GENIE Biologie 3.1 Leerschrift by VAN IN

3.1

GENIE Biologie 3.1

Karen Meyers

Biologie

GENI VA

Evelien Debode Diederik D’Hert Kathleen Holemans Bart Vanopré Nathalie Van Wanzeele 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 978-90-306-9935-4 597473

vanin.be

LEER SCHRIFT

GENIE

Biologie

3.1

INHOUD STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

HOE WORDT DE WERKING VAN EEN ORGANISME GEREGELD? 13

2 Op welke manier wordt de werking van een organisme 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 is een prikkel? 1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

HOOFDSTUK 2: Welke structuren zorgen voor het opvangen en reageren op prikkels?

22 27

2.1 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij dieren? 29 2.2 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij planten? 34

HOOFDSTUK 3: Hoe ontstaat een evenwicht in een organisme? 3.1 Hoe verwerken dieren prikkels om een evenwicht te bereiken? 3.2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht? 3.3 Hoe coördineren planten de reacties op prikkels om een evenwicht te bereiken?

39 39 43 45 48

CHECKLIST

THEMASYNTHESE PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 02: HOE NEMEN MENSEN EN ANDERE DIEREN LICHTPRIKKELS WAAR? CHECK IN

VERKEN

Hoe nemen mensen en andere dieren lichtprikkels waar? 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Wat is licht? Hoe is het oog opgebouwd? Hoe werkt het oog? Wat als de werking van het oog verstoord is? Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar?

THEMASYNTHESE CHECKLIST CHECK IT OUT

101

106

AAN DE SLAG

107

OEFEN OP DIDDIT

Hoe nemen mensen en andere dieren geluid waar?

Hoe nemen mensen en andere dieren gevoelsprikkels waar? Hoe nemen mensen en andere dieren geurprikkels waar? Hoe nemen mensen en andere dieren smaakprikkels waar? Hoe bewaren mensen en andere dieren hun evenwicht?

61 64 74 91 94

105

PORTFOLIO

THEMA 03: HOE GEBEURT DE COÖRDINATIE TUSSEN PRIKKEL EN REACTIE BIJ MENSEN EN ANDERE DIEREN? CHECK IN

115

VERKEN

117

HOOFDSTUK 1: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels?

119

1.1 Uit welke delen bestaat het zenuwstelsel? 1.2 Hoe gebeurt de overdracht en verwerking van informatie in het zenuwstelsel? 1.3 Wat is het verschil tussen een gewilde beweging en een reflex? 1.4 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? 1.5 Wat kan de werking van het zenuwstelsel verstoren? Hoofdstuksynthese

119

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineert het hormonale stelsel de reacties op prikkels?

2.1 Welke rol speelt het hormonale stelsel als conductor? 2.2 Hoe herkennen hormonen hun doelwitcellen? 2.3 Wat is de coördinerende rol van hormonen in het feedbacksysteem? 2.4 Wat kan de werking van het hormonale stelsel verstoren? Hoofdstuksynthese

129 143 147 150 151

157 157 160 164 170 172

THEMASYNTHESE

174

CHECKLIST

176

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

177

AAN DE SLAG

178

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 04: HOE REAGEREN MENSEN EN ANDERE DIEREN OP PRIKKELS? CHECK IN

189

VERKEN

190

HOOFDSTUK 1: Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? Welke soorten spieren kunnen we onderscheiden? Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd? Hoe worden gladde spieren aangestuurd? Het hart, een buitenbeetje tussen de spieren? Welke verschillen zijn er in de werking van de dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en hartspier? 1.6 Hoe werken spieren bij andere dieren? Hoofdstuksynthese

206 208 210

HOOFDSTUK 2: Hoe worden klieren aangestuurd?

213

2.1 Wat zijn exocriene klieren? 2.2 Wat zijn endocriene klieren? 2.3 Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren? 2.4 Welke rol speelt klierwerking bij andere dieren? Hoofdstuksynthese

213 218

191 194 203 205

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

191

220 225 226

THEMASYNTHESE

227

CHECKLIST

229

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

230

AAN DE SLAG

232

OEFEN OP DIDDIT

LABO'S

THEMA 05: HOE COÖRDINEREN PLANTEN REACTIES OP PRIKKELS? CHECK IN

241

VERKEN

242

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

245

1.1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen? 245 1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd? 250 1.3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het transport in de plant? 257 1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld? 260

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels?

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

263

263 268 270 274

CHECKLIST

277

THEMASYNTHESE PORTFOLIO

CHECK IT OUT

278

AAN DE SLAG

279

OEFEN OP DIDDIT

284

LABO'S

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 vragen 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

Î 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

Lees de artikels. ARTIKEL 1

Meer oogst met muziek

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: www.eoswetenschap.eu

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

INLEIDING

prikkel waarneembare verandering

receptor herkent en vangt de prikkel op

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.

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

Maar om op een prikkel te kunnen reageren is het eerst nodig om de

conductor

informatie van de prikkel te herkennen. Een receptor zal namelijk eerst de

geleidt informatie

prikkel opvangen.

• Bij dieren zijn receptoren vaak in zintuigen gesitueerd. In het oor liggen

effector

bijvoorbeeld receptoren om geluid op te vangen.

voert de reactie uit

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

organisme. Ontluikende zonnebloemen kunnen bijvoorbeeld de stand

reactie actie als antwoord op de prikkel

van de zon volgen omdat ze receptoren voor licht bezitten.

Na het opvangen van de prikkel door de receptor is er een schakel nodig die de informatie over deze prikkel naar de plaats van de reactie brengt. Deze

informatieoverdracht door het lichaam noemen we de geleiding. Zowel het zenuwstelsel als het hormonaal stelsel kunnen als geleider of conductor fungeren.

• Bij het roepen van je naam geleidt je zenuwstelsel deze informatie van je oren naar je spieren: je draait je hoofd.

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

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

De uiteindelijke reactie op een prikkel gebeurt door de effectoren. Spieren en klieren zijn effectoren. Spieren hebben als effect dat er bewegingen optreden, zoals bij het wegrennen van een gevaarlijke hond. Klieren

produceren hormonen of sappen. Denk maar aan adrenaline of het water dat

je in je mond komt als je aan lekker eten denkt.

INLEIDING

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 dit proces schematisch voorgesteld.

receptor conductor

prikkel

effector

conductor

Afb. 1 Verband tussen receptoren, conductor en effectoren

• Een prikkel is een waarneembare verandering waarop een organisme kan reageren.

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

• Een receptor is een structuur die bepaalde prikkels herkent en opvangt.

• Effectoren zijn spieren of klieren die de reactie uitvoeren.

• Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel zorgen voor de

informatieoverdracht tussen receptor en effector; het zijn de geleiders of conductoren.

• 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 een organisme geregeld?

Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel geven in het lichaam signalen door en stemmen zo de werking van de verschillende organen op elkaar

af. Ze spelen een belangrijke rol 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 voorbeeld op p. 16 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.

INLEIDING

Voorbeeld: zenuwstelsel regelt reacties op prikkels. 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 hand ontvangen het

signaal, zij zijn de effectoren.

Omdat het te warm wordt, trek je je handen

weg van het vuur; dat is de reactie.

Ook het hormonaal stelsel regelt de reacties op prikkels volgens dit regelsysteem. In het voorbeeld van de gevaarlijke hond kun je de

verschillende stappen van het regelsysteem terugvinden: dit veroorzaakt angst of stress.

Er treden hierbij meerdere reacties op, zoals een verhoogde alertheid, je

ademt sneller en je bloeddruk stijgt; je begint te zweten en je hart pompt sneller. De weefsels die de reacties uitvoeren ontvangen signalen via

het bloed. Het bloed voert signaalstoffen aan, in dit geval het hormoon

adrenaline. Dat hormoon wordt geproduceerd door een klier: de bijnier. • Prikkel: angst van de hond

• Receptor: receptoren in de ogen en oren

• Conductor: zenuwstelsel en hormonaal stelsel • Effectoren: hart, longen, zweetklieren ...

• Reactie: meerdere reacties tegelijkertijd

Door de samenwerking tussen de verschillende onderdelen van je lichaam te regelen, kun je optimaal functioneren in een stresserende situatie.

INLEIDING

Planten reageren ook op prikkels. Een lichtprikkel wordt door receptoren

opgevangen. Het signaal wordt over de plant verspreid waardoor de plant naar het licht toe groeit.

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 en de reactie op prikkels bij dieren en planten onder de loep.

• In thema 2 bekijken we hoe de prikkels worden opgevangen door receptoren bij de mens en andere dieren. We bespreken ook enkele zintuigen in detail.

• In thema 3 bekijken we de werking van effectoren: de spieren en klieren.

• In thema 4 bestuderen we de conductoren; hoe coördineren het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel reacties op prikkels om het inwendig milieu in balans te houden?

• In thema 5 bekijken we homeostase bij planten. We bestuderen hoe planten reacties op prikkels

coördineren.

INLEIDING

Notities

REGELSYSTEMEN BIJ ORGANISMEN

THEMA 01

CHECK IN

VERKEN

HOOFDSTUK 1: Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? 1.1 Wat is een prikkel?

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? `

HOOFDSTUK 2: Welke structuren zorgen voor het opvangen en reageren op prikkels?

2.1 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij dieren?

29 29

HOOFDSTUK 3: Hoe ontstaat een evenwicht in een organisme?

3.1 Hoe verwerken dieren prikkels om een evenwicht te bereiken?

3.2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht?

3.3 Hoe coördineren planten de reacties op prikkels om een evenwicht te bereiken?

2.2 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij planten?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT AAN DE SLAG

50 51

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Î Waarom heb ik dorst? Bekijk de infografiek en beantwoord de vragen. Uit hoeveel procent water bestaat het lichaam van een 14-jarige?

Waarvan is het percentage water in je lichaam afhankelijk?

Op welke manieren verliest je lichaam water?

Hoe weet je wanneer je watergehalte in je lichaam te laag is?

JAAR

Schoon drinkwater mag dan door velen als een fundamenteel recht worden beschouwd, maar 844 Onliefst 800 miljoen mensen op deze 71 % 18 % miljoen zuiver van de moet wereld hebben er geen toegang toe. mensen drinkwereldgemiddeld In bepaalde delen van de wereld is hebben geen water bevolking 30 minuten enkele toeveroorzaakt beschikt lopen om drinkbaar leidingwater niets meer dan gang tot veilig 502 200 doden thuis over drinkwater te een droom en voor veel mensen komt drinkwater. per jaar. drinkwater. bereiken. hun drinkwater uit vervuilde rivieren en beken. Als we water blijven verbruiken zoals we dat vandaag doen, bestaat het risico dat we tegen 2030 een watertekort hebben van 40 %. Dat zou voornamelijk het gevolg zijn van de steeds toenemende wereldbevolking. Als de bevolking groeit, groeit ook de consumptie. Om aan die groeiende vraag te kunnen voldoen, zal ook de voedingsindustrie steeds meer water nodig hebben. Daarom wil de zesde Duurzame Ontwikkelingsdoelstelling (SDG 6) universele toegang tot water en sanitaire voorzieningen voor iedereen verzekeren.

R OM OVE NA TE DENKEN

INFO SDG 6

Meer weten over SDG6? Scan de QR-code.

Welke veranderingen kan je lichaam waarnemen?

Hoe neemt je lichaam veranderingen waar?

Kunnen planten veranderingen waarnemen?

Hoe reageren organismen op veranderingen in de omgeving?

We zoeken het uit!

THEMA 01

check in

VERKEN

Î Welk dynamisch evenwicht ken je? OPDRACHT 1

Bekijk de grafiek en beantwoord de vragen. 5

3 2 1 0 0

20 25 tijd (in jaren)

Grafiek 1 Populatie vossen en konijnen doorheen de tijd

populatie vossen en konijnen

Wie zijn de jagers?

Wie zijn de prooien?

Wat gebeurt er als het aantal ‘jagers of predators’ toeneemt?

Wat gebeurt er als het aantal ‘prooien’ toeneemt?

Wat gebeurt er als het aantal prooien daalt?

Hoe noem je de relatie tussen vossen en konijnen?

Welk begrip uit de eerste graad ken je die de slingerbeweging in de grafiek tussen konijnen en vossen weergeeft?

De slingerbeweging waarbij het aantal organismen zichzelf in evenwicht houdt, noemen we het ecologisch evenwicht of biologisch evenwicht. De relatie tussen prooi en jager is een dynamisch evenwicht. Aan de basis van dit dynamisch evenwicht kun je een duidelijk systeem ontdekken.

Nu zoeken we uit hoe een organisme zijn werking bijstuurt om in evenwicht te blijven. Hebben organismen ook een systeem dat zorgt voor een evenwicht?

In hoofdstuk 1 onderzoeken we waardoor regelsystemen worden geactiveerd.

In hoofdstuk 2 onderzoeken we welke structuren zorgen voor het opvangen en reageren op veranderingen in de omgeving.

In hoofdstuk 3 gaan we ten slotte dieper in op hoe er juist een evenwicht tot stand kan komen.

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al: M een dynamisch evenwicht binnen een systeem omschrijven.

Je leert nu:

Je wordt voortdurend blootgesteld aan allerlei activiteiten rondom je. Het begint ’s morgens al. Je wordt wakker

door je wekker. Er is lawaai aan de ontbijttafel. Onderweg naar school is het druk: fietsers, voetgangers, auto’s en

M een prikkel omschrijven;

Î Waardoor worden regelsystemen geactiveerd?

M de reactie op een prikkel beschrijven;

M de kenmerken van een prikkel herkennen;

te zijn. Je lichaam neemt al die activiteiten waar. Onder welke voorwaarden reageert je lichaam op dergelijke activiteiten?

M verschillende soorten prikkels herkennen.

bussen. Je baant je er een weg door om op tijd op school

1.1 Wat is een prikkel?

OPDRACHT 2

Bekijk de onderstaande reacties van organismen. Noteer op het eerste lijntje de reactie van het organisme op de afgebeelde situatie.

Waardoor wordt de reactie uitgelokt? Noteer op het tweede lijntje.

2 22

THEMA 01

2 hoofdstuk 1

1 2

Uit de voorgaande voorbeelden blijkt dat organismen kunnen reageren op

veranderingen in de omgeving zoals droogte, chemische stoffen, gewijzigde temperatuur … Ook veranderingen binnenin een organisme zoals een volle blaas lokken soms reacties uit. Al die veranderingen noem je prikkels.

Je wordt voortdurend blootgesteld aan een waaier van veranderingen in je

lichaam en in je omgeving. Je onderzoekt nu onder welke voorwaarden al die

OPDRACHT 3

veranderingen prikkels zijn en wat juist de kenmerken van een prikkel zijn.

ONDERZOEK

Wat is een prikkel? 1

Wanneer is een verandering in de omgeving van een organisme een prikkel? Hypothese

Brainstorm met je klas over een goede hypothese.

Als dan

Onderzoeksvraag

TIP

Hulp nodig om een goede hypothese te formuleren? Bekijk de checklist in het vademecum.

CHECKLIST HYPOTHESE

THEMA 01

hoofdstuk 1

Benodigdheden per duo een blinddoek

zaklamp (of licht op je smartphone) een blad papier

Werkwijze

2 3

5 6 7 8 9

Werk per twee.

Eén leerling wordt geblinddoekt. Dat is de proefpersoon.

De proefpersoon wordt nu onderworpen aan een aantal veranderingen in de omgeving.

De proefpersoon steekt zijn hand op als hij of zij de verandering waarneemt.

Schijn plots met de zaklamp in de richting van de proefpersoon. Neem een blad papier.

Scheur een stukje van dat blad en laat het in de handpalm van de proefpersoon vallen. Herhaal de vorige stap, maar maak de stukjes steeds kleiner en kleiner. De proefpersoon mag de blinddoek afnemen.

Schijn opnieuw met de zaklamp in de richting van de proefpersoon. Let op! Schijn niet met de zaklamp in de ogen. Waarneming

Wat stel je vast wanneer je met de zaklamp naar de geblinddoekte persoon schijnt?

b Wat stel je vast wanneer je met de zaklamp schijnt wanneer de blinddoek weg is? c

Wat stel je vast wanneer de stukjes papier steeds kleiner worden? Verwerking

Is het schijnen met een zaklamp altijd een prikkel? Verklaar.

b Is het vallen van een stukje papier op de hand altijd een prikkel? Verklaar.

Besluit

Noteer een besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Reflectie a

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

OPDRACHT 4

Blijft een prikkel altijd een prikkel?

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Je komt een parfumeriewinkel binnen om een nieuw parfum

te kopen en je ruikt een heleboel verschillende geuren. Na een

tiental minuten is het jouw beurt. De verkoopster laat je andere

geuren ruiken. De lekkerste koop je! Hoe kan het dat je tussen al

die verschillende geuren nog in staat bent een nieuw parfum te

kiezen?

OPDRACHT 5

DOORDENKER

Kun je ook té veel prikkels krijgen?

Bekijk de video en beschrijf een hoogsensitief persoon.

BEKIJK DE VIDEO

THEMA 01

hoofdstuk 1

Een prikkel is een waarneembare verandering die bij een organisme een reactie kan uitlokken. Die verandering moet voldoende sterk zijn om te

kunnen waarnemen. De minimumsterkte waarbij een prikkel waarneembaar is, noemen we de prikkeldrempel. Je stelde in opdracht 3 vast dat je de

kleinste stukjes papier niet meer kon voelen. Daar was de verandering in

omgeving niet sterk genoeg om de prikkeldrempel te overschrijden. Daarom

prikkel drempelwaarde

drempelwaarde

sterkte van de uitwendige of inwendige verandering

konden we daar niet van een prikkel spreken.

geen prikkel

tijd (s)

Grafiek 3

Grafiek 2

Eenzelfde geur neem je na een tijdje niet meer waar. Een ring die je altijd

draagt, voel je na een tijdje niet meer. Als dezelfde prikkel lang blijft duren, dan nemen we na een tijdje de verandering in de omgeving niet meer waar. Er ontstaat gewenning.

In de hersenen zit een soort prikkelfilterstation dat bepaalt of en hoe sterk prikkels naar de hersenen worden doorgegeven. Zo worden bijvoorbeeld

achtergrondgeluiden tijdens de les weggefilterd. Wanneer je aan het gamen

bent, hoor je misschien je papa niet roepen dat het eten klaar is. Wanneer de prikkelfilter echter niet goed werkt, kun je overprikkeld raken. Overprikkeld raak je, wanneer de prikkelfilter te veel en te sterke prikkels doorlaat.

Regelsystemen worden geactiveerd door prikkels. Een prikkel is een

waarneembare verandering in een organisme of in de omgeving van een organisme die een reactie kan uitlokken.

De prikkeldrempel is de minimumsterkte waarbij een prikkel waarneembaar is.

Wanneer dezelfde prikkel langere tijd blijft duren, dan kan het gebeuren dat die prikkel niet meer opgemerkt wordt: dat is prikkelgewenning.

De prikkelfilter is een filterstation in de hersenen dat bepaalt of en hoe sterk prikkels aan de hersenen worden doorgegeven. `

THEMA 01

hoofdstuk 1

Maak oefening 1 t/m 5 op p. 51 en 52.

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

OPDRACHT 6

Ontdek welke soorten prikkels er zijn. Komen de prikkels voor in het organisme of uit de omgeving van het organisme? Kruis aan. In het organisme

Je ruikt koffie.

Zonnebloemen groeien naar het licht.

De bladeren van de eik vallen af tijdens de herfst.

b Je hebt honger.

d Een kalf zoogt bij de moeder.

Uit de omgeving

Voorbeeld van een prikkel

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

organisme, zoals droogte, koude of warmte, geuren. Omdat de prikkels vanuit de omgeving komen, noemen we ze uitwendige prikkels.

Er bestaan ook prikkels die in het lichaam zelf ontstaan, zoals het gevoel

van honger, naar het toilet moeten, dorst hebben ... We noemen ze daarom inwendige prikkels.

In sommige gevallen reageert het organisme op een combinatie van een

inwendige en een uitwendige prikkel. Denk maar aan het hongergevoel dat

optreedt wanneer je frietjes ziet én ruikt.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Je kunt prikkels ook op een andere manier indelen:

• chemische prikkels hebben rechtstreeks te maken met stoffen die

prikkelend werken, zoals reukstoffen en smaakstoffen. Bij inwendige

weefselbeschadiging, bijvoorbeeld bij een kneuzing, komen er stoffen vrij die werken als een inwendige chemische prikkel;

• fysische prikkels zijn veranderingen die meestal te maken hebben met

kracht en energie. Voorbeelden van fysische prikkels zijn druk, aanraking,

zwaartekracht, licht, geluid en warmte.

• Uitwendige prikkels zijn prikkels die afkomstig zijn uit de omgeving van het organisme.

• Inwendige prikkels zijn prikkels die in het organisme ontstaan.

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

• Fysische prikkels zijn veranderingen als gevolg van kracht en Maak oefening 6 en 7 op p. 52 en 53.

energie.

THEMA 01

hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

Î Welke structuren zorgen voor het opvangen en reageren op prikkels? LEERDOELEN

M een prikkel omschrijven;

M de kenmerken van een prikkel omschrijven; M de reactie op een prikkel beschrijven;

Je kunt al:

M het onderscheid maken tussen een inwendige en een uitwendige prikkel.

Je leert nu:

M hoe dieren en planten prikkels opvangen en erop reageren;

M het onderscheid maken tussen verschillende reacties

beschermen moeten organismen veranderingen in de omgeving en in hun inwendig milieu

kunnen waarnemen en op een gepaste manier kunnen reageren.

op prikkels bij planten;

Om zichzelf in stand te houden en te

M het onderscheid maken tussen verschillende reacties op prikkels bij dieren.

Aan de hand van voorbeelden onderzoeken we hoe dieren en planten prikkels kunnen opvangen en op prikkels reageren.

2.1 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij dieren?

OPDRACHT 7 ONDERZOEK

Hoe nemen we een verandering in temperatuur waar? 1

Onderzoeksvraag

Wat is de rol van de huid in de regeling van de lichaamstemperatuur?

Hypothese

Noteer jouw hypothese. Tip: denk aan de twee situaties ‘te warm’ en ‘te koud’.

•

Als

Benodigdheden

plastic zak plakband

twee kommetjes

dan

. handdoek

warm en koud water

ijsblokjes of een coldpack THEMA 01

hoofdstuk 2

Werkwijze Je werkt per twee. Je voert elk één opdracht uit. Opdracht 1: uitgevoerd door leerling 1

Pak de rechterhand in met een plastic zak

Wrijf met een ijsblokje over de linkerarm of

met de plakband.

leg het coldpack op de arm. Bestudeer de huid. Waarneming

Opdracht 1

1 2 3

Vul een kom met koud water en een met warm water.

Plaats één hand in het warme water en één hand in het koude water.

Haal de handen na enkele minuten uit het water.

gedurende een vijftal minuten. Sluit goed af

Opdracht 2: uitgevoerd door leerling 2

Bestudeer de huid.

Wat stel je vast bij de hand die in de plastic zak is ingepakt?

Wat stel je vast wanneer je met een ijsblokje over de arm wrijft of het coldpack op de arm legt?

Opdracht 2

Vergelijk de kleur van de hand die in het koude water zat met de kleur van de hand in het warme

water. Wat stel je vast?

Verwerking

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 2

OPDRACHT 8

Ontdek welke structuren in de huid zorgen voor de regeling van de lichaamstemperatuur. Bestudeer de afbeeldingen van de huid aandachtig en beantwoord de vragen.

talgklier

haar

4 huidporie 6

haarspiertje

1 2 3 4 5 6

pijnreceptor haarzakzenuwvezel warmtereceptor koudereceptor druklichaampje tastlichaampje

haarzakje

haarwortel

zweetklier

adertje slagadertje

bloedvaatje

Afb. 2 Schematische voorstelling van een verticale doorsnede doorheen de huid

zweetklieren worden gestimuleerd

de haartjes liggen plat

Afb. 3 Reactie van de huid bij warmte

zweten is verminderd

de haartjes staan recht

haarspiertje is ontspannen

haarspiertje trekt samen

spiertjes doen bloedvaten verwijden

spiertjes in de bloedvaten trekken samen Afb. 4 Reactie van de huid bij koude

THEMA 01

hoofdstuk 2

Op basis van de reacties van je huid op temperatuurveranderingen stel je vast dat de huid structuren

bezit om die veranderingen waar te nemen. Zoek op afbeelding 2 welke structuren in de huid voor die waarneming verantwoordelijk kunnen zijn.

b Welke structuur zorgt voor het zweten van de huid? Bekijk aandachtig het haartje op afbeeldingen 3 en 4. Welke structuur kun je ontdekken die zorgt voor kippenvel?

d Hoe komt onze huid aan zijn rode/witte kleur?

Welke structuren zijn daarvoor verantwoordelijk?

Markeer: • •

groen: het deel dat de prikkel herkent en opvangt blauw: de delen die de reactie uitvoeren

koudereceptoren – zweetklier – haarspiertje – warmtereceptoren

Kun je nog andere structuren in de huid ontdekken?

De huid speelt een rol in de regeling van de lichaamstemperatuur.

Verschillende structuren in de huid zorgen voor de temperatuurregeling. Het deel dat een prikkel herkent en opvangt is de receptor. Receptoren zorgen dus voor het waarnemen van de prikkel. In de huid zorgen koudereceptoren en warmtereceptoren voor het waarnemen van temperatuurverschillen. We noemen ze thermoreceptoren.

De volgende structuren in de huid kunnen voor een reactie zorgen: • de zweetklier produceert zweet;

• de haarspier trekt samen. Door die samentrekking krijg je kippenvel;

• de spiertjes in de bloedvaten zorgen voor het vernauwen en verwijden van de bloedvaten.

De effectoren zijn de structuren van het lichaam die voor de reactie op de prikkel zorgen. Spieren en klieren vormen bij mens en dier de effectoren. 32

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 9

Hoe reageren we in een angstige situatie? Beantwoord de vragen bij de volgende situatie. Honden en zeker blaffende honden lokken vaak een schrikreactie uit: je wilt vluchten. a

Welke soort prikkel veroorzaakt de reactie?

Hoe reageert je lichaam op die prikkel?

b Met welke receptoren neem je de prikkel waar?

d Welke effectoren in het lichaam zorgen voor die reactie?

In een angstaanjagende situatie of bij stress treden meerdere reacties op:

je alertheid verhoogt, je hart klopt sneller, je ademhaling versnelt, je zweet en je krijgt extra energie om te kunnen vluchten. Je ogen en oren bevatten

de receptoren; ze nemen de prikkel waar (bijvoorbeeld een blaffende hond). De effectoren zorgen voor de reactie; in dit geval zijn het je hart, longen en

spieren.

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

Mensen en dieren kunnen prikkels waarnemen door receptoren. Een receptor is een structuur in het organisme dat prikkels herkent en opvangt.

Door middel van effectoren kunnen organismen gepast op die

veranderingen reageren. De delen van mensen en dieren die de reactie uitvoeren zijn spieren en klieren.

De reactie is het antwoord van het organisme op de prikkel. •

Spieren bewegen als reactie op een prikkel.

Maak oefening 8 en 9 op p. 53.

•

Klieren scheiden stoffen af als reactie op een prikkel.

THEMA 01

hoofdstuk 2

2.2 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij planten?

OPDRACHT 10

ONDERZOEK

Hoe reageren planten op prikkels? 1

Hypothese

Benodigdheden

Werkwijze 1

2 a

Hoe reageren planten op de prikkel ‘aanraking’?

Scan de QR-codes en bekijk de filmpjes van de drie planten. Beantwoord de vragen. Waarneming

VIDEO VENUSVLIEGENVAL

VIDEO KRUIDJEROER-ME-NIET

Wat stel je vast wanneer het kruidje-roer-me-niet wordt aangeraakt?

Onderzoeksvraag

b Wat stel je vast als de venusvliegenval wordt aangeraakt?

Ook bij de bonenplant is er sprake van aanraking. Wat gebeurde er?

Verwerking

Hoe reageert de plant op de prikkel?

b Gaat het hier om een reactie op een uitwendige of een inwendige prikkel? Waarom klapt de venusvliegenval pas dicht bij een sterkere aanraking?

d Waarom reageert het kruidje-roer-mij-niet niet meer bij herhaalde aanraking?

Besluit

Formuleer een besluit. 8

THEMA 01

Reflectie

hoofdstuk 2

VIDEO BONENPLANT

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

Op welke andere prikkels reageren planten nog? 1

Onderzoeksvraag Hoe reageren planten op lichtprikkels? Hypothese

Vul de hypothese aan.

Benodigdheden

Werkwijze

2 a

Scan de QR-codes en bekijk de filmpjes van de twee planten. Beantwoord de vragen. Waarneming

Verwerking

VIDEO RADIJSJES

VIDEO PAARDENBLOEMEN

Als planten worden blootgesteld aan een lichtprikkel dan

Wat stel je vast bij de radijsjes wanneer de lichtbron van één kant komt?

b Wat is de reactie van de paardenbloemen op het zonlicht?

Gaat het hier telkens om een reactie op een uitwendige of een inwendige prikkel?

d Welke reactie heeft de lichtprikkel bij beide planten tot gevolg?

Besluit

Formuleer een besluit.

Reflectie

THEMA 01

hoofdstuk 2

Afb. 5 Kiemplantje groeit naar het licht.

Afb. 6 Paardenbloem opent bij daglicht, sluit bij nacht.

De reacties van verschillende planten op dezelfde prikkel, bijvoorbeeld op een lichtprikkel, kan verschillend zijn.

We onderscheiden twee soorten reacties. 1

Een tropie is een beweging van plantendelen veroorzaakt en gericht door

Een nastie is een beweging van plantendelen veroorzaakt door maar niet

de richting van de uitwendige prikkel.

Bijvoorbeeld: radijsjes groeien naar het licht toe. gericht naar de prikkel.

Bijvoorbeeld: paardenbloem opent bij licht en sluit wanneer het donker is. WEETJE

Om de aard van de prikkel aan te geven, wordt het woord ‘tropie’ of

‘nastie’ voorafgegaan door een Grieks voorvoegsel dat de soort prikkel aanduidt.

• ‘Foto’ betekent licht.

> We spreken dan van fototropie en fotonastie.

• ‘Thigmo’ betekent aanraking.

> We spreken dan van thigmotropie en thigmonastie.

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 12

Lees hieronder de teksten en beantwoord de vragen. TEKST A

Het kruidje-roer-mij-niet is een kruidachtige plant die aantoont dat planten niet alleen leven, maar ook heel snel kunnen reageren. Als de plant wordt aangeraakt of door de wind beweegt, gaan de blaadjes ‘dicht’. ’s Nachts zijn de blaadjes samengevouwen. Daarom wordt dat ook de slaapstand genoemd. Het fenomeen treedt alleen op bij luchttemperaturen boven de 18 °C.

Hoewel planten geen zenuwstelsel hebben, kunnen ze snel reageren. Ze hebben speciale structuren waarmee ze prikkels opvangen, de receptoren. Bij aanraking ontstaat er een elektrisch signaal dat zich over het blad verspreidt en via de bladbasis alle andere blaadjes op dat steeltje bereikt. De blaadjes klappen dicht en het steeltje zakt. De bewegingen worden mogelijk gemaakt door de bladscharnieren. Het scharnier bestaat uit zwellingen op de bladsteel. De bladbewegingen ontstaan door veranderingen in de celdruk van de motorische cellen, die in de zwellingen liggen. Naar: Wikipedia en Wikikids, https://en.wikipedia.org/wiki/Mimosa_pudica

Hoe wordt de aanraking waargenomen?

Welke signalen doen de blaadjes samenvouwen?

Welke effectoren zorgen voor het samenvouwen van de blaadjes?

TEKST B

lanten hebben weliswaar geen ogen noch zenuwstelsel, maar ze zitten boordevol structuren waarmee ze licht opvangen: de fotoreceptoren. Die fotoreceptoren zitten verspreid over de oppervlakte van de plant, in stengels en bladeren. Door middel van die receptoren worden planten de duur, intensiteit en richting van het licht gewaar. Planten hebben licht nodig voor fotosynthese. Ze zijn immers autotroof en hebben licht nodig om hun eigen voedingsstoffen op te bouwen. Maar ook heel wat andere processen in de plant zijn afhankelijk van licht, zoals zaadkieming, groei, bloei, vertakking … Bron: https://www.sprinklr.co/blogs/kamerplanten-tips/kamerplanten-zien-licht

Welke structuren zijn er in de plant aanwezig om licht waar te nemen?

Je kon vaststellen dat planten bewegen door licht en aanraking. Wat waren de effectoren bij die

beweging?

THEMA 01

hoofdstuk 2

Planten gebruiken gespecialiseerde structuren, de receptoren, om

prikkels waar te nemen. De receptoren die bijvoorbeeld de uitwendige

lichtprikkel waarnemen, noemen we fotoreceptoren. Planten kunnen zich

niet verplaatsen, maar bewegen wel als reactie op prikkels. Dat die reactie relatief snel kan, namen we waar bij het kruidje-roer-me-niet.

De bewegende plantendelen functioneren als effectoren. Een effector kan zelfs een enkele cel zijn.

Om prikkels waar te nemen beschikken planten over receptoren.

Verschillende delen van een plant kunnen reageren op een prikkel. Ze functioneren als effector. Een effector kan een enkele cel zijn.

Als reactie op een prikkel komen bij planten twee soorten bewegingen voor: een tropie en een nastie.

• Tropie: beweging die veroorzaakt en gericht wordt door een prikkel. • Nastie: beweging die veroorzaakt maar niet gericht wordt door de Maak oefening 10 op p. 54.

prikkel.

THEMA 01

hoofdstuk 2

HOOFDSTUK 3

Î Hoe ontstaat een evenwicht in een organisme? LEERDOELEN

M het dynamisch evenwicht binnen een systeem omschrijven;

M de rol van de receptoren beschrijven; M de rol van de effectoren beschrijven. Je leert nu:

Je kunt al:

M een technisch systeem met een biologisch systeem vergelijken;

M welke structuren in ons lichaam voor coördinatie

reageren op aanraking en lichtprikkels … Meerdere prikkels worden tegelijkertijd

opgevangen. Om tot een optimale reactie te

komen, moet de verwerking van al die prikkels

M aantonen dat planten en dieren als systeem

VA prikkel

wordt bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur

een angstaanjagende situatie, kunnen planten

M de begrippen feedbacksysteem en homeostase functioneren.

te reageren op prikkels. Door die samenwerking onder controle gehouden, kun je reageren in

M de rol van conductoren beschrijven; illustreren;

effectoren in een organisme samenwerken om

zorgen;

Je kon al vaststellen dat receptoren en

receptor

op elkaar worden afgestemd. Er is dus binnen

een organisme nood aan een samenwerking of coördinatie.

effector

reactie

3.1 Hoe verwerken dieren prikkels om een evenwicht te bereiken?

OPDRACHT 13

Hoe wordt de temperatuur in een wagen geregeld? Zonder verwarming tijdens de winter zou het niet aangenaam zijn in de auto: ijskoud en met aangedampte ruiten. In de zomer willen we het ook niet te warm hebben in de auto. Gelukkig heeft een auto een systeem dat de temperatuur regelt en ervoor zorgt dat het in de winter aangenaam warm is en in de zomer lekker fris: de airco. Stel, je wilt graag dat de temperatuur in de wagen 20 °C is.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Bestudeer het schema en beantwoord de vragen. a

Vergelijk de delen van dit technisch systeem met wat je al kent bij organismen. - receptor: - effector:

b Wat zorgt voor coördinatie tussen de thermostaat en de airco in dit technisch systeem?

Verwerking

Airco blaast

controlecentrum

koude lucht

2 Thermostaat meet

Temperatuur daalt

Te warm

tot gewenste

in de wagen

temperatuur

Temperatuur stijgt

Te koud

in de wagen

tot gewenste temperatuur

Verwerking

Airco blaast

controlecentrum

warme lucht

Thermostaat meet

OPDRACHT 14

Voor de mens speelt de huid een belangrijke rol in de regeling van de lichaamstemperatuur. We vergelijken dat biologisch systeem met het technisch systeem in opdracht 13. In hoofdstuk 2 heb je geleerd hoe je lichaam de lichaamstemperatuur in stand houdt. Wanneer je het te koud hebt, nemen koudereceptoren in je huid de prikkel waar. Als reactie op die koude prikkel ga je bibberen, krijg je kippenvel en de bloedvaten in je huid vernauwen. Wanneer je het te warm hebt, zullen de warmtereceptoren in je huid die prikkel waarnemen. Als reactie ga je zweten en de bloedvaten in je huid verwijden. Beantwoord de vragen. a

Wat is je normale lichaamstemperatuur?

b Je hebt eerder de reacties van je lichaam op koude- en warmteprikkels geobserveerd. Brainstorm over

de functie van elk van deze reacties.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Reactie

Functie

zweten

bibberen

kippenvel krijgen

bloedvaatjes vernauwen Wat is het doel van die reacties bij een te koude of te warme temperatuur?

bloedvaatjes verwijden

d In de airco zag je dat er een controlecentrum is dat de communicatie tussen de thermostaat en het

koud of warm blazen van de airco regelt. Wat zorgt er in je lichaam voor de communicatie tussen de

receptoren en de effectoren?

Afb. 7 Homeostase lichaamstemperatuur

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 15

Beantwoord de vragen bij de volgende situatie. In angstaanjagende situaties reageert je lichaam. Je hartslag gaat omhoog, je ademhaling versnelt en er gaat extra energie naar je spieren. a

Wat gebeurt er als de angstprikkel weer weg is?

b Welke stof in je lichaam zorgt ervoor dat je in actie kunt schieten bij angstaanjagende maar ook bij spannende of stresserende situaties?

Welke rol vervult die stof dan in je lichaam?

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. In de airco zit een controlecentrum dat alle

bovenstaande opdrachten regelt. Die regeling gebeurt volgens een vast patroon van processen, een regelsysteem. Je kunt het regelen van de lichaamstemperatuur vergelijken met een technisch regelsysteem.

Wanneer een prikkel wordt opgevangen door de receptoren, dan wordt

die prikkel omgezet in een signaal. We noemen dat signaal een impuls. Dat signaal wordt verwerkt en doorgegeven aan de effectoren zodat er een

reactie kan volgen. In ons lichaam zorgen de hersenen en de zenuwen voor de verwerking en de overdracht van informatie. Denk maar aan het signaal dat de koudereceptoren in je huid doorsturen naar de haarspiertjes. Het samentrekken van die spiertjes heeft als gevolg dat je kippenvel krijgt.

Er zijn ook signaalstoffen in ons lichaam die zorgen voor communicatie. Die signaalstoffen noemen we hormonen. Een voorbeeld van een hormoon is

adrenaline. Dat hormoon, geproduceerd in de bijnieren, zorgt er bijvoorbeeld voor dat je spieren veel energie krijgen bij het zien van een blaffende hond zodat je hard kunt wegrennen.

Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel noemen we de conductoren

omdat ze als geleider werken tussen receptoren en effectoren. Daarmee

hebben we het laatste puzzelstukje in ons systeem gevonden. Nu begrijp

je hoe organismen erin slagen om hun reacties op prikkels te regelen. Dat

gebeurt, net zoals in de airco, volgens een vast patroon van processen, een regelsysteem. 42

THEMA 01

hoofdstuk 3

WEETJE De term conductoren is afgeleid van het Latijnse ‘conducere’. Dat betekent ‘geleiden’.

prikkel

receptor herkent en vangt de prikkel op signaal

Een regelsysteem is een geheel van geordende processen dat

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

Een prikkel activeert het regelsysteem. Prikkels worden herkend en

conductor

opgevangen door receptoren.

geleidt informatie

Conductoren, zoals het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel, zorgen

signaal

dan voor de informatieoverdracht tussen receptor en effector. De

effector

signaalstoffen van het hormonaal stelsel noemen we hormonen. De effectoren voeren dan een bepaalde reactie uit. `

Maak oefening 11, 12 en 13 op p. 55.

voert de reactie uit

reactie

We zetten alles nog eens op een rijtje.

waarneembare verandering

actie als antwoord op de prikkel

3.2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht?

te warm

te koud

Afb. 8

De airco in een wagen zorgt ervoor dat de temperatuur in de wagen altijd

gelijk blijft. Bij het onderzoek naar de thermoregulatie van de huid stellen we vast dat organismen ook een regelsysteem hebben om een inwendig evenwicht te bereiken.

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 ademhalingsritme neemt toe … Je kunt vluchten.

Is de hond weg, dan gaat je lichaam weer naar de normale situatie. Je wordt weer rustig.

Je merkt uit die voorbeelden dat de reactie van een organisme erop gericht is om de normale situatie te herstellen en in stand te houden. Dat proces noemen we een terugkoppeling of feedback. Omdat de normale situatie

door veranderingen in de omgeving telkens rond een evenwicht schommelt, noemen we dat een dynamisch evenwicht.

Het regelsysteem streeft hier dus naar het in stand houden van een inwendig evenwicht door terugkoppeling. We noemen dat een feedbacksysteem.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Het feedbacksysteem zorgt ervoor dat veranderingen van meerdere factoren binnen bepaalde grenzen worden gehouden. Het behouden van een

dynamisch evenwicht noemen we homeostase. Het is de toestand waarin het lichaam optimaal kan functioneren.

Afb. 9 Homeostase in kader van regelen lichaamstemperatuur

Bij organismen spelen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel een

belangrijke rol om informatie te geleiden; het zijn conductoren. Maar ze

doen meer! Deze stelsels spelen ook een rol bij het op elkaar afstemmen

of coördineren van de werking van de verschillende organen, zoals bij het regelen van de lichaamstemperatuur. Heb je het te koud, dan komen je

haartjes recht, vernauwen je bloedvaten en ga je bibberen. Op die manier verlies je minder warmte en ga je via de spierwerking van het bibberen

warmte genereren. Heb je het te warm, dan ga je zweten en je bloedvaten

verwijden om extra warmte kwijt te raken. Het gevolg daarvan is dat je lichaamstemperatuur weer normaal wordt.

homeostase

Een feedbacksysteem is een regelsysteem in een organisme dat het

inwendig milieu in evenwicht houdt, zodat een stabiele situatie ontstaat. Homeostase is het in stand houden van een stabiel inwendig milieu.

Afb. 10 Homeostase

De conductoren zorgen ervoor dat het lichaam homeostase bereikt. Zowel het zenuwstelsel als het hormonaal stelsel coördineren de reacties van verschillende stelsels op een prikkel.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Maak oefening 14 en 15 op p. 56.

3.3 Hoe coördineren planten de reacties op prikkels om een evenwicht te bereiken?

OPDRACHT 16

Vul de tabel aan. Je kon in hoofdstuk 2 vaststellen dat planten bewegen als reactie op een prikkel.

Beweging

Wat is het nut van al die bewegingen? Nut?

Plant beweegt naar licht toe. Bonenplant slingert

naar boven.

De blaadjes bij het kruidje-

roer-me-niet vouwen samen.

Conclusie: Wat is het algemeen nut van al deze plantenbewegingen?

Bij de dieren leerden we dat receptoren, conductoren en effectoren samen

een regelsysteem vormen om de reacties op prikkels te coördineren. Hoe zit dat bij planten? Reageren zij ook op prikkels volgens een dergelijk systeem

van receptoren, conductoren en effectoren? En zorgt dat dan ook bij planten voor homeostase?

Hoewel planten geen hersenen en zenuwstelsel hebben, vinden we

vergelijkbare systemen als bij dieren terug. Prikkels worden ook bij planten opgevangen door receptoren. Zo leerden we dat fotoreceptoren de prikkel ‘licht’ waarnemen.

Om informatie over de delen van een plant te verspreiden, hebben planten

twee mogelijkheden: via signaalstoffen (hormonen) of elektrische signalen. Signaalstoffen - of hormonen, zoals auxine - stimuleren bepaalde cellen in

de plant om sneller te groeien. Licht remt de productie van auxine. Daardoor is er meer auxine in cellen aan de schaduwkant van een plant. Het gevolg is dat plantencellen aan de schaduwkant langer worden en naar het licht

toe buigen. Op die manier kan de plant meer licht opvangen en beter aan fotosynthese doen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

licht

auxine auxine

licht

Auxine verspreidt zich gelijkmatig door de plant.

Auxine verzamelt zich aan de schaduwkant.

Afb. 11

Je kunt het je een beetje voorstellen als in een buigbaar drinkrietje. Aan de

schaduwkant zijn de cellen langer dan aan de zonkant. Kijk maar eens naar

de bocht in het rietje, de segmenten zijn langer in de buitenbocht dan in de

binnenbocht. Of bekijk de video ter verduidelijking.

VIDEO FOTOTROPISME

Naast lichtreceptoren, zijn er ook receptoren die andere prikkels kunnen

waarnemen, bijvoorbeeld de prikkel ‘aanraking’. Via een elektrisch signaal

naar de bladscharnieren van het kruidje-roer-me-niet vouwen de blaadjes dan samen. De bladscharnieren functioneren hier als effector. Naast

hormonen kunnen planten dus ook de informatie over een prikkel met

elektrische signalen verspreiden.

Planten hebben net zoals dieren regelsystemen om de reacties op prikkels te coördineren. Planten kunnen op meerdere manieren reageren: bijvoorbeeld door hun groeiwijze, door beweging en door de productie van bepaalde

stoffen ... Planten beschikken daarvoor over receptoren en effectoren. De

coördinatie tussen beide gebeurt via signaalstoffen en elektrische signalen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

Planten reageren op licht

Planten reageren op aanraking

licht

aanraking

receptor

fotoreceptoren

receptoren in het blad

prikkel

signalen

auxine

cellen worden langer

effector

aan de schaduwkant

reactie

lentegroei

elektrische signalen

bladscharnieren

blaadjes samenvouwen

We kunnen dus besluiten dat ook planten organismen zijn die zich als

systeem in stand houden. Ze beschikken net als dieren over mechanismen die helpen om een evenwichtstoestand te bewaren. Op die manier is de reactie van planten erop gericht om de overlevingskans te verhogen.

homeostase

Ook planten beschikken over een regelsysteem om gepast te kunnen reageren op prikkels. Ze beschikken daarvoor over eenvoudige

receptoren. Via hormonen en elektrische signalen kan binnen de plant

informatie worden doorgegeven om een gepaste reactie te veroorzaken.

Afb. 12 Homeostase

Effectoren bij planten kunnen cellen of plantendelen zijn. Ook planten streven naar het behouden van een evenwicht: homeostase. `

Maak oefening 16 op p. 56.

THEMA 01

hoofdstuk 3

THEMASYNTHESE

Dieren

Planten

• Een regelsysteem is een geheel van geordende processen dat ervoor zorgt dat een organisme gepast op prikkels reageert.

HOMEOSTASE

• Het inwendig milieu wordt in evenwicht gehouden door feedbacksystemen, zodat een stabiele situatie ontstaat.

• Homeostase is het handhaven van een stabiel inwendig milieu. • We maken een onderscheid tussen:

— uitwendige prikkels: prikkels afkomstig uit de omgeving van het

RECEPTOREN

werken,

— fysische prikkels: prikkels als gevolg van kracht en energie.

• De prikkeldrempel is de minimumwaarde waarbij een prikkel kan worden waargenomen.

• Bij langdurige blootstelling aan een prikkel kan prikkelgewenning optreden. • De prikkelfilter in de hersenen bepaalt of prikkels doorgegeven worden en aanleiding geven tot een reactie.

Voorbeeld:

koude- en warmtereceptoren in de

fotoreceptoren verspreid over de

Bij mensen en dieren zijn het

Binnen de plant kan informatie

structuur die de prikkel herkent en opvangt

— chemische prikkels: prikkels ontstaan door stoffen die prikkelend

PRIKKEL een waarneembare verandering in een organisme of de omgeving van het organisme die een reactie kan uitlokken

organisme,

— inwendige prikkels: prikkels ontstaan in het organisme,

CONDUCTOREN

waar te nemen

zenuwstelsel en het hormonaal

stelsel de conductoren. Zij zorgen

brengen de informatie over

huid om de lichaamstemperatuur

EFFECTOREN

voeren de reactie uit zodat organismen gepast op prikkels kunnen reageren

REACTIE

Actie als antwoord op de prikkel

THEMA 01

themasynthese

voor de informatieoverdracht tussen receptor en effector.

De delen van mensen en dieren die

de reactie uitvoeren zijn spieren en klieren.

• Spieren bewegen als reactie op een prikkel.

• Klieren reageren op een prikkel door secretie.

oppervlakte van de plant, in stengels en bladeren om licht waar te nemen

worden doorgegeven tussen receptor en effector via signaalstoffen of

hormonen en elektrische signalen. Verschillende delen van een plant

kunnen functioneren als effector; dat kan zelfs een enkele cel zijn.

Als reactie op een prikkel komen bij planten twee soorten bewegingen voor.

• Een tropie: beweging veroorzaakt en gericht door een prikkel.

• Een nastie: beweging veroorzaakt

maar niet gericht door een prikkel.

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan omschrijven wat een prikkel is.

• Ik kan de termen prikkeldrempel, prikkelfilter en prikkelgewenning verklaren.

• Ik kan omschrijven wat een receptor is.

• Ik kan de functie van een receptor beschrijven. • Ik kan omschrijven wat een effector is.

• Ik kan omschrijven wat een conductor is.

• Ik kan de functie van conductoren beschrijven.

• Ik kan de functie van een effector beschrijven.

• Ik kan aantonen dat planten en dieren als systeem functioneren. • Ik kan illustreren wat een feedbacksysteem is. • Ik kan illustreren wat homeostase is.

• Ik kan de reactie op een prikkel bij planten benoemen en verklaren. • Ik kan omschrijven wat een regelsysteem is.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese formuleren.

• Ik kan een waarneming formuleren.

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

invullen bij je portfolio.

THEMA 01

CHECKLIST

CHECK IT OUT

Î Waarom heb ik dorst? 1

Tijdens de CHECK IN heb je ontdekt hoe je lichaam reageert op een tekort aan water. Je krijgt dorst en wilt drinken. Het lichaam reageert op verstoring van een evenwicht door bij te sturen. a

Bekijk het schema.

b Wat is het nut van de bijsturing?

Het watergehalte in je lichaam daalt.

zweten

Je gaat water drinken.

plassen

ademen sporten

spijsvertering

door

JAAR

Welke prikkels kan je lichaam nog waarnemen? Geef enkele voorbeelden.

Het watergehalte in je lichaam stijgt. JAAR

JAAR

…

waterverlies

lopen

Je krijgt dorst.

Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier? Leg uit.

Wat is het nut van die regelsystemen?

Het tekort aan water in je lichaam wordt waargenomen door receptoren van het zenuwstelsel. Het signaal van het zenuwstelsel zet een regelsysteem in gang waardoor je dorst krijgt. Door te drinken wordt de watervoorraad in je lichaam weer op peil gebracht. 50

THEMA 01

check it out

AAN DE SLAG

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

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?

Prikkel

Hete kookpot aanraken

Reactie op prikkel

Ogen beschermen tegen het zonlicht

Zonnedauw

THEMA 01

aan de slag

Juist of fout? Verbeter als dat nodig is. a

Een zintuig met een lage prikkeldrempel voor een bepaalde prikkel is weinig gevoelig voor die prikkel. JUIST / FOUT

b De prikkeldrempel is de laagste intensiteit (sterkte van de prikkel) van een prikkel die nog net waarneembaar is.

JUIST / FOUT

Je komt de kleedkamer binnen na het sporten en je ruikt een muffe zweetgeur. Na het omkleden ruik je dat al

niet meer. Verklaar.

Je bent een spannend boek aan het lezen op je kamer. Je moeder roept dat het tijd is om naar de zwemclub te vertrekken. Plots komt ze boos binnen in je kamer. Je schrikt, je had haar helemaal niet horen roepen.

Verklaar.

Is er in deze voorbeelden sprake van een reactie op een uitwendige of op een inwendige prikkel? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Voorbeeld

Het is tropisch warm en je begint te zweten.

Iemand klopt op de deur en je roept: ‘Binnen!’

b Een baby die honger heeft, begint te huilen.

d Sprinkhaanwijfjes vliegen tegen de luidspreker die e f

g 52

het gesjirp van mannetjes uitzendt. Je hebt dorst en je wilt drinken.

Een brandweerman loopt naar zijn wagen als hij de sirene hoort.

Je hebt koorts en je begint te rillen.

h Je eet een zuurtje en je trekt een vies gezicht.

THEMA 01

aan de slag

Reactie op een uitwendige prikkel

Reactie op een inwendige prikkel

Duid aan of het om een chemische prikkel of een fysische prikkel gaat. Voorbeeld van een prikkel

Je ruikt koffie.

Je ogen raken geïrriteerd door rook.

Zonnebloemen groeien naar het licht.

Je hoort een vrolijk liedje en je begint spontaan te dansen.

Chemisch

Fysisch

b Een stukje papier valt op je hand.

Je moet naar het toilet.

d Een stukje heerlijke chocolade smelt op je tong.

h De bladeren van de eik vallen af tijdens de herfst. i

Vul de tabel aan. Noteer bij elke situatie:

Wat is het verschil tussen een receptor en een effector?

Je bijt in een stukje citroen en je trekt een zuur gezicht.

•

de prikkel,

•

de effector.

•

de reactie op de prikkel,

Prikkel

Receptor

Reactie

Effector

Je morst hete soep op je vingers.

•

de receptor die de prikkel waarneemt en zijn ligging,

Je ruikt

versgebakken wafels.

Je kijkt in de flits van een camera.

THEMA 01

aan de slag

Welke soorten reacties op prikkels ken je? 1

Verbind. a

Verbind de voorbeelden van bewegingen met de juiste benaming van de reactie op de prikkel.

b Verbind vervolgens de beweging met de juiste omschrijving. Voorbeeld bewegingen

Benaming reactie

Omschrijving beweging

op prikkel • De radijsjes groeien naar het licht. blaadjes dicht bij aanraking.

• De paardenbloem gaat open als het licht is. • De venusvliegenval klapt dicht bij aanraking van een vlieg.

• De bonenplant windt zich rond een stok.

prikkel

nastie

beweging veroorzaakt

door maar niet gericht naar de prikkel

Is dit een tropie of een nastie?

Zoek het juiste voorvoegsel voor het openen en sluiten als reactie op de prikkel ‘temperatuur’.

Tip: Denk aan het Griekse woordje voor ‘warm’ of ‘heet’.

door en gericht naar de

Krokussen openen zich in de warmte en sluiten zich in de kou.

tropie

beweging veroorzaakt

• Het kruidje-roer-mij-niet vouwt zijn

THEMA 01

aan de slag

Afb. 13 Krokussen openen zich in de warmte en sluiten zich in de kou.

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

conductor

effector

reactie

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

Regenwormen hebben fotoreceptoren 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

conductor

effector reactie

Het is vandaag een spannende dag in de les LO. De looptest wordt afgenomen. Je hebt hard getraind de

voorbije periode. Samen met je klasgenoten sta je aan de startlijn. Bespreek het regelsysteem in je lichaam dat ervoor zal zorgen dat jij jouw beste prestatie kunt neerzetten.

THEMA 01

aan de slag

Noteer het juiste antwoord. a

Waarom zijn regelsystemen in ons lichaam nodig?

b Welke twee stelsels beantwoorden aan de taak van een regelsysteem?

Juist of fout? Verklaar.

Homeostase is het vermogen van de mens om bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur in het inwendig milieu

constant te houden. JUIST / FOUT

Bekijk de afbeelding.

Duid op beide figuren aan waar de lichtbron zich bevindt.

b Duid aan waar in beide situaties auxine wordt aangemaakt. c

Welk gevolg heeft auxine voor de cellen van de stengel?

d Wat is het gevolg voor de plant?

Verder oefenen? Ga naar

THEMA 01

aan de slag

THEMA 02

HOE NEMEN MENSEN EN ANDERE DIEREN LICHTPRIKKELS WAAR? 58

VERKEN

CHECK IN

Hoe nemen mensen en andere dieren lichtprikkels waar? 1.1 Wat is licht?

1.2 Hoe is het oog opgebouwd?

A Welke structuren liggen rond het oog? B Welke structuren liggen in het oog?

1.3 Hoe werkt het oog?

Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? Hoe worden lichtprikkels verwerkt?

A B C D E

64 64 69

74 74 77 81 83 88 91

1.5 Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar?

1.4 Wat als de werking van het oog verstoord is? THEMASYNTHESE

101

CHECKLIST

105

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

106

AAN DE SLAG

107

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Î Er zit iets in mijn oog Uitdaging! Ontdek hoe je lichaam reageert als het in aanraking komt met prikkelende stoffen.

snijmesje snijplank

HOE GA JE TE WERK?

Je legt de ui op een plankje.

Je snijdt de ui in kleine stukjes. WAT GEBEURT ER?

HOE ZIT DAT? Wat is de prikkel?

WAT HEB JE NODIG?

b Waar bevindt zich de receptor? Wat is de effector?

WEETJE Wil je meer weten

waarom je lichaam zo reageert?

Scan de QR-code en lees het hier!

d Hoe reageert je lichaam?

Welk nut heeft die reactie?

Welke prikkels kan je lichaam waarnemen?

Hoe neemt je lichaam prikkels waar?

Waar in je lichaam bevinden zich receptoren om prikkels waar te nemen?

Hoe verwerkt je lichaam die prikkels?

We zoeken het uit!

THEMA 02

check in

WEETJE UIEN

VERKEN

Î Welke prikkels kan je lichaam waarnemen? OPDRACHT 1

Noteer bij elke foto de gepaste prikkel. Kies uit:

In thema 1 maakte je kennis met de thermoreceptoren in de huid. Die receptoren nemen temperatuurverschillen waar. Er zijn nog veel andere prikkels, maar kan de mens ook elk van die prikkels waarnemen?

beweging/positie – druk – elektrisch veld – geluid – geurstoffen – licht – magnetisch veld – pijn – 2

smaakstoffen – temperatuurverschil – zwaartekracht

Is het een prikkel die mensen kunnen waarnemen? Kruis aan. 2

Nemen mensen de prikkel waar? ja

neen

neen 6

Nemen mensen de prikkel waar? ja

neen

THEMA 02

verken

Nemen mensen de prikkel waar? ja

neen

OPDRACHT 2

neen

Door welke zintuigen worden de onderstaande prikkels waargenomen? 1

Noteer in de tabel.

licht

Zintuig

Waargenomen prikkel

geluid en beweging/positie geurstoffen

smaakstoffen

druk, temperatuurverschil, pijn

Wat moeten de zintuigen bevatten om de prikkels te kunnen waarnemen?

OPDRACHT 3

Je kon vaststellen dat je lichaam gevoelig is voor heel wat prikkels en je legde de link tussen waargenomen prikkels, receptoren en zintuigen. Beeld je in dat je buikkrampen en diarree hebt. Waar liggen de receptoren voor die pijnprikkel?

Vergelijk de ligging van die receptoren met de ligging van de receptoren in opdracht 2. Vink de juiste stelling aan. De receptoren liggen altijd in een zintuig.

De receptoren liggen meestal in een zintuig. De receptoren liggen nooit in een zintuig.

Voor welke prikkels uit opdracht 1 hebben mensen geen receptoren?

Vul de zin aan. Organismen zijn gevoelig voor prikkels als ze beschikken over specifieke

Die geleiden de informatie naar het zenuwstelsel zodat het lichaam gepast kan reageren.

THEMA 02

verken

Î Hoe nemen mensen en andere dieren lichtprikkels waar? LEERDOELEN Je weet al:

M dat organismen beschikken over receptoren om prikkels waar te nemen;

M dat conductoren zorgen voor het geleiden van informatie in het lichaam.

Je leert nu:

M wat het belang is van lichtbreking voor het oog;

Je leerde dat receptoren prikkels

M de functies van de structuren rond en in het oog beschrijven;

We bekijken nu hoe onze ogen

opvangen en de informatie daarover

M de structuren rond en in het oog aanduiden en benoemen;

M in eigen woorden uitleggen hoe lichtstralen zich door het oog verplaatsen en een scherp beeld vormen;

M de delen van het netvlies benoemen en de rol van de fotoreceptoren beschrijven;

M uitleggen hoe de hersenen een rol spelen in de vorming van het beeld;

M hoe de werking van het oog verstoord kan worden;

M aan de hand van enkele voorbeelden uitleggen hoe de ogen van andere dieren aan hun leefwijze zijn aangepast.

naar het zenuwstelsel geleiden.

lichtprikkels opvangen en informatie naar het zenuwstelsel geleiden. Je ziet hier twee keer dezelfde

boterbloem. De linkse afbeelding

toont hoe mensen de bloem zien, de rechtse bloem is door insectenogen

waargenomen. De natuur ziet er dus niet voor alle dieren hetzelfde uit.

Hoe kunnen we dat verklaren? Hoe

bepalen de bouw en de werking van

het oog wat we waarnemen en hoe we dat zien?

1.1 Wat is licht?

golflengte

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

De lichtprikkels die organismen waarnemen noemen we zichtbaar licht. Afb. 14 Voorstelling van een golflengte

• Zichtbaar licht is een straling die je met je ogen kunt waarnemen. • Straling is het uitzenden van energie als golven. • De golfbeweging heeft een golflengte.

• De golflengte is de afstand tussen de opeenvolgende toppen van de golf. THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 4

ONDERZOEK

Onderzoek de eigenschappen van licht aan de hand van Labo 1 op p. 285.

Licht plant zich langs een rechte weg voort. We stellen licht dan ook voor als een rechte lijn. Met een pijl geven we aan in welke zin het licht zich op die lijn voortplant. Zo’n lijn noemen we een lichtstraal.

Lichtstralen kunnen door verschillende stoffen gaan. Een potlood kun

je bijvoorbeeld zien door de lucht maar ook door het water. We noemen

water en lucht een middenstof. Bij de overgang van de ene naar de andere

middenstof kan de straal ‘gebroken’ worden. We noemen dat de lichtbreking.

Afb. 15 absorberen doorlaten Breking van lichtstraal door een

middenstof

Afb. 16 Door het water in het 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

THEMA 02

hoofdstuk 1

meer ontdekken via de applet.

APPLET LICHTBREKING

Als het regent terwijl de zon schijnt, kun je soms een regenboog zien. De waterdruppels breken het zonlicht, waarbij dat ontbonden wordt in alle kleuren waaruit het zonlicht is samengesteld.

400 nm

700 nm

Het licht van de zon of van een lamp noemen we wit licht. Wit licht

bestaat uit alle zichtbare kleuren. We noemen die waaier van kleuren het

kleurenspectrum, met als hoofdkleuren rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Elke kleur komt overeen met een bepaalde golflengte.

Zichtbaar licht bestaat uit verschillende golven met golflengtes van ongeveer

400 tot 700 nm (1 nanometer = 1 nm = 0,000 000 001 m = 10-9 m).

Afb. 17 Zichtbaar licht bestaat uit verschillende golven.

Hoe krijgt een voorwerp dan zijn kleur?

Je kon al ontdekken dat wit licht uit meerdere golflengtes bestaat, waarbij elke golflengte zijn eigen kleur heeft. 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

wit licht

Afb. 18 Je ziet het voorwerp als 'geel'.

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

wit licht

Je ziet daarvan een illustratie op de afbeeldingen 18 t/m 21.

Afb. 19 Je ziet het voorwerp als 'rood'.

wit licht

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

wit licht

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

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 5

Bekijk de afbeelding. Welke lichtkleur wordt door de rode stoel weerkaatst?

Welke lichtkleur wordt door de gele stoel geabsorbeerd?

Licht bestaat uit golven die zich langs een rechte weg voortplanten. Wanneer licht door een andere middenstof gaat, worden de stralen gebroken. Dat noemen we de lichtbreking.

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.

1.2 Hoe is het oog opgebouwd?

Welke structuren liggen rond het oog?

OPDRACHT 6

Bekijk bij je buur de ligging van het oog en de structuren die je er rondom ziet liggen. Duid op de afbeelding de volgende delen aan. Kies uit:

THEMA 02

hoofdstuk 1

oogleden – wimpers – wenkbrauw

Kijk gedurende een minuut in de ogen van je buur en tel hoeveel keer hij met de ogen knippert.

Welke functie hebben de delen van het oog in de tabel? Delen

Functie

wenkbrauwen

oogleden

wimpers

Je kon al eerder ontdekken dat een prikkelende stof, die bijvoorbeeld vrijkomt bij het snijden van een ui, je laat huilen. Wat is in dat geval de functie van het traanvocht?

WEETJE

Bij verschillende dieren, zoals

reptielen en vogels, komt er een derde ooglid of knipvlies voor.

Dat knipvlies beweegt horizontaal over de oogbol. Het biedt extra

bescherming en kan werken als een

zonnebril of een duikbril. Bij mensen is een overblijfsel van dat vlies

zichtbaar als een doorschijnend vliesje in de ooghoeken.

Je ogen zijn belangrijke maar kwetsbare organen. Ze worden ter bescherming

door meerdere bijbehorende structuren omgeven. Op afbeelding 22 zie je die omgevende structuren.

traanklier

bindvlies

oogspieren

wimpers vetweefsel hoornvlies

ooglid

oogspieren Afb. 22 Structuren rond het oog

oogkas

THEMA 02

hoofdstuk 1

A Wenkbrauwen Op de huid boven de ogen staan de wenkbrauwen. De haren van de

wenkbrauwen zijn dik en staan zo ingeplant dat ze naar opzij wijzen. Zo

verhinderen ze dat water en zweet van het voorhoofd rechtstreeks in de ogen lopen.

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

aan de buitenste ooghoek komen de oogleden samen. Door met je oogleden te knipperen, blijven de ogen vochtig en worden ze beschermd tegen licht,

stof en verontreiniging. Het knipperen met je ogen gebeurt ongewild en vaak

onbewust; we spreken van de lidslagreflex.

Op de randen van de oogleden staan wimpers ingeplant. Wimpers

voorkomen dat deeltjes zoals stof of insecten tegen het oogoppervlak

belanden. Je kunt ze ook als een filtertje gebruiken om te sterk licht af te weren.

C Traanklieren

wimpers

traanklieren

afvoerbuisje

ooglid traankanaaltje

traanpunten traanzakje

wimpers

ooglid

traanbuisje

neusholte

Afb. 23 Ligging van de traanklieren

Boven de 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, met een

beschermende functie. Omdat er ’s nachts wat minder traanvocht is en

wat meer van die olieachtige stof heb je ’s morgens soms een opgedroogd 66

THEMA 02

hoofdstuk 1

korreltje in je ooghoeken. In de volksmond spreken we over ‘slapertjes’.

D Oogkas en vetweefsel De ogen liggen stevig beschermd in je oogkassen en rond de oogbol ligt

vetweefsel. Dat vetweefsel houdt het oog op zijn plaats en beschermt samen met de oogkas tegen schokken en stoten.

E Bindvlies

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

is bedekt met doorzichtig bindvlies. Dat bindvlies vormt een stevige schil

rond het oog en produceert slijmerig vocht om het oog te beschermen tegen uitdroging en invloeden van buitenaf. Het traanvocht voorziet het bindvlies oogwit rood.

F Talgklieren

Afb. 24 Ontstoken bindvlies

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

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. Door de vettige talg zal het traanvocht de randen van de oogleden niet week maken. Soms verstopt zo’n klier en kan de talg er niet meer uit. Er ontstaat dan een bultje.

G Spieren

Het oog is omgeven door spieren met meerdere functies:

Afb. 25 Ontstoken talgklier

• 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. 26 Oogspieren

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 7 DOORDENKER

Verklaar de onderstaande stelling.

Als je moet huilen, snottert je neus.

OPDRACHT 8

Verken de ontdekplaat.

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

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

Je oog is aan de buitenkant omgeven door verschillende delen die het oog op zijn plaats houden en voor bescherming zorgen.

• Wenkbrauwen vermijden dat water en zweet in het oog lopen.

• Oogleden beschermen tegen stof en fel licht en verspreiden het

traanvocht.

• Wimpers zorgen ervoor dat er geen stofdeeltjes in je oog komen.

• 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 olieachtige vloeistof afscheiden om de ogen te beschermen.

• De oogbol ligt in een stevige oogkas en is omringd door vetweefsel,

dat eventuele schokken en stoten opvangt.

THEMA 02

hoofdstuk 1

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

• Talgklieren rond het oog scheiden stoffen af die de huid rond het oog beschermen.

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

en te sluiten.

Maak oefening 1 en 2 op p. 107.

Welke structuren liggen in het oog?

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

structuren er aan de buitenkant zichtbaar zijn. 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 OPDRACHT 9

ONDERZOEK

elkaar gehaald of ontleed.

Voer de dissectie van het oog uit.

Je kunt de dissectie van het oog uitvoeren. Zie Labo 2 op p. 287.

Wil je de dissectie nog eens herbekijken, ga dan naar de ontdekplaat of bekijk de video.

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

BEKIJK DE VIDEO

Een oog is bijna bolvormig. Het oogwit of het harde oogvlies (1) vormt de

buitenste, stevige begrenzing van het oog. Dat loopt helemaal rond het oog.

Aan de voorzijde van het oog gaat het harde oogvlies over in het

hoornvlies (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. Als je goed kijkt naar het

profiel van het oog hieronder zie je dat het hoornvlies wat uitpuilt; het is net

iets sterker gekromd dan het harde oogvlies. 1

hard oogvlies 2

hoornvlies Afb. 27 Zijaanzicht van het oog

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

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

THEMA 02

hoofdstuk 1

Achter de iris zit een bolle ooglens (7). De lens speelt een rol in de vorming van een scherp beeld in het oog.

12 glasachtig lichaam

3D 9 straallichaam

6 vaatvlies 1 hard oogvlies 14 gele vlek

4 iris 3 oogkamer 7 ooglens 5 pupil 2 hoornvlies 8 lensbandjes 11 oogholte

13 netvlies

10 accommodatiespier

16 blinde vlek 15 oogzenuw

17 bloedvaten

Afb. 28 Dwarsdoorsnede van het oog

De lens is met lensbandjes (8) opgehangen aan het straallichaam (9). In

het straallichaam zit de accommodatiespier (10), die een rol speelt in de scherpstelling van het oog.

Het deel achter de lens is de oogholte (11). Daarin zit een heldere,

gelatineuze vloeistof. Dat is het glasvocht of glasachtig lichaam (12). 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 (13). Licht dat door de lens valt, komt op het netvlies terecht. Het centrale gedeelte noemen we de gele vlek (14). 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 of impuls door naar naburige zenuwcellen.

Uitlopers van die zenuwcellen vormen samen de oogzenuw (15). 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. Dat is de blinde vlek (16). Het netvlies bevat naast receptoren ook bloedvaten (17) die de

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

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 10

ONDERZOEK

Hoe kun je de aanwezigheid van de blinde vlek gewaarworden? 1

Werkwijze • Houd je leerschrift verticaal met de armen gestrekt zo ver mogelijk voor je uit.

• Knijp je rechteroog dicht.

• Fixeer het kruisje met je linkeroog.

• Je ziet het bolletje ook, maar minder scherp.

• Breng je blad langzaam dichter bij je linkeroog terwijl je het kruisje blijft fixeren.

Wat stel je vast?

Verklaar je waarneming.

netvlies oogzenuw

blinde vlek

THEMA 02

hoofdstuk 1

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 bruine 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.

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.

• 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 ligt meer naar de achterkant van het oog. Dat is het deel

dat de fotoreceptoren bevat. Fotoreceptoren vangen lichtprikkels op

THEMA 02

hoofdstuk 1

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 3 en 4 op p. 108.

OPDRACHT 11

Lees de onderstaande beschrijvingen van de structuren van het oog. 1

Vul de benaming in bij de juiste beschrijving. Beschrijving

3 4 5 6 7 8

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 vorming van een scherp beeld.

Bevat lichtgevoelige receptoren.

Hard omhulsel dat het oog goed beschermt.

Voorziet het hoornvlies van

Zorgt voor de juiste druk in het oog.

Structuur van het oog

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

Afb. 29 Doorsnede oog

THEMA 02

hoofdstuk 1

1.3 Hoe werkt het oog?

Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

Je kent het wel: niets is vervelender dan ’s morgens door fel licht wakker worden. Maar hoe reageren je ogen daarop? 1

Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? Hypothese

•

Als er te veel licht is, Als er weinig licht is,

Onderzoeksvraag

OPDRACHT 12 ONDERZOEK

Benodigdheden

Werkwijze

Werk per twee.

Bedek met je handen je ogen gedurende een minuut.

2 3

5 a

Sta bij het raam of een andere lichtbron. Bekijk de grootte van elkaars pupil.

Haal je handen weg en bekijk onmiddellijk elkaars pupillen. Waarneming

Hoe noemen we het gekleurde deel van het oog?

b Hoe ziet de pupil eruit wanneer je bij het raam staat? c

THEMA 02

Hoe ziet de pupil eruit wanneer je je ogen afgedekt hebt?

hoofdstuk 1

Verwerking a

Schrap wat niet past.

• Bij fel licht verkleint / vergroot de pupil.

• Bij minder licht verkleint / vergroot de pupil.

b Waarom verkleint de pupil bij fel licht?

Heb jij het verkleinen en vergroten van de pupil zelf onder controle? Besluit

De pupil 8

Reflectie Vergelijk je hypothese met je besluit.

b Kon je het vergroten en verkleinen van de pupil goed waarnemen? ja

Als dat niet lukte, hoe kun je dat vergroten en verkleinen beter waarnemen?

neen

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

• Kringspieren liggen in kringen rond de pupil.

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

• Straalspieren lopen in de iris straalsgewijs weg van de pupil.

Straalspieren trekken samen om bij lagere lichtintensiteiten toch

voldoende licht in je oog te laten vallen, zodat je voorwerpen goed

kunt waarnemen. Door het samentrekken van de straalspieren wordt de diameter van de pupil groter.

De aanpassing van de pupildiameter gebeurt onbewust, als een reactie op de lichtintensiteit. Je hebt die reactie niet onder controle. We noemen die reactie de pupilreflex.

THEMA 02

hoofdstuk 1

invallend licht

straalspieren

pupil

iris

Afb. Als 31 de hoeveelheid invallend licht Als de hoeveelheid invallend licht toeneemt, trekken de kringspieren toeneemt, trekken de kringspieren samen samen en wordt de pupilopening en wordt de pupilopening kleiner. kleiner.

Afb. Als de30hoeveelheid binnenvallend licht Als de hoeveelheid binnenvallend licht afneemt, worden de straalspieren korter en afneemt, worden de straalspieren korter trekken open. en trekkenze zede depupilopening pupilopening open.

kringspieren

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.

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 `

THEMA 02

hoofdstuk 1

kleiner.

Maak oefening 5 en 6 op p. 109.

Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd?

Het licht dat je oog binnenvalt, moet door het kleine gaatje van de pupil. Hoe zit het dan met de lichtstralen van een grote boom die door die kleine pupil moeten? We illustreren dat aan de hand van een camera obscura. In een

camera obscura lopen namelijk de lichtstralen van een voorwerp doorheen een gaatje in de donkere doos. Er wordt een omgekeerd en verkleind beeld op het scherm gevormd.

doos gaatje in de doos

scherm

lichtstralen

omgekeerd en verkleind beeld

OPDRACHT 13

Afb. 33 Camera obscura

Afb. 32 Hoe vallen lichtstralen in het oog?

Ook de grootte van het gaatje van de camera obscura heeft een invloed op het beeld.

Bekijk de figuur en schrap wat niet past.

Hoe groter het gaatje, hoe minder scherp / scherper het beeld.

Als het gaatje te klein / te groot is, zijn er heel weinig lichtstralen die tot op het scherm geraken en mee

het beeld vormen. We kunnen dat verbeteren door het gaatje kleiner / groter te maken, maar dan zal het beeld minder scherp of waziger worden.

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 14

Komt de beeldvorming in je oog overeen met de beeldvorming van de camera obscura? 1

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

4 5

Afb. 34

Wat is het grootste verschil in de manier van beeldvorming tussen de camera obscura en het oog?

Welke functie heeft de lens in je oog?

Bij de dissectie van het oog heb je duidelijk de ooglens kunnen bestuderen. Is de ooglens een holle of

een bolle lens?

OPDRACHT 15 ONDERZOEK

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

Onderzoeksvraag

Hoe wordt het beeld door een bolle lens gevormd? Hypothese

Formuleer een hypothese.

Benodigdheden

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

1 23

THEMA 02

hoofdstuk 1

Werkwijze 1

Schrijf de woorden ‘koolstof’ en ‘dioxide’ (in hoofdletters) onder elkaar op een blad papier.

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

2 3 5

Vul de reageerbuis met water. Sluit ze af met een stop.

Kijk door de reageerbuis naar de woorden. Waarnemingen

Wat neem je waar?

Verwerking

De wanden van de reageerbuis zijn gebogen, ze staan bol. Daardoor verandert de richting van de 7

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

Reflectie

Formuleer een besluit.

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Lichtstralen die in je oog binnendringen, passeren een bolle ooglens

vooraleer ze op het netvlies terechtkomen. Om te onderzoeken hoe een

bolle lens werkt, kun je het gebogen glas van een reageerbuisje gebruiken.

De gebogen wanden van de reageerbuis kun je namelijk vergelijken met de

bolle lens in je oog. Wanneer lichtstralen op een bolle lens invallen, worden de lichtstralen gebroken en buigen ze af in de richting van de lijn door het

midden van de lens. De afbuiging zal het grootst zijn aan de uitersten van de

lens en nul in het midden. Evenwijdige stralen die invallen op een bolle lens, gaan na de lens door één punt. We noemen dat convergeren.

hoofdas

bolle lens

Afb. 35

Bij het oog gaan invallende stralen eerst door de lucht, maar vervolgen

hun weg door het doorzichtig hoornvlies, het waterig vocht in de voorste

oogkamer, de lens en het glasachtig lichaam. Omdat al die middenstoffen een andere dichtheid hebben, worden de lichtstralen keer op keer

afgebogen. Achter de lens snijden die lichtstralen. Daardoor wordt het beeld

omgekeerd en verkleind geprojecteerd op het netvlies. lens

beeldpunten

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

Afb. 36

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 en verkleind beeld.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

OPDRACHT 16

Ontdek hoe je scherp ziet. 1

Voer de opdracht uit en beantwoord de vragen. a

Hou een potlood voor je en kijk ernaar. Wat zie je?

b Blijf naar je potlood kijken. Zie je de leerkracht vooraan scherp? Kijk nu naar de leerkracht vooraan. Wat zie je?

d Blijf naar de leerkracht kijken. Zie je het potlood? e

Omcirkel de juiste antwoorden. Gebruik daarvoor afbeelding 37.

Welke structuur in het oog zorgt ervoor dat je beeld kunt scherpstellen?

• Bij een dichtbijgelegen voorwerp maak je de ooglens boller / meer afgeplat.

• Bij een verafgelegen voorwerp maak je de ooglens boller / meer afgeplat.

bolle lens

dichtbij

afgeplatte lens

veraf

Afb. 37 Beeldvorming in het oog

THEMA 02

hoofdstuk 1

We kijken voortdurend naar voorwerpen, veraf en dichtbij. Om telkens

scherpe beelden op het netvlies te vormen van voorwerpen van verschillende afstanden, moet de ooglens zich kunnen aanpassen. Die aanpassing van de ooglens noemen we scherpstelling of accommodatie. Accommodatie komt erop neer dat de ooglens haar kromming moet kunnen wijzigen.

Hoe wordt de lens nu platter of boller? Daarvoor kijken we terug naar de bouw van het oog.

De lens is met lensbandjes opgehangen aan het straallichaam. In het straallichaam zit de accommodatiespier.

• Als de accommodatiespier ontspant wordt de diameter van de

accommodatiespier groter. 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 accommodatiespier samentrekt, wordt er niet aan de lensbandjes getrokken. Ze hangen dan slap, waardoor de lens haar natuurlijke, bolle

vorm aanneemt. Op het netvlies wordt dan een scherp beeld gevormd van voorwerpen dichtbij.

voorwerp dichtbij

voorwerp veraf accommodatiespier in rust

opgespannen lensbandjes

afgeplatte ooglens

accommodatiespier in rust opgespannen lensbandjes

afgeplatte ooglens

accommodatiespier in actie ontspannen lensbandjes

bolle ooglens

accommodatiespier in actie ontspannen lensbandjes bolle ooglens

Afb. 38 Schematische voorstelling van de accommodatie

De lens kan niet onbeperkt boller worden. Als we een voorwerp steeds

dichter bij onze ogen brengen, bereiken we een punt waarop het beeld niet meer scherp blijft. Dat is het punt waarop de lens haar maximale

natuurlijke kromming bereikt heeft. Dat punt noemen we het nabijheidspunt. Het nabijheidspunt is het punt waarop het beeld nog net scherp is. De

ligging van het nabijheidspunt is sterk afhankelijk van de kracht van de accommodatiespier en van de elasticiteit van de lens.

THEMA 02

hoofdstuk 1

De accommodatiespier kan de kromming van de ooglens aanpassen. • Als de accommodatiespier ontspannen is, zijn de lensbandjes aangespannen en is de lens plat.

• Als de accommodatiespier opgespannen is, hangen de lensbandjes slap en is de lens bol.

Op die manier zorgt de accommodatiespier ervoor dat er op het netvlies een scherp beeld terechtkomt. Daardoor kun je zowel dichtbij als veraf staande voorwerpen scherp waarnemen.

Maak oefening 7 en 8 op p. 109.

Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

A Algemene situering fotoreceptoren

Het netvlies is opgebouwd uit meerdere lagen, elk met een andere functie. 4

Van buiten naar binnen onderscheidt men vier lagen.

Afb. 39 Lagen in het netvlies

2 3

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

dissectie van het oog kun je duidelijk waarnemen dat de binnenzijde

van het oog zwartgekleurd is. Dat is te wijten aan de pigmentlaag. Die

pigmenten absorberen al het licht dat in het oog valt, zodat het niet in de oogbal weerkaatst en verstrooid wordt.

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

fotoreceptoren bevat. Die cellen vangen licht op en zetten het om naar

een signaal of impuls. 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 zenuwcellen die de

lichtgevoelige cellen verbinden met de zenuwcellen van de vierde laag. Ze vormen de schakels tussen fotoreceptoren en het zenuwstelsel. THEMA 02

hoofdstuk 1

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 40 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.

ganglioncellen zenuwcellen bipolaire cellen

kegeltjes

pigmentlaag

Afb. 40 Bouw van het netvlies

OPDRACHT 17

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?

Vanuit welke laag wordt de oogzenuw gevormd?

THEMA 02

hoofdstuk 1

staafjes

Wat valt je op als je de volgorde van de ligging van de verschillende lagen van het netvlies bestudeert?

Welke eigenschap moet de laag met zenuwcellen in het netvlies zeker hebben? Verklaar.

B 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. 41

Afb. 42 SEM-beeld van staafjes en kegeltjes

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 optische as van de ooglens.

• In de blinde vlek liggen er geen staafjes en geen kegeltjes, omdat de

oogzenuw daar naar buiten treedt. 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 komen vooral staafjes voor.

THEMA 02

hoofdstuk 1

gele vlek

kegeltje staafje

blinde vlek

Afb. 43 Netvlies van het linkeroog

Afb. 44 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.

• 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.

C Werking van de fotoreceptoren Fotoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die instaan voor de verwerking

van de lichtprikkels. Ze bevatten lichtgevoelige kleurstoffen, fotopigmenten

genoemd. Die fotopigmenten zorgen voor de omvorming van een lichtprikkel

tot een zenuwsignaal.

In de staafjes bevinden zich moleculen van het fotopigment rodopsine.

Wanneer licht op een staafje invalt, wordt rodopsine afgebroken. Daarbij

komt chemische energie vrij waarmee een zenuwsignaal in het staafje wordt opgewekt. Om opnieuw prikkelbaar te zijn, moeten de staafjes opnieuw rodopsine aanmaken. Daarvoor is vitamine A nodig.

Het rodopsine in de staafjes reageert op alle golflengtes van het zichtbare licht; met staafjes kun je dus geen kleuren waarnemen.

Staafjes zijn heel lichtgevoelig; dat wil zeggen dat ze een lage prikkeldrempel hebben. Er is maar weinig licht nodig om ze te prikkelen. Daardoor maken de staafjes het mogelijk om in de schemering of in het donker te zien.

Er zijn drie soorten kegeltjes die elk gevoelig zijn voor een van de drie

hoofdkleuren (rood, groen of blauw). De kegeltjes bevatten fotopigmenten 86

THEMA 02

hoofdstuk 1

die verwant zijn aan rodopsine, ook wat hun werking betreft.

445 nm

535 nm

lichtgevoeligheid

blauw

400

violet

575 nm

groen

450

500

blauw- blauw blauw- groen violet groen

rood

550

geelgroen

600

geel oranje oranjerood

650

rood

700

golflengte (in nanometer)

Afb. 45 Lichtgevoeligheid van de drie soorten kegeltjes

Elk type kegeltje reageert op licht van bepaalde golflengtes. Daardoor zijn kegeltjes kleurgevoelige fotoreceptoren. Afhankelijk van de verhouding

waarin de drie types kegeltjes geprikkeld worden, zien we de verschillende

kleuren. Als bijvoorbeeld kegeltjes voor rood en groen gelijktijdig geprikkeld worden, zie je geel of oranje. Of je eerder geel of oranje ziet, hangt af van hoeveel kegeltjes voor rood en hoeveel kegeltjes voor groen geprikkeld

worden. Kegeltjes zijn minder lichtgevoelig dan staafjes en hebben een

Ben je benieuwd welke kleuren je kunt krijgen met de drie hoofdkleuren? Test dan even uit!

APPLET HOOFDKLEUREN

hogere prikkeldrempel. Er moet dus meer licht zijn om ze te prikkelen.

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 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 door het fotopigment dat ze bevatten. Als dat pigment wordt belicht, wordt het afgebroken. Daardoor wordt de lichtprikkel omgezet

in een signaal of impuls. Die signalen worden via de oogzenuw door het zenuwstelsel naar de hersenen geleid. `

Maak oefening 9, 10 en 11 op p. 110-111.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Hoe worden lichtprikkels verwerkt?

OPDRACHT 18

Wat is het verschil in zien tussen kijken met één oog of kijken met twee ogen? 1

Hou met gestrekte linkerarm een balpen voor je met de punt omhoog en sluit één oog. Probeer nu met de top van je rechterwijsvinger de punt van de balpen te raken.

Doe net hetzelfde maar nu met beide ogen open. Wat neem je waar?

Wat is het voordeel van kijken met beide ogen?

OPDRACHT 19

Wat neem je waar?

Wat zie je in je beeld op de plaats van de blinde vlek? Volg de instructies.

Houd je leerschrift verticaal met de armen

Kijk met je rechteroog naar het witte

gestrekt zo ver mogelijk voor je uit.

b Knijp je linkeroog dicht. bolletje.

d Breng je boek langzaam dichter bij je

rechteroog totdat het beeld van het sterretje op de blinde vlek valt.

Waarneming

Zie je een ‘gat’ in het beeld op de plaats van het sterretje?

b Wat neem je dan waar? Verklaring a

Waarom zie je geen ‘gat’ op de plaats van de blinde vlek?

b Welke structuur in ons lichaam is daarvoor verantwoordelijk?

THEMA 02

hoofdstuk 1

OPDRACHT 20

Ontdek een aantal optische illusies. Bekijk de afbeeldingen en noteer je waarnemingen.

Welke blauwe streep is de langste?

Wat zie je?

Beweeg met je ogen over het beeld of beweeg het beeld langzaam heen en weer. Wat stel je vast?

Kun je uit de bovenstaande voorbeelden afleiden dat je ogen soms niet goed werken? Verklaar.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Het eigenlijke zien gebeurt niet met onze ogen, maar wel met onze hersenen. Op het netvlies van beide ogen wordt in de gele vlek een omgekeerd, verkleind en scherp beeld van een voorwerp gevormd. De hersenen

verwerken de twee netvliesbeelden tot één geheel. Daardoor heb je dieptezicht.

lens

beeldpunten

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

Afb. 46

Bovendien zie je de wereld niet omgekeerd en verkleind. Door ervaring

interpreteren de hersenen de beelden als rechtopstaande beelden. Ook van de blinde vlek op het netvlies van beide ogen hebben we geen last. Er ontstaat geen ‘gat’ in het gezichtsveld, omdat de hersenen het beeld

aanvullen. Het omringende beeld breidt zich uit naar het gebied van het

‘gat’. Gezichtsbedrog of optische illusie is iets wat je ogen zien, maar waar je

hersenen een andere interpretatie aan geven.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 47 Interpretatie van het netvliesbeeld door de hersenen

Lichtprikkels worden verwerkt door de hersenen. Ze verwerken de twee netvliesbeelden tot één geheel waardoor je dieptezicht hebt. Door

ervaring interpreteren de hersenen de beelden als rechtopstaande

beelden. Op de plaats van de blinde vlek vullen de hersenen het beeld aan met het beeld van het omringende gebied.

1.4 Wat als de werking van het oog verstoord is?

OPDRACHT 21

Hoeveel klasgenoten dragen een bril of lenzen?

Vraag aan jouw medeleerlingen waarom ze een bril dragen.

Mensen die bijziend zijn, kunnen enkel beelden die dichtbij zijn scherp zien. Beelden veraf kunnen ze niet scherp waarnemen. De lens projecteert het

scherp beeld namelijk niet op het netvlies. Het scherpe beeld wordt gevormd

vóór het netvlies. Dat komt omdat de lens te bol is of het oog zelf niet rond,

maar eerder langwerpig gevormd is. Door een bril met holle lenzen te dragen, kan dat verholpen worden. De breking van de lichtstralen wordt zo aangepast

waardoor het scherpe beeld wel op het netvlies terechtkomt.

beeldpunten onscherp beeld BIJZIENDHEID

beeldpunten

correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen Afb. 48

onscherp beeld beeldpunten

VERZIENDHEID

THEMA 02

hoofdstuk 1 beeldpunten

BIJZIENDHEID

Voor mensen die verziend zijn, is het net omgekeerd. Zij kunnen enkel

beelden die veraf zijn scherp zien. Beelden dichtbij kunnen ze niet scherp

waarnemen. Hier valt het scherpe beeld achter het netvlies. De oorzaak kan beeldpunten zijn dat de lens onvoldoende bol is of het oog niet ‘diep’ genoeg is. Een bril

met bolle lens kan hier de breking van de lichtstralen versterken en zo een scherp beeld op het netvlies vormen. correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

onscherp beeld

beeldpunten

VERZIENDHEID

beeldpunten

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

Afb. 49

Ouderdomsverziendheid is net hetzelfde, maar het heeft een andere

oorzaak. Bij oudere mensen neemt de elasticiteit van de ooglens af. Daarbij

verzwakt de accommodatiespier waardoor ze minder goed samentrekt; de

lens wordt niet goed bol meer. De lichtstralen worden niet genoeg gebroken en het scherpe beeld valt achter het netvlies. Een bril met bolle lenzen kan ouderdomsverziendheid verhelpen.

Soms gebeurt het dat mensen zowel dichtbij als veraf niet meer scherp zien.

Dan is een bifocale bril nodig waarbij de bovenste helft van het glas dient om ver te zien en de onderste helft om dichtbij te zien. Er zijn ook multifocale

brillenglazen: die zijn zo gekromd dat alle overgangen van ver naar dichtbij

scherp gezien kunnen worden.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Minder scherp zien kan niet alleen veroorzaakt worden door de ooglens maar ook door de kromming van het hoornvlies. Het hoornvlies, met het vocht van de oogkamer, is immers de eerste stap in de lichtbreking in het oog. Met een laserbehandeling kan die kromming worden aangepast om zo een scherper beeld op te leveren. Soms wordt een bril dan overbodig.

OPDRACHT 22 ONDERZOEK

Onderzoek de invloed van de leeftijd op de leesafstand. Ga naar Labo 3 op p. 291.

OPDRACHT 23

Wat kun je lezen in de eerste schijf?

Wat zie je in de tweede schijf?

Test jezelf!

Bij sommige mensen werken niet alle kegeltjes even goed, waardoor ze

kleuren afwijkend waarnemen: ze hebben kleurenslechtziendheid. Het treedt op als een of meer van de drie types kegeltjes niet of minder goed werken. Bij de meest voorkomende vorm wordt het verschil tussen rood en groen

niet of niet goed waargenomen. Dat is een erfelijke aandoening die meer bij

mannen dan bij vrouwen voorkomt. Kleurenslechtziendheid heeft invloed op het dagelijks leven van mensen, bekijk afbeelding 50 maar eens. 1

Afb. 50 Foto 1: normaal zicht Foto 2: groene kegeltjes werken niet

Foto 3: rode kegeltjes werken niet Foto 4: blauwe kegeltjes werken niet

Als de werking van de staafjes verstoord is, zie je slecht of helemaal niet als

er weinig licht is. Dat kan ’s avonds of ’s nachts zijn maar ook bij een zwakke verlichting. De oorzaak kan een gebrek aan vitamine A zijn. Hebben ze jou

ook ooit verteld dat je van worteltjes beter gaat zien? Natuurlijk klopt dat

niet helemaal, maar worteltjes zijn wel een bron van vitamine A en dat kan nachtblindheid voorkomen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Wanneer het oog niet goed accommodeert, kunnen afwijkingen ontstaan.

• Bijziendheid ontstaat wanneer de oogbol te lang is of de lens te bol. Oplossing: een bril met holle lenzen.

• Verziendheid ontstaat wanneer de oogbol te kort of de lens te plat is.

Oplossing: een bril met bolle lenzen zorgt voor een scherp beeld.

• Ouderdomsverziendheid ontstaat door een vermindering van

elasticiteit van de ooglens en een slappere accommodatiespier.

Oplossing: een bril met bolle lenzen zorgt voor een scherp beeld.

• Kleurenslechtziendheid is een stoornis van de kegeltjes. • Nachtblindheid is een stoornis van de staafjes.

1.5 Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar?

A Nemen alle dieren dezelfde lichtprikkels waar?

Afb. 51 Wat mensen zien

Afb. 52 Wat bijen zien

Bijen zien hun omgeving op een heel andere manier dan mensen. Denk terug aan de foto van de boterbloem bij de start van dit hoofdstuk. Bijen kunnen uv-licht zien maar geen rood licht. In het bijzonder onderscheiden ze speciale patronen op bloemen die hun de weg naar de nectar tonen. Die patronen worden nectargidsen genoemd. Ze ontstaan door speciale groefjes en ribbeltjes op de bloemblaadjes die het zonlicht reflecteren in kleuren van blauw tot ultraviolet licht. Zo trekken bloemen dus bijen aan voor de bestuiving.

Sommige slangen zoals de groefkopadders kunnen infrarode straling waarnemen. Dat doen ze met speciale receptoren die niet in het oog zitten maar in groefjes op de kop. Ze nemen daarmee de warmte waar die door een prooidier wordt uitgestraald. Hun hersenen vormen met die informatie een beeld. Handig als warmbloedige dieren op het menu staan, en het hoeft zelfs niet licht te zijn. Slangen die zich voeden met koudbloedige dieren hebben die receptoren niet.

Ook heel wat vogels kunnen uv-licht zien. Ze beschikken daarvoor over een vierde soort kegeltjes. Kolibries gaan op die manier op zoek naar nectar in bloemen, andere vogels vinden zo rijpe bessen. Zelfs urine van muizen reflecteert uv-licht, wat dan weer handig voor roofvogels is. En wat dacht je van het vinden van een geschikte partner? Veren van vogels en vleugels van vlinders lichten extra op zodat het sterkste mannetje kan worden gekozen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 53 Groefkopadder

B Zien alle dieren hun omgeving op dezelfde manier?

Afb. 54 Blinde grotvis

Afb. 55 Schaalhoorn

Eenvoudige fotoreceptoren die enkel het verschil tussen licht en donker kunnen zien, treffen we aan bij heel wat weekdieren. De schaalhoorn, een diertje op de golfbrekers aan zee, dat ’s nachts algen graast, heeft een groefoog. Enkel het verschil tussen dag en nacht herkennen is voor dat dier van belang.

Het is niet voor alle dieren noodzakelijk om lichtprikkels te kunnen waarnemen. Denk maar aan grotvissen die hun hele leven in een donkere grot verblijven. Licht waarnemen is voor die dieren van geen belang. We stellen vast dat die vissen geen ogen meer hebben; hun voorouders die in de grot gingen leven hadden die echter wel nog.

Bij de nautilus, een inktvis met een schelp, ontdekken we een camera obscura als oog. We noemen het een bekeroog of cameraoog, een klein gaatje met daarachter een ruimte met op de achterwand lichtgevoelige cellen. Er is geen lens en het zeewater kan vrij in- en uitstromen. Net als andere weekdieren kan de nautilus enkel lichtverschuivingen waarnemen. Octopussen daarentegen hebben goed ontwikkelde ogen met een ooglens die kan scherpstellen door de lens te verplaatsen in de oogholte. Dat komt van pas om te jagen op een prooi. Afb. 56 Nautilus

Het systeem van lensverplaatsing om scherp te stellen op een voorwerp is ook bij vissen en amfibieën de manier om hun omgeving goed waar te nemen. Ze hebben een starre bolle lens die met spiertjes naar voor of naar achter getrokken wordt. Op die manier kunnen makrelen hun omgeving goed in de gaten houden om eventuele vijanden op te sporen en zullen kikkers een lekkere vlieg te pakken krijgen. Reptielen, vogels en zoogdieren hebben gelijkaardig gebouwde ogen. Ze beschikken over een ooglens met daarrond een accommodatiespier die ervoor zorgt dat de lens platter of boller kan worden om scherp te stellen. Handig als je bijvoorbeeld een roofvogel bent en dat urinespoor van die muis vanop een hoogte van dertig meter wilt zien. Slangen, ook reptielen, zijn hier een uitzondering, zij hebben net als vissen en amfibieën een starre ooglens die door spiertjes verplaatst wordt om scherp te stellen.

Afb. 57 Kikker

THEMA 02

hoofdstuk 1

Afb. 58 Facetoog libelle

Afb. 59 Mozaïekbeeld gezien door facetogen

Bijzondere ogen treffen we aan in de wereld van de insecten. De facetogen zijn je vast en zeker al opgevallen. Een facetoog bestaat uit een heleboel deeloogjes of facetten, elk met een lensje; samen vormen ze een deel van een bol. Elk deeloogje vangt lichtprikkels op en zo wordt een mozaïekbeeld van de omgeving gevormd. Door de bolle vorm van het facetoog krijgt het insect een groot gezichtsveld. Libellen, echte jagers, hebben veel facetten per oog om in volle vlucht een ander insect te verschalken. Werkmieren die op de bodem leven hebben er een pak minder. Naast de facetogen zijn er vaak ook nog drie enkelvoudige oogjes of ocellen aanwezig.

Afb. 60 Groefoog schaalhoorn

Afb. 61 Bekeroog of cameraoog nautilus

Afb. 62 Lensoog octopus

Afb. 63 Accommodatie door lensverplaatsing

Afb. 64 Accommodatie platter of boller worden lens

WEETJE

Niet alle dieren hebben oogleden

en kunnen hun ogen dus niet altijd sluiten. Vissen zoals

kabeljauw en haring hebben

geen oogleden. Bij slangen zijn beide oogleden vergroeid en

doorzichtig. Het oog is niet altijd beweeglijk. Wij, mensen, kunnen

Afb. 65 Kabeljauw

Afb. 66 Slang

Afb. 67 Uil

onze ogen naar een voorwerp richten door de aanwezigheid van oogspieren maar veel dieren hebben die niet. Vogels hebben in de plaats daarvan een heel beweeglijke kop. Een uil kan zijn kop zelfs helemaal naar achter draaien.

THEMA 02

hoofdstuk 1

C Is er een verband tussen de stand van de ogen en de leefwijze van het dier? OPDRACHT 24

Vergelijk de afbeeldingen. 1

Noteer de begrippen bij het juiste beeld. Kies uit: klein gezichtsveld – groot gezichtsveld – sterk dieptezicht – weinig dieptezicht – roofdier –

prooidier – ogen naar voren gericht – ogen zijwaarts

dieptezicht geen dieptezicht buiten het gezichtsveld

Verklaar je keuze.

Bij roofdieren:

b Bij prooidieren:

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE De kameleon is een bijzonder geval: hij

heeft twee uitpuilende ogen die zorgen voor een gezichtsveld van maar liefst 360 °. De ogen staan zijwaarts

maar het dier kan ze

apart gebruiken. Met het ene oog heeft de

kameleon een lekkere prooi in de gaten

terwijl het andere oog

Afb. 68 Kameleon

de omgeving observeert. Door zijn uitpuilende beweeglijke ogen kan de kameleon toch met zijn beide ogen naar voor kijken. Zo ontstaat dieptezicht om bijvoorbeeld een vlieg te kunnen vangen.

Roofdieren moeten om te jagen goed afstanden kunnen inschatten. Omdat

hun ogen vooraan staan, overlappen beide gezichtsvelden een groot deel en

ontstaat een sterk dieptezicht. Hun gezichtsveld is daardoor kleiner maar

daar ondervinden ze weinig nadeel van. Zij hebben vaak geen vijanden. Bij de meeste prooidieren zijn de ogen aan de zijkant van de kop ingeplant.

Daardoor ontstaat een heel groot gezichtsveld zodat ze roofdieren goed

opmerken. Zo kunnen ze tijdig vluchten. Ze hebben weinig dieptezicht maar

omdat ze vaak planteneters zijn, is dat niet erg.

Vogels beschikken over grote ogen in verhouding tot hun kop; ze behoren

tot de dieren met het beste zicht. De ogen van roofvogels staan meer naar

voor want voor het jagen op prooien is dieptezicht belangrijk. Bovendien is

ter hoogte van de gele vlek het netvlies iets uitgediept waardoor roofvogels een extra vergroot beeld kunnen opvangen. Vogels die niet jagen maar zelf

een prooi kunnen zijn, hebben de ogen zijwaarts op de kop voor een groter

gezichtsveld.

Afb. 69 Buizerd

THEMA 02

hoofdstuk 1

D Hoe komt het dat sommige dieren beter zien in het donker? OPDRACHT 25

Bekijk de onderstaande ogen van dieren. Wat valt je op bij de ogen van een kat en een wolf?

Op de ene foto zie je het spookdiertje bij daglicht, op de andere foto ’s nachts. Welk verschil stel je vast?

teruggekaatste lichtstraal invallende lichtstraal

Wanneer een kat of een wolf in het donker naar een lichtbron kijken, lijken hun ogen op te lichten. Dat komt omdat hun ogen 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

ganglioncellen

oog. Het tapetum is bij heel wat nachtactieve dieren aanwezig. Daardoor

bipolaire cellen

kunnen ze beter dan mensen in het donker zien.

fotoreceptoren pigmentlaag tapetum

kat

invallende lichtstraal

Bij het spookdiertje kon je vaststellen dat het heel grote ogen heeft én dat de pupil in het donker wijd openstaat. Door die grote ogen passen er veel

staafjes in het netvlies om ’s nachts beter te kunnen zien. Als er veel staafjes zijn, betekent dat vaak dat er minder kegeltjes zijn en dat er dus ook minder kleuren worden waargenomen. Op die manier probeert het spookdiertje, en

ganglioncellen

bipolaire cellen

fotoreceptoren pigmentlaag

mens

Afb. 70 Schematische doorsnede van het netvlies bij de kat en bij de mens

ook heel wat andere nachtdieren, zo veel mogelijk lichtstralen op te vangen.

Je ziet dat bij daglicht de pupil heel klein wordt; nachtdieren verdragen vaak niet goed daglicht.

In het netvlies zien we ook verschillen tussen nachtdieren en dieren die

overdag leven. Als in het donker kunnen zien belangrijk is, dan treffen we veel meer staafjes aan. Als een scherp zicht en kleuren zien noodzakelijk is om een prooi te vangen, dan zijn er veel meer kegeltjes in het netvlies aanwezig.

Dieren vangen lichtprikkels niet altijd op dezelfde manier op. Wat ze kunnen waarnemen en hoe ze dat doen, staat in verband met hun leefwijze. Dat verhoogt hun overlevingskansen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

WEETJE Pupillen zijn er in allerlei vormen en formaten. Heel wat dieren hebben ronde pupillen maar zeker niet allemaal.

Bij herten zien we een horizontale, langgerekte pupil die een groot

Afb. 71 Pupil hert

De gekko kan zijn pupil tot een spleetje samentrekken om de

eerder ’s nachts actief.

lichtinval te beperken; het dier is

gezichtsveld oplevert.

Afb. 72 Pupil gekko

De geelbuikvuurpad is dan weer

vertederend met zijn hartvormige

pupil.

Afb. 73 Pupil geelbuikvuurpad

100

THEMA 02

hoofdstuk 1

THEMASYNTHESE

Î Hoe nemen mensen en andere dieren lichtprikkels waar? 1.1 Wat is licht? Zichtbaar licht is de straling die door de mens kan worden waargenomen. Wit licht bestaat uit vele kleuren. Wanneer licht door een andere

1.2 Hoe is het oog opgebouwd? Begrip

worden de stralen gebroken. Dat noemen we

gaat,

Functie

zorgen ervoor dat water en zweet niet in het oog lopen. werken als een stof- en zonnefilter.

beschermt het oog tegen uitdrogen en infecties.

beschermt de rand van de oogleden tegen vocht.

verdelen traanvocht en beschermen tegen stof en licht.

beschermt het oog door een slijmerige vloeistof te produceren.

oogspieren bindvlies

vetweefsel

bovenste ooglid

wimpers

onderste ooglid

oogspieren

oogkas

BEKIJK DE KENNISCLIP

THEMA 02

THEMASYNTHESE

101

zorgt voor af- en aanvoer

regelt druk in het oog

van stoffen

bevat fotoreceptoren

geeft kleur aan de ogen

hier zie je het best

bevat waterige vloeistof

die hoornvlies beschermt

bevat geen fotoreceptoren

zorgt voor beeldvorming

laat het licht binnen

helpen om de ogen te bewegen

1.3 Hoe werkt het oog?

omhulsel dat het oog beschermt

vervoert signalen

naar de hersenen

zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen

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

(2).

(1) en lopen dan

• 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 oog wordt beschermd tegen te veel invallend licht.

, , waardoor het

B Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? Vooraleer de lichtstralen op het netvlies terechtkomen, passeren ze meerdere structuren, telkens met hun eigen

Zo ontstaat er een 102

netvlies.

THEMA 02

THEMASYNTHESE

. Dat veroorzaakt een afbuiging van de lichtstraling. en

beeld op het

C Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? De kromming van de lens wordt met behulp van de accommodatiespier aangepast. Zo ontstaat een scherp beeld op het netvlies.

Accomodatiespier

Lensbanden

samengetrokken /

bol /

ontspannen

hangen door

Ooglens

aangespannen /

afgeplat

D Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? • Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren: de de

(7).

vereisen weinig licht, ze worden geprikkeld bij lage lichtintensiteiten

— De

en kunnen geen kleur waarnemen.

— De

dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien

doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden.

• De fotoreceptoren geven signalen door naar zenuwcellen of

(9) prikkelen.

(8), die op hun beurt de

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

2 10

THEMA 02

THEMASYNTHESE

103

E Hoe worden lichtprikkels verwerkt? • Lichtprikkels worden verwerkt door de

. Ze verwerken de twee

netvliesbeelden tot één geheel; daardoor heb je

• Op de plaats van de

vullen de hersenen het beeld aan met het beeld van het

omringende gebied.

• Gezichtsbedrog of optische illusie is iets wat je ogen zien, maar waar je hersenen een aan geven.

Kleur de vakjes die bij elkaar horen in dezelfde kleur.

1.4 Wat als de werking van het oog verstoord is?

lens te plat

problemen

met dichtbij

•

zien

lens te bol

correctie met

oogbol te

holle lens

bijziendheid

oogbol te kort

lang

problemen met veraf zien

verziendheid

= wanneer je kleuren niet of niet goed kunt waarnemen.

= wanneer je problemen hebt om in het schemerdonker goed te zien.

1.5 Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar?

Dieren vangen lichtprikkels niet altijd op dezelfde manier op. Wat ze kunnen waarnemen en hoe ze dat doen, staat in verband met hun

Geef een voorbeeld van de bovenstaande vaststelling.

104

THEMA 02

THEMASYNTHESE

. Dat verhoogt hun

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de rol van lichtbreking voor de werking van het oog uitleggen. • Ik kan de structuren rond en in het oog benoemen en aanduiden. • Ik kan uitleggen wat de functie van die structuren is.

• Ik kan uitleggen hoe de irisspieren een rol spelen in de hoeveelheid binnengelaten licht.

• Ik kan de weg van een lichtstraal vanaf een voorwerp tot het netvlies beschrijven.

verkleind beeld ontstaat.

• Ik kan verklaren hoe het komt dat er in het oog een omgekeerd en

• Ik kan uitleggen hoe het oog scherpstelt op een voorwerp veraf en dichtbij. • Ik kan de delen van het netvlies benoemen en aanduiden.

• Ik kan de rol van fotoreceptoren beschrijven in het omzetten van lichtprikkels naar een zenuwsignaal.

• 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.

• Ik kan uitleggen hoe de hersenen een rol spelen in de vorming van het beeld.

• Ik kan aan de hand van enkele voorbeelden uitleggen hoe de werking van

het oog verstoord kan zijn.

• Ik kan aan de hand van enkele voorbeelden uitleggen hoe de ogen van andere dieren aan hun leefwijze zijn aangepast.

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. Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je portfolio.

THEMA 02

CHECKLIST

105

CHECK IT OUT

Î Er zit iets in mijn oog Tijdens de CHECK IN heb je ontdekt hoe je lichaam reageert op prikkelende stoffen. We zagen hoe je begon te wenen bij het snijden van een ui. Welke prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

Waar in je lichaam bevinden zich receptoren om de prikkels waar te nemen?

Hoe verwerkt je lichaam die prikkels?

Organismen hebben receptoren om op prikkels te reageren. Receptoren zijn vaak gespecialiseerde

structuren die in zintuigen gelokaliseerd zijn. Soms kunnen receptoren ook zenuwuiteinden zijn zoals

pijnreceptoren. Als receptoren geprikkeld worden, sturen ze een signaal of impuls naar de hersenen zodat de effectoren op een gepaste manier kunnen reageren.

De prikkelende stof van de ui is een uitwendige prikkel die een regelsysteem in gang kan zetten. De

prikkel wordt opgevangen door de receptoren in het hoornvlies. Een signaal via het zenuwstelsel zorgt

voor een snelle reactie door de effectoren: de traanklieren worden geactiveerd en het oog begint te tranen.

106

THEMA 02

check it out

AAN DE SLAG

Verbind de beschermende delen van het oog met hun (functie)omschrijvingen. Beschermend deel rond het oog oogkas

wenkbrauwen

talgklieren tussen de wimpers

traanklier met traanvocht

7 8

schokken opvangen

talg produceren om de randen van de oogleden waterafstotend te maken

oogbol beschermen tegen uitdrogen vormt stevig omhulsel rond het oog stofdeeltjes tegenhouden

traanvocht verdelen en beschermen tegen stof en fel licht

Beschermend deel rond het oog

Vul van de genummerde delen de functie aan in de tabel.

Functie

b Waarom is het onderdeel bij nummer 1 geen oogspier?

Bestudeer de afbeelding van de oogspieren.

oogbol ontsmetten

G oogleden

3 4

D wimpers

verhinderen dat water en zweet in de ogen lopen

B vetweefsel

Functie

THEMA 02

aan de slag

107

Bekijk de afbeelding van het oog en de tabel.

4 3

8 15

5 7

Omschrijf de eigenschappen of de functie bij elk onderdeel.

b Noteer het overeenkomstige nummer op de tekening in de derde kolom.

blinde vlek

Eigenschappen of functie

Onderdeel

glasachtig lichaam vaatvlies netvlies

pupil lens

harde oogvlies

108

Wat is het verband tussen het hoornvlies en het harde oogvlies?

THEMA 02

aan de slag

Nummer

Vervolledig de afbeeldingen. a

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

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

Het gebruik van bepaalde drugs, zoals ecstasy, cocaïne, amfetamine … veroorzaakt onder andere een pupilvergroting in het oog. Welke spieren zijn daarvoor verantwoordelijk? Verklaar.

Markeer de juist stelling. a

Accommodatie is het groter worden van de pupil bij weinig licht.

Accommodatie is het aanpassen van de kromming van het hoornvlies.

b Accommodatie is het kleiner worden van de pupil bij veel licht.

d Accommodatie is het aanpassen van de kromming van de ooglens. Bepaal jouw leesafstand en nabijheidspunt.

Hou je leerschrift op zo’n manier vast dat je de tekst

comfortabel kunt lezen. Je klasgenoot meet de afstand tussen je ogen en je boek.

Wat is jouw leesafstand?

b Breng je leerschrift dichter bij je ogen, totdat je nog net de tekst scherp ziet. Wat is jouw nabijheidspunt?

Is jouw nabijheidspunt gelijk aan jouw leesafstand?

d Omcirkel het juiste antwoord.

Bij het nabijheidspunt is de ooglens boller / minder bol dan bij de leesafstand. Dat komt doordat de accommodatiespier opgespannen / ontspannen is. De lensbandjes zijn strak gespannen / hangen slap.

THEMA 02

aan de slag

109

Zijn de onderstaande eigenschappen van toepassing op de staafjes of op de kegeltjes?

Zet een kruisje op de juiste plaats in de tabel. Eigenschappen

Staafjes

Kegeltjes

liggen in de gele vlek zijn kleurgevoelig

hebben een lage prikkeldrempel liggen in de blinde vlek

hebben een hoge prikkeldrempel

Hoe kunnen we de nawerking van kleuren aantonen?

zijn heel lichtgevoelig

Kleur de afbeelding met een roze fluostift in.

Kijk vervolgens naar de witte ruimte naast de afbeelding.

Kijk één minuut naar de ingekleurde afbeelding.

d Beantwoord de vragen. Wat zie je?

•

Wat gebeurt er met je kegeltjes wanneer je naar de roze like kijkt?

•

Wat gebeurt er met je kegeltjes wanneer je naar het witte blad kijkt?

•

110

THEMA 02

aan de slag

Een tekenfilm maken kost veel tijd. Je hebt namelijk 24 beelden per seconde nodig. Voor een film van 75 minuten is dat gauw 100 000 beelden. Hoe komt het dat we zo veel beelden nodig hebben?

Verder oefenen? Ga naar

THEMA 02

aan de slag

111

Notities

112

HOE GEBEURT DE COÖRDINATIE TUSSEN PRIKKEL EN REACTIE BIJ MENSEN EN ANDERE DIEREN?

THEMA 03

CHECK IN

115

VERKEN `

117

HOOFDSTUK 1: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels?

1.1 Uit welke delen bestaat het zenuwstelsel? A Indeling naar bouw en ligging B Soorten neuronen en zenuwen C Indeling naar functie

1.2 Hoe gebeurt de overdracht en verwerking van informatie in het zenuwstelsel? A B C D

Informatieoverdracht Impulsgeleiding Impulsoverdracht tussen neuronen Informatieverwerking

119 119 119 125 128 129 129 131 138 141

1.3 Wat is het verschil tussen een gewilde beweging en een reflex? 143 1.4 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

147

1.5 Wat kan de werking van het zenuwstelsel verstoren?

150

Hoofdstuksynthese

151

113

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineert het hormonale stelsel de reacties op prikkels?

157

2.1 Welke rol speelt het hormonale stelsel als conductor?

157

2.2 Hoe herkennen hormonen hun doelwitcellen?

160

A Regeling bloedsuikerspiegel

164 164

2.3 Wat is de coördinerende rol van hormonen in het feedbacksysteem? B Mechanisme om de calciumconcentratie op peil te houden C Regeling stresshormonen D Werking schildklier

2.4 Wat kan de werking van het hormonale stelsel verstoren? A Diabetes type 1 B Diabetes type 2

Hoofdstuksynthese

172

THEMASYNTHESE

174

CHECKLIST

176

PORTFOLIO

CHECK IT OUT AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

114

170 170 170

177 178

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 03

check in

115

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 ontvangen effectoren informatie over een prikkel?

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 regelt het lichaam onbewuste reacties?

We zoeken het uit!

116

THEMA 03

check in

VERKEN

Î Hoe werken regelsystemen? OPDRACHT 1

Vul de tekst en het schema aan met de correcte begrippen. Kies uit: bijsturen – effectoren – conductor – gewenste toestand – hormonale 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 thema 1 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 beschikt om veranderingen

op te vangen en het lichaam optimaal te laten werken in veranderende omstandigheden. Regelsystemen helpen je bij het

, controleren en indien nodig

van bijvoorbeeld de

lichaamstemperatuur, vochthuishouding, een angstaanjagende situatie …

Het

of het

kunt opvangen met

de informatie van de prikkel naar de

, de conductoren, geleiden vervolgens

Je leerde dat je

, die op hun beurt een reactie uitvoeren.

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 03

verken

117

OPDRACHT 2

Een warmtereceptor registreert ‘te warm’, je gaat zweten.

coördinatie door zenuwstelsel

Je ziet een enge spin en je loopt vlug weg. coördinatie door zenuwstelsel

coördinatie door hormonale stelsel

Bekijk de situaties. Overleg met je buur en zet een kruisje bij elk gepast antwoord.

Een koudereceptor registreert ‘koude’ en je krijgt

Tijdens de puberteit krijg je okselhaar en schaamhaar.

kippenvel.

coördinatie door zenuwstelsel

coördinatie door hormonale stelsel

coördinatie door zenuwstelsel

coördinatie door hormonale stelsel

OPDRACHT 3

Je leerde al dat het zenuwstelsel en het hormonale stelsel conductoren zijn. Som hieronder enkele delen van het zenuwstelsel en het hormonale stelsel op die jij al kent. Overleg met je buur.

Delen zenuwstelsel

118

THEMA 03

verken

Delen hormonaal stelsel

HOOFDSTUK 1

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels?

LEERDOELEN Je kunt al:

M het belang van receptoren voor het waarnemen van prikkels omschrijven;

M de structuren beschrijven die in het lichaam voor coördinatie zorgen; M de rol van conductoren beschrijven. Je leert nu:

De uitdaging van het wiel

M het verband tussen een neuron en een zenuw omschrijven;

arm of been. Zij kunnen

M uit welke delen het zenuwstelsel is opgebouwd;

M omschrijven wat een neuron is en de onderdelen ervan benoemen; M hoe de geleiding en overdracht van informatie gebeurt in het zenuwstelsel;

M hoe het doorgeven van een impuls een samenwerking is tussen een elektrisch en een chemisch proces;

M hoe de informatie verwerkt wordt in het centrale zenuwstelsel; M het verschil tussen een reflex en een gewilde beweging; M hoe het zenuwstelsel bijdraagt tot homeostase;

M hoe de werking van het zenuwstelsel verstoord kan worden.

wordt nog groter voor

mensen met een bionische

het wiel echter net zo goed

uitvoeren. 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.

1.1 Uit welke delen bestaat het zenuwstelsel?

Indeling naar bouw en ligging

Dankzij je zenuwstelsel kan informatie worden doorgegeven vanuit de receptoren tot bij de effectoren, ook al bevinden die zich op erg

verschillende plekken in je lichaam. Je weet dat het zenuwstelsel is opgebouwd uit zenuwen, maar wat zijn zenuwen nu eigenlijk?

Zenuwen bestaan uit zenuwcellen of neuronen. Ze brengen informatie met hoge snelheid over van de ene plaats in je lichaam naar de andere. THEMA 03

hoofdstuk 1

119

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.

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.

Het axon kan omgeven zijn door een myelineschede. Myeline is een vetachtige stof die aangemaakt wordt door speciale cellen van het

zenuwstelsel, de cellen van Schwann. De myelineschede heeft sterk

isolerende eigenschappen en speelt een belangrijke rol in de snelheid

van impulsgeleiding. De myelineschede wordt op regelmatige plaatsen

onderbroken en die onderbrekingen worden de insnoeringen of knopen van

Ranvier genoemd.

dendrieten

axon

myelineschede

cellichaam

celkern

knoop van Ranvier

celkern

axon Cel van Schwann produceert myeline.

Afb. 74 Delen van een neuron

OPDRACHT 4

Bestudeer de figuur van een neuron. 1

Schrijf in de tabel de juiste letter bij het onderdeel van het neuron.

120

THEMA 03

hoofdstuk 1

Afb. 75

eindknopjes

doorsnede in lengte

Letter in figuur

Onderdeel

Letter in figuur

Onderdeel

axon

myeline

cellichaam

celkern

eindknopje dendrieten

Teken met een pijl in welke richting informatie doorheen het neuron loopt.

insnoering of knoop van Ranvier

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.

Binnenin dat bindweefsel lopen bloedvaten: zij voorzien alle aanwezige structuren van onder andere zuurstofgas en voedingstoffen.

zenuw

N axon of lang dendriet

Afb. 76 Zenuw

zenuwbundel

bindweefselschede

bloedvat

Afb. 77 Een zenuw is een bundel met lange uitlopers van zenuwcellen.

Uit de hersenen en het ruggenmerg vertrekken zenuwen. Deze

hersenzenuwen en ruggenmergzenuwen vormen samen met de grensstrengen het perifere zenuwstelsel. B

Afb. 78 A Ruggenmergzenuwen ontspringen uit ruggenmerg. B Vanuit je hersenen en hersenstam ontspringen hersenzenuwen.

THEMA 03

hoofdstuk 1

121

De grensstrengen liggen parallel rond de buitenkant van je wervelkolom.

Het zijn twee bundels zenuwcellen die tal van organen met je ruggenmerg verbinden.

ruggenmerg

rugzijde

grensstreng

buikzijde

ruggenmergzenuw

Afb. 79 Grensstrengen liggen parallel naast de wervelkolom.

OPDRACHT 5

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

wervel

rugzijde

122

THEMA 03

hoofdstuk 1

Afb. 80

Afb. 81

De hersenen en het ruggenmerg vormen samen het centrale zenuwstelsel (CZS). 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.

De kleine hersenen ten slotte, liggen achteraan onder de grote hersenen. Ook die bestaan uit twee hemisferen.

wandlob

voorhoofdslob

achterhoofdslob

wandlob

slaaplob

kleine hersenen

hersenstam

achterhoofdslob

ruggenmerg

linkerhemisfeer rechterhemisfeer

Afb. 82 Bovenaanzicht en zijaanzicht van de hersenen

Onze hersenen worden tegen schokken en stoten beschermd door de

schedel. De hersenvliezen met hersenvocht ertussen zorgen hier ook voor

een extra bescherming. De hersenen drijven als het ware in het hersenvocht

en ondervinden daardoor veel minder hinder van de zwaartekracht of plotse versnellingen.

hersenvliezen

grote hersenen

hard hersenvlies

spinnenwebvlies

zacht hersenvlies

schedel

hersenstam

kleine hersenen

bloedvaten

hersenen

Afb. 83 De schedel en de hersenvliezen beschermen de hersenen.

THEMA 03

hoofdstuk 1

123

Het ruggenmerg wordt beschermd door ruggenwervels en drie

ruggenmergvliezen. De ruggenmergvliezen zijn een voortzetting van de

hersenvliezen.

Afb. 84 Microscopische foto doorsnede ruggenmerg

De tussenhersenen zitten verstopt onder de grote hersenen.

In die tussenhersenen liggen onder andere de thalamus, de hypothalamus,

en de hypofyse. Die drie delen maken hormonen aan: regelende stoffen die

andere cellen in je lijf aan het werk zetten en getransporteerd worden via de bloedbaan.

hersenbalk

grote hersenen

tussenhersenen

thalamus

hypothalamus

hypofyse

hersenstam

kleine hersenen

Afb. 85 Overlangse doorsnede van de hersenen

De hersenstam bevindt zich tussen de tussenhersenen en het ruggenmerg. De hersenstam gaat zonder duidelijke begrenzing over in het ruggenmerg. Dat is een buisvormige streng, gelegen in het wervelkanaal.

124

THEMA 03

hoofdstuk 1

De geleiding van informatie gebeurt door zenuwcellen of neuronen. Aan een neuron kunnen we verschillende delen onderscheiden:

• de dendrieten: korte, sterk vertakte uitlopers die informatie naar het cellichaam brengen. Een neuron kan vele dendrieten hebben;

• het cellichaam;

• het axon: lange uitloper die alleen aan het uiteinde vertakt is. Het

uiteinde van elke vertakking is verbreed, de eindknopjes. Het axon brengt informatie naar andere cellen. Het axon kan omgeven zijn

door een myelineschede die op regelmatige plaatsen ingesnoerd is

(knopen van Ranvier).

Op basis van de ligging delen we 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, de schedel, vliezen en vocht.

• Het perifere zenuwstelsel loopt door het hele lichaam. Het is opgebouwd uit hersenzenuwen, ruggenmergzenuwen en

grensstrengen. Die zenuwen vervoeren impulsen van de receptoren Maak oefening 1 t/m 4 op p. 178-179.

naar het centrale zenuwstelsel, en van daaruit naar de effectoren.

Soorten neuronen en zenuwen

Als je zenuwstelsel niet goed werkt, 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 afbeelding 86.

schakelneuronen sensorisch neuron

motorisch neuron geleidt impuls

schakelneuronen

motorisch neuron je armspieren trekken samen

sensorisch neuron geleidt impuls

Afb. 86

mechanoreceptoren in je hand maken impulsen aan wanneer je een bal in je hand voelt

THEMA 03

hoofdstuk 1

125

OPDRACHT 6

Een baseballspeler vangt en gooit een bal. Gebruik afbeelding 86 om de vragen te beantwoorden. 1

Welke receptor neemt het vangen van de bal waar?

Geef bij elk stap tussen het opvangen en het wegwerpen van de bal aan welke cellen daarvoor verantwoordelijk zijn.

2 3 4 3

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

Cellen

Stappen

Welke effector zorgt voor de reactie van de baseballspeler?

Bij baseball worden er impulsen doorgegeven via meerdere neuronen. Daarbij spelen drie typen neuronen een rol. 1

Sensorische of afferente neuronen

Deze neuronen ontvangen impulsen van receptoren. Ze brengen de impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel.

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.

Motorische of efferente neuronen

Neuronen die impulsen geleiden vanuit het centrale zenuwstelsel naar de effectoren. Deze neuronen kunnen spieren of klieren in werking zetten. Een motorisch neuron heeft korte dendrieten en een lang axon met 3

myeline. Dat axon kan tot meer dan één meter lang zijn. Schakelneuronen

Neuronen die impulsen overbrengen binnen het centrale zenuwstelsel. Ze liggen dus in het ruggenmerg of in de hersenen.

Schakelneuronen kunnen impulsen ontvangen van sensorische neuronen en doorgeven aan motorische neuronen of andere schakelneuronen.

Ze hebben talrijke dendrieten en korte axonen, vaak zonder of met maar weinig myeline. 126

THEMA 03

hoofdstuk 1

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.

Al naargelang de richting waarin impulsen doorgegeven worden en de bouw van de neuronen, spreekt men van drie typen:

• sensorische of afferente neuronen: geleiden impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel;

• motorische of efferente neuronen: geleiden impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar effectoren;

• schakelneuronen: geleiden impulsen tussen verschillende soorten Maak oefening 5 op p. 179.

neuronen binnen het centrale zenuwstelsel.

THEMA 03

hoofdstuk 1

127

Indeling naar functie

Je leerde al dat het zenuwstelsel ingedeeld kan worden op basis van ligging: het centrale en perifere zenuwstelsel. We kunnen het zenuwstelsel nog op een andere manier indelen, namelijk op basis van functie. Op basis van

functie onderscheiden we het somatische of animale zenuwstelsel en het autonome zenuwstelsel.

• Somatisch of animaal zenuwstelsel: helpt bij de bewuste waarnemingen, verwerking van de informatie en het uitvoeren van daarbij gewenste

bewegingen. Het somatische zenuwstelsel regelt dus de interactie tussen het individu en zijn omgeving.

• Autonoom zenuwstelsel: regelt de automatische processen zoals hartslag, ademhaling, spijsvertering … . Het autonome zenuwstelsel controleert alle onbewuste levensprocessen binnen het individu. grote hersenen

kleine hersenen

hersenstam

Afb. 87 Deel van het autonome zenuwstelsel

128

THEMA 03

hoofdstuk 1

• Het somatische zenuwstelsel zorgt voor de bewustwording en de bewuste reacties.

• Het autonome zenuwstelsel regelt de onbewuste levensprocessen in het individu.

1.2 Hoe gebeurt de overdracht en verwerking van informatie in het zenuwstelsel?

Informatieoverdracht

OPDRACHT 7

Hoe snel reageer je op kleurverandering van een verkeerslicht? Scan de QR-code en test het uit. Herhaal de test vijf keer en noteer jouw gemiddelde reactietijd in de kolom. 𝒕 (reactietijd)

jouw gemiddelde reactietijd

TEST JE REACTIESNELHEID

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?

Waarom gebruikt men de eenheid ‘milliseconden’ (ms) in dit experiment

en niet gewoon ‘seconden’ (s)?

Op welke prikkel reageer je?

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

Een prikkel die wordt opgevangen door een receptor, wordt omgezet in

een signaal of impuls waardoor een reactie kan volgen. Dat zoiets snel kan gaan, stelde je vast in opdracht 7. Je leerde al dat het zenuwstelsel een

geleider of conductor is; het transporteert namelijk een signaal door het

lichaam. Een signaal getransporteerd door het zenuwstelsel noemen we een neuraal signaal of impuls. Maar hoe werken de verschillende delen van het zenuwstelsel samen om een reactie op de prikkel te doen ontstaan? THEMA 03

hoofdstuk 1

129

informatieoverdracht

prikkel

receptor

sensorisch neuron

hersenen

motorisch neuron

spier

Afb. 88

Je ziet het groene licht en je klikt op de knop. De receptoren bevinden zich

prikkel

vaak op een heel andere plek dan de effectoren. In het schema kun je het

waarneembare verandering

doorgeven van informatie van de receptor tot effector volgen. Je merkt dat er op verschillende plaatsen informatie moet worden doorgegeven; dat

noemen we informatieoverdracht. Die informatieoverdracht gebeurt door het

receptoren

sensorische neuronen

lichtprikkel. De fotopigmenten in die receptoren worden belicht waardoor

er chemische energie vrijkomt waarmee een zenuwsignaal wordt opgewekt. Sensorische zenuwcellen geven via het centrale zenuwstelsel dat signaal door naar een specifieke plaats in de hersenen. In de hersenen werken

meerdere neuronen samen om de reactie op de prikkel te bepalen. Zo'n

groep van samenwerkende neuronen noemen we een verwerkingscentrum of hersencentrum. Zo heb je een groep neuronen die het beeld van het groene

CZS

Het verkeerslicht wordt groen! Fotoreceptoren in het netvlies registreren de

signaal

versturen van signalen en kan op verschillende manieren.

motorische neuronen

signaal

effectoren

licht interpreteren, het gezichtscentrum. Die informatie wordt doorgegeven aan andere centra in de hersenen die de reactie bepalen. Zij geven op hun

beurt signalen door aan de motorische centra die de spieren besturen. Via de motorische neuronen vertrekt vanuit de hersenen het signaal naar de spieren. Je klikt op de knop!

Als we de weg van receptor tot effector volgen, stellen we vast dat er

informatie binnen een neuron moet worden geleid; dat noemen we de

impulsgeleiding. De hele informatieoverdracht loopt over verschillende

130

THEMA 03

hoofdstuk 1

neuronen. Er zal dus ook informatie tussen neuronen moeten worden

overgebracht; dat noemen we de impulsoverdracht. Hieronder valt ook de

informatieoverdracht tussen de receptor en effector met hun aansluitende

neuronen. Een reactie op een prikkel kan niet ontstaan zonder de verwerking van de gegevens.

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.

De informatieoverdracht is de geleiding van informatie van receptor tot effector. De neuronen brengen informatie van de receptoren naar de

verwerkingscentra of hersencentra in de hersenen en van daaruit naar de effectoren.

• We onderscheiden twee vormen van informatieoverdracht:

• de impulsgeleiding binnenin het neuron,

• de impulsoverdracht tussen receptor en neuron, tussen twee

neuronen en tussen neuron en effector.

Impulsgeleiding

Neuronen brengen informatie met hoge snelheid over van de ene plaats in je lichaam naar de andere. Hoe gebeurt de communicatie over een grote

afstand in ons lichaam? De afstand van je ogen tot de hersenen is niet zo

groot, maar van de hersenen naar je vingers bedraagt toch één meter. En bij

sommige dieren is die afstand nog veel groter.

3 meter

Afb. 89 De afstand tussen receptoren en verwerkingscentra kan snel oplopen bij grotere diersoorten, zoals deze blauwe vinvis.

THEMA 03

hoofdstuk 1

131

OPDRACHT 8

Bekijk de video en beantwoord de vragen. 1

Wat gebeurt er als er een flinke tik wordt gegeven tegen de eerste dominosteen? BEKIJK DE VIDEO

De handeling wordt verschillende keren uitgevoerd. Vallen alle stenen even snel?

Afb. 90 Acht identieke dominostenen worden op een lat vastgekleefd met dunne plakband. De blokjes staan op een vaste afstand van elkaar.

Is het mogelijk de stenen in de andere richting te doen omvallen?

Wat gebeurt er als een lichte tik gegeven wordt tegen de eerste steen?

Wat gebeurt er als er enkele stenen in het midden verwijderd worden?

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.

Om te begrijpen hoe een signaal zich doorheen een neuron verplaatst, moeten we eerst het axon wat nauwkeuriger bestuderen. Het axon is

omgeven door een myelineschede die door de cellen van Schwann gevormd wordt. Tussen de opeenvolgende Schwann-cellen is er telkens een kleine

onderbreking in de myelineschede, de knopen van Ranvier. Daar is het axon niet gemyeliniseerd en ligt het celmembraan vrij.

Bij alle cellen is het celmembraan elektrisch geladen door de aanwezigheid van elektrisch geladen deeltjes of ionen aan weerszijden van het

celmembraan. Sommige deeltjes zijn positief geladen, andere zijn negatief

geladen. We stellen ze voor als plustekens en mintekens. Die deeltjes kunnen zich door het celmembraan verplaatsen via kleine openingen die we kanalen noemen. Die kanalen kunnen open- of dichtgaan. De verplaatsing van die geladen deeltjes of ionen is een elektrisch signaal.

132

THEMA 03

hoofdstuk 1

kanaaltjes gesloten

kanaaltjes open

Afb. 91 Ionkanaaltjes in het membraan van het axon

De verplaatsing van het elektrisch signaal doorheen het neuron noemen we de impulsgeleiding.

We onderscheiden drie fasen in de impulsgeleiding binnen het neuron.

Op het moment dat er geen impuls wordt doorgestuurd, is een neuron in rustfase. 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. Dat ladingverschil wordt

rustpotentiaal genoemd.

–70 millivolt

celmembraan

kanaal

extracellulair buitenzijde

Afb. 92 Tussen buiten- en binnenzijde van het celmembraan is er een ladingsverschil: rustpotentiaal.

celmembraan celmembraan intracellulair binnenzijde

THEMA 03

hoofdstuk 1

133

Op het moment dat de prikkeldrempel overschreden wordt, zal het neuron geactiveerd worden; de zenuwcel gaat over van de rustfase

naar de actiefase. Daarbij gaan kanaaltjes in het celmembraan open en kunnen positief geladen deeltjes naar binnen in het axon (afb. 94 - 1). Er zullen op die plek nu steeds meer positief geladen deeltjes aan

de binnenzijde van het axon zitten dan aan de buitenzijde. Daardoor verandert het ladingsverschil tussen binnenzijde en buitenzijde. We

noemen dat depolarisatie. De buitenzijde van het axon is nu negatief

geladen en de binnenzijde positief. Die plaatselijke ladingsverandering is het actiepotentiaal; zo ontstaat de impuls. Het is een elektrisch signaal

omdat het ontstaat door de verplaatsing van geladen deeltjes of ionen.

Een actiepotentiaal is een alles-of-nietsgebeurtenis: vergelijk het met de

dominosteen die valt of niet valt. A A

B B

= impuls

celmembraan

rustfase

actiefase

Afb. 93 Neuron in actiefase A Vorming van een impuls langs het celmembraan ter hoogte van een axon B Dwarsdoorsnede van een axon met ladingstoestand in de rustfase en de actiefase

De plaatselijke ladingsverandering is maar van korte duur. Na

de actiepotentiaal verplaatsen andere positieve ionen zich naar de buitenzijde van axon (afb. 94 - 2), zodat de oorspronkelijke

ladingsverdeling zich herstelt. De buitenzijde wordt weer positief

geladen, de binnenzijde negatief. Die fase noemen we de herstelfase.

We spreken van repolarisatie. Daarna is het axon gedurende een heel

korte tijd ongevoelig op die plaats. Er kan op die plaats even geen nieuwe

actiepotentiaal optreden.

134

THEMA 03

hoofdstuk 1

ladingsverdeling herstelt zich = repolarisatie

impulsgeleiding

depolarisatie als gevolg van actiepotentiaal

nog geen impuls rustpotentiaal

Afb. 94 1 Groen: Positief geladen deeltjes stromen binnen langs de kanaaltjes. 2 Rood: Positief geladen deeltjes verplaatsen zich weer naar de buitenzijde.

De plaatselijke ladingsverandering of actiepotentiaal ter hoogte van het

celmembraan wordt bijzonder snel voort geleid vanaf het cellichaam over de hele lengte van het axon. Dat komt omdat de plaatselijke in- en uitstroom

van ionen een nieuwe actiepotentiaal doet ontstaan in de zones die naast de actiepotentiaal liggen. 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. De verplaatsing van de actiepotentiaal noemen we de

membraanpotentiaal (mV)

impulsgeleiding.

actiepotentiaal

depolarisatie 0 prikkeldrempel

repolarisatie

rustpotentiaal

-50 rustpotentiaal 0

-100

7 tijd (ms)

Grafiek 4 Verloop van de elektrische veranderingen op de plaats van een actiepotentiaal

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.

BEKIJK DE VIDEO

OPDRACHT 9

Plaats de gebeurtenissen van een impuls in de juiste volgorde. Kies uit: actiepotentiaal – depolarisatie – repolarisatie – rustpotentiaal

THEMA 03

hoofdstuk 1

135

WEETJE Wanneer een rups aan een deel van de plant (zoals een 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

BEKIJK DE VIDEO

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. OPDRACHT 10

Waarneming

Afb. 95

Besluit

VIDEO DOMINOSTENEN

Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? Bekijk de video en beantwoord de vragen.

In de opdracht met de dominostenen kon je ontdekken dat een

sprongsgewijze impulsgeleiding de snelheid kan verhogen. Net zoals bij de

dominostenen, kan de snelheid van de impulsgeleiding in het axon 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.

De snelheid van de impulsgeleiding varieert ook volgens de soorten axonen. Die snelheid is afhankelijk van de dikte van het axon en van de dikte van de myelineschede. Naarmate de dikte van het axon toeneemt, gaat de impulsgeleiding sneller.

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 136

THEMA 03

hoofdstuk 1

op bijna 25 meter van de kop.

cellichaam

VERGELIJK DE GELEIDINGSSNELHEID

actiepotentiaal

ongemyeliniseerd axon gemyeliniseerd axon

100 tot 150 m/s

actiepotentiaal

insnoering van Ranvier

0,5 tot 10 m/s

myelineschede

depolarisatie

cellichaam

Afb. 96 Dankzij de myelineschede verloopt de impulsgeleiding veel sneller dan bij een omgekeerd ongemyeliniseerd axon.

De impulsgeleiding is de verplaatsing van een elektrisch signaal doorheen het neuron en verloopt in drie fasen.

• De rustfase: er wordt geen impuls doorgestuurd. Het ladingsverschil op dat moment is de rustpotentiaal; de buitenzijde van het

celmembraan van het axon is positief geladen en de binnenzijde negatief.

• De actiefase: de drempelwaarde wordt overschreden, een impuls wordt doorgestuurd. Positieve ionen stromen naar binnen via de

kanaaltjes. De buitenkant van het celmembraan wordt nu negatief geladen, de binnenkant positief; we noemen dat depolarisatie. Er ontstaat een actiepotentiaal of een impuls.

• De herstelfase: het neuron keert terug naar de oorspronkelijke

toestand. Positieve ionen verplaatsen zich naar de buitenkant van

het axon: repolarisatie. De buitenzijde is weer positief geladen, de

binnenzijde negatief.

Elke actiepotentiaal doet een actiepotentiaal ontstaan in de

naastliggende zone. De impulsgeleiding is de verplaatsing van de actiepotentiaal over het axon. Die impulsgeleiding loopt altijd in

dezelfde richting door het axon, namelijk van het cellichaam naar de eindknopjes.

De snelheid van de impulsgeleiding bij gemyeliniseerde axonen is veel

hoger dan bij niet-gemyeliniseerde axonen. Bij gemyeliniseerde axonen

gebeurt de impulsgeleiding sprongsgewijs én sneller naarmate de dikte van het axon en de myeline toeneemt. `

Maak oefening 6 t/m 10 op p. 179-181.

THEMA 03

hoofdstuk 1

137

Impulsoverdracht tussen neuronen

Als je de weg van de lichtprikkel van het groene licht tot het klikken op de knop hebt bestudeerd, dan heb je vastgesteld dat receptoren, neuronen

en effectoren met elkaar in verbinding staan. Die moeten dus in staat zijn impulsen aan elkaar over te dragen.

De impulsoverdracht tussen neuronen 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.

De meeste synapsen zijn chemische synapsen. Tussen het celmembraan

van het eindknopje van het axon en de volgende cel ligt een heel 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 celmembranen 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 celmembraan van de volgende cel terecht, waar ze zich binden aan specifieke

membraanreceptoren. De membraaneigenschappen wijzigen en ionen

kunnen daardoor gemakkelijk doorheen het celmembraan zodat er ook hier

een actiepotentiaal of impuls ontstaat. De overdracht van een impuls van cel naar cel noemen we neurotransmissie. A A

axon

B B

dendriet 4 1

neurotransmitter

axon

138

THEMA 03

hoofdstuk 1

synaps

eindknopjes

eindknopje

impuls

impuls 3 2

celmembraan

synaptische spleet

synaptisch blaasje elektrisch signaal

chemisch signaal

Afb. 97 A Voorstelling synaps B Neurotransmissie tussen een eindknopje van het ene neuron en een dendriet van het aansluitende neuron.

membraanreceptor

celmembraan

elektrisch signaal

Bij een chemische synaps wordt een elektrisch signaal dus omgezet in

een chemisch signaal. Neurotransmitters brengen de boodschap over van

het ene neuron naar de volgende cel. Dat chemisch signaal veroorzaakt een

ladingsverandering in het celmembraan van het aansluitende neuron en leidt zo tot een nieuw elektrisch signaal.

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.

De communicatie tussen een neuron en een spier- of kliercel verloopt op een vergelijkbare manier. Het motorische neuron sluit aan op de spier- of kliercel en in de synaps wordt door neurotransmitters de impuls overgedragen.

Receptoren kunnen gespecialiseerde cellen zijn zoals de fotoreceptoren in het netvlies; ook daar is er tussen de receptorcel en het aansluitende

sensorisch neuron impulsoverdracht. Koude- en warmtereceptoren uit de

huid zijn vrije zenuwuiteinden die onmiddellijk ook de sensorische neuronen zijn; hier is overdracht niet nodig.

Overdracht van informatie tussen zenuwcellen gebeurt ter hoogte van de synaps. Bij een chemische synaps vormen de neurotransmitters

een chemisch signaal. Die impulsoverdracht gebeurt in verschillende stappen. 1 2

Neurotransmitters komen vrij uit de synaptische blaasjes in de

synaptische spleet.

De neurotransmitter komt op het celmembraan van de volgende

cel terecht en wijzigt daar de membraaneigenschappen. Dat is een

De impuls bereikt de eindknopjes van het axon.

Ionen stromen naar binnen en veranderen de membraanpotentiaal.

Er ontstaat een nieuwe actiepotentiaal in de volgende cel, de impuls

is overgedragen.

Maak oefening 11 en 12 op p. 182.

chemisch signaal.

THEMA 03

hoofdstuk 1

139

WEETJE Drugs zijn stoffen die inwerken op de impulsgeleiding van ons lichaam. Dat kan tijdelijk aangenaam aanvoelen, waardoor ze verslavend zijn. We spreken daarom ook van genotsmiddelen.

De stoffen die in drugs zitten, werken in op de neurotransmissie binnen de synapsen. De moleculen van

drugs worden net als neurotransmitters herkend door membraanreceptoren. Ze kunnen een stimulerende

of remmende werking op de neurotransmissie teweegbrengen. Zo is alcohol een voorbeeld van een stof met een remmende werking op de impulsgeleiding. Als je te veel alcohol gedronken hebt, kun je niet meer goed spreken en kun je ook problemen hebben met je evenwicht of zicht. Dat is zeer gevaarlijk als je je in het

verkeer begeeft. Er zijn daarom heel wat sensibiliseringscampagnes rond drugs en alcohol in het verkeer.

Stimulerende stoffen verhogen de afgifte van dopamine. Meer dopamine verhoogt het gevoel van geluk en stimuleert de controle over bewegingen.

stimulerende stof

eindknopje synaptisch blaasje

impuls

axon

remmende stof

dopamine

synaptische spleet

neurotransmitter

membraanreceptor

dendriet

OPDRACHT 11 DOORDENKER

Je neemt een pijnstiller als je ondraaglijke pijn wilt bestrijden. Hoe kun je de werking van een pijnstiller in verband brengen met de stimulerende en remmende werking van bepaalde stoffen in een synaps?

140

THEMA 03

hoofdstuk 1

Remmende stoffen zorgen dat de neurotransmitter langer aanwezig blijft en dus langer kan werken. Dopamine en andere neurotransmitters hebben dan een langduriger en groter effect.

Afb. 98 De stimulerende werking van drugs zoals amfetamine (links) en de remmende werking van drugs zoals cocaïne (rechts)

Informatieverwerking

Het licht springt op groen, jij klikt op de knop. Je volgde al de weg van de impuls doorheen je lichaam. Maar hoe verwerken de hersenen die informatie?

De hersenen bevatten zones die de informatie van specifieke receptoren verwerken, ons leren associaties te maken en analytisch te denken, of

effectoren zoals de spieren of de klieren aansturen; dat zijn de hersencentra. Hoe zit dat in het voorbeeld van het verkeerslicht?

De lichtstralen van het groene licht vallen in op de fotoreceptoren in

het netvlies; een impuls vertrekt. Via de sensorische neuronen wordt die waarneming in het primaire gezichtscentrum in de hersenen verwerkt.

Die neuronen staan in verbinding met de neuronen van het secundaire

gezichtscentrum, die geven betekenis aan wat je ziet. Je herkent het groene

licht. Nu moet de reactie bepaald worden. Verschillende gebieden in de grote hersenen werken samen om de associatie en analyse te maken: ‘Ik zag een groen licht dus ik moet op de knop klikken’. In de secundaire motorische

centra zit opgeslagen hoe je op de knop moet klikken en zij zullen de impuls doorgeven aan de primaire motorische centra die je spieren aansturen. Je klikt op de knop.

Voor elke zintuigelijke waarneming is er een sensorisch centrum in je

hersenen. Vaak komen er heel veel prikkels op je af, maar de thalamus in de tussenhersenen zorgt voor een selectie van die prikkels en je concentratie. Voor de aansturing van onze effectoren zijn er verschillende motorische centra. Elke beweging die je kunt uitvoeren, is ergens opgeslagen. Als je bedenkt hoe fijn de motoriek van je vingers is, besef je dat er heel veel

motorische neuronen samenwerken om al die spieren aan te sturen. motorische centra

2 1

1 = primaire centra 2 = secundaire centra

gezichtscentrum

Afb. 99 Primaire en secundaire centra in de grote hersenen

Uit het voorbeeld van het groene licht kunnen we afleiden dat onze hersenen opgebouwd zijn uit verschillende hersencentra met elk hun specifieke functie.

THEMA 03

hoofdstuk 1

141

WEETJE Ook aan de hand van een netwerk van draden die

elektrische activiteit meten, kan men achterhalen welke

zones een bepaalde functie hebben. Die techniek wordt

elektro-encefalografie genoemd

(EEG). Ook daarbij wordt gemeten hersenactiviteit gerelateerd aan de

opdracht die de proefpersoon krijgt.

Hersencentra zijn groepen samenwerkende neuronen die: •

informatie van receptoren verwerken,

•

automatische lichaamsfuncties regelen,

• •

effectoren aansturen, impulsen selecteren.

•

verbanden leggen en analytisch denken,

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

142

THEMA 03

hoofdstuk 1

netwerken tussen neuronen verstevigen en dus ook beter onthouden.

1.3 Wat is het verschil tussen een gewilde beweging en een reflex?

Je leerde al langs welke zenuwen informatie tussen receptor, centrale

zenuwstelsel en effector worden doorgegeven. Maar wat doet het centrale

zenuwstelsel precies? Komt het tussen bij elke reactie op een prikkel? En hoe werkt het? Gebeurt de regeling van bijvoorbeeld de pupilreflex op dezelfde

manier als het gooien van een bal?

OPDRACHT 12

Onderzoek de verschillen in impulstraject voor een reflex en een gewilde beweging. Bestudeer daarvoor de figuren en vul de tabel aan. schakelneuronen in de functionele zone voor gewilde beweging

Een bal hard wegtrappen

rechterhemisfeer

Terugtrekreflex na contact met glas schakelneuron

sensorisch neuron

motorisch ruggenmergneuron

motorisch neuron

pijnreceptor in huid

bovenste dijspier

spiervezels

Afb. 100 Terugtrekreflex

bal wegtrappen met linkervoet

Afb. 101 Impulstraject of zenuwbaan bij een bewuste / gewilde beweging

THEMA 03

hoofdstuk 1

143

Terugtrekreflex na contact met glas

startpunt

Een bal hard wegtrappen

Nadat je een bal zag liggen (een

van de

bewuste gewaarwording), wil je hem

eerste

hard wegtrappen. Die gedachte heb je

impuls

eerst gemaakt in de schakelneuronen van de grote hersenen, waarna een impuls vertrekt vanuit je

verwerkingscentra in de hersenen.

prikkel

receptor

Drie na elkaar geschakelde neuronen: • •

•

effector

spieren van de

dijspieren

je voet terugtrekken

reactie

144

THEMA 03

Twee na elkaar geschakelde neuronen: •

motorisch neuron tussen

impulsgeleiding

hoofdstuk 1

•

spieren van de dijspieren

impulstraject bij een reflex prikkel receptor impulsgeleiding

via sensorisch neuron

beslissing in de hersenen

schakelneuronen in de hersenen en ruggenmerg

schakelneuron

impulstraject bij gewilde beweging

in ruggenmerg

impulsgeleiding

via motorisch neuron

impulsgeleiding via motorisch neuron

effector

reactie

Een reflex is een snelle en onbewuste reactie op een prikkel. 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.

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 gewilde beweging kan er eerst een impuls aankomen in je grote

hersenen, maar je kunt ook bewust beslissen om een actie uit te voeren.

Schakelneuronen in een neuraal netwerk doen een nieuwe impuls ontstaan. Die wordt via motorische neuronen naar de effectoren geleid. Een gewilde beweging volgt vaak, maar niet altijd, 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.

THEMA 03

hoofdstuk 1

145

Een impulstraject voor een reflex verloopt via een receptor. De impuls verplaats zich via een reflexboog: dat is een aaneenschakeling van

sensorische neuronen, soms schakelneuronen, en motorische neuronen die zorgt voor een snelle reactie. Je wordt je vaak pas bewust van de beweging, nadat de reflex al voltooid werd.

Het impulstraject voor een gewilde beweging vertrekt vanuit een

functionele zone in de grote hersenen. De impuls verplaatst zich via motorische neuronen tot aan de spieren.

Je bent je bewust van je wil tot bewegen. Meestal, maar niet altijd, is dat

een gevolg van een voorafgaande bewuste gewaarwording.

Een gewilde beweging kan volgen op een bewuste gewaarwording, of kan in de hersenen zelf ontstaan. `

Maak oefening 13 en 14 op p. 183-184.

WEETJE

linkerquadriceps

Heel vaak onderzoekt een arts je met een

kniepeesreflextest. Daarbij slaat hij of zij

onverwacht met een hamertje op je kniepees (onder je knieschijf). Die stevige structuur,

kniepees

die de verbinding vormt tussen je bot en je bovenste dijspieren, wordt met een

tik ingedrukt, waardoor ook je bovenste

BEKIJK DE KNIEPEESREFLEX

dijspieren plots verlengen. Als alles goed

werkt, zou je daardoor een strekreflex moeten

vertonen. Als dat niet het geval is, dan zou dat een indicatie kunnen zijn voor een hernia.

Afb. 102 Met een hamertje wordt de kniepeesreflextest uitgevoerd.

Een pasgeboren baby heeft nog niet de tijd gehad om iets te kunnen leren. Toch is hij in staat om op bepaalde prikkels te reageren. Die reacties zijn aangeboren reflexen zoals de zuigreflex, slikreflex, loopreflex, grijpreflex, schrikreflex, voetzoolreflex … Die reflexen zijn noodzakelijk voor het overleven van de pasgeboren baby.

De aangeboren reflexen verdwijnen geleidelijk tijdens de motorische

ontwikkeling van de baby gedurende het eerste levensjaar. Dat komt door de ontwikkeling van de hersenen en

de zenuwbanen. De baby krijgt steeds meer willekeurige controle over zijn lichaamsbewegingen waardoor die

reflexbewegingen geleidelijk verdwijnen

en door bewuste gedragingen vervangen

worden. De slikreflex en de kokhalsreflex zijn twee aangeboren reflexen die nooit verdwijnen. 146

THEMA 03

hoofdstuk 1

Afb. 103 Zuigreflex, test voetzoolreflex en loopreflex

1.4 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

Het centrale zenuwstelsel in je lichaam beoordeelt en beslist welke reactie er volgt op een prikkel. De reactie is er altijd 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 best rond 37 °C.

constant houden van je lichaamstemperatuur. Het lichaam werkt immers het

centrale lichaamstemperatuur

perifere lichaamstemperatuur

Afb. 104 A Hoge omgevingstemperatuur B Lage omgevingstemperatuur

In thema 1 heb je geleerd dat een afkoeling of opwarming van je lichaam wordt geregistreerd door thermoreceptoren in je huid. De conductoren

brengen die informatie over naar de effectoren die op een gepaste manier reageren op de verandering in temperatuur.

Het zenuwstelsel regelt als conductor het behoud van je

lichaamstemperatuur. De thermoreceptoren brengen informatie over de temperatuursverandering via sensorische 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, via motorische neuronen, te versturen naar effectoren, zodat je lichaamstemperatuur weer kan worden bijgestuurd.

Zoals je al leerde, resulteert bij koude 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 verwijden van de bloedvaten in de huid en de werking van 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

hersencentrum voor temperatuurregulatie en van je tussenhersenen een verwerkingscentrum.

THEMA 03

hoofdstuk 1

147

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.

Sensor

Om gemakkelijk warmte af te geven gaan de haren op het lichaam plat liggen.

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.

Effectoren

De hypothalamus, een klein tussendeel van de hersenen, verwerkt de informatie van de thermoreceptoren en stuurt zenuwsignalen naar meerdere effectoren.

Verwerkingscentrum Afb. 105 Homeostase voor je lichaamstemperatuur

148

THEMA 03

hoofdstuk 1

De spierbewegingen van het bibberen wekken warmte op.

Het regelsysteem streeft voortdurend naar een waarde van 37 °C omdat je lichaamsprocessen bij 37 °C optimaal verlopen.

We spreken van homeostase. Het regelsysteem krijgt 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 ondanks de veranderende gebeurtenissen en processen rondom en in je lichaam.

Regelsystemen zorgen ervoor dat heel wat variabelen of parameters

in je lichaam voortdurend rond een evenwichtswaarde schommelen. Het zuurstofgehalte in het bloed, ademhalingsfrequentie, hartritme,

bloedsuikerspiegel, vochtbalans, mineraalconcentraties, bloeddruk … zijn

mogelijke parameters.

geleiding

verwerkingscentrum signalen

receptoren

effectoren

thermoreceptoren

reactie

prikkel

signalen

hypothalamus

37 °C lichaamstemperatuur

homeostase

< 37 °C

> 37 °C

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

- is ontspanning

Afb. 106 Homeostase voor de lichaamstemperatuur

Het autonome zenuwstelsel regelt al deze automatische processen en zorgt onbewust voor de homeostase van onder andere je lichaamstemperatuur. Homeostase is het stabiel houden van bepaalde parameters 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.

THEMA 03

hoofdstuk 1

149

1.5 Wat kan de werking van het zenuwstelsel verstoren?

OPDRACHT 13

Als de impulsgeleiding verstoord is: multiple sclerose.

Zowat 12 000 mensen in ons land lijden aan multiple sclerose (MS). Dat is een Myeline (oranje) vormt een isolatielaag rondom de uitloper van de zenuwcel (grijs). Daardoor verplaatst de actiepotentiaal zich sneller chronische auto-immuunziekte: en kan dus ook de impulsgeleiding snel verlopen. afweercellen van het lichaam B tasten de myelineschede rond axonen in het centrale zenuwstelsel aan. Daardoor Door afbraak van de myeline wordt de impulsgeleiding steeds slechter. Dat leidt tot het ontstaan van klachten. wordt de impulsgeleiding doorheen het axon ernstig C verstoord of zelfs verhinderd, waardoor uitvalsverschijnselen optreden: krachtverlies, Als de myeline vrijwel volledig is afgebroken, zal helemaal geen signaaloverdracht meer kunnen plaatsvinden. blindheid, geheugenproblemen, coördinatiestoornissen ... 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. Je kon in de tekst lezen dat de myelineschede wordt beschadigd of onderbroken is. Wat is het gevolg

daarvan voor de werking van het organisme?

WEETJE

Meningitis of ontsteking van de hersenen ruggenmergvliezen Meningitis of hersenvliesontsteking is een ontsteking van de beschermende

vliezen rond de hersenen en het ruggenmerg. Meningitis ontstaat meestal

Afb. 107

door een bacteriële of een virale infectie. Bacteriën die meningitis

veroorzaken, zitten vaak onschuldig in de neus en keelholte. Wanneer

je weerstand verzwakt, kunnen de bacteriën vermenigvuldigen en via je

bloedbaan de hersenen bereiken en hersenvliesontsteking veroorzaken. Sinds 2002 bestaan er vaccinaties tegen sommige soorten bacteriën die meningitis kunnen veroorzaken.

Het zenuwstelsel is een ingenieus systeem dat de werking van een organisme regelt en coördineert. Vanuit de hersenen vertrekt een uitgebreid netwerk dat de werking van de weefsels en organen

coördineert. Jammer genoeg is het zenuwstelsel geen feilloos systeem en kan er altijd iets fout lopen. 150

THEMA 03

hoofdstuk 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels? 1.1 Uit welke delen bestaat het zenuwstelsel? A Indeling naar bouw De geleiding van informatie gebeurt door zenuwcellen of neuronen. Aan een neuron kunnen we verschillende delen

herkennen:

dendrieten

axon

eindknopjes

myelineschede

celkern knoop van Ranvier

doorsnede in lengte

cellichaam

celkern

axon

Cel van Schwann produceert myeline.

• een cellichaam; •

: vertakte uitlopers die informatie naar het cellichaam brengen;

• een

: een uitloper die heel lang kan zijn en die alleen op het uiteinde

vertakt is. Het uiteinde van elke vertakking is verbreed, de eindknopjes. Het axon kan omgeven zijn met , dat ter hoogte van de

onderbroken is. Het axon leidt informatie van het cellichaam naar andere cellen.

• 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.

Op basis van de ligging, functie en aanwezige beschermende structuren kan het zenuwstelsel ingedeeld worden in het centrale zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel.

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

151

Centraal zenuwstelsel onderdelen

•

(1)

•

functie

Perifeer zenuwstelsel

(2)

Alle informatie van de receptoren wordt hier gecentraliseerd en

•

(3)

•

(5)

•

(4)

De bundels zenuwcellen of

van het perifere

zenuwstelsel vormen de verbinding

tussen het centrale zenuwstelsel en de

buikzijde

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

B Soorten neuronen

Soorten neuronen volgens richting van de impuls: •

: geleiden impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel.

•

: geleiden impulsen tussen diverse neuronen binnen

•

: geleiden impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar effectoren.

152

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

het centrale zenuwstelsel.

C Indeling naar functie Het

zenuwstelsel zorgt voor de bewustwording en de bewuste reacties.

Het

zenuwstel regelt de onbewuste levensprocessen in het individu.

1.2 Hoe gebeurt de overdracht en verwerking van informatie in het zenuwstelsel? A Informatieoverdracht

De informatieoverdracht is de geleiding van informatie van receptor tot effector. De zenuwcellen of neuronen

brengen informatie van de receptoren naar de verwerkingscentra of hersencentra in de hersendoelwitcellen en van daaruit naar de effectoren.

B Impulsgeleiding Rustfase

Actiefase

• geen impuls

overschreden.

• terugkeer naar de

• De binnenzijde van het

• De prikkeldrempel is

Herstelfase

membraan van een neuron is geladen ten opzichte van de

ionen stromen naar binnen zodat de binnenzijde van het membraan steeds

buitenzijde: de rustpotentiaal.

•

wordt: depolarisatie. (1)

• De binnenzijde wordt

positief ten opzichte van de

oorspronkelijke toestand

• Positieve ionen stromen

weer naar buiten waardoor de binnenzijde weer

wordt: repolarisatie. (2)

• De

herstelt zich.

buitenzijde: de

signaal. Elke

De actiepotentiaal is een verplaatsing van ionen en vormt een

actiepotentiaal veroorzaakt in de naastliggende zone van het axon een nieuwe actiepotentiaal. De voortplanting van die actiepotentialen noemen we de impuls.

De verplaatsing van de actiepotentiaal over het axon van het cellichaam naar de eindknopjes noemen we .

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

153

C Impulsoverdracht tussen neuronen Ter hoogte van de synaps eindigt het axon en wordt de informatie overgedragen naar de volgende cel, dit is de .

Bij een

4 1

wordt een elektrisch signaal omgezet in een

neurotransmitter

chemisch signaal. Dat bestaat uit neurotransmitters

axon

eindknopje

impuls

impuls 3 2

membraanreceptor

die worden afgegeven in de synaptische spleet en

cel kunnen beïnvloeden en er een impuls in kunnen doen ontstaan.

D Informatieverwerking

celmembraan

zo de membraaneigenschappen van de volgende

synaptisch blaasje

elektrisch signaal

synaptische spleet

chemisch signaal

celmembraan

elektrisch signaal

Hersencentra zijn groepen samenwerkende neuronen die: •

•

• •

informatie van

associaties maken en analytisch denken,

verwerken,

aansturen,

•

automatische lichaamsfuncties regelen, impulsen selecteren.

In je hersenen

beslissen onbewust welke

groepen neuronen informatie. Ze beoordelen informatie en

154

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

moet volgen.

1.3 Wat is het verschil tussen een gewilde beweging en een reflex? Gewilde beweging Impulstraject

Reflex

impulstraject bij een reflex

impulstraject bij gewilde beweging

prikkel

beslissing receptor

in de hersenen

impulsgeleiding

via sensorisch neuron

in de hersenen en ruggenmerg

schakelneuronen

schakelneuron in ruggenmerg

impulsgeleiding

via motorisch neuron

effector

Verwerking

effector reactie

reactie

via motorisch neuron

• Verwerkingscentra voor

de grote hersenen

• Vaak zonder verwerking,

rechtstreekse impulsgeleiding naar de

bv. bij

de strekreflex

• Soms verwerking in de

van

het ruggenmerg of de hersenen, bv. bij de terugtrekreflex of pupilreflex

Automatisch / Bewust

Snelheid reactie

De impuls voor de gewenste beweging

De schakelneuronen van

van de verwerkingscentra voor

bewuste gewaarwording in de

vertrekt vanuit schakelneuronen gewilde bewegingen in de

sneller / trager want kort / langer impulstraject

de verwerkingscentra voor

zijn niet

betrokken bij het impulstraject.

sneller / trager want kort / langer impulstraject

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

155

1.4 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? Homeostase is het zelfstandig

houden van geschikte

voor inwendige parameters, ondanks de

gebeurtenissen en processen rondom

en in het lichaam. Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een daarbij een belangrijke rol. Het

regelt automatische onbewuste processen.

Het

regelt alle bewust gewenste bewegingen.

geleiding

signalen

hypothalamus

receptoren prikkel

verwerkingscentrum signalen

thermoreceptoren

effectoren reactie

37 °C lichaamstemperatuur

homeostase

> 37 °C

< 37 °C

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

- is ontspanning

1.5 Wat kan de werking van het zenuwstelsel verstoren? Aandoeningen van het zenuwstelsel verstoren de werking van de hersenen, het ruggenmerg en de zenuwen. De

meest voorkomende aandoeningen van het zenuwstelsel zijn: multiple sclerose, Parkinson, epilepsie, hernia …

156

THEMA 03

synthese hoofdstuk 1

HOOFDSTUK 2

Î Hoe coördineert het hormonale stelsel de reacties op prikkels? LEERDOELEN Je weet al:

M dat het hormonale stelsel tot de conductoren behoort; M dat hormonen signaalstoffen zijn die zorgen voor het geleiden van informatie;

M wat een feedbacksysteem is. Je leert nu:

M welke rol het hormonale stelsel als conductor speelt; M hoe hormonen bij bepaalde cellen een reactie herkennen;

M hoe het feedbacksysteem de werking van endocriene klieren regelt;

uitdaging van het wiel, spanning alom! Had je klamme handen? Ging je plots

sneller ademhalen? Of was het misschien een makkie? Je leerde in thema 1 dat die

processen door hormonen of signaalstoffen gestuurd worden. Samen met het

zenuwstelsel zorgt het hormonale stelsel voor geleiding van informatie tussen receptoren

veroorzaken of hoe hormonen hun doelwitcellen

Je zult het wel gemerkt hebben bij de

M wat de werking van het hormonale stelsel kan verstoren.

en effectoren. Maar hoe gebeurt dat precies? Hoe zorgen hormonen voor reacties? Zijn er verschillende hormonen? En hoe zorgt het hormonale stelsel mee voor homeostase?

2.1 Welke rol speelt het hormonale stelsel als conductor?

OPDRACHT 14

In thema 1 leerde je dat adrenaline je helpt reageren in een stresserende situatie. Beantwoord de vragen. Waar wordt dit hormoon geproduceerd?

Noteer zo veel mogelijk effecten van dit hormoon.

Wat is de rol van dit hormoon in het regelsysteem in ons lichaam?

Wanneer de stresserende of angstaanjagende situatie weer weg is, keert je lichaam naar de normale

situatie terug. Hoe noemen we dat streven naar een dynamisch evenwicht of stabiel inwendig milieu?

THEMA 03

hoofdstuk 2

157

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 Schildklierhormonen, zoals thyroxine, zijn

in nieuwe producten binnen in je lichaamscellen. 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. 1

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.

Bij welk proces in ons lichaam speelt thyroxine bijgevolg ook een rol?

en meisjes.

Als reactie in een angstaanjagende of stresserende situatie produceert de

bijnier adrenaline. Dat hormoon wordt via het bloed door het hele lichaam

getransporteerd en zet vervolgens verschillende effectoren in actie: je hart-

en ademhalingsritme stijgen, je spieren krijgen meer energie … Het hormoon

adrenaline fungeert dus als een geleider van informatie in ons lichaam, het is

een conductor.

Hormonen of signaalstoffen regelen ook andere processen.

Het hormoon thyroxine, aangemaakt in de schildklier, stimuleert samen met groeihormonen dan weer de intensiteit van de stofwisseling en de

celgroei. Als je lichaam meer thyroxine produceert, start de groei vroeger

in de puberteit. Zo kun je verklaren dat pubermeisjes vaak groter zijn dan puberjongens. Omdat thyroxine de celstofwisseling stimuleert, zal er ook

meer energie vrijkomen in die cellen en krijg je het warmer. Het hormoon speelt dus ook een rol in de temperatuurregeling van ons lichaam.

Deze voorbeelden illustreren dat hormonen op verschillende plaatsen in

ons lichaam informatie geleiden. Het hormonale stelsel speelt een rol als

conductor in ons lichaam. Hormonen zetten effectoren aan het werk zodat een gepaste reactie kan volgen op een prikkel.

158

THEMA 03

hoofdstuk 2

Conductoren maken deel uit van het regelsysteem in een organisme dat

het inwendig milieu in evenwicht houdt zodat een stabiele situatie ontstaat. Via het feedbacksysteem zorgen hormonen ervoor dat veranderingen van meerdere factoren binnen bepaalde grenzen worden gehouden. Voorbeeld:

• adrenaline zorgt voor gepaste reacties in een stresserende situatie maar wordt nadien weer afgebroken, zodat je opnieuw rustig wordt;

• thyroxine regelt de stofwisseling.

Het behouden van een dynamisch evenwicht noemen we homeostase. Het is

de toestand waarin het lichaam optimaal kan functioneren.

Het hormonale stelsel speelt in ons lichaam een rol als conductor. Via hormonen of signaalstoffen wordt informatie in ons lichaam

doorgegeven. Die signaalstoffen zorgen ervoor dat effectoren voor een gepaste reactie kunnen zorgen en dat verschillende processen in ons lichaam gecoördineerd worden.

Een feedbacksysteem is een regelsysteem in een organisme dat het

inwendig milieu in evenwicht houdt, zodat een stabiele situatie ontstaat. Homeostase is het in stand houden van een stabiel inwendig milieu. Maak oefening 15 op p. 184.

WEETJE

Onderzoek heeft uitgewezen dat het knuffelhormoon ‘oxytocine’ mensen met autisme socialer kan maken. In de test waren 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.

THEMA 03

hoofdstuk 2

159

2.2 Hoe herkennen hormonen hun doelwitcellen?

Hoe weet een hormoon welke effector hij aan het werk moet zetten? En hoe

weten effectoren op hun beurt dat een hormoon voor hen bestemd is? In het bloed circuleren immers tegelijkertijd verschillende hormonen die allemaal

alle delen van het lichaam, en dus meerdere effectoren, bereiken. Hormonen worden geproduceerd in speciale kliercellen. Die kliercellen vormen de

hormonen of signaalmoleculen met bouwstoffen die uit het bloed worden gehaald. Dat is mogelijk dankzij het nauwe contact tussen de omgevende

haarvaten en de kliercellen. Vaak komen de kliercellen in groepjes voor, ze vormen dan een klier. Die klieren die hormonen afscheiden 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’.

haarvaten

endocriene kliercellen

hormonen in de bloedbaan

Afb. 108 Endocriene klier

Eenmaal opgenomen in je bloed worden hormonen naar alle plekken van je lichaam getransporteerd. Hoe is het mogelijk dat een welbepaald hormoon op de juiste plaats in het lichaam zijn signaalfunctie kan uitvoeren? Een

hormoon zal bij de effectoren pas een reactie uitlokken als cellen van de

160

THEMA 03

hoofdstuk 2

effector gevoelig zijn voor dat hormoon. Die hormoongevoelige effectorcellen noemen we doelwitcellen.

Je kunt je nu afvragen op welke manier een doelwitcel het hormoon herkent. In het celmembraan van doelwitcellen komen membraanreceptoren

voor. Dat zijn moleculen die precies passen op de moleculestructuur

van een bepaald hormoon. Bestudeer even afbeelding 109. Alleen aan

membraanreceptor 1 kan het gegeven hormoon binden en bij de doelwitcel

een reactie uitlokken. Bij membraanreceptoren 2 en 3 horen hormonen met een andere moleculestructuur.

membraanreceptor 1 geactiveerd membraanreceptor 2

hormoon

celmembraan

celkern

cytoplasma

membraanreceptor 3

Afb. 109 Doelwitcel met drie verschillende membraanreceptoren

Vergelijk het hormoon met een sleutel die door zijn specifieke vorm in een welbepaald slot past. Zodra het hormoon langs een celmembraan van een doelwitcel passeert, gaat het een binding met de membraanreceptor aan.

Zodra die binding gerealiseerd is, wordt de doelwitcel geactiveerd en alleen dan kan de cel op het hormoon reageren.

Dat sleutel-slot-principe verklaart waarom hormonen slechts één of een

zeer beperkt aantal effectoren kunnen aansturen: het hormoon moet op de

membraanreceptor van de doelwitcel passen. Daardoor is het hormoon een

geleider of conductor in het regelsysteem.

sleutel = hormoon

correcte pasvorm

slot = receptormolecule

reactie in de doelwitcel zal volgen

Afb. 110 Sleutel-slot-principe tussen hormoon en membraanreceptor

Hormonen worden via het bloed getransporteerd. Dat wil zeggen dat ze

signalen kunnen overbrengen naar lichaamsdelen die veraf gelegen zijn van de endocriene klier waar ze geproduceerd worden. Daardoor kan het even duren vooraleer een hormoon zich zal binden aan de membraanreceptor en een reactie zal veroorzaken. 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 immers langzaamaan door de lever afgebroken.

THEMA 03

hoofdstuk 2

161

Het hormoon stroomt langs alle weefsels in het lichaam.

Ook vetweefsel heeft geen receptor voor het hormoon.

Endocriene klieren geven hormonen af aan het bloed. hormonen in de bloedstroom

De doelwitcellen van het hormoon hebben de juiste receptor op het membraan.

Zenuwweefsel heeft geen receptor voor het hormoon en is dus geen doelweefsel.

Hormoonreceptorcomplex

membraanreceptor

Afb. 111 Werking hormonen

Hormonen stimuleren die weefsels die de juiste receptoren bezitten.

Een hormoon wordt geproduceerd door endocriene kliercellen en komt rechtstreeks in het bloed terecht. Via het bloedvatenstelsel kunnen hormonen alle delen van het lichaam bereiken.

Een hormoon zal pas een reactie uitlokken als cellen daar gevoelig voor zijn. Men zegt dat één hormoon specifieke doelwitcellen heeft. Enkel zij kunnen dus reageren als het hormoon zich aanbiedt.

Het sleutel-slot-principe verklaart waarom hormonen slechts bepaalde effectoren aansturen: het hormoon moet op de membraanreceptor van

de doelwitcel passen.

Om die reden is een hormoon een geleider in een regelsysteem. Een hormoon heeft enkel invloed op doelwitcellen met een passende

membraanreceptor. Die doelwitcellen fungeren als effector en reageren op het hormoon.

Het transport van hormonen gebeurt eerder langzaam, omdat bloed niet snel stroomt. Hormonen blijven niet in het bloed maar worden in de lever afgebroken. `

162

THEMA 03

hoofdstuk 2

Maak oefening 16 en 17 op p. 185.

OPDRACHT 16

Ga online op zoek naar de antwoorden om de onderstaande vragen te beantwoorden. 1

Waar in je lichaam komt welke endocriene klier voor? Vul het overeenkomstige nummer in op de juiste plaats op de tekening.

Welke hormonen produceert elke klier? Kies uit: testosteron – parathormoon – adrenaline – thymosine – insuline – thyroxine – oestrogeen – progesteron – groeihormoon – erytropoëtine (epo) – glucagon – calcitonine –

schildklierstimulerend hormoon – hypofysestimulerend hormoon Endocriene klier

α- en β-cellen

eierstok

Hormonen

van de

alvleesklier

teelballen

schildklier

bijnier

hypofyse

thymus

hypothalamus

nier

bijschild-

klieren

THEMA 03

hoofdstuk 2

163

2.3 Wat is de coördinerende rol van hormonen in het feedbacksysteem?

Regeling bloedsuikerspiegel

OPDRACHT 17

A glucosepeil B insulinepeil normale bloedsuikerspiegel

bloedsuikerspiegel

1,4 g/L

0,7 g/L

De onderstaande grafiek toont de schommelingen van het glucose- en insulinegehalte in het bloed. De tijdstippen 1, 2 en 3 zijn de momenten waarop gegeten werd.

tijd avond

Bekijk de rode curve van het glucosepeil. Wat stel je vast? Verklaar.

ochtend

Bekijk nu de blauwe curve van het insulinepeil en vergelijk ze met de rode curve. Wat stel je vast? Vink aan.

De blauwe curve loopt gelijk met de rode curve.

De blauwe curve volgt de rode curve, maar iets later in de tijd.

De groene lijnen zijn de ondergrens en bovengrens bij een normale bloedsuikerspiegel. Schrap wat

De rode curve volgt de blauwe curve, maar iets vroeger in de tijd.

niet past.

De bloedsuikerspiegel is constant / schommelt tussen bepaalde grenswaarden bij een gezonde levenswijze.

164

THEMA 03

hoofdstuk 2

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. Bovendien beschadigt een teveel aan glucose de cellen. Het kan ook leiden tot suikerziekte of diabetes, en zwaarlijvigheid of obesitas.

Uit het bovenstaande onderzoek kun je afleiden dat de plots veranderende

hoeveelheid van een stof, zoals hier de verhoogde aanwezigheid van glucose

in je bloed, een inwendige prikkel kan vormen voor je lichaam. Uit de

waarnemingen blijkt dat je lichaam daarop reageert door het glucosegehalte weer te verlagen.

Het is een van de taken van de alvleesklier of de pancreas om het

glucosegehalte in het bloed binnen bepaalde grenzen te houden. Die

grenswaarden van glucose liggen, in niet-nuchtere toestand, tussen 4 en 8 mmol/l (70 en 140 mg/dL). Het glucosegehalte in het bloed wordt dus voortdurend gemeten en bijgestuurd.

In de pancreas liggen bepaalde cellen, de alfa- en bètacellen (α- en

β-cellen), die de hoeveelheid glucose kunnen meten; ze werken als het ware als een glucosesensor. Die cellen liggen gegroepeerd in de eilandjes van Langerhans.

eilandjes van Langerhans

bloedvat β-cel

α-cel

β-cellen geven insuline af aan het bloed.

insuline glucosemolecule

rode bloedcel bloedvat

Insuline stimuleert lichaamscellen, zoals spieren, om glucose op te nemen.

skeletspier

Afb. 112 Het hormoon insuline zorgt voor een verlaging van de bloedsuikerspiegel.

THEMA 03

hoofdstuk 2

165

Stijgt je bloedsuikerspiegel na een maaltijd of een blikje frisdrank boven de grenswaarde, dan nemen de β-cellen die stijging waar en produceren ze de gepaste 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 door de β-cellen aan het bloed afgegeven en zorgt ervoor dat bepaalde

lichaamscellen extra glucose uit het bloed kunnen opnemen, waardoor het glucosegehalte in het bloed daalt.

In spiercellen en levercellen zal insuline ervoor zorgen dat glucose wordt

omgezet in glycogeen. In vetcellen stimuleert insuline de omzetting naar vet. het hormoon.

Die lichaamscellen zijn dus de effectoren: het zijn de cellen die reageren op Wanneer de bloedsuikerspiegel de drempelwaarde bereikt, neemt de

productie van insuline af. Dat regelsysteem is een negatieve terugkoppeling of negatieve feedback. WEETJE

Uit de grafieken kun je afleiden dat door het gelijktijdig eten van drie kleine snoepjes je langdurig voorbij de grenswaarde voor glucose in je bloed gaat. De bloedsuikerspiegel wordt ook hoger. Je vetcellen kunnen dus

langdurig glucose omzetten in vet. Door het verspreid eten van drie kleine snoepjes ga je een minder hoge bloedsuikerspiegel verkrijgen en je vetcellen gaan minder langdurig glucose kunnen omzetten in vet. bloedsuikerspiegel (mmol/L) vetopslag

glucosepeil

normale bloedsuikerspiegel

bloedsuikerspiegel (mmol/L)

tijd

Grafiek 5 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

glucosepeil

vetopslag

normale bloedsuikerspiegel

166

THEMA 03

hoofdstuk 2

tijd

Grafiek 6 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

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 α-cellen registreren de te lage bloedsuikerwaarden

en produceren dan het hormoon glucagon. Dat hormoon wordt door de

bloedbaan tot bij specifieke doelwitcellen gebracht, de levercellen. Glucagon stimuleert de levercellen om de reservestof glycogeen opnieuw om te

zetten in glucose. Bovendien maken de levercellen extra glucose aan uit

andere stoffen. Glucose komt in de bloedbaan terecht 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.

alvleesklier

lever

glucosemolecule

glucagon

bloedvat

Afb. 113 Het hormoon glucagon zorgt voor een verhoging van de bloedsuikerspiegel.

Insuline en glucagon beïnvloeden de bloedsuikerspiegel op een

tegengestelde manier; ze hebben een antagonistische werking. Ze zijn er echter beide op gericht een afwijkende bloedsuikerspiegel weer naar de gewenste evenwichtswaarden te brengen.

THEMA 03

hoofdstuk 2

167

OPDRACHT 18

Vul op basis van de schematische voorstellingen het regelsysteem voor het realiseren van een gewenste bloedsuikerspiegel aan. Beantwoord daarna de vragen op p. 179.

prikkel

verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed

verlaging van de glucoseconcentratie in het bloed

β-cellen in de alvleesklier

α-cellen in de alvleesklier

sensor

reactie

sensor

opname van glucose uit het bloed

afgave van glucose aan het bloed

conductor

insuline

glucagon

effector

effector levercellen

reactie

spiercellen, levercellen en vetcellen

hormoon insuline

SENSOR

HOMEOSTASE bloedsuikerspiegel tussen 4 en 8 mmol/L

PRIKKEL

hormoon glucagon

SENSOR

Afb. 114 Regelsysteem voor de homeostase van de bloedsuikerspiegel

168

THEMA 03

hoofdstuk 2

EFFECTOR

REACTIE

EFFECTOR

Leg uit waarom glucagon en insuline antagonistische hormonen worden genoemd.

Leg uit hoe beide groepen kliercellen en hun hormonen voor homeostase kunnen zorgen.

De α- en β-cellen van de alvleesklier, hun hormonen glucagon en insuline, en de doelwitcellen zorgen er samen voor dat de glucoseconcentratie in

het bloed binnen de grenswaarden blijft. Het produceren van de hormonen

door de hormoonklieren gebeurt dus om bij verstoringen de normale

situatie weer te herstellen. Op die manier wordt de bloedsuikerspiegel via een feedbacksysteem in evenwicht gehouden en regelt je lichaam dus de

homeostase.

Het hormonale stelsel heeft een coördinerende rol in het lichaam.

Hormonen zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een verstorende inwendige prikkel om de homeostase te behouden of te herstellen.

Een hormoon vormt daarmee een schakel tussen receptor en effector om tot een reactie te komen: het is een geleider of conductor in een regelsysteem of feedbacksysteem.

De bloedsuikerspiegel wordt geregeld door de hormonen insuline en glucagon. Die hormonen handhaven de homeostase van de bloedsuikerspiegel.

• Insuline wordt aangemaakt door de β-cellen van de alvleesklier.

Insuline zorgt ervoor dat de doelwitcellen extra glucose opnemen uit het bloed wanneer de bloedsuikerspiegel stijgt.

• Glucagon wordt aangemaakt door de α-cellen van de alvleesklier. Glucagon zorgt ervoor dat de lever extra glucose afgeeft aan het bloed wanneer de bloedsuikerspiegel daalt.

Wanneer het glucosegehalte de grenswaarden bereikt, wordt de

productie van insuline en glucagon afgeremd door een negatieve

terugkoppeling of negatieve feedback. `

Maak oefening 18 t/m 20 op p. 185-186.

THEMA 03

hoofdstuk 2

169

2.4 Wat kan de werking van het hormonale stelsel verstoren?

Diabetes of suikerziekte is een aandoening waarbij de homeostase van

glucose verstoord is. Dat geeft aanleiding tot verhoogde bloedsuikerwaarden als gevolg van te weinig of geen insuline. Er zijn verschillende soorten

diabetes waarvan diabetes type 1 en diabetes type 2 het meest voorkomen. Men schat het aantal suikerzieken in Vlaanderen op een half miljoen. type 2.

5 tot 10 % heeft diabetes type 1, de overige 90-95 % lijdt aan diabetes

Diabetes type 1

Deze vorm van suikerziekte begint meestal op jonge leeftijd. De aanleiding is de afbraak van de insulineproducerende

β-cellen door ons eigen afweersysteem. Er wordt bijgevolg weinig tot geen insuline meer aangemaakt waardoor de

cellen onvoldoende glucose opnemen. De cellen hebben

VIDEO INSULINEPEN

echter energie nodig en sturen signalen naar de lever die op

zijn beurt glucose aanmaakt. Daardoor stijgen de bloedsuikerwaarden nog

meer, wat tot gevaarlijk hoge waarden kan leiden.

Als je aan diabetes type 1 lijdt, moet je een glucosearm dieet volgen.

Daarnaast moet je ook verschillende keren per dag insuline inspuiten om de gestegen bloedsuikerspiegel te normaliseren. Dat kan met een insulinepen. Wil je weten hoe zo’n insulinepen werkt? Scan dan de QR-code.

Je kunt ook een insulinepomp gebruiken die altijd de juiste hoeveelheid insuline toedient om de bloedsuikerspiegel op peil te houden. Een

insulinepomp heeft het voordeel dat er geen meerdere keren per dag een spuitje nodig is. Bovendien bootst een pomp veel beter de natuurlijke werking van de β-cellen na.

Het is belangrijk om op basis van je maaltijden nauwkeurig te bepalen

hoeveel insuline je moet inspuiten. Het gevaar bestaat dat bij te veel insuline de bloedsuikerspiegel zo sterk daalt dat je flauwvalt en zelfs in coma gaat.

Daarom heeft een diabetespatiënt altijd een suikerrijke drank bij zich of bijvoorbeeld dextrose.

Diabetes type 2

Deze vorm van diabetes ontstaat meestal pas na je veertigste levensjaar. Daarom noemde men dit vroeger ook ouderdomsdiabetes. Mensen met diabetes type 2 produceren wel nog insuline, maar de doelwitcellen reageren er onvoldoende op. Diabetes type 2 is de laatste decennia

onrustwekkend toegenomen in West-Europa en de Verenigde Staten en komt op steeds jongere leeftijd voor. Het heeft vooral te maken met ongezonde voedingsgewoonten en levensstijl. Te veel suiker en dierlijk vet eten en te

weinig bewegen, hebben zwaarlijvigheid tot gevolg. Zwaarlijvigheid bevordert de ongevoeligheid van doelwitcellen voor insuline. 170

THEMA 03

hoofdstuk 2

WEETJE Normaal gezien schommelt de bloedsuikerspiegel tussen 4 en 8 mmol/L.

Omdat bij diabetespatiënten het regelsysteem dat zorgt voor de homeostase van de bloedsuikerspiegel erg verstoord is, moeten zij voortdurend hun

bloedsuikerspiegel controleren. Dat kan met een bloedglucosemeter en

bijbehorende teststrips. Je brengt een druppeltje bloed aan op een teststrip

en na enige tijd verschijnt de bloedglucosewaarde op de bloedglucosemeter. Patiënten met diabetes type 1 gebruiken steeds meer een glucosesensor die

in de bovenarm wordt geplaatst. Bij deze methode, Flash Glucose Monitoring

of FGM, worden de bloedsuikerwaarden continu gemeten door de onderhuidse

sensor. De suikerwaarden worden zichtbaar bij het ‘flashen’ van de sensor. Dat kan via een app op de smartphone of met een reader.

Meer weten over diabetes? Ga naar www.diabetes.be/nl/leven-met-diabetes. OPDRACHT 19

Beantwoord de vragen. Zoek de antwoorden online op en in de tekst hierboven. Wat zijn de symptomen van diabetes type 1?

Waarom zijn hoge bloedsuikerwaarden gevaarlijk?

Waarom moet insuline meerdere keren per dag worden ingespoten?

Hoe kan diabetes type 2 in vele gevallen zonder insuline worden behandeld?

THEMA 03

hoofdstuk 2

171

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het hormonale stelsel de reacties op prikkels? 2.1 Welke rol speelt het hormonale stelsel als conductor?

Via

Het hormoon vormt daarmee een schakel tussen

Conductoren maken deel uit van het

wordt informatie in ons lichaam doorgegeven. en

Het hormonale stelsel speelt in ons lichaam een rol als

milieu in evenwicht houdt zodat een stabiele situatie ontstaat. Via het

in een organisme dat het inwendig

hormonen ervoor dat veranderingen van meerdere factoren binnen bepaalde grenzen worden gehouden.

zorgen

2.2 Hoe herkennen hormonen hun doelwitcellen? hormoon

bloedbaan

doelwitcel

reactie

endocriene kliercel

slot = receptormolecule

sleutel = hormoon

correcte pasvorm

reactie in de doelwitcel zal volgen

Hormonen worden geproduceerd in endocriene kliercellen en via het bloed getransporteerd door heel het lichaam. Doelwitcellen beschikken over speciale

van het hormoon passen. Het

membraanreceptor activeert.

membraanreceptor geactiveerd

cytoplasma 172

THEMA 03

membraanreceptor niet geactiveerd

receptormolecule 3 synthese hoofdstuk 2

die precies op de moleculestructuur

zorgt ervoor dat een hormoon de juiste

2.3 Wat is de coördinerende rol van hormonen in het feedbacksysteem? A Regeling bloedsuikerspiegel 1

conductor

prikkel

reactie

verhoging van de

glucoseconcentratie

in het bloed

prikkel

effector

sensor

conductor

reactie

verlaging van de

glucoseconcentratie

in het bloed

sensor

effector

Wanneer het glucosegehalte de grenswaarden bereikt, wordt de productie van en

afgeremd door een negatieve terugkoppeling of negatieve feedback. Op die

manier handhaven die hormonen homeostase van de

THEMA 03

synthese hoofdstuk 2

173

174

THEMA 03

themasynthese

conductor

sensor

receptor

prikkel

impuls

+ – – +

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel

–– ++ ––

impulsgeleiding.

impulsgeleiding

• De actiepotentiaal verplaatst zich over het axon, dat is de

prikkelzenuwcellen of neuronen. drempel impuls bij een sterke prikkel • Een prikkel kan in3een neuron een actiepotentiaal doen ontstaan.

Bij het zenuwstelsel gebeurt het elektrisch signaal via 2 impulsde bij geleiding een zwakkevan prikkel

prikkel

receptorcel

door een vrij zenuwuiteinde.

worden waargenomen door receptoren verbonden met een neuron of

Veranderingen in het uitwendig of inwendig milieu

• Uitwendige prikkels zoals licht, geluid ...

• Inwendige prikkels zoals pijn, honger …

Zenuwstelsel

BEKIJK DE KENNISCLIP

cytoplasma

celkern

membraanreceptor 3

celmembraan

hormoon

membraanreceptor 2

membraanreceptor 1 geactiveerd

activeren. Dat zijn de effectoren.

• enkel cellen die beschikken over passende membraanreceptoren

• via de bloedbaan over grote afstanden verspreid worden;

• in de bloedbaan worden uitgescheiden;

• gemaakt worden in het lichaam door endocriene klieren;

signaalstoffen die:

Het geproduceerde hormoon treedt op als conductor. Hormonen zijn

Endocriene kliercellen produceren hormonen.

stoffen met een gewenste waarde.

Die meten en vergelijken voortdurend de concentratie van belangrijke

veranderingen in het inwendig milieu waar met sensoren.

Sommige endocriene kliercellen nemen

milieu, bijvoorbeeld bloedsuikerspiegel

• Uitwendige prikkel zoals gevaar

• Inwendige prikkels zoals de verandering in inwendig

Hormonaal stelsel

THEMASYNTHESE

THEMA 03

themasynthese

175

doel

reactie

effector

eindknopje

impuls

synaptische spleet

chemisch signaal

impuls

elektrisch signaal

celmembraan

membraanreceptor

of negatief feedbacksysteem

Inwendig stabiel milieu door negatieve terugkoppeling

organen, spieren, klieren ...

De effectoren zijn doelwitcellen met passende membraanreceptoren in

snelheid van de bloedstroom is max. 0,5 m/s.

• Het effect duurt langer, zolang het hormoon aanwezig is in het bloed

• De informatieoverdracht via het hormonale stelsel is traag: de

Vaak werken het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen om de homeostase te bereiken.

evenwichtswaarde. Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel handhaven homeostase.

Het zenuwstelsel en hormonale stelsel zijn regelsystemen die ervoor zorgen dat tal van parameters in je lichaam steeds schommelen rond een

Beide stelsels hebben als doel een dynamisch evenwicht in je lichaam te behouden.

zijn de schakel tussen receptoren en effectoren.

Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een uitwendige of inwendige prikkel. Ze

excretie.

beweging of reflex en zet klieren aan tot secretie of

Het zenuwstelsel zet spieren aan tot een gewilde

De effectoren zijn spieren en klieren.

• Het effect is van korte duur, precies één impuls lang.

snelheid van impulsgeleiding is 60 m/s.

• De informatieoverdracht via het zenuwstelsel is heel snel: de

neurotransmitter.

• Die informatieoverdracht gebeurt met een chemische stof, een

elektrisch signaal

synaptisch blaasje

celmembraan

axon

neurotransmitter

signaal overgedragen van de ene naar de andere cel.

• Aan het uiteinde van het axon, via de synaps, wordt het elektrisch

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan benoemen uit welke delen het zenuwstelsel is opgebouwd.

• Ik kan omschrijven wat een neuron is en de onderdelen ervan benoemen. • Ik kan het verband tussen een neuron en een zenuw omschrijven.

• Ik kan toelichten hoe de geleiding en overdracht van informatie gebeurt in het zenuwstelsel.

• Ik kan toelichten hoe het doorgeven van een impuls een samenwerking is tussen een elektrisch en een chemisch proces. wordt.

• Ik kan omschrijven hoe de informatie in het centrale zenuwstelsel verwerkt • Ik kan het verschil tussen een reflex en een gewilde beweging omschrijven. • Ik kan toelichten hoe het zenuwstelsel bijdraagt tot homeostase.

• Ik kan voorbeelden geven van hoe de werking van het zenuwstelsel verstoord kan worden.

• Ik kan toelichten welke rol het hormonale stelsel speelt als conductor. • Ik kan omschrijven hoe hormonen een reactie veroorzaken of hoe hormonen hun doelwitcellen herkennen.

• Ik kan toelichten hoe het feedbacksysteem de werking van endocriene klieren regelt;

• Ik kan voorbeelden geven van hoe de werking van het hormonale stelsel verstoord kan worden.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese formuleren.

• Ik kan een waarneming formuleren.

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

176

THEMA 03

checklist

invullen bij je portfolio.

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?

Het uitvoeren van het wiel is een gewilde beweging. Hoe verloopt het impulstraject?

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 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.

THEMA 03

check it out

177

AAN DE SLAG

Vul de zin aan en schrijf in de tabel de correcte naam bij de aangeduide onderdelen.

voor.

De onderstaande figuur stelt een zenuwcel of

1 2 3 4 6

Noteer in de tabel de delen van het centrale en perifere zenuwstelsel. a

Zet bij de figuur het nummer op de juiste plaats.

b Kleur op de figuur het perifere zenuwstelsel groen en het centrale zenuwstelsel blauw. Centraal zenuwstelsel

178

THEMA 03

aan de slag

Perifeer zenuwstelsel

Plaats in elke cirkel het juiste nummer. Kies uit: zenuwvezel (1), zenuwbundel (2), bindweefselschede (3),

zenuw (4), bloedvat (5).

Vul op de figuur de hersenstructuren aan met hun nummer uit de tabel.

kleine hersenen

hersenbalk

grote hersenen

ruggenmerg

Iemand heeft een diepe snijwonde in het been. Daardoor is die persoon gevoelloos in zijn teen.

Hoe kan dat verklaard worden?

Hoe is de verhouding van positief en negatief geladen deeltjes aan weerszijden van het celmembraan wanneer een neuron zich in de rustfase bevindt? a

Kruis het juiste antwoord aan.

meer negatieve dan positieve deeltjes aan de buitenkant van het celmembraan alleen maar positieve deeltjes aan de binnenkant van het celmembraan

meer positieve dan negatieve deeltjes aan de buitenkant van het celmembraan alleen maar positieve deeltjes aan de buitenkant van het celmembraan

THEMA 03

aan de slag

179

b Maak je antwoord duidelijk door plus- en mintekens op de figuur te plaatsen.

In het celmembraan komen kanalen voor die een rol spelen bij de depolarisatie. Omschrijf de functie van die kanalen.

b De figuur stelt een dwarsdoorsnede van een axon voor. Teken de ladingstoestand op het moment van de

actiepotentiaal door het plaatsen van plus- en mintekens langs het membraan.

180

Bij impulsgeleiding is er ook sprake van een herstelfase. Wat wordt daarmee bedoeld?

THEMA 03

aan de slag

Vul de grafiek aan.

Benoem de assen en eenheden. Vul de volgende begrippen aan: depolarisatie repolarisatie

actiepotentiaal

rustpotentiaal

0 –10 –20 –30 –50 –60 –70

Grafiek 7

Duid met pijlen aan op welke manier de impuls langs een gemyeliniseerde zenuwvezel wordt geleid.

–40

Vergelijk die verplaatsing met de impulsgeleiding in een niet-gemyeliniseerd neuron.

Schrap wat niet past.

In een niet-gemyeliniseerd neuron gebeurt de verplaatsing trager / sneller.

b Waar precies op de figuur kan een actiepotentiaal ontstaan? Beschrijf. Hoe verklaar je dat de impuls sneller geleid wordt in een gemyeliniseerd neuron dan in een niet-

gemyeliniseerd neuron?

THEMA 03

aan de slag

181

Duid op de tekening de begrippen uit de tabel aan met hun nummer. Sommige nummers kun je twee keer invullen. 1

membraanreceptor

axon

4 5 6 7 8 9

10 a

neurotransmitter

synaptische spleet celmembraan

neurotransmissie eindknopje

synaptisch blaasje dendriet impuls

Kruis de juiste bewering aan.

Bij impulsoverdracht tussen het eindknopje van het ene neuron naar de dendriet van een ander neuron is de volgorde van de signalen:

elektrisch signaal

chemisch signaal

elektrisch signaal

chemisch signaal

elektrisch signaal elektrisch signaal

elektrisch signaal

chemisch signaal

elektrisch signaal

chemisch signaal

b De impulsoverdracht in een synaps vindt slechts in één richting plaats. Waaraan is dat te wijten?

Waarom kunnen drugs een invloed hebben op neurotransmissie?

182

THEMA 03

aan de slag

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.

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.

Geef met pijlen het traject van de impuls weer op de figuur

THEMA 03

aan de slag

183

Bestudeer de afbeeldingen en vul de tabel aan.

Het impulstraject voor het bewust trappen van de bal wordt opgestart

conductor

Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de impuls na elkaar: •

• een

bovenste dijspieren

reactie

in de hersenen en het ruggenmerg

doorheen het been tot aan de

je bovenste dijspieren

Het hormonale stelsel vervult de rol van conductor. Verklaar deze stelling.

b Als je ergens geklemd zit, kun je heel veel kracht opbrengen om je te bevrijden. Illustreer in dit voorbeeld de rol van het hormonale stelsel als conductor.

184

THEMA 03

aan de slag

Zowel het zenuwstelsel als het hormonale stelsel fungeren als conductor in ons lichaam. Welke kenmerken over de informatiegeleiding en -overdracht horen bij welk stelsel? Zet een kruisje in de juiste kolom. Zenuwstelsel

Hormonaal stelsel

De informatiegeleiding gebeurt via elektrische signalen. De informatiegeleiding gebeurt via chemische signalen. Het effect van het signaal is van langere duur.

De informatiegeleiding verloopt heel snel.

Welke elementen horen thuis in de definitie van een hormoon? Kruis aan. Een hormoon …

is een signaalstof.

wordt gemaakt in een endocriene klier. wordt via het zenuwstelsel vervoerd. wordt via het bloed vervoerd.

heeft een alles-of-nietseffect. heeft een regelende functie.

kan een effector aan het werk zetten.

heeft een effect op alle cellen van het lichaam.

activeert enkel doelwitcellen, omdat de vorm van het hormoon past op de specifieke receptoren

van de doelwitcel.

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.

Een diabeet moet niet alleen rekening houden met wat hij eet en hoeveel hij eet, maar ook met wat hij doet. Leg uit.

Wat hij eet en hoeveel hij eet: Wat hij doet:

THEMA 03

aan de slag

185

Beoordeel de onderstaande stellingen en verbeter indien nodig. a

Homeostase is het vermogen van dieren en mensen om ervoor te zorgen dat de waarde van stoffen in het inwendig milieu altijd precies dezelfde waarde is.

stimuleert.

Verder oefenen? Ga naar

b Negatieve terugkoppeling zorgt ervoor dat het resultaat van een bepaald proces datzelfde proces

186

THEMA 03

aan de slag

HOE REAGEREN MENSEN EN ANDERE DIEREN OP PRIKKELS?

THEMA 04

189

VERKEN

190

CHECK IN

HOOFDSTUK 1: Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? 1.1 Welke soorten spieren kunnen we onderscheiden?

191

1.2 Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd?

194 194 198

A Hoe zijn dwarsgestreepte spieren opgebouwd? B Hoe ontstaat een bewuste of gewilde beweging?

1.3 Hoe worden gladde spieren aangestuurd? A Hoe zijn gladde spieren opgebouwd? B Hoe ontstaat een onbewuste beweging?

203 203 204 205

1.5 Welke verschillen zijn er in de werking van de dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en hartspier?

206

1.6 Hoe werken spieren bij andere dieren?

208

Hoofdstuksynthese

210

1.4 Het hart, een buitenbeetje tussen de spieren?

HOOFDSTUK 2: Hoe worden klieren aangestuurd?

191

213

2.1 Wat zijn exocriene klieren?

213

2.2 Wat zijn endocriene klieren?

218

2.3 Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren?

220

2.4 Welke rol speelt klierwerking bij andere dieren?

225

Hoofdstuksynthese

226

187

THEMASYNTHESE

227

CHECKLIST

229

PORTFOLIO 230

AAN DE SLAG

232

OEFEN OP DIDDIT

LABO'S

CHECK IT OUT

188

CHECK IN

Î Hoe komt er melk uit de borst? Borstvoeding is een van de merkwaardige eigenschappen van zoogdieren. De moedermelk moet niet alleen de baby voeden, het is ook voeding voor de darmbacteriën van de baby en bevat belangrijke moleculen die de pasgeborene tegen ziekten beschermen.

melkklier

WAT GEBEURT ER?

Tijdens de late zwangerschap en bij het begin van het prille moederschap wordt er moedermelk aangemaakt door de kliercellen in de melkklieren van de borst. Wanneer de baby aan de borst zuigt, stimuleert dat de receptoren

van de tepelhof van de moeder. Vanuit die receptoren vertrekken er zenuwimpulsen naar de hersenen van de

moeder. In de hypofyse, een aanhangsel van de hersenen, wordt er dan oxytocine en prolactine aangemaakt en in de bloedbaan gebracht. Oxytocine en prolactine worden via het bloed doorheen het lichaam verspreid. Eenmaal aangekomen in de melkklieren van de borst, stimuleert prolactine de aanmaak van melk in de melkklieren en

veroorzaakt oxytocine het samentrekken van de spiertjes rondom de melkklieren. De melk wordt daardoor in het babymondje gespoten. HOE ZIT DAT?

In dit voorbeeld vind je in de borst van de moeder twee soorten reacties terug. Markeer de reacties met blauw in

Welke conductoren vind je terug in dit proces?

de tekst.

Welke effectoren voeren die reacties uit? Markeer ze met geel in de tekst.

Waardoor trekken spieren samen?

Welke soorten spierweefsel zijn er?

Welke soorten klierweefsel zijn er?

We zoeken het uit!

THEMA 04

check in

189

VERKEN

OPDRACHT 1

Zijn de volgende reacties voorbeelden van spier- of klierwerking? Zet een kruisje in de juiste kolom. Reactie

Spierwerking

Klierwerking

Je maag produceert maagzuur, dat zorgt voor de vertering van eiwitten. Tijdens het sporten klopt je hart sneller.

Je huid blijft soepel en vettig doordat er talg wordt aangemaakt. Je noteert de antwoorden in je leerwerkboek. OPDRACHT 2

Worden bij de volgende klieren de klierproducten afgegeven aan ruimtes in contact met de buitenwereld of afgegeven in het bloed? Zet een kruisje in de juiste kolom.

oorsmeerklieren bijnieren

lever (galsap)

buitenwereld

In het bloed

eierstokken

Ruimtes in contact met de

Klieren

speekselklier traanklier

Reacties op prikkels worden uitgevoerd door effectoren, namelijk spieren en klieren. Spieren kunnen samentrekken. Klieren maken

klierproducten die afgegeven worden aan het lichaamsoppervlak of in het bloed.

In hoofdstuk 1 leren we welke soorten spierweefsel er zijn en hoe spieren op impulsen van het zenuwstelsel reageren.

In hoofdstuk 2 gaan we na welk soort klierweefsel er bestaat en hoe klieren worden aangestuurd.

190

THEMA 04

verken

HOOFDSTUK 1

LEERDOELEN Je kunt al: M reacties op een prikkel omschrijven;

M uitleggen hoe dieren prikkels opvangen en op prikkels reageren;

M uitleggen dat spieren door beweging op een prikkel reageren;

Î Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Je leert nu:

M de rol van conductoren beschrijven.

M dat reacties erop gericht zijn om een gewenste

Sluit even je ogen, ontspan je en focus op wat er met

M de verschillende soorten spieren op basis van

wel even je vingers, of probeerde je met je ogen te

toestand te bereiken;

met tussenpozen inademt. Misschien bewoog je ook knipperen. Als het stil was, hoorde je misschien wel

de bouw en aansturing onderscheiden;

je lichaam gebeurt. Je merkte ongetwijfeld op dat je

M hoe spieren werken.

je eigen hart bonzen. Actief of niet actief, je lichaam reageert voortdurend op prikkels.

1.1 Welke soorten spieren kunnen we onderscheiden?

prikkel

receptor

signaal

conductor

signaal

effector

Nadat een prikkel door een receptor wordt geregistreerd, wordt informatie over die prikkel aan het zenuwstelsel doorgegeven. Het doorgeven

van de informatie gebeurt door het versturen van signalen; het is de informatieoverdracht.

In de hersenen worden die signalen afkomstig van specifieke plaatsen uit het lichaam beoordeeld en verwerkt.

Na de verwerking wordt de nodige informatie naar de effectoren gestuurd,

die een gepaste reactie uitvoeren. De effectoren kunnen spieren of klieren zijn.

reactie

THEMA 04

hoofdstuk 1

191

OPDRACHT 3

Ontdek meer over de functies van spieren. Bij alle situaties in de tabel worden spieren gebruikt. Duid aan of de gebruikte spieren gecontroleerd kunnen worden door de vrije wil of niet. Situaties

Onder controle van de wil?

Je haartjes gaan rechtop staan van de kou.

Je kauwt op een boterham.

Nee Nee

Je tilt je hand op.

Je bloedvaten vernauwen en je huid wordt wit bij koude.

Ja Ja

Nee Nee

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. Over die spieren hebben we geen controle. We kunnen ze dus niet bewust aanspannen of ontspannen. Ze worden gladde spieren

genoemd en hun werking wordt door het autonome zenuwstelsel geregeld.

Het autonome zenuwstelsel is dat deel van het zenuwstelsel dat onbewuste processen, zoals hartslag en ademhaling, regelt.

Andere spieren kunnen we bewust aansturen om een gewenste handeling

uit te voeren. Het zijn de dwarsgestreepte spieren. Denk bijvoorbeeld aan het snijden van een ui, het grijpen van een voorwerp, je lichaam in een

bepaalde positie brengen, gezichtsuitdrukkingen en voortbeweging. Spieren die onder controle van de wil staan, zijn meestal met het skelet verbonden. Ze worden daarom ook skeletspieren genoemd. Skeletspieren overbruggen

vaak een of meerdere gewrichten, en door de werking van de spieren kunnen beenderen ten opzichte van elkaar bewegen. Skeletspieren worden door het

somatische zenuwstelsel aangestuurd. Het somatische zenuwstelsel staat in voor bewuste waarnemingen, de verwerking daarvan en voor het uitvoeren van gewenste bewegingen.

Zowel gladde spieren als skeletspieren worden door het centrale zenuwstelsel aangestuurd en zorgen voor reacties op prikkels.

De hartspier is een buitenbeentje: ze heeft geen signaal van het zenuwstelsel nodig om samen te trekken. De hartspier controleert zelf het samentrekken en ontspannen van het hart. De impuls ontstaat in het hart zelf. Bij een

inspanning verhoogt de hartslag en na een inspanning verlaagt hij weer. De

snelheid van samentrekken (de hartslagfrequentie) wordt niet in het hart zelf geregeld, maar wordt door het autonome zenuwstelsel beïnvloed.

192

THEMA 04

hoofdstuk 1

Er zijn drie typen spieren:

• Gladde spieren bevinden zich in de organen en hun werking kan niet

bewust gecontroleerd worden. Hun werking staat onder controle van het autonome zenuwstelsel.

• Dwarsgestreepte spieren, ook skeletspieren genoemd, staan onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatische zenuwstelsel.

• De hartspier is een speciale spier die uit zichzelf samentrekt, maar het ritme van samentrekkingen kan beïnvloed worden door het

OPDRACHT 4

ONDERZOEK

Maak oefening 1 op p. 232.

Onderzoek hoe spierweefsel microscopisch is opgebouwd aan de hand van Labo 10 bij het onlinelesmateriaal.

autonome zenuwstelsel.

dwarsgestreept spierweefsel

hartspierweefsel

glad spierweefsel

THEMA 04

hoofdstuk 1

193

1.2 Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd?

Dwarsgestreepte spieren of skeletspieren maken het mogelijk dat we bewust kunnen bewegen. Het zijn spieren die onder controle van onze wil staan.

A.1

Hoe zijn dwarsgestreepte spieren opgebouwd?

Macroscopische bouw

Een spier is omgeven door een stevig wit vlies, 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.

pees spierschede

spierbuik spierbundel bundelschede

pees

bot

Afb. 115 Bouw van een skeletspier

Het dikste gedeelte van een spier is de spierbuik. 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.

194

THEMA 04

hoofdstuk 1

Elke spiervezel is omgeven door een heel 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 een spier vast op een bot. Daardoor kunnen twee beenderen ten opzichte van elkaar bewegen.

bundelschede

3D spierschede spierbuik

biceps

spierbundel met bundelschede

pees

bloedvat

spiervezel

Afb. 116 Van spier naar spiervezel

OPDRACHT 5

Bekijk een sneetje gekookte of rauwe ham of bestudeer de afbeelding. Benoem de volgende onderdelen:

spier – spierschede – spierbundel – bundelschede – bloedvat – vetweefsel

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. `

Maak oefening 2 op p. 232.

THEMA 04

hoofdstuk 1

195

A.2

Microscopische bouw

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.

Op afbeelding 117 kun je waarnemen dat skeletspieren microscopisch Afb. 117 Dwarsgestreepte spier: microscopisch

een gestreept uitzicht hebben. Dat gestreepte uitzicht is het gevolg van de microscopische bouw van de spiervezel. kern

spiervezel

spierfibril

lichte band

donkere band

lichte band

dunne eiwitdraad dikke eiwitdraad

sarcomeer

Afb. 118 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.

In elke spiervezel ligt een groot aantal eiwitvezels, de spierfibrillen of

196

THEMA 04

hoofdstuk 1

myofibrillen, in lengterichting naast elkaar. Een spierfibril is opgebouwd uit myofilamenten of eiwitdraden. Er bestaan twee soorten eiwitdraden: myosine zijn dikke eiwitdraden en actine zijn dunne eiwitdraden. Elke

spierfibril is ingedeeld in een groot aantal samentrekbare eenheden of

sarcomeren, waarin dikke en dunne eiwitdraden op een heel regelmatige manier gerangschikt zijn. Het is die regelmatige rangschikking die een

dwarsgestreept patroon van donkere en lichte banden veroorzaakt. Daarom spreekt men vaak over dwarsgestreepte spieren.

WEETJE Niet alle dwarsgestreepte spieren hebben een aanhechting aan het skelet.

• Skeletspieren hebben

aanhechting aan beide

uiteinden aan het skelet. Ze

zorgen ervoor dat botten ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

• Gelaatsspieren hebben

aanhechting aan de huid en de schedel. Ze zijn

verantwoordelijk voor de gelaatsuitdrukkingen.

• Kringspieren hebben helemaal geen aanhechting aan het skelet.

Dat zijn bijvoorbeeld de spieren rond de mond, het oog en de anus.

Dwarsgestreepte spieren zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige

spiervezels, die meerdere kernen bevatten.

In spiervezels liggen talrijke spierfibrillen of myofibrillen in

lengterichting naast elkaar. Spierfibrillen zijn opgebouwd uit een reeks samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dunne en

dikke eiwitdraden op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening van eiwitdraden in de sarcomeren veroorzaakt de dwarse

streping van de spiervezels.

Maak oefening 3, 4 en 5 op p. 232-233.

THEMA 04

hoofdstuk 1

197

Hoe ontstaat een bewuste of gewilde beweging?

Spieren zijn effectoren die zorgen voor de reactie op een bepaalde prikkel.

Impulsen geven via het zenuwstelsel de informatie door. Op de hartspier na, stuurt het zenuwstelsel de werking van onze spieren aan.

In opdracht 3 leerde je dat sommige bewegingen gecontroleerd worden door de vrije wil en andere bewegingen niet. OPDRACHT 6

Schema

1 prikkel

waarneembare verandering

Vul het schema aan en beantwoord de vragen.

2 receptor

herkent en vangt de prikkel op

Situatie doelman

3 conductor

geleidt informatie 4 effector

5 reactie

voert de reactie uit

actie als antwoord op de prikkel

Beschrijf de weg die de informatie in de doelman aflegt (van receptor tot effector).

Is dat een bewuste of een onbewuste beweging? Verklaar je antwoord. bewuste beweging

onbewuste beweging

Verklaring:

198

THEMA 04

hoofdstuk 1

Beweging van dwarsgestreepte spieren staat onder invloed van de wil.

Die bewuste of gewilde bewegingen komen tot stand wanneer die spieren via het zenuwstelsel een signaal of impuls van de hersenen ontvangen.

Dwarsgestreepte spieren worden aangestuurd door zenuwen die de impuls geleiden.

Elke spiervezel wordt aangestuurd door een aftakking van het axon van

een motorisch neuron. Het eindknopje van het axon dat met de spiervezel

contact maakt, wordt de motorische eindplaat genoemd. Ter hoogte van die

synaps wordt de impuls van de zenuwcel door een neurotransmitter omgezet in een signaal dat de spiervezel aanstuurt. Alle spiervezels die onder

controle van één motorisch neuron staan, zullen dus tegelijkertijd worden

aangestuurd; ze ontvangen tegelijk een impuls en trekken tegelijk samen. Daarom worden ze een motorische eenheid genoemd.

Dendrieten ontvangen signalen

motorische eindplaat

Axon geeft signalen door

spiervezel

Afb. 119 Spiervezels die door dezelfde motorische eindplaat worden aangestuurd vormen een motorische eenheid.

Tussen de spiervezels lopen doorheen het bindweefsel axonen van

motorische neuronen. Aftakkingen van een motorisch axon sturen een

groep spiervezels, de motorische eenheid, aan. Elke aftakking eindigt op een motorische eindplaat, waar de impuls omgezet wordt in een signaal naar de spiervezel.

THEMA 04

hoofdstuk 1

199

OPDRACHT 7

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 op (sub)microscopisch niveau samentrekken. Wanneer trekt een spier samen?

Hoe wordt een spiervezel korter?

BEKIJK DE VIDEO

Je zag al dat spieren, uitgezonderd de hartspier, aangestuurd worden door het zenuwstelsel. Als een zenuwimpuls de spiervezels bereikt, schuiven

de dunne eiwitdraden en de dikke eiwitdraden over elkaar. Zo worden de einden van alle sarcomeren in de spierfibrillen van een spiervezel naar

elkaar getrokken, waardoor de spiervezel korter en dikker wordt. Door het

korter en dikker worden van de spiervezels, spant een spier op.

spiervezel

myofibril/ spierfibril

dikke eiwitdraad

sarcomeer in opgespannen spier

Afb. 120 Als een spiervezel een impuls opvangt, worden de sarcomeren korter.

200

THEMA 04

hoofdstuk 1

dunne eiwitdraad

sarcomeer in ontspannen spier

myofibril

OPDRACHT 8

Ga na hoe spieren veranderen als ze werken en beantwoord de bijbehorende vragen. 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 (triceps) van je arm veranderen als je je rechterarm buigt en strekt. Markeer je bevindingen in de tabel. Plaats van

Verandering

Verandering in

de armspier

in lengte

in dikte

werking

voorzijde (biceps)

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

Actie

strekken

achterzijde (triceps)

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

achterzijde (triceps)

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

voorzijde (biceps)

buigen

korter / langer

dikker / dunner

spant op / ontspant

Je leerde al dat een skeletspier door het zenuwstelsel wordt aangestuurd. Zodra impulsen in de spier aankomen, 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

BEKIJK DE VIDEO

van de bovenarm (de biceps) om de arm te buigen en de spier aan de

achterzijde van de bovenarm (de triceps) om de arm te strekken. Spieren die tegengestelde bewegingen uitvoeren, zoals de biceps en de triceps,

noemen 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 altijd werkzaam

rond eenzelfde gewricht.

biceps

spaakbeen triceps

triceps

spaakbeen

ellepijp

opperarmbeen

opperarmbeen ellepijp

Afb. 121 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten.

THEMA 04

hoofdstuk 1

201

OPDRACHT 9

ONDERZOEK

Onderzoek de macroscopische bouw van dwarsgestreepte spieren aan de hand van Labo 11 bij het onlinelesmateriaal of bekijk de video. BEKIJK DE VIDEO

Dwarsgestreepte spieren staan onder invloed van de wil. Een

dwarsgestreepte spier trekt samen als een impuls aankomt ter hoogte

van de spiervezels waaruit ze is opgebouwd. Een impuls doet de dunne en dikke eiwitdraden over elkaar schuiven waardoor de spiervezels korter en dikker 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 spier enkel kan samentrekken, zijn voor tegengestelde

bewegingen andere spieren nodig. Die spieren noemen we antagonisten. `

WEETJE

Maak oefening 6 en 7 op p. 233-234.

Om te bewegen is er meer nodig dan alleen maar spieren. Er zijn botten nodig om de spieren op vast te hechten en gewrichten om de botten ten opzichte van elkaar te laten bewegen.

Het gewricht waarmee de onderarm kan bewegen ten opzichte van de bovenarm is het ellebooggewricht. Dat gewricht maakt beweging mogelijk in één vlak: op en neer. Het is een scharniergewricht. De uiteinden van de

botten zijn bedekt met een laag kraakbeen. Daardoor kunnen de botten soepel ten opzichte van elkaar bewegen en wordt slijtage

van de beenderen voorkomen.

De beenderuiteinden van het gewricht

triceps

gewrichtskraakbeen. De gewrichtsholte is gevuld met een

gewrichtsvlakken met kraakbeenweefsel

biceps

zijn omhuld door

het gewrichtskapsel

gewrichtsholte met gewrichtssmeer

pees

kraakbeenweefsel

gewrichtssmeer dat wordt

afgescheiden door het

Afb. 122

spaakbeen

gewrichtskom ellepijp

gewrichtskop

gewrichtskapsel

gewrichtsband

gewrichtskapsel. Het gewrichtssmeer werkt als een soort vet waardoor de beenderen soepel kunnen bewegen. Gewrichtsbanden aan de buitenkant van het gewricht zorgen voor extra stevigheid van het gewricht. Ze zijn vastgehecht op de uiteinden van de beenderen van het gewricht en houden de beenderen op hun plaats. 202

THEMA 04

hoofdstuk 1

1.3 Hoe worden gladde spieren aangestuurd?

A.1

Hoe zijn gladde spieren opgebouwd? Macroscopische bouw en voorkomen

In gladde spieren zijn spiercellen georganiseerd in lagen omgeven door

bindweefsel. Dat bindweefsel komt niet samen in pezen op het einde van de spier. Macroscopisch is een georganiseerde bouw zoals in een skeletspier

niet waar te nemen.

Glad spierweefsel komt voor in het oog, in de huid, in de wand van holle

organen en in vaten en buizen in het lichaam. Vaak treft men meerdere lagen aan waarbij de cellen in een andere richting georiënteerd zijn. OPDRACHT 10

Waar in het lichaam komen gladde spieren voor? samentrekt?

In de afgebeelde organen komen telkens gladde spieren voor. Wat gebeurt er als die spier of spierlaag

Wat gebeurt er als gladde spieren

Orgaan

oog

samentrekken?

gladde spieren

huid

haarspiertje

THEMA 04

hoofdstuk 1

203

A.2

Microscopische bouw

Gladde spieren vertonen geen dwarse streping omdat de dunne en de dikke eiwitdraden niet sterk geordend zijn. Glad spierweefsel is opgebouwd uit

Afb. 123 Glad spierweefsel is opgebouwd uit spoelvormige cellen.

spoelvormige cellen die elk één centrale celkern bevatten.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen zonder dwarse

streping. In elke cel ligt één centraal gelegen kern.

Hoe ontstaat een onbewuste beweging?

Gladde spieren worden, net als skeletspieren, aangestuurd door

het zenuwstelsel. Ze staan echter niet onder invloed van de wil. Het samentrekken van gladde spieren gebeurt onbewust.

Ter hoogte van de motorische eenheid krijgen de gladde spieren de nodige informatie om de werking van de inwendige organen te sturen. Wanneer gladde spieren een zenuwimpuls ontvangen, schuiven in de gladde

spiercellen de dunne en de dikke eiwitdraden in elkaar waardoor de cellen

korter en dikker worden en de spier samentrekt.

dunne eiwitdraden dikke eiwitdraden

204

THEMA 04

hoofdstuk 1

Afb. 124 Samentrekken van een gladde spiercel

BEKIJK DE VIDEO

Gladde spieren staan niet onder invloed van de wil. Wanneer gladde

spiercellen ter hoogte van de motorische eindplaat een zenuwimpuls ontvangen, schuiven de dunne en dikke eiwitdraden over elkaar en wordt de spiercel korter en dikker.

1.4 Het hart, een buitenbeentje tussen de spieren?

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 dunne en dikke eiwitdraden sterk geordend zijn. De hartspiercellen zijn eveneens georganiseerd in spierbundels.

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

WEETJE

verbinding tussen twee hartspiercellen is zichtbaar als een donkere lijn.

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.

De hartspier is opgebouwd uit korte, vertakte cellen die een dwarse streping vertonen en één kern bevatten.

Het signaal voor de werking van het hart ontstaat in het hart. Via stevige verbindingen tussen de hartspiercellen kunnen hartspiercellen vlot met elkaar communiceren en samenwerken.

THEMA 04

hoofdstuk 1

205

1.5 Welke verschillen zijn er in de werking van de dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en hartspier?

OPDRACHT 11

Vergelijk de spierwerking in elk van onderstaande gevallen. 1

Vul de tabel aan.

spieren om vingers te bewegen hart spieren in de

samentrekken

ja / nee

snel / traag

ja / nee

snel / traag

ja / nee

snel / traag

Formuleer een besluit.

Snelheid

spijsverteringsorganen

Raken vermoeid

Soort spier

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. 206

THEMA 04

hoofdstuk 1

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. Zo

kunnen ze snel lichaamsdelen doen bewegen om het lichaam optimaal te laten werken.

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.

Exocriene klieren worden meestal aangestuurd door het autonoom

zenuwstelsel. Je hebt daarom geen controle over de secretie van deze klieren.

Maak oefening 8 op p. 235.

THEMA 04

hoofdstuk 1

207

1.6 Hoe werken de spieren bij andere dieren?

De manier waarop spinnen bewegen maakt ons bang.

BEKIJK DE VIDEO

Hun griezelige uiterlijk met acht poten en de plotselinge bewegingen die spinnen maken, is wat ons het meest bang maakt voor spinnen. Onze hersenen kunnen hun snelle, grillige bewegingen niet voorspellen.

Spinnen behoren tot de geleedpotigen. Het zijn gesegmenteerde dieren met gelede aanhangsels en een uitwendig skelet of exoskelet, opgebouwd uit chitine.

Chitine is een hoornachtige stof die dient als uitwendige versteviging van het lichaam. Spinnen hebben acht gesegmenteerde poten. Om te bewegen, maken ze gebruik van de druk van hun lichaamsvloeistof. Ze gebruiken hydrostatische druk om hun poten te strekken, maar spieren om hun poten te buigen. Spinnen lopen door twee paar poten af te wisselen. Terwijl twee paar poten in de lucht zijn, blijven de twee andere op de grond en ondersteunen zo het lichaam. De snelheid wordt geregeld door hun hartslag. Hoe sneller de hartslag, hoe sneller spinnen lopen. Spinnen kunnen zowel op horizontale als op verticale vlakken lopen. Dat is mogelijk omdat op het uiteinde van de poten haartjes staan die eindigen op microscopisch kleine voetjes. Daarmee kunnen spinnen zich vasthechten op oppervlakken.

Vliegen lopen ondersteboven en kunnen tot 200 keer per seconde met hun vleugels klapperen. Vliegen zijn net als spinnen geleedpotigen. Insecten hebben echter drie paar gesegmenteerde poten die op het borststuk bevestigd zijn. Elke poot telt vijf segmenten waarvan het laatste segment de voet is.

heup

dijring

dij

scheen voet

klauwtje

zuignapje Afb. 125 Gelede insectenpoot eindigt op de voet met twee klauwtjes en een tweedelig zuignapje.

208

THEMA 04

hoofdstuk 1

Bij de vlieg eindigt de voet van elk segment op twee klauwtjes en een tweedelig zuignapje. Die zorgen ervoor dat de vlieg zich op oppervlakken kan vastzuigen en zo ondersteboven kan lopen. De loopspieren in de holle poten zijn vastgehecht aan het exoskelet en lopen van het ene segment naar het andere.

Zoals er bij mensen over elk gewricht twee spieren nodig zijn om het gewricht te buigen en te strekken, zijn er ook in de poot van een insect over elk segment twee spieren nodig om de poot te buigen en te strekken.

1 1

1 buiger 2 strekker

1 2 2 2

vlieg

mens

vlieg

mens

Afb. 126 Vergelijking tussen de antagonistische werking van pootspieren bij de vlieg (exoskelet) en armspieren bij de mens (inwendig skelet)

De twee vleugels van de vlieg staan ingeplant op het borststuk en zijn net als het exoskelet uit chitine opgebouwd. Het borststuk is ringvormig en uit vier chitineplaten opgebouwd. De basis van elke vleugel ligt vast aan de rand van de rugplaat en kan scharnieren op de rand van de zijplaat.

Insecten vliegen door samentrekkingen van de vliegspieren die zich in het borststuk bevinden. De verticale spieren verbinden de rugplaat met de buikplaat. De lengtespieren verbinden de voorzijde met de achterzijde van de gebogen rugplaat.

rugplaat

zijplaat

buikplaat

verticale spier

lengtespier

Afb. 129 De vleugels zijn scharnierend verbonden met het borststuk. A Het opslaan van de vleugels door contractie van de heffers B Het neerslaan van de vleugels door contractie van de zinkers

Afb. 127 Dwarse doorsnede van een borststuksegment

Afb. 128 Inplanting van de vliegspieren in het borststuk

Door de antagonistische werking van de verticale spieren en de lengtespieren bewegen de vleugels op en neer. Samentrekking van de verticale spieren duwt de rugplaat naar beneden, waardoor de vleugels opslaan. Daarom noemt men de verticale spieren de heffers. Als de heffers zich ontspannen, veert het vervormde borststuk weer in zijn normale stand, daarbij geholpen door de samentrekking van de lengtespieren. Daardoor slaan de vleugels neer. De lengtespieren noemt men daarom ook de zinkers. De vliegspieren zijn dwarsgestreept, wat een snelle beweging mogelijk maakt. Daardoor kunnen huisvliegen 200 keer per seconde met hun vleugels klapperen.

De wijze waarop dieren leven is aangepast aan hun natuurlijke

omgeving. Ook de manier waarop dieren bewegen is aangepast aan de omgeving en aan hun levenswijze en heeft als doel hun overlevingskansen te verhogen.

THEMA 04

hoofdstuk 1

209

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î 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 korter en dikker wordt. Skeletspieren

Bouw

Skeletspieren staan onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatische zenuwstelsel. Werking

Macroscopisch

• Elke spiervezel ontvangt een aftakking van

• Skeletspieren bestaan uit meerdere

, die zijn

een motorisch axon, dat eindigt op een

. Alle

spiervezels die samen aangestuurd worden

opgebouwd uit lange, cilindervormige

door een motorisch axon noemen we een

• Bindweefsel vormt de

• Skeletspieren trekken

rond elke spierbundel en de

aan de buitenzijde van de spier.

• Het bindweefsel verenigt zich buiten de tot een

waarmee de spier aan het bot is vastgehecht. spierschede

spierbuik

spierbundel met bundelschede

pees

maar zijn

samen,

. Door het

gebruik van deze spieren kunnen we lichaamsdelen .

• Skeletspieren overbruggen meestal

. Wanneer een skeletspier

samentrekt, bewegen de beenderen ten opzichte van elkaar.

• Skeletspieren zijn opgebouwd uit

hartspierweefsel

hartspiercel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

• De sarcomeren verkorten door het over elkaar

• De spiervezels bevatten

skeletspierweefsel

skeletspiervezel

• De dwarse streping ontstaat

door

zijn in b

210

glad spierweefsel

THEMA 04

, trekken de

spieren samen.

Microscopisch

meerdere kernen en zijn

sarcomeren

. Wanneer die

glijden van de

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

die geordend .

gladde spiercel

synthese hoofdstuk 1

microscopisch beeld van glad spierweefsel

• Omdat spieren enkel samentrekken na het

ontvangen van impulsen, werken ze meestal in paren: de

Gladde spieren Gladde spieren staan niet onder controle van de wil en worden aangestuurd door het autonome zenuwstelsel. Bouw

Werking

Macroscopisch

• Gladde spieren trekken

• Spiercellen bevinden zich in

met het blote oog te onderscheiden. hartspiercel microscopisch beeld van

• Gladde spieren bevinden zich in

en kunnen de

hartspierweefsel

Microscopisch • Gladde spieren zijn opgebouwd uit

, ongestreepte cellen met .

skeletspiervezel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

spierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

hele dag functioneren om levensprocessen te verrichten.

etspierweefsel

spierweefsel

, maar die zijn moeilijk

samen en zijn

Hartspier

Een hartspier trekt uit zichzelf samen.

Bouw

Macroscopisch

• Net als bij gladde spieren is het bij de hartspier moeilijk om met het blote oog verschillende

te onderscheiden.

Microscopisch

erweefsel

• De hartspier is opgebouwd uit vertakte cellen die

hartspiercel

Werking

• De hartspier trekt

samen en is nagenoeg .

• De hartspier kan gedurende het hele leven

rondsturen in het lichaam

zodat organen kunnen blijven functioneren.

bevatten en

zijn.

microscopisch beeld van hartspierweefsel

THEMA 04

synthese hoofdstuk 1

211

hartspierweefsel

skeletspierweefsel

skeletspiervezel

N glad spierweefsel

212

THEMA 04

synthese hoofdstuk 1

microscopisch beeld van hartspierweefsel

hartspiercel

gladde spiercel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

HOOFDSTUK 2

Î Hoe worden klieren aangestuurd? LEERDOELEN Je weet al:

M dat klieren effectoren zijn die

zorgen voor een gepaste reactie op een prikkel.

Je leert nu:

Door het afscheiden van stoffen helpen klieren het lichaam

M hoe exocriene klieren zijn

optimaal te functioneren. Zo helpen zweetklieren de

opgebouwd en werken;

lichaamstemperatuur op peil houden en beschermt traanvocht de ogen. Bij de spijsvertering zorgen verschillende klieren voor

M hoe endocriene klieren zijn

spijsverteringssappen die nodig zijn voor het verkleinen van

opgebouwd en werken;

voedsel tot deeltjes die doorheen de darmwand opgenomen

M de bouw en werking van exo- en

kunnen worden. Andere klieren helpen ons lichaam dan weer om

endocriene klieren vergelijken;

gepast te reageren op situaties. Adrenaline, bijvoorbeeld, wordt in de bijnieren aangemaakt en zorgt in een stresssituatie voor

M de rol van exo- en endocriene

een snellere ademhaling, een hogere hartslag en een verhoogde

klieren in het regelsysteem

toevoer van energie naar de spieren zodat je kunt wegvluchten. Welke klieren kunnen we nog meer ontdekken in ons lichaam?

uitleggen.

2.1 Wat zijn exocriene klieren?

OPDRACHT 12

Bekijk aandachtig de onderstaande tekeningen en beantwoord de vragen.

talgklier

porie

maagholte

kliercel

traanklier

neusholte Afb. 130 Voorbeelden van exocriene klieren A Traanklier B Talgklier en zweetklier in de huid C Kliercellen in de maagwand

zweetklier

THEMA 04

hoofdstuk 2

213

Markeer elke klier met haar klierproduct en de functie telkens in dezelfde kleur. Klier

Klierproduct

traanklier

maagsap

talgklier

zweet

zweetklier

traanvocht

kliercel in de maagwand

talg

Functie Maakt de huid waterafstotend en beschermt tegen indringers

Zorgt voor vertering van eiwitten en doodt bacteriën

Houdt het oog vochtig en beschermt het oog

Speelt een rol in de regeling van de lichaamstemperatuur

Waar scheiden die klieren hun producten af? Schrap wat niet past.

in ruimtes die in rechtstreeks contact staan met de buitenwereld / in het bloed

OPDRACHT 13

Worden klierproducten altijd in een gespecialiseerde klier geproduceerd?

Lees aandachtig de onderstaande tekst en benoem de vetgedrukte woorden uit de tekst op de tekening. Wanneer we lekker voedsel zien of ruiken, komt het water ons letterlijk in de mond. Speeksel is een belangrijk onderdeel in de vertering van voedsel. Het zorgt ervoor dat zetmeel kan worden afgebroken. Om dat goed te laten verlopen, is er altijd een voorraadje speeksel aanwezig in de

speekselklieren. Dat speeksel wordt opgeslagen in een bolvormig klierzakje met een afvoerbuis. De wand van het klierzakje bestaat uit aaneengesloten cellen met daartussen gespecialiseerde

kliercellen, die het speeksel produceren. Om het speeksel uit het klierzakje te persen, ligt er aan de

buitenzijde van het klierzakje een laagje spierweefsel dat kan samentrekken om het speeksel via de afvoerbuis naar de mondholte te laten vloeien. Om het speeksel te produceren, zijn er bouwstoffen

nodig die via het bloed in de haarvaten rond het klierzakje worden aangevoerd. Daarnaast moeten de klieren ook signalen of impulsen kunnen ontvangen van het zenuwstelsel om speeksel aan te maken of om de spieren te laten samentrekken. Die signalen ontvangt de klier via zenuwvezels.

214

THEMA 04

hoofdstuk 2

Afb. 131 Onderdeel van een speekselklier

Als je eet, wordt er een heleboel speeksel met je voedsel vermengd.

De afbeelding in opdracht 13 die je net hebt aangevuld, is maar een

klein onderdeel van een speekselklier. De volledige speekselklier kun je

vergelijken met een tros druiven waarbij elke druif overeenkomt met een

klierzakje, zie afbeelding 133. Alle kleine afvoerbuisjes van de klierzakjes

OPDRACHT 14 DOORDENKER

monden dan uit in één grotere afvoerbuis.

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? afvoergang

oorsmeerklier

Afb. 132 Afvoergang speekselklier (links) en afvoergang oorsmeerklier (rechts)

speekselklier

afvoergang

Klieren zoals traanklieren, talgklieren, zweetklieren en oorsmeerklieren

geven hun klierproducten of kliersappen af aan het lichaamsoppervlak. De klierproducten van speekselklieren en maagwandklieren worden

afgegeven in ruimten in het lichaam die in rechtstreeks contact staan met de buitenwereld.

THEMA 04

hoofdstuk 2

215

We zeggen van beide klieren dat ze hun producten afgeven aan het uitwendig milieu en noemen ze daarom exocriene klieren. ‘Exo’ betekent ‘naar buiten’. Er zijn nog meer exocriene klieren in het lichaam zoals de alvleesklier, de

lever, de melkklieren, de prostaatklier, de slijmklieren in de mond, de dunne darm, de luchtpijp en de vagina.

De meeste klierproducten hebben een nuttige functie in ons lichaam. De

talgklieren in de huid en aan de haarwortels, bijvoorbeeld, produceren talg, een vettige stof om huid en haren soepel te houden, om de oogleden tegen

traanvocht te beschermen en om het binnendringen van ziekteverwekkers op de huid tegen te gaan. Wanneer een klierproduct in ons lichaam een nuttige functie vervult, spreken we van secretie. Wanneer het afgescheiden product

een afvalstof is, dan spreken we van excretie.

Exocriene klieren zoals speekselklieren, traanklieren en talgklieren zijn

trosvormige klieren. Ze bestaan uit klierzakjes waarvan de wand bestaat uit kliercellen. Aan de buitenkant rond het klierzakje ligt glad spierweefsel dat als het samentrekt het klierproduct via een afvoerbuis naar het uitwendig milieu perst. Haarvaten voeren via het bloed bouwstoffen aan. speeksel uit de afvoergang

slagader ader

oorspeekselklier

mondslijmvlies

ondertongspeekselklier

onderkaakspeekselklier

Afb. 133 Speekselklieren zijn exocriene klieren die trosvormig zijn opgebouwd uit verschillende klierzakjes.

216

THEMA 04

hoofdstuk 2

klierzakje (doorsnede)

haarvaten

klierzakje (buitenaanzicht)

Afb. 134 De wand van klierzakjes bestaat uit kliercellen.

Niet elke klier is zo opgebouwd. De zweetklier is een kluwen van kronkelende buisjes en een afvoerbuis, die omgeven zijn door haarvaten. Er komen ook verspreid liggende kliercellen voor zoals de slijmklieren in de slijmvliezen van de mond, de darmwandklieren in de dunne darm … Zij geven hun klierproducten rechtstreeks aan het uitwendig milieu af.

darmplooi

kliercel

spieren

Afb. 136 Kliercellen in de darmwand

Afb. 135 Zweetklier

De meeste exocriene klieren beschikken over een afvoerbuis waarvan de

diameter afhankelijk is van het klierproduct. Slijmerige klierproducten zoals

oorsmeer hebben een afvoerbuis met een grotere diameter dan bijvoorbeeld klieren met een waterig product zoals speeksel.

Klieren of kliercellen staan via zenuwen in verbinding met de hersenen om

signalen of impulsen te ontvangen; zij zijn effectoren en voeren de reactie uit.

Exocriene klieren scheiden hun klierproducten of kliersappen af aan

het uitwendig milieu. Het uitwendig milieu is het lichaamsoppervlak en alle ruimtes in het lichaam die rechtstreeks in verbinding staan met de buitenwereld.

Als klierproducten een nuttige rol vervullen in het lichaam spreken we van secretie. Afvalstoffen uitscheiden noemen we excretie.

De meeste exocriene klieren beschikken over een klierzakje met een

afvoerbuis naar het uitwendig milieu. Soms liggen kliercellen verspreid in de wand van een orgaan. Bouwstoffen voor klierproducten worden aangevoerd door het bloed via haarvaten.

Exocriene klieren worden meestal aangestuurd door het autonoom

zenuwstelsel. Je hebt daarom geen controle over de secretie van die klieren. `

Maak oefening 9 op p. 235.

THEMA 04

hoofdstuk 2

217

2.2 Wat zijn endocriene klieren?

OPDRACHT 15

Bekijk aandachtig de onderstaande figuur van de schildklier en beantwoord de vragen. A

strottenhoofd

kliercel

haarvat

schildklier

slagader

luchtpijp

klierblaasje

ader

opname van stoffen, o.a. jodium

afscheiding van thyroxine

Afb. 137 De schildklier A Ligging van de schildklier B Afscheiding van het hormoon thyroxine door kliercellen in een klierblaasje

Vergelijk de bouw van de schildklier met afbeelding 131 van een exocriene klier uit opdracht 13. Welke

verschillen kun je opmerken?

Waar scheiden die klieren hun producten af? Duid aan. in ruimtes die in rechtstreeks contact staan met de buitenwereld

in het bloed

Thyroxine, de stof die door de schildklier geproduceerd wordt, speelt een rol in de groei en ontwikkeling van cellen in ons lichaam. Hoe noemen we stoffen die via het bloed getransporteerd

worden om dan ergens anders in het lichaam een bepaalde rol te vervullen?

Sommige klieren geven hun klierproducten af in het bloed, dat deel uitmaakt van het inwendig milieu. We noemen die klieren endocriene klieren. ‘Endo’ betekent ‘naar binnen’. Die klieren scheiden nuttige stoffen af; we spreken van inwendige secretie.

De klierproducten van endocriene klieren noemen we hormonen. Ze worden

via de bloedsomloop door het hele lichaam getransporteerd. Ze zijn actief op andere plaatsen in het lichaam dan daar waar ze geproduceerd worden. We noemen ze chemische boodschappers of signaalstoffen. 218

THEMA 04

hoofdstuk 2

Het hormoon thyroxine van de schildklier stimuleert de groei en ontwikkeling van cellen in het hele lichaam. Als de schildklier minder thyroxine

produceert, leidt dat tot vertraagde processen in het lichaam. Er zijn heel wat klachten mogelijk, maar vermoeidheid en gewichtstoename zijn twee

mogelijke gevolgen. Endocriene klieren vinden we op heel wat plaatsen in

ons lichaam: in de hersenen (de hypothalamus en de hypofyse), in de bijnier, in de alvleesklier, in de eierstokken en in de teelballen. hypothalamus hypofyse

schildklier

bijschildklier

thymus bijnier

alvleesklier teelballen

eierstokken

Afb. 138 De endocriene klieren in het menselijk lichaam

Aangezien endocriene klieren hun hormonen rechtstreeks aan het bloed

afgeven, hebben ze geen afvoerbuis. Ze bestaan uit groepjes kliercellen of

uit klierblaasjes die omgeven zijn door haarvaten. De bouwstoffen voor het klierproduct worden uit het bloed gehaald.

De schildklier bestaat uit heel veel klierblaasjes waartussen haarvaten lopen.

De kliercellen nemen bepaalde stoffen, waaronder jodium, uit het bloed op

en vormen daarmee het schildklierhormoon of thyroxine. Het hormoon komt via het celmembraan van de kliercellen in het bloed terecht. In de bijnier zorgen bijniermergcellen voor de productie van adrenaline.

WEETJE

In sommige nucleaire noodsituaties kan het aangeraden zijn om

jodiumtabletten te nemen. Zij beschermen je tegen radioactief jodium, dat bij jonge mensen schildklierkanker kan veroorzaken. Binnen een zone van twintig kilometer rond kerncentrales zijn er gratis

jodiumtabletten beschikbaar bij alle apothekers. Jongeren onder de

18 jaar, zwangere vrouwen en vrouwen die borstvoeding geven, krijgen de raad om de tabletten in te nemen bij een nucleair ongeval. Bij

mensen ouder dan 18 is het risico op kanker veel kleiner dan bij jonge mensen. Zij moeten de tabletten niet nemen. Bron: www.nucleairrisico.be

Endocriene klieren scheiden hun klierproducten of hormonen

rechtstreeks af in het bloed, het inwendig milieu. Hormonen zijn

signaalstoffen die werkzaam zijn op verschillende plaatsen in het lichaam.

De meeste endocriene klieren zijn groepjes kliercellen of een

klierblaasje omsponnen door haarvaten. Endocriene klieren hebben

geen afvoerbuis. Bouwstoffen voor klierproducten worden aangevoerd door het bloed via haarvaten. `

Maak oefening 10 t/m 14 op p. 235-236.

THEMA 04

hoofdstuk 2

219

2.3 Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren?

OPDRACHT 16

Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren? Schrap wat niet past.

EXOCRIENE / ENDOCRIENE klier secretie

• plaats: uitwendig / inwendig milieu

secretie

• plaats: uitwendig / inwendig milieu

• product: een hormoon / geen hormoon

EXOCRIENE / ENDOCRIENE klier

bouw

• klierzakje: aanwezig / afwezig

• afvoerbuis: aanwezig / afwezig

• omgevende haarvaten: aanwezig / afwezig

functie

• rol in het regelsysteem:

receptor / conductor / effector

• produceert een stof die:

als conductor optreedt / een reactie voltrekt

220

bouw

• klierzakje: aanwezig / afwezig

• afvoerbuis: aanwezig / afwezig

• omgevende haarvaten: aanwezig / afwezig

functie

• rol in het regelsysteem:

sensor / conductor / effector

• produceert een stof die:

als conductor optreedt / een reactie voltrekt

voorbeelden

traanklier, schildklier, speekselklier, bijnier

THEMA 04

hoofdstuk 2

OPDRACHT 17

Welke rol spelen klieren in het regelsysteem in ons lichaam? 1

Bekijk de onderstaande voorbeelden. Verbind ze telkens met de rol van de exocriene of endocriene klier. Voorbeeld

Rol

De speekselklier produceert speeksel om zetmeel af te breken tot glucose.

effector

Een alfacel in de eilandjes van Langerhans

meet een te lage bloedsuikerconcentratie

(verandering in concentratie van een stof). De bijnier produceert adrenaline dat het lichaam in staat van paraatheid brengt.

De talgklier produceert talg om de haren

sensor/

soepel te houden.

receptor

De schildklier produceert thyroxine om de

stofwisseling te stimuleren.

De betacel produceert insuline om cellen te stimuleren glucose op te nemen.

De hypofyse maakt schildklierstimulerend

hormoon aan om de schildklier op haar beurt te stimuleren om het schildklierhormoon aan

te maken.

Spelen endocriene en exocriene klieren dezelfde rol in het regelsysteem? Vul de tekst aan. conductor (2x) - effector - effectoren - hormonen - sensor

Ja / Neen, exocriene klieren zijn altijd meer een rol als

: ze produceren

of signaalstoffen die op een andere plaats in ons lichaam een

conductor

aan het werk zetten. Soms is een endocriene kliercel zowel

. Endocriene klieren spelen

als

, zoals de α-cellen en de β-cellen die kunnen meten en regelen.

THEMA 04

hoofdstuk 2

221

Endocriene en exocriene klieren verschillen in bouw en werking.

De meeste exocriene klieren zijn opgebouwd uit een klierzakje waar in de wand vele kliercellen aanwezig zijn. Die kliercellen maken klierproducten en scheiden ze af aan de buitenwereld via een afvoerbuis. Een exocriene

klier is omsponnen door bloedvaten voor de aanvoer van bouwstoffen voor de klierproducten. Via de zenuwvezels ontvangt de klier impulsen uit het

zenuwstelsel om te zorgen voor de reactie op een prikkel. Een exocriene klier kan ook een enkele kliercel zijn zoals de kliercellen in de wand van maag en darmen.

dus effectoren.

Exocriene klieren produceren kliersappen als reactie op een prikkel en zijn De meeste endocriene klieren zijn groepjes kliercellen of een klierblaasje

omsponnen door haarvaten, die de bouwstoffen leveren. Endocriene klieren hebben geen afvoerbuis. Hun producten, hormonen, worden rechtstreeks aan het bloed afgegeven.

Endocriene klieren produceren hormonen. Hormonen spelen op

prikkel

verschillende plaatsen in het lichaam een rol als signaalstof: ze brengen informatie over tussen verschillende structuren. Omdat de endocriene

sensorisch neuron

hersenen

klier die signaalstoffen produceert, delen we ze in bij de conductoren. Het hormoon is een schakel in het doorgeven van informatie in ons lichaam.

receptor

stresserende situatie; op basis daarvan wordt adrenaline geproduceerd.

Adrenaline is de boodschapper naar verschillende effectoren om te reageren op die situatie. De endocriene klier is een schakel in dit systeem.

Anderzijds kunnen endocriene klieren zelf ook inspelen op gewijzigde

situaties. Zo zal een α-cel in de eilandjes van Langerhans meten dat het

hypothalamus - hypofyse

Zo zal de bijnier een zenuwsignaal ontvangen vanuit de hersenen in een

zenuwimpuls of hormoon

endocriene klier hormoon

doelwitcellen

reactie

bloedsuikergehalte te laag wordt; we noemen het daarom een sensor. Op basis van die waarneming zal de α-cel zelf regelen dat er glucagon

geproduceerd wordt. Die signaalstof zal de effectoren stimuleren glucose

vrij te maken zodat het glucosegehalte in het bloed weer zal stijgen. De α-cel heeft hier dus een rol als sensor én conductor.

Soms zijn endocriene klieren een schakel in een keten van verschillende signaalstoffen die een evenwicht regelen. De hypothalamus stimuleert

bijvoorbeeld met haar hypofysestimulerend hormoon de hypofyse tot de

aanmaak van het schildklierstimulerend hormoon. Dat hormoon stimuleert

op zijn beurt de schildklier tot de aanmaak van thyroxine. De stofwisseling in het lichaam wordt op die manier geregeld.

Samenvattend kun je stellen dat zowel exocriene als endocriene 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. Exocriene klieren treden altijd op als effector. Endocriene klieren spelen een meer complexe rol op

verschillende plaatsen in het regelsysteem in ons lichaam. In de meeste

gevallen treden ze op als conductor in het regelsysteem; de geproduceerde hormonen zetten daarna effectoren aan het werk.

222

THEMA 04

hoofdstuk 2

OPDRACHT 18

Bestudeer de tekening van de alvleesklier en beantwoord de vragen. Hormonen worden in het bloed afgegeven.

alvleesklier

galsap

bloedvat

alvleessap

afvoerbuis alvleessap

productie van alvleessap, in klierzakje

eilandje van Langerhans

spijsverteringssappen alvleessap en galsap twaalfvingerige darm klierzakje

α-cellen produceren het hormoon glucagon.

Afb. 139

β-cellen produceren het hormoon insuline.

Kliercel produceert enzymen voor de vertering.

Wat is de endocriene functie van de alvleesklier?

De alvleesklier produceert de hormonen insuline en glucagon. Wat is de exocriene functie van de alvleesklier?

De alvleesklier produceert alvleessap.

De alvleesklier produceert de hormonen insuline en glucagon.

De alvleesklier produceert alvleessap.

Een bijzondere klier is de alvleesklier; ze speelt een rol in de spijsvertering. Het exocriene klierweefsel van de alvleesklier bestaat uit vele klierzakjes die het alvleessap produceren. Via een afvoerbuis druppelt dat sap in de

twaalfvingerige darm waar het helpt bij de vertering van koolhydraten, vetten en eiwitten en het neutraliseren van maagzuur. Het komt dus terecht in het uitwendig milieu. Tussen de exocriene klierzakjes bevinden zich groepjes

endocriene kliercellen die de eilandjes van Langerhans genoemd worden.

In de eilandjes van Langerhans zorgen de α-cellen voor het aanmaken van

het hormoon glucagon en de β-cellen voor het aanmaken van het hormoon insuline. Beide hormonen spelen een rol bij het constant houden van het glucosegehalte in het bloed. Die hormonen worden afgegeven aan het inwendig milieu.

THEMA 04

hoofdstuk 2

223

galbuis

bloedvat

endocrien: cellen in de eilandjes van Langerhans produceren glucagon en insuline

bloedvat β-cel afvoerbuis alvleessap

twaalfvingerige darm

exocrien: kliercellen produceren alvleessap voor de vertering

α-cel

Afb. 140 De alvleesklier, een gemengde klier

Exocriene klieren:

• halen hun bouwstoffen uit het bloed;

• geven hun product af aan het uitwendig milieu;

• zijn klieren met klierzakjes en een afvoerbuis, maar soms ook

verspreid liggende kliercellen;

• spelen een rol als effector in ons lichaam.

Endocriene klieren:

• halen hun bouwstoffen uit het bloed;

• geven hun product, hormonen, af aan het inwendig milieu;

• geven hun product rechtstreeks af aan het bloed, geen afvoerbuis; • spelen een rol als conductor in ons lichaam;

• sommige endocriene kliercellen zijn sensoren: ze kunnen een verandering in concentratie van een stof waarnemen.

De alvleesklier is een gemengde klier die zowel een endocriene

als exocriene functie heeft. Ze speelt een rol in de regeling van de bloedsuikerspiegel en in de spijsvertering.

224

THEMA 04

hoofdstuk 2

Maak oefening 15, 16 en 17 op p. 236-237.

De adder is een giftige slang die ook in België voorkomt. De slang beschikt over holle giftanden die normaal gezien tegen het gehemelte liggen, maar bij een gifbeet uitgeklapt worden. Het gif wordt geproduceerd in een gifklier. Als de giftand in de prooi steekt, trekt een spiertje rond de gifklier samen en wordt het gif naar buiten geperst. Het gif zal een prooi snel verlammen zodat de adder die rustig naar binnen kan slikken.

Is het je al opgevallen dat als een eend in het water duikt ze helemaal niet nat wordt? Heel wat vogels beschikken over een stuitklier die een vettige stof produceert. Die helpt het verenkleed beschermen tegen vocht, maakt het soepeler en beter bestand tegen slijtage. Wanneer de vogel zijn veren reinigt, gaat die eerst met zijn snavel over de stuitklier; het vet wordt dan via de snavel over het hele verenkleed verspreid. Zo zijn vogels mooi beschermd, soms zelfs met een geurtje dat vijanden afschrikt.

2.4 Welke rol speelt klierwerking bij andere dieren?

Het wijfje van de nachtpauwoog, een nachtvlinder, produceert een lokgeur om mannetjes aan te trekken. Die lokgeuren zijn feromonen: signaalmoleculen die boodschappen tussen individuen van dezelfde soort overbrengen. Het doel van die feromonen is om mannetjes aan te trekken om te paren. De sprieten van het mannetje zijn groter en fijner vertakt dan die van het wijfje. Daarmee speurt het mannetje de omgeving af naar vrouwelijke lokgeuren.

Inktvissen beschikken over klieren waarmee ze een donkere kleurstof produceren. De inkt wordt in een inktzak opgeslagen en naar buiten gespoten om te BEKIJK kunnen ontsnappen bij gevaar. DE VIDEO Ze zwemmen dan achteruit weg. Anderzijds kunnen ze de inkt ook gebruiken om een prooi te misleiden.

Dieren beschikken over bijzondere klieren. De producten van die

klieren spelen altijd een belangrijke rol in de leefwijze van het dier. Dat verhoogt hun overlevingskansen.

THEMA 04

hoofdstuk 2

225

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe worden klieren aangestuurd? EXOCRIENE KLIEREN

ENDOCRIENE KLIEREN

Gespecialiseerde kliercellen produceren stoffen. De kliercellen kunnen verspreid voorkomen of gegroepeerd in een klier. Bouwstoffen voor het klierproduct worden uit het bloed opgenomen via haarvaten. strottenhoofd spierlaagje

klierzakje

kliercel

zenuwvezel schildklier

haarvat

kliercel

haarvaten

slagader

luchtpijp

klierblaasje

afvoerbuis voor speeksel

ader

Exocriene klieren geven hun klierproducten af aan het

milieu.

, af aan het

milieu.

Voorbeeld: spijsverteringssappen nodig voor de

Endocriene klieren geven hun klierproducten,

afbraak van voedsel worden afgegeven in het

Voorbeeld: hormonen voor het regelen van de

Bouw:

spijsverteringsstelsel. •

• groepjes kliercellen of

of verspreid liggende cellen

stofwisseling bij de schildklier.

•

Exocriene klieren zijn altijd

Endocriene klieren zijn meestal

in het regelsysteem. Zij zorgen voor de

Ze zijn een schakel tussen receptoren en effectoren

Voorbeeld: speekselklieren produceren speeksel voor

aangestuurd door een zenuwimpuls of een ander

op de prikkel.

de afbraak van voedsel.

•

in het

. Ze worden

hormoon. Soms kan een endocriene kliercel ook optreden als

Voorbeeld: de bijnier produceert adrenaline na een zenuwsignaal. Adrenaline zet de effectoren aan het

De alvleesklier is een gemengde klier:

226

• geen

werk.

functie: klierzakjes met kliercellen produceren alvleessap voor de

spijsvertering. Dat alvleessap wordt aan het uitwendig milieu afgegeven via een afvoerbuis in de twaalfvingerige darm;

functie: eilandjes van Langerhans met kliercellen die insuline en glucagon

produceren voor de regeling van de bloedsuikerspiegel. Die hormonen worden in het bloed afgegeven.

THEMA 04

synthese hoofdstuk 2

THEMASYNTHESE

Zenuwstelsel

conductor

eindknopjes

Geleiding van een elektrisch signaal via

Hormonen treden op als conductor.

strottenhoofd neurotransmitter in een

en uitgescheiden dendriet in de bloedbaan.

neuronen.

Hormonen zijn signaalstoffen.

Ze worden gemaakt in endocriene klieren

Tussen neuronen overdracht via een synaps. 1

impuls

kliercel

impuls

membraanreceptor

neurotransmitter

haarvat

eindknopje axon schildklier

slagader

luchtpijp celmembraan synaptisch blaasje ader elektrisch signaal

effector

Hormonaal stelsel

synaps

axon

chemisch signaal

• Dwarsgestreepte spieren zijn vaak verbonden aan skeletdelen.

celmembraan

synaptische spleet

Ze staan onder invloed van de wil en worden dus aangestuurd door het

elektrisch signaal

De effectoren zijn doelwitcellen. Zij kunnen reageren op een specifiek

hormoon omdat een doelwitcel een

passende membraanreceptor bevat.

De effectoren kunnen exocriene klieren, endocriene klieren maar ook andere

somatische zenuwstelsel.

klierblaasje

• Gladde spieren in wanden van organen

groepen cellen zijn, zoals spieren en organen.

en buizen worden aangestuurd door

het autonome zenuwstelsel en staan niet onder invloed van de wil.

• De hartspier werkt als een orgaan op zichzelf.

• Exocriene klieren staan in contact

met de buitenwereld. Ze geven stoffen af aan het uitwendig milieu, bv.

zweetklieren. De excretie gebeurt via een afvoergang.

THEMA 04

themasynthese

227

reactie

• Dwarsgestreepte spieren: de spier trekt samen en laat onder andere

skeletdelen ten opzichte van elkaar bewegen.

• Door het samentrekken van de gladde spieren werken de organen.

• De hartspier werkt als een pomp

die ervoor zorgt dat het bloed wordt rondgestuurd.

• Exocriene klieren scheiden een

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.

samenhang tussen conductoren en effectoren

milieu.

In het regelsysteem fungeren

secretieproduct af in het uitwendig

dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en exocriene klieren als effectoren: ze

reageren op signalen afkomstig van het zenuwstelsel.

In het regelsysteem spelen endocriene klieren een rol op verschillende

plaatsen in ons lichaam. In de meeste gevallen treden ze op als conductor; de geproduceerde hormonen zetten effectoren aan het werk. Soms is

een endocriene klier zowel sensor als conductor. Zij reageren op een verandering in concentratie van

belangrijke stoffen.

228

THEMA 04

themasynthese

BEKIJK DE KENNISCLIP

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de verschillen in microscopische bouw tussen skeletspieren, gladde spieren en hartspieren herkennen en benoemen.

• Ik kan de relatie bespreken tussen de verschillende soorten spieren en het zenuwstelsel.

• 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.

• Ik kan beschrijven hoe exocriene klieren zijn opgebouwd. • Ik kan de werking van exocriene klieren uitleggen.

• Ik kan beschrijven hoe endocriene klieren zijn opgebouwd. • Ik kan de werking van endocriene klieren uitleggen.

• Ik kan de bouw en werking van exo- en endocriene klieren vergelijken.

• Ik kan de rol van exo- en endocriene klieren in het regelsysteem uitleggen.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren.

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

invullen bij je portfolio.

THEMA 04

checklist

229

CHECK IT OUT

In de CHECK IN leerde je dat zoogdieren, en dus ook de mens, hun jongen zogen. Daarvoor wordt melk aangemaakt in de melkklieren in de borst.

hypothalamus voorkwabhypofyse zenuwimpuls naar de hypothalamus

achterkwabhypofyse prolactine

oxytocine

Afb. 141 Regelsysteem borstvoeding

Bekijk afbeelding 141 aandachtig en vul het onderstaande schema aan.

prikkel

receptor

zenuwimpuls

hersenen

230

THEMA 04

hormonen

effector

reactie

check it out

Vul aan. De melkklieren zijn

klieren. De melk wordt aangemaakt in

en wordt via een afvoerbuisje naar buiten gebracht.

Wanneer de baby zuigt aan de tepel worden receptoren geprikkeld. Daardoor ontstaat een zenuwimpuls die aan de hersenen informatie doorgeeft. De hypofyse wordt door die zenuwimpuls gestimuleerd om hormonen aan te maken.

De hypofyse is een hormonen worden

in de bloedbaan.

Omcirkel het juist antwoord. Verklaar je keuze.

klier. Ze produceert de hormonen prolactine en oxytocine. Die

De spiertjes rondom de melkgangen zijn dwarsgestreepte / gladde spieren. 4

Het zuigen van de baby aan de tepel (= prikkel) houdt de melkproductie in gang. Kun je hier spreken over een

feedbackmechanisme?

prolactine melkproductie

Is dat een voorbeeld van een positieve of negatieve feedback?

oxytocine melkinjectie

Verklaar je keuze.

De effectoren, spieren en klieren, ontvangen een impuls om een reactie uit te voeren. Spieren trekken

samen. Er zijn drie verschillende soorten spierweefsel: dwarsgestreept, glad en hartspierweefsel. Klieren maken een klierproduct. Wanneer het klierproduct wordt afgegeven aan het uitwendig milieu is dat een

exocriene klier. Wanneer het klierproduct via het bloed wordt afgegeven aan het inwendig milieu, spreken we van een endocriene klier.

De kliercellen van de melkklier in de borst van de moeder worden gestimuleerd door het hormoon

prolactine om melk aan te maken. Door het hormoon oxytocine worden de gladde spiertjes rond de

melkgangen samengetrokken zodat de melk spuit in het mondje van de baby. De melkklier is dan ook een exocriene klier.

THEMA 04

check it out

231

AAN DE SLAG

Zijn de spierwerkingen in de volgende voorbeelden bewuste of onbewuste reacties op een prikkel? Schrap wat niet past. a

Wanneer er bij een inspanning te veel CO2 in het bloed aanwezig is, zullen de ademhalingsspieren

versneld beginnen te werken. bewuste / onbewuste reactie

b Het ritme van de hartslag past zich voortdurend aan de activiteit van het lichaam aan. Lengte- en kringspieren in de zaad- en eileiderwand zorgen voor transport van cellen.

bewuste / onbewuste reactie

d Het snel leren reageren op het startschot is voor een sprinter een belangrijk onderdeel van het trainingsprogramma.

bewuste / onbewuste reactie

Skeletspieren hebben in doorsnede dezelfde opbouw. Met welk nummer zijn de delen op de figuur aangeduid?

bundelschede spiervezel

pees

Nummer

spierschede

Rangschik van klein naar groot: spier, spiervezel, celkern, spierbundel.

232

THEMA 04

aan de slag

Naam

2 3

Schrijf naast elk nummer in de tabel de naam van het aangeduide deel.

2 3

Vul het passende begrip bij de omschrijving in.

4 5

verzameling van een groot aantal spiervezels

draadvormige structuren waaruit spierfibrillen zijn opgebouwd

middengedeelte van een spier dat dikker is dan de uiteinden

spiercellen met meerdere celkernen

eiwit waaruit de dikste filamenten zijn

opgebouwd

fijne, draadvormige structuren waaruit een spiervezel is opgebouwd

Welke bewering is correct? Als een spier een impuls ontvangt dan… zal ze samentrekken.

zal ze langer worden.

kan ze langer worden of samentrekken.

THEMA 04

aan de slag

233

Bestudeer aandachtig de figuur en beantwoord de vragen. Z-plaat

Z-plaat

dikke eiwitdraad

dunne eiwitdraad

Schrap wat niet past.

De biceps is samengetrokken / ontspannen.

dunne eiwitdraad

De triceps is samengetrokken / ontspannen.

b Wat is het belangrijkste verschil in de onderlinge positie van de dikke en dunne eiwitdraden in een ontspannen spierfibril? Vul in.

Bij een spierfibril in rust zijn de dikke en dunne eiwitdraden

Wat gebeurt er met de dikke en dunne eiwitdraden als de spier samentrekt?

. De spierfibril is dan dun en

234

THEMA 04

aan de slag

In de eerste kolom van de tabel vind je kenmerken van spierweefsel. Noteer in de tweede kolom of dit een kenmerk is van dwarsgestreept spierweefsel (D), hartspierweefsel (H) of glad spierweefsel (G). Kenmerken

Soort spierweefsel

niet onder invloed van de wil

spoelvormige cellen

komt voor bij alle skeletspieren

langzaam samentrekken en vrijwel onvermoeibaar vertakte spiervezels

geordende ligging van dunne en dikke eiwitdraden

krachtig samentrekken en vrijwel onvermoeibaar

Zweet wordt gemaakt door zweetklieren. Via welke structuur komt het zweet

aan het lichaamsoppervlak terecht?

Noteer onder elke klier of het gaat om een endocriene of exocriene klier. Verklaar je antwoord.

Verklaring: THEMA 04

aan de slag

235

Waarom zijn slijmbekercellen in de slijmvliezen die de binnenzijde van de luchtpijp bekleden exocriene klieren?

Talgklieren produceren talg. Talg is een vetachtige substantie

die de huid en de haren glanzend en soepel houdt. Zijn

talgklieren endocriene of exocriene klieren? Verklaar.

Eierstokken produceren oestrogeen. Dat stimuleert de ontwikkeling van de vrouwelijke geslachtsorganen, de secundaire geslachtskenmerken en beïnvloedt het gedrag. Verder bevordert oestrogeen de aangroei van het

baarmoederslijmvlies tijdens de menstruatiecyclus. Waarom noemen we eierstokken endocriene klieren?

Zijn de volgende stoffen klierproducten van exocriene of endocriene klieren? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Exocriene klier

Stof

Endocriene klier

insuline

thyroxine talg

glucagon

alvleessap

adrenaline

Kruis de juiste antwoorden aan.

De alvleesklier doet aan secretie.

De alvleesklier produceert verteringsenzymen.

In de alvleesklier komen groepjes cellen voor die hormonen produceren.

Verteringsenzymen en hormonen uit de alvleesklier worden via een ader afgevoerd.

236

THEMA 04

aan de slag

Bestudeer de schematische tekening van klierweefsel in de alvleesklier. Beantwoord de vragen.

De alvleesklier is een gemengde klier, omdat er zowel α-cellen als β-cellen in voorkomen, die elk een specifiek hormoon afscheiden. Is die bewering juist? Verbeter indien nodig.

b Duid aan op de figuur: endocriene klier, exocriene klier.

Noteer bij elk voorbeeld de rol van de klier in het regelsysteem.

Kies uit de volgende termen: effector, receptor, conductor en sensor. De zweetklier produceert water om het lichaam af te koelen.

b De eierstokken produceren progesteron om het baarmoederslijmvlies aan te zetten zich voor te bereiden op een eventuele innesteling van het embryo.

De melkklier produceert moedermelk nadat de baby aan de tepel zoog.

d De β-cel meet de glucoseconcentratie in het bloed. e

De teelbal produceert testosteron om de ontwikkeling van de mannelijke geslachtsorganen te stimuleren.

Verder oefenen? Ga naar

THEMA 04

aan de slag

237

Notities

238

HOE COÖRDINEREN PLANTEN REACTIES OP PRIKKELS?

THEMA 05

241

VERKEN

242

CHECK IN

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

245

1.1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen? 245 A De wortel 246 B De stengel 247 C Het blad 248

1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd? 250 A Transport van water 250 B Transport van assimilaten 253 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?

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels?

2.1 Welke rol spelen plantenhormonen? A Abscisinezuur B Auxine C Ethyleen

2.2 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte? 2.3 Hoe wordt de werking van planten geregeld? A Plantenhormonen B Welke andere mechanismen regelen de werking van planten?

257 257 257 258 260

263 263 264 265 266 268 270 270 272

239

THEMASYNTHESE

274

CHECKLIST

277

PORTFOLIO CHECK IT OUT

278

AAN DE SLAG

279

OEFEN OP DIDDIT

284

LABO’S

240

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 05

check in

241

VERKEN

Î Uit welke delen bestaat een plant? OPDRACHT 1

Welke grote delen van de plant ken je? 1

Afb. 142 Herderstasje

OPDRACHT 2

Combineer het worteldeel met zijn omschrijving. Noteer het passende nummer bij de juiste omschrijving.

stengel

242

THEMA 05

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 05

verken

243

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.

244

THEMA 05

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.

LEERDOELEN

Je leert nu:

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

Neem het transportweefsel waar bij een selderplant aan de hand van Labo 12 op p. 293.

THEMA 05

hoofdstuk 1

245

Als je de stengels van een selderplant in een gekleurde oplossing zet, kun je

na een tijd gekleurde stippen waarnemen op een dwarse doorsnede. Daaruit kun je afleiden dat water met opgeloste stoffen via de stengel naar boven

wordt verplaatst. Blijkbaar beschikt de plant over een transportsysteem. We bestuderen de wortel, stengel en het blad om de ligging en de structuur van dat transportsysteem te onderzoeken.

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

BEKIJK MICROFOTO

met daarin grote cellen die het patroon van een ster vormen. De cirkel bevat 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). 3

wortelhaar

Afb. 143 Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een wortel

Het overgrote deel van de wortel bestaat uit de cellen rond het centrale deel, 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. 246

THEMA 05

hoofdstuk 1

De stengel

Op de stengeldoorsnede van de selderplant kun je zien dat het transport

doorheen de stengel gebeurt via kleine groepjes cellen. Dat weefsel bevat

de transportvaten; we noemen ze vaatbundels. Die vaatbundels bevatten elk BEKIJK MICROFOTO

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). Ook bij jonge stengels bevindt zich een deklaag of epidermis (4) aan de buitenzijde. De aaneengesloten cellen beschermen de

stengel tegen uitdroging en ziekteverwekkers.

Afb. 144 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 (5). 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 05

hoofdstuk 1

247

Het blad

Ook het blad bevat transportweefsels. Xyleem (1) en floëem (2) komen voor in de bladsteel en in de bladnerven. Op afbeelding 145 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. 145 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. 146 Blad met huidmondjes in de epidermis: overlangs (links) en gezien in bovenaanzicht (rechts)

248

THEMA 05

hoofdstuk 1

OPDRACHT 5

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 05

hoofdstuk 1

249

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. 279.

1.2 Langs welke weg worden stoffen via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd?

Transport van water

Je ontdekte al dat water en opgeloste stoffen via de stengel 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.

250

THEMA 05

hoofdstuk 1

OPDRACHT 6

Bestudeer de proefopstelling en beantwoord de vragen. Vier maatcilinders zijn gevuld met water en een laagje olie. In drie maatcilinders wordt een takje van dezelfde lengte geplaatst. Bij maatcilinder B worden alle bladeren van het takje verwijderd. Bij maatcilinder C worden een aantal bladeren verwijderd. Bij maatcilinder D blijven de bladeren van het takje intact. Plaats over maatcilinders B, C en D een plastic zakje, dat je afsluit met een elastiekje. De

liguster

olie

proefopstelling blijft enkele dagen staan.

water

In welke maatcilinder zal het waterniveau na enkele dagen het laagste staan? A / B / C / D

In welke maatcilinder zal zich het meeste waterdamp in de plastic zak bevinden? A / B / C / D

Waarom bevindt zich het meeste water in deze plastic zak?

Waarom is het meeste water verdwenen uit deze maatcilinder?

Hoe kan het water uit de plant?

Welke weg volgt het water in de maatcilinder om uiteindelijk in de plastic zak terecht te komen?

THEMA 05

hoofdstuk 1

251

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.

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 7

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?

Het is via de openingen, de huidmondjes, dat de verdamping gebeurt. De meeste huidmondjes liggen in de epidermis van de bladeren.

252

THEMA 05

hoofdstuk 1

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 8

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

THEMA 05

hoofdstuk 1

253

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? c

Waar in de plant wordt die stof aangemaakt?

Tijdens welk proces gebeurt dat?

Waarom heeft de plant die stof nodig?

Besluit

Noteer een besluit.

254

THEMA 05

hoofdstuk 1

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

oog

stengel uit die boven de grond komt. Je zou denken dat de

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.

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.

THEMA 05

hoofdstuk 1

255

blad water

bladgroenkorrel houtvaten

glucose

koolstofdioxidegas

zuurstofgas

zeefvaten cel in het blad huidmondje

houtvaten (xyleem)

zeefvaten (floëem)

deelweefsel

opname van water en mineralen

Afb. 147 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.

256

THEMA 05

hoofdstuk 1

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. 279.

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 9

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. 148 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 10

Bekijk de video en beantwoord de vragen. 1

Wat zie je in het filmpje?

BEKIJK VIDEO

Vanwaar komt die vloeistof?

THEMA 05

hoofdstuk 1

257

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

Eerder 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 doorheen 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 258

THEMA 05

hoofdstuk 1

waterkolom behouden blijft. Dat verschijnsel is de transpiratiezuiging.

bladeren met huidmondjes

transpiratie: water verdampt

transpiratiezuiging

waterdraden cohesie

waterdraden

worteldruk

bodem deeltje

opname van water met opgeloste stoffen

huidmondje

wortelhaar

Afb. 149 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

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 dit proces. `

Maak oefening 6 en 7 op p. 280.

THEMA 05

hoofdstuk 1

259

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 OPDRACHT 11

de waterdraden niet onderbroken worden. Hoe gebeurt die verdamping?

Bestudeer de onderstaande schetsen van microscopische waarnemingen van de huidmondjes in een droge en vochtige omgeving. Beantwoord de vragen. Droge omgeving

Vochtige omgeving

BEKIJK VIDEO

Wat kun je waarnemen bij de huidmondjes in de vochtige en droge omgeving? Kruis het juiste

antwoord aan.

De huidmondjes zijn open in een vochtige omgeving en gesloten in een droge omgeving. De huidmondjes zijn gesloten in een vochtige omgeving en open in een droge omgeving.

De huidmondjes zijn altijd open in een vochtige en droge omgeving. Ze verdampen water.

De huidmondjes zijn gesloten als het koud is en openen zich als het warm is. Droge of vochtige

Wat kun je waarnemen als je de vorm van de sluitcellen in beide afbeeldingen met elkaar vergelijkt?

omgeving spelen geen rol.

260

Welke oorzaak heeft dat verschil in vorm?

Hoe kun je deze waarneming verklaren?

THEMA 05

hoofdstuk 1

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. 150 Huidmondjes in een vochtige (links) en in een droge (rechts) omgeving

Om minder water te verliezen, kan de plant zijn huidmondjes sluiten.

’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 dus 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 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.

Afb. 151 De baobab komt voor in droge, warme gebieden, zoals in enkele delen van Afrika en Australië.

THEMA 05

hoofdstuk 1

261

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 huidmondjes

zonlicht CO2

huidmondje

omgevingstemperatuur

zich om het verdampen te beperken.

aanzuigen H2O

262

THEMA 05

hoofdstuk 1

Maak oefening 8 en 9 op p. 280-281.

verdampen H2O O2-gas

waterdraden

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je weet al: M uit welke onderdelen een plant is opgebouwd

Î Hoe coördineren plantenhormonen de reacties op prikkels?

en wat daarvan de functies zijn; een plant verloopt;

M hoe het transport van water en assimilaten in M welke rol hormonen spelen bij dieren. Je leert nu:

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.

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?

2.1 Welke rol spelen plantenhormonen?

Net zoals dieren vormen planten stoffen met een regelende werking. Omdat ze een aantal gelijkaardige kenmerken vertonen als bij dieren, noemen we deze stoffen hormonen.

THEMA 05

hoofdstuk 2

263

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.

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

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.

264

THEMA 05

hoofdstuk 2

sluitcellen open

ABA

Afb. 152 Het hormoon abscisinezuur zorgt ervoor dat huidmondjes sluiten.

sluitcellen gesloten

Auxine

OPDRACHT 12

Hieronder zie je een illustratie van de resultaten van een aantal experimenten met kiemende zaden. Bestudeer de resultaten aandachtig en beantwoord de vragen.

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

kiemende graszaden in aanwezigheid van licht invallend vanaf zijkant

kiemend graszaad in donkere omgeving

top verwijderd

licht

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?

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.

THEMA 05

hoofdstuk 2

265

Ethyleen

OPDRACHT 13 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:

266

THEMA 05

hoofdstuk 2

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 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

ze wel roder, maar lekker zoet worden ze niet meer. Niet-climacterisch fruit mag je dus pas plukken nadat het Niet-climacterisch fruit

avocado’s

bananen

pruimen

appels

Climacterisch fruit

aan de plant gerijpt is.

perziken

peren

abrikozen

tomaten

braambessen

frambozen

sinaasappelen

aardbeien

druiven

kersen

citroenen

paprika’srol incashewnoten kiwi’sPlantenhormonen spelen een belangrijke 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.

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.

Ethyleen is een gasvormig plantenhormoon dat een belangrijke rol speelt bij fruitrijping. `

Maak oefening 10 t/m 14 op p. 281 en 282.

THEMA 05

hoofdstuk 2

267

2.2 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.

• 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

Afb. 153 Bladlitteken

zo kan de plant overleven zonder sapstroom.

Onder invloed van zijn eigen gewicht en het spel van de wind zal het blad na 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

268

THEMA 05

hoofdstuk 2

hormonen in dieren, een belangrijke rol in de homeostase van het inwendig milieu.

droogtestress

transport naar de bladeren via floëem

transport naar de stengel via floëem

aanmaak ABA door wortels

MERISTEEM

huidmondjes sluiten

BEPERKING WATERVERLIES

lage temperatuur

in de deelweefsels wordt de aanmaak van auxine geremd

kurkvorming

stimuleren van ethyleen

Afb. 154 Samenwerking van plantenhormonen bij het remmen van waterverlies

bladval

afbraak celwanden in de afstotingslaag

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 15 en 16 op p. 282.

THEMA 05

hoofdstuk 2

269

2.3 Hoe wordt de werking van planten geregeld?

Plantenhormonen

Plantenhormonen zijn signaalstoffen: ze brengen een boodschap over van de OPDRACHT 14

Lees de artikels en vul de tabel in.

WATER

ene naar de andere plaats in de plant. We bestuderen twee voorbeelden.

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.

270

THEMA 05

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.

conductor

effector

reactie

THEMA 05

hoofdstuk 2

271

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 15

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.

272

THEMA 05

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, abscisinezuur, 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 17 op p. 282.

THEMA 05

hoofdstuk 2

273

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.

274

THEMA 05

themasynthese

CONDUCTOR

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 05

themasynthese

275

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

conductor

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. 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.

276

THEMA 05

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 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 05

checklist

277

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?

278

Waarom kunnen planten, zoals lavendel, wel overleven in een droge omgeving zoals die in Zuid-Europa te vinden is?

THEMA 05

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 05

aan de slag

279

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?

280

THEMA 05

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 conductor 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?

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?

THEMA 05

aan de slag

281

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?

Illustreer met een voorbeeld of schema hoe een plant een nieuw evenwicht bereikt na een gebeurtenis, zoals

Welke hormonen zijn bij de bladval betrokken?

In tegenstelling tot dieren kunnen planten zich niet verplaatsen als de omgeving ongunstig is. Daardoor

droogte of verplaatsing.

hebben ze in de loop van de evolutie meerdere mechanismen ontwikkeld om ongeschikte veranderingen op te vangen. Vul de tabel aan.

Planten reageren op licht

Planten reageren op aanraking

prikkel

receptor

receptoren in het blad

signalen

effector

cellen worden langer

reactie

Verder oefenen? Ga naar

282

THEMA 05

aan de slag

lengtegroei

samenvouwen

Notities

283

LABO'S

285

Onderzoek 2: Onderzoek de bouw van een varkensoog.

287

Onderzoek 3: Vergelijk de leesafstand bij verschillende leeftijden.

291

Onderzoek 1: Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen.

Onderzoek 4: Hoe reageren planten op zwaartekracht? Onderzoek 5: Fototropie

Onderzoek 6: Onderzoek het minimale tijdsverschil dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen. Onderzoek 7: Onderzoek wat geluid is.

Onderzoek 8: Onderzoek de voortplanting van geluid

doorheen een middenstof.

Onderzoek 9: Zoek informatie op over een van de volgende stoornissen. Onderzoek 10: Onderzoek hoe spierweefsel microscopisch is opgebouwd.

Onderzoek 11: Onderzoek de macroscopische bouw van dwarsgestreepte spieren.

Onderzoek 12: Neem het transportweefsel waar bij een selderplant.

284

293

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

LABOMATERIAAL

veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen. Ethanol

H 225, P 210

H- en P-ZINNEN

Werkwijze

Check steeds goed de

labomaterialen te ontdekken.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

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.

Beoordeel zelf jouw uitvoering van de proef.

Zet een groen vinkje als alles goed verliep. Zet een rood vinkje als het nog een werkpunt is. Labojas aan?

Stappenplan gevolgd?

Alles goed opgeruimd?

LABO

ONDERZOEK 1

285

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

286

Nummer:

Klas:

LABO

ONDERZOEK 1

LABO Naam:

ONDERZOEK

Klas:

Nummer:

Onderzoek de bouw van een varkensoog. 1

Benodigdheden een varkensoog dissectieschaal

schaar met scherpe punten scherp mes

wegwerphandschoenen

een stukje bedrukt papier 2

keukenpapier

Observatie van de buitenkant van het oog

pincet

Vink de delen aan die je herkent aan de buitenkant van het oog. oogleden oogbol

vetweefsel (wit weefsel)

spierweefsel (lichtroze weefsel)

oogzenuw (dikke ronde buisvormige structuur die uit de oogbol steekt) traanklieren (gebobbeld wit weefsel)

Dissectie van het oog

Een oog is bijna bolvormig, aan de buitenkant loopt het witte gedeelte helemaal rond het oog. Soms zit er nog vet- en spierweefsel aan vast.

Knip met een schaar de spieren en het vetweefsel rond de oogbol weg.

Duw eens op de oogbol. Hoe voelt dat aan?

De harde, witte buitenlaag van het oog is ongeveer 1 mm dik; het is het harde oogvlies. Aan de voorzijde van het oog is het oogvlies mat en melkachtig wit: dat is het hoornvlies. Bij dieren is het hoornvlies

doorschijnend. Het hoornvlies 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.

Als je goed kijkt, zie je dat het iets boller dan de rest van het oog staat. Onder het hoornvlies ontdek je de

iris, hier donker gekleurd. De iris of het regenboogvlies is het gekleurde deel van het oog en ligt achter het

hoornvlies. In het midden van de iris bevindt zich een opening waarlangs het licht het oog binnendringt, de pupil.

Bekijk aandachtig de onderstaande tekening en snijd het oog open langs de evenaarslijn. Dat gaat het

gemakkelijkst als je eerst met de punt van een scherp mes of een schaar een gaatje prikt in de oogbol. Daarna kun je verder knippen via de evenaarslijn.

oogzenuw hoornvlies evenaarslijn

LABO

ONDERZOEK 2

287

LABO Naam:

Klas:

Nummer:

Hoe verloopt het openknippen van het harde oogvlies?

Wat stel je vast op het moment dat je het oog begint open te knippen? Die vloeistof is het glasachtig lichaam. Het reguleert de druk in de oogbol zodat het oog zijn vorm behoudt Als je het oog volledig hebt opengeknipt, ontstaan er twee delen van de oogholte: - het voorste deel met het hoornvlies,

- het achterste deel met de oogzenuw.

Welke kleur heeft de binnenzijde van het oog?

en gemakkelijk in de oogkas kan bewegen.

Dat is een donker pigment dat in het oog aanwezig is. Het verhindert lichtweerkaatsing.

In het voorste deel van het oog zie je de iris zitten. Je ziet dat die aan de zijkanten doorloopt in het vaatvlies, dat aan de binnenkant tegen het harde oogvlies ligt. De iris vormt de scheiding tussen de voorste oogkamer en de achterste oogkamer. Afhankelijk van de hoeveelheid aanwezig pigment is de iris donkerder of lichter

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

Bekijk het deel met de het hoornvlies. Als je goed kijkt, ontdek je daar een rond doorschijnend bolletje: dat is de ooglens.

Haal die er voorzichtig uit en leg ze opzij in de dissectiebak.

Til het kommetje even op. Je ziet nu duidelijk een opening in de iris: dat is de pupil. Je kunt door de pupil en

door het hoornvlies de omgeving zien.

Til de lens boven je dissectiebak op met een pincet en kijk door de lens naar de omgeving. Wat zie je?

Leg de lens op een stukje papier met tekst. Wat zie je?

Duw met je vinger zachtjes op de lens.

Schrap in de onderstaande lijst wat niet past.

De ooglens is taai – vervormbaar – elastisch – eerder hard – doorzichtig – troebel.

10 Neem nu het deel waar de oogzenuw aan vastzit.

Welke kleur heeft het centrale gedeelte van dat kommetje?

Dat is het netvlies. Het centrale, licht gekleurde gedeelte is de gele vlek. Je kunt het netvlies met een pincet wegduwen. Op één plaats blijft het hangen: dat is de blinde vlek, de plaats waar de oogzenuw het oog verlaat.

288

LABO

ONDERZOEK 2

LABO Naam:

Klas:

Nummer:

11 Onder het netvlies zit een dun, vlezig laagje met bloedvaten: het vaatvlies, rijk aan bloedvaten. 12 Ruim nu je materiaal op.

- Verzamel al het dierlijk materiaal in een aparte zak of doosje zodat het gepast kan worden gesorteerd. - Was de dissectieschalen en je dissectiemateriaal af met koud water.

- Zorg dat je de tafels schoon achterlaat! Laat je leerkracht controleren.

Verwerking

Je kon tijdens de dissectie een aantal dingen ontdekken. We gaan hier dieper in op de functie ervan. Geef een verklaring bij elke vaststelling.

Het harde oogvlies voelt stevig aan.

Het oog is zwartgekleurd vanbinnen. Denk aan wat je geleerd hebt over kleuren zien.

b De oogbol voelt stevig aan maar valt in als het glasachtig lichaam wegstroomt.

d De pupil is een gaatje in het regenboogvlies.

Het vaatvlies is rijk aan bloedvaten.

Reflectie

Beoordeel zelf jouw uitvoering van de proef.

De ooglens is elastisch, vervormbaar en doorzichtig.

Zet een groen vinkje als alles goed verliep. Zet een rood vinkje als het nog een werkpunt is. Labojas aan?

Stappenplan gevolgd?

Waarnemingen genoteerd? Zelfstandig gewerkt? Rustig gewerkt?

Alles goed opgeruimd?

LABO

ONDERZOEK 2

289

Notities

290

LABO Naam:

ONDERZOEK

Klas:

Nummer:

Vergelijk de leesafstand bij verschillende leeftijden. 1

Benodigdheden meetlat of lintmeter

een blad met tekst in normaal lettertype en -grootte Werkwijze 1

Laat elke proefpersoon het blad op een afstand van zijn ogen houden zodanig dat de tekst goed leesbaar is.

Noteer dat in de tabel, samen met de leeftijd van elke proefpersoon.

2 3

Dat is de leesafstand.

Meet de afstand tussen de ogen en het blad.

Waarnemingen

Leeftijd

Leesafstand

Naam

vijf proefpersonen van verschillende leeftijden

Verwerking a

Wat stel je vast als je de leeftijd vergelijkt met de leesafstand?

b Verklaar die vaststelling.

Formuleer een besluit.

LABO

onderzoek 3

291

Notities

292

LABO Naam:

ONDERZOEK

Klas:

Nummer:

Neem het transportweefsel waar bij een selderplant. 1

Welke weg volgt het water in de selderplant? Hypothese

Afb. 155 Apium graveolens var. Dulce

Noteer een hypothese.

Benodigdheden Materiaal

Stoffen

snijselderplant (Apium

prepareernaald pincet

bekerglas

dekglaasje

wortel

scherp mesje

scheermesje (of microtoom) druppelpipet

voorwerpglaasje keukenpapier

lichtmicroscoop

Werkwijze

met fijne punt

eosine B-oplossing (CI 45400)

graveolens var. dulce) met

Onderzoeksvraag

Vul het bekerglas met water en voeg er enkele druppels eosine aan toe zodat het water een duidelijke,

Snijd met een scherp mesje de stengel los van de wortel.

2 4

Breng de selderplant met wortel in het water en laat deze een viertal dagen staan. 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.

blauwe kleur krijgt.

TIP

Als er een microtoom in de klas aanwezig is, kun je dit toestel gebruiken om gemakkelijk dunne plakjes te

snijden. Vraag aan je leerkracht hoe je dit hulpmiddel moet gebruiken.

6 7

Druppel met een druppelpipet een druppel water op een voorwerpglaasje.

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.

LABO

onderzoek 12

293

LABO Naam:

Klas:

Nummer:

Leg vervolgens het dekglaasje erop volgens de regels van de kunst. Als er zich te veel vocht rondom het 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 a

Wat neem je waar als je de volledige plant uit de vloeistof haalt?

Wat neem je waar op het snijvlak als je een bladsteel doorsnijdt?

Microscopische waarneming a

b Wat neem je waar op het snijvlak als de stengel wordt losgesneden van de bijwortels?

Welke vergroting gebruik je voor de microscopische waarneming?

Verwerking

b Wat neem je waar als je een dwarsdoorsnede van een bladsteel onder de microscoop legt?

Besluit

Reflectie

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

294

LABO

Hoe kun je de werking van pesticiden verklaren met dit labo?

onderzoek 12

GENIE Biologie 3.1 Leerschrift

Articles inside

CHECK IT OUT

CHECKLIST

2.3 Hoe wordt de werking van planten geregeld?

van het watergehalte?

THEMASYNTHESE

1.4 Hoe wordt de waterhuishouding geregeld?

AAN DE SLAG

in de plant?

CHECK IN

doorheen de plant vervoerd?

Hoofdstuksynthese

2.4 Welke rol speelt klierwerking bij andere dieren?

CHECKLIST

en endocriene klieren?

dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en hartspier?

1.4 Het hart, een buitenbeetje tussen de spieren?

Hoofdstuksynthese

2.2 Wat zijn endocriene klieren?

1.3 Hoe worden gladde spieren aangestuurd?

VERKEN

1.2 Hoe worden dwarsgestreepte spieren aangestuurd?

CHECK IN

AAN DE SLAG OEFEN OP DIDDIT ©VAN IN

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

CHECK IT OUT

2.2 Hoe herkennen hormonen hun doelwitcellen?

in het feedbacksysteem?

2.4 Wat kan de werking van het hormonale stelsel verstoren?

Hoofdstuksynthese

1.5 Wat kan de werking van het zenuwstelsel verstoren?

1.4 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

in het zenuwstelsel?

1.3 Wat is het verschil tussen een gewilde beweging en een reflex?

CHECK IN

VERKEN

CHECK IT OUT

CHECKLIST

CHECK IN

1.3 Hoe werkt het oog?

AAN DE SLAG

1.5 Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar?

THEMASYNTHESE

CHECK IT OUT

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

om een evenwicht te bereiken?

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

GENIE EN DIDDIT

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

CHECK IN

2.2 Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij planten?

VERKEN

3.2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht?

STARTEN MET GENIE