die die inwendige prikkels kunnen opmerken en hormonen kunnen aanmaken om bij veranderingen in het lichaam de normale situatie te herstellen. De bouw van een endocriene klier

is aangepast aan zijn functie: het hormoon zo efficiënt mogelijk in de bloedbaan krijgen.

Exocriene klieren zijn effectoren; ze produceren afscheidingsproducten

die als reactie op een prikkel de veranderende omstandigheid bijsturen. Zo leerde je bijvoorbeeld dat traanklieren bepaalde stoffen afscheiden als er onzuiverheden in je oog terechtkomen.

248

THEMA 03

hoofdstuk 1

De bouw van een exocriene klier is erop gericht het afscheidingsproduct zo

efficiënt mogelijk op de plek te brengen waar de reactie nodig is. Zo worden tranen via afvoerbuisjes naar je oogoppervlak gebracht.

Heel soms tref je gemengde klieren aan. Afbeelding 129 laat zien dat in de

pancreas zowel endocriene klieren zitten (de eilandjes van Langerhans) als exocriene klieren (die verteringssappen maken). klierblaasje met alvleessap

pancreas

eilandje van Langerhans α-cel

β-cel

Afb. 129 De pancreas bevat zowel groepen endocriene kliercellen (α- en β-cellen) als exocriene klieren (klierblaasjes).

Samenvattend kun je stellen dat zowel endocriene als exocriene klieren

helpen bij het reageren op veranderende of verstorende omstandigheden. De bijdrage van endocriene klieren aan een regelsysteem verschilt echter

helemaal van die van de exocriene klieren die je in thema 2 ontdekte.

Zowel endocriene als exocriene klieren spelen een belangrijke rol in een

regelsysteem. Naar bouw en functie verschillen exocriene en endocriene klieren echter sterk.

• Endocriene klieren werken als receptoren, ze bevatten groepen

receptorcellen. Zij merken prikkels op en brengen een hormoon in de bloedbaan.

• Exocriene klieren zijn effectoren. Hun afscheidingsproduct draagt

rechtstreeks bij aan de reactie op de prikkel: hun secreet vormt zelf een uiteindelijk antwoord op de prikkel.

Belangrijke endocriene klieren zijn de hypofyse, de schildklier, de

teelballen en eierstokken, de bijnieren, de thymus, de eilandjes van Langerhans enz. `

Maak oefening 4 en 5 op p. 269-270.

THEMA 03

hoofdstuk 1

249

WEETJE Onderzoek heeft uitgewezen dat het knuffelhormoon ‘oxytocine’

mensen met autisme socialer kan maken. In de test werden twee

groepen samengesteld. De ene groep kreeg een neusspray zonder het

knuffelhormoon, terwijl de andere groep een neusspray kreeg met het

hormoon. Tijdens de test moesten beide groepen een balspel spelen op de computer. In het spel speelden ze tegen drie virtuele personen. De eerste virtuele persoon gooide de bal altijd terug, de tweede virtuele

persoon gooide de bal nooit terug en de derde gooide de bal af en toe

terug. Bij de groep die het knuffelhormoon niet had gekregen, maakte het niet uit naar welke persoon ze

gooiden. De andere groep, die het hormoon wel toegediend kreeg via de neusspray, gooide de bal meer naar

de eerste persoon. Dit experiment bewijst dat oxytocine een gunstig effect heeft op de solidariteit bij mensen met autisme.

1.4 Hoe worden hormonen door het lichaam verspreid?

OPDRACHT 10

Hormonen worden door endocriene klieren in de bloedbaan gebracht.

ONDERZOEK

Onderzoek welk bewijs er is voor het transport van hormonen via de bloedbaan aan de hand van Labo 16 op p. 353.

OPDRACHT 11

Vul de tabel aan de hand van de figuur aan om te achterhalen hoe het transport van hormonen gebeurt.

haarvaten hormoonmoleculen klierweefsel

250

THEMA 03

hoofdstuk 1

Welke stoffen komen vanuit het bloedvat tot in de kliercellen?

In welk bloedvat worden hormonen afgescheiden? Hoe verklaar je dat het bloed dat naar de klier

slagader / ader / haarvat

stroomt zuurstofrijk is en het bloed dat van de In welke ruimte van het hart komt het hormoon eerst aan?

Komt een hormoon in alle ruimtes van het hart?

Waarom kan een hormoon bij alle effectoren van

ja / neen

je lichaam geraken?

klier wegstroomt zuurstofarm?

Eenmaal opgenomen in je bloed worden hormonen naar alle plekken van je

lichaam getransporteerd. Hormonen kunnen dus signalen overbrengen naar lichaamsdelen die verafgelegen zijn van de receptor en dus veraf van de

endocriene klier.

Omdat het transport van hormonen via het bloed verloopt, kan het even duren vooraleer een effector geprikkeld wordt door de signaalstof.

Doorheen je slagaders stroomt je bloed met een maximale snelheid van

ongeveer 0,5 meter per seconde. In je haarvaten gaat dat echter een stuk trager.

Hormonen zijn bovendien slechts tijdelijk aanwezig in je bloed. Ze worden langzaamaan afgebroken door de lever.

Via het bloedvatenstelsel kunnen hormonen alle delen van het

lichaam bereiken. Hormonen kunnen dus signalen overbrengen naar verafgelegen lichaamsdelen.

Het transport van hormonen gebeurt eerder langzaam, omdat bloed niet snel stroomt. `

Maak oefening 6 en 7 op p. 270.

THEMA 03

hoofdstuk 1

251

1.5 Welke effectoren kunnen reageren op de aanwezigheid van hormonen?

Zolang hormonen in de bloedbaan aanwezig zijn, zetten ze de juiste

effectoren aan het werk. Maar hoe weet een hormoon nu precies welke effector hij aan het werk moet zetten en hoe weet een effector dat

een hormoon voor hem bestemd is? In het bloed circuleren er immers tegelijkertijd verschillende hormonen die allemaal alle delen van het lichaam, en dus meerdere effectoren, bereiken.

OPDRACHT 12

Calcium is nodig voor de opbouw en het onderhoud van de botten en de tanden. Maar wist je ook dat het zorgt voor de goede werking van je spieren? Sporters met een lage Ca2+-concentratie in hun lichaam hebben vaker last van spierkrampen, zelfs wanneer ze nog geen langdurige inspanning geleverd hebben.

Beantwoord met behulp van het onderstaande regelsysteem de vragen en bedenk diverse oorzaken die spierkrampen verklaren.

Regelsysteem voor Ca2+-concentratie in het bloed

hormoon calcitonine effector

effector

C-cellen schildklier

prikkel

botafbrekende cellen

reactie

niercellen

te hoge Ca -concentratie in je bloed

afbraak bot tot Ca2+ remmen

uitscheiding Ca2+ via urine bevorderen

receptor

reactie

Ca2+-concentratie

gepaste Ca2+-concentratie

prikkel

reactie

te lage Ca2+-concentratie in je bloed

opname Ca2+ in bloed

stimuleren botafbraak tot Ca2+

uitscheiding Ca2+ via urine afremmen

Ca -gevoelige bijschildkliercellen

darmcellen

botafbrekende cellen

niercellen

receptor 2+

252

Ca2+-concentratie

THEMA 03

hoofdstuk 1

effector

parathormoon

effector

Welke receptorcellen of endocriene klieren zijn betrokken bij het regelen van een verhoogde

Welke hormonen maken ze aan ?

Welke receptorcellen of endocriene klieren zijn betrokken bij het regelen van een verlaagde

Ca2+-concentratie in je bloed?

Welke hormonen maken ze aan?

Welke effectoren worden door beide hormonen beïnvloed als het Ca2+-gehalte van het bloed verstoord

is?

Bedenk minstens drie oorzaken die kunnen leiden tot spierkrampen door een te lage Ca2+-beschikbaarheid.

Naargelang het hormoon reageren niercellen of botafbrekende cellen verschillend. Je kunt uit de opdracht ook afleiden dat elk hormoon

slechts een beperkt aantal effectoren aan het werk zet. Zo stimuleert het

parathormoon enkel darmcellen, botafbrekende cellen en niercellen. Andere cellen zoals spiercellen, voortplantingscellen en exocriene klieren laat

het ongemoeid. Effectorcellen moeten dus gevoelig zijn voor een bepaald

hormoon vooraleer ze erop kunnen reageren. Cellen die gevoelig voor een hormoon zijn, noemen we doelcellen.

De gevoeligheid wordt bepaald door de aan- of afwezigheid van bepaalde moleculen op het celmembraan of in de cel. Een molecule waarop het hormoon past, noemt men een receptormolecule. receptormolecule 1 geactiveerd receptormolecule 2 hormoon

celkern

cytoplasma

celmembraan

receptormolecule 3

Afb. 130 Doelcel met drie verschillende receptormoleculen

THEMA 03

hoofdstuk 1

253

Alleen aan receptormolecule 1 kan het gegeven hormoon binden en een

reactie uitlokken bij de doelcel. Bij receptormolecule 2 en 3 horen hormonen met een andere molecuulstructuur.

Vergelijk het hormoon met een sleutel die door zijn specifieke vorm in een welbepaald slot past.

Zodra het hormoon langs een celmembraan van een doelcel passeert,

gaat het een binding met de receptormoleculen aan. Zodra die binding

gerealiseerd is, wordt de doelcel beïnvloed en alleen dan kan de cel op het hormoon reageren.

Dat sleutel-slot-principe verklaart waardoor hormonen slechts één of een

zeer beperkt aantal effectoren kunnen aansturen: het hormoon moet op het

receptormolecule van de effectorcel passen.

sleutel = hormoon

OPDRACHT 13

reactie in de doelcel zal volgen

Afb. 131 Sleutel-slot-principe tussen hormoon en receptormolecule

correcte pasvorm

slot = receptormolecule

Verken de ontdekplaat.

Gebruik de ontdekplaat om de doelcellen van een aantal belangrijke hormonen te

ontdekken.

ONTDEKPLAAT HORMONEN

Eén hormoon kan slechts één of een zeer beperkt aantal effectoren

aansturen. Men zegt dat één hormoon specifieke doelcellen heeft.

De doelcellen van een hormoon zijn alle effectorcellen die gevoelig zijn voor dat hormoon. Enkel zij kunnen dus reageren als het hormoon zich aanbiedt.

Het sleutel-slot-principe verklaart waarom hormonen specifieke

doelcellen hebben: het hormoon moet op/in het receptormolecule van de effectorcel passen. `

254

THEMA 03

hoofdstuk 1

Maak oefening 8 op p. 270.

1.6 Welke eigenschappen hebben hormonen?

Aan welke kenmerken kun je een hormoon herkennen? Probeer dat met behulp van opdracht 14 zelf te achterhalen.

OPDRACHT 14

Vraag

Antwoord

Welke soort prikkels lokken een hormoonproductie uit?

Welke cellen maken hormonen

Voorbeeld

verandering van concentratie van een stof

aan?

Wat is het nut van de

Lees de vragen aandachtig en vul het antwoord aan in de tabel. Noteer ook telkens een voorbeeld om je antwoord te staven.

verspreiding van hormonen via de bloedbaan?

Waarom zijn hormonen

signaalstoffen?

Waarom is een hormoon een geleider?

Welke eigenschap hebben de cellen waarop een bepaald

hormoon kan inwerken?

Hoeveel soorten doelcellen heeft een hormoon?

Hoeveel van een hormoon heb je nodig vooraleer je er een effect van voelt?

Een dosis van 0,023 tot 0,04 mg zorgt ervoor dat een eisprong

bij een meisje verhinderd wordt (anticonceptie).

THEMA 03

hoofdstuk 1

255

Veranderingen in de concentratie van een stof, zoals het glucose- of het calciumgehalte in het bloed, werken als inwendige prikkels.

Alfa- en bètacellen, of cellen in de bijschildklieren, zijn receptorcellen en detecteren die prikkels.

De receptorcellen liggen in endocriene klieren zoals de pancreas of de schildklier. Die klieren produceren hormonen.

De hormonen worden afgegeven aan de haarvaten en komen in de

bloedbaan terecht. Met het bloed verspreiden ze zich naar alle weefsels in

het lichaam. Ze fungeren als signaalstof want ze brengen de boodschap van de prikkel naar alle cellen. Zo doen ze dienst als geleider van informatie; ze vormen de schakel tussen receptor en effector.

Hormonen binden op cellen die over passende receptormoleculen

beschikken, de doelcellen. Botafbrekende cellen bevatten receptormoleculen voor calcitonine en voor parathormoon, alfacellen bevatten receptormoleculen voor glucose.

De doelcellen reageren op het hormoon, het zijn de effectoren.

prikkel

verandering van hoeveelheid stof neurale prikkel

receptor

endocriene klier

geleider hormoon

effector

doelcel met receptormolecule

reactie

Hormonen zijn te herkennen aan hun specifieke eigenschappen: ze

worden geproduceerd door endocriene klieren en over het hele lichaam

verspreid. Omdat ze een boodschap overbrengen, werken ze als geleider in het regelsysteem. Ze werken in heel lage dosissen en activeren

enkel de cellen met passende receptormoleculen, de doelcellen. Die doelcellen zijn de effectoren, ze voeren de reactie uit. `

256

THEMA 03

hoofdstuk 1

Maak oefening 9 op p. 271.

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je kunt al: M beschrijven welke prikkels het hormonale stelsel activeren;

M de bouw van een endocriene klier beschrijven; M belangrijke endocriene klieren en hun hormonen opsommen;

M verklaren hoe hormonen na transport doorheen activeren;

M omschrijven hoe het hormonale stelsel kan bijdragen aan een goede lichaamswerking.

Je leert nu:

In thema 2 leerde je al hoe het zenuwstelsel voor

de bloedbaan slechts welbepaalde effectoren

Î Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase?

zuurstofgasconcentratie in je bloed kan zorgen. Daarnaast ontdekte je in het vorige hoofdstuk

dat het hormonale stelsel de bloedsuikerspiegel

reguleert en ook de evenwichtsconcentratie voor calcium kan coördineren. Het krachtig en snel

M hoe verschillende hormonen voor homeostase

homeostase van je lichaamstemperatuur en de

kunnen zorgen;

M hoe het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen voor homeostase kunnen zorgen.

reageren in levensbedreigende situaties wordt dan weer door het samenwerken van het zenuwstelsel

en het hormonale stelsel geregeld. In dit hoofdstuk ontdek je welke bijzondere mechanismen in

hormonale regelsystemen tot homeostase leiden.

2.1 Hoe regelen verschillende hormonen samen de balans van het lichaam?

OPDRACHT 15

Lees de tekst en beantwoord de vragen. Op een leeftijd van dertien kun je heel wat verschillen merken in de lichaamsbouw van jongens en meisjes. Sommige meisjes zijn op dat moment een stuk groter dan jongens. Bij dat verschil in groei spelen stofwisselingshormonen en groeihormonen een belangrijke rol. Die stofwisselingshormonen regelen de omzetting van brandstoffen en bouwstoffen in nieuwe producten binnen in je lichaamscellen. Schildklierhormonen, zoals thyroxine, zijn stofwisselingshormonen; ze stimuleren de activiteiten van een cel. Zo verhogen die hormonen niet alleen de energieproductie in een cel, maar ook de celgroei en celvermeerdering.

THEMA 03

hoofdstuk 2

257

Verklaar nu zelf waarom er op dertienjarige leeftijd een verschil in lengte kan bestaan tussen jongens

Mensen met een hogere thyroxineproductie hebben het warmer. Leg uit waarom dat zo is.

en meisjes.

OPDRACHT 16

Omdat thyroxine de celactiviteit stimuleert, speelt het een belangrijke rol bij het regelen van de lichaamstemperatuur. Bestudeer de onderstaande schema’s en beantwoord daarna de vragen.

meet voortdurend de hoeveelheid thyroxine

hypothalamus

hypofysestimulerend hormoon TRH

hypofyse

schildklierstimulerend hormoon TSH

schildklier

Afb. 132 De regeling van de lichaamstemperatuur door de hypothalamus, de hypofyse en de schildklier

thyroxine naar je lichaamscellen

schildklier

thyroxine naar je hypothalamus

hypothalamus

hypofyse

TRH

258

schildklierhormoon = thyroxine regelt de snelheid waarmee lichaamscellen werken

Schrijf naast elk begrip in de tabel het juiste nummer van afbeelding 132.

THEMA 03

–

hoofdstuk 2

TSH

Vergelijk het hormonale regelsysteem voor lichaamstemperatuur met het regelsysteem voor de binnentemperatuur in je huis.

drempelwaarde voor thyroxine

de thermostaat

elektrische signalen doorheen de

bedrading en elektronica tussen de

de hypothalamus

thermostaat en de brander van de de ingestelde temperatuur van je thermostaat

De thermostaat merkt dat de

binnenhuistemperatuur boven dan de ingestelde waarde ligt.

drempelwaarde.

opeenvolgende geleiding via signaal-

stoffen tussen hypothalamus, hypofyse en schildklier

celactiviteit en stofwisseling

De thermostaat schakelt de

na aankomen van thyroxine bij

brander uit.

lichaamscellen

De thermostaat merkt dat de

binnenhuistemperatuur lager de

blijvende toename van de

thyroxineconcentratie tot boven de drempelwaarde

ingestelde temperatuur ligt.

De hypothalamus stopt met aanmaken

verbranding in de centrale

van hypothalamushormoon.

verwarming

De thyroxineconcentratie ligt onder de

centrale verwarming

Uit opdracht 16 kun je afleiden dat hormonen, zoals het schildklierhormoon

thyroxine, ook helpen om je lichaamstemperatuur tussen gewenste waarden te houden. Thyroxine zorgt ervoor dat je cellen actiever worden en meer glucose verbranden; daardoor krijg je het warmer. De hypothalamus

werkt als controlecentrum en meet voortdurend hoeveel thyroxine er in je bloed zit. Als de concentratie te laag is, maakt de hypothalamus TRH

aan. Dat hypofysestimulerend hormoon stimuleert de hypofyse om TSH

te produceren. Dat hormoon zet op zijn beurt de schildklier aan om meer

thyroxine te maken. Zodra er voldoende thyroxine is, maakt de hypothalamus minder TRH. De hypofyse stopt daardoor met de stimulatie van de schildklier; er wordt minder thyroxine aan het bloed afgegeven. De cellen verbranden

nu minder glucose, je lichaam koelt af. Op die manier zorgt de hypothalamus ervoor dat je lichaamstemperatuur tussen normale grenzen blijft.

Dat proces, waarbij de reactie van een organisme erop gericht is om een

normale situatie te herstellen, noemt men een terugkoppeling of feedback. Het regelsysteem is hier een feedbacksysteem.

THEMA 03

hoofdstuk 2

259

Een feedbacksysteem zorgt ervoor dat veranderingen van meerdere factoren binnen bepaalde grenzen worden gehouden. Omdat de normale situatie,

in dit voorbeeld de lichaamstemperatuur, rond een evenwicht schommelt,

noemt men dat een dynamisch evenwicht. Het behouden van een dynamisch evenwicht noemen we homeostase. Het is de toestand waarin het lichaam optimaal kan functioneren.

In dit voorbeeld zal een toename van het schildklierhormoon ervoor zorgen dat er minder van datzelfde hormoon wordt geproduceerd. En omgekeerd zal de afname van de hoeveelheid schildklierhormoon de productie ervan

net stimuleren. Die manier van regelen, waarbij het resultaat van een proces feedback.

datzelfde proces afremt, noemt men negatieve terugkoppeling of negatieve De negatieve terugkoppeling bij het hypothalamus-hypofyse-

schildkliersysteem zorgt ervoor dat de activiteit van je lichaamscellen - en

dus de stofwisseling - altijd optimaal is, ook als de omstandigheden wijzigen. We spreken van homeostase voor stofwisseling.

Hierboven leerde je hoe verschillende endocriene klieren samenwerken met hun hormonen en doelcellen om de temperatuur van je lichaam te

regelen. De calciumconcentratie en de bloedsuikerspiegel worden op een

gelijkaardige manier op peil gehouden.

Het hormonale stelsel oefent dus een coördinerende werking uit tussen verschillende organen en weefsels. Dankzij die regeling kan je lichaam optimaal blijven functioneren, ook als de omstandigheden verstoord

worden. Zo helpt het hormonale stelsel om de homeostase voor tal van

factoren te behouden. WEETJE

Een tekort aan schildklierhormoon kan een hond slomer en trager maken. De hond zal in gewicht

toenemen, ook al krijgt hij minder eten. Zijn vacht wordt dunner en

op sommige plekken kan kaalheid

optreden. Soms zal hij gekke

260

THEMA 03

hoofdstuk 2

bewegingen maken (locomotie) of

kreupel lopen. Vermoedelijk heeft

de hond het ook koud. Alle lichaamscellen worden immers beïnvloed. Gelukkig bestaat er een efficiënt hormonaal medicijn. Dat heet levothyroxine en werkt precies zoals thyroxine.

Endocriene klieren meten voortdurend de concentratie van belangrijke stoffen. De gemeten waarde wordt voortdurend vergeleken met een gewenste waarde.

Negatieve terugkoppeling helpt het bereiken van de gewenste concentratie van een stof:

• wanneer de concentratie van een stof beneden de gewenste waarde ligt, produceert het lichaam een hormoon waardoor er meer van die stof wordt aangemaakt;

• wanneer de concentratie van die stof boven de gewenste waarde

komt, produceert het lichaam een hormoon waardoor er minder van

die stof wordt aangemaakt.

Negatieve terugkoppeling is een regeling waarbij het resultaat van een proces datzelfde proces afremt.

Het hormonale stelsel regelt de samenwerking tussen endocriene

klieren, hun hormonen en hun doelcellen, zoals bij het regelen van de

bloedsuikerspiegel. Het hormonale stelsel oefent zo een coördinerende werking uit tussen verschillende organen en weefsels.

Dankzij die coördinatie kan je lichaam voor tal van parameters tot

homeostase komen. Daardoor blijft je lichaam optimaal functioneren,

ook als de omstandigheden veranderen. Maak oefening 10 en 11 op p. 271.

2.2 Hoe werkt het hormonale stelsel samen met het zenuwstelsel?

Bij het regelen van de lichaamstemperatuur komt het zenuwstelsel tussen; het doet spieren en klieren samentrekken, waardoor je bijvoorbeeld gaat

bibberen of zweet produceren. Maar ook het hormonale stelsel speelt hier een rol: de schildklier produceert hormonen waardoor je het warmer of kouder kunt krijgen.

Stress is een prikkel, die bepaalde neuronen activeert. In hoofdstuk 1 leerde je al dat het zenuwstelsel een signaal geeft aan een hormoonklier om adrenaline te produceren.

Uit deze voorbeelden kun je afleiden dat het hormonale stelsel en het zenuwstelsel op meerdere manieren kunnen samenwerken.

Ook de hersenen spelen een rol in de wisselwerking tussen neuronen en

hormonen. Zoals je al weet uit thema 2, is de hypothalamus een onderdeel van de tussenhersenen. Die liggen tussen de grote hersenen en de hersenstam.

Bepaalde neuronen van de hypothalamus staan in verbinding met de hypofyse en scheiden hormonen, zoals TRH, af.

THEMA 03

hoofdstuk 2

261

Het is dus niet moeilijk om te begrijpen dat ook de werking van andere

neuronen in je hersenen een invloed kan hebben op de hormonenproductie.

Dat leidt tot een ingewikkeld systeem van samenwerking tussen de hersenen, de hypothalamus en de hypofyse. Met behulp van de volgende opdracht kun je die onderlinge samenwerking analyseren. OPDRACHT 17

Vul op basis van de tekst de gepaste nummers aan op de tekening.

De hypothalamus en de hypofyse liggen vlak bij elkaar, net boven de hersenstam. De hypofyse bestaat uit twee delen: een voorkwab en een achterkwab.

• Bepaalde neuronen van de hypothalamus (1) maken hormonen (2) en kunnen die uitscheiden.

Het zijn secretorische neuronen. Via hun axonen worden die hormonen naar de achterkwab (3)

van de hypofyse gebracht. Op die manier is er dus communicatie mogelijk tussen zenuwcellen en endocriene klieren. Vanuit de hypofyse kunnen die hormonen in de bloedbaan terechtkomen.

• De hypothalamus produceert zelf ook hormonen. Die hormonen, zoals TRH, worden via

haarvaten (4) in de voorkwab (5) van de hypofyse afgezet. Daar stimuleren ze verschillende soorten kliercellen (6) om weer andere hormonen aan te maken.

De geproduceerde hormonen vertrekken daarna naar de doelcellen in het lichaam.

De hypothalamus en de hypofyse kunnen dus op meerdere manieren samenwerken via tussenkomst

van het zenuwstelsel en het hormonale stelsel. grote hersenen

thalamus

hypothalamus

hypofyse

hersenstam

262

THEMA 03

hoofdstuk 2

hormonen naar doelcellen

OPDRACHT 18

Vul de onderstaande tekst aan op basis van het schema en wat je al leerde. Beantwoord ook de vragen. Stress krijg je wanneer je heel wat taken en zorgen tegelijk voor je hebt liggen. In je brein treden er dan voortdurend gedachten op. Dat gaat gepaard met het optreden van impulsen die doorheen je hersenen

vele prikkels en gedachten

Als die impulsen de

neuronen in je hypothalamus stimuleren,

kunnen die neuronen bepaalde hormonen afgeven aan de

neurale netwerken voor gedachten

Je hypofyse maakt daardoor op zijn beurt ook

hypofyse

Vanuit de hypothalamus vertrekken er ook

neuronen die impulsen geven aan de bijnieren.

schildklierstimulerend hormoon

Als antwoord daarop produceren de bijnieren het hormoon

schildklier

. Dat

hormoon zorgt ervoor dat: a

b je

slaat;

thyroxine

versnelt,

bijnierschors

waardoor je meer O2 opneemt en CO2

je glucosegehalte in toeneemt;

glucoserijk bloed krijgen;

bijniermerg

afgeeft;

d je skeletspieren meer zuurstofgas- en

hersenen

hormonen aan.

stromen.

je zintuigen tijdelijk beter werken.

Je hypofyse stuurt

maakt je schildklier

zullen actiever suiker gaan

adrenaline

actievere verbranding in cellen

toename glucose in het bloed

hart, bloedvaten, ademritme ... enz.

naar je schildklier. Daardoor

aan en geeft het af aan het bloed. Alle lichaamscellen , waardoor je meer energie voorhanden hebt.

THEMA 03

hoofdstuk 2

263

Heel wat reacties in je lichaam verlopen door een samenwerking van het zenuwstelsel en hormonale

Leg uit waarom langdurige stress je gezondheid kan schaden. Vul aan.

stelsel. Leg op basis van de bovenstaande reacties uit waarom kortstondige stress voordelig is voor je.

Bij langdurige stress verbruik je heel wat brandstoffen; daardoor

b Bij langdurige stress slaat je hart te lang

Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel zorgen elk op zich voor de

geleiding van signalen, want ze fungeren als schakel tussen receptoren en effectoren.

Beide stelsels werken ook samen, om een organisme optimaal te laten

functioneren. Die samenwerking kan op meerdere manieren gebeuren:

• de regeling van de lichaamstemperatuur is een duidelijk voorbeeld van

de manier waarop het zenuwstelsel en het hormonale stelsel samen voor een goed functionerend lichaam kunnen zorgen;

• ook neuronen die prikkels versturen naar endocriene klieren zoals bij

stress naar de bijnier, dragen bij aan die communicatie en wisselwerking

tussen het zenuwstelsel en het hormonale stelsel;

• secretorische neuronen, zoals die in de hypothalamus, maken het

mogelijk om zenuwcellen te laten communiceren met endocriene klieren bijvoorbeeld in de hypofyse.

De werking van het lichaam wordt geregeld door het hormonale

stelsel en het zenuwstelsel. Vaak werken beide stelsels samen om de

homeostase te bereiken.

264

THEMA 03

hoofdstuk 2

Om samen te werken, kunnen beide stelsels eenzelfde proces

beïnvloeden, zoals de regeling van de lichaamstemperatuur. Verder kunnen endocriene klieren van het hormonale stelsel door het

zenuwstelsel worden geactiveerd. Dat kan via de productie van

hormonen door secretorische neuronen of via neurale prikkeling. `

Maak oefening 12 t/m 15 op p. 271 t/m 273.

THEMASYNTHESE

prikkel

Inwendige prikkels zoals:

• de verandering van concentratie van een stof,

• de verandering van concentratie van een ander hormoon,

receptor

• een neurale prikkel.

De receptorcellen zijn kliercellen die in groepjes voorkomen, de endocriene klieren. Ze scheiden hormonen af. Voorbeelden van endocriene klieren in het menselijk lichaam zijn:

• de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier, • de schildklier, • de bijnieren,

• de hypofyse,

• de teelballen en eierstokken, • de thymus.

De receptorcellen meten voortdurend de concentratie van belangrijke stoffen. De

gemeten waarde wordt voortdurend vergeleken met een gewenste waarde. Sommige

geleider

receptorcellen detecteren neurale prikkels.

Het geproduceerde hormoon treedt op als geleider. Hormonen zijn signaalstoffen die: • geproduceerd worden als antwoord op een inwendige prikkel;

• gemaakt worden in het lichaam zelf; het zijn dus lichaamseigen stoffen;

• gemaakt worden in endocriene klieren (in het regelsysteem de receptorcellen);

• via de bloedbaan over grote afstanden verspreid worden;

• enkel cellen activeren als die beschikken over passende receptormoleculen;

• een andere endocriene klier aan het werk zetten of bij een effector een reactie uitlokken.

Een hormoon vormt daarmee een schakel tussen receptor en effector.

effector

reactie

De effectoren zijn doelcellen. Ze kunnen reageren op een specifiek hormoon omdat een doelcel een passend receptormolecule bevat.

De effectoren kunnen exocriene klieren zijn, maar ook andere groepen cellen.

Endocriene klieren en hun hormonen zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een verstorende inwendige prikkel.

Negatieve terugkoppeling is een regeling waarbij het resultaat van een proces datzelfde proces afremt. Uiteindelijk wordt de gewenste concentratie van een stof bereikt.

Functie van het hormonale stelsel

Het hormonale stelsel regelt de samenwerking tussen endocriene klieren, hun hormonen en hun doelcellen. Zo coördineert het hormonale stelsel de werking van verschillende organen en weefsels.

Dankzij die coördinatie kan je lichaam voor tal van parameters tot een evenwicht

of homeostase komen. Daardoor blijft je lichaam optimaal functioneren, ook als de omstandigheden verstoord worden.

Vaak werken het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen om de homeostase te

bereiken. Om samen te werken kunnen endocriene klieren van het hormonale stelsel door het zenuwstelsel geactiveerd worden via:

• de productie van hormonen door secretorische neuronen, • neurale prikkeling.

THEMA 03

BEKIJK DE KENNISCLIP

themasynthese

265

Endocriene klieren

Exocriene klieren

Klieren zijn opgebouwd uit kliercellen. De kliercellen scheiden stoffen uit.

hormoon haarvat

afscheiding van hormoon

kliercel

Endocriene klieren produceren hormonen. Ze bouwen die hormonen zelf op en scheiden die uit. Het

zoals afbraakstoffen voor de spijsvertering. Het zijn secreten.

Exocriene klieren kunnen ook stoffen uit de

bloedbaan opnemen en die uitscheiden, zoals

uitscheiden van de hormonen noemen we secretie.

Exocriene klieren kunnen zelf stoffen produceren,

Endocriene klieren worden omgeven door haarvaten en geven de secreten rechtstreeks af aan de

Exocriene klieren geven stoffen af aan het uitwendig milieu, zoals de oppervlakte van de huid of de

oppervlakte van delen van het spijsverteringsstelsel. De excretie gebeurt via een afvoergang.

bloedbaan.

zweetklieren. Dat proces heet excretie.

In het regelsysteem fungeren endocriene klieren als receptoren. Ze detecteren een verandering

in concentratie van belangrijke stoffen en geven daardoor hormonen af aan de bloedbaan.

Endocriene klieren kunnen ook reageren op neurale

prikkels.

266

THEMA 03

themasynthese

In het regelsysteem fungeren exocriene klieren als effectoren: ze kunnen reageren op signalen

afkomstig van het zenuwstelsel. Sommige exocriene

klieren, zoals talgklieren en melkklieren, reageren op hormonen.

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan omschrijven hoe en door welke prikkels het hormonale stelsel geactiveerd wordt.

• Ik kan verduidelijken waarom een hormoon een geleider vormt tussen receptor en effector.

• Ik kan de bouw en de werking van een endocriene klier toelichten.

• Ik kan belangrijke endocriene klieren en hun hormonen opsommen en hun functie beschrijven. klieren.

• Ik kan endocriene klieren naar bouw en functie vergelijken met exocriene • Ik kan verduidelijken hoe de verspreiding van hormonen in het lichaam

gebeurt en de belangrijkste kenmerken van die verspreiding benoemen.

• Ik kan verklaren hoe hormonen na transport doorheen de bloedbaan slechts welbepaalde effectoren activeren.

• Ik kan het begrip hormoon omschrijven en de kenmerken ervan opsommen.

• Ik kan voor een aangereikt voorbeeld omschrijven hoe het hormonale

stelsel kan bijdragen aan een goede lichaamswerking, bv. de regeling voor bloed.

de bloedsuikerspiegel, de stofwisseling, de calciumconcentratie in het

• Ik kan verduidelijken hoe hormonen de homeostase herstellen.

• Ik kan met een voorbeeld aantonen wat er bedoeld wordt met negatieve terugkoppeling.

• Ik kan met behulp van een voorbeeld omschrijven hoe het hormonale

stelsel en het zenuwstelsel samen voor homeostase kunnen zorgen.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan vanuit een aangeboden en uitgewerkt onderzoek zelfstandig de onderzoeksvraag achterhalen en formuleren.

• Ik kan een opgegeven werkwijze voor een onderzoek stapsgewijs doorlopen.

• Ik kan doelgericht waarnemen bij een onderzoek, en vervolgens de waarnemingen noteren en verwerken.

• Ik kan vanuit de verwerking een gepast besluit formuleren.

• Ik kan vanuit een aangeboden en uitgewerkt onderzoek zelfstandig een besluit formuleren.

• Ik kan een vooropgestelde hypothese eventueel weerleggen of bevestigen na het onderzoek.

• Ik kan na afloop suggesties doen ter verbetering van het onderzoek. • Ik kan een beschreven experiment of situatie gericht analyseren.

Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

THEMA 03

checklist

267

CHECK IT OUT

Knalprestaties: jouw verdienste? 1

De Mont Ventoux is bijna 2 000 m hoog. Hoeveel bedraagt daar de relatieve

hoogte

gehalte aan zuurstofgas

6000 meter

50 %

4500 meter

60 %

3000 meter

70 %

1500 meter

85 %

zeeniveau

100 %

zuurstofgashoeveelheid?

In het schema wordt het regelsysteem voor de hoeveelheid rode bloedcellen in van rode bloedcellen ook weer?

het bloed weergegeven. Wat is de functie

hormoon erytropoëtine - EPO receptor

effector

niercellen

beenmerg

prikkel

reactie

lage O2-concentratie in het bloed

rode bloedcellen aanmaken

concentratie rode bloedcellen = volumepercentage rode bloedcellen

Welke prikkel kunnen de receptorcellen van dit regelsysteem opmerken?

Waar liggen de receptorcellen?

Welk hormoon maken de receptorcellen aan bij die prikkel?

Waarom doen mensen een hoogtestage?

Wielrenners die doping in de vorm van kunstmatig epo innemen, zullen hetzelfde effect ondervinden. Maar een

groter aantal rode bloedcellen maakt je bloed erg stroperig. Welk risico lopen ze?

! Wanneer er weinig O2 in de lucht is, bv. op grote hoogtes, treedt het hormonale stelsel in werking. Receptorcellen in de nieren merken de lage O2-concentratie

op. Onder invloed van het hormoon epo zullen er meer rode bloedcellen

aangemaakt worden. Die zorgen voor extra zuurstoftransport naar de spieren,

wat leidt tot betere sportprestaties. Wanneer dat bloed afgetapt wordt en later opnieuw in de bloedbaan gebracht wordt, spreekt men van bloeddoping. 268

THEMA 03

check it out

AAN DE SLAG

Zijn de volgende beweringen waar of niet waar? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Waar

Niet waar

Een hoog gehalte aan insuline in het bloed stimuleert de levercellen tot afgifte van glucose aan het bloed.

Wanneer na een maaltijd veel glucose wordt opgenomen, daalt de glucagonproductie door de alvleesklier.

Wanneer je enkele uren niet gegeten hebt, stijgt de productie van

insuline door de alvleesklier. Welke stelling is waar?

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een verandering in stofconcentratie, zoals een verandering in de bloedsuikerspiegel.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een verandering in hormoonconcentratie, zoals een verandering in de thyroxineconcentratie.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een neurale prikkel.

De onderstaande grafiek toont de schommelingen van het glucose- en het insulinegehalte in het bloed bij

een gezonde levenswijze.

A B normale bloedsuikerspiegel

bloedsuikerspiegel 1

1,4 g/L 0,7 g/L

ochtend

tijd avond

Grafiek 3

Wat stellen de curven A en B voor? Schrap wat niet past. -

A: glucosepeil / insulinepeil

B: glucosepeil / insulinepeil

b Hoe verklaar je de drie pieken (1, 2 en 3) in de curve? Leg uit.

Tussen welke grenswaarden varieert je bloedsuikerspiegel hier?

Welke van de onderstaande klieren is geen endocriene klier? Streep door. teelbal – bijnier – hypofyse – traanklier

THEMA 03

aan de slag

269

Zijn de volgende stoffen klierproducten van exocriene of endocriene klieren? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Stof

Exocriene klier

Endocriene klier

insuline

thyroxine talg

glucagon

alvleessap

adrenaline

Zijn de volgende beweringen over hormonen waar of niet waar? Zet een kruisje in de juiste kolom. Waar

Niet waar

Sommige hormonen worden aan het uitwendig milieu afgegeven. In het bloed van je voeten komen hormonen voor.

Als je een klierproduct als een hormoon wilt beschouwen, dan moet dat

product op een andere plaats actief zijn dan waar het is gevormd.

Vrouwen die niet zwanger geraken, laten zich soms met hormooninjecties behandelen, waardoor de

vruchtbaarheid wordt hersteld. Waar in het lichaam worden die injecties toegediend? Kruis de juiste stelling aan.

in de baarmoeder in de eierstok

in de eileider

in een ader

Lever-, spieren vetcellen zijn erg gevoelig voor insuline. Dat wil zeggen dat ze heel goed glucose kunnen

opslaan bij hoge bloedsuikerspiegels. Daardoor kunnen je leveren spiercellen grote reservehoeveelheden aan suiker bevatten. In je vetcellen worden die reservehoeveelheden bovendien verwerkt en opgeslagen in

de vorm van vet. Verklaar waarom lever-, spieren vetcellen zo gevoelig zijn voor insuline.

270

THEMA 03

aan de slag

Welke elementen horen thuis in de definitie van een hormoon?

Een hormoon:

is een signaalstof.

wordt gemaakt in een endocriene klier. wordt via het bloed vervoerd. heeft een regelende functie.

kan een effector aan het werk zetten.

activeert enkel doelcellen, omdat de vorm van het hormoon past bij de receptormoleculen van de

Streep door wat niet klopt.

effector.

Negatieve terugkoppeling zorgt ervoor dat het resultaat van een proces datzelfde proces afremt / stimuleert.

Verbeter de stelling.

Homeostase is het vermogen van dieren en mensen om een parameter in het inwendig milieu op een vaste

waarde te houden.

Zowel het zenuwstelsel als het hormonale stelsel fungeren als geleider in ons lichaam. Welke kenmerken over de informatiegeleiding en -overdracht horen bij welk stelsel? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Hormonaal stelsel

Zenuwstelsel

De informatiegeleiding gebeurt via elektrische signalen. De informatiegeleiding gebeurt via chemische signalen. De informatiegeleiding verloopt heel snel.

Het effect van het signaal is van langere duur.

Bij stress zullen je bijnieren ook andere stresshormonen maken, zoals corticosteroïden. Die hormonen

onderdrukken je natuurlijke afweer tegen indringers als bacteriën en virussen, zodat je daar alvast geen

energie in moet stoppen. Zo zul je veel minder antistoffen en witte bloedcellen maken om je te verdedigen. Leg uit waarom dat op korte termijn een voordeel, en op lange termijn een nadeel is.

THEMA 03

aan de slag

271

Je leerde in het vorige thema hoe je zenuwstelsel een coördinerende

rol opneemt bij het regelen van je lichaamstemperatuur. In dit

thema leerde je hoe ook je hormonale stelsel bijdraagt aan die

regeling van de lichaamstemperatuur. Vul het volgende regelsysteem aan voor het verhogen van je lichaamstemperatuur wanneer je het

plots te koud krijgt. Ga voor het uitwerken van je antwoord op zoek in thema 2 en 3. Vul aan met:

hypothalamus (2 x) – hypofyse – lichaamstemperatuur < 37 °C (2 x) – thermoreceptoren – alle lichaamscellen – schildklier – schildklierstimulerend hormoon – thyroxine –

hypofysestimulerend hormoon – snellere stofwisseling – geleiding via neuronen –

geleiding via hormonen – spiertjes rond bloedvaten, huidhaar en de skeletspieren –

bloedvaten vernauwen (warmte bijhouden), haren gaan rechtop staan (kippenvel), spieren bibberen

verwerkingscentrum

PRIKKEL

EFFECTOR

RECEPTOR

REACTIE

37 °C lichaamstemperatuur

< 37 °C

PRIKKEL

homeostase

REACTIE

RECEPTOR

272

THEMA 03

aan de slag

EFFECTOR

Vergelijk de kenmerken van het zenuwstelsel en hormonale stelsel door de tabel aan te vullen. Zenuwstelsel

Hormonaal stelsel

Beide stelsels kunnen gebruikmaken van chemische signaalstoffen.

Welke?

Waar?

afgegeven aan de bloedbaan

tussen receptorcel en effector of andere kliercellen

Beide stelsels richten zich op specifieke bestemmingen.

Bestemming?

andere cel aan het uiteinde van een neuron

= elke cel met een

receptormolecule dat kan binden met het hormoon

Hoe?

niet elke cel wordt blootgesteld, maar

Van één bron naar

reageert bij

elke cel wordt blootgesteld, maar niet

reageren bij

blootstelling.

Beide stelsels kunnen communiceren over lange afstand.

blootstelling.

Van één bron naar

Hoe snel?

informatieoverdracht

heel

snelheid van impulsgeleiding (60 m/s)

heel

informatieoverdracht

Inzetbaarheid?

snelheid van de bloedstroom (max. 0,5 m/s)

bij een plotse crisis

ook voor effecten op

Duurzaamheid van het effect? duur:

effect van

precies één impuls lang,

dus slechts kortstondig aanwezig

Inzetbaarheid?

Duurzaamheid van het effect?

effect van

zolang het hormoon voorradig

termijn

duur:

Beide stelsels hebben als doel:

het lichaam optimaal te laten functioneren, ook bij veranderende of

omstandigheden. Verder oefenen? Ga naar

THEMA 03

aan de slag

273

Notities

274

HOMEOSTASE BIJ PLANTEN

THEMA 04

CHECK IN

277

VERKEN

278

HOOFDSTUK 1: Hoe verloopt het transport van stoffen bij de plant? 1.1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen? A De wortel B De stengel C Het blad

281

281 284 285 286

1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd? 288 A Transport van water 288 B Transport van assimilaten 292 1.3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het transport in de plant?

A Capillaire krachten B Worteldruk C Transpiratiezuiging

1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld? A Werking van de huidmondjes B Regeling van de verdamping

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels?

296 296 296 297 299 299 301

306

2.1 Wat zijn plantenhormonen?

306

2.2 Welke rol spelen plantenhormonen?

308 308 309 313

A Abscisinezuur B Auxine C Ethyleen

2.3 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte? 2.4 Hoe wordt de werking van planten geregeld? A Plantenhormonen B Welke andere mechanismen regelen de werking van planten?

316 318 318 320

275

THEMASYNTHESE

322

CHECKLIST

325

CHECK IT OUT

326

PORTFOLIO AAN DE SLAG OEFEN OP DIDDIT

332

LABO’S

327

276

CHECK IN

Î Ik snak naar water Uitdaging! Ontdek hoe een plant reageert als hij zich in een droge of in een vochtige bodem bevindt. een plantje basilicum petrischaal

spuitfles met water kookplaat

HOE GA JE TE WERK?

WAT HEB JE NODIG?

Haal het plantje uit de pot.

Plaats vervolgens de plant met kluit in een petrischaal en spuit de kluit goed nat met de spuitfles.

Schakel de kookplaat in op de laagste stand en plaats de basilicumplant met zandkluit op de kookplaat gedurende een half uur. WAT GEBEURT ER?

Hoe zien de basilicumblaadjes eruit als de plant van de kookplaat gehaald wordt?

Hoe reageert de plant als de kluit weer vochtig wordt gemaakt?

HOE ZIT DAT?

Waarom hangen de blaadjes van de basilicumplant slap nadat hij op de kookplant heeft gestaan?

Hoe komt het dat de blaadjes van de plant na een tijdje weer fris worden na bevochtiging van de kluit?

Waarom hangen de bladeren van een plant slap als de bodem te droog is?

Hoe wordt water getransporteerd in de plant?

Hoe regelt de plant de waterhuishouding?

Door welke andere factoren houdt een plant zich in stand?

We zoeken het uit!

THEMA 04

check in

277

VERKEN

Î Uit welke delen bestaat een plant? OPDRACHT 1

Welke grote delen van de plant ken je? 1

Afb. 133 Herderstasje

OPDRACHT 2

Combineer het worteldeel met zijn omschrijving. Noteer het passende nummer bij de juiste omschrijving.

stengel

278

THEMA 04

verken

Worteldeel

Nummer

Wortelharen zijn de fijnste structuren van de wortel die water en opgeloste stoffen opzuigen uit de uitwendige omgeving.

De hoofdwortel is verbonden met de stengel. De stoffen uit de bodem worden naar de stengel vervoerd.

Zijwortels zijn vertakkingen van de hoofdwortel en vervoeren stoffen naar de hoofdwortel toe.

OPDRACHT 3

Vul de ontbrekende begrippen aan in de onderstaande schematische voorstelling van het fotosyntheseproces. Kies uit: water – koolstofdioxide (CO2) – glucose – zuurstofgas (O2) – stralingsenergie (zonlicht)

Welke stoffen neemt de plant op voor de fotosynthese?

Welke stoffen blijven in de plant achter?

Welke stoffen verlaten de plant tijdens het fotosyntheseproces?

Vul nu de stoffen van de stofomzetting tijdens het fotosyntheseproces in op de juiste plaats.

stofomzetting in een plantencel

THEMA 04

verken

279

Een plant bevat de volgende grote delen: een wortel, een stengel, bladeren, bloemen en vruchten met zaden.

• De stengel is verbonden met alle delen en bevindt zich meestal

boven de grond. De vorm van de plantendelen kunnen afwijken van plant tot plant.

• De bladeren bevatten veel bladgroenkorrels die nodig zijn voor de fotosynthese.

• De bloemen bevatten de voortplantingsorganen van de plant die ervoor zorgen dat er vruchten met zaden kunnen ontwikkelen.

• De wortel van een plant is opgebouwd uit een hoofdwortel met

daaraan vertakkingen, de zijwortels. De cellen van de zijwortels

vertonen uitstulpingen, dat zijn de wortelharen. Hierlangs gebeurt de opname van water en opgeloste stoffen.

WEETJE

Niet alle plantenwortels zijn opgebouwd als een

hoofdwortel met zijwortels.

Sommige planten, zoals

mossen, hebben geen wortels. Andere planten, zoals ui

en prei, hebben een groot

aantal gelijke wortels. Het zijn bijwortels. Bijwortels hebben

ook wortelharen waarlangs

water en opgeloste stoffen opgenomen worden.

280

THEMA 04

verken

HOOFDSTUK 1

Î Hoe verloopt het transport van stoffen bij de plant?

Je kunt al: M de hoofddelen van de plant herkennen; M fotosynthese in het blad omschrijven;

M de wisselwerking tussen fotosynthese en celademhaling toelichten;

M de delen van een plantencel herkennen. Je leert nu:

LEERDOELEN

M de verschillende weefsels in de wortel, de

stengel en het blad herkennen;

M de functies van de verschillende weefsels omschrijven;

M het opwaarts en neerwaarts transport

staan, weet dat je planten water moet geven. Voor het fotosyntheseproces is er immers water nodig. Soms is

het ook nodig om meststoffen te geven, zodat je plant

beter groeit. Het water en de meststoffen worden aan de

omschrijven;

Wie een tuin heeft of kamerplanten in huis heeft

M begrijpen welke processen transport in de plant mogelijk maken;

M uitleggen hoe de huidmondjes de

waterhuishouding van de plant regelen.

bodem toegediend. Ze dringen in de grond, worden via

de wortels opgenomen en verspreiden zich daarna over de hele plant. Hoe geraken stoffen in een plant van de ene naar de andere plaats? Dat onderzoeken we in dit hoofdstuk.

1.1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen?

OPDRACHT 4

ONDERZOEK

Hoe komt water in de bladeren van de plant terecht? 1

Onderzoeksvraag

Formuleer een onderzoeksvraag over de weg die stoffen in de plant afleggen.

THEMA 04

hoofdstuk 1

281

Hypothese Noteer jouw hypothese.

voedingskleurstof (rood of blauw) sla- of olijfolie water

maatcilinder (100 ml)

Benodigdheden

volledige kruidachtige plant (met witte bloembladen bv. herderstasje)

scherp mes of scalpel

Werkwijze

2 3 5

Breng 90 ml water in de maatcilinder en voeg enkele druppels voedingskleurstof toe, zodat het water duidelijk gekleurd is. Plaats de plant met de wortels in de oplossing en giet een

olie

water + voedingskleurstof

klein laagje olie (5 ml) op de gekleurde vloeistof, zodat de oplossing niet kan verdampen.

Laat de plant een viertal dagen in de oplossing met voedingskleurstof staan.

Waarneming

Wat neem je waar als je de plant uitwendig bekijkt?

b Wat zie je op de stengel? c

Snijd met een mes of scalpel de stengel dwars door en bekijk de doorsnede. Wat neem je waar?

d Snijd met een mes de hoofdwortel dwars door en bekijk de doorsnede. Wat neem je waar?

Verwerking

Hoe zie je welke weg de stoffen volgen?

b Welke grote delen van de plant nemen deel aan het transport vanuit de wortel tot in het blad?

282

THEMA 04

hoofdstuk 1

Besluit Noteer een besluit.

Reflectie De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit. Hoe had je je hypothese beter kunnen formuleren?

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

Neem het transportweefsel waar bij een selderplant aan de hand van Labo 17 op p. 357.

Water met opgeloste stoffen wordt via de wortels opgenomen in de plant. Via de stengel wordt het naar alle delen van de plant vervoerd. Blijkbaar beschikt de plant over een transportsysteem. We bestuderen de wortel,

stengel en blad om de ligging en de structuur van dat transportsysteem te onderzoeken.

THEMA 04

hoofdstuk 1

283

De wortel

Als je het preparaat van de dwarsdoorsnede van de wortel bekijkt, kun je

verschillende weefsels waarnemen. Centraal in de wortel zie je een cirkel

met daarin grote cellen die het patroon van een ster vormen. De cirkel bevat BEKIJK MICROFOTO

de cellen van het transportweefsel. Er zijn twee soorten transportweefsel:

xyleem (1) met houtvaten en floëem (2) met zeefvaten. Het xyleem bevat de grote cellen die het patroon van een ster vormen. Daarrond bevinden zich groepjes kleinere cellen van het floëem (blauw).

wortelhaar

Afb. 134 Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een wortel

Het overgrote deel van de wortel bestaat uit de cellen rond het centrale deel,

284

THEMA 04

hoofdstuk 1

de schors of de cortex. De cortex bestaat uit vulweefsel of parenchym (3). In de cellen van het vulweefsel worden reservestoffen opgeslagen, zoals

zetmeel. Op het preparaat kun je dat goed zien: het zijn de paarsgekleurde korrels in de cellen.

In jonge zijwortels en aan de top van de hoofdwortel vind je aan de buitenkant één aaneengesloten laag van cellen, de deklaag of de

epidermis (4). De cellen vertonen uitstulpingen, de wortelharen, waarmee water en opgeloste stoffen uit de bodem worden opgenomen.

De stengel

In het onderzoek van opdracht 4 kon je waarnemen dat water met opgeloste stoffen zich doorheen de stengel naar omhoog beweegt. Het transport gebeurt in weefsels die in cirkelvorm in de stengel liggen. BEKIJK MICROFOTO

Bij het bestuderen van een preparaat van de stengel merk je dat in die cirkel groepjes cellen voorkomen. Die groepjes bevatten de transportvaten; we noemen dat de vaatbundels. Die vaatbundels bevatten elk twee soorten transportvaten: de houtvaten in het xyleem (1) en de zeefvaten in het

floëem (2). Het grootste gedeelte van de stengel bestaat, net zoals de wortel,

uit parenchym (3).

epidermis

Afb. 135 Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een stengel

Meerjarige planten groeien niet alleen in de lengte, maar ook in de breedte. Als een ring tussen het xyleem en het floëem ligt er een deelweefsel of

meristeem (4). Meristemen bevatten cellen die voortdurend delen. Als die cellen in de stengel delen, wordt de stengel dikker.

Meristemen komen in meerdere delen van een plant voor. In de top van

stengels en wortels zorgen ze voor lengtegroei. Uit andere meristemen, zoals in de knoppen van de plant, ontstaan nieuwe soorten weefsels en organen, zoals stengels, bladeren of bloemen.

Cellen die uit meristemen ontstaan, kunnen dus zorgen voor lengte- of

diktegroei, maar ze kunnen ook veranderen in nieuwe soorten weefsels.

THEMA 04

hoofdstuk 1

285

Het blad

Ook het blad bevat transportweefsels. Xyleem (1) en floëem (2) komen voor in de bladsteel en in de bladnerven. Op afbeelding 136 zijn ze

aangeduid in de hoofdnerf. Daarnaast bevat het blad dikwijls twee soorten BEKIJK MICROFOTO

vulweefsels of parenchym: palissadevulweefsel (3) en sponsvulweefsel (4). Het palissadevulweefsel bevindt zich aan de bovenzijde van het blad. De

cellen liggen mooi aaneengesloten en bevatten veel bladgroenkorrels. Het

sponsvulweefsel ligt aan de onderzijde van het blad. Tussen de cellen liggen holten, die in verbinding staan met de buitenwereld. epidermis (5).

Ook de boven- en de onderkant van het blad zijn begrensd door een 3

Afb. 136 Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een blad

Tussen de cellen van de epidermis liggen de huidmondjes (6). Ze bestaan uit banaanvormige sluitcellen met een opening ertussen. Langs die weg kunnen gassen worden uitgewisseld met de omgeving.

cuticula

bovenepidermis

cytoplasma

palissadevulweefsel

vacuole

bladgroenkorrel kern

sponsvulweefsel

celwand

luchtholte sluitcel

huidmondje

onderepidermis

Afb. 137 Blad met huidmondjes in de epidermis: overlangs (links) en gezien in bovenaanzicht (rechts)

286

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 6

Bestudeer de onderstaande afbeeldingen van plantendelen. 1

Herken het plantendeel dat microscopisch is afgebeeld. Schrap wat niet past.

Herken je de volgende weefsels op de zwart-witafbeeldingen? Geef ze de onderstaande kleur. • xyleem: rood

• floëem: blauw

• vulweefsel: geel

• epidermis: oranje

wortel / stengel / blad

THEMA 04

hoofdstuk 1

287

WEETJE De epidermis is nog bedekt met

een waslaagje of cuticula dat het blad beschermt tegen uitdroging

of ziekteverwekkers. Bij sommige bladeren kan dat waslaagje heel

dik zijn.

Een plant is opgebouwd uit verschillende grote delen. Elk plantendeel is opgebouwd uit weefsels. • De wortel:

— bestaat uit: hoofdwortel en zijwortels met wortelharen, bijwortels met wortelharen;

— belangrijke weefsels: epidermis met wortelharen, cortex,

vulweefsel, meristeem en transportweefsels: xyleem en floëem.

• De stengel:

— belangrijke weefsels: vulweefsel, meristeem en vaatbundels: xyleem en floëem.

• Het blad:

— belangrijke weefsels: transportweefsels: xyleem en floëem, palissadevulweefsel, sponsvulweefsel en epidermis met huidmondjes.

• De bloem

• De vrucht met zaden

Water en opgeloste stoffen worden vanuit de wortel naar alle delen van de plant getransporteerd. Dat gebeurt via de transportweefsels. `

Maak oefening 1 en 2 op p. 327.

1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd?

Transport van water

In opdracht 4 ontdekte je al dat water en opgeloste stoffen vanuit de bodem naar de bloemdelen boven in de plant worden vervoerd. De plant heeft dat water nodig om aan fotosynthese te doen. We bestuderen de weg van dat transport doorheen de plant.

288

THEMA 04

hoofdstuk 1

OPDRACHT 7

ONDERZOEK

Via welke plantendelen verloopt het transport van water? 1

Onderzoeksvraag

Hypothese

Benodigdheden

Noteer een onderzoeksvraag.

4 maatcilinders (100 ml) water

sla- of olijfolie

3 diepvrieszakjes 3 elastiekjes

custardpoeder spatel

Werkwijze

1 2

Giet in vier maatcilinders 100 ml leidingwater en schrijf er de letters A, B, C en D op. Plaats in maatcilinders B, C en D een takje met respectievelijk 0, 4 en 8 blaadjes.

Giet in elke maatcilinder een klein beetje olie, zodat er een dun laagje waarneembaar is.

3 takjes van dezelfde grootte

4 5

Laat de maatcilinders enkele dagen staan.

Bekijk de binnenkant van de diepvrieszakjes en breng een beetje custardpoeder in contact met de druppels.

liguster

Plaats over maatcilinders B, C en D een plastic zakje, dat je afsluit met een elastiekje.

olie

water

THEMA 04

hoofdstuk 1

289

Waarneming a

Bij welke maatcilinder zie je vocht aan de binnenzijde van het plastic zakje? B / C / D

Het vloeistofniveau is het minst gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

Wat neem je waar als het droge custardpoeder in contact komt met de druppels?

b Het vloeistofniveau is het meest gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

d Het vloeistofniveau is niet gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

Verwerking a

Welke stof kun je opsporen met custardpoeder?

b Langs waar is het water uit de plant verloren gegaan?

Waarom verdwijnt er water uit de maatcilinders? Besluit

Noteer een besluit.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Wat zou er gebeuren als we in een extra maatcilinder een tak met nog meer bladeren zouden

plaatsen?

Water dat via de stengel naar boven in de plant wordt getransporteerd, kan verdampen via de bladeren. Naargelang er meer water verdampt, wordt er ook meer water opgenomen door de wortels.

Dat opwaarts transport van water en opgeloste stoffen gebeurt via de houtvaten in het xyleem.

290

THEMA 04

hoofdstuk 1

WEETJE Het water stroomt met een snelheid van 1 tot 6 m/uur in de

vaatbundels (Ø 25-75 µm) van dunne bomen en 16 tot 45 m/uur in de vaatbundels (Ø 100 – 200 µm) van dikke bomen. OPDRACHT 8

Op de onderstaande afbeelding zie je een microscopisch beeld van het blad van een prei. Beantwoord de vragen.

Welk weefsel herken je op de afbeelding?

Waar komt dat weefsel voor bij de plant?

Hoe kun je huidmondjes herkennen?

Wat is de functie van de huidmondjes?

Op de microfoto van afb. 137 zie je een andere afbeelding van de epidermis met huidmondjes. In welke

cellen voornamelijk kun je bladgroenkorrels of chloroplasten waarnemen?

Het is via de openingen, de huidmondjes, dat de verdamping gebeurt. De meeste huidmondjes liggen in de epidermis van de bladeren.

THEMA 04

hoofdstuk 1

291

Transport van assimilaten

Voor planten is water voor meerdere processen van belang. Eén daarvan is de fotosynthese.

Fotosynthese kan plaatsvinden in de cellen die bladgroenkorrels bevatten, dus in alle groene delen van de plant. In het fotosyntheseproces vormt

de plant glucose, een energierijke stof. Glucose wordt door de plant zelf opgebouwd; het is een assimilaat. Nadien worden de glucosemoleculen aaneengeschakeld tot grotere moleculen, zetmeel. Zetmeel is ook een WEETJE

assimilaat.

Tijdens assimilatie worden er in planten organische stoffen gevormd uit eenvoudige bouwstenen. Om uit die

organische stoffen energie

te halen, breken de planten die weer af. Dat is de

dissimilatie. Dieren halen hun

bouwstenen uit voeding, bijvoorbeeld uit de voedingsstof glucose. Als er te veel glucose is in het lichaam, dan kan glucose worden omgezet naar vetten. Die vetten worden bij glucosetekort in het lichaam als

energiebron gebruikt. Bij dieren wordt voor de opbouw van stoffen de

term anabolisme gebruikt, en voor de afbraak de term katabolisme.

OPDRACHT 9

ONDERZOEK

Welke weg leggen de assimilaten af in de plant? 1

Onderzoeksvraag

Waar bevindt zich zetmeel in de plant? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden

kruidachtige plant met wortel (herderstasje, paardenbloem, geranium) aardappel

(scalpeer)mesje flesje lugol

292

THEMA 04

hoofdstuk 1

Werkwijze

2 3

Snijd met een scalpeermesje een zijwortel door en breng een beetje lugol aan op het snijvlak.

Snijd met een scalpeermesje een zijstengel door en breng een beetje lugol aan op het snijvlak. Snijd met een mesje de aardappel doormidden en breng een beetje lugol aan op het snijvlak.

Waarneming

Verwerking a

Wat neem je waar bij de drie plantendelen?

Voor welke stof is lugol een indicator?

b Uit welke bouwstenen is zetmeel opgebouwd? Waar in de plant wordt die stof aangemaakt?

Tijdens welk proces gebeurt dat?

Waarom heeft de plant die stof nodig? Besluit

Noteer een besluit.

THEMA 04

hoofdstuk 1

293

Reflectie a

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

WEETJE

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Een aardappel groeit onder de grond en er groeit een

stengel uit die boven de grond komt. Je zou denken dat de

oog

aardappel een wortel is, maar het is een stengel. Dat kun je zien aan de kleine kuiltjes of

ogen op de aardappels. Daarin

bevindt zich een knop. Wortels bevatten geen knoppen, die komen

alleen op stengels voor. De aardappel is wel een speciale stengel, want hij groeit onder de grond en bevat reservestoffen voor de plant. We

noemen die stengel daarom een stengelknol.

In de eerste graad leerde je dat planten via het fotosyntheseproces

energie van de zon opslaan in glucose. Glucose is dus een energierijke

stof. De fotosynthese vindt plaats in de groene delen van de plant. Tijdens celademhaling worden de energierijke stoffen omgezet naar energiearme

stoffen waardoor de opgeslagen energie vrijkomt. De celademhaling vindt

plaats in alle cellen van de plant. De energie die vrijkomt, wordt gebruikt om

te groeien en om allerlei processen te regelen.

294

THEMA 04

hoofdstuk 1

De assimilaten worden geproduceerd in de bladeren en verbruikt in alle

plantendelen; er is dus transport nodig. Het transport van die assimilaten naar alle cellen van de plant gebeurt via de zeefvaten van het floëem. Dat transport kan dus zowel naar boven als naar beneden verlopen.

blad water

bladgroenkorrel houtvaten

glucose

koolstofdioxidegas

zuurstofgas

zeefvaten cel in het blad huidmondje

houtvaten (xyleem)

zeefvaten (floëem)

deelweefsel

opname van water en mineralen

Afb. 138 De transportwegen van stoffen in de plant

Stoffen die door de wortel worden opgenomen uit de bodem

verplaatsen zich via de houtvaten van het xyleem opwaarts naar de cellen in heel de plant.

De aangemaakte organische stoffen of assimilaten (bv. glucose, zetmeel) en zuurstofgas verplaatsen zich zowel opwaarts als neerwaarts via de zeefvaten van het floëem naar de cellen in heel de plant.

Celademhaling is daardoor mogelijk in alle cellen van de plant. `

Maak oefening 3, 4 en 5 op p. 327.

THEMA 04

hoofdstuk 1

295

1.3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het transport in de plant?

Water wordt vanuit de wortels tot in de bladeren van de plant vervoerd. Sommige bomen zijn wel 120 m hoog. Hoe kan water tot op die grote

hoogte naar boven stijgen? Welke mechanismen liggen aan de basis van dat

Capillaire krachten

transport?

OPDRACHT 10

Bekijk de video om te zien hoe capillaire krachten de stijging van een vloeistof in een buisje kunnen veroorzaken.

BEKIJK VIDEO

glazen buisje

De stijging van het water in het buisje is het gevolg van adhesiekrachten tussen de vloeistofdeeltjes en het glas. Adhesie is het gevolg van

aantrekkingskrachten tussen moleculen van verschillende stoffen, hier het glas en de vloeistofdeeltjes.

In de plant kan hetzelfde gebeuren: watermoleculen stijgen omhoog tegen

de wanden van de transportvaten door adhesie. Bij waterverlies aan het

bladoppervlak zou er door adhesie een waterstroom kunnen ontstaan. Uit experimenten blijkt dat dergelijke capillaire krachten inderdaad een rol kunnen spelen.

Afb. 139 Water stijgt in een dun glazen buisje door adhesie.

Worteldruk

Maar om het water tot op grote hoogte te verplaatsen, zoals in bomen, zijn er grotere krachten nodig. Capillaire krachten volstaan dus niet om het transport van water tot op grote hoogte te verklaren.

OPDRACHT 11

Bekijk de video en beantwoord de vragen. 1

296

Wat zie je in het filmpje?

Vanwaar komt die vloeistof?

THEMA 04

hoofdstuk 1

BEKIJK VIDEO

Bomen zoals een esdoorn worden gebruikt om stroop te produceren.

Daarvoor beschadigt men de boom in de winter, en als in het voorjaar de sapstroom weer op gang komt, loopt dat via de wonden naar buiten. Dat

noemen we ‘bloeden’. Het sap, dat veel glucose bevat, wordt gebruikt om

stroop mee te maken. Ook als er een boom wordt omgehakt, kun je na een tijdje op de stronk een laagje vocht waarnemen.

Na een koele nacht, bij hoge ochtendtemperaturen, kun je aan de rand van sommige soorten plantenblaadjes vaak kleine druppeltjes op het

uiteinde van de nerven zien. Dat is water dat naar buiten wordt ‘geduwd’; de druppelvorming noemen we guttatie.

Dat verschijnsel wordt veroorzaakt door het sluiten van de huidmondjes

wanneer het donker wordt. Er is dan geen verdamping mogelijk. Toch stapelt

water zich op in de bladeren; dat zie je aan de waterdruppels die ‘s ochtends aan de randen naar buiten komen. Er is dus ‘s nachts watertransport van de wortels naar de bladeren. Dat verschijnsel heet worteldruk.

Worteldruk komt enkel in bepaalde omstandigheden voor, en niet bij elke

plantensoort. Er moet dus nog een ander mechanisme aan de basis liggen van het opwaarts transport van water.

WEETJE Met een manometer kun je de druk van

een vloeistof bepalen. Zo kun je ook de

worteldruk van planten meten. De hoogte van de waterkolom is een maat voor de

worteldruk. Bij sommige planten is die erg

hoog:

• tamme kastanje: 57 m, • berk: 18 m,

• brandnetel: 6 m, • wijnstok: 14 m.

Transpiratiezuiging

Uit opdrachten 4 en 7 leerde je al dat het water opgenomen door de wortels

en getransporteerd via de stengel naar boven in de plant, kan verdampen via de bladeren. Naargelang er meer water verdampt, wordt er ook nieuw water opgenomen.

Dat verschijnsel valt te verklaren met behulp van de eigenschappen van

water. Omdat waterdeeltjes aan elkaar verbonden zijn door cohesiekrachten, vormen ze vanuit de wortel tot in het blad één waterkolom. Cohesiekrachten zijn aantrekkingskrachten tussen moleculen van dezelfde stof.

De waterkolommen die door cohesie ontstaan, worden ook wel waterdraden genoemd, omdat ze als één lange buis door de stengel aan elkaar

vasthangen. Zodra er water uit de bladeren verdwijnt door verdamping,

wordt er automatisch opnieuw water aangezogen uit de bodem, waardoor de waterkolom behouden blijft. Dat verschijnsel is de transpiratiezuiging. THEMA 04

hoofdstuk 1

297

bladeren met huidmondjes

transpiratie: water verdampt

transpiratiezuiging

waterdraden cohesie

waterdraden

worteldruk

bodem deeltje

opname van water met opgeloste stoffen

huidmondje

wortelhaar

Afb. 140 Overzicht van de mechanismen die een rol spelen bij het watertransport in de plant

Dit opwaarts transport van water en opgeloste stoffen gebeurt via de houtvaten of het xyleem.

Opwaarts transport van water en opgeloste stoffen in planten is

mogelijk dankzij meerdere krachten die samen optreden.

• Capillaire krachten zijn adhesiekrachten tussen een vloeistof en

de wand van een buisje. In de plant zijn die krachten ook aanwezig

tussen de wand van de houtvaten en de watermoleculen. Capillaire

krachten zijn beperkt verantwoordelijk voor het opwaarts transport van water.

• Worteldruk is de kracht die vanuit de wortel water door de houtvaten naar omhoog stuwt.

• Transpiratiezuiging wordt veroorzaakt door cohesiekrachten tussen

298

THEMA 04

hoofdstuk 1

watermoleculen en verdamping in de bladeren. Door een samenspel

van beide verschijnselen ontstaan er ononderbroken waterdraden in de plant vanuit de wortel tot in de bladeren.

De transpiratiezuiging is de motor van het opwaarts transport; de

capillaire krachten en soms de worteldruk ondersteunen dat proces. `

Maak oefening 6 en 7 op p. 328.

1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld?

Je weet al dat een plant via de huidmondjes water verliest door verdamping. Hoe meer bladeren, hoe meer water er zal verdampen. Om het verlies aan

water aan te vullen, moet er veel water in de bodem beschikbaar zijn, zodat de waterdraden niet onderbroken worden. Hoe gebeurt die verdamping?

OPDRACHT 12 ONDERZOEK

Werking van de huidmondjes

Hoe gebeurt de verdamping via de huidmondjes? 1

Hoe gedragen huidmondjes zich in een droog en in een vochtig milieu? Hypothese

Onderzoeksvraag

Als de plant zich in een droog milieu bevindt, dan zijn de huidmondjes

Benodigdheden

Als de plant zich in een vochtig milieu bevindt, zijn de huidmondjes prei

spuitfles met water voorwerpglaasje dekglaasje

Werkwijze

3 4 5 6 7 8

pincet

scherp mesje

elektrische kookplaat of verwarming

Verwijder een stukje van de onderkant van een blad van de prei met een scherp mesje en een pincet.

Leg dit stukje weefsel op een voorwerpglaasje en doe er een druppeltje water op met de spuitfles.

microscoop

Leg het dekglaasje erop en bekijk het weefsel met de microscoop. Spits je vooral toe op de huidmondjes.

Laat de kookplaat warm worden op een lage stand of leg het preparaat even op de verwarming.

TIP Maak een kleine, ondiepe insnijding van 1 cm2 aan

de onderkant van het blad en trek voorzichtig met de pincet een stukje van de onderepidermis los.

Verwijder het dekglaasje en leg het voorwerpglaasje met het stukje preiweefsel op de kookplaat totdat al het water op het voorwerpglaasje verdampt is.

Haal het voorwerpglaasje met de pincet van de kookplaat, want het glaasje is behoorlijk warm. Laat het voorwerpglaasje met het preiweefsel even afkoelen en leg het vervolgens onder de microscoop.

Bekijk het preparaat opnieuw. Spits je toe op de huidmondjes op dezelfde plaats als bij de vorige waarneming.

THEMA 04

hoofdstuk 1

299

Waarneming Teken een huidmondje zoals je het kunt zien onder de microscoop.

Droge omgeving

preparaat na het drogen op de kookplaat

Verwerking

In de vochtige omgeving is er een opening tussen de sluitcellen en de sluitcellen zijn groter dan in een droge omgeving. Hoe komt dat?

Vochtige omgeving

preparaat met druppel water

b Hoe komt het dat de huidmondjes in de droge omgeving gesloten zijn?

De sluitcellen van het huidmondje zijn niet de enige cellen op het preparaat. Hoe reageren de andere cellen van de epidermis als ze zich in een droge omgeving bevinden?

300

THEMA 04

Besluit

hoofdstuk 1

Reflectie a

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit. Hoe zou je je hypothese beter kunnen formuleren?

Huidmondjes regelen het verdampen van water in de plant. Als de omgeving droog is, zal het water gemakkelijker uit de bladeren verdampen; de plant

verliest water. Als de cellen minder water bevatten, daalt de vloeistofdruk in de cellen en verliezen ze hun stevigheid. Ook de sluitcellen worden slapper; ze liggen dan tegen elkaar aan en sluiten het huidmondje af. Daardoor

vermindert de verdamping en kan het water in de plant vanuit de bodem worden aangevuld. Bij voldoende water zijn de cellen stevig, dus ook de

sluitcellen van de huidmondjes. In die opgezwollen toestand ontstaat er een

opening tussen beide cellen; het water kan verdampen.

Afb. 141 Huidmondjes in een vochtige (links) en in een droge (rechts) omgeving

Regeling van de verdamping

Om minder water te verliezen, kan de plant zijn huidmondjes sluiten. Maar

met gesloten huidmondjes kan er geen CO2 worden opgenomen of O2 worden

afgegeven, en dat is nodig voor de fotosynthese. Hoe regelt de plant haar watergehalte?

Om dat te onderzoeken, bekijken we welke omstandigheden een invloed hebben op het openen en sluiten van de huidmondjes.

THEMA 04

hoofdstuk 1

301

OPDRACHT 13

ONDERZOEK

Welke omstandigheden hebben een invloed op het openen en sluiten van de huidmondjes? 1

Welke factoren beïnvloeden het verdampen en opzuigen van water bij de plant?

Hypothese

Onderzoeksvraag

Benodigdheden 4 maatcilinders (100 ml) water

4 diepvrieszakjes kleefband

dekglaasje

sla- of olijfolie infraroodlamp

stift

4 identieke kleine kruidachtige planten met hetzelfde aantal bladeren (bv. geranium, herderstasje)

diepvrieszakje

infraroodlamp

diepvrieszakje

olie

water

kast

diepvrieszakje

olie

THEMA 04

hoofdstuk 1

water

302

diepvrieszakje

Werkwijze 1

Giet een gelijke hoeveelheid water in drie maatcilinders. Eén maatcilinder blijft leeg.

Breng de diepvrieszakken over de planten en sluit ze af door met kleefband de diepvrieszakjes te

5 6 5

Giet vervolgens een laagje olie op het water om verdamping te vermijden. bevestigen aan de maatcilinder.

Plaats maatcilinder 1 voor het raam, zodat er voldoende licht op valt. Maatcilinder 2 plaats je

in een donkere kast. Maatcilinder 3 plaats je voor het raam onder een infraroodlamp, zodat de temperatuur stijgt. Maatcilinder 4 zonder water plaats je naast maatcilinder 1.

Duid met een stift het beginniveau van het water aan bij iedere maatcilinder. Op maatcilinder 4 hoef je niets aan te duiden.

Plaats in elke maatcilinder een plantje.

Neem de maatcilinders opnieuw waar na drie dagen. Waarneming

Maatcilinders

Vocht in de diepvrieszak?

ja / nee

ja / nee ja / nee

Hoeveelheid opgezogen water in de maatcilinder (ml)

Verwerking

In welke omstandigheden staan de huidmondjes open?

b In welke omstandigheden is er het meeste vocht verdampt? In welke omstandigheden is er het meeste water opgezogen?

Besluit

Reflectie De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

THEMA 04

hoofdstuk 1

303

Uit de bovenstaande experimenten kun je afleiden dat de huidmondjes een belangrijke rol spelen in het verdampingsproces van de plant.

’s Nachts en in droge omstandigheden sluiten de huidmondjes van de

meeste planten zich, waardoor de verdamping wordt beperkt. Bij voldoende licht of in een warme en vochtige omgeving openen de huidmondjes zich. Daardoor kan water verdampen en kan koolstofdioxide, nodig voor de

fotosynthese, worden opgenomen. Ook zuurstofgas, dat in de fotosynthese wordt gevormd, kan zo langs de huidmondjes worden uitgescheiden.

Naargelang er meer water verdampt, heeft de plant ook meer water nodig; dat water wordt opgenomen via de wortel. Daarom is het belangrijk dat planten voldoende water ter beschikking hebben.

De plant regelt haar watergehalte met behulp van de huidmondjes. Die

regeling is de waterhuishouding.

Om dat proces nauwkeurig te regelen en zo het watergehalte van een

plant op peil te houden, spelen plantenhormonen een rol. In het volgende hoofdstuk bekijken we de werking van enkele hormonen van naderbij. WEETJE Sommige

planten zijn

echt aangepast

aan een droge omgeving. Ze zorgen voor

een voorraadje

reservevoedsel en water dat

ze in een

plantendeel opslaan. We noemen ze

succulenten.

Afhankelijk van de plaats waar ze die

Afb. 142 De baobab komt voor in droge, warme gebieden, zoals in enkele delen van Afrika en Australië.

stoffen opslaan, noemen we ze knol-, stam- en bladsucculenten.

Zo is de baobab of flessenboom een voorbeeld van een stamsucculent.

De boom heeft een opvallend dikke stam, een verhoute stengel.

304

THEMA 04

hoofdstuk 1

De waterhuishouding van de plant is de regeling van het watergehalte en wordt vooral geregeld door de huidmondjes. Het openen en het sluiten hangt af van verschillende factoren:

• als er voldoende zonlicht is, kan de plant aan fotosynthese doen. De huidmondjes

openen zich, koolstofdioxide wordt opgenomen en zuurstofgas verlaat samen met waterdamp de plant;

• op een zonnige dag is de omgevingstemperatuur hoog. Als de bodem vochtig genoeg is, kan de plant meer water verdampen en ook meer water aanzuigen uit de bodem. Als de bodem te droog is, zal de plant het water willen behouden en sluiten de

zonlicht CO2

huidmondje

verdampen H2O O2-gas

waterdraden

omgevingstemperatuur

huidmondjes zich om het verdampen te beperken.

aanzuigen H2O

Maak oefening 8 en 9 op p. 328-329.

THEMA 04

hoofdstuk 1

305

HOOFDSTUK 2

Î Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels? Je weet al: M uit welke onderdelen een plant is opgebouwd en wat daarvan de functies zijn;

M hoe het transport van water en assimilaten in een plant verloopt;

M welke rol hormonen spelen bij dieren. Je leert nu:

LEERDOELEN

Planten zijn in staat om te reageren op

veranderingen in of veroorzaakt door hun omgeving.

M welke kenmerken plantenhormonen hebben; M met voorbeelden aantonen dat planten hun

inwendig milieu in evenwicht houden door van hormonen gebruik te maken;

M beschrijven hoe ethyleen, auxine en

abscisinezuur bepaalde processen regelen om

de overlevingskans van de plant te verhogen;

M dat hormonen samenwerken bij het regelen van de levensprocessen in een plant;

M dat planten, net als dieren, volgens een regelsysteem functioneren.

2.1 Wat zijn plantenhormonen?

OPDRACHT 14 ONDERZOEK

Voer de volgende opdracht uit. 1

306

Onderzoeksvraag Waardoor wordt de kieming van zaden geregeld?

THEMA 04

Hypothese

hoofdstuk 2

Bij dieren worden die reacties via het zenuwstelsel of het hormonale stelsel gecoördineerd. Planten

kunnen ook signalen versturen via geladen deeltjes

(elektrische signalen), maar ze beschikken niet over

een zenuwstelsel om verschillende levensprocessen te coördineren. Hormonen, zoals auxine, spelen bij

planten een belangrijke rol. Gebeurt dat op dezelfde manier als bij dieren? Zorgen ze voor homeostase?

Bevorderen die hormonen de overlevingskansen van de plant? Welke factor bepaalt de productie van een

plantenhormoon? En waardoor wordt bepaald welke delen van de plant erop reageren?

Benodigdheden petrischalen

filtreerpapier

zaden (koolzaad, mosterdzaad, graan,

pipet

tuinkers, tomaat)

Werkwijze

Bedek de bodem van twee petrischalen met filtreerpapier.

Breng in beide petrischalen een twintigtal zaden aan.

Druppel met een pipet in de ene petrischaal ongeveer 3 ml water en in de andere petrischaal 3 ml vruchtensap.

Laat de petrischalen enkele dagen staan. Waarneming

vruchtensap (appelsap of tomatensap)

Bekijk hoeveel zaden in elk van de petrischalen na enkele dagen kiemen.

Verwerking Wat zou de oorzaak kunnen zijn?

b Welk effect hebben die stoffen op het functioneren van de plant?

Vergelijk de volgende kenmerken van die stoffen met die van hormonen. -

Concentratie:

Aanmaak:

Plaats van uitwerking:

Functie in het regelsysteem:

Besluit

Noteer een besluit.

THEMA 04

hoofdstuk 2

307

Reflectie De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

In de opdracht zag je dat de kieming van zaden beïnvloed wordt door stoffen die door planten werden aangemaakt. De stoffen zorgen ervoor dat de

planten pas kiemen als de omstandigheden voldoende gunstig zijn om te

groeien. Net zoals bij dieren, noemen we die regelende stoffen hormonen,

omdat ze een aantal gelijkaardige kenmerken vertonen. Plantenhormonen:

• worden in de plant zelf aangemaakt;

• werken al in heel kleine hoeveelheden;

• zorgen voor reacties van planten op een prikkel en fungeren dus als

signaalstof. Daardoor kiemen de planten niet, ondanks het contact met water;

• hebben effecten op meerdere plaatsen en op meerdere processen;

• worden over de plant verspreid via een transportsysteem, het floëem. Bij

dieren gebeurt dat via het bloedvatenstelsel.

Plantenhormonen regelen of coördineren de levensprocessen van

planten, waardoor hun overlevingskans stijgt. Die regeling kan gebeuren door processen te stimuleren, zoals de wortelgroei, of te remmen, zoals

de kieming van zaden in een vrucht. `

Maak oefening 10 op p. 329.

2.2 Welke rol spelen plantenhormonen?

De plantenhormonen die we al hebben ontdekt, kunnen in verschillende

groepen worden ingedeeld. Je kent het hormoon auxine, dat deel uitmaakt

van een grote groep auxinen, maar ook abscisinezuur en ethyleen (etheen) zijn bekende plantenhormonen.

Abscisinezuur

Als een plant aan fotosynthese wil doen, moet er koolstofdioxide in het blad aanwezig zijn. Koolstofdioxide komt via de huidmondjes in het blad. Maar doorheen huidmondjes die open zijn, kan de plant water verliezen door

verdamping. De plant moet dus de huidmondjes kunnen openen en sluiten om het waterverlies te beperken en de voorraad koolstofdioxide aan te 308

THEMA 04

hoofdstuk 2

vullen.

Bij watertekort wordt het sluiten van de huidmondjes hormonaal geregeld door het plantenhormoon abscisinezuur (ABA). Dat hormoon doet de

sluitcellen snel water verliezen, waardoor die cellen van vorm veranderen en

hun wanden tegen elkaar gaan liggen. Abscisinezuur regelt de werking van de huidmondjes en speelt dus een belangrijke rol in de waterhuishouding van de plant door waterverlies binnen bepaalde grenzen te houden.

ABA

sluitcellen open

Afb. 143 Het hormoon abscisinezuur zorgt ervoor dat huidmondjes sluiten.

sluitcellen gesloten

In opdracht 14 zag je ook dat in vruchtensap stoffen aanwezig zijn die

remmend werken op de kieming van zaden. Dat komt omdat in vruchtensap

ook abscisinezuur aanwezig is. Dat hormoon verhindert dat de zaden kiemen

zolang ze in de vrucht aanwezig zijn. Door de kieming uit te stellen, is de kans groter dat de zaden in een gunstig milieu terechtkomen en de zaden kunnen

Auxine

uitgroeien tot nakomelingen.

OPDRACHT 15

Hieronder zie je een illustratie van de resultaten van een aantal experimenten met kiemende zaden. Bestudeer de resultaten aandachtig en beantwoord de vragen.

licht

top bedekt met top bedekt basis bedekt met ondoorzichtige met transparante ondoorzichtige dop dop boord

top afgescheiden top afgescheiden door doorlaatbaar door ondoorlaatbaar tussenschot plastic

top verwijderd

A kiemend graszaad in donkere omgeving

kiemende graszaden in aanwezigheid van licht invallend vanaf zijkant

THEMA 04

hoofdstuk 2

309

Wat leid je af uit de vergelijking van situatie A en B?

Wat leid je af door de resultaten van de experimenten B, C, D, E en F te vergelijken?

Wat kun je besluiten uit de experimenten G en H?

Bestudeer het volgende experiment en beantwoord de vragen. a

Tussen de stengeltop en het onderliggende deel van de stengel van een kiemende plant wordt een doorlaatbaar blokje geplaatst. Dat blokje raakt doordrongen met auxine van de plant. De plant wordt belicht van de zijkant.

b Eenzelfde blokje wordt aan de zijkant van een kiemende stengel geplaatst, waarvan de toppen afgesneden zijn. De plant wordt in het donker gezet.

licht

Laat het hormoon in een doorlaatbaar blokje doordringen.

a licht

b donker

Beschrijf je waarnemingen.

d Wat kun je uit dit experiment besluiten?

Het hormoon wordt aangemaakt o.i.v. licht / donker. In licht worden die hormonen

afgebroken / verspreid. De cellen groeien sneller / trager o.i.v. hormonen.

Bestudeer hieronder de bevindingen die je uit dit experiment kon afleiden.

• Uit het experiment blijkt dat planten die licht ontvangen naar dat licht toe groeien.

• Verder kun je afleiden dat de plantencellen onder invloed van dat licht het hormoon auxine produceren.

• Bovendien blijkt dat auxine de groei van de stengel stimuleert.

Zoek uit naar waar auxine zich vanuit de top over de stengel verspreid.

310

THEMA 04

hoofdstuk 2

In een ander experiment met twee quasi identieke planten wordt bij één plant de bovenste eindknop verwijderd.

plant met bovenste groeizone en knoppen intact

eindknop

plant met bovenste knoppen verwijderd

Wat gebeurt er als de eindknop in een plant verwijderd wordt?

b Wat kun je uit deze proef besluiten?

Auxinen vormen een belangrijke groep van hormonen.

Ze stimuleren de lengtegroei van de cellen in de stengel. Ze worden in de meristemen aangemaakt en dan naar de schaduwzijde getransporteerd.

Wanneer het zonlicht echter van één kant komt, zal aan de kant waar het zonlicht invalt op de plant de auxine wat minder aanwezig zijn, terwijl er aan de schaduwkant net meer auxine in de cellen zit. Daarom zullen de

cellen aan de schaduwkant iets langer worden dan de cellen aan de zonkant. De stengel groeit dus krom, omdat de cellen aan de schaduwzijde langer worden.

De stoffen die de uitgroei van zijscheuten verhinderen, zijn ook auxinen.

Uit experimenten is gebleken dat auxine uit de top verhindert dat de lager gelegen knoppen uitgroeien. Als de bovenste meristemen van een plant

worden verwijderd, valt die remmende werking van auxine weg en beginnen de zijknoppen uit te groeien. De plant wordt daardoor breder en de plant

kan nu via de zijscheuten in de hoogte groeien. Omdat ze na beschadiging

of snoeien de wortel- en stengelgroei stimuleren, worden auxines ook vaak groeihormonen genoemd.

THEMA 04

hoofdstuk 2

311

Onder invloed van de zwaartekracht groeien wortels naar beneden. Als

het meristeem van een wortel horizontaal komt te liggen, hoopt auxine

zich op aan de onderzijde van de wortel. In de wortels heeft auxine een

tegengestelde werking aan die in de stengel. Omdat het strekken van de

cellen aan de onderzijde van de wortel wordt afgeremd, buigt de wortel om

en groeit hij weer naar beneden. Dat verschijnsel wordt geotropie genoemd. Auxinen zijn dus plantenhormonen die de groei kunnen regelen. Hoewel

auxinen in alle cellen kunnen worden aangemaakt, gebeurt dat vooral in de meristemen van de plant. Van daaruit worden die hormonen naar andere

delen van de plant verspreid. Afhankelijk van de cellen waarop de auxinen

inwerken, kunnen ze een andere werking hebben.

WORTEL Auxine remt de lengtegroei van cellen (of het strekken van cellen). Daardoor worden de cellen onderaan minder lang dan bovenaan en buigt de wortel naar beneden.

Afb. 144 Invloed van auxine op de groei van de wortel en de stengel

312

THEMA 04

hoofdstuk 2

STENGEL Auxine stimuleert de lengtegroei van cellen. De cellen onderaan worden langer dan de cellen bovenaan waardoor de stengel naar het licht toe (naar boven) buigt.

Ethyleen

OPDRACHT 16

ONDERZOEK

Een aantal fruitsoorten, zoals appels, peren en bananen, vormen grote hoeveelheden van het gasvormig hormoon ethyleen. Voer de volgende proef uit om de invloed van het hormoon ethyleen op de rijping van fruit te onderzoeken. Onderzoeksvraag

Hypothese

Benodigdheden

Welke invloed heeft ethyleen op de rijping van fruit?

2 (doorzichtige) afsluitbare zakken of bokalen onrijpe kerstomaten rijpe appels

Werkwijze

Plaats in een eerste doorzichtige zak of bokaal een onrijpe kerstomaat en sluit de zak of bokaal af.

Laat een week liggen.

Plaats in een andere doorzichtige zak of bokaal een onrijpe kerstomaat en een appel. De appel mag de tomaat niet raken. Sluit de zak of bokaal af. Waarneming

Wat neem je waar als je de kerstomaten na een week vergelijkt?

Verwerking

Hoe komt het dat de tomaat bij de appel het snelst rijpte?

Besluit

Formuleer een besluit.

Reflectie De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

THEMA 04

hoofdstuk 2

313

Na het uitvoeren van de opdracht begrijp je wellicht waar het gezegde ‘Eén rotte appel in de mand maakt al het gave fruit ten schande’ vandaan komt.

Sommige fruitsoorten, zoals appels, produceren een gasvormige stof die de rijping bevordert. Dat gas is ethyleen (etheen). Ethyleen zorgt ervoor dat de vrucht tijdens de rijping een opvallende kleur krijgt en dat er zoete suikers en lekkere geuren gevormd worden. Zo trekt de vrucht de aandacht van

dieren die de vruchten eten en daarmee helpen om de zaden te verspreiden.

Ethyleen wordt daarom ook het rijpings- of verouderingshormoon genoemd.

WEETJE

Sommige vruchten, zoals appels, bananen, tomaten en kiwi’s, rijpen verder nadat ze geplukt worden. Dergelijke vruchten worden climacterisch fruit genoemd. Omdat onrijp fruit minder snel beschadigd

raakt, worden de vruchten geplukt nog voor ze rijp zijn. Ze worden naar verschillende delen van de wereld getransporteerd in gekoelde containers, omdat lage temperaturen de rijping vertragen. Als ze in het land

van bestemming aankomen, wordt de rijping versneld door het fruit met ethyleen in contact te brengen. Zo belandt mooi en onbeschadigd rijp fruit in de winkelrekken.

Niet-climacterische vruchten, zoals ananas, druiven en sinaasappelen, rijpen niet of nauwelijks meer nadat

ze geplukt zijn. Als je een aardbei te vroeg plukt, blijft ze zuur. De aardbeien enkele dagen laten liggen, maakt aan de plant gerijpt is.

ze wel roder, maar lekker zoet worden ze niet meer. Niet-climacterisch fruit mag je dus pas plukken nadat het

Climacterisch fruit

avocado’s

bananen

pruimen

frambozen

sinaasappelen

aardbeien

perziken

peren

tomaten

braambessen

druiven

kersen

citroenen

appels

abrikozen

314

Niet-climacterisch fruit

THEMA 04

hoofdstuk 2

kiwi’s

paprika’s

cashewnoten

OPDRACHT 17

Bestudeer de afbeelding en beantwoord de vraag. In de onderstaande afbeelding zie je het resultaat van de kieming van erwten in aparte ruimtes, met in

0,00

0,10

elke ruimte een verschillende hoeveelheid ethyleengas.

0,20

0,40

0,80

ethyleenconcentratie (delen per miljoen)

Wat is het effect van het gas ethyleen op een kiemende plant?

Afb. 145 Plantenwortels oefenen een grote kracht uit op voorwerpen die hun groei versperren.

Wanneer een kiemende plant tegen een obstakel botst, heeft de plant

twee mogelijkheden: het obstakel opzij duwen of eromheen groeien. In een dergelijke situatie produceert de plant meer ethyleen. Daardoor wordt de stengel korter en dikker en kan de plant een grotere druk uitoefenen. De mogelijkheid om het obstakel weg te drukken, neemt toe. Ook begint de

stengel horizontaal af te buigen, zodat de kiemende plant omheen het object

kan groeien. Zodra het obstakel weg is, vermindert de productie van ethyleen en zet een normale groei zich verder.

THEMA 04

hoofdstuk 2

315

Plantenhormonen spelen een belangrijke rol in de regeling van

levensprocessen van de plant. Dat bevordert hun overleving en voortplanting. Auxine, ethyleen en abscisinezuur zijn bekende plantenhormonen.

Het hormoon abscisinezuur regelt de sluiting van huidmondjes en

beperkt zo waterverlies van de plant. Het abscisinezuur in vruchten

verhindert dat de zaden beginnen te kiemen, omdat ze zich in de vrucht niet tot een volwaardige plant kunnen ontwikkelen.

Auxinen zijn plantenhormonen die vooral worden aangemaakt in

de groeizones van planten en het strekken van de cel (lengtegroei) regelen. Ze zorgen ervoor dat bovengrondse delen naar het licht

buigen en wortels naar beneden groeien. Auxinen verhinderen ook dat okselknoppen van de plant uitgroeien tot zijtakken.

Ethyleen is een gasvormig plantenhormoon dat op meerdere manieren een invloed heeft op het functioneren van een plant. Het speelt een

belangrijke rol bij fruitrijping en zorgt ook voor een aangepaste groei

als een kiemende plant een obstakel tegenkomt: de stengel wordt korter en dikker om het obstakel weg te duwen, en begint horizontaal af te

buigen om rond het obstakel te groeien.

Maak oefening 11 t/m 17 op p. 329-330.

2.3 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte?

Net zoals bij dieren, moeten planten hun inwendig milieu zo stabiel mogelijk houden. Dat verschijnsel noemen we homeostase. De regeling van het

watergehalte van de plant noemen we de waterhuishouding. De huidmondjes

spelen daarin een belangrijke rol. Het openen en sluiten van de huidmondjes

wordt geregeld door meerdere factoren, zoals licht en luchtvochtigheid, maar ook door hormonen, zoals abscisinezuur.

Als er onvoldoende water beschikbaar is om de sapstroom in stand te

houden, lijden de planten aan droogtestress. Dan verliezen de planten hun bladeren. Ook in het najaar werpen heel wat loofbomen hun bladeren af.

Zo kan de plant overleven zonder sapstroom. Bladval is het gevolg van een samenspel van auxine, ethyleen en abscisinezuur.

• De auxinen die in het blad worden gemaakt, remmen de vorming van een laagje kurk aan de basis van de bladsteel in de afstotingslaag. Daardoor

blijft het blad stevig verbonden met de plant. De productie van auxine is temperatuurgevoelig. Wanneer het in het najaar koeler wordt, daalt de

productie en wordt de vorming van de afstotingslaag niet meer geremd.

• Ook het hormoon abscisinezuur (ABA) zorgt voor minder auxineproductie naarmate het blad veroudert.

316

THEMA 04

hoofdstuk 2

• Als de hoeveelheid auxine daalt, wordt de afstotende laag gevoeliger

voor ethyleen. Dat hormoon veroorzaakt de afbraak van de celwanden in de afstotingslaag, waardoor de basis van de bladsteel verzwakt.

Tegelijk zorgt ethyleen voor de vorming van een kurklaagje, zodat de

transportvaten worden afgesloten. Je kunt dat zien aan het bladlitteken.

Dankzij het kurklaagje wordt het waterverlies beperkt als het blad valt en zo kan de plant overleven zonder sapstroom.

Onder invloed van zijn eigen gewicht en het spel van de wind zal het blad na Afb. 146 Bladlitteken

enige tijd afvallen.

Het watergehalte in de plant wordt geregeld door meerdere

plantenhormonen. Die werken samen om het intern milieu, zoals het

watergehalte, in evenwicht te houden. Plantenhormonen spelen, net als de

hormonen in dieren, een belangrijke rol in de homeostase van het inwendig

transport naar de stengel via floëem

transport naar de bladeren via floëem

aanmaak ABA door wortels

droogtestress

milieu.

MERISTEEM

lage temperatuur

huidmondjes sluiten

BEPERKING WATERVERLIES

in de deelweefsels wordt de aanmaak van auxine geremd

kurkvorming stimuleren van ethyleen bladval

Afb. 147 Samenwerking van plantenhormonen bij het remmen van waterverlies

afbraak celwanden in de afstotingslaag

THEMA 04

hoofdstuk 2

317

Plantenhormonen spelen een rol bij het regelen van het watergehalte in planten:

• het waterverlies via de huidmondjes wordt geregeld door abscisinezuur;

• bij droogtestress en bij koude regelen auxine, abscisinezuur en

ethyleen samen de bladval. Zo gaat er geen water verloren via de huidmondjes.

Plantenhormonen werken samen om de homeostase van het watergehalte in stand te houden.

Maak oefening 18 en 19 op p. 331.

2.4 Hoe wordt de werking van planten geregeld?

Plantenhormonen

Plantenhormonen zijn signaalstoffen: ze brengen een boodschap over van de

OPDRACHT 18

ene naar de andere plaats in de plant. We bestuderen twee voorbeelden.

Lees de artikels en vul de tabel in.

WATER

Dat wortels naar beneden groeien onder invloed van de zwaartekracht en hoe het hormoon auxine daarin een rol speelt, heb je al geleerd. Omdat water normaal gezien in de grond zit, was het tot voor kort onduidelijk of de aanwezigheid van water ook een invloed heeft op de groeirichting van de wortels. In het internationale ruimtestation (ISS) kan het effect van water op de wortelgroei worden bestudeerd, zonder dat de zwaartekracht een invloed heeft. Het blijkt dat de wortels van de plant naar het water toegroeien, ook als water zich aan de zijkant van de plant bevindt. Men gaat ervan uit dat de beweging van het water kleine trillingen veroorzaakt. Die trillingen veroorzaken lichte vervormingen van receptorcellen in de plant. Als gevolg van de vervorming worden minimale hoeveelheden van het hormoon auxine geproduceerd. Auxine kan binden op alle cellen van de plant. De cellen zijn auxinegevoelig, omdat ze moleculen bevatten waarop auxine past. Auxine verandert de werking van die cellen, zodat die kunnen reageren en hun groeirichting aanpassen.

318

THEMA 04

hoofdstuk 2

Druk en beschadiging

prikkel

receptor

Als een druppel regen een blad raakt, verspreiden kleine druppeltjes zich in alle richtingen. Omdat die druppeltjes bacteriën, virussen of sporen van schimmels kunnen bevatten, is dat gevaarlijk voor de plant. Ook naburige BEKIJK VIDEO planten kunnen schade ondervinden, want één enkel druppeltje kan de ziekteverwekkers tot wel tien meter ver verspreiden over de omringende planten. Als reactie op de regendruppels, lichte aanrakingen of bij beschadiging, produceren de betrokken cellen bepaalde stoffen. Die veroorzaken in onbeschadigde cellen de aanmaak van meerdere hormonen, waaronder jasmijnzuur. Dat hormoon verspreidt zich via het floëem van blad tot blad en via de lucht naar andere niet-beschadigde plantendelen of naar naburige planten. Jasmijnzuur veroorzaakt daar bijna onmiddellijk het optreden van meerdere verdedigingsmechanismen van de plant, zoals de productie van giftige stoffen, of de aanmaak van extra dikke celwanden, waardoor cellen minder goed kunnen worden aangetast. Ook de aanmaak van nog andere hormonen, zoals ABA, auxine en ethyleen, kan worden gestimuleerd.

geleiding

effector

reactie

THEMA 04

hoofdstuk 2

319

Plantenhormonen zijn, net als hormonen bij dieren, signaalstoffen die een boodschap overbrengen tussen de receptor en de effector. De receptoren

zijn de cellen die de prikkel detecteren. Net zoals bij dieren, produceren die cellen ook de hormonen. De hormonen binden met welbepaalde moleculen

van andere cellen, de effectoren. Alleen als een welbepaald hormoon op een welbepaalde effector bindt, zoals een sleutel op een slot, wordt een reactie uitgelokt. Door de reactie neemt de overlevings- of voortplantingskans van de plant toe.

Het werkingsmechanisme van plantenhormonen lijkt dus sterk op dat bij

Welke andere mechanismen regelen de werking van planten?

dieren.

Je leerde dat reacties van planten, net zoals bij dieren, door hormonen kunnen worden geregeld, waardoor ze veranderingen in hun omgeving

kunnen opvangen. Daarnaast beschikken ze ook over andere mechanismen om signalen door te geven.

OPDRACHT 19

Bestudeer de voorbeelden en zoek hoe planten signalen kunnen geleiden. Vul de tabel aan. Beschadiging

Rozenblaadjes zijn gevoelig voor bladluizen. De diertjes voeden zich met het floëemsap van jonge plantendelen, dat veel voedingsstoffen bevat.

Als bladluizen cellen beschadigen, komen stoffen uit die cellen vrij. Als die stoffen binden op

receptoren, start de productie van glutamaat. Glutamaat verandert de eigenschappen van het

celmembraan, waardoor geladen deeltjes zich van cel naar cel kunnen verplaatsen. Zo ontstaat een

elektrisch signaal doorheen (delen van) de plant die de productie van afweerstoffen op gang brengt. Die afweerstoffen maken de plant minder appetijtelijk om de vraat te verminderen. Aanraking

Het kruidje-roer-mij-niet is een kruidachtige

plant die aantoont dat planten heel snel kunnen reageren. Als de plant wordt

aangeraakt of door de wind beweegt, gaan de blaadjes ‘dicht’. Ook belichting heeft

BEKIJK VIDEO

een invloed, want ’s nachts zijn de blaadjes samengevouwen.

Bij aanraking worden specifieke cellen

geprikkeld waardoor een elektrisch signaal ontstaat. Dat signaal verspreidt zich over de plant. Op de

plaats waar blaadjes aan de steel vasthangen, zit een bladscharnier. Dat is een zwelling met cellen die snel water verliezen als ze een elektrisch signaal ontvangen. Als die cellen water verliezen, bewegen de blaadjes.

320

THEMA 04

hoofdstuk 2

Planten reageren op beschadiging

Planten reageren op aanraking

prikkel receptor signalen

effector reactie

Planten hebben geen zenuwstelsel, maar ze kunnen toch informatie verspreiden met behulp van elektrische signalen.

• De prikkels worden opgevangen door receptoren. Zo zijn sommige cellen extra gevoelig voor aanraking.

• Na ontvangst van de prikkel verspreiden geladen deeltjes zich over de plant. Er ontstaat er een elektrisch signaal.

• De geladen deeltjes worden naar de effectoren gestuurd. De

plantendelen die gevoelig zijn voor die geladen deeltjes, kunnen daarop

reageren, zoals de bladscharnieren bij het kruidje-roer-me-niet.

• Door de reactie stijgt de overlevings- en voortplantingskans van de plant.

Planten worden voortdurend blootgesteld aan veranderingen in hun

omgeving. In tegenstelling tot dieren, kunnen planten zich niet verplaatsen

als de omgeving ongunstig is. Daardoor hebben ze in de loop van de evolutie meerdere mechanismen ontwikkeld om ongeschikte veranderingen op te vangen.

Omdat planten zich niet naar een andere omgeving kunnen verplaatsen,

moeten ze reageren op veranderingen in hun omgeving om te overleven. • Net zoals bij dieren, coördineren hormonen de reacties die nodig zijn om de kans op overleving en voortplanting te verhogen. De

plantenhormonen fungeren als signaal tussen prikkel en effector. Auxine, ABA, ethyleen en jasmijnzuur zijn enkele voorbeelden van plantenhormonen.

• Planten gebruiken ook elektrische signalen om informatie

te verspreiden. Daarvoor beschikken ze echter niet over een

zenuwstelsel, zoals dat bij dieren het geval is.

Maak oefening 20 op p. 331.

THEMA 04

hoofdstuk 2

321

THEMASYNTHESE

Transport in de plant Planten zijn opgebouwd uit wortel, stengel, blad en bloem.

• Om in hun voedingsstoffen te voorzien is fotosynthese noodzakelijk. De CO2 die daarvoor nodig is, nemen de planten op via de open huidmondjes.

• Ook water is belangrijk voor de plant. Als de cellen minder water bevatten, daalt de vloeistofdruk in de cellen en verliezen ze hun stevigheid. Water is nodig voor het transport van opgeloste stoffen naar alle cellen van de plant en voor de fotosynthese. Omdat water verdampt langs de open huidmondjes, moet het voortdurend aangevuld worden vanuit de bodem.

• Het transport van water gebeurt opwaarts langs de houtvaten van het xyleem en is mogelijk dankzij: — capillaire krachten tussen watermoleculen en de transportvaten, — worteldruk,

— transpiratiezuiging.

Dankzij die processen is er opwaarts transport mogelijk.

zonlicht

huidmondje

verdampen H2O

CO2

O2-gas

omgevingstemperatuur

waterdraden

aanzuigen H2O

Het transport van assimilaten en plantenhormonen gebeurt via de zeefvaten van het floëem.

Rol van de huidmondjes – homeostase

Afhankelijk van de hoeveelheid beschikbaar water gaan de huidmondjes open of dicht. Ook het plantenhormoon

abscisinezuur beïnvloedt het sluiten van de huidmondjes. Zo wordt de waterhuishouding aangepast naargelang de omstandigheden.

Als er geen sapstroom is, kan het water niet vanuit de bodem worden aangevuld. De bladeren verliezen is een

manier om waterverlies te beperken. Bladval wordt geregeld door een samenwerking tussen meerdere hormonen. De werking van planten is erop gericht om het watergehalte in evenwicht te houden; dat is homeostase.

322

THEMA 04

themasynthese

GELEIDING

RECEPTOR

huidmondjes sluiten zich ABA

EFFECTOR geen fotosynthese geen waterverlies

vloeistofdruk in de cellen daalt

transpiratiezuiging stopt

via huidmondjes

geen verdamping

via huidmondjes waardoor het watergehalte

REACTIE

in de plant stijgt

geen transpiratiestroom

wind

door worteldruk en

capillaire krachten stijgt

droge omgeving

PRIKKEL donker PRIKKEL

het watergehalte in de plant

HOMEOSTASE

de vloeistofdruk in de cellen is in evenwicht

licht

hoge temperaturen

watergehalte in de

windstil

plant neemt af

vochtige bodem

hoge temperatuur

hoge luchtvochtigheid

REACTIE

RECEPTOR

water verdampt

vloeistofdruk

in de cellen stijgt CO2-opname

fotosynthese huidmondjes openen zich EFFECTOR

THEMA 04

themasynthese

323

Planten als systeem Om te functioneren en ook om de homeostase in stand te houden, werken planten volgens het bekende regelsysteem:

Prikkels zoals:

• beschadiging, bijvoorbeeld door bladluizen,

prikkel

• aanraking,

• de hoeveelheid water, de aanwezigheid van voedingsstoffen of hormonen, de zwaartekracht en licht.

Planten hebben enkele specifieke receptorcellen, zoals de fotoreceptoren

en cellen die gevoelig zijn voor aanraking of voor trillingen. Andere prikkels

receptor

kunnen door alle cellen worden opgevangen, zoals een beschadiging, of de aanwezigheid van water en hormonen.

De receptorcellen kunnen hormonen produceren, zoals auxine bij belichting of abscisinezuur bij watertekort. Andere receptorcellen veroorzaken de

geleider

verplaatsing van geladen deeltjes en zorgen zo voor een elektrisch signaal.

Dat heb je gezien in het voorbeeld van de rups die aan de blaadjes van een

effector

plant at.

Alle plantencellen zijn gevoelig voor plantenhormonen. Elke cel kan dus op auxine of op abscisinezuur reageren. Om op een bepaald plantenhormoon

te kunnen reageren, is het nodig dat het hormoon op de effector kan binden zoals een sleutel op een slot, net als bij dieren. Ook de elektrische signalen kunnen alle cellen beïnvloeden. Bij planten zijn de effectoren dus geen

specifieke weefsels of organen.

reactie

De reactie van planten is afhankelijk van het weefsel waarin de effector ligt. Zo zal auxine in de top van de plant zorgen voor fototropie, in de wortel van

de plant veroorzaakt het hormoon geotropie. De bladscharnieren reageren op elektrische signalen door water af te geven: andere cellen van dezelfde plant ontvangen die geladen deeltjes ook, maar reageren er niet zichtbaar op.

In alle gevallen heeft de reactie van planten als gevolg dat de overlevings- of voortplantingskansen van een plant

verbeteren.

324

THEMA 04

themasynthese

BEKIJK DE KENNISCLIP

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de hoofddelen van de plant op een echte plant, foto of tekening herkennen.

• Ik kan een micropreparaat van de wortel, stengel en blad herkennen.

• Ik kan de volgende weefsels herkennen op een micropreparaat van de

wortel, stengel en blad: xyleem, floëem, vulweefsel, epidermis en cortex.

• Ik kan huidmondjes op een preparaat van een blad herkennen. • Ik kan het transport van assimilaten in de plant toelichten.

• Ik kan de weg van het transport van stoffen op een tekening aanduiden.

• Ik kan het opwaarts transport verklaren met de volgende begrippen: capillaire krachten, worteldruk en transpiratiedruk.

• Ik kan de waterhuishouding in de plant toelichten met behulp van een gegeven schema.

• Ik kan aan de hand van voorbeelden aantonen dat hormonen de overlevingskans van planten bevorderen.

• Ik kan met voorbeelden toelichten dat een hormoon op meerdere manieren een invloed heeft op de plant.

• Ik kan met behulp van een schema verklaren hoe hormonen samenwerken om de bladval te regelen.

• Ik kan met voorbeelden aantonen dat planten werken als een systeem.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een onderzoeksvraag formuleren aan de hand van een aantal criteria.

• Ik kan een hypothese formuleren in functie van de onderzoeksvraag.

• Ik kan een experiment uitvoeren en de nodige gegevens verzamelen. • Ik kan een waarneming interpreteren en verklaren.

• Ik kan een besluit formuleren op basis van de verzamelde gegevens. • Ik kan reflecteren over een onderzoek. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

THEMA 04

checklist

325

CHECK IT OUT

Î Ik snak naar water Tijdens de CHECK IN van dit thema heb je gemerkt dat de plant reageert op een droge en een vochtige bodem. 1

Waarom hangen de blaadjes van een basilicumplant als de wortel zich in een droge

Waarom zijn de blaadjes weer fris en stevig als de wortel van de basilicumplant zich in een

Hoe regelt de basilicumplant zijn waterhuishouding?

vochtige omgeving bevindt?

omgeving bevindt?

326

Waarom kunnen planten, zoals lavendel, wel overleven in een droge omgeving zoals die in Zuid-Europa te vinden is?

THEMA 04

check it out

AAN DE SLAG

Welk weefsel zorgt voor transport van stoffen van de wortel tot het blad? Kruis het juiste antwoord aan. parenchym

xyleem floëem

epidermis

Welke weefsels doorkruist water uit de bodem achtereenvolgens om tot in het xyleem te geraken?

Definieer het begrip ‘assimilatie’.

xyleem

In de bladeren is glucose aangemaakt. Bepaalde glucosemoleculen zullen naar de cellen van de hoofdwortel De cellen van … het xyleem de cortex

het floëem

de epidermis

Bestudeer de microscopische doorsnede van het blad.

gaan. Welke cellen van de hoofwortel zullen eerst die glucosemoleculen ontvangen? Kruis aan.

Welke stoffen, die nodig zijn voor de fotosynthese, worden vanuit de wortel via het transportweefsel vervoerd tot in het blad?

b Welke stoffen, die nodig zijn voor de fotosynthese, komen het blad binnen via de huidmondjes? c

Welke stoffen, geproduceerd tijdens de fotosynthese, verlaten de plant?

THEMA 04

aan de slag

327

d Welke weefsels in het blad herken je op de figuur van de bladdoorsnede? Benoem ze. e

Als je rozen in een vaas zet, is het raadzaam om regelmatig van de stengels een stukje af te snijden.

Welke mechanismen van watertransport komen in iedere plant voor?

Waarom moet je dat doen?

Teken met pijltjes de plaats waar de gasuitwisseling plaatsvindt.

b Welke mechanismen zorgen voor het transport bij dit rozenboeket?

De bladeren van helmgras of bamboe rollen zich over de lengte op als

de plant zich in een droge omgeving bevindt. Wat is het nut daarvan?

328

THEMA 04

aan de slag

In een serre bevinden zich tomatenplanten. Hoe kun je ervoor zorgen dat de huidmondjes van de bladeren zich op een natuurlijke manier sluiten, zodat de planten geen water verliezen? Noteer drie manieren.

Kruis aan welke kenmerken van dierlijke hormonen we aantreffen bij plantenhormonen.

Plantenhormoon?

Kenmerk dierlijk hormoon

De productie wordt uitgelokt door inwendige en uitwendige prikkels. Aangemaakt door kliercellen

De hormoonproducerende cellen zijn ook de receptorcellen.

Hormonen worden verspreid over alle weefsels van het organisme. Hormonen worden verspreid via een transportstelsel.

Hormonen zijn signaalstoffen.

Hormonen fungeren als geleider omdat ze een schakel vormen tussen receptor en effector.

Werken in op cellen met specifieke receptoren.

Een hormoon kan op een of meerdere soorten cellen inwerken. Een hormoon werkt in heel lage dosissen.

Wat is het gevolg van het aanbrengen van abscisinezuur op planten?

Wat kun je doen om de groei van een plant te beïnvloeden, zodat de plant breder wordt en meer

zijtakken krijgt?

THEMA 04

aan de slag

329

Een wetenschapper ontwikkelt een kunstmatig groeihormoon, dat exact tegengesteld werkt aan auxine. Welke effecten neem je waar, als je weet dat de plant horizontaal ligt, in: a

De stengel:

b De wortel

Aan de hand van dat hormoon wil de wetenschapper dezelfde effecten veroorzaken als auxine. Duid met beneden groeit en de stengel naar boven?

pijlen aan waar in de wortel/stengel hij het hormoon moet aanbrengen, als hij wil dat de wortel naar

Snijbloemen verwelken veel sneller als ze naast een fruitschaal met appelen of bananen staan. Hoe zou dat

komen?

Wanneer fruit rijpt, krijgt het vaak een rode of gele kleur. Wat is het voordeel van die kleur?

Heel wat landbouwers in Florida lieten hun fruit rijpen in schuren waar kerosinebranders aanwezig waren.

Toen ze die door moderne verwarmingstoestellen vervingen, rijpte het fruit niet meer. Hoe zou dat komen?

330

Verklaar waarom tomatenzaadjes niet kiemen als ze nog in een tomaat zitten.

THEMA 04

aan de slag

Illustreer met een voorbeeld of schema hoe een plant een nieuw evenwicht bereikt na een gebeurtenis, zoals

Welke hormonen zijn bij de bladval betrokken?

droogte of verplaatsing.

In tegenstelling tot dieren kunnen planten zich niet verplaatsen als de omgeving ongunstig is. Daardoor

hebben ze in de loop van de evolutie meerdere mechanismen ontwikkeld om ongeschikte veranderingen op te vangen. Vul de tabel aan.

prikkel receptor

receptoren in het blad

signalen effector

cellen worden langer

reactie

Verder oefenen? Ga naar

Planten reageren op aanraking

Planten reageren op licht

lengtegroei

samenvouwen

THEMA 04

aan de slag

331

LABO'S

333

Onderzoek 2: Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor afkoeling en opwarming.

335

Onderzoek 1: Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen.

Onderzoek 3: Onderzoek wat paradoxale pijn is.

Onderzoek 4: Voer een dissectie uit van het oog.

Onderzoek 5: Onderzoek de structuur van het hoornvlies.

Onderzoek 6: Onderzoek hoe het glasachtig lichaam eruitziet. Onderzoek 7: Maak de bloedvaten in het oog zichtbaar.

Onderzoek 8: Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen.

337

Onderzoek 9: Onderzoek de omgekeerde beeldvorming in het oog. 339

Onderzoek 11: Onderzoek het minimale tijdsverschil dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen.

341

Onderzoek 12: Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron.

343

Onderzoek 13: Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal.

345

Onderzoek 14: Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie.

349

Onderzoek 15: Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw.

351

Onderzoek 16: Onderzoek welk bewijs er is voor het transport van hormonen via de bloedbaan.

353

Onderzoek 17: Neem het transportweefsel waar bij een selderplant.

357

Onderzoek 10: Onderzoek hoe de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld.

332

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen. 1

Waar bevinden zich de chemoreceptoren voor smaak? Hypothese

Kruis een hypothese aan.

De chemoreceptoren bevinden zich in de huid.

De chemoreceptoren bevinden zich in de mond. De chemoreceptoren bevinden zich in de neus.

Onderzoeksvraag

De chemoreceptoren bevinden zich in de mond en de neus.

Benodigdheden

blinddoek

vier bekers water

vier verschillende voedingsstoffen of dranken met dezelfde textuur (moes van bv. appel, kiwi, aardbei, meloen of lauwe thee van kamille, munt, bosbessen …)

Werkwijze

Blinddoek een klasgenoot.

Laat je klasgenoot de mond spoelen met wat water en laat hem of haar nu (nog steeds met dichtgeknepen

Laat je geblinddoekte klasgenoot met dichtgeknepen neus van een van de stoffen proeven. Vraag je

klasgenoot welke stof hij of zij denkt te proeven. Noteer het antwoord in de tabel met waarnemingen.

waarnemingen telkens in de tabel.

Laat je geblinddoekte klasgenoot ruiken aan de verschillende stoffen en vraag of hij/zij de stoffen herkent. Noteer de antwoorden in de tabel.

Laat je geblinddoekte klasgenoot de stoffen proeven zonder dichtgeknepen neus om na te gaan of hij/zij de stoffen herkent. Vul de laatste kolom van de tabel aan.

neus en blinddoek op) de andere stoffen proeven. Laat bij elke nieuwe stof de mond spoelen. Noteer de

LABO

ONDERZOEK 1

333

LABO Naam:

Waarneming

klas:

Verwerking

Vul voor elke stof de waarnemingen aan.

Wat wordt geproefd met neus dicht?

Besluit

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Noteer een besluit.

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

334

LABO

Wat wordt geroken?

ONDERZOEK 1

Wat wordt geproefd met neus open?

Aangeboden stof

nummer:

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor afkoeling en opwarming. 1

Zijn de thermoreceptoren in de huid gevoeliger voor opwarming of afkoeling? Hypothese

Doorstreep een hypothese. 3

Onderzoeksvraag

Thermoreceptoren in de huid zijn gevoeliger voor opwarming / afkoeling. Benodigdheden

zwarte, rode en blauwe stift meetlat

twee spijkers heet water blinddoek

twee kleine emmers

Werkwijze

1 2

Vul één emmer met koud water en één emmer met heet water. Leg in elke emmer een spijker.

Teken met een zwarte stift en met behulp van de meetlat een raster van 2,5 cm

koud water

4 5 6

Verdeel het raster in 25 gelijke hokjes.

Doe de klasgenoot een blinddoek om of vraag hem/haar de ogen te sluiten. Duw in willekeurige volgorde de kop van een spijker die in heet en koud

water lag, in elk van de hokjes (zowel de volgorde van de rasterhokken als de afwisseling tussen heet en koud water moet willekeurig gebeuren). Vraag de klasgenoot telkens of hij/zij een warme of een koude spijker voelde.

Vul de tabel bij de waarnemingen aan. Zet een blauwe stip in het hokje als de

koude spijker op die plaats correct werd waargenomen; zet een rode stip als de warme spijker correct werd waargenomen.

op 2,5 cm op de rug of in de palm van de hand van een klasgenoot.

LABO

ONDERZOEK 2

335

LABO Naam:

Waarneming

klas:

nummer:

Verwerking

Duid aan op welke punten de koude of warme spijker correct werd waargenomen.

Besluit

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Noteer een besluit.

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

336

LABO

ONDERZOEK 2

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen. 1

Wat gebeurt er met lichtstralen bij de overgang van de ene naar de andere stof? Hypothese

Onderzoeksvraag

Benodigdheden Materiaal

Stoffen

bekerglas (100 ml)

50 ml water

twee pipetten (10 ml)

10 ml olie

potlood

10 ml ethanol

TIP Scan de QR-code om de

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Check steeds goed de

labomaterialen te ontdekken.

van alle stoffen en materialen. Ethanol

H 225, P 210

H- en P-ZINNEN

LABOMATERIAAL

veiligheidsmaatregelen en gevaren

Werkwijze

Neem het bekerglas en zet er een potlood in.

Voeg met de andere pipet 10 ml ethanol toe door het langs de rand van het glas naar beneden te druppelen.

2 3

Vul het bekerglas voor de helft met water (50 ml). Druppel daarop met een pipet 10 ml water. Waarneming

Wat neem je waar als je door het bekerglas naar het potlood kijkt?

Verwerking

Licht verplaatst zich in een rechte lijn, maar bij de overgang van de ene naar de andere stof kan de straal ‘gebroken’ worden. We noemen dat de lichtbreking.

LABO

onderzoek 8

337

LABO Naam:

Besluit Licht breekt op het scheidingsvlak tussen twee verschillende stoffen. Het volgt een andere richting. Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

invallend

gereflecteerd licht

licht

geabsorbeerd

gebroken en

lucht water

doorgelaten licht

338

nummer:

klas:

LABO

onderzoek 8

LABO Naam:

klas:

nummer:

ONDERZOEK 10

Onderzoek hoe de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld. 1

Welke invloed heeft de pupildiameter op de scherpte van een gevormd beeld? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden naald

blanco blad papier of stukje karton blad met tekst

Onderzoeksvraag

Werkwijze

goed verlichte ruimte 1

Houd een blad papier met tekst op 5 à 10 cm van je ogen.

Kijk vervolgens door het gaatje in het stukje karton/papier naar de tekst. Je houdt de tekst op dezelfde

Probeer de tekst te lezen.

Druk met een naald een gaatje in een stukje karton of blanco blad papier. afstand als voorheen.

Waarneming

Wat neem je waar?

Verwerking

Als het diafragma groot is, kunnen de lichtstralen

op meerdere plaatsen doorheen de lens passeren.

Ze worden op een verschillende manier gebroken,

waardoor van een voorwerp meerdere beeldpunten ontstaan, die niet samenvallen. Dat levert een wazig beeld op.

Gebruik je een zeer klein diafragma, bijvoorbeeld een stukje karton met een gaatje, dan vallen veel minder lichtstralen door de lens. Elk punt

resulteert in slechts één of een beperkt aantal

wazig beeld

er geraken veel lichtstralen door het gaatje scherp, maar flets beeld

weinig lichtstralen geraken door het gaatje

beeldpunten, waardoor een scherp beeld ontstaat.

LABO

onderzoek 10

339

LABO Naam:

klas:

nummer:

WEETJE Bril kapot? Geen nood, een stukje karton helpt je voortaan verder. Je kunt ook een rasterbril gebruiken: dat is een bril die geen lenzen heeft, maar

bestaat uit een stuk zwart plastic vol met kleine gaatjes. Door die gaatjes vallen de lichtstralen perfect op je netvlies. De rasterbrillen werken als hulpmiddel voor zowel bijziendheid als verziendheid. 7

Besluit De diameter van de pupil heeft invloed op de scherpte van een beeld. Als de pupil kleiner wordt, is er een grotere / kleinere scherptediepte.

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

340

LABO

onderzoek 10

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek het minimale tijdsverschil dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen. Als je een geluid hoort met beide oren, kun je bepalen uit welke richting dat geluid komt. Het geluid komt dan immers een fractie van een seconde eerder aan in een van beide oren. 1

Hoe klein is het verschil in aankomsttijd van het geluid waarmee je de richting bepaalt?

Onderzoeksvraag

Hypothese

Het tijdverschil dat je met de oren waarneemt en gebruikt om de richting van een geluid te bepalen, bedraagt seconden.

Benodigdheden potlood stift

twee plastic trechters schoolbank of tafel plakband meetlat

Werkwijze

plastic darm of slang (ca. 1,5 meter)

Schuif de tuit van de trechters in de uiteinden van de slang.

Bevestig het deel van de slang met markeringen aan de schoolbank of tafel met tape.

2 3 5 6 7

Breng over een afstand van 20 cm aan weerszijden van het midden elke centimeter een streepje aan. Ga met je rug naar de bank zitten en plaats de trechters over je oren.

Een klasgenoot tikt met een potlood op een van de markeringen. Geef aan uit welke richting jij het geluid hoort komen: links, rechts, of niet te bepalen.

Je klasgenoot herhaalt dit en gaat zo op zoek naar die punten links en rechts van het midden, waar je niet meer correct kunt bepalen of het geluid van rechts of links komt. Meet de afstand tussen deze twee punten.

Markeer het midden van de slang met een stift.

Waarneming

Verwerking

De afstand tussen de punten links en rechts van het midden waarvan je niet meer correct kunt bepalen uit welke richting het geluid komt bedraagt

cm. Dat komt overeen met

De snelheid van geluid doorheen de lucht bedraagt gemiddeld 340 m/s. Bereken hieruit de tijd die nodig is om de afstand die je verkreeg af te leggen.

LABO

onderzoek 11

341

LABO Naam:

Besluit

Reflectie De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

342

LABO

onderzoek 11

nummer:

klas:

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron. Het celmembraan van een neuron is niet doorlaatbaar voor de ionen. Het celmembraan bevat echter wel

verschillende kanaaltjes en pompjes waar enkel welbepaalde deeltjes door kunnen. De volgende kanaaltjes en

pompjes spelen een belangrijke rol bij het ontstaan van de ongelijke lading (de rustpotentiaal) en het elektrisch signaal:

• de Na+-kanalen waar enkel natriumionen (Na+) doorheen kunnen als ze geopend zijn. Die kanalen zijn dicht bij

een zenuwcel in rust; • de K+-kanalen waar enkel kaliumionen (K+) doorheen kunnen als ze geopend zijn. Die kanalen zijn dicht bij een

de concentratie van die ionen buiten de cel (situatie 1). Onderzoeksvraag

Hoe zorgt de Na+/K+-pomp voor een ongelijke verdeling van ionen? Hypothese

Benodigdheden

zenuwcel in rust; • de Na+/K+-pomp die telkens 3 natriumionen naar buiten de cel pompt en 2 kaliumionen naar binnen. • Je start met een cel waar de concentratie (het aantal deeltjes per volume) Na+ en K+ ionen in de cel gelijk is aan

Werkwijze

Teken de verdeling van ionen als de Na+/K+-pomp twee keer ionen heeft getransporteerd (= situatie 2).

axon

situatie 1

situatie 2

buitenzijde axon

binnenzijde axon

natriumion kaliumion Na-K-pomp (drie Na+ naar buiten 2 K+ naar binnen)

X X

Na+-kanaal K+-kanaal

LABO

onderzoek 12

343

LABO Naam:

Waarneming

klas:

nummer:

Verwerking

Vul de tabel in om de verdeling van de ionen in beide situaties te vergelijken. Situatie 1

Situatie 2

aantal K+-ionen buiten

som van alle ladingen buiten aantal Na+-ionen binnen aantal K+-ionen binnen

som van alle ladingen binnen

aantal Na+-ionen buiten

Besluit

verschil ladingen (lading binnen – buiten)

Omcirkel het juiste antwoord.

In rust (situatie 2) bevinden zich: •

minder / meer natriumionen buiten de cel dan binnen de cel.

•

minder / meer positieve ionen (natriumionen en kaliumionen samen) binnen de cel dan buiten de cel.

•

minder / meer kaliumionen buiten de cel dan binnen de cel.

Door de werking van de Na+/K+-pomp ontstaat een ongelijke verdeling van ionen, waarbij de buitenzijde

meer / minder positief is dan de binnenzijde. Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

344

LABO

onderzoek 12

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal. 1

Wat gebeurt er als natriumkanalen en kaliumkanalen in het celmembraan openen? Hypothese

Benodigdheden twintig legoblokken in één kleur

twintig legoblokken in een andere kleur

Onderzoeksvraag

buitenzijde axon

binnenzijde axon buitenzijde axon

Na+/K+-pomp (drie Na+ naar buiten 2K+ naar binnen)

Na+-kanaal

K+-kanaal

Werkwijze

Plaats zowel binnen als buiten het axon tien legoblokken van beide kleuren (dus twintig blokken buiten en

Labo 1). Vul bij ‘waarneming’ kolom A van de tabel in. Prikkeling van het neuron zal het Na+-kanaal openen. Boots nu na wat er gebeurt als het natriumkanaal

twintig blokken binnen).

Laat in elke zone de rustpotentiaal ontstaan, door de Na+/K+-pomp tweemaal te laten werken (zoals in

4 5

opent (tip: diffusie!) en vul kolom B van de tabel in. Boots na wat er zal gebeuren als het K+-kanaal opent en het natriumkanaal sluit (tip: diffusie!). Vul kolom C van de tabel in.

Boots de verplaatsing van ionen na als de kaliumionen sluiten en de Na+/K+-pomp werkt (laat ze twee keer ionen transporteren). Vul kolom D in.

LABO

onderzoek 13

345

LABO Naam:

klas:

nummer:

Waarneming A

Rustpotentiaal

Verdeling ionen nadat Na+-kanalen

Verdelingen ionen nadat K+-kanalen

openen

aantal Na+-ionen

aantal K+-ionen buiten

som van alle ladingen buiten aantal Na+-ionen binnen

som van alle ladingen binnen verschil binnen t.o.v. buiten

lading binnenzijde

K+-pompen ionen verplaatsten

binnen

aantal K+-ionen

Verdeling ionen nadat Na+/

buiten

t.o.v buitenzijde (negatief of positief)

Verwerking

Zet nu in de grafiek de waarden van de lading van de binnenzijde van het membraan ten opzichte van het

buitenzijde van het membraan voor de verschillende situaties (A, B, C, D). Verbind ook de punten met elkaar.

346

LABO

onderzoek 13

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5

kolom A

kolom B

kolom C

kolom D

LABO Naam:

klas:

nummer:

Besluit Omcirkel het juiste antwoord.

Als de natriumkanalen in het membraan openen, dan wijzigt de binnenzijde van het membraan van

positief / negatief naar positief / negatief. Door het openen van de kaliumkanalen en de werking van de Na+/K+-pomp herstelt de potentiaal van de binnenzijde van het membraan terug van positief / negatief

Reflectie

naar positief / negatief.

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

LABO

onderzoek 13

347

Notities

348

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie. 1

Onderzoeksvraag

Hypothese

Benodigdheden draagblad

TIP

Scan de QR-code om de

labomaterialen te ontdekken.

handschoenen

Isoleer het deel van de zenuw dat doorheen de onderarm van een kip loopt in een petrischaal.

schaar pincet

LABOMATERIAAL

petrischaal

kippenvleugel

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Zodra je de kippenvleugel hebt aangeraakt, raak dan niets meer aan buiten je draagblad. Raak zeker je gezicht of je mond niet aan. Houd je kippenvleugel en je instrumenten altijd op het draagblad.

Doe onmiddellijk na het practicum je kippenvleugel en het afval daarvan in de daartoe bestemde

container. Gooi ook je handschoenen weg in de daartoe bestemde afvalzak. Bezorg je draagblad met alle instrumenten aan je leerkracht.

Gebruik water en schoonmaakmiddel voor het reinigen van je labotafel. Was ten slotte je handen uitvoerig met water en zeep.

LABO

onderzoek 14

349

LABO Naam:

klas:

Werkwijze 1

Knip door de huid heen aan de zijde van de plooier of biceps van het ellebooggewricht. Je krijgt een V-vorm in de doorgeknipte huid.

Gebruik je duimen en je schaar om de huid rond de onderarm te verwijderen. Ga daarbij met je duimen onder de huid. Let op: beschadig de spier niet.

Je kunt nu de spierbundels zien, aan het uiteinde liggen pezen. Als je goed kijkt, zie je in het midden van de

vleugel een dun wit lijntje lopen volgens de lengte van de onderarm. Dat is een zenuw. Die ligt tussen twee spiergroepen in.

Wanneer je de zenuw niet meteen vindt, zoek dan naar wat samenhangend wit bindweefsel met kleine bloedvaatjes, daarin zit de zenuw.

Haal de spiergroepen voorzichtig uit elkaar zonder de zenuw te beschadigen. Nu de spierbundels loszitten,

kun je voorzichtig de zenuw isoleren van de spieren en het bot.

Knip de zenuw aan de uiteinden door en leg hem in een petrischaal.

Bezorg het stukje zenuw aan je leerkracht. TIP

Scan de QR-code en bekijk de video van de dissectie.

Reflectie

Waarneming

BEKIJK DE VIDEO

Verwerking

Besluit

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

b Tijdens dit labo heb ik ordelijk en hygiënisch gewerkt. Gedreven

Ik draag altijd zorg voor het materiaal. Ik spoor

de anderen ook aan om respectvol om te gaan met het materiaal. Ik ruim altijd spontaan

op en zorg ook dat de

anderen in mijn groep dat doen.

350

nummer:

LABO

onderzoek 14

Goed op weg

In ontwikkeling

Onvoldoende

Ik draag altijd zorg voor

De leerkracht moet me

Ik heb geen respect

moet mij zelden

materiaal om te gaan.

op.

het materiaal van de

school. De leerkracht

zeggen dat ik nog moet opruimen.

regelmatig aansporen voorzichtig met het

Ik vergeet vaak op te ruimen.

voor het materiaal van de school. Ik ruim niet

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw. 1

Opdracht

Maak de dwarsdoorsnede van een zenuw zichtbaar voor een microscoop bij een vergroting van 100x. Schets het beeld.

TIP

Hypothese

Scan de QR-code en volg het

stappenplan voor het bekijken

Benodigdheden microscoop

gekleurd micropreparaat met de dwarsdoorsnede van een zenuw potlood

Werkwijze

bekijken van een preparaat onder de microscoop. Begin ofwel met zelf uitvoeren, of doe eerst een

Scan de QR-code om je te helpen bij

het gebruik van de microscoop.

peerevaluatie van een klasgenoot.

Bekijk het preparaat en maak een tekening. Let bij het tekenen op de eisen voor een correcte microscopietekening.

Benoem de delen in de legende. Waarneming

STAPPENPLAN PREPARAAT

TIP

STAPPENPLAN MICROSCOOP

TIP

Tekenen van microscopische waarnemingen

Werk per twee. Volg het stappenplan voor het

microscoop.

van een preparaat onder de

• Noteer steeds de vergroting voor je tekent

(vergroting = waarde van de ooglens x waarde voorwerplens). Je wilt later nog weten hoe groot je staal was.

• Teken met een scherp potlood. Je kunt zo nauwkeuriger tekenen.

• Respecteer de verhoudingen ten opzichte van de cirkeldoorsnede die je ziet.

• Teken in detail de belangrijke delen. Schets de overige delen.

• Benoem de delen via nummering en de legende. Zo vergeet je niet wat je zag.

LABO

onderzoek 15

351

LABO Naam:

klas:

nummer:

Verwerking

Vergroting:

Legende:

Besluit

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Naam preparaat:

b Vul de peerevaluatie in.

Deelhandelingen

Kruis het correcte vakje aan voor je klasgenoot.

Staat de verlichting aan?

Heeft je klasgenoot de voorwerptafel

Heeft je klasgenoot de juiste vergroting

correct ingesteld?

Is het preparaat goed op de voorwerptafel geklemd?

Positioneert je klasgenoot de delen

helemaal omlaag gedraaid?

352

LABO

in de lichtbundel?

Brengt je klasgenoot de voorwerptafel correct naar boven?

Kijkt je klasgenoot door de ooglens en draait hij/zij de voorwerptafel correct naar beneden?

onderzoek 15

Nee Nee

Nee, foute voorwerplens

Ja, met de kleinste voorwerplens

Nee, klemt, maar lijkt niet vast te liggen. Ja, klemt en controleert of het vastligt.

Nee, positioneert niet met positioneerklemmen. Ja, positioneert delen in lichtbundel.

Nee, weet niet welke schroef te gebruiken. Nee, draait snel naar boven.

Ja, langzaam naar boven, zonder hoogtecontrole.

Ja, langzaam naar boven, tot op 2 mm van de lens. Nee, kijkt niet terwijl hij/zij draait.

Nee, kijkt, maar draait niet/fout aan macroschroef. Nee, kijkt, maar draait te snel naar beneden. Ja, kijkt en draait langzaam naar beneden.

LABO Naam:

klas:

nummer:

ONDERZOEK 16

Onderzoek welk bewijs er is voor het transport van hormonen via de bloedbaan. Hormonen worden door endocriene klieren in de bloedbaan gebracht. Om te begrijpen hoe dat werd ontdekt, onderzoek je eerst hoe de vertering van voedsel in de darmen van een hond gebeurt. Bestudeer daarna het wetenschappelijk experiment, en formuleer pas daarna de onderzoeksvraag en de besluiten bij dit onderzoek. Voorbereiding Beantwoord de vragen vanuit het gegeven regelsysteem voor het aanmaken van spijsverteringssappen door de

pancreas van een hond:

prikkel

voedselbrij in de darm

receptor

groepjes S-cellen in de twaalfvingerige darm

effector

secretine in de bloedbaan

twaalfvingerige darm

groepjes pancreascellen

met afvoerbuisjes naar de

pancreas

twaalfvingerige darm

verteringssappen aanmaken

reactie

maag

geleider

In dit regelsysteem is er sprake van exocriene klieren die verteringssappen maken. Leg uit welke.

Leg uit waarom die klieren een effector zijn.

Toch zijn het niet die exocriene kliertjes die de prikkel opmerken. Welke cellen detecteren de prikkel?

Welke stof wordt er door de receptorcellen aangemaakt?

Welk effect heeft dat secretine?

LABO

ONDERZOEK 16

353

LABO Naam:

klas:

nummer:

Onderzoeksvraag Formuleer een onderzoeksvraag.

Hypothese

Mogelijk is er geen informatieoverdracht via het zenuwstelsel nodig tussen hersenen en pancreas om toch 3

verteringssappen aan te maken. Benodigdheden

Werkwijze DEELONDERZOEK 1 1

Bij een hond wordt de zenuw die zorgt voor de

Met een sonde meet men in de twaalfvingerige darm

stimulering van de alvleesklier verdoofd.

verdoofde motorische zenuw naar pancreas

Daarna krijgt de hond brokken om te eten.

welke verteringssappen de alvleesklier aanmaakt als de hondenbrokken daar toekomen.

DEELONDERZOEK 2

2 3

twaalfvingerige darm pancreas

Bij twee honden wordt de zenuw die zorgt voor de stimulering van de alvleesklier verdoofd.

bloedbaan

Een van beide honden krijgt daarna hondenbrokken te eten.

Het bloed van beide honden wordt nu uitgewisseld door de bloedbanen op mekaar aan te sluiten.

Met een sonde meet men in de twaalfvingerige

darm van beide honden welke verteringssappen de pancreas aanmaakt.

twaalfvingerige darm

maag

Waarneming

Deelonderzoek 1: De pancreas van de hond produceert verteringssappen.

Deelonderzoek 2: De pancreas van beide honden produceert verteringssappen na bloeduitwisseling.

354

LABO

ONDERZOEK 16

LABO Naam:

Verwerking

Besluit

klas:

nummer:

Formuleer een besluit voor de twee deelonderzoeken.

Deelonderzoek 2:

Reflectie

Deelonderzoek 1:

LABO

ONDERZOEK 16

355

Notities

356

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Neem het transportweefsel waar bij een selderplant. 1

Welke weg volgt het water in de selderplant? Hypothese

Afb. 148 Apium graveolens var. Dulce

Noteer een hypothese.

Benodigdheden Materiaal

Onderzoeksvraag

snijselderplant (Apium graveolens var. dulce) met wortel bekerglas

scherp mesje

Stoffen

eosine B-oplossing (CI 45400)

druppelpipet

prepareernaald

scheermesje (of microtoom) pincet met fijne punt voorwerpglaasje dekglaasje

keukenpapier

lichtmicroscoop

Werkwijze

Vul het bekerglas met water en voeg er enkele druppels

Breng de selderplant met wortel in het water en laat deze

krijgt.

een viertal dagen staan.

Snijd met een scherp mesje de stengel los van de wortel.

eosine aan toe zodat het water een duidelijke, blauwe kleur

4 5

Neem macroscopisch waar.

Snijd vervolgens met een scherp mesje de bladsteel door. Neem macroscopisch waar.

Neem een bladsteel, leg het scheermesje plat op het snijvlak en snijd terwijl je drukt op het mesje een zo dun mogelijk

plakje. Snijd altijd van je weg zodat je je niet kunt kwetsen. TIP

Als er een microtoom in de klas aanwezig is, dan kun je dit toestel gebruiken om gemakkelijk dunne plakjes te snijden. Vraag aan je leerkracht hoe je dit hulpmiddel moet gebruiken.

LABO

onderzoek 17

357

LABO Naam:

klas:

nummer:

Druppel met een druppelpipet een druppel water op een voorwerpglaasje.

Leg vervolgens het dekglaasje erop volgens de regels van de kunst. Als er zich te veel vocht rondom het

9 5

Leg met de pincet voorzichtig het dunne plakje van de dwarsdoorsnede van de bladsteel op het

voorwerpglaasje in de druppel. Als het plakje zich plooit, strek je met de prepareernaald het plakje glad. dekglaasje bevindt, kun je met keukenpapier het overtollige vocht opnemen.

Leg vervolgens het preparaat onder de microscoop en stel scherp. Neem microscopisch waar. Waarneming

Macroscopische waarneming Wat neem je waar als je de volledige plant uit de vloeistof haalt?

b Wat neem je waar op het snijvlak als de stengel wordt losgesneden van de bijwortels? c

Wat neem je waar op het snijvlak als je een bladsteel doorsnijdt?

Microscopische waarneming Welke vergroting gebruik je voor de microscopische waarneming?

b Wat neem je waar als je een dwarsdoorsnede van een bladsteel onder de microscoop legt?

Verwerking

Besluit

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

358

LABO

onderzoek 17

LABO Naam:

nummer:

Hoe kun je de werking van pesticiden verklaren met dit labo?

klas:

LABO

onderzoek 17

359

Notities

360

GENIE Biologie GO! 3.2 leerschrift

Articles inside

AAN DE SLAG OEFEN OP DIDDIT ©VAN IN

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

CHECK IT OUT

2.4 Hoe wordt de werking van planten geregeld?

1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld?

2.2 Welke rol spelen plantenhormonen?

van het watergehalte?

in de plant?

doorheen de plant vervoerd?

CHECK IN

CHECKLIST

THEMASYNTHESE

1.4 Hoe worden hormonen door het lichaam verspreid?

1.6 Welke eigenschappen hebben hormonen?

2.2 Hoe werkt het hormonale stelsel samen met het zenuwstelsel?

van hormonen?

zorgen?

1.3 Welke receptoren vangen de prikkels op?

CHECK IN

VERKEN

AAN DE SLAG

THEMASYNTHESE

CHECK IT OUT

Checklist

Hoofdstuksynthese

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Checklist

Hoofdstuksynthese

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

van een prikkel?

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld?

Checklist

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

sterke en zwakke prikkels?

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand?

VERKEN

Checklist

CHECK IN

Hoofdstuksynthese

CHECK IT OUT

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald?

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid?

Checklist

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

Checklist

Hoofdstuksynthese

Checklist Portfolio ©VAN IN

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor?

we prikkels waarnemen?

GENIE EN DIDDIT

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven?

1 Welke structuren maken het een organisme mogelijk om in te spelen op waarneembare veranderingen?

STARTEN MET GENIE

2 Op welke manier wordt de werking van het lichaam geregeld?

CHECK IN