GENIE Biologie 3.2 - leerschrift (ed. 2024) by VAN IN

©VANIN

GENIE 3.2 Biologie ©VANIN

Via www.diddit.be heb je toegang tot het onlineleerplatform bij GENIE Biologie Activeer je account aan de hand van de onderstaande code en accepteer de gebruiksvoorwaarden.

LET OP: ACTIVEER DEZE LICENTIE PAS VANAF 1 SEPTEMBER; DE LICENTIEPERIODE START VANAF ACTIVATIE EN IS 365 DAGEN GELDIG.

!Fotokopieerapparaten zijn algemeen verspreid en vele mensen maken er haast onnadenkend gebruik van voor allerlei doeleinden. Jammer genoeg ontstaan boeken niet met hetzelfde gemak als kopieën. Boeken samenstellen kost veel inzet, tijd en geld. De vergoeding van de auteurs en van iedereen die bij het maken en verhandelen van boeken betrokken is, komt voort uit de verkoop van die boeken.

In België beschermt de auteurswet de rechten van deze mensen. Wanneer u van boeken of van gedeelten eruit zonder toestemming kopieën maakt, buiten de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen, ontneemt u hen dus een stuk van die vergoeding. Daarom vragen auteurs en uitgevers u beschermde teksten niet zonder schriftelijke toestemming te kopiëren buiten de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen. Verdere informatie over kopieerrechten en de wetgeving met betrekking tot reproductie vindt u op www.reprobel.be.

Ook voor het digitale lesmateriaal gelden deze voorwaarden. De licentie die toegang verleent tot dat materiaal is persoonlijk. Bij vermoeden van misbruik kan die gedeactiveerd worden. Meer informatie over de gebruiksvoorwaarden leest u op www.diddit.be.

De uitgever heeft ernaar gestreefd de relevante auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Wie desondanks meent zekere rechten te kunnen doen gelden, wordt verzocht zich tot de uitgever te wenden.

Credits

GENIE 3.2 Biologie ©VANIN

p. 63 applet lichtbreking © CC BY PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu, p. 89 applet simulatie hoofdkleuren © CC BY PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet. colorado.edu, p. 96 bloem zicht bijen © Imageselect, p. 96 bloem zicht mensen © Imageselect, p. 96 groefkopadder © Imageselect, p. 97 blinde grotvis © Imageselect, p. 101 spookdiertje nacht © Imageselect, p. 102 pupil hert © Imageselect, p. 123 trommelvliesbuisje © ACOPIN BSIP/Imageselect, p. 126 doorsnede gangen slakkenhuis © Imageselect, p. 126 haarcellen orgaan van Corti © Imageselect, p. 137 bereik gehoor © Imageselect, p. 150 Waarom ga je huilen van uien? © www.technopolis.be, p. 219 puberteit © Imageselect, p. 291 dwarsgestreepte spier© Eric Grave/ Alamy/Imageselect, p. 372 microfoto wortel © https://onlinemicroscopy.ugent.be, p. 373 microfoto stengel © https:// onlinemicroscopy.ugent.be, p. 374 microfoto blad © https://onlinemicroscopy.ugent.be

Eerste druk 2024

ISBN 978-94-647-0672-7

Vormgeving en ontwerp cover: Shtick

Tekeningen: Geert Verlinde, Tim Boers (Studio B) D/2024/0078/123

Zetwerk: D'hondt-Ravijts bvba Art. 606725/01 NUR 126

INHOUD

THEMA 1: REGELSYSTEMEN

ZORGEN VOOR HOMEOSTASE BIJ ORGANISMEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe wordt de werking van een organisme geregeld? 14

` HOOFDSTUK 2: Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij dieren en planten? 20

1 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij dieren? 20

2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij planten? 27

THEMA 2: HOE WORDEN PRIKKELS WAARGENOMEN BIJ DIEREN?

` HOOFDSTUK 1: Soorten prikkels en hun kenmerken 39

1 Wat is een prikkel? 39

2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? 44

3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen? 46

4 Hoe kunnen receptoren ingedeeld worden? 49

4.1 Mechanoreceptoren 50

4.2 Chemoreceptoren 51

4.3 Thermoreceptoren 52

4.4 Pijnreceptoren 53

4.5 Fotoreceptoren

4.6 Elektroreceptoren

4.7 Magnetoreceptoren

` HOOFDSTUK 2: Hoe nemen dieren lichtprikkels waar? 62

3 Hoe werkt het oog? 75

3.1 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? 75

3.2 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? 80

3.3 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? 82

©VANIN

1 Wat is licht? 62

2 Hoe is het oog opgebouwd? 65

2.1 Welke structuren liggen rond het oog? 65

2.2 Welke structuren liggen in het oog? 70

3.4 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? 85

4 Wat als de werking van het oog verstoord is? 93

5 Hoe nemen andere dieren lichtprikkels waar? 96

` HOOFDSTUK 3: Hoe nemen dieren geluid waar?

2 Hoe is het oor opgebouwd?

Het uitwendig oor

2.2 Het middenoor

2.3 Het binnenoor 124

3 Hoe kunnen mensen geluid waarnemen? 127

4 Wat als de werking van het oor verstoord is? 133

5 Hoe nemen andere dieren geluiden waar? 136

THEMA 3 : HOE GEBEURT DE COÖRDINATIE VAN REACTIE OP PRIKKELS BIJ DIEREN?

` HOOFDSTUK 1: Hoe regelt het zenuwstelsel de reacties op prikkels? 155

1 Welke cellen geven informatie door in je lichaam? 155

2 Hoe gebeurt de geleiding van informatie in een zenuwcel? 158

2.1 Het ontstaan en geleiding van een impuls 158

2.2 Impulsgeleiding doorheen het neuron 163

3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels? 165

4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? 166

5 Hoe geven zenuwcellen informatie door aan andere cellen? 169

` HOOFDSTUK 2:

Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking? 182

1 Wat is het verschil tussen zenuwen en zenuwcellen? 182

1.1 Onderdelen van het zenuwstelsel 182

1.2 Soorten neuronen en zenuwen 185

2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld? 189

1.1 Bewuste gewaarwording 189

1.2 Gewilde beweging 190

3 Hoe worden reflexen geregeld? 193

4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel? 198

4.1 Verwerkingscentra 198

4.2 Informatieverwerking 203

` HOOFDSTUK 3:

Hoe regelt het hormonale stelsel de reacties op prikkels? 217

1 Welke rol speelt het hormonaal stelsel bij het overbrengen van informatie? 217

2 Welke receptoren vangen de prikkel op en hoe worden hormonen in het lichaam verspreid? 221

3 Hoe wordt het hormonale stelsel geactiveerd? 225

3.1 Hormoonproductie als gevolg van de concentratieverandering van een bepaalde stof 225

3.2 Hormoonproductie als gevolg van een ander hormoon 225

3.3 Hormoonproductie als gevolg van een signaal van een neuron 226

4 Hoe stuurt een hormoon welbepaalde effectoren aan tot reactie? 228

` HOOFDSTUK 4:

Hoe zorgen het zenuwstelsel en het hormonale stelsel voor homeostase? 238

1 Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase? 238

2 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? 255

2.1 Homeostase voor de lichaamstemperatuur 255

2.2 Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed 258

©VANIN

1.1 Homeostase voor de bloedsuikerspiegel 238

1.2 Homeostase voor de stofwisseling 248

1.3 Homeostase voor de Ca2+concentratie in je bloed 252

3 Hoe werken het hormonaal stelsel en het zenuwstelsel samen met het oog op homeostase? 260

THEMA 4: HOE REAGEREN DIEREN OP PRIKKELS?

` HOOFDSTUK 1:

Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? 284

1 Hoe worden spieren door het zenuwstelsel aangestuurd? 284

2 Welke verschillen zijn er in werking tussen de soorten spieren? 287

3 Hoe verschillen spierweefsels van elkaar? 289

4 Hoe werken dwarsgestreepte spieren? 292

4.1 Hoe zijn dwarsgestreepte spieren opgebouwd? 292

4.2 Hoe ontvangt een dwarsgestreepte spier een impuls van het zenuwstelsel? 295

4.3 Hoe reageren dwarsgestreepte spieren op een impuls van het zenuwstelsel? 296

5 Hoe werken gladde spieren? 301

5.1 Hoe zijn gladde spieren opgebouwd? 301

5.2 Hoe ontvangt en reageert een gladde spier op een impuls van het zenuwstelsel? 302

6 Het hart, een buitenbeetje tussen de spieren? 304

7 Hoe werken spieren bij andere dieren? 305

` HOOFDSTUK 2: Hoe worden klieren aangestuurd? 316

1 Wat zijn exocriene klieren? 316

2 Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren? 321

3 Welke rol speelt klierwerking bij andere dieren? 326

THEMA 5: HOE WORDT DE WERKING

VAN PLANTEN GEREGELD?

` HOOFDSTUK 1:

Hoe gebeurt het opvangen en reageren op prikkels bij planten? 339

1 Welke prikkels kunnen planten waarnemen? 339

2 Hoe reageren planten op prikkels? 342

2.1 Beweging als reactie 342

2.2 Kliersecretie als reactie 345

` HOOFDSTUK 2:

Hoe regelen planten de reactie op een prikkel? 353

1 Welke mechanismen regelen de werking van planten? 353

1.1 Geleiding van informatie met behulp van elektrische signalen 354

1.2 Geleiding van informatie met behulp van plantenhormonen 355

2 Welke werking hebben de verschillende plantenhormonen? 357

2.1 Auxine 357

2.2 Ethyleen 361

2.3 Abscisinezuur 364

` HOOFDSTUK 3:

Hoe gebeurt het transport van stoffen in de plant? 370

1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen? 370

1.1 De wortel 372

1.2 De stengel 373

1.3 Het blad 374

2 Welke weg volgen de verschillende stoffen bij transport in de plant? 377

2.1 Transport van water 377

2.2 Transport van assimilaten 380

3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het transport in de plant? 384

3.1 Capillaire krachten 384

3.2 Worteldruk 384

3.3 Transpiratiezuiging 385

` HOOFDSTUK 4:

Hoe houden planten hun inwendig milieu in evenwicht? 391

1 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte? 392

2 Hoe wordt het evenwicht in een plant geregeld? 394

2.1 Welke factoren hebben invloed op het openen en sluiten van de huidmondjes? 394

2.2 Hoe streeft de plant naar evenwicht? 396

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.

©VANIN

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.

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

©VANIN

LEREN LEREN

Ga zelf op onderzoek! Bij het onlinelesmateriaal staan een aantal labo’s om verder experimenten uit te voeren.

• In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf notities te maken. Noteren tijdens de les helpt je om de leerstof actief te verwerken.

• Op vind je per themasynthese een kennisclip waarin we alles voor jou nog eens op een rijtje zetten.

2 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 deze rode kaders.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT !

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

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of illustreert de leerstof met een extra voorbeeld.

OPDRACHT 11 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 …;

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

• een overzicht van gevarensymbolen en P- en H-zinnen;

• een overzicht van grootheden en eenheden;

• een overzicht van labomateriaal en labotechnieken;

• …

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

©VANIN

TIP

GENIE EN DIDDIT

HET ONLINELEERPLATFORM

BIJ GENIE

©VANIN

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

• De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

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

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht voor jou heeft klaargezet.

Hier kan de leerkracht toetsen en taken voor jou klaarzetten.

Benieuwd hoever je al staat met oefenen en opdrachten? Hier vind je een helder overzicht van je resultaten.

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

• 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!

DOWNLOAD 3D-APP

Notities ©VANIN

THEMA 01 REGELSYSTEMEN

ZORGEN VOOR HOMEOSTASE

BIJ ORGANISMEN

Î Waarom heb ik dorst?

Bekijk de infografiek en beantwoord de vragen.

1 Uit hoeveel procent water bestaat het lichaam van een 14-jarige?

2 Waarvan is het percentage water in je lichaam volgens deze figuur afhankelijk?

3 Op welke manieren verliest je lichaam water?

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

5 Waaraan merk je dat je dorst hebt?

6 Wat doe je als je dorst hebt?

OM OVER NA TE DENKEN

©VANIN

71 % van de wereldbevolking beschikt thuis over drinkwater.

18 % moet gemiddeld 30 minuten lopen om drinkwater te bereiken.

Schoon drinkwater mag dan door velen als een fundamenteel recht worden beschouwd, maar liefst 800 miljoen mensen op deze wereld hebben er geen toegang toe. In bepaalde delen van de wereld is drinkbaar leidingwater niets meer dan een droom en voor veel mensen komt 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. Meer weten over SDG6? Scan de QR-code.

INFO SDG 6

` 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!

844 miljoen mensen hebben geen enkele toegang tot veilig drinkwater. Onzuiver drinkwater veroorzaakt 502 200 doden per jaar.

Î Welk dynamisch evenwicht ken je?

OPDRACHT 1

Bekijk de grafiek en beantwoord de vragen.

0 1 2 3 4 5 tijd (in jaren) populatie vossen en konijnen 0 5 10 15 20 25 30 35 40

S Grafiek 1 Populatie vossen en konijnen doorheen de tijd

1 Wie zijn de jagers?

2 Wie zijn de prooien?

3 Wat gebeurt er met het aantal jagers als het aantal prooien toeneemt?

4 Wat gebeurt er, door die verandering van het aantal jagers, daarna met het aantal prooien?

5 Wat gebeurt er vervolgens met het aantal jagers?

6 Hoe noem je de relatie tussen vossen en konijnen?

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

©VANIN

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.

Dat dynamisch evenwicht is het gevolg van een jager-prooirelatie. Die relatie is een systeem waardoor het aantal jagers en prooien tussen bepaalde grenzen wordt gehouden. Dat is nuttig voor het ecosysteem want door het behouden van die aantallen binnen de grenswaarden kan het evenwicht in een ecosysteem blijven bestaan.

Ook bij één organisme is het belangrijk dat het organisme steeds goed functioneert. We zoeken nu uit of ook individuele organismen over systemen beschikken om hun werking te regelen zodat ze kunnen blijven bestaan.

In hoofdstuk 1 zoek je uit hoe de werking van één organisme geregeld wordt. In hoofdstuk 2 bekijk je hoe het evenwicht binnen een organisme behouden wordt.

Î Hoe wordt de werking van een organisme geregeld?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M omschrijven hoe het dynamisch evenwicht in een ecosysteem wordt geregeld.

Je leert nu:

M de verschillende stappen in een regelsysteem binnen een organisme opsommen;

M dat een prikkel een regelsysteem activeert;

M de rol van receptoren, conductoren en effectoren beschrijven;

M aantonen dat planten en dieren als systeem functioneren;

M het nut van een regelsysteem in ons lichaam begrijpen.

©VANIN

Je wordt voortdurend blootgesteld aan allerlei veranderingen rondom je. Bij het ontwaken is fel licht heel vervelend. Onderweg naar school kun je erg schrikken van een gevaarlijk uitziende hond. In de schoolrefter ruikt het misschien naar heerlijke frietjes. Tijdens de winter is het soms erg koud buiten. Je lichaam neemt al die veranderingen waar en kan daarop reageren. Maar hoe verloopt dat precies? Hoe neemt je lichaam die activiteiten waar? En wat gebeurt er dan verder in je lichaam? Hoe vangt je lichaam die veranderingen op?

OPDRACHT 2 ONDERZOEK

1 Onderzoeksvraag

Wat gebeurt er in je mond als je aan een zakje chips ruikt?

2 Hypothese

Als , dan

3 Benodigdheden

chips

blinddoek

4 Werkwijze

1 Doe een blinddoek aan (of sluit je ogen).

2 Doe het zak je open.

3 Ruik aan de chips.

5 Waarneming

Hoe reageert je lichaam?

OPDRACHT 2 (VERVOLG)

6 Verwerking

a Lees de vragen en noteer het antwoord in de rechterkolom.

1 Wat is de verandering in je omgeving?

2 Met welke structuur in je lichaam merk je de verandering op?

3 Hoe geraakt de informatie over de verandering tot bij de uitvoerende lichaamsstructuur?

4 Welke structuur in je lichaam voert de reactie uit?

5 Wat is de reactie?

b Wat is het nut van deze reactie?

7 Besluit

Noteer een besluit.

OPDRACHT 3

via zenuwen

Beantwoord de vragen bij de volgende situatie: je ziet een gevaarlijke hond op je afkomen.

1 Wat zou je doen?

2 Lees de vragen en noteer het antwoord in de rechterkolom:

1 Wat is de verandering in je omgeving?

2 Met welke structuur in je lichaam merk je de verandering op?

3 Hoe geraakt de informatie over de verandering tot bij de uitvoerende structuur?

4 Welke structuur in je lichaam voert de reactie uit?

5 Wat is de reactie?

3 Wat is het nut van deze reactie?

zenuwen hormoon (adrenaline)

prikkel waarneembare verandering receptor herkent en vangt de prikkel op conductor geleidt informatie effector voert de reactie uit reactie actie als antwoord op de prikkel

VOORBEELD ZAKJE CHIPS

Uit opdracht 2 en 3 blijkt dat je lichaam voordeel haalt door gepast te reageren op veranderingen in je omgeving. Dat voordeel bereik je niet in een oogopslag. Dat gebeurt in verschillende stappen:

1 Allereerst moet er een verandering zijn. Zo’n verandering noem je een prikkel

2 Een organisme moet die verandering kunnen waarnemen. Organismen hebben daarvoor structuren die de prikkels kunnen waarnemen of opmerken. Die structuren noem je receptoren.

1 2 5 4 3 ©VANIN

3 De reactie op een prikkel treedt zelden op in het orgaan dat de prikkel waarneemt. De informatie over de prikkel wordt vaak vervoerd naar een ander lichaamsdeel. Dat lichaamsdeel zal daarna pas reageren. De informatie over de prikkel wordt via zenuwbanen of via signaalstoffen in je bloed, hormonen, overgebracht. Zenuwbanen en hormonen spelen dan de rol van een geleider of conductor.

4 Het lichaamsdeel dat de reactie uitvoert, heet de effector Er kunnen tegelijk meerdere effectoren reageren.

5 De reactie is dus de activiteit die de effector onderneemt als antwoord op een prikkel. Het organisme haalt er voordeel uit.

prikkel

1 receptor

De prikkel die we waarnemen is de plotse aanwezige geur van chips die zich bij het openen van het zakje verspreidt.

2 reactie

In je neus zit een groep van gespecialiseerde reukcellen. Dat zijn de receptoren die de geur van chips opmerken.

4 conductor

Bij het ruiken van chips wordt er via je zenuwbanen een signaal doorheen je lichaam van je reukorgaan naar je speekselklier verplaatst.

5 effector

Je speekselklieren zijn een effector: zij maken verteringsstoffen aan.

Dankzij het produceren van speeksel kun je chips makkelijker verteren. Dat is de reactie als antwoord op de prikkel.

VOORBEELD BLAFFENDE HOND

Om de hond waar te nemen, maak je gebruik van receptoren in je ogen.

prikkel receptor

1 Je ziet een gevaarlijke hond.

Bij het zien van de blaffende hond wordt een signaal via je zenuwbanen doorheen je lichaam gestuurd. Daardoor maakt de bijnier adrenaline aan. Adrenaline is een stof die zich doorheen je lijf verplaatst en een signaal bij je (hart)spieren brengt. Het is een hormoon.

conductor bijnier

conductor

effector

Hormonen, zoals adrenaline, stimuleren meerdere effectoren tegelijkertijd. Door adrenaline neemt je spierkracht toe, pompt je hart sneller en stijgt je ademhalingsritme.

S Afb. 1 Verband tussen receptoren, conductor en effectoren

5 REACTIE

Doordat de spierkracht toeneemt en je hart snel pompt, kun je vluchten.

Het geheel van al die opeenvolgende geordende stappen hierboven is een voorbeeld van een regelsysteem. Een regelsysteem is nuttig, want het helpt een organisme bij het opvangen van een prikkel door gepast te reageren. Men zegt ook wel dat een prikkel een regelsysteem activeert. Handig, toch?

Om in te spelen op veranderingen in de omgeving beschikt een organisme over gespecialiseerde structuren:

• 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.

• Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel zorgen voor de informatieoverdracht tussen receptor en effector; het zijn de geleiders of conductoren.

• Effectoren zijn spieren of klieren die de reactie uitvoeren.

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

Een regelsysteem is het geheel van geordende processen dat ervoor zorgt dat een organisme gepast reageert op waarneembare veranderende omstandigheden. Het regelsysteem is dus nuttig voor het organisme.

` Maak oefening 1 t/m 5 op p. 18-19.

1 2 5 4 3

prikkel waarneembare verandering receptor herkent en vangt de prikkel op conductor geleidt informatie effector voert de reactie uit reactie actie als antwoord op de prikkel

Wat is het verschil tussen een receptor en een effector?

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.

©VANIN

prikkel

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

Regenwormen hebben fotoreceptoren in hun huid. Daarmee kunnen ze 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

Zofia is met de bus onderweg naar school. Zoals gewoonlijk kunnen de medepassagiers meeluisteren naar de favoriete muziek van Zofia. Rayan is met het verkeerde been uit bed gestapt en maakt Zofia in gebarentaal duidelijk haar muziek stiller te zetten. De muziek blijft even hard klinken. Rayan haalt vrij brutaal een oortje uit Zofia haar oor. Dat leidt tot een fikse discussie.

a Verbind elk begrip met de overeenkomstige uitleg.

prikkel

receptor

effector

reactie

b Noteer op de tekening de begrippen:

Een handeling (actie) die volgt op een andere handeling en daarmee in een zeker logisch verband staat.

Een orgaan dat een reactie op een prikkel mogelijk maakt, bv. een spier of een klier.

Een verandering in een organisme of in de omgeving van een organisme die sterk genoeg is om een reactie van het organisme uit te lokken.

Vangt prikkels op.

prikkel – receptor – effector – reactie

©VANIN

Een baby zuigt aan de borst van de moeder. Daardoor worden in het lichaam van de moeder hormonen (oxytocine en prolactine) aangemaakt. Die hormonen stimuleren de melkafgifte. Er wordt moedermelk aangemaakt in de melkklier van de borst en de spieren rond de melkgangen worden samengetrokken zodat de melk in het mondje van de baby spuit.

a Vul het regelsysteem in.

prikkel

receptor

conductor Hormonen / Zenuwen

effector

reactie

b Wat is het nut van deze reactie?

Verder oefenen? Ga naar .

Î Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij dieren en planten?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M de rol van receptoren, conductoren en effectoren beschrijven:

M de werking van een regelsysteem beschrijven:

M uit voorbeelden afleiden dat regelsystemen nuttig zijn voor een organisme.

Je leert nu:

M een technisch systeem met een biologisch systeem vergelijken;

M aantonen dat dieren en planten als een systeem functioneren om een evenwicht te behouden;

M het begrip homeostase omschrijven.

Om zichzelf in stand te houden en te beschermen moeten organismen veranderingen in de omgeving en in hun inwendig milieu kunnen waarnemen en op een gepaste manier reageren. Zo kunnen organismen in evenwicht blijven. Aan de hand van voorbeelden bij dieren en planten onderzoek je hoe organismen voor het behoud van een inwendig stabiel milieu kunnen zorgen.

1 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij dieren?

Vooraleer je leert hoe een regelsysteem voor een evenwicht zorgt bij dierlijke organismen, bestudeer je eerst een technisch regelsysteem. Bekijk daarvoor het voorbeeld van hoe een airco de temperatuur in een auto regelt.

OPDRACHT 4

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.

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. De temperatuur wordt zo aangepast aan de gewenste waarde.

OPDRACHT 4 (VERVOLG)

Ontwerp zelf een schema waarin je de werking van een airco probeert voor te stellen. Denk goed na, er doen zich twee situaties voor. Overleg met je buur.

1 5 3 4 2 1 5

4 2

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

1 Onderzoeksvraag

©VANIN

Zodra de gewenste temperatuur bereikt is, stopt het toestel met werken. In de airco zit een controlesysteem dat alle bovenstaande opdrachten regelt, een technisch regelsysteem.

Ook in ons lichaam wordt de temperatuur geregeld. Om goed te functioneren zorgt je lichaam ervoor dat de temperatuur rond een waarde van 37°C schommelt, zodat het inwendig milieu optimaal blijft. Hoe dat wordt geregeld in je lichaam, bestudeer je in de volgende opdrachten.

Wat gebeurt er in je lichaam als de omgevingstemperatuur wijzigt?

2 Hypothese

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

• Als dan

• Als dan .

3 Benodigdheden

plastic zak

plakband

twee kommetjes

handdoek

warm en koud water

ijsblokjes of een coldpack

4 Werkwijze

Je werkt per twee. Je voert elk één opdracht uit.

Opdracht 1: uitgevoerd door leerling 1

1 Pak de rechterhand in met een plastic zak gedurende een vijftal minuten. Sluit goed af met de plakband.

2 Wrijf met een ijsblokje over de linkerarm of leg het coldpack op de arm.

3 Bestudeer de huid.

5 Waarneming

Opdracht 1

Opdracht 2: uitgevoerd door leerling 2

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

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

3 Haal de handen na enkele minuten uit het water.

4 Bestudeer de huid.

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

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

©VANIN

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?

6 Verklaring

Je stelde de verschillende reacties van het lichaam op koude- en warmteprikkels vast. Brainstorm nu over de functies van elk van deze reacties.

Reactie

Functie kippenvel krijgen

bibberen zweten

bloedvaatjes vernauwen

bloedvaatjes verwijden

Vul in wat je hieruit kunt afleiden.

- Als de lichaamstemperatuur stijgt, dan Als gevolg daarvan zal je lichaam

OPDRACHT 5 (VERVOLG)

- Als de lichaamstemp daalt, dan

Als gevolg daarvan zal je lichaam .

7 Besluit

Noteer een besluit.

OPDRACHT 6

Ontdek welke structuren in de huid zorgen voor de regeling van de lichaamstemperatuur.

a Bestudeer de afbeeldingen van de huid aandachtig en beantwoord de vragen.

©VANIN

S Afb. 2

Verschillende structuren in de huid zorgen voor de regeling van de lichaamstemperatuur. Bovenstaande reacties kunnen pas uitgevoerd worden als die structuren geactiveerd worden. Nu zoek je uit welke structuren er in onze huid aanwezig zijn om reacties op temperatuursveranderingen uit te voeren.

Schematische voorstelling van een verticale doorsnede doorheen de huid

1 pijnreceptor 2 haarzakzenuwvezel 3 warmtereceptor 4 koudereceptor 5 druklichaampje

6 tastlichaampje

OPDRACHT 6 (VERVOLG)

de haartjes liggen plat

zweetklieren worden gestimuleerd

de haartjes staan recht

zweten is verminderd

haarspiertje is ontspannen

spiertjes doen bloedvaten verwijden

S Afb. 3

Reactie van de huid bij warmte

haarspiertje trekt samen

spiertjes in de bloedvaten trekken samen

Reactie van de huid bij koude

a 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?

c Bestudeer afbeelding 3. Wat stellen de geel gekleurde verbindingen voor?

d Bekijk aandachtig het haartje op afbeeldingen 3 en 4. Welke structuur kun je ontdekken die ervoor zorgt dat de haartjes rechtop gaan staan?

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

f Welke structuren zijn daarvoor verantwoordelijk? Kijk goed naar afbeeldingen 3 en 4.

g Vul de tabel aan.

warme omgeving

1 prikkel koude omgeving 2 receptor 3 conductor

effector

reactie

h Wat is het nut van deze reacties?

S Afb. 4

Op basis van de opdrachten over de temperatuurregeling van de huid kun je vaststellen dat het regelsysteem van dieren het lichaam kan helpen om een inwendig evenwicht te bereiken. Heb je het te koud, dan komen je haartjes recht, vernauwen je bloedvaten en ga je bibberen. Daardoor 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 gaan je bloedvaten verwijden om extra warmte kwijt te raken. Het gevolg daarvan is dat je lichaamstemperatuur weer rond een optimale waarde van 37°C wordt gebracht.

OPDRACHT 7

Meerdere structuren in de huid helpen mee aan de regeling van de lichaamstemperatuur.

Samen vormen ze een biologisch regelsysteem. Die regeling kun je vergelijken met het technisch regelsysteem, namelijk de thermostaat, dat de temperatuur in de auto regelt. Vul de tabel aan.

Technisch systeem

Biologisch systeem verandering De temperatuur verhoogt. Je lichaamstemperatuur verhoogt. prikkel ontvanger receptor verwerker geleider of conductor uitvoerder effector

reactie reactie

©VANIN

Zowel een technisch systeem als een biologisch systeem wordt geactiveerd door een temperatuursverandering. Die verandering wordt waargenomen door een ontvanger of een receptor. De ontvanger of receptor zet die verandering om in een signaal. De geleider of conductor geleidt de informatie van dat signaal naar de uitvoerder of effector. De uitvoerder of effector voert de reactie uit zodat de gewenste temperatuur terug bereikt wordt.

Uit opdrachten 5 en 6 kun je afleiden dat de reactie van een organisme nuttig is voor het organisme. Het regelsysteem kan ervoor zorgen dat veranderingen van meerdere factoren of parameters in je lichaam, zoals temperatuursveranderingen, binnen bepaalde grenzen worden gehouden. Op die manier handhaaft je lichaam een evenwichtige situatie, zodat het optimaal kan functioneren. Omdat die evenwichtige situatie niet constant is maar rond een bepaalde waarde schommelt, noem je dat een dynamisch evenwicht. Het behouden van een dynamisch evenwicht is de homeostase Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel spelen een belangrijke rol bij het geleiden en verwerken van informatie en bij het op elkaar afstemmen of coördineren van de werking van de verschillende organen. Dat zie je bij de regeling van de lichaamstemperatuur of bij het gepast reageren op een gevaarlijke hond.

Conductor De zenuwbanen en de hersenen geleiden de informatie van de thermoreceptoren naar meerdere effectoren.

Signaal

4 1 2 2 1 1

3 5 5 4

Signaal

©VANIN

Conductor

Veranderingen in en rondom het lichaam kunnen bepaalde parameters, zoals lichaamstemperatuur, beïnvloeden.

Homeostase is het stabiel houden van de inwendige parameters. Homeostase of het bereiken van een stabiele toestand gebeurt met behulp van regelsystemen. Tijdens die regeling schommelen de parameters rond een evenwichtswaarde.

De conductoren geleiden de informatie van de receptor tot bij de effector en zorgen ervoor dat het lichaam homeostase bereikt.

Zowel het zenuwstelsel als het hormonaal stelsel spelen een belangrijke rol bij de homeostase van tal van lichaamsparameters.

` Maak oefening 1 t/m 3 op p. 30.

2 Hoe zorgt een regelsysteem voor evenwicht bij planten?

OPDRACHT 8 ONDERZOEK

Hoe gebeurt de verdamping via de huidmondjes?

©VANIN

1 Onderzoeksvraag

Hoe gedragen huidmondjes zich in een droog en in een vochtig milieu?

2 Hypothese

Als de plant zich in een droog milieu bevindt, dan zijn de huidmondjes

Als de plant zich in een vochtig milieu bevindt, zijn de huidmondjes

3 Benodigdheden

prei, lente-ui ...

spuitfles met water

voorwerpglaasje

dekglaasje

microscoop

pincet

scherp mesje

elektrische kookplaat of verwarming

4 Werkwijze

1 Verwijder een stukje van de onderkant van een groen blad van de prei met een scherp mesje en een pincet.

2 Leg dit stuk je weefsel op een voorwerpglaasje en doe er een druppeltje water op met de spuitfles.

3 Leg het dekglaasje erop en bekijk het weefsel met de microscoop. Spits je vooral toe op de huidmondjes.

4 Laat de kookplaat warm worden op een lage stand of leg het preparaat even op de verwarming.

TIP

Maak een kleine, ondiepe insnijding van 1 cm2 aan de onderkant van het blad en trek voorzichtig met de pincet een stukje van de onderepidermis los.

5 Verwijder het dekglaasje en leg het voorwerpglaasje met het stukje preiweefsel op de kookplaat totdat al het water op het voorwerpglaasje verdampt is.

6 Haal het voorwerpglaasje met de pincet van de kookplaat, want het glaasje is behoorlijk warm.

7 Laat het voorwerpglaasje met het preiweefsel even afkoelen en leg het vervolgens onder de microscoop.

8 Bekijk het preparaat opnieuw. Spits je toe op de huidmondjes op dezelfde plaats als bij de vorige waarneming.

5 Waarneming

Teken een huidmondje zoals je het kunt zien onder de microscoop.

Vochtige omgeving preparaat met druppel water

Droge omgeving preparaat na het drogen op de kookplaat

6 Verwerking

a Welk weefsel herken je?

b Hoe zien de huidmondjes eruit als de omgeving droog is?

c Hoe zien de huidmondjes eruit als de omgeving vochtig is?

7 Verklaring

a Wat is de oorzaak van deze wijziging?

b Hoe reageert de plant hierop?

c Wat is het nut van deze reactie?

- In droge omstandigheden , zodat het aanwezige water

- In vochtige omstandigheden , zodat het aanwezige water . Zo houdt de plant zijn vochtgehalte

©VANIN

8 Besluit

Noteer je besluit.

De plant regelt haar watergehalte met behulp van huidmondjes. Als de omgeving droog is, zal het water gemakkelijker uit de bladeren verdampen en verliest de plant water. De cellen zullen dan minder water bevatten, waardoor de vloeistofdruk in de cellen daalt. Die cellen verliezen daardoor hun stevigheid. Ook de sluitcellen worden slapper en liggen dan tegen elkaar aan. Zo sluiten ze het huidmondje af. De verdamping via die weg vermindert en het water in de plantencellen kan 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 en kan het water verdampen.

Naargelang de waterbehoeften van de plant kunnen de huidmondjes zich openen of sluiten. Het hele systeem noem je de waterhuishouding en wordt geregeld door plantenhormonen. Zij zorgen voor de verspreiding van informatie over de gehele plant. In thema 5 leer je daar nog meer over.

OPDRACHT 9

Planten beschikken over een regelsysteem om hun vochtgehalte op peil te houden.

Beantwoord de vragen over dat regelsysteem.

a Wat is de prikkel om dit regelsysteem te activeren?

b Hoe geraakt de informatie over de verandering tot bij de huidmondjes?

c Welke structuur in de plant, de effector, reageert op die prikkel?

d Wat is de reactie van de plant op die prikkel?

e Wat is het nut van deze reactie?

©VANIN

Net zoals bij dieren, houden planten hun inwendig milieu zo stabiel mogelijk. Ook bij planten is er dus homeostase. We kunnen 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 zijn de reacties van de planten erop gericht om de overlevingskans te verhogen.

Planten beschikken over regelsystemen om gepast te reageren. Bij veranderende gebeurtenissen en processen rondom het organisme streven ze naar het behoud van een evenwicht: homeostase

` Maak oefening 4 t/m 8 op p. 31.

S Afb. 5

Naargelang de waterbehoefte van de plant openen of sluiten de huidmondjes zich.

Je wilt met je fiets constant aan 20 km/u rijden. Dat is de gewenste snelheid. Je kilometerteller op je fiets geeft de juiste snelheid aan. Je rijdt echter in een heuvelachtig landschap.

a Stel een schema op voor de situatie waarin je meer dan 20 km/u rijdt én waarin je minder dan 20 km/u rijdt.

b Duid in het schema elke keer de receptor aan in het rood, de conductor in het blauw en de effector in het groen.

Je ziet op de kilometerteller dat je meer dan 20 km/u fietst.

Je fietst de heuvel af.

Je fietst de heuvel op.

Je ziet op de kilometerteller dat je minder dan 20 km/u fietst.

Verwerking in de hersenen

20 KM/U

FIETSEN

Je knijpt je remmen voorzichtig dicht.

©VANIN

Je snelheid daalt.

Je snelheid stijgt.

Je duwt harder op je trappers. 2

Verwerking in de hersenen

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.

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

Lees de tekst.

©VANIN

Op zondagmiddag zijn er taartjes. Mmm, met veel smaak eet je een stukje. Dat stukje (suikerrijke) taart komt in jouw spijsverteringsstelsel terecht en wordt er verteerd. Vanuit je dunne darm wordt glucose opgenomen in jouw bloedbaan. Er zit nu te veel glucose in jouw bloed. Je alvleesklier komt daardoor in werking. Hij maakt insuline aan. De insuline zal ervoor zorgen dat cellen in je lichaam glucose uit jouw bloed halen en tijdelijk stockeren in de spieren en lever. Oef, jouw glucosegehalte in je bloed heeft opnieuw een normale waarde.

Leg aan de hand van dit voorbeeld uit wat homeostase is.

Plaats onderstaande begrippen in de juiste kolom.

vloeistofdruk in de cel hoog – vloeistofdruk in de cel laag – sluitcellen opgezwollen en van elkaar –sluitcellen slap en tegen elkaar – huidmondje open – huidmondje dicht – veel verdamping van water –weinig verdamping van water

vochtige omgeving droge omgeving

Juist of fout? Beoordeel de uitspraak en verklaar.

Homeostase bij planten is het openen en sluiten van de huidmondjes.

Verder oefenen? Ga naar .

prikkel

receptoren

KERNBEGRIPPEN

conductoren

effectoren

reactie

NOTITIES

Een prikkel is een waarneembare verandering in een organisme of in de omgeving van het organisme die een reactie kan uitlokken.

Receptoren zijn structuren die de prikkel herkennen en opvangen.

Voorbeeld dieren: koude- en warmtereceptoren in de huid om de lichaamstemperatuur waar te nemen

Voorbeeld planten: Receptoren in de plant vangen informatie op over het watergehalte.

Conductoren of geleiders brengen de informatie over.

Voorbeeld dieren: Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel zijn de conductoren. Zij zorgen voor de informatieoverdracht tussen receptor en effector.

Voorbeeld planten: Hormonen geleiden informatie over het watergehalte naar de huidmondjes.

Effectoren voeren de reactie uit zodat organismen gepast op prikkels kunnen reageren.

Voorbeeld dieren: De delen van dieren die de reactie uitvoeren zijn spieren en klieren.

Voorbeeld planten: Bepaalde structuren van de planten zoals de huidmondjes voeren een reactie uit.

Een reactie is het antwoord op de prikkel.

regelsysteem

©VANIN

homeostase

Mijn notities

Voorbeeld dieren: Spieren kunnen bewegen als reactie op een prikkel of klieren kunnen een klierproduct zoals zweet afgeven

Voorbeeld planten: De huidmondjes openen of sluiten als reactie op vochtige of droge omstandigheden.

Een regelsysteem is een geheel van geordende processen dat ervoor zorgt dat een organisme gepast reageert op waarneembare veranderende omstandigheden.

Het inwendig milieu wordt in evenwicht gehouden zodat een stabiele situatie ontstaat.

Homeostase is het handhaven van het stabiel inwendig milieu.

BEKIJK DE KENNISCLIP

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan omschrijven wat een prikkel is.

• Ik kan omschrijven wat een receptor is.

• Ik kan de functie van een receptor beschrijven

• Ik kan omschrijven wat een conductor is.

• Ik kan de functie van een conductor beschrijven

• Ik kan omschrijven wat een effector is.

• Ik kan de functie van een effector beschrijven

• Ik kan aantonen dat planten en dieren als systeem functioneren.

• Ik kan omschrijven wat een regelsysteem is.

• Ik kan illustreren wat homeostase is.

• Ik kan aantonen dat organismen over regelsystemen beschikken om het inwendig evenwicht te behouden.

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.

Mijn notities

©VANIN

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 Vul op basis van de bovenstaande gegevens het schema aan.

b Wat is het nut van de bijsturing?

Het watergehalte in je lichaam . Je krijgt

Je gaat water

Het watergehalte in je lichaam . waterverlies door

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

3 Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

4 Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier? Leg uit.

5 Wat is het nut van die regelsystemen?

Het tekort aan water in je lichaam wordt als prikkel waargenomen door de receptoren. De receptoren zetten de prikkel om in een signaal. Dat signaal wordt door het zenuwstelsel doorgegeven en verwerkt en zet een regelsysteem in gang waardoor je dorst krijgt. Door te drinken wordt de watervoorraad in je lichaam weer op peil gebracht.

JAAR JAAR JAAR JAAR JAAR

THEMA 02 HOE WORDEN

PRIKKELS WAARGENOMEN

BIJ DIEREN

Er zit iets in mijn oog

Uitdaging!

Ontdek hoe je lichaam reageert als het in aanraking komt met prikkelende stoffen.

WAT HEB JE NODIG?

snijmesje

snijplank

HOE GA JE TE WERK?

1 Je legt de ui op een plankje.

2 Je snijdt de ui in kleine stukjes.

WAT GEBEURT ER?

HOE ZIT DAT?

a Wat is de prikkel?

b Waar bevindt zich de receptor?

c Wat is de effector?

d Hoe reageert je lichaam?

e Welk nut heeft die reactie?

©VANIN

` Welke prikkels kan je lichaam waarnemen?

` Hoe neemt je lichaam prikkels waar?

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

` Over welke soorten receptoren beschikken dieren?

We zoeken het uit!

WEETJE

Wil je meer weten waarom je lichaam zo reageert?

Scan de QR-code en lees het hier!

WEETJE UIEN

OPDRACHT 1

Bekijk de onderstaande reacties van organismen.

1 Noteer op het eerste lijntje door welke prikkel de reactie van het organisme wordt uitgelokt.

2 Wat is het nut van de reactie voor het organisme? Noteer op het tweede lijntje.

OPDRACHT 2

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?

1 Noteer bij elke foto de gepaste prikkel. Kies uit: beweging/positie – druk – elektrisch veld – geluid – geurstoffen – licht – magnetisch veld – pijn –smaakstoffen – temperatuurverschil – zwaartekracht

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

©VANIN

Î Soorten prikkels en hun kenmerken

LEERDOELEN

Je kunt al:

M een dynamisch evenwicht binnen een systeem omschrijven.

Je leert nu:

M een prikkel omschrijven;

M de kenmerken van een prikkel herkennen;

M verschillende soorten prikkels herkennen.

1 Wat is een prikkel?

OPDRACHT 3 ONDERZOEK

1 Onderzoeksvraag

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.

Dergelijke 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 veranderingen in de omgeving waarneembaar zijn en dus prikkels zijn voor organismen.

©VANIN

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 bussen. Je baant je er een weg door om op tijd op school te zijn. Je lichaam neemt al die activiteiten waar.

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

2 Hypothese

Brainstorm met je klas over een goede hypothese.

Als een verandering dan

Kijk even naar de voorbeelden in opdracht 1.

OPDRACHT 3 (VERVOLG)

3 Benodigdheden

per duo een blinddoek

zaklamp (of licht op je smartphone)

een blad papier

4 Werkwijze

1 Werk per twee.

2 Eén leerling wordt geblinddoekt. Dat is de proefpersoon.

©VANIN

3 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.

4 Schijn plots met de zaklamp in de richting van de proefpersoon.

5 Neem een blad papier

6 Scheur een stuk je van dat blad en laat het in de handpalm van de proefpersoon vallen.

7 Herhaal de vorige stap, maar maak de stukjes steeds kleiner en kleiner.

8 De proefpersoon mag de blinddoek afnemen.

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

5 Waarneming

a 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?

6 Verwerking

a 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.

7 Besluit

Noteer een besluit.

8 Reflectie

OPDRACHT 4 ONDERZOEK

Blijft een prikkel altijd een prikkel?

1 Onderzoeksvraag

Wat gebeurt er bij een organisme als eenzelfde prikkel langere tijd blijft duren?

2 Hypothese

Welke hypothese sluit aan bij de onderzoeksvraag? Kruis aan.

Als eenzelfde prikkel langere tijd blijft duren, dan ervaar je de prikkel steeds sterker en sterker.

Als eenzelfde prikkel langere tijd blijft duren, dan blijf je erop reageren. Als eenzelfde prikkel langere tijd blijft duren, dan word je ongevoelig voor de prikkel.

3 Benodigdheden

twee geurende stoffen

drie bekertjes

een timer

4 Werkwijze

1 Zet drie bekers klaar.

geur A geur B een mengsel van beide geuren

2 Leerling 1 snuift gedurende zestig seconden geur A op uit beker 1.

3 Leerling 2 snuift gedurende zestig seconden geur B op uit beker 2.

4 Daarna snuiven beide leerlingen aan beker 3 met het mengsel.

5 Waarneming

Wat stel je vast als je aan het mengsel van geuren A en B ruikt?

©VANIN

6 Verwerking

Formuleer een verklaring voor je waarneming.

OPDRACHT 4 (VERVOLG)

7 Besluit

Noteer een besluit.

8 Reflectie

OPDRACHT 5 DOORDENKER

Kun je ook té veel prikkels krijgen?

Bekijk de video en beschrijf een hoogsensitief persoon.

sterkte van de uitwendige of inwendige verandering

©VANIN

S Grafiek 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 drempelwaarde voor een prikkel of 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 konden we daar niet van een prikkel spreken.

geen prikkel

drempelwaarde

sterkte van de uitwendige of inwendige verandering

tijd (s)

S Grafiek 2

prikkel

drempelwaarde

tijd (s)

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

BEKIJK DE VIDEO

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.

Reacties worden uitgelokt door prikkels. Een prikkel is een waarneembare verandering in een organisme, of in de omgeving van een organisme, die een reactie kan uitlokken.

©VANIN

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.

` Maak oefening 1 t/m 12 op p. 57-60.

2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

OPDRACHT 6

Ontdek welke soorten prikkels er zijn.

Waarin verschillen de prikkels in de twee kolommen van elkaar? Vul boven elke kolom de juiste titel in.

©VANIN

hongergevoel

watertekort in een plant

de geur van koffie

een stukje papier valt op je hand

drang om naar het toilet te gaan zonlicht waar zonnebloemen zich naar richten

zoogdruk in de uier van een koe

OPDRACHT 7

Chemische of fysische prikkels?

hitte die je doet zweten

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

Voorbeeld van een prikkel Chemisch Fysisch

a de geur van koffie

b een stuk je papier dat op je hand valt

c rook die je ogen irriteert

d een stuk je chocolade dat op je tong smelt

e zonlicht waar zonnebloemen zich naar richten

f de drang om naar het toilet te gaan

g het horen van een vrolijk liedje

h citroensap op je tong

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.

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 energie.

©VANIN

3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen?

Of iets warm is, kunnen we niet zien, maar wel voelen. Blijkbaar beschikken we over ‘ontvangers’ of receptoren die enkel specifieke veranderingen in onze omgeving of in ons lichaam opmerken. Die receptoren kunnen de opgemerkte informatie omzetten naar een signaal, dat via een nabijgelegen zenuw door het zenuwstelsel naar de hersenen wordt geleid. Daardoor kunnen de effectoren op een gepaste manier reageren.

Welke receptoren kennen we en waar in het lichaam situeren die zich?

©VANIN

OPDRACHT 8

Waar liggen de receptoren die de gegeven prikkels opvangen?

1 Noteer in de tabel.

Prikkel

Ligging receptor licht geluid en beweging / positie geurstoffen smaakstoffen druk, temperatuurverschil, pijn

2 Hoe heten de organen waarin deze receptoren liggen?

3 Zijn de gegeven prikkels inwendige of uitwendige prikkels?

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

Zo is de neus een zintuig waarin receptorcellen liggen die specifiek gevoelig zijn voor geuren, de geurreceptoren. We kunnen heel wat geurstoffen opvangen, zoals de geur van bloemen, of het aroma van koffie. Soms is een geur minder aangenaam, bijvoorbeeld de meststoffen die je aan planten toedient. Die geuren neem je liever niet waar; je knijpt je neus dicht.

reukslijmvlies

neusholtereukstoffen

OPDRACHT 9

Beantwoord de vragen.

receptorcel W Afb. 1

Receptorcellen in reukslijmvlies van de neus

Niet alle receptoren liggen geconcentreerd in een orgaan, sommige liggen verspreid in het lichaam. De receptorcellen die temperatuurverschillen waarnemen, liggen bijvoorbeeld verspreid over de hele huid.

1 Beeld je in dat je buikkrampen en diarree hebt. Waar liggen de receptoren voor die pijnprikkel?

2 Je hebt deze ochtend een glas fruitsap en een tas thee gedronken. Stilaan begin je dat te voelen en je moet dringend naar toilet. Waar liggen de receptoren voor die prikkel?

3 Zijn de gegeven prikkels inwendige of uitwendige prikkels?

©VANIN

4 Vergelijk de ligging van de receptoren voor de inwendige prikkel met de ligging van de receptoren in opdracht 8. Vul de zin aan door de juiste stelling aan te vinken. In opdracht 8 lagen de receptoren … altijd in een zintuig; meestal in een zintuig; nooit in een zintuig.

neusholte

De concentratie van een oplossing wijst op de hoeveelheid van een stof opgelost in een bepaald volume oplosmiddel.

Als je bijvoorbeeld in een kop koffie een klontje suiker doet en in een andere kop twee klontjes suiker, dan zal de tweede kop koffie zoeter zijn. De concentratie suiker in de tweede kop is groter dan in de eerste kop koffie.

Er zijn verschillende soorten inwendige prikkels. Inwendige prikkels, zoals pijn, zijn prikkels afkomstig van het zenuwstelsel. Dat zijn neurale prikkels. Inwendige prikkels kunnen ook concentratieveranderingen zijn van stoffen die door het organisme worden opgenomen of die het organisme zelf aanmaakt. Die concentratieveranderingen worden door receptoren in het lichaam waargenomen.

De receptoren voor inwendige prikkels zijn meestal in organen gelegen. In de alvleesklier bevinden zich bijvoorbeeld specifieke receptoren die gevoelig zijn voor het suikergehalte in het bloed. Andere organen, zoals de voortplantingsorganen of de schildklier, bevatten receptoren die gevoelig zijn voor hormonen.

In thema 3 gaan we dieper in op hormonen.

©VANIN

• Dieren vangen uitwendige prikkels op via receptorcellen. Die cellen liggen verspreid of gegroepeerd in zintuigorganen.

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

• Specifieke receptoren in een organisme vangen inwendige prikkels op. Inwendige prikkels zijn prikkels die in het lichaam ontstaan.

• Dankzij receptoren kunnen organismen op uitwendige en inwendige prikkels reageren. Receptoren zetten informatie over een prikkel om naar een signaal en sturen dat door naar het zenuwstelsel.

4 Hoe kunnen

receptoren

ingedeeld worden?

Je leerde al dat een organisme verschillende soorten prikkels kan waarnemen. De prikkels worden gedetecteerd door receptoren. Die receptoren verzamelen bepaalde informatie over de omstandigheden in hun omgeving, zowel in als buiten het lichaam. Ze zetten die informatie om naar een zenuwsignaal dat naar de hersenen wordt geleid.

OPDRACHT 10

Welke prikkels kunnen organismen allemaal waarnemen?

Noteer bij elke afbeelding over welke waarneembare verandering het gaat. Kies uit: magnetisch veld van de aarde – (verandering in) concentratie van een stof in het bloed –geur van lekker eten – vlieg gaat zitten op huid – elektrische signalen – verandering van temperatuur –pijn – verandering van licht – zure smaak van een citroen

©VANIN

uitstulpingen

haarcel

Met je ogen kun je geen geluiden waarnemen en met je oren zie je niets. Dat komt omdat receptoren specifiek zijn. Ze zijn aangepast aan de verandering van een welbepaalde factor, grootheid of parameter. We spreken van een gepaste prikkel. De gepaste prikkel voor het oor is een verandering van geluid. De gepaste prikkel voor het oog is een verandering van licht. Om een hele reeks verschillende prikkels waar te nemen, beschikt je lichaam over een hele reeks verschillende soorten receptoren. Je kunt dus receptoren indelen naargelang de aard van de prikkel (het soort prikkel) die ze kunnen waarnemen.

©VANIN

Receptoren zijn specifiek omdat ze door welbepaalde, gepaste prikkels worden geactiveerd. Receptoren kunnen ingedeeld worden op basis van de aard van de prikkel

zenuwcel

S Afb. 3 Haarcellen zijn de mechanoreceptoren in het oor. Ze zijn verbonden met zenuwcellen.

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

Je lichaam beschikt enkel over receptoren om prikkels op te vangen die belangrijk zijn om te kunnen overleven. Daardoor kunnen sommige dieren prikkels waarnemen waarvoor mensen niet gevoelig zijn. Zo horen dolfijnen tonen die voor de mens te hoog zijn en zijn honden gevoelig voor geuren die wij niet opmerken.

4.1 Mechanoreceptoren

uiteinde van zenuwcel W Afb. 2

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

Je hebt waarschijnlijk al ooit een klein insect op je arm opgemerkt doordat het diertje tegen haartjes op je arm duwde. Dat komt omdat rond elke haarwortel uiteinden van zenuwcellen liggen. Wanneer het haartje aangeraakt wordt, ontstaan er elektrische signalen in de omringende zenuwcellen. Die zenuwcel is hier de receptor en reageert dus op mechanische vervorming. Receptoren die geprikkeld worden door vervorming, zijn mechanoreceptoren (je herkent in dat woord ‘mechanisch’: iets dat werkt met bewegende delen).

Het waarnemen van druk, aanraking, maar ook de spanning in je spieren en de druk in je bloedvaten, is gebaseerd op de werking van soortgelijke mechanoreceptoren.

4.2 Chemoreceptoren

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen aan de hand van het labo bij het onlinelesmateriaal.

©VANIN

Als je een hap van een lekker gerecht neemt, word je overstelpt met een heleboel smaken. Op je tong liggen verschillende receptoren die gevoelig zijn voor de aanwezigheid en de concentratie van heel wat stoffen. Die receptoren noemen we smaakreceptoren. Als je je tong droogt met een zakdoek, zul je minder proeven. Dat komt omdat smaakreceptoren enkel reageren op opgeloste stoffen.

Als je verkouden bent en een verstopte neus hebt, proef je ook minder. Dat komt omdat jouw smaakgewaarwording voor een stuk ook in je neusholte gebeurt (en dus niet enkel aan je tong). Vluchtige stoffen komen door die verstopte neusholte vol slijm niet langer in je neusholte terecht. Daar liggen de receptoren die gevoelig zijn voor de aanwezigheid en concentratie van heel wat stoffen: de geurreceptoren. Die geurreceptoren reageren enkel op gasvormige stoffen. Nu weet je meteen waarom kinderen de neus dichtknijpen als ze iets moeten eten wat ze niet lekker vinden.

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

reukreceptor

neusholte

smaakreceptor

tong

smaak- en geurstoffen

S Afb. 4 In de neus en op de tong zitten heel wat chemoreceptoren.

Er zijn ook heel wat chemoreceptoren die informatie verzamelen over de toestand van ons eigen lichaam. Zo zitten in de halsslagader een hele reeks chemoreceptoren die continu bepaalde bloedwaarden meten zoals de hoeveelheid zuurstofgas (O2) en koolstofdioxide (CO2). In heel wat organen/ weefsels zitten chemoreceptoren die reageren op de concentratie van hormonen in het bloed.

WEETJE

De meeste nachtvlinders vliegen ’s nachts. Nachtvlinders kunnen dan niet op hun ogen vertrouwen om een partner te vinden. Ze zijn dus afhankelijk van andere prikkels. Vrouwtjes produceren geurstoffen, feromonen genoemd, om aan te geven dat ze willen paren. De mannetjes van sommige soorten beschikken over antennes met daarop chemoreceptoren die zo gevoelig zijn dat ze een vruchtbare soortgenoot op meerdere kilometers afstand kunnen ruiken.

©VANIN

4.3 Thermoreceptoren

Uit opdracht 6 in Thema 1 leerde je al dat in de huid receptoren aanwezig zijn die veranderingen in temperatuur waarnemen. Thermoreceptoren worden geprikkeld door temperatuursveranderingen. Bij de mens liggen de thermoreceptoren vooral in de huid (zie afb 2 in thema 1). Ze registreren afkoeling en opwarming.

WEETJE

Je zult het je beslist herinneren als je al eens chilipepers gegeten hebt: het lijkt alsof je mond in brand staat. Het doet pijn, en die pijn houdt lang aan. Een glaasje water drinken om af te koelen helpt niet. Dat komt omdat chilipepers de stof capsaïcine bevatten. Die stof prikkelt de thermosensoren die normaal pas actief worden bij temperaturen boven 45 tot 50 °C. Na het eten van een chilipeper vuren die receptoren dus uitzonderlijk signalen af en vertellen ze je lichaam dat ze in aanraking zijn gekomen met iets heel warms. Omdat dat niet klopt en het lichaam geen schade opliep, noemen we dat paradoxale pijn.

Afb. 5

Pijn in de nek komt vaak door een verhoogde spierspanning of verzuring van de spieren die ontstaat door een langdurig verkrampte of gespannen houding.

4.4 Pijnreceptoren

Pijn is een zeer belangrijk gegeven voor het lichaam. Het is het signaal dat het lichaam schade heeft opgelopen en dat je moet handelen en bijsturen om verdere beschadiging te voorkomen. Om prikkels waar te nemen die tot schade kunnen leiden of geleid hebben, beschik je over gespecialiseerde pijnreceptoren in de huid en bepaalde interne organen (spieren, gewrichten, ingewanden …). Pijnreceptoren zijn allemaal zenuwcellen. Die pijnreceptoren hebben ook de unieke eigenschap dat hun gevoeligheid beïnvloed kan worden door bepaalde stoffen en emoties.

S Afb. 6

Elektroreceptoren bij de haai zo N Z W O no nw zw

S Afb. 7

Duiven zetten het aardmagnetisch veld om in een soort GPS-signaal.

Naast prikkeling van de pijnreceptoren, kan een zeer sterke prikkeling van andere receptoren ook een pijngevoel opwekken (te fel licht, te luid geluid, te sterke opwarming of afkoeling).

4.5 Fotoreceptoren

Fotoreceptoren zijn gespecialiseerde receptoren die licht waarnemen en dus gevoelig zijn voor bepaalde golflengtes in het stralingscentrum. De bekendste fotoreceptoren zijn ongetwijfeld de receptoren die aanwezig zijn in het netvlies van het oog.

4.6 Elektroreceptoren

Sommige dieren zoals haaien en vogelbekdieren kunnen hun prooi vinden zonder ze te zien of te ruiken. Zo ontsnapt een vis die zich onder het zand verbergt, niet aan de aandacht van een haai. Haaien beschikken immers over elektroreceptoren, waarmee ze elektrische signalen detecteren die ontstaan bij spieractiviteit van hun prooien.

4.7 Magnetoreceptoren

Heel wat dieren, zoals trekvogels, trekvlinders en walvissen, maken jaarlijkse trekbewegingen naar en van hun overwinteringsgebieden of broedgebieden. De Noordse stern, een zeevogel, vliegt elk jaar heen en terug van zijn broedgebied aan de Noordpool naar zijn overwinteringsgebied aan de Zuidpool, in totaal een afstand van meer dan 40 000 km. Sommige albatrossen vliegen duizenden kilometers over de oceaan om voedsel te zoeken voor hun jongen. Ze vinden hun weg omdat ze zich kunnen oriënteren door gebruik te maken van magnetoreceptoren, die het aardmagnetisch veld kunnen waarnemen.

©VANIN

Het aardmagnetisch veld ontstaat doordat de aarde een magnetische noordpool en zuidpool heeft. Dat is de basis voor de werking van een inwendig kompas. Waar die receptoren allemaal liggen en hoe ze werken is nog steeds niet opgehelderd.

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

• Chemoreceptoren reageren op een verandering in de aanwezigheid of concentratie van bepaalde stoffen.

• Thermoreceptoren reageren op een verandering in de temperatuur

• Pijnreceptoren zijn receptoren die beschadigingen van het lichaam detecteren.

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

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

• Magnetoreceptoren worden geprikkeld door magnetische velden. Mensen beschikken niet over magnetoreceptoren, maar verschillende diersoorten wel.

` Maak oefening 13 t/m 16.

Mensen kunnen niet alle soorten prikkels waarnemen omdat ze voor bepaalde prikkels niet de juiste receptoren hebben.

In deze tabel staan alle receptoren waarover mensen beschikken met hun gepaste prikkel en bijpassende zintuigen.

Soorten prikkels Receptoren Zintuigen

licht fotoreceptorenoog

druk, bewegingmechanoreceptorenoor, spieren, pezen en gewrichten, huid

concentratieverandering van stoffen chemoreceptorenneus, tong temperatuursverandering thermoreceptorenhuid

beschadiging pijnreceptoren huid

©VANIN

KERNBEGRIPPEN

in zintuig uitwendig verspreid receptor inwendig uitwendig – inwendig prikkel

chemisch – fysisch

NOTITIES

1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel?

Een prikkel is een die sterk genoeg is om een van het organisme uit te lokken.

De is de minimumwaarde waarbij een prikkel waargenomen kan worden.

Bij langdurige blootstelling aan een prikkel kan optreden.

De in de hersenen bepaalt of prikkels doorgegeven worden en aanleiding geven tot een reactie.

2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

• Uitwendige prikkels zijn prikkels die

• Inwendige prikkels zijn prikkels die

geleider

effector

reactie

• Chemische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met .

• Fysische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met

©VANIN

3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen?

Dieren hebben voor uitwendige en inwendige prikkels.

Een receptor is voor de aard van de prikkel.

Bij dieren liggen de voor uitwendige prikkels geconcentreerd of verspreid in .

De voor inwendige prikkels liggen vaak in

JANOG OEFENEN

`

1 Begripskennis

• Ik kan een prikkel omschrijven.

• Ik kan verschillende soorten prikkels benoemen.

• Ik kan verschillende soorten prikkels omschrijven.

• Ik kan het verschil tussen inwendige en uitwendige prikkels uitleggen.

• Ik kan omschrijven wat een receptor is.

©VANIN

2 Onderzoeksvaardigheden

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

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

• Ik kan reflecteren over een onderzoek.

Je kunt deze checklist ook op invullen bij je portfolio.

Mijn notities

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 Welk type receptor neemt die prikkel waar? Waar is de receptor gelegen?

Prikkel

S Hete kookpot aanraken

S Aan bloemen ruiken

Noteer bij de onderstaande voorbeelden om welk soort prikkel het gaat. Bij sommige prikkels zijn er meerdere antwoorden mogelijk.

Voorbeeld Prikkel

stoffen die vrijkomen bij een verwonding sappen van een brandnetel

druk

warmte licht geluid smaakstof lage bloeddruk

4 5 6

Beantwoord de vragen a Wat zijn zintuigen?

b Kruis de plaatsen aan waar receptorcellen zich kunnen bevinden. tong kroonblad van een bloem tand cellen die gevoelig zijn voor stoffen in het bloed in het oor

Als ik hete soep drink, doet mijn slokdarm pijn. Wordt er een uitwendige of inwendige prikkel waargenomen? Leg uit.

©VANIN

Welke prikkels zijn inwendige prikkels? Kruis de juiste antwoorden aan. testosteron licht adrenaline bloeddruk traanvocht bloedsuikerspiegel

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

©VANIN

8 9

c Een hond heeft een hogere prikkeldrempel voor geuren dan een mens.

JUIST / FOUT

Tijdens de les chemie wordt een proefje uitgevoerd waarbij waterstofsulfide aangemaakt wordt; dat is een stinkend gas dat naar rotte eieren ruikt. De leraar voert het proefje uit onder de zuurkast. Niemand merkt wat op van de rottende geur.

Teken hiernaast een grafiek van de prikkel en de drempelwaarde waarin je de bovenstaande situatie voorstelt.

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?

Lees de tekst.

Maandagochtend, 8 uur

Senna, Julan en Elif komen op school aan. Julan haalt een melkdrankje en een yoghurt uit de automaat. Hij was te laat uit bed en met honger kan hij de klas toch niet in! Senna en Elif showen een nieuwe video voor hun socialmediakanaal. Julan en de andere jongens vinden het maar saai en halen de schouders op wanneer de meisjes vragen wat ze ervan vinden. Dan gaat de eerste bel. Julan gooit de lege verpakkingen in de vuilnisbak en haast zich naar de klas. De geur van de overvolle vuilnisbak blijft in zijn neus hangen. Zelfs de sterke parfums van de voorbijlopende leerkrachten kunnen die vieze geur niet verdringen. Senna en Elif zijn nog altijd met hun video bezig. Ze horen zelfs de tweede bel niet! Deze schoolweek begint voor hen met een opmerking in hun agenda.

a Noteer vijf veranderingen uit de omgeving van Julan waarop hij reageert.

©VANIN

b Julan reageert op prikkels. Reageren Senna en Elif op alle veranderingen in hun omgeving?

c Waarom horen Senna en Elif de tweede bel niet?

d Kruis het juiste antwoord aan.

Senna en Elif reageren op dezelfde prikkels als Julan.

Senna en Elif reageren niet op dezelfde prikkels als Julan.

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.

We nemen onze omgeving niet waar zoals ze is. Verklaar deze stelling.

Geef enkele voorbeelden van informatie uit jouw omgeving die je niet kunt detecteren.

Welke receptoren zijn niet aanwezig bij de mens? Kruis de juiste antwoorden aan. mechanoreceptoren fotoreceptoren magnetoreceptoren elektroreceptoren pijnreceptoren thermoreceptoren

©VANIN

Aan de basis van snorharen zitten zeer gevoelige mechanoreceptoren. Waarvoor gebruiken dieren ze?

Verder oefenen? Ga naar .

Î Hoe nemen dieren lichtprikkels waar?

Je weet al:

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

M dat licht een prikkel is die wordt opgevangen door fotoreceptoren.

Je leert nu:

M wat het belang is van lichtbreking voor het oog;

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

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

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.

1 Wat is licht?

©VANIN

Je leerde dat receptoren prikkels opvangen. We bekijken nu hoe onze ogen lichtprikkels opvangen en hoe wij die lichtprikkels omzetten in een beeld. 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?

S Afb. 8

Voorstelling van een 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 mensen en andere zoogdieren waarnemen noemen we zichtbaar licht

• 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.

OPDRACHT 12 ONDERZOEK

Onderzoek de eigenschappen van licht aan de hand van het labo bij het onlinelesmateriaal.

absorberen doorlaten

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.

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

©VANIN

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. 700 nm 400 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 van het lichtspectrum heeft zijn eigen golflengte. De golflengten van zichtbaar licht variëren tussen 400 en 700 nm (1 nanometer = 1 nm = 0,000 000 001 m = 10–9 m).

W Afb. 10 Door het water in het glas lijkt het potlood ‘gebroken’.

TIP

wit licht

©VANIN

Hoe krijgt een voorwerp dan zijn kleur? Voorwerpen zijn opgebouwd uit verschillende stoffen, en niet alle stoffen absorberen dezelfde golflengtes of lichtkleuren. Kleuren die geabsorbeerd worden zie je niet, de andere worden teruggekaatst en kun je dus wel waarnemen. Een voorwerp heeft daardoor de kleur van de golflengte die weerkaatst wordt. Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren, een zwart voorwerp weerkaatst geen enkele kleur. Je ziet daarvan een illustratie op de afbeeldingen 13 t/m 16.

wit licht

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.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 108.

S Afb. 12

Zichtbaar licht bestaat uit verschillende golven.

S Afb. 13 Je ziet het voorwerp als ‘geel’.

S Afb. 16 Je ziet het voorwerp als ‘zwart’.

S Afb. 15 Je ziet het voorwerp als ‘wit’.

S Afb. 14 Je ziet het voorwerp als ‘rood’.

2 Hoe is het oog opgebouwd?

2.1 Welke structuren liggen rond het oog?

OPDRACHT 13

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

1 Duid op de afbeelding de volgende delen aan. Kies uit: oogleden – wimpers – wenkbrauw

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

Delen Functie wenkbrauwen oogleden wimpers

©VANIN

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 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.

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.

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.

ooglid

traanklieren

wimpers

ooglid

traankanaaltje

traanpunten neusholte

W Afb. 17 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.

traanpunt

©VANIN

meibomklieren

S Afb. 18

ligging van de meibomklieren

traanpunt

Onzuiverheden die terechtkomen in de ogen worden door het traanvocht afgevoerd 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 oogleden, de meibomklieren. 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 korreltje in je ooghoeken. In de volksmond spreken we over ‘slapertjes’.

WEETJE

traanklier

bindvlies

wimpers

hoornvlies

ooglid

oogkas

Structuren rond het oog

oogspieren

vetweefsel

oogspieren

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.

Zowel de binnenkant van de oogleden als het witte gedeelte van het oog is bedekt met een 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. Als het bindvlies ontstoken is, kleurt het oogwit rood.

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.

©VANIN

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

S Afb. 19

S Afb. 20 Ontstoken bindvlies

S Afb. 21 Ontstoken talgklier

Het oog is omgeven door spieren met meerdere functies:

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

• zes oogspieren zijn verbonden met het oog om het in de oogkas naar alle kanten te kunnen bewegen: vier rechte spieren om het oog omhoog, omlaag, naar links en naar rechts te draaien; twee schuine spieren om schuin naar boven en naar beneden te kijken.

ooglidopheffer

onderste schuine oogspier

oogkas

S Afb. 22 Oogspieren

OPDRACHT 14 DOORDENKER

Verklaar de onderstaande stelling.

Als je moet huilen, snottert je neus.

OPDRACHT 15

Verken de ontdekplaat.

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

bovenste schuine oogspier

©VANIN

bovenste rechte oogspier

onderste rechte oogspier

buitenste rechte oogspier binnenste rechte oogspier

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

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

Structuur

Functie

De wenkbrauwen zijn haartjes boven het oog die vermijden dat water en zweet in het oog lopen.

De oogleden

De wimpers

sluiten de oogleden af en verspreiden het traanvocht. Ze beschermen de ogen tegen stof en fel licht.

©VANIN

zijn haartjes op het einde van de oogleden die ervoor zorgen dat er geen stofdeeltjes in je oog komen.

Het traanvocht is een zoutig vocht dat wordt aangemaakt door traanklieren en het oog beschermt tegen uitdrogen en infecties.

De talgklieren liggen rond het oog en scheiden stoffen af die de huid rond het oog beschermen.

De oogkas is een uitholling in de schedel waarin het oog gelegen is.

Het vetweefsel omringt de oogbol in de oogkas en beschermt het oog tegen schokken en stoten.

Het bindvlies beschermt de buitenkant van het oog en produceert een slijmerige vloeistof die het oog vochtig houdt.

Spieren helpen om de ogen te bewegen en de oogleden te openen en te sluiten.

` Maak oefening 3 en 4 op p. 108-109.

OPDRACHT 16 ONDERZOEK

2.2 Welke structuren liggen in het oog?

Je hebt nu bestudeerd hoe het oog zich binnen in 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 elkaar gehaald of ontleed.

Voer de dissectie van het oog uit.

Je kunt de dissectie van het oog uitvoeren. Bekijk het labo bij het onlinelesmateriaal. Wil je de dissectie nog eens herbekijken, ga dan naar de ontdekplaat of 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). Het hoornvlies is bedekt met het bindvlies. Dat is helder en doorschijnend. Het is erg dik en taai omdat het uit meerdere lagen bestaat. Daardoor is het hoornvlies extra stevig en wordt het binnenste van het oog goed beschermd.

1 hard oogvlies

2 hoornvlies

©VANIN

W Afb. 23

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.

BEKIJK DE VIDEO

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

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

9 straallichaam

4 iris

3 oogkamer

7 ooglens

5 pupil

2 hoornvlies

8 lensbandjes 11 oogholte

10 accommodatiespier

13 netvlies

6 vaatvlies

1 hard oogvlies

14 gele vlek

16 blinde vlek

15 oogzenuw

17 bloedvaten

©VANIN

S Afb. 24

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 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.

OPDRACHT 17 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.

• F ixeer 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.

2 Wat stel je vast?

3 Verklaar je waarneming.

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.

OPDRACHT 18

Lees de onderstaande beschrijvingen van de structuren van het oog.

1 Vul de benaming in bij de juiste beschrijving.

Beschrijving

1 Zorgt voor de juiste druk in het oog.

2 Voorziet het hoornvlies van voedingsstoffen.

3 Opening waarlangs het licht in het oog binnendring t.

4 Produceert vocht dat het oog beschermt tegen infecties.

5 Bevat veel bloedvaten en zorgt voor aanen afvoer van stoffen.

6 Vervoert informatie vanuit het oog naar de hersenen.

7 Zorgt voor de vorming van een scherp beeld.

8 Bevat lichtgevoelige receptoren.

9 Hard omhulsel dat het oog goed beschermt.

Structuur van het oog

OPDRACHT 18 (VERVOLG)

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

©VANIN

Bij het ontleden van het oog kun je meerdere structuren onderscheiden:

Structuur Functie

Het hard oogvlies is het deel van het oogvlies dat het oog aan de buitenkant omringt.

Het hoornvlies is het doorzichtige deel van het oogvlies dat het oog vooraan bedekt.

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

Het vaatvlies is een laag onder het hard oogvlies die sterk doorbloed is.

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

De lens zorgt voor beeldvorming en is in de achterste oogkamer achter de iris gelegen.

Het netvlies is het deel dat de fotoreceptoren bevat. Het netvlies ligt aan de binnenkant van het vaatvlies.

Het glasachtig lichaam is het deel in de oogholte dat de druk regelt in de ogen en meer naar achter ligt.

De blinde vlek is de plaats waar de oogzenuw door het netvlies naar buiten loopt. Deze plaats bevat geen fotoreceptoren.

` Maak oefening 5 en 6 op p. 109-110.

W Afb. 25 Doorsnede oog

3 Hoe werkt het oog?

3.1 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

OPDRACHT 19

Bekijk de afbeelding.

Waarom dragen deze mensen een bijzondere bril?

OPDRACHT 20 ONDERZOEK

Je kent het wel: niets is vervelender dan ’s morgens door fel licht wakker worden.

Maar hoe reageren je ogen daarop?

1 Onderzoeksvraag

Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

2 Hypothese

• Als er te veel licht is,

• Als er weinig licht is,

©VANIN

3 Benodigdheden

4 Werkwijze

1 Werk per twee.

2 Sta bij het raam of een andere lichtbron.

3 Bekijk de grootte van elkaars pupil.

4 Bedek met je handen je ogen gedurende een minuut.

5 Haal je handen weg en bekijk onmiddellijk elkaars pupillen.

OPDRACHT 20 (VERVOLG)

5 Waarneming

a Hoe noemen we het gekleurde deel van het oog?

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

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

©VANIN

6 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?

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

7 Besluit De pupil

8 Reflectie

a Vergelijk je hypothese met je besluit.

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

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

In donkere ruimtes kun je met een fototoestel gebruikmaken van een flits om het onderwerp extra te belichten. Door de flits kunnen rode ogen op de foto verschijnen. Dat komt omdat de irissen door de plotse lichthoeveelheid te traag samentrekken. Zo wordt het sterk doorbloede vaatvlies achter in het oog zichtbaar.

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

• Kringspieren liggen concentrisch (of in kringen) rond de pupil. Kringspieren trekken samen om de binnenkant van je oog te beschermen tegen te veel licht. Door samen te trekken zorgen ze ervoor dat de diameter van de pupil kleiner wordt.

• Straalspieren liggen straalsgewijs of radiaal. Straalspieren trekken samen om bij lagere lichtintensiteiten toch voldoende licht in je oog te laten vallen, zodat je voorwerpen goed kunt waarnemen. Door het samentrekken van de straalspieren wordt de diameter van de pupil groter.

De aanpassing van de pupildiameter gebeurt spontaan, als een reactie op de lichtintensiteit. Je hebt die reactie niet onder controle.

invallend licht

straalspieren pupil iris

S Afb. 26

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

S Afb. 27

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

kringspieren

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

©VANIN

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.

©VANIN

OPDRACHT 21 ONDERZOEK

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

1 Onderzoeksvraag

Hoe voorkomt het oog dat er te veel licht binnenkomt?

2 Hypothese

Noteer een hypothese.

3 Benodigdheden

aluminiumfolie mat plakband (bv. Scotch tape) naald sterke lichtbron (bv. lamp of smartphone)

4 Werkwijze

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

2 Kleef een stukje plakband over het gaatje.

3 Kijk nu doorheen het gaatje naar een sterke lichtbron.

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

5 Waarnemingen

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

b Wat gebeurt er bij het verwijderen van de lichtbron?

c Wat gebeurt er bij het naderen van de lichtbron?

OPDRACHT 21 (VERVOLG)

6 Verwerking

De schijf die je ziet is niet het gaatje in de aluminiumfolie, maar de aflijning van jouw pupil die op het netvlies wordt geprojecteerd. Dat kun je controleren door de aluminiumfolie te draaien terwijl je door het gaatje kijkt. De vorm van het gaatje blijft onveranderd.

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

©VANIN

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

9 Besluit

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

10 Reflectie

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

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.

De iris regelt 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 kleiner.

` Maak oefening 7, 8 en 9 op p. 110-111.

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

OPDRACHT 22

Door welke delen van het oog passeert het binnenvallend licht?

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

2 Welke functie heeft de lens in je oog?

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

OPDRACHT 23 ONDERZOEK

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

1 Onderzoeksvraag

Hoe wordt het beeld door een bolle lens gevormd?

2 Hypothese

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

4 Werkwijze

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

2 Vul de reageerbuis met water.

3 Sluit ze af met een stop.

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

5 Kijk door de reageerbuis naar de woorden.

5 Waarnemingen

Wat neem je waar?

6 Verwerking

De wanden van de reageerbuis zijn gebogen, ze staan bol. Daardoor verandert de richting van de invallende lichtstralen op een zodanige manier dat er een omgekeerd beeld ontstaat.

7 Besluit

Formuleer een besluit.

©VANIN

8 Reflectie

De bolle lens in je oog kun je vergelijken met de gebogen wand van het reageerbuisje. Wanneer lichtstralen op de bolle ooglens invallen, gebeurt er hetzelfde als in het onderzoek.

De bolle ooglens, samen met de verschillende structuren in het oog, veroorzaken de breking van de invallende lichtgolven. Achter de ooglens kruisen de afgebogen lichtstralen elkaar. Daardoor wordt het beeld omgekeerd en verkleind geprojecteerd op het netvlies.

De lichtstralen die vanuit één punt van het voorwerp vertrekken, komen opnieuw samen op het netvlies. Dat punt is een beeldpunt

Op het netvlies wordt een omgekeerd en verkleind beeld gevormd van het object waar je naar kijkt. lens S Afb. 29

beeldpunten

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.

` Maak oefening 10 en 11 op p. 111.

3.3 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

OPDRACHT 24

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?

©VANIN

b Blijf naar je potlood kijken. Zie je de leerkracht vooraan scherp?

c Kijk nu naar de leerkracht vooraan. Wat zie je?

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

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

2 Omcirkel de juiste antwoorden. Gebruik daarvoor afbeelding 35.

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

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

• dichtbij veraf bolle lens afgeplatte lens

Afb. 30 Beeldvorming in het oog

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

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

Om een voorwerp scherp waar te nemen, moeten de beeldpunten van de lichtstralen die vanuit het voorwerp vertrekken precies op het netvlies terechtkomen. Dat gebeurt door de kromming van de ooglens aan te passen met behulp van het straalvormig lichaam. Die aanpassing van de ooglens noemen we scherpstelling of accommodatie

Het straallichaam bestaat uit een ring van spierweefsel rond de buitenrand van de iris. Daarin bevinden zich accommodatiespieren, die verbonden zijn met lensbandjes

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

accommodatiespier iris (regenboogvlies)

lensbandjes

hoornvlies lens

• 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.

©VANIN

W Afb. 31 Straalvormig lichaam

voorwerpverafvoorwerpdichtbij

accommodatiespier in rust

afgeplatte ooglens

opgespannen lensbandjes

accommodatiespier in rust

opgespannen lensbandjes afgeplatte ooglens

S Afb. 32

Schematische voorstelling van de accommodatie

accommodatiespier in actie

ontspannen lensbandjes bolle ooglens

©VANIN

accommodatiespier in actie

ontspannen lensbandjes bolle ooglens

De lens kan niet onbeperkt boller worden. Als we een voorwerp steeds dichter bij onze ogen brengen, bereiken we een punt waarop we het beeld niet meer scherp krijgen. 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.

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 12, 13 en 14 op p. 111-112.

3.4 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

A Algemene situering van de fotoreceptoren

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

1 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.

2 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. Er zijn staafjes en kegeltjes

3 Op de laag met fotoreceptoren meer naar het centrum 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.

4 In de vierde laag, nog meer naar het centrum van 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.

©VANIN

Op afbeelding 33 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

OPDRACHT 25

Bestudeer de vier lagen in het netvlies en beantwoord de vragen.

1 Welke laag ligt het dichtst bij de lens?

2 Welke laag ligt het verst verwijderd van de lens?

3 In welke laag komt het licht eerst terecht?

4 In welke laag wordt het licht geabsorbeerd?

5 In welke laag wordt het licht opgevangen?

6 Vanuit welke laag wordt de oogzenuw gevormd?

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

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

staafjes

pigmentlaag

S Afb. 34 Bouw van het netvlies

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

richting van het licht

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.

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

©VANIN

• 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.

` Maak oefening 15 op p. 112.

kern

S Afb. 35

S Afb. 36

SEM-beeld van staafjes en kegeltjes

kegeltje staafje

blinde vlek gele vlek

S Afb. 37 Netvlies van het linkeroog

S Afb. 38

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

C Werking van de fotoreceptoren

Fotoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die instaan voor de verwerking van de lichtprikkels. De fotoreceptoren bevatten het pigment rodopsine, een molecule die lichtdeeltjes of fotonen kan absorberen. Wanneer een lichtdeeltje invalt, verandert rodopsine van vorm en worden op die plaats de fotoreceptoren geactiveerd. De lichtprikkel wordt dan omgezet in een elektrisch signaal, dat door zenuwcellen naar de hersenen wordt geleid.

Het rodopsine-pigment in de staafjes kan alle golflengtes of kleuren absorberen. Met staafjes daardoor je dus enkel grijstinten, maar geen kleuren waarnemen. Staafjes zijn heel lichtgevoelig, waardoor weinig licht al voldoende is om het pigment in de staafjes van vorm te doen veranderen. Het is dankzij de staafjes dat je in slecht verlichte ruimten toch nog kunt zien.

©VANIN

Voor de aanmaak van rodopsine is vitamine A nodig. Een tekort aan vitamine A leidt tot nachtblindheid.

Rodopsine moet altijd eerst terug zijn oorspronkelijke vorm aannemen om een volgende lichtfoton te absorberen.

Dat kost tijd en energie, waardoor het ook een tijdje duurt vooraleer het beeld van ons netvlies verdwijnt.

Dat merk je als je dertig seconden naar een rode rechthoek kijkt op een zwarte achtergrond en daarna naar een witte achtergrond. Je ziet dan een rechthoek in de complementaire kleur: lichtblauw. Dat komt omdat de kegeltjes die de rode kleur opvangen, vermoeid zijn geraakt en tijdelijk niet meer geprikkeld kunnen worden. Als wit licht (dat een combinatie is van alle zichtbare kleuren) het oog binnenvalt, worden alle kegeltjes behalve de vermoeide, geprikkeld. Je ziet daardoor geen wit, maar enkel alle samenstellende kleuren behalve rood, dus lichtblauw. Dat noemt men een ‘spookbeeld’.

Bij de mens zijn er drie soorten kegeltjes die elk gevoelig zijn voor een van de drie hoofdkleuren (rood, groen of blauw) en dus ook voor hun specifieke golflengtes.

WEETJE

WEETJE

APPLET HOOFDKLEUREN

S Afb. 40

Golflengten van zichtbaar licht

©VANIN

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. Kegeltjes zijn minder lichtgevoelig dan staafjes en hebben een hogere prikkeldrempel. Er moet dus meer licht zijn om ze te prikkelen.

Ben je benieuwd welke kleuren je kunt krijgen met de drie hoofdkleuren? Test maar eens uit!

Niet alle gewervelde dieren beschikken over drie soorten kegeltjes, sommige hebben er vier. Bepaalde dieren hebben ook een kegeltje dat ultraviolet (uv-)licht kan opnemen. Daardoor kunnen ze ook uv-licht zien.

Het extra uv-kegeltje wordt in de natuur op verschillende manieren aangewend.

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

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

• Ook in het onderscheid tussen mannetjes en vrouwtjes spelen uv-kleuren een rol, bijvoorbeeld bij het roodborstje, de pimpelmees en de ekster. Voor ons mensen zien beide seksen er hetzelfde uit.

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 enkel grijstinten waarnemen.

Kegeltjes dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien doordat één 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, verandert het van vorm. Daardoor wordt de lichtprikkel omgezet in een elektrisch signaal. Die signalen worden via de oogzenuw door het zenuwstelsel naar de hersenen geleid.

` Maak oefening 16 en 17 op p. 112-113.

S Afb. 41 De urinesporen weerkaatsen uv-licht.

D Hoe worden lichtprikkels verwerkt?

OPDRACHT 26

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.

Wat neem je waar?

2 Doe net hetzelfde maar nu met beide ogen open.

Wat neem je waar?

3 Wat is het voordeel van kijken met beide ogen?

OPDRACHT 27

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

1 Volg de instructies.

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

b Knijp je linkeroog dicht.

c Kijk met je rechteroog naar het witte bolletje. d Breng je boek langzaam dichter bij je rechteroog totdat het beeld van het sterretje op de blinde vlek valt.

2 Waarneming

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

b Wat neem je dan waar?

3 Verklaring

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

©VANIN

b Welke structuur in ons lichaam is daarvoor verantwoordelijk?

OPDRACHT 28

Ontdek een aantal optische illusies.

1 Bekijk de afbeeldingen en noteer je waarnemingen.

©VANIN

Wat zie je?

Welke blauwe streep is de langste?

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

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

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 (afb. 42). De hersenen verwerken de twee netvliesbeelden tot één geheel. Daardoor heb je dieptezicht.

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.

©VANIN

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.

` Maak oefening 18, 19 en 20 op p. 113.

W Afb. 42 Interpretatie van het netvliesbeeld door de hersenen

4 Wat als de werking van het oog verstoord is?

OPDRACHT 29

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.

BIJZIENDHEID

©VANIN

correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

S Afb. 43

VERZIENDHEID

beeldpunten beeldpunten onscherp beeld

onscherp beeld

beeldpunten beeldpunten

Voor mensen die verziend zijn, is het net omgekeerd. Zij kunnen enkel veraf gelegen beelden scherp zien. Beelden dichtbij kunnen ze niet scherp waarnemen. Hier valt het scherpe beeld achter het netvlies. De oorzaak kan 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 beeldpunten

VERZIENDHEID

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

onscherp beeld beeldpunten beeldpunten

©VANIN

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.

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 30 ONDERZOEK

Onderzoek de invloed van de leeftijd op de leesafstand.

Je vindt het labo bij het onlinelesmateriaal.

OPDRACHT 31

Test jezelf!

1 Wat kun je lezen in de eerste schijf?

2 Wat zie je in de tweede schijf?

©VANIN

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.

S Afb. 45

Foto 1: normaal zicht

Foto 3: rode kegeltjes werken niet

1 2 3 4

Foto 2: groene 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.

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.

A Nemen alle dieren dezelfde lichtprikkels waar?

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.

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.

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.

©VANIN

S Afb. 46

mensen zien

S Afb. 47

bijen zien

S Afb. 48 Groefkopadder

B Zien alle dieren hun omgeving op dezelfde manier?

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.

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.

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.

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.

S Afb. 49

Blinde grotvis

S Afb. 50 Schaalhoorn

W Afb. 51 Nautilus

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.

©VANIN

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 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.

S Afb. 57 Accommodatie platter of boller worden lens

S Afb. 56 Accommodatie door lensverplaatsing

S Afb. 55 Lensoog octopus

S Afb. 54 Bekeroog of cameraoog nautilus

S Afb. 53 Groefoog schaalhoorn

W Afb. 58 Facetoog libelle

S Afb. 59 Mozaïekbeeld gezien door facetogen

WEETJE

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

OPDRACHT 32

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

2 Verklaar je keuze.

a Bij roofdieren:

dieptezicht geen dieptezicht

buiten het gezichtsveld

dieptezicht geen dieptezicht

buiten het gezichtsveld

b Bij prooidieren:

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 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.

©VANIN

S Afb. 64 Buizerd

S Afb. 63

Kameleon

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

OPDRACHT 33

Bekijk de onderstaande ogen van dieren.

1 Wat valt je op bij de ogen van een kat en een wolf?

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

invallende lichtstraal

ganglioncellen

bipolaire cellen fotoreceptoren

pigmentlaag tapetum

kat

invallende lichtstraal

ganglioncellen

bipolaire cellen fotoreceptoren

pigmentlaag

mens

teruggekaatste lichtstraal

©VANIN

S Afb. 65

Schematische doorsnede van het netvlies bij de kat en bij de mens

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 oog. Het tapetum is bij heel wat nachtactieve dieren aanwezig. Daardoor kunnen ze beter dan mensen in het donker zien.

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 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 dus verschillen tussen nachtdieren en dieren die overdag leven.

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.

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 gezichtsveld oplevert.

©VANIN

De gekko kan zijn pupil tot een spleetje samentrekken om de lichtinval te beperken; het dier is eerder ’s nachts actief.

De geelbuikvuurpad is dan weer vertederend met zijn hartvormige pupil. WEETJE

S Afb. 66 Pupil hert

S Afb. 67 Pupil gekko

S Afb. 68 Pupil geelbuikvuurpad

Î Hoe nemen dieren lichtprikkels waar?

1 Wat is licht?

Zichtbaar licht is de straling die die mens kan waarnemen. Wit licht is opgebouwd uit meerdere golflengtes. Elke heeft een bepaalde . Wanneer licht door een andere gaat, worden de stralen gebroken. Dat noem je . Voorwerpen krijgen de kleur van de golflengte die ze niet absorberen. Enkel de golflengtes die worden, kunnen door de ogen worden opgevangen. Daardoor zie je elk voorwerp in die bepaalde kleur.

2 Hoe is het oog opgebouwd?

Begrip 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

wimpers onderste ooglid

oogspieren oogkas

BEKIJK DE KENNISCLIP

geeft kleur aan de ogen

bevat waterige vloeistof die hoornvlies beschermt laat het licht binnen

regelt druk in het oog

zorgt voor af- en aanvoer van stoffen

zorgt voor beeldvorming

helpen om de ogen te bewegen

3 Hoe werkt het oog?

omhulsel dat het oog beschermt

3.1 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

bevat fotoreceptoren

©VANIN

hier zie je het best

bevat geen fotoreceptoren

vervoert signalen naar de hersenen

zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen

• De lichtstralen vallen het oog binnen doorheen het (1) en lopen dan doorheen de (2).

• In de pupil wordt de hoeveelheid invallend licht geregeld door de irisspieren (3): bij het samentrekken van de straalspieren wordt de diameter van de pupil , waardoor meer licht het oog binnenvalt; bij het samentrekken van de kringspieren wordt de pupil , waardoor het oog wordt beschermd tegen te veel invallend licht.

3.2 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 . Dat veroorzaakt een afbuiging van de lichtstraling. Zo ontstaat er een en beeld op het netvlies.

3.3 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

• De kromming van de (5) wordt met behulp van accommodatiespieren (6) aangepast:

als de accommodatiespieren ontspannen zijn, is de lens ; als de accommodatiespieren opgespannen zijn, is de lens

• Er ontstaat een scherp beeld op het (4).

3.4 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

• Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren: de en de (7).

De vereisen weinig licht, ze worden geprikkeld bij lage lichtintensiteiten en kunnen geen kleur waarnemen.

De dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden. Het grootste aantal kegeltjes zit in de (11). Daar zie je het best.

• Het licht wordt door rodopsine in de fotoreceptoren. Dat veroorzaakt een van rodopsine, waardoor de fotoreceptoren geactiveerd worden en er een signaal ontstaat.

• De fotoreceptoren geven elektrische signalen door naar (8), die op hun beurt de zenuwcellen of (9) prikkelen. De uitlopers van zenuwcellen komen samen in de en vormen daar de oogzenuw (10).

• De oogzenuw (10) geleidt het elektrisch signaal naar de hersenen.

3.5 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.

4 Wat als de werking van het oog verstoord is?

= wanneer je voorwerpen van kortbij niet goed ziet

= wanneer je voorwerpen van veraf niet goed ziet

• = 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?

©VANIN

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

• Geef een voorbeeld van de bovenstaande vaststelling.

JANOG 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.

• Ik kan verklaren hoe het komt dat er in het oog een omgekeerd en verkleind beeld ontstaat.

• 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.

Mijn notities

©VANIN

Wit licht is opgebouwd uit meerdere samenstellende kleuren, dat zie je in een regenboog.

Wat is het verband tussen kleur en golflengte van licht?

Beschrijf hoe voorwerpen hun kleur krijgen.

©VANIN

Verbind de beschermende delen van het oog met hun (functie)omschrijvingen.

Beschermend deel rond het oog

A oogkas

B vetweefsel

C wenkbrauwen

D wimpers

E talgklieren tussen de wimpers

F traanklier met traanvocht

G oogleden

Functie

1 verhinderen dat water en zweet in de ogen lopen

2 schokken opvangen

3 oogbol ontsmetten

4 talg produceren om de randen van de oogleden waterafstotend te maken

5 oogbol beschermen tegen uitdrogen

6 vormt stevig omhulsel rond het oog

7 stofdeeltjes tegenhouden

8 traanvocht verdelen en beschermen tegen stof en fel licht

Beschermend deel rond het oog

Bestudeer de afbeelding van de oogspieren.

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

©VANIN

b Waarom is het onderdeel bij nummer 1 geen oogspier?

Bekijk de afbeelding van het oog en de tabel.

a Omschrijf de eigenschappen of de functie bij elk onderdeel.

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

Onderdeel

Eigenschappen of functie Nummer blinde vlek

glasachtig lichaam

vaatvlies

netvlies

pupil lens

harde oogvlies

Wat is het verband tussen

a het hoornvlies en het harde oogvlies?

b het bindvlies en het hoornvlies?

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.

Voor een oogonderzoek is er een sterke belichting nodig. Om te vermijden dat de pupil sluit, druppelt de oogarts een pupilverwijdende vloeistof in het oog.

a Welke irisspieren worden daardoor verlamd?

b Welke irisspieren worden daardoor geactiveerd?

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

Wat gebeurt er wanneer een lichtstraal invalt op een bolle lens?

Wat gebeurt er met de lichtstralen na lichtbreking door een bolle lens?

Markeer de juist stelling.

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

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

c Accommodatie is het aanpassen van de kromming van het hoornvlies.

d Accommodatie is het aanpassen van de kromming van de ooglens.

Lichtstralen van voorwerpen kortbij of veraf zullen verschillend afbuigen.

a Welk deel van het oog zorgt ervoor dat de beeldpunten toch telkens precies op het netvlies terechtkomen?

b Maak een schematische tekening van het straalvormig lichaam en duid de delen aan.

©VANIN

Bepaal jouw leesafstand en nabijheidspunt.

a 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?

c Is jouw nabijheidspunt gelijk aan jouw leesafstand?

©VANIN

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.

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

Zet een kruisje op de juiste plaats in de tabel.

Eigenschappen

liggen in de gele vlek

zijn kleurgevoelig

zijn heel lichtgevoelig

hebben een lage prikkeldrempel

liggen in de blinde vlek

hebben een hoge prikkeldrempel

Staafjes Kegeltjes

We hebben kegeltjes voor rood, groen en blauw licht. Hoe kunnen we andere kleuren waarnemen?

Hoe kunnen we de nawerking van kleuren aantonen?

a Kleur de afbeelding met een roze fluostift in.

b Kijk één minuut naar de ingekleurde afbeelding.

c Kijk vervolgens naar de witte ruimte naast de 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?

De plaats waar de blinde vlek ligt, bevat geen fotoreceptoren. Hoe komt het dat we dat niet merken?

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?

Situeer de verschillende stappen van het zien vanaf de lichtinval via de pupil tot het ontvangen van het signaal in de hersenen.

Verder oefenen? Ga naar .

Î Hoe nemen dieren geluid waar?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M uitleggen dat dieren geluiden waarnemen met hun oren;

M uitleggen dat mechanoreceptoren een prikkel kunnen waarnemen en opvangen.

Je leert nu:

M wat de kenmerken van geluid zijn;

M de delen van het uitwendig oor, middenoor en binnenoor aanduiden en benoemen;

M de functie van de delen van het oor beschrijven;

M beschrijven hoe de verschillende delen van het oor samenwerken om geluid op te vangen;

M de rol van de hersenen in het waarnemen van geluiden uitleggen;

M hoe gehoorschade ontstaat;

M een verband leggen tussen de leefwijze van een dier en de bouw van de oren.

1 Wat is geluid?

©VANIN

OPDRACHT 34

Maak geluid zichtbaar.

1 Benodigdheden

bakpapier of huishoudfolie

glazen bokaal waarin bluetooth speaker past

elastiek die rond bokaal past

suiker (of rijstkorrels of zout)

Geluid is van essentieel belang voor mensen en andere dieren. Geluiden kunnen ons verwittigen voor gevaar, maar bieden ook een waaier van ontspanningsmogelijkheden. Gelukkig kunnen we geluid detecteren. Geluid stelt ons niet alleen in staat om informatie over te dragen naar andere mensen, het levert ons ook veel informatie over onze omgeving op, die we met de andere zintuigen niet opmerken.

bluetooth speaker

smartphone die je kunt verbinden met de bluetooth speaker

oordopjes

OPDRACHT 34 (VERVOLG)

2 Voorbereidingen

1 Plaats de bluetooth speaker in de glazen bokaal. Zorg dat hij aanstaat en verbonden is met de smartphone.

2 Dek de bokaal af met het bakpapier.

3 Bevestig met het elastiekje het bakpapier.

4 Leg een laag je suiker (of zout) op het bakpapier.

3 Uitvoering

1 Open op je smartphone de applet die een enkele toon afspeelt. Begin met de toon met de laagst mogelijke frequentie. Zet je volume op laag en klik op ‘play’.

2 Noteer wat je waarneemt (1).

3 Verhoog geleidelijk het volume van het geluid. Zorg dat het volume binnen aanvaardbare, comfortabele grenzen blijft.

4 Noteer wat je waarneemt (2).

5 Stop het geluid en herverdeel de suikerkristallen over het papier.

6 Zet je telefoon opnieuw op het laagste volume en verhoog de toonhoogte.

7 Voer het proefje opnieuw uit.

8 Noteer wat je waarneemt (3).

4 Noteer je waarneming.

a Waarneming 1:

b Waarneming 2:

c Waarneming 3:

©VANIN

In de opdracht zie je dat de suikerkorrels omhoog springen omdat geluiden uit de luidspreker het papier doen trillen. De luidspreker is de geluidsbron Een geluidsbron is een voorwerp dat ritmisch trilt, net zoals de snaar van een gitaar. Ook de menselijke stem is een geluidsbron; bij het spreken of zingen trillen onze stembanden. Voel maar eens met je handen aan je keel als je neuriet.

De geluidsbron veroorzaakt een ritmische beweging of trilling van deeltjes in de lucht, een vloeistof of een vaste stof, dat is de middenstof. De deeltjes rondom de geluidsbron gaan meetrillen en worden samengedrukt. Daardoor ontstaan drukveranderingen in de middenstof. Het trillen en samendrukken van de deeltjes wordt overgedragen op de naburige deeltjes en verspreidt zich in de middenstof. Die afwisseling van drukveranderingen noemen we een geluidsgolf

OPDRACHT 35

Geluid is een fysische prikkel omdat deeltjes beginnen te trillen door botsing met andere deeltjes van de middenstof.

hoge druk 1 trilling lage druk

dichtheid van de deeltjes S

©VANIN

uitwijking golf = amplitude = uitwijking vanaf de evenwichtsstand

Een golf is een wiskundige voorstelling van geluid. afstand

Hoe hoger de druk, hoe dichter de deeltjes bij elkaar zitten. Dat wordt weergegeven door de amplitude.

Kan een trillend voorwerp een ander voorwerp aan het trillen brengen?

1 Plaats twee identieke stemvorken met de klankkasten naar elkaar toe.

2 Tik een van beide stemvorken aan met een houten latje en demp het geluid onmiddellijk.

3 Wat stel je vast?

OPDRACHT 36

Welke frequenties hoor je?

Bekijk het videofragment en noteer welke frequenties jij kunt horen.

Zet je koptelefoon op of zorg dat je in een stille ruimte zit.

Wanneer de eerste stemvork gaat trillen, zullen drukveranderingen of trillingen in de lucht de tweede stemvork aan het trillen brengen. Je merkt dat op als je de eerste stemvork dempt. Het meetrillen van een voorwerp met een ander voorwerp noemen we resonantie

S Afb. 70

TEST JE GEHOOR

Niet alle geluiden klinken hetzelfde: sommige tonen ervaren we als hoog en andere als laag. De hoogte van de toon of de toonhoogte wordt bepaald door het aantal drukveranderingen of aantal trillingen per seconde. Dat noemen we de frequentie. De frequentie wordt uitgedrukt in Hertz (Hz). Hoe groter de frequentie ofwel hoe meer trillingen per seconde, hoe hoger de toon. Geluiden met een lage frequentie ervaar je als lage tonen, geluiden met een hoge frequentie ervaar je als hoge tonen. Mensen kunnen geluiden horen met een frequentie tussen de 20 Hz en 20 000 Hz. Het gehoorspectrum van de mens bedraagt dus ongeveer 20 – 20 000 Hz.

Contrabas: geluid met een lage toonhoogte en een lage frequentie

Viool: geluid met een hoge toonhoogte en een hoge frequentie

Trillingen met een frequentie hoger dan 20 000 Hz horen we niet; dat zijn ultrasone geluiden. Ook trillingen met een frequentie lager dan 20 Hz, de infrasone geluiden, horen we niet.

Als je het volume van de radio hoger zet, blijven de tonen van de muziek hetzelfde, maar hoor je de tonen luider.

geluidssterkte

Aan elk geluid kunnen we een geluidssterkte of volume toekennen, afhankelijk van de dichtheid van de deeltjes. Hoe dichter de deeltjes op elkaar zitten, hoe hoger de geluidssterkte en dus hoe groter de amplitude.. Geluidssterkte is dus de uitwijking van de trilling. We drukken geluidssterkte uit in decibel (dB) hoge geluidssterkte

©VANIN

0 –+ lage geluidssterkte

S Afb. 72 De uitwijking van de trilling bepaalt de geluidssterkte.

tijd uitwijking 2 uitwijking 1

W Afb. 71 Het aantal trillingen per tijdseenheid of de frequentie bepaalt de toonhoogte.

pijngrens ) extreem luid heel luid luid

gematigd tot stil

stil

De minimale geluidssterkte of het zachtste geluid dat we kunnen waarnemen, noemen we de gehoordrempel. Wat je kunt horen, is afhankelijk van een combinatie van toonhoogte en geluidssterkte. Hoe lager de frequentie of toonhoogte, hoe groter de geluidssterkte moet zijn om het geluid te kunnen waarnemen. Een geluidssterkte van 0 dB is nodig om een toonhoogte van 1 000 Hz te kunnen waarnemen. Een geluid van 500 Hz horen we pas bij 20 dB. Als vuistregel kun je stellen dat per stijging van 10 dB, een geluid twee keer zo luid klinkt. Een geluid van 50 dB klinkt twee keer zo luid als een geluid van 40 dB.

Geluidsgolven zijn trillingen of drukveranderingen die door een geluidsbron worden opgewekt in een middenstof. De middenstof is het medium dat de trillingen tot het oor brengt. De toonhoogte of frequentie (uitgedrukt in Hz) hangt af van het aantal trillingen per seconde. De geluidssterkte hangt af van de uitwijking van de trillingen en wordt uitgedrukt in decibel (dB).

` Maak oefening 1 en 2 op p. 144.

W Afb. 73 Decibelschaal

2 Hoe is het oor opgebouwd?

©VANIN

Geluidsprikkels nemen we waar met de oren. Het oor geleidt die prikkels tot aan receptoren. Om te begrijpen hoe geluidsprikkels door zoogdieren worden opgevangen en verwerkt, bespreken we eerst de bouw van het oor.

Van het oor zie je aan beide zijkanten van het hoofd enkel de oorschelp. Het eigenlijke gehoororgaan met geluidsreceptoren ligt beschermd in het rotsbeen. Het kleine gaatje in het rotsbeen is de opening van de gehoorgang.

S Afb. 74 Situering van het gehoorzintuig A Oorschelp B Het rotsbeen bevat de inwendig gelegen delen van ons gehoorzintuig.

gehoorgang rotsbeen

A B

In het gehoorzintuig onderscheiden we drie delen:

• het uitwendig oor,

• het middenoor,

• het binnenoor.

De geluidsreceptoren die de geluidsprikkels waarnemen, liggen beschermd in het inwendig oor.

uitwendig oor rotsbeen middenoor binnenoor

2.1 Het uitwendig oor

OPDRACHT 37

Ontdek de functie van de oorschelp.

1 Benodigdheden

geluidsbron (smartphone)

blad papier gedraaid in trechtervorm

2 Werkwijze

1 Zoek een YouTube-kanaal of podcast waarop uitsluitend gesproken wordt.

©VANIN

2 Plaats de geluidsbron op een viertal meter van een proefpersoon.

3 Verminder het volume totdat de proefpersoon niet meer kan uitmaken wat er gezegd wordt.

4 De proefpersoon vergroot zijn oorschelp door met zijn hand achter het oor een extra grote schelp te vormen.

5 Noteer je waarneming (1).

6 De proefpersoon vergroot zijn oorschelp door de papieren trechter naar de geluidsbron te richten.

7 Noteer je waarneming (2).

OPDRACHT 37 (VERVOLG)

3 Wat neem je waar?

a Waarneming 1:

b Waarneming 2:

4 Besluit

1 oorschelp

S Afb. 76

geluidsgolven

oorlel

rotsbeen spierweefsel

©VANIN

3 trommelvlies

6 smeerklieren

5 haartjes

2 gehoorgang

4 kraakbeen

5 haartjes rotsbeen spierweefsel

3 trommelvlies

6 smeerklieren

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

WEETJE

geluidsgolven

2 gehoorgang

4 kraakbeen

De unieke vorm van het oor, met plooien en richels, zorgt ervoor dat bepaalde toonhoogtes worden versterkt. Vooral frequenties in het bereik van de menselijke stem worden versterkt. Het kraakbeen is verbonden met drie spieren om de oren te kunnen bewegen in de richting van het geluid. De meeste mensen kunnen die spieren niet meer gebruiken.

oorlel

hamer zichtbaar doorheen het trommelvlies

wand van de gehoorgang trommelvlies

Het uitwendig oor bestaat uit de oorschelp (1), de gehoorgang (2) en het trommelvlies (3).

• De oorschelp (1) vangt geluiden op en geleidt ze naar de gehoorgang. Dat merk je goed door je handen achter je oorschelpen te plaatsen als je iets beter wilt horen: hoe groter de oorschelp, hoe meer geluid in je gehoorgang terechtkomt. De oorschelp bestaat uit kraakbeen (4).

• De gehoorgang (2) geleidt de geluidsgolven naar het trommelvlies. De vorm en lengte van de gehoorgang zorgt voor een versterking van de toonhoogtes van de menselijke stem, wat belangrijk is voor het verstaan van de menselijke spraak. De wanden van de gehoorgang zijn bezet met haartjes (5) en bevatten smeerklieren (6) die oorsmeer produceren. Oorsmeer houdt de huid en het trommelvlies soepel en is waterafstotend. Het vangt ook stof en vuil op en vormt een ongunstig leefmilieu voor bacteriën.

WEETJE

• Het trommelvlies (3) sluit de gehoorgang af en vormt de grens tussen het uitwendig oor en het middenoor. Het is een vlies dat eruitziet als een trommelvel en eigenlijk ook dezelfde functie heeft. De drukveranderingen in de middenstof doen het trommelvlies meetrillen.

• Via het trommelvlies worden trillingen in de middenstof doorgegeven aan het middenoor.

Heel wat mensen gebruiken wattenstaafjes om de oren te reinigen. Maar al dat gepeuter werkt averechts.

Het oor is immers een zelfreinigend orgaan: de huid van de gehoorgang wordt spiraalvormig vernieuwd in de richting van de uitgang. Op die manier wordt een teveel aan oorsmeer mee naar buiten meegenomen. Wanneer je een wattenstaafje inbrengt, duw je het oorsmeer terug, waardoor een ophoping ontstaat. Bovendien kun je de kwetsbare huid of zelfs het trommelvlies beschadigen.

Het best laat je dus de natuur zijn gang gaan. Als je de oren toch wilt reinigen, beperk je dan tot de opening. Als vuistregel geldt dat het wattenpluimpje nooit volledig in de gehoorgang mag verdwijnen. Beter is echter om enkele druppels olie in te brengen, waardoor het oorsmeer oplost.

©VANIN

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

• De oorschelp vangt geluiden op en leidt ze naar de gehoorgang. De oorschelp is opgebouwd uit kraakbeen.

Door haar unieke vorm worden bepaalde frequenties versterkt en andere verzwakt.

• De gehoorgang leidt de geluidsgolven naar het trommelvlies.

• Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen in de middenstof, worden geluidstrillingen overgebracht op het middenoor.

` Maak oefening 3 en 4 op p. 144.

S Afb. 77

Beeld van het trommelvlies gezien vanuit de gehoorgang

GEBRUIK WATTENSTAAFJE

2.2 Het middenoor

OPDRACHT 38

Waarom heb je last van je oren bij het vliegen?

1 Wat voel je soms in je oren bij het opstijgen en landen in een vliegtuig?

2 Hoe kun je dat verhelpen?

©VANIN

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

2 rotsbeen

10 spiertjes

5 hamer

6 aambeeld

gehoorgang

7 stijgbeugel evenwichtszenuw

gehoorzenuw

8 ovaal venster

trommelvlies

9 rond venster

1 trommelholte

3 buis van Eustachius

4 keelholte

S Afb. 78

Schematische voorstelling van de bouw van het middenoor

De trommelholte (1) is een met lucht gevulde holte in het rotsbeen (2) van de schedel. Ze staat via de buis van Eustachius (3) in verbinding met de keelholte (4). Normaal is die buis dicht omdat de wanden tegen elkaar liggen, maar bij het slikken of geeuwen gaat de buis even open.

Zo wordt de luchtdruk in de trommelholte gelijk aan de luchtdruk van de omgeving en het uitwendig oor. Als de luchtdruk van het middenoor niet gelijk is aan die van het uitwendig oor, horen we minder goed, omdat het trommelvlies dan bol of hol staat. Daardoor staat het trommelvlies te gespannen en wordt het moeilijker aan het trillen gebracht door geluiden.

Als de buis van Eustachius niet goed werkt, kan het middenoor geïrriteerd raken en vocht afscheiden. Daardoor verhoogt de druk in het middenoor, wat zeer pijnlijk is en kan leiden tot een middenooronsteking. Het trommelvlies wordt naar buiten gedrukt en kan door de verhoogde druk zelfs scheuren. Dat kan vermeden worden door een trommelvliesbuisje of diabolo te plaatsen. Een trommelvliesbuisje zorgt voor een betere verluchting van het middenoor. Meestal blijft het enkele maanden zitten en valt het daarna vanzelf uit. Omdat het trommelvlies een levend membraan is, groeit het gaatje vanzelf dicht.

©VANIN

In de trommelholte ligt een keten van drie gehoorbeentjes die aansluiten op het trommelvlies: de hamer (5), het aambeeld (6) en de stijgbeugel (7).

In de wand van de trommelholte naar het inwendig oor toe, liggen twee openingen die met een vlies zijn afgedekt. De bovenste opening is het ovaal venster (8) en de onderste opening het rond venster (9).

De hamer zit vast op het trommelvlies. Als het trommelvlies trilt, trilt de hamer mee. Die brengt de trilling via het aambeeld en de stijgbeugel over op het ovaal venster, dat de scheiding vormt tussen het middenoor en het binnenoor.

Omdat de oppervlakte van het ovaal venster bijna zeventien keer kleiner is dan die van het trommelvlies, worden de geluidstrillingen versterkt doorgegeven van het trommelvlies naar het veel kleinere ovaal venster. De functie van het middenoor is dan ook het versterken en geleiden van geluidstrillingen. Heel luide geluiden zouden de gehoorbeentjes zo hevig kunnen laten bewegen dat er beschadigingen zouden optreden. Twee spiertjes (10) die verbonden zijn met de gehoorbeentjes, kunnen de beweging van de gehoorbeentjes beperken. Ze verzwakken op die manier harde geluiden.

Het middenoor bestaat uit een trommelholte en drie gehoorbeentjes: hamer, aambeeld en stijgbeugel. Als het trommelvlies gaat bewegen door geluidstrillingen, worden de trillingen door de keten van gehoorbeentjes overgebracht op het binnenoor, via het ovaal venster. Tijdens het overbrengen van de trillingen wordt het geluid versterkt. De buis van Eustachius zorgt ervoor dat de luchtdruk aan beide zijden van het trommelvlies gelijk is.

` Maak oefening 5 t/m 9 op p. 145.

WEETJE

S Afb. 79

VIDEO TROMMELVLIESBUISJE

Labyrint betekent doolhof, een ingewikkeld stelsel van gangen.

2.3 Het binnenoor

Het binnenoor is het deel van het gehoorzintuig waar de geluidsprikkels opgevangen worden door geluidsreceptoren en omgevormd worden tot zenuwsignalen

halfcirkelvormige kanalen

voorhof

gehoorzenuw evenwichtszenuw

slakkenhuis

©VANIN

Het binnenoor is opgebouwd uit de halfcirkelvormige kanalen, het voorhof en het slakkenhuis. Samen vormen ze het benig labyrint. Het benig labyrint is opgebouwd uit een stelsel van gangen in het rotsbeen. Binnenin het benig labyrint liggen vliezen die de vorm van het benig labyrint volgen. Dat is het vliezig labyrint. Bekijk het ook even via de QR-code.

Enkel het slakkenhuis is deel van het gehoorzintuig. In de halfcirkelvormige kanalen en het voorhof ligt het evenwichtszintuig.

rond venster

ovaal venster

S Afb. 80 Schematische voorstelling van de bouw van het binnenoor

VIDEO SLAKKENHUIS

benig labyrint gevuld met perilymfe

vliezig labyrint gevuld met endolymfe

Endo in het Grieks betekent binnenin.

Peri in het Grieks betekent rondom, eromheen.

ovaal venster

rond venster

De twee labyrinten zijn gevuld met vloeistof:

W Afb. 81

Doorsnede van het binnenoor: benig en vliezig labyrint. De pijlen geven aan hoe vloeistoftrillingen vanaf het ovaal venster via het slakkenhuis worden voortgeleid naar het rond venster.

• de vloeistof in het vliezig labyrint is de endolymfe;

• de vloeistof rond het vliezig labyrint is de perilymfe.

Het verband tussen het benig en het vliezig labyrint en tussen endolymfe en perilymfe kunnen we vergelijken met een vinger in een handschoen.

In die vergelijking komt de handschoen overeen met het rotsbeen en dus met de wand van het benig labyrint. De huid van de vinger correspondeert met het vliezig labyrint. De smalle ruimte tussen handschoen en vinger bevat perilymfe. In de vinger zou dan de endolymfe zitten.

ovaal venster rond venster

bovenste gang (met perilymfe)

middengang (met endolymfe)

onderste gang (met perilymfe)

membraan van Reissner

basaalmembraantop van het slakkenhuis

©VANIN

S Afb. 82

Het slakkenhuis ontrold voorgesteld

Het deel van het binnenoor dat het gehoorzintuig vormt is het slakkenhuis (3). Het bestaat uit drie gangen die spiraalvormig gedraaid zijn. De bovenste gang begint aan het ovaal venster (8) en gaat aan de top van het slakkenhuis over in de onderste gang, die op zijn beurt eindigt aan het rond venster (9). De bovenste en de onderste gang bevatten perilymfe. Tussen de bovenste en de onderste gang ligt de middengang met endolymfe.

©VANIN

S Afb. 83

Bovenaan: ligging van het orgaan van Corti in het slakkenhuis

Onderaan: Schematische tekening van het orgaan van Corti

1 bovenste gang met perilymfe 2 middengang met endolymfe

onderste gang met perilymfe

7 haarcellen in het orgaan van Corti

De eigenlijke geluidsreceptoren bevinden zich op het basaalmembraan op de bodem van de middengang. De geluidsreceptoren zijn mechanoreceptoren die gevoelig zijn voor druk en beweging. Samen met het dakmembraan en de steuncellen, vormen de receptorcellen het orgaan van Corti. De receptorcellen hebben haarvormige uitstulpingen en worden daarom ook haarcellen genoemd. De haartjes staan in contact met het dakmembraan, een vrij onbeweeglijk vlies dat boven de haarcellen ligt.

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

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

• De onderste gang eindigt aan het rond venster.

• De middengang bevat het orgaan van Corti. Dat is opgebouwd uit receptorcellen, in dit geval de haarcellen, en steuncellen. De haartjes van de geluidsreceptoren staan in contact met het dakmembraan

` Maak oefening 10 t/m 15 op p. 146-147.

3 Hoe kunnen mensen geluid waarnemen?

De werking van het oor is gebaseerd op meetrillen of resonantie.

Wanneer de geluidsgolven het trommelvlies bereiken, zal door resonantie het trommelvlies meetrillen. Via de gehoorbeentjes bereiken de trillingen het binnenoor. De gehoorbeentjes geleiden en versterken de trilling.

Bij het trillen drukt de stijgbeugel tegen het membraan van het ovaal venster. Dat membraan puilt uit en drukt tegen de vloeistof in de bovenste gang van het binnenoor.

hamer aambeeld stijgbeugel trommelvlies rond venster orgaan van Corti ovaal venster bovenste gang middengang onderste gang basaalmembraan

S Afb. 84

Werking van het oor

Omdat een vloeistof weinig samendrukbaar is, verplaatst de beweging zich als een golf door de vloeistof van de bovenste gang naar de onderste gang. De verplaatsing van de vloeistof in de onderste gang doet het rond venster uitpuilen naar de trommelholte toe.

Als gevolg van de vloeistofverplaatsing gaat het basaalmembraan meetrillen

©VANIN

1 bovenste gang met perilymfe

2 middengang met endolymfe

3 onderste gang met perilymfe

basaalmembraan dakmembraan haarcel zenuwvezels neuraal signaal perilymfe 1 2 3 perilymfe endolymfe endolymfe

©VANIN

HOE

HOREN WE?

Wanneer het basaalmembraan gaat trillen, verschuiven het basaalmembraan en het dakmembraan ten opzichte van elkaar. Dat veroorzaakt een ombuiging van de haartjes van de haarcellen. Die ombuiging in de haarcellen wekt een elektrisch signaal op dat wordt doorgegeven aan de zenuwvezels die op de haarcellen aansluiten. De zenuwvezels lopen gebundeld in de gehoorzenuw naar de hersenen. Pas als het signaal via de zenuwvezels een specifieke plaats in de hersenen bereikt, ‘horen’ we.

De video achter de QR-code vat het helemaal samen!

OPDRACHT 39

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen.

1 Hoe kunnen we verschillende frequenties van elkaar onderscheiden?

2 Waar nemen we hoge tonen waar?

3 Waar nemen we lage tonen waar?

We kunnen verschillende toonhoogten waarnemen omdat de plaats waar het basaalmembraan trilt afhankelijk is van de toonhoogte van het geluid. Daardoor zullen, afhankelijk van de toonhoogte of frequentie, andere haarcellen worden geactiveerd.

• Bij hoge tonen zal het basaalmembraan trillen aan de basis van het slakkenhuis, dicht bij het ovaal venster.

• De lage tonen veroorzaken een trilling van het basaalmembraan eerder aan de top van het slakkenhuis.

• Geluiden met middelmatige tonen geven trillingen daartussenin.

bovenste gang (met perilymfe) hoge frequentie

middengang (met endolymfe)

onderste gang (met perilymfe)

basaalmembraan

trillingen van het basaalmembraan bij geluiden met: middelmatige frequentie

lage frequentie

S Afb. 86

Gevoeligheid van het basaalmembraan voor geluiden met verschillende frequenties

S Afb. 87 Gevoeligheid van het basaalmembraan voor geluiden met een verschillende frequentie voorgesteld op een opgerold slakkenhuis

De gehoorzenuw geleidt de informatie van de haarcellen naar de hersenen. Afhankelijk van de plaats van de geprikkelde haarcellen in het basaalmembraan vertalen de hersenen de signalen in hoge of lage toonhoogten. De hersenen weten precies van welke plaats in het basaalmembraan de signalen vandaan komen. Zo kunnen we verschillende toonhoogten onderscheiden en verschillende tonen tegelijk waarnemen. Het verschil in geluidssterkte nemen we waar omdat er meer of minder haarcellen geprikkeld worden. Bij harde geluiden worden veel meer haarcellen geprikkeld en ontstaan dus ook veel meer signalen dan bij zachte geluiden.

©VANIN

OPDRACHT 40

Zoek de geluidsbron.

1 Werkwijze

a Laat enkele klasgenoten even de klas uitgaan.

b Verberg ergens in de klas een geluidsbron, zoals een rinkelende smartphone of een wekker.

c Laat de klasgenoten weer in de klas met één oor afgeschermd.

- Hoelang duurde het vooraleer de leerlingen de geluidsbron vonden? Noteer in de tabel.

- Herhaal de proef, maar je klasgenoot mag nu beide oren gebruiken. Hoelang duurde het vooraleer de leerling de geluidsbron vond? Noteer in de tabel.

d Herhaal de proef met een andere klasgenoot.

2 Wat neem je waar?

a Noteer je waarnemingen.

©VANIN

S Afb. 88

b Wanneer kun je het geluid het beste lokaliseren?

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

We horen stereofonisch, dat wil zeggen met onze beide oren. Daardoor zijn we in staat de richting en de afstand van een geluid te bepalen. Omdat het linker- en het rechteroor niet precies even ver van de geluidsbron verwijderd zijn, bereikt het geluid de oren niet gelijktijdig en niet met dezelfde intensiteit. Onze hersenen krijgen informatie van beide oren en verwerken die razendsnel.

Naam

Tijd met één oor Tijd met twee oren

geluidsgolf

gehoorgang

ovaal venster

vloeistof trillingen

S Afb. 89

trilling trilling

trommelvlies

hamer aambeeld stijgbeugel

zenuwcellen vervoeren de signalen richting de hersenen

trilling signaal

slakkenhuis

haarcellen die vloeistoftrillingen omzetten in een signaal

©VANIN

Opvangen van een geluidsgolf door het oor en omzetting van de trilling naar een geluid

geluid oorschelp gehoorgang

middenoor slakkenhuis

gehoorzenuw

HERSENEN

resonantie

geleiden en versterken signaal

De geluidsgolven worden opgevangen door de oorschelp en bereiken via de gehoorgang het trommelvlies dat meetrilt door resonantie. In het middenoor wordt de trilling geleid en versterkt via de gehoorbeentjes. Door de drukveranderingen op het ovaal venster wordt de perilymfe in beweging gebracht. Daardoor verschuift het basaalmembraan ten opzichte van het dakmembraan. Dat veroorzaakt een ombuiging van de haartjes van de haarcellen. Daardoor ontstaan signalen die de informatie via de gehoorzenuw naar de hersenen brengen.

Afhankelijk van de toonhoogte van het geluid worden geluidsreceptoren in een bepaald gebied op het basaalmembraan geprikkeld. Hoe groter de geluidssterkte, hoe meer haarcellen er geprikkeld worden.

` Maak oefening 16 en 17 op p. 147-148.

OPDRACHT 41

Bekijk de figuur van het oor en vul aan.

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

2 Schrijf in de tweede kolom het nummer waarmee elk van de delen op de figuur is aangeduid.

3 Schrijf in de laatste kolom de letter van de functie die bij dat deel hoort.

©VANIN

Letter Functie

A Zet geluidsprikkels om in signalen.

Vangt het geluid op en geeft het door aan de gehoorgang. De richels en plooien versterken bepaalde frequenties en zwakken andere af.

C Brengt trillingen van het trommelvlies over op het aambeeld.

D Vangt trillingen op en geeft ze door aan het eerste gehoorbeentje.

E Brengt de vloeistof in het binnenoor in beweging.

F Brengt de beweging van de hamer over op de stijgbeugel.

G Brengt geluidsgolven van de oorschelp naar het trommelvlies.

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

uitwendig oor rotsbeen middenoor inwendig oor

Deel van het oorNummerFunctie

stijgbeugel

gehoorgang oorschelp haarcellen in slakkenhuis hamer gehoorzenuw trommelvlies aambeeld

4 Wat als de werking van het oor verstoord is?

OPDRACHT 42

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen.

1 Hoe ontstaat gehoorschade in de meeste gevallen?

©VANIN

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

Geluidssterkte

Wanneer gehoorschade?

Als het gehoor verslechtert of verstoord is, spreken we van gehoorschade

Om goed te horen moeten de receptorcellen in het binnenoor geprikkeld worden. Daarom moeten de gehoorbeentjes de trillingen van het trommelvlies geleiden tot aan het binnenoor. Zowel schade aan het binnenoor als aan de gehoorbeentjes belemmert die geleiding en kan de oorzaak zijn van gehoorschade of gehoorverlies.

VIDEO GEHOORSCHADE

Het trommelvlies en de gehoorbeentjes kunnen worden beschadigd door ontstekingen of door een trauma, zoals een harde slag, het te diep reinigen met een wattenstaafje of heel luide geluiden. In veel gevallen geneest het trommelvlies spontaan. Als dat niet gebeurt, is een hersteloperatie nodig. De slechte werking van gehoorbeentjes kan ook het gevolg zijn van een erfelijke ziekte. Een beschadiging van de gehoorbeentjes wordt hersteld door een nieuw gehoorbeentje te plaatsen uit menselijk materiaal (donor) of uit kunststof (prothese).

©VANIN

Verder kunnen de receptorcellen zelf beschadigd raken. De meest voorkomende oorzaak is een langdurige blootstelling aan luide geluiden Daardoor worden de haartjes van de receptorcellen onherstelbaar beschadigd, waardoor je bepaalde tonen niet langer kunt horen. Dat gaat vaak gepaard met oorsuizen of tinnitus: het continu horen van geluiden die er niet zijn: fluiten, piepen, brommen ... Tinnitus kan een zware impact hebben op je levenskwaliteit, want je ervaart nooit meer stilte. Het dragen van gehoorbescherming in een lawaaierige omgeving is daarom belangrijk want tinnitus is onomkeerbaar. Omdat veel jongeren vanaf jonge leeftijd dagelijks meerdere uren naar harde muziek luisteren via een koptelefoon, is gehoorverlies bij jongeren een actueel en groeiend probleem. Ruim 20 procent van de jongeren tussen 15 en 30 jaar zou al blijvende gehoorschade opgelopen hebben.

S Afb. 91

Binnenste haarcellen en buitenste haarcellen in het oor voor (a) en na (b) beschadiging

Bij het ouder worden treedt meestal een langzaam gehoorverlies op door slijtage van de receptorcellen. Vooral hoge en zwakke tonen hoor je steeds minder goed. De maximaal waarneembare toonhoogte verlaagt en de drempelwaarde verhoogt. Het bereik van het gehoor wordt dus kleiner. We spreken van ouderdomsslechthorendheid.

maximaal waarneembare toonhoogte

20 20 000 toonhoogte (Hz)

drempelwaarde

tijd (s)

20 20 000 toonhoogte (Hz)

ZO WERKT EEN COCHLEAIR IMPLANTAAT

maximaal waarneembare toonhoogte

drempelwaarde

Een hoorapparaat kan ervoor zorgen dat mensen met gehoorverlies (gedeeltelijk) weer kunnen horen. In geval van doofheid of extreme slechthorendheid kan een cochleair implantaat een oplossing bieden.

tijd (s)

ZO WERKT EEN GEHOORAPPARAAT

©VANIN

Gehoorschade is het geheel of gedeeltelijk verlies van het gehoor. Dat kan veroorzaakt worden door schade aan het trommelvlies, de gehoorbeentjes of de receptorcellen. De schade kan veroorzaakt worden door een trauma, luide geluiden of erfelijke ziekten. Door slijtage van de receptorcellen kunnen hoge en zachte tonen bij het ouder worden moeilijker gehoord worden.

Afhankelijk van de ernst van de gehoorschade kan het gehoorverlies geheel of gedeeltelijk hersteld worden door een hoorapparaat of een cochleair implantaat

` Maak oefening 18 t/m 21 op p. 148-149.

S Afb. 92 Gehoor bij oudere persoon (b) versus gehoor bij jongere persoon (a)

WEETJE

5 Hoe nemen andere dieren geluiden waar?

A Waarom hebben zoogdieren vaak grote oren?

Het gehoor van een kat doet het heel wat beter dan het gehoor van een mens en heeft een gemiddeld bereik van 45 Hz – 64 000 Hz. Bovendien is hun oorschelp bijzonder beweeglijk. De oren van een kat worden aangestuurd door 30 spieren per oor, waardoor ze hun oren 180 graden kunnen draaien.

©VANIN

Konijnen kunnen hun oren 270 graden en onafhankelijk van elkaar laten draaien. De bewegingen van hun oren helpen hen te ontsnappen aan roofdieren. Ze gebruiken hun oren ook om hun lichaamstemperatuur te regelen. Konijnen kunnen niet zweten of hijgen; ze gebruiken hun oren om wind te vangen en hun lichaam af te koelen.

Honden hebben gevoeligere oren dan mensen, maar ze horen dan weer minder goed dan katten. Ze zijn briljant in het lokaliseren van geluiden dankzij de sterk ontwikkelde oorspieren, achttien in elk oor. Hun oren kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen. Aan de hand van de stand van de oren krijg je ook informatie over het humeur van de hond. Soms zijn de oren een hulp voor andere zintuigen. Zo helpen bij het speuren de laaghangende oren van de bassethond door zwaaiende bewegingen geuren naar zijn neus te brengen.

Olifanten gebruiken hun oren ook om koel te blijven, waarbij de grote oppervlakte en de dunheid van het oor helpen om de lichaamstemperatuur te regelen.

B Hoe goed horen andere dieren?

ultrasone frequentie

mens

bereik menselijk gehoor 20 Hz - 20 000 Hz

infrasone frequentie

A vleermuis 2 000 Hz - 120 000 Hz

B dol jn 75 Hz - 150 000 Hz

C insect 10 000 Hz - 80 000 Hz

D rat 900 Hz - 79 000 Hz

E vogel 1 000 Hz - 4 000 Hz

F kikker en pad 50 Hz - 4 000 Hz

G krokodil 16 Hz - 18 000 Hz

H hond 64 Hz - 44 000 Hz

I olifant 17 Hz - 10 500 Hz

J blauwe walvis 14 Hz - 36 Hz

Duiven zijn de beste navigators ter wereldOlifanten horen de wolken!

©VANIN

Duiven gebruiken een frequentie die veel lager is dan het menselijk oor kan waarnemen. Een duif kan infrageluiden waarnemen van 0,5 Hz. Door de infrageluiden beschikt de duif over een navigatie-instrument dat vergelijkbaar is met een radar. Daardoor kunnen duiven verre stormen, aardbevingen en vulkanen detecteren, en horen zij ook het vallen van een stukje brood.

De oren van een olifant zijn enorm in omvang maar ze hebben ook een indrukwekkend gehoorbereik van 16 Hz tot 12 000 Hz. Olifanten horen geluiden die twintig keer lager zijn dan wat ons oor kan waarnemen. Daardoor kunnen zij de beweging van wolken horen: wanneer regenwolken zich verzamelen, kunnen de olifanten zich naar waterbronnen begeven voor het begint te regenen. Ze communiceren ook via laagfrequente geluiden met hun soortgenoten. Daardoor kunnen ze elkaar van op lange afstand horen.

Uilen zien met ogen en oren in het donker

Uilen hebben niet alleen een uitstekend nachtzicht en de mogelijkheid om hun hoofd 360 graden te draaien, ze hebben ook een opmerkelijk gehoor. Uilen hebben geen uitwendige oorschelp maar hun hoofd is ontworpen om goed te horen. Ze hebben een platte gezichtsschijf die werkt als een schotelantenne en die geluiden naar de oren leidt. De ooropeningen staan asymmetrisch ingeplant. Het ene oor neemt geluiden waar die van boven of onder komen en het andere oor geluiden die van links of rechts komen. Het frequentiebereik van uilen is niet uitzonderlijk maar de omzetting van geluiden van boven, onder, links en rechts naar één zenuwsignaal in de hersenen zorgt ervoor dat uilen precies kunnen aangeven waar een geluid vandaan komt, om zo recht op hun prooi af te vliegen.

Hoe komt het dat

vleermuizen hun weg vinden in het donker?

Een van de algemenere soorten vleermuizen in ons land is de gewone dwergvleermuis. Ze heeft haar naam niet gestolen, want ze past in een luciferdoosje. Hoewel de vleermuizen niet goed zien en meestal

’s nachts actief zijn, hebben ze geen enkele moeite om de dunste obstakels zoals takjes in het luchtruim te ontwijken en (vliegende) prooien te detecteren. Zij gebruiken daarvoor echolocatie: dat is het vermogen om voorwerpen te detecteren door geluiden uit te zenden en te luisteren naar de echo of weerkaatsing van die geluiden. Vleermuizen gebruiken daarvoor geluiden

met een frequentie van 20 000 Hz tot meer dan 100 000 Hz.

Gelukkig zijn mensen niet gevoelig voor de frequenties die vleermuizen gebruiken, want de geluiden die ze produceren zijn zo luid dat de roep van een langsvliegende dwergvleermuis onmiddellijk zou leiden tot gehoorschade.

Als we het geluid vertragen, wordt het waarneembaar voor ons. Luister maar via de QR-code.

Dolfijnen communiceren met ultrageluiden

Dolfijnen maken, net als vleermuizen, gebruik van echolocatie. Ze hebben een gehoorbereik van 20 Hz – 150 000 Hz. Dolfijnen maken geluiden die na weerkaatsing op het oppervlak van bijvoorbeeld een rots of een school vissen, opgevangen worden door de kaak van de dolfijn. Dat zenuwsignaal wordt via de gehoorzenuw naar de hersenen gestuurd. Dolfijnen ‘zien’ niet alleen met geluiden maar ze communiceren ook via ultratonen. Ze hebben elk hun eigen ‘fluittoon’ waarmee ze elkaar roepen en herkennen.

©VANIN

Walvissen zijn levende duikboten

De onderwatersonar van walvissen is gebaseerd op een vergelijkbare echolocatietechniek die vleermuizen en dolfijnen gebruiken. Net als dolfijnen vangen ze geluiden op via de kaken. Ze navigeren door de donkere oceaan met behulp van geluidsgolven en geluidsreflecties. Het is ook belangrijk voor de communicatie met soortgenoten.

ECHOLOCATIE

Motten hebben het beste gehoor in de dierenwereld

Motten kunnen frequenties waarnemen tot 300 000 Hz! De mot moet immers kunnen ontsnappen aan zijn predator, de vleermuis. Daarom moet de mot het op dat vlak ook beter doen dan de vleermuis. Ze nemen geluiden waar met twee trommelvliesachtige membranen en geluidsreceptoren op hun borststuk.

Hoe kunnen spinnen horen zonder oren?

Omdat

spinnen geen fysieke oren hebben en gebruikmaken van een kleverig web om hun prooi te detecteren en te vangen, gaat iedereen ervan uit dat spinnen alleen heel nabije trillingen kunnen waarnemen. Maar recent onderzoek wijst erop dat sommige spinnensoorten wel degelijk kunnen horen.

Spinnen van het geslacht Deinopsis vangen hun prooi op een opmerkelijke manier. Ze maken een web dat ze als een vangnet over hun prooi gooien.

C Samengevat

Daarvoor beschikken ze naast nachtzicht dus ook over gehoorvermogen. De spinnen horen via haartjes op de gewrichtreceptoren in hun poten. Via de haartjes en de receptoren pikken ze vibraties in de lucht op tot op een afstand van twee meter. Ze kunnen zowel de lage frequenties van hun mogelijke prooien, als de hogere frequenties van vogels voor wie zij zelf een prooi zijn, opvangen. In feite doen zij net hetzelfde als de mens, maar met specifieke receptoren in plaats van met een trommelvlies.

Naar: www.eoswetenschap.eu

Hoewel onze oren geweldig zijn om te horen, kost het ons moeite om ze zelfs maar een beetje te laten wiebelen. Het bereik van ons gehoor wordt door velen in het dierenrijk overtroffen. In de loop van de evolutie hebben wij een aantal (h)oorprivileges verloren.

Grote oren vormen een betere antenne voor het opvangen van geluiden. Door de grote beweeglijkheid van de oorschelpen kunnen dieren de geluidsbron heel precies lokaliseren. De grote oorschelpen zijn vaak een aanpassing aan een tropisch klimaat waar ze een belangrijke rol hebben in de regeling van de lichaamstemperatuur.

©VANIN

Vele dieren hebben een veel groter gehoorbereik dan de mens en kunnen infrageluiden of ultrageluiden waarnemen. Vleermuizen, dolfijnen en walvissen gebruiken echolocatie om hun weg te vinden in het donker. Ook ongewervelde dieren nemen geluiden waar door de aanwezigheid van geluidsreceptoren.

S Afb. 93

Met oorschelpen die twee derde van zijn totale lichaamslengte in beslag nemen, heeft de grootoorspringmuis naar verhouding de grootste oren van het dierenrijk.

` Maak oefening 22 op p.149.

Î Hoe nemen dieren geluid waar?

1 Wat is geluid?

GELUIDSBRON

een trillend voorwerp

MIDDENSTOF

het medium dat de geluidsgolven tot bij het oor brengt

Een geluidsbron is een trillend voorwerp, bijvoorbeeld …

De geluidsbron veroorzaakt in de middenstof

Zo ontstaan trillingen of .

Het aantal trillingen per tijdseenheid is de toonhoogte of (Hz).

De luidheid of wordt uitgedrukt in decibel (dB).

geluidssterkte

0 –+ lage geluidssterkte

hoge geluidssterkte

©VANIN

2 Hoe is het oor opgebouwd?

uitwijking 2 uitwijking 1

tijd

uitwendig oor rotsbeen middenoor inwendig oor uitwendig oor middenoor binnenoor

BEKIJK DE KENNISCLIP

haarcel dakmembraan zenuwvezel

©VANIN

UITWENDIG OOR

oorschelp gehoorgang trommelvlies

3 Hoe kunnen mensen geluid waarnemen?

gehoorgang

geluidsgolf

MIDDENOOR

gehoorbeentjes ovaal venster

BINNENOOR slakkenhuis orgaan van Corti geluidsreceptoren of haarcellen gehoorzenuw

HERSENEN

vloeistof trillingen

trommelvlies hamer

stijgbeugel slakkenhuis trilling trilling

zenuwcellen vervoeren de signalen richting de hersenen

trilling signaal

haarcellen die vloeistoftrillingen omzetten in een signaal

De oorschelp vangt geluiden op en leidt ze naar de

Daar worden frequenties

De geluidsgolven worden geleid naar het trommelvlies.

Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen in de , worden geluidstrillingen overgebracht op het

De zit vast aan het trommelvlies en brengt de trillingen via het over op de

Die brengt de trillingen over op het

Daardoor wordt de trilling nog versterkt.

Het slakkenhuis is opgebouwd uit drie gangen gevuld met vloeistof.

Bewegingen van het zorgen voor verplaatsing van de vloeistof in de bovenste en onderste gang. Afhankelijk van de toonhoogte worden de of de op een bepaalde plaats in het basaalmembraan

tegen het geduwd. De receptoren sturen signalen via de naar de verwerkingscentra in de hersenen.

ovaal venster

aambeeld

S Orgaan van Corti

4 Hoe kunnen mensen geluid waarnemen?

Om te bepalen waar precies het geluid vandaan komt, maken we gebruik van en de van een geluid in beide oren. Die informatie van beide oren wordt verwerkt door de hersenen; we spreken van stereofonisch horen.

5 Wat als de werking van het oor verstoord is?

Gehoorschade kan veroorzaakt worden door schade aan .

Afhankelijk van de oorzaak kan een , een of een het gehoorverlies gedeeltelijk herstellen.

6 Hoe nemen andere dieren geluiden waar?

Dieren kunnen ook geluidsprikkels waarnemen.

Dieren hebben vaak en oorschelpen.

Daardoor kunnen ze beter de bron van het geluid bepalen en kunnen ze geluid beter opvangen.

Grote oren hebben vaak ook een rol in het regelen van de .

Het gehoorbereik van dieren staat in verband hun en staat in functie van

Geef zelf een voorbeeld van de bovenstaande vaststelling.

©VANIN

Mijn notities

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan uitleggen wat de kenmerken van geluid zijn.

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

• Ik kan de functie van de delen van het oor beschrijven

• Ik kan beschrijven hoe de verschillende delen van het oor samenwerken om geluid op te vangen en te verwerken.

• Ik kan uitleggen wat de rol van de hersenen is in het waarnemen van geluiden.

• Ik kan uitleggen hoe gehoorschade ontstaat en hoe je jezelf daartegen kunt beschermen.

• Ik kan een verband leggen tussen de leefwijze van een dier en de bouw van de oren.

2 Onderzoeksvaardigheden

• 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.

Mijn notities

©VANIN

Geef een voorbeeld van hoe een geluid kan leiden tot een reactie.

Als een ziekenwagen met de sirene op nadert, hoor je het geluid steeds luider en wordt de toon hoger. Dat komt omdat: de frequentie van het geluid stijgt en het aantal decibel toeneemt. de frequentie van het geluid daalt en het aantal decibel toeneemt. de frequentie van het geluid stijgt en het aantal decibel afneemt. de frequentie van het geluid daalt en het aantal decibel afneemt.

Wat is de functie van het uitwendig oor?

Op de tekening zie je het uitwendig oor. Benoem alle aangeduide delen.

In het oor van zoogdieren liggen gehoorbeentjes.

a In welk deel van het oor liggen de gehoorbeentjes?

b Benoem de gehoorbeentjes op de figuur.

c Duid ook het trommelvlies aan.

d Welk gehoorbeentje is verbonden met het trommelvlies?

e Welk gehoorbeentje is verbonden met het ovaal venster?

©VANIN

6 7 8 9

In welke volgorde komen de volgende organen tot trillen: aambeeld (1) – hamer (2) – ovaal venster (3) –stijgbeugel (4) – trommelvlies (5)? Kruis het juiste antwoord aan.

1 – 2 – 3 – 4 – 5

5 – 4 – 2 – 3 – 1

5 – 2 – 1 – 4 – 3

5 – 1 – 2 – 4 – 3

3 – 4 – 1 – 2 – 5

Wat is de functie van het middenoor?

Is de luchtdruk in de trommelholte dezelfde als de luchtdruk in de gehoorgang? Leg uit.

Waarom is het nuttig dat het ovaal venster een kleiner oppervlak heeft dan het trommelvlies?

Op de tekening zie je een doorsnede van het benig en het vliezig labyrint.

Duid op de tekening de onderdelen aan met hun overeenkomstig nummer.

1 halfcirkelvormig kanaal

2 voorhof

3 vliezig labyrint

4 benig labyrint

5 bovenste gang

6 middengang

7 onderste gang

8 rond venster

©VANIN

Op de figuur zie je een doorsnede van het slakkenhuis.

a Benoem de aangeduide delen.

b Duid op de figuur het orgaan van Corti aan.

c In welk deel van het oor bevindt zich het orgaan van Corti?

Beschrijf de functie van de volgende onderdelen van het oor:

a het uitwendig oor

b het middenoor

c het slakkenhuis in het binnenoor

Omcirkel in de onderstaande opsomming de delen van het binnenoor. trommelvlies – aambeeld - halfcirkelvormige kanalen – orgaan van Corti – stijgbeugel

Welk soort receptoren bevinden zich in het orgaan van Corti? fotoreceptoren mechanoreceptoren thermosensoren pijnreceptoren

In welk deel van het orgaan van Corti worden …

a receptorcellen geprikkeld bij hoge tonen?

b receptorcellen geprikkeld bij lage tonen?

Wat is het voordeel van stereofonisch horen?

Welke weg doorlopen geluidstrillingen vanaf de geluidsbron tot aan de haarcellen in het slakkenhuis?

a Vul het schema aan.

b Noteer ook telkens de middenstof waardoor de trillingen zich verplaatsen.

geluidsbron

geluidstrilling

©VANIN

ovaal venster

verplaatsing vloeistof in slakkenhuis

haarcellen

Verklaar hoe gehoorschade kan ontstaan door blootstelling aan luide geluiden.

Om jongeren van pleintjes weg te houden, laat men er zeer hoge geluiden horen. Kun je verklaren waarom jongeren die horen en volwassen niet?

Iemand heeft geen schade aan het uitwendig oor of het middenoor. Ook het orgaan van Corti is niet beschadigd. Toch hoort die persoon niets. Hoe kun je dat verklaren?

Waarom treedt gehoorverlies vooral of eerst op bij de hoge tonen?

Lees de tekst over de gierzwaluw en beantwoord de vraag.

De gierzwaluwen van Borneo (Salanganen) nestelen in ruime, donkere grotcomplexen. Lord Medway liet er enkele vrij in een donkere kamer: ze vlogen rond zonder tegen elkaar of tegen de muren te botsen, terwijl ze voortdurend kwetterden. Op het ogenblik dat in de kamer het licht werd aangeknipt, hield het gekwetter op en bleven de zwaluwen gewoon doorvliegen.

Hoe verklaar je dat?

Verder oefenen? Ga naar .

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.

1 Welke prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

2 Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

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

4 Hoe verwerkt je lichaam die prikkels?

©VANIN

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 elektrisch signaal 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 elektrisch signaal via het zenuwstelsel zorgt voor een snelle reactie door de effectoren: de traanklieren worden geactiveerd en het oog begint te tranen.

H OE GEBEURT

DE COÖRDINATIE VAN REACTIE

O P PRIKKELS BIJ DIEREN?

Î Leer het wiel!

Uitdaging!

Hou je lichaam in balans terwijl je de zijwaartse radslag uitvoert.

WAT HEB JE NODIG?

voldoende ruimte om de oefening uit te voeren

een assistent

een flinke portie durf

HOE GA JE TE WERK?

1 Ga goed rechtop staan. Steek je handen in de lucht. Kijk naar de plek waar je je handen gaat plaatsen.

2 Richt je linkervoet naar die plek. Je linkerbeen mag plooien, je steunt daarop. Houd je andere been (het rechterbeen) gestrekt naar achter.

3 Plooi je bovenlichaam naar voor en houd je armen daarbij gestrekt.

4 Zet je handen na elkaar op de grond. Je linkerhand raakt eerst de grond, je rechter daarna.

5 Zwaai tegelijk je gestrekte rechterbeen omhoog. Je linkersteunbeen volgt daarna.

6 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.

7 Oefen totdat de beweging vloeiend wordt.

©VANIN

WAT GEBEURT ER?

1 Welke prikkels word je gewaar tijdens het uitvoeren van het wiel?

2 Op welke spieren doe je voornamelijk beroep om het wiel uit te voeren?

3 T ijdens de uitvoering van het wiel denk je bewust na over bepaalde handelingen. Geef een aantal voorbeelden van die bewuste processen.

4 Over sommige bewegingen denk je niet na. Benoem enkele onbewuste processen.

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 het opvangen van de prikkels wordt de informatie daarover verzonden en verwerkt nog voor je maar één (veilige) stap zet. Welk systeem selecteert welke prikkels belangrijk zijn en berekent de opeenvolgende bewegingen? Hoe worden de juiste signalen naar de verschillende spieren verstuurd? Hoe weten je spieren wat ze precies moeten doen en hoe voeren ze dat uit?

Terwijl je bedenkt hoe je het wiel zult uitvoeren, 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?

©VANIN

` Hoe wordt de informatie van een prikkel in je lichaam getransporteerd?

` Hoe gebeurt de verwerking van de informatie van een prikkel?

` Hoe wordt bepaald wat een gepaste reactie is en welke effectoren daarvoor aan de slag moeten?

` Hoe sturen spieren de gewenste bewegingen aan?

` Hoe regelt het lichaam onbewuste reacties?

We zoeken het uit! ?

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: je wilt het niet te warm of te koud hebben, je wilt voldoende brandstof, bouwstoffen en zuurstofgas in je lichaam, je wilt de juiste vochtbalans, en ga zo maar door …

In thema 1 leerde je dat een organisme over 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 het vochtgehalte, je lichaamstemperatuur, je voedingsbehoeften ...

Je leerde dat je kunt opvangen met

Het of het zijn de conductoren.

Zij geleiden vervolgens die informatie van de prikkel naar de , die op hun beurt een reactie uitvoeren.

©VANIN

waarneembare verandering

lichaamsdeel dat de prikkel herkent en opvangt

lichaamsdeel dat informatie geleidt

lichaamsdeel dat een reactie uitvoert

actie als antwoord op de prikkel signaal signaal

Î Hoe regelt het zenuwstelsel de reacties op prikkels?

LEERDOELEN

Je kunt al:

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

M uitleggen welke soorten receptoren er zijn;

M uitleggen hoe een prikkel de receptor activeert

M de rol van conductoren beschrijven.

Je leert nu:

M omschrijven wat een neuron is en de onderdelen ervan benoemen;

M hoe de geleiding en overdracht van informatie gebeurt in en tussen neuronen;

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

1

De uitdaging van het wiel wordt nog groter voor mensen met een bionische arm of been. Zij kunnen 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.

Welke cellen geven informatie door in je lichaam?

OPDRACHT 2

©VANIN

Bij een training krijgt een baseballspeler in zijn rug een bal in zijn rechterhand gestopt. Die bal moet hij zo snel en precies mogelijk naar een medespeler werpen.

Zodra hij de bal in een van beide handen voelt, denkt hij kort na …

… en werpt de bal.

OPDRACHT 2 (VERVOLG)

prikkel

druk van de bal in de hand tastlichaampjes in de hand

armspieren receptor conductorverwerkingscentrumeffector de bal werpen reactie

zenuwstelsel

S Afb. 1

1 Hoe wordt de informatie van de receptoren naar de hersenen getransporteerd?

2 Wat is het nut van het transport van dat signaal naar de hersenen?

©VANIN

3 Waarom is het belangrijk dat ook de effectoren van beide armen met de hersenen verbonden zijn?

4 Na het ontvangen van de bal duurt het een tijdje alvorens de baseball-speler de bal werpt. Welke vier stappen zijn er nodig om de informatie van de prikkel naar de juiste spieren te sturen? Vul de zinnen aan.

• Informatie over wordt naar de hersenen gebracht.

• Die informatie wordt in de hersenen : hoe ligt de bal in de hand?

• De hersenen waar de bal naartoe gegooid wordt.

• Er wordt naar de (juiste) spieren gestuurd.

Nadat een prikkel wordt opgemerkt door een receptor, wordt de informatie daarover naar het zenuwstelsel doorgegeven. Het transport van die info of de informatieoverdracht gebeurt door het versturen van signalen via het zenuwstelsel. In gespecialiseerde delen van de hersenen, de verwerkingscentra, wordt die informatie onderzocht en beoordeeld

Op basis daarvan beslissen de verwerkingscentra wat er moet gebeuren. Zij bepalen dus de reactie. Op die manier zorgen de verwerkingscentra voor de informatieverwerking: ze beoordelen de aankomende informatie en bepalen een passend antwoord op een prikkel. Daarbij moet de werking van de effectoren op elkaar afgestemd of gecoördineerd worden.

dendrieten

Die informatie moet vervolgens vertrekken naar de effectoren Het zenuwstelsel fungeert dus als geleider of conductor in het regelsysteem. De geleiding of informatieoverdracht gebeurt door zenuwcellen of neuronen Ze brengen informatie met hoge snelheid over van de ene plaats in je lichaam naar de andere.

Bij de meeste neuronen kun je 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, de dendrieten. Het cellichaam stuurt de informatie dan verder naar andere cellen via een zeer lange uitloper (soms langer dan één meter), die meestal alleen op het einde vertakt is: het axon.

De uiteinden van het axon maken contact met andere cellen zoals neuronen, spiercellen of kliercellen. Die uiteinden zijn knotsvormig verdikt en noemen we de eindknopjes. Ze bevatten vaak blaasjes met stoffen die nodig zijn om het signaal naar een volgende cel over te brengen.

cellichaam

3D ©VANIN

eindknopjes

axon

Het zenuwstelsel zorgt voor de informatieoverdracht en de informatieverwerking. De informatieoverdracht is de geleiding van informatie. Zenuwcellen of neuronen brengen de informatie van de receptoren naar verwerkingscentra in de hersenen en het ruggenmerg.

De informatieverwerking is het beoordelen van de informatie en het bepalen van een antwoord op een prikkel De samenwerking van effectoren wordt nu op elkaar afgestemd. Dat is de coördinatie Na de verwerking geleiden zenuwcellen de informatie over het antwoord naar de effectoren.

Aan een neuron kunnen we verschillende delen onderscheiden:

• Dendrieten zijn korte, sterk vertakte uitlopers die informatie naar het cellichaam geleiden. Een neuron kan veel dendrieten hebben.

• Het cellichaam bevat de kern en andere celonderdelen.

• Het axon is een langere uitloper die aan het uiteinde vertakt is, en brengt informatie naar andere cellen.

` Maak oefening 1, 2 en 3 op p. 177.

celkern

blaasje

W Afb. 2 Delen van een neuron (zenuwcel)

2 Hoe gebeurt de geleiding van informatie in een zenuwcel?

2.1 Het ontstaan en geleiding van een impuls

Receptoren bevinden zich vaak op een grote afstand van de verwerkingscentra. De afstand van je ogen en gehoororgaan tot de hersenen is niet zo groot, maar van de receptoren in de huid van je tenen naar het ruggenmerg of de hersenen bedraagt toch minstens één meter. En bij sommige dieren is die afstand nog veel groter.

©VANIN

Afb. 3 De afstand tussen receptoren en verwerkingscentra kan snel oplopen bij grotere diersoorten, zoals deze blauwe vinvis.

OPDRACHT 3

Voer de opdracht uit.

Benodigdheden:

plakband

10 dominostenen

meetlat (30-40 cm)

Voorbereiding

S Afb. 4

Dominostenen worden op een lat vastgekleefd met plakband

• Meet de lengte (langste zijde) van een dominosteen.

• Snijd tien stuk jes plakband af die ongeveer even lang zijn als een dominosteen.

• Plaats de eerste dominosteen nabij het einde van de lat. Maak de achterzijde van de dominosteen vast met een stukje plakband (zie figuur).

• Plaats na de eerste een tweede dominosteen op een afstand van drie vierde van de dominolengte. Bevestig die steen op een gelijkaardige manier.

• Plaats de volgende acht dominostenen telkens op dezelfde afstand van de vorige dominosteen en maak ze op dezelfde manier vast.

• Versterk het aangebrachte plakband door er een extra stuk in de andere richting overheen te kleven (zie figuur).

• Plaats de lat op een tafel en zorg dat alle dominostenen recht staan. De zijden van de dominostenen waar het plakband aan werden bevestigd, moeten van je weg gericht staan.

1 Duw de eerste dominosteen om. Wat gebeurt met de andere stenen?

2 Herhaal nog eens. Wat moet je daarvoor eerst doen?

3 meter

OPDRACHT 3 (VERVOLG)

3 Herhaal nog enkele keren. Vallen alle stenen even snel?

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

5 Zet alle stenen terug recht. Raak de eerste dominosteen heel zachtjes aan. Wat gebeurt er?

6 Herhaal, maar gebruik steeds een grotere kracht. Wat stel je vast?

7 Verwijder één dominosteen in het midden. Zet alle dominostenen opnieuw recht. Duw de eerste dominosteen om. Wat gebeurt er?

Een ion is een atoom dat positief geladen is doordat het een of meerdere elektronen heeft afgestaan of negatief geladen doordat het een of meerdere elektronen heeft opgenomen.

Net zoals je voldoende hard moest duwen tegen de eerste dominosteen om die te doen omvallen, kan het neuron pas informatie doorgeven wanneer toekomende informatie een voldoende grote verandering veroorzaakt. De toekomende informatie verstoort een rusttoestand in het neuron en er ontstaat een signaal, de impuls. Die impuls plant zich als een kettingreactie met een constante snelheid voort doorheen het axon. Dat is de impulsgeleiding. In dat proces van het ontstaan en geleiding van een impuls onderscheid je drie fasen:

• de rustfase;

• de actiefase;

• de herstelfase.

A De rustfase: neuron zonder impuls

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.

©VANIN

Bij een zenuwcel in rust zijn de positieve ionen niet gelijk verdeeld tussen de binnenzijde en de buitenzijde van de cel. Omdat aan de buitenzijde van het neuron meer positieve ionen zitten dan binnen in het neuron, is er een ladingsverschil. De buitenzijde is positief geladen ten opzichte van de binnenzijde.

gesloten kanaal

–70 millivolt buitenzijde

celmembraan

binnenzijde

VOORBEELD VERGELIJKING MET BATTERIJ

1,5-Volt

W Afb. 5

Tussen de buiten- en binnenzijde van het celmembraan is er een ladingsverschil.

Ook in een batterij is de ene zijde meer positief dan de andere, waardoor er een plus- en een min-pool ontstaan. Wanneer je een voltmeter op de polen van een batterij aansluit, meet je een spanning van bijvoorbeeld 1,5 Volt over de batterij. Dat betekent dat de batterij in een ‘spannende’ situatie zit. Er is een energieverschil tussen de polen: de batterij kan energie leveren door een stroom te laten vloeien. Daarbij verplaatsen zich ladingen van de ene pool van de batterij naar de andere (doorheen een stroomkring). Die waarde van 1,5 Volt vertelt je hoeveel ladingsverschil er is tussen de ene pool en de andere.

Ook bij het neuron veroorzaakt het verschil in lading tussen binnenzijde en buitenzijde een elektrische spanning over het celmembraan. Die spanning noem je de membraanpotentiaal. De membraanpotentiaal bij een zenuwcel in rust bedraagt –70 millivolt en wordt de rustpotentiaal genoemd. Er kan heel wat gebeuren met zo’n neuron in rust: alle dominosteentjes staan rechtop, klaar om te vallen.

OPDRACHT 4 ONDERZOEK VERDIEPING

Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron.

Gebruik het labo bij het onlinelesmateriaal.

©VANIN

B De actiefase: er ontstaat een impuls.

In rust zijn de kanaaltjes in het celmembraan gesloten, maar als er een signaal bij het neuron toekomt, kunnen de membraaneigenschappen veranderen. Daarbij gaan de kanaaltjes in het celmembraan open en kunnen positief geladen deeltjes naar binnen in het axon. Er zullen op die plek nu meer positief geladen deeltjes aan de binnenzijde van het axon zitten dan aan de buitenzijde. Daardoor verandert het ladingsverschil tussen binnenzijde en buitenzijde, het membraan depolariseert.

kanaaltjes open kanaaltjes gesloten

S Afb. 6

Ionkanaaltjes in het membraan van het axon

Als de depolarisatie een bepaalde waarde, de drempelpotentiaal, bereikt is het proces niet meer tegen te houden. Er stromen dan zo veel positieve ionen doorheen de geopende kanalen van het membraan dat het ladingsverschil over het membraan omdraait: de binnenzijde wordt positiever dan de buitenzijde. We noemen dat depolarisatie. 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 B

= impuls

rustfase

celmembraan

W Afb. 7 Neuron in actiefase

actiefase

Je kunt dat vergelijken met het verminderen van de spanning tussen de twee tegengestelde polen van een batterij. Als die batterij ladingen van de ene naar de andere pool laat stromen, wordt het ladingsverschil kleiner (de batterij ontlaadt). Net zoals in een werkende stroomkring met een batterij stromen er geladen deeltjes

prikkeldrempel membraanpotentiaal (mV) 50

depolarisatie

OPDRACHT 5 ONDERZOEK VERDIEPING

rustpotentiaal actiepotentiaal

A Vorming van een impuls langs het celmembraan ter hoog te van een axon

B Dwarsdoorsnede van een axon met ladingstoestand in de rustfase en de actiefase

©VANIN

W Grafiek 1

Verloop van de elektrische veranderingen op de plaats van een actiepotentiaal

Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal. Gebruik het labo bij het onlinelesmateriaal.

OPDRACHT 6

Vul de grafiek aan.

1 Benoem de assen en eenheden.

2 Vul de volgende begrippen aan:

• depolarisatie

• repolarisatie

• actiepotentiaal

• rustpotentiaal

C De herstelfase: het neuron terug naar rust.

De plaatselijke ladingsverandering is maar van korte duur. Na de actiepoteniaal verplaatsen alle positieve ionen zich terug naar de buitenzijde van het axon, zodat de oorspronkelijke ladingsverdeling zich herstelt. De buitenzijde wordt weer positief geladen, de binnenzijde negatief. Dat proces noem je repolarisatie. Daarna is het axon gedurende een zeer korte tijd ongevoelig op die plaats. Er kan op die plaats even geen nieuwe actiepotentiaal optreden.

©VANIN

OPDRACHT 7

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

W Grafiek 2

De rustpotentiaal is de spanning die er bij rust heerst tussen de binnen- en de buitenkant van een celmembraan van een neuron. De rustpotentiaal ontstaat door een ongelijke verdeling van ionen binnen en buiten de cel, waardoor de binnenzijde van het membraan negatief geladen is ten opzichte van de buitenzijde.

Wanneer een signaal toekomt aan een neuron, wordt de rustpotentiaal verstoord en verandert het ladingsverschil. Dat proces is de depolarisatie. Als de prikkel sterk genoeg is en het ladingsverschil de drempelpotentaal bereikt, ontstaat er een actiepotentiaal of impuls. Op die plaats ontstaat er een omkering: de binnenzijde van het celmembraan wordt positief ten opzichte van de buitenzijde.

Tijdens de herstelfase worden alle positieve ionen weer naar hun originele plek gebracht. De oorspronkelijke ladingsverdeling herstelt zich, en daarmee ook de rustpotentiaal rond het celmembraan. Dat is de repolarisatie. Tijdens de herstelfase is het membraan tijdelijk ongevoelig voor een nieuw signaal.

` Maak oefening 4 t/m 10 op p. 177-179.

©VANIN

Je kunt het verplaatsen van de impuls vergelijken met vallende dominostenen: elke steen duwt de volgende om maar nooit de vorige.

2.2 Impulsgeleiding doorheen het neuron

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 op één plek (plaats 1) ervoor zorgt dat ook de nabijgelegen ionen (plaats 2) zich verplaatsen. Daardoor neemt het potentiaalverschil op de nieuwe plaats af. Zodra ook daar de drempelpotentiaal wordt bereikt, gaan de kanaaltjes open en ontstaat er op plaats 2 een nieuwe actiepotentiaal. In de richting van het cellichaam ontstaan geen actiepotentialen omdat op de plaats van een actiepotentiaal een herstelfase nodig is. Daarom loopt een actiepotentiaal altijd in één richting doorheen het axon, namelijk in de richting weg van het cellichaam, naar de eindknopjes toe. De verplaatsing van de actiepotentiaal noemen we de impulsgeleiding

kanaaltjes open kanaaltjes ook open 1 2 3 4 kanaaltjes gesloten

S Afb. 8

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

BEKIJK DE VIDEO

zin van de impuls

celmembraan actiefase = impuls

rustfase

W Afb. 9

De impulsgeleiding is het gevolg van de verplaatsing van ionen.

Elke actiepotentiaal doet een actiepotentiaal in de naastliggende zone ontstaan. De impulsgeleiding is de verplaatsing van de actiepotentiaal over het axon. De informatie van een prikkel verplaatst zich in de vorm van een elektrisch signaal, de impuls. Die impulsgeleiding loopt steeds in dezelfde richting door het axon, namelijk van het cellichaam naar de eindknopjes.

` > Maak oefening 11 en 12 op p. 179.

©VANIN

Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels?

Als een prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, ontstaat er een elektrisch signaal of actiepotentiaal. De actiepotentiaal is altijd even groot ongeacht de sterkte van de prikkel. Je kunt het vergelijken met een zaklamp die je enkel kunt aan- of uitschakelen. We noemen een dergelijke gebeurtenis een allesof-nietsgebeurtenis. De hoeveelheid licht is steeds hetzelfde.

Hoewel een actiepotentiaal altijd even groot of sterk is, voelt een tik van een potlood toch anders aan dan een tik van een hamer. Zenuwcellen leveren dus ook informatie over de intensiteit van de prikkel. Hoe doen ze dat?

receptorcel prikkel

©VANIN

Om informatie over de sterkte of intensiteit van een prikkel door te geven, varieert je lichaam in het aantal actiepotentialen per seconde en de tijdsduur waarin neuronen die actiepotentialen afvuren. Hoe meer actiepotentialen per tijdseenheid en hoe langduriger die worden opgewekt, hoe intenser je de prikkel ervaart. impuls ++ ––+ +

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel

2 impuls bij een zwakke prikkel

prikkeldrempel

3 impuls bij een sterke prikkel

Toen er nog geen sprake was van smartphones, gebruikte men de morsecode om op afstand te communiceren. Die code bestaat uit lichtflitsen, waarvan het aantal en de duur wordt gevarieerd. De meest bekende morsecode is een opeenvolging van drie korte, drie lange en drie korte signalen, wat staat voor de boodschap SOS (‘save our ship’ of ‘save our souls’).

W Afb. 10

Schematische voorstelling van een impuls bij een zwakke en sterke prikkel.

Informatie over de sterkte van een prikkel wordt door het organisme geregistreerd aan de hand van het aantal actiepotentialen en de duur van het afvuren van actiepotentialen.

WEETJE

4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

Elektrische signalen verplaatsen zich doorheen zenuwcellen. Dat dit snel gaat, heb je wellicht al eens aan den lijve ondervonden: bij een luide knal duik je ineen, of bij het aanraken van een gloeiend heet voorwerp trek je je hand bliksemsnel terug.

OPDRACHT 8

Test of de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd kan worden.

Benodigdheden

ca. vijftig dominostenen

drie potloden

Werkwijze

1 Bouw de opstelling na zoals op afbeelding 80.

2 Duw met een lat tegelijkertijd de eerste dominosteen van beide reeksen om.

Waarneming

Besluit

Net zoals bij de dominostenen, kan de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd worden door sprongen te maken over het axon. Het axon kan omgeven zijn door een isolerende myelineschede. Die myelineschede wordt op regelmatige plaatsen onderbroken en die onderbrekingen worden de insnoeringen of knopen van Ranvier genoemd.

©VANIN

dendrieten cellichaam axon myelineschede eindknopjes

S Afb. 11

VERGELIJK DE GELEIDINGSSNELHEID

De ionen kunnen alleen ter hoogte van de insnoeringen van Ranvier doorheen het membraan passeren. De actiepotentiaal verplaatst zich dan van insnoering naar insnoering. We spreken van een sprongsgewijze impulsgeleiding.

De impulsgeleiding gaat daardoor veel sneller dan bij axonen zonder myelineschede, tot 150 m/s. Op die manier kan een blauwe vinvis – het grootste zoogdier op onze planeet – zijn staart bewegen zodra hij iets hoort of ziet, ook al ligt de staart op bijna 25 meter van de kop.

cellichaam

actiepotentiaal

0,5 tot 10 m/s

100 tot 150 m/s ongemyeliniseerd axon

gemyeliniseerd axon

actiepotentiaal insnoering van Ranvier

depolarisatie myelineschede

©VANIN

cellichaam

S Afb. 13

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

De snelheid van de impulsgeleiding bij gemyeliniseerde axonen is veel hoger dan bij niet-gemyeliniseerde axonen. Bij gemyeliniseerde axonen gebeurt de impulsgeleiding sprongsgewijs

` Maak oefening 13 op p. 180.

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

Hoe snel reageer je op kleurverandering van een verkeerslicht?

Bekijk het labo bij het onlinelesmateriaal.

OPDRACHT 10

Als de impulsgeleiding verstoord is: multiple sclerose. Lees de tekst en beantwoord de vragen.

Zowat 12 000 mensen in ons land lijden aan multiple sclerose (MS). Dat is een chronische auto-immuunziekte: afweercellen van het lichaam tasten de myelineschede rond axonen in de centrale verwerkingscentra (de hersenen en het ruggenmerg) aan. Daardoor wordt de impulsgeleiding doorheen het axon ernstig verstoord of zelfs verhinderd, waardoor allerhande uitvalsverschijnselen optreden: krachtverlies, blindheid, geheugenproblemen, coördinatiestoornissen enzovoort. De oorzaak van de ziekte is onbekend. Er is voorlopig nog geen behandeling die MS kan genezen, maar er wordt vooruitgang geboekt in de strijd tegen de ziekte. In 2019 hebben wetenschappers een stof ontwikkeld die bij muizen de groei stimuleert van cellen die een nieuwe myelineschede rond axonen kunnen aanbrengen. Men hoopt nu die stof aan te kunnen passen, zodat ze ook werkzaam is bij mensen.

Myeline (oranje) vormt een isolatielaag rondom de uitloper van de zenuwcel (grijs). Daardoor verplaatst de actiepotentiaal zich sneller en kan dus ook de impulsgeleiding snel verlopen.

©VANIN

Door afbraak van de myeline wordt de impulsgeleiding steeds slechter. Dat leidt tot het ontstaan van klachten.

Als de myeline vrijwel volledig is afgebroken, zal helemaal geen signaaloverdracht meer kunnen plaatsvinden.

1 Welke functie heeft de myelineschede rond axonen?

2 Wat gebeurt er als de myelineschede beschadigd of onderbroken is?

3 Wat is daarvan het gevolg voor de werking van het organisme?

4 De oorzaak van de ziekte is onduidelijk. Zoek wat mogelijke oorzaken kunnen zijn.

5 Hoe geven zenuwcellen informatie door aan andere cellen?

Als je de weg van de impuls bij de baseballspeler bestudeert, stel je vast dat receptoren, neuronen en effectoren met elkaar in verbinding staan. Die cellen moeten dus in staat zijn om impulsen aan elkaar over te dragen. De impulsoverdracht gebeurt ter hoogte van de eindknopjes van het axon, die dicht tegen de dendrieten of het cellichaam van een ander neuron liggen. Die zone noemen we de synaps

3D

©VANIN

De meeste synapsen zijn chemische synapsen. Tussen het membraan van het eindknopje van het axon en de volgende cel ligt een zeer smalle ruimte (ongeveer 20 nanometer): de synaptische spleet. Het eindknopje van het axon bevat talrijke synaptische blaasjes die vol zitten met boodschappermoleculen of neurotransmitters. Wanneer een actiepotentiaal aankomt in het eindknopje, verplaatsen de blaasjes zich naar de membranen van de eindknopjes. Daar barsten ze open en storten hun inhoud uit in de synaptische spleet. Als de neurotransmitters zich verspreiden, komen ze op het membraan van de volgende cel terecht, waar ze zich binden aan specifieke membraanreceptoren. De membraanreceptoren wijzigen, of de kanaaltjes gaan open, waardoor ionen door de celmembraan kunnen. Er ontstaat dan in de aansluitende cel een actiepotentiaal of impuls. De overdracht van een impuls van cel naar cel noemen we neurotransmissie.

synaps eindknopjes axon

celmembraan

S Afb. 14

Neuron in actiefase

dendriet synaptische spleet

membraanreceptor

celmembraan synaptisch blaasje

elektrisch signaal

chemisch signaal elektrisch signaal

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

We bespreken later de impulsoverdracht tussen een neuron en een spier- of kliercel.

WEETJE

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.

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 in de cel op te nemen. De impulsoverdacht tussen een receptor en een neuron en tussen een neuron en een spier- of kliercel, verloopt op een vergelijkbare manier.

De impulsoverdracht in de synaps kan beinvloed worden, bijvoorbeeld door drugs of gifstoffen. Die stoffen stimuleren of verhinderen het aankomen van een impuls bij de volgende zenuwcel.

Behalve chemische synapsen bestaan er ook elektrische synapsen. Bij een elektrische synaps ligt het membraan van het eindknopje tegen het membraan van de volgende zenuwcel. Ionen kunnen doorheen kanaaltjes van de ene cel naar de andere, waardoor het elektrisch signaal zonder tijdverlies van de ene cel doorloopt in de andere.

elektrische synaps

kanaal voor ionen verplaatsing van ionen

W Afb. 15 Er bestaan elektrische en chemische synapsen.

WEETJE

Drugs zijn stoffen die inwerken op de neurotransmissie binnen de synapsen. Dat kan tijdelijk aangenaam aanvoelen, waardoor ze verslavend zijn. We spreken daarom ook van genotsmiddelen. De moleculen van drugs worden net als neurotransmitters herkend door membraanreceptoren en kunnen de impulsoverdracht remmen of stimuleren. 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. Er zijn daarom heel wat sensibiliseringscampagnes rond drugs en alcohol in het verkeer.

©VANIN

stimulerende stof membraanreceptor

eindknopje

synaptisch blaasje

remmende stof

synaptische spleet

dendriet

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

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. W Afb. 16 De stimulerende werking van drugs zoals amfetamine (links) en de remmende werking van drugs zoals cocaïne (rechts)

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?

OPDRACHT 12

Lees de tekst en beantwoord de vraag.

Gif is in het dierenrijk alomtegenwoordig: spinnen en slangen gebruiken het om hun prooi binnen enkele ogenblikken te verlammen of doden. In vele gevallen werkt het gif in op neuronen. Daarom noemen we die stoffen neurotoxinen. Een impuls moet achtereenvolgens een hele reeks neuronen doorlopen om zijn einddoel te bereiken (bv. de hersenen). Een onderbreking van de impuls in die keten op één plaats zorgt ervoor dat het einddoel niet bereikt wordt. Een uiterst kleine hoeveelheid gif volstaat om de geleiding van de impuls te onderbreken.

Sommige neurotoxines breken de myelineschede af en beïnvloeden de snelheid van prikkelgeleiding. Andere neurotoxines veranderen de membraaneigenschappen van een zenuwcel, zodat een actiepotentiaal niet kan optreden. Ook het vrijstellen van neurotransmitters ter hoogte van de synaps kan verhinderd worden of de neurotransmitters zelf kunnen afgebroken worden. Daarom zijn neurotoxines zeer gevaarlijk.

©VANIN

Je leest dat neurotoxines de myelineschede kunnen afbreken. Op die manier wordt de snelheid van impulsgeleiding soms tot nul teruggebracht. Welke redenen voor een verstoorde werking van chemische informatieoverdracht worden er aangehaald?

De impulsoverdracht is het doorgeven van informatie tussen cellen. Dat gebeurt ter hoogte van de synaps. Bij een chemische synaps vormen de neurotransmitters een chemisch signaal. Neurotransmitters zijn immers chemische stoffen.

Die impulsoverdracht gebeurt in verschillende stappen:

1 De impuls bereikt de eindknopjes van het axon.

2 Neurotransmitters komen vrij uit de synaptische blaasjes in de synaptische spleet.

3 De neurotransmitter bindt met een membraanreceptor van de volgende cel en wijzigt zo de membraaneigenschappen.

4 Ionen stromen naar binnen en veranderen de membraanpotentiaal. Er ontstaat een nieuwe actiepotentiaal in de volgende cel, de impuls is overgedragen.

©VANIN

Het doorgeven van informatie doorheen en tussen neuronen steunt daarmee op de samenwerking van elektrische processen doorheen de neuronen en chemische processen tussen de neuronen.

` Maak oefening 14 t/m 17 op p. 180-181.

2 Hoe gebeurt de geleiding van informatie in een zenuwcel?

De informatieoverdracht is de geleiding van informatie van receptor tot effector. De zenuwcellen of neuronen brengen informatie van de receptoren naar de verwerkingscentra en van daaruit naar de effectoren.

Impulsgeleiding in fasen:

Rustfase Actiefase

• geen impuls

• De binnenzijde van het membraan van een neuron is

geladen ten opzichte van de buitenzijde: de rustpotentiaal.

• De prikkeldrempel is overschreden.

• ionen stromen naar binnen zodat de binnenzijde van het membraan steeds

wordt: depolarisatie. (1)

• De binnenzijde wordt positief ten opzichte van de buitenzijde: de

Herstelfase

• terugkeer naar de oorspronkelijke toestand

• Positieve ionen stromen weer naar buiten waardoor de binnenzijde weer

wordt: repolarisatie. (2)

• De herstelt zich.

De actiepotentiaal is een verplaatsing van ionen en vormt een signaal.

Elke 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 rustpotentiaal buitenkant van de cel celmembraan binnenkant van de cel actiepotentiaal impuls terugkeer naar rustfase

herstelfase impulsgeleiding depolarisatie als gevolg van actiepotentiaal

Op deze plaats ontstaat nu de nieuwe actiepotentiaal. 11 1 12 1 2

Welke delen van een neuron vind je terug in (bijna) elke lichaamscel?

2 3 4 5

Iemand heeft een diepe snijwonde in het been. Daardoor is die persoon gevoelloos in zijn teen. Hoe kan dat verklaard worden?

Hoe noem je de lange uitloper van een neuron die de actiepotentialen geleidt?

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

b Maak je antwoord duidelijk door plus- en mintekens op de figuur te plaatsen.

Verklaar waarom de rustpotentiaal essentieel is in de prikkelgeleiding.

Duid met pijlen aan op welke manier de impuls langs een gemyeliniseerde zenuwvezel wordt geleid.

a 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.

c Hoe verklaar je dat de impuls sneller geleid wordt in een gemyeliniseerd neuron dan in een nietgemyeliniseerd neuron?

©VANIN

Duid op de tekening de begrippen uit de tabel aan met hun nummer. Sommige nummers kun je twee keer invullen.

1 membraanreceptor

2 neurotransmitter

3 axon

4 synaptische spleet

5 celmembraan

6neurotransmissie

7eindknopje

8synaptisch blaasje

9dendriet

10impuls

Als gevolg van een zeldzame ziekte raken dendrieten van neuronen langzaam beschadigd.

Wat is het gevolg daarvan voor het neuron?

Op welke manier kan de impulsgeleiding verstoord worden ter hoogte van een chemische synaps?

©VANIN

Waarom kunnen drugs een invloed hebben op neurotransmissie?

Afb. 18

A Ruggenmergzenuwen ontspringen uit ruggenmerg.

Een zenuw is een bundel met lange uitlopers van verschillende zenuwcellen. Die bundel van uitlopers wordt samengehouden en beschermd door een bindweefselschede. Op hun beurt worden meerdere zenuwbundels samengehouden door een stevige bindweefselmantel. Binnen in dat bindweefsel lopen bloedvaten: zij voorzien alle aanwezige structuren van onder andere zuurstofgas en voedingstoffen.

Er zijn verschillende bundels zenuwen, elk met hun specifieke locatie en eigenschappen. Zo geleiden sommige ruggenmergzenuwen impulsen van receptoren naar je ruggenmerg. Andere ruggenmergzenuwen zorgen voor de tegengestelde geleiding vanuit je ruggenmerg naar effectoren. Je hersenzenuwen zorgen voor de uitwisseling van informatie tussen je aangezicht en je hersenen.

Het ruggenmerg en de hersenen bestaan uit miljarden neuronen. Alle informatie van receptoren wordt daar gecentraliseerd en verwerkt. Daarom vormen ze samen het centrale zenuwstelsel. Omdat ze erg belangrijk zijn, worden ze beschermd door een stevige omhuizing: de wervelkolom ligt rond het ruggenmerg, de schedel beschermt de hersenen.

rugzijde ruggenmerg

grensstreng

©VANIN

buikzijde

ruggenmergzenuw spinaal ganglion

grensstrengganglion

S Afb. 19

Grensstrengen liggen parallel naast de wervelkolom.

Je ruggenmergzenuwen en je hersenzenuwen daarentegen, liggen veel minder beschermd en meer verspreid over je lichaam. De ruggenmergzenuwen vertrekken vanuit het ruggenmerg tussen de ruggenwervels door naar de andere lichaamsdelen. De ruggenmergzenuwen en de hersenzenuwen behoren tot het perifeer zenuwstelsel. Ook de grensstrengen (5) die parallel rondom de buitenkant van je wervelkolom liggen, behoren tot het perifeer zenuwstelsel. De grensstrengen zijn twee bundels zenuwcellen die tal van organen met je ruggenmerg verbinden.

B Vanuit je hersenen en hersenstam ontspringen hersenzenuwen.

OPDRACHT 13

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).

©VANIN

ruggenmergvliezen

zenuwstelsel

Een zenuw is een bundel van lange uitlopers van verschillende zenuwcellen. Daarin zitten ook bloedvaten die de neuronen voorzien van voedingsstoffen en zuurstofgas. Zenuwen bevatten ook bindweefsel die de uitlopers samenhouden en beschermen.

Op basis van de ligging, functie en aanwezige beschermende structuren deelt men het zenuwstelsel in twee delen in:

• Het centrale zenuwstelsel met de hersenen en het ruggenmerg ligt centraal in het lichaam en wordt beschermd door de wervels van de wervelkolom en de schedel.

• Het perifeer zenuwstelsel loopt door het hele lichaam. Het is opgebouwd uit hersenzenuwen, ruggenmergzenuwen en grensstrengen. Die zenuwen vervoeren impulsen van de receptoren naar het centraal zenuwstelsel, en van daaruit naar de effectoren.

` Maak oefening 1, 2 en 3 op p. 211-212.

rugzijde

buikzijde

W Afb. 20

W Afb. 21

Het wervelkanaal ontstaat doordat wervelgaten van de op elkaar gelegen wervels een tunnel vormen. Het ruggenmerg is dus beschermd door de wervelkolom. Tussen de wervellichamen liggen kraakbenige tussenwervelschijven. Ze maken de beweeglijkheid van de wervelkolom mogelijk en dienen als schokdemper voor de verschillende wervels tijdens de beweging. Tussen opeenvolgende wervels is aan beide kanten een opening, het tussenwervelgat. Doorheen de tussenwervelgaten treden de ruggenmergzenuwen, die links en rechts van het ruggenmerg ontspringen, uit het wervelkanaal.

wervelgat

©VANIN

rugzijde

wervelgat

rugzijde

Fig. 9.40 Wervel

A Bovenaanzicht

B Zijaanzicht

buikzijde

wervellichaam wervellichaam

ruggenmerg

7 halswervels

tussenwervelgat

rugzijde

buikzijde

tussenwervelgat

rugzijde

buikzijde

ruggenmergzenuw

tussenwervelschijf

rugzijde

ruggenmerg

A Zijaanzicht van twee op elkaar volgende wervels. Tussen op elkaar volgende wervels is er zowel links als rechts een tussenwervelgat.

B Twee wervels met ruggenmerg in het wervelkanaal. Aan het ruggenmerg ontspringen ruggenmergzenuwen.

12 borstwervels

buikzijde

5 lendenwervels

rugzijde

5 heiligbeenwervels

4 staartwervels

A Zijaanzicht van de wervelkolom

B Zijaanzicht van een overlangse doorsnede van de wervelkolom met ruggenmerg en ruggenmergzenuwen. Het ruggenmerg vult het wervelkanaal slechts gedeeltelijk; ter hoogte van de lendenwervels is het wervelkanaal gevuld met een bundel van ruggenmergzenuwen.

8 paar halszenuwen

12 paar borstzenuwen

buikzijde

5 paar lendenzenuwen

5 paar heiligbeenzenuwen

1 paar staartzenuwen

Op een dwarsdoorsnede van het ruggenmerg zie je dat het ruggenmerg uit grijze stof bestaat, omgeven door witte stof. De grijze stof vormt een vlindervormige figuur met vier opvallende uitlopers of hoornen: twee dorsale hoornen en twee ventrale hoornen. Dorsaal betekent ‘aan de rugzijde gelegen’, ventraal ‘aan de buikzijde’. In het midden van de grijze stof loopt het ruggenmergkanaal, dat met ruggenmergvocht gevuld is. Het ruggenmergvocht en het hersenvocht vormen één doorlopend geheel.

S Afb. 27

dorsale hoorn

buikzijde ventrale hoorn grijze stof witte stof ruggenmergkanaal rugzijde

Doorsnede van het ruggenmerg

W Afb. 26

WEETJE

OPDRACHT 17

Vul het traject van een impuls aan voor de bewuste gewaarwording van een aankomende baseball in je hand. .

prikkel receptor

Zij maken de impuls aan.

geleiding 1 in de arm dat tot aan het loopt

2 in de grijze stof van het

3 in de hersenen

Schakelneuronen in het hersendeel voor in de (grote) hersenen zorgen ervoor dat je de prikkel bewust kunt waarnemen.

2.2 Gewilde beweging

OPDRACHT 18

Onderzoek het impulstraject voor het gewenste wegwerpen van de baseball. Bestudeer daarvoor de figuur en vul de tabel aan.

hersendeel voor prikkelgewaarwording hersendeel voor gewilde beweging

©VANIN

OPDRACHT 18 (VERVOLG)

geleiding Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de impuls na elkaar:

• in de hersenen en het ruggenmerg

• doorheen de arm tot aan de armspier

effector reactie

Het impulstraject voor het bewust gooien van de bal wordt opgestart in het hersendeel voor

Om te komen tot het opzettelijk werpen van de baseball wordt er een impuls aangemaakt in het hersendeel voor gewilde bewegingen. De groep schakelneuronen die op deze plek van je hersenen zit, start daarmee de beweging op.

Van daaruit loopt de impuls via schakelneuronen in je hersenen en ruggenmerg en een motorisch neuron in je arm tot aan je spieren. Ook elke andere gewilde beweging volgt dat impulstraject. Je bent je bewust van die bewegingen omdat impulsen vanuit dat specifieke hersendeel vertrekken.

impulsgeleiding via sensorisch neuron prikkel receptor schakelneuronen in de hersenen bewuste gewaarwording

Je zult in een van de volgende punten ontdekken dat ook het hersendeel voor gewilde bewegingen in de grote hersenen ligt.

©VANIN

Je voelt de baseball in je hand. als antwoord op een bewuste gewaarwording als gevolg van een beslissing

impulsgeleiding via motorisch neuron gewilde beweging

Je werpt de baseball.

schakelneuronen in de hersenen reactie effector

Je bent je bewust van een prikkel wanneer de informatie over die prikkel in het hersendeel voor bewuste gewaarwording verzameld en verwerkt wordt.

Het impulstraject voor een bewuste gewaarwording verloopt als volgt: receptor sensorisch neuron schakelneuronen in ruggenmerg en hersenen hersendeel voor bewuste gewaarwording

Je voert een beweging bewust uit wanneer de impuls voor die beweging aangemaakt wordt en vertrekt in het hersendeel voor gewilde bewegingen

Het impulstraject voor een gewilde beweging verloopt als volgt: hersendeel voor gewilde beweging schakelneuronen motorisch neuron effector

` Maak oefening 6 en 7 op p. 213.

©VANIN

schakelneuron

sensorisch neuron

mechanoreceptoren

motorisch neuron

bovenste dijspier

©VANIN

reflexboog

prikkel

receptor schakelneuron eventueel

onderste dijspier

W Afb. 30

Impulstraject van een reflexboog

Het korte impulstraject volgt een reflexboog: dat is voor dit voorbeeld het eenvoudige en korte traject van één sensorisch neuron en één motorisch neuron.

Omdat het traject tussen receptor en effector erg kort is, komt de impuls heel snel aan bij de effector en gebeurt de reactie of bijsturing erg snel. Dat maakt een reflex zoals de strekreflex erg zinvol: het snelle strekken zorgt ervoor dat je niet helemaal door je knieën gaat en niet zult vallen en je verwonden. Omdat de hersenen, en dus ook het hersendeel voor bewuste gewaarwording, niet in het impulstraject betrokken zijn, ben je je niet bewust van de reflex tijdens de uitvoering.

Toch zal er na de reflex ook een impuls bij het hersendeel voor bewuste gewaarwording aankomen; dat signaal komt echter veel later aan in de hersenen. Je zult je dus pas later bewust worden van wat er gebeurde.

Soms, zoals bij het voorbeeld van de pupilreflex, zijn naast sensorische en motorische neuronen ook schakelneuronen opgenomen in het impulstraject. Die schakelneuronen beslissen of een aankomende impuls doorgegeven moeten worden naar de effector. Ze zullen de impuls pas doorgeven bij een voldoende sterke impuls.

impulsgeleiding via sensorisch neuron

ruggenmerg

impulsgeleiding via motorisch neuron

reactie effector

OPDRACHT 21 (VERVOLG)

Terugtrekreflex na contact met glas Een bal hard wegtrappen

startpunt van de eerste impuls

Nadat je een bal zag liggen (een bewuste gewaarwording), wil je hem hard wegtrappen. Die gedachte heb je eerst gemaakt in de schakelneuronen van de grote hersenen, waarna een impuls vertrekt vanuit je verwerkingscentrum voor motoriek.

©VANIN

prikkel receptor

impulsgeleiding

Drie na elkaar geschakelde neuronen:

Twee na elkaar geschakelde neuronen:

• motorisch neuron tussen

effector spieren van de dijspieren spieren van de dijspieren

reactie je voet terugtrekken

• Het impulstraject voor een gewilde beweging vertrekt vanuit een verwerkingscentrum in de grote hersenen. Een gewilde beweging is meestal het gevolg van een bewuste gewaarwording, maar kan ook volgen op een beslissing die in de hersenen zelf ontstaat.

• Een impulstraject voor een reflex verloopt 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.

` Maak oefening 8 t/m 11 op p. 214-215.

OPDRACHT 22 (VERVOLG)

Ook door elektrostimulatie kan men functionele zones en dus verwerkingscentra ontdekken. Men geeft met een generator een elektrische impuls aan een welbepaald gebied van de hersenen. Zo zal een kat bijvoorbeeld haar achterpoot optillen wanneer de buitenkant van haar grote hersenen een elektrisch signaal krijgen. Men weet daardoor dat de bovenzijde van de grote hersenen bij katten spierbewegingen van de achterpoten reguleert.

frequentie 260/s spanning 4V

Welke verschillende manieren om verwerkingscentra in de hersenen te ontdekken worden in de bronnen vermeld? Kruis de juiste antwoorden aan. het bestuderen van de hersendelen met een microscoop het leggen van verbanden tussen bepaalde gebreken en de aanwezige hersenschade het leggen van verbanden tussen opgelegde activiteiten met medische beelden bestraling met x-stralen in een scanner het onderzoeken van reacties na elektrostimulatie

voorhoofdslob

Het valt niet mee om met het blote oog duidelijk waarneembare delen van de hersenen te herkennen. Ook binnenin is het moeilijk onderscheid maken tussen de inwendige delen, laat staan dat je individuele verwerkingscentra zou kunnen onderscheiden.

wandlob

voorhoofdslob

slaaplob

S Afb. 38

Ligging en zijaanzicht van de hersenen

wandlob

slaaplob

S Afb. 37

achterhoofdslob

linkerhemisfeerrechterhemisfeer

Bovenaanzicht en zijaanzicht van de grote hersenen

achterhoofdslob

kleine hersenen hersenstam

ruggenmerg

3D ©VANIN

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.

S Afb. 36

OPDRACHT 23

Bestudeer de ontdekplaat over de verwerkingscentra en vul de tabel aan.

1 Zoek met de ontdekplaat uit in welk hersendeel de verwerkingscentra te vinden zijn. Kies uit: grote hersenen, tussenhersenen, hersenstam en kleine hersenen.

Verwerkingscentra

1 selectie en verspreiding van impulsen naar de grote hersenen en concentratie

2 hormoonhuishouding

3 maken, onthouden

4 gewaarworden van tast, gehoor, smaak, reuk en zicht (sensoriek)

5 evenwicht reguleren

6 honger en dorst

7 bewust associatief en analytisch denken

8 lichaamstemperatuur

9 levensnoodzakelijke reflexen zoals ademhaling en hartslag

10 pupil- en slikreflex

2 Wat stel je vast na het bekijken van deze ontdekplaat?

Hersendeel

DE ONTDEKPLAAT

©VANIN

BEKIJK

Ruggenprik of epidurale verdoving

De anesthesist brengt een hoeveelheid lokale of plaatselijke verdoving rond de zenuwen ter hoogte van het ruggenmerg aan. Die zenuwen zijn verantwoordelijk voor het doorzenden van de pijnprikkels van de baarmoeder en de bekkenbodem naar de hersenen. Door de aangebrachte medicatie worden die pijnprikkels geblokkeerd. Dat verzacht de pijn van de weeën.

Met een lange, fijne naald wordt er een verdovend middel toegediend in de ruggenmergvliezen net buiten het ruggenmerg. Dat gebeurt epiduraal, dus tussen de ruggenmergvliezen, zeker niet IN het ruggenmerg.

©VANIN

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 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 zich vermenigvuldigen en via je bloedbaan de hersenen bereiken en hersenvliesontsteking veroorzaken. Door hoesten, niezen en knuffelen kun je ze van andere mensen krijgen.

buigzame catheder die met een injectienaald verbonden is en waar de verdovende stof tussen de vliezen wordt ingebracht

ruimte tussen de ruggenmergvliezen ruggenmerg zenuwen

Bacteriële meningitis is een heel ernstige aandoening en kan levensbedreigend zijn als ze niet snel met antibiotica behandeld wordt. Virale meningitis komt het meest voor, is minder ernstig en kan niet met antibiotica worden behandeld, maar moet spontaan genezen.

OPDRACHT 24 ONDERZOEK VERDIEPING

Wil je nog andere aandoeningen van het zenuwstelsel ontdekken?

Voer het labo bij het onlinelesmateriaal uit.

S Afb. 42

4.2 Informatieverwerking

Wetenschappers kregen nog maar recent beperkt inzicht in de manier waarop onze hersenen impulsen verwerken. De wijze waarop binnenkomende informatie beoordeeld wordt en er daarna overgegaan wordt tot een beslissing, om bepaalde effectoren aan te sturen, is bijzonder complex.

Je kunt de verwerkende neuronen in je hersenen het best vergelijken met een groep logische poorten in een elektronische schakeling. Op afbeelding 44 zie je dat de zonnewering enkel geactiveerd wordt als de elektriciteit de zonnewering bereikt. Daarvoor moeten zowel schakelaar A als B gesloten zijn. Schakelaar A is een lichtsensor die sluit als de zon schijnt. Schakelaar B is een temperatuursensor en sluit als het warmer is dan 25°C. Dat betekent dat de zonnewering alleen werkt als aan beide voorwaarden gelijktijdig wordt voldaan.

©VANIN

temperatuursensor

lichtsensor zonwering

schakelaar A

schakelaar B

In vele elektrische toestellen, zoals je computer en smartphone, vind je tal van zulke verbonden schakelaars, maar dan microscopisch klein. Men noemt ze logische poorten. Al naargelang de combinatie van signalen die deze logische poort aangeboden krijgt aan zijn ingangen, gaat de uitgang al dan niet een signaal uitzenden. De poort beoordeelt en beslist. De input wordt verwerkt

S Afb. 43

S Afb. 44

Ook je hersencellen werken als groepen schakelaars samen en verwerken op die manier informatie. Veronderstel even dat neuron A en neuron B op afbeelding 45 sensorische neuronen zijn die toekomen vanuit een thermo- en een fotoreceptor in je hersenen. Wanneer het tegelijk voldoende warm is en voldoende zonnig, zullen die beide neuronen samen schakelneuron X kunnen aanzetten om een signaal door te sturen naar je zweetklieren, om zo voor afkoeling te zorgen.

OPDRACHT 25

Leg uit waarom je ook deze schakeling van neuronen een verwerkingscentrum mag noemen. Vul de zin aan.

Al naargelang de combinatie van impulsen die neuron X aangeboden krijgt vanuit twee toekomende aan zijn , gaat neuron aanmaken of niet. De neuronen de input en samen welke output er naar de effectoren gaat.

©VANIN

De groep neuronen werkt dus samen als een EN-poort. In werkelijkheid is de hoeveelheid met elkaar verbonden schakelneuronen die deze input verwerken in jouw hersenen veel groter en vormen ze samen veel complexere schakelingen. Ook het aantal impulsen dat verstuurd wordt en de afstand die ze moeten afleggen, is duizend malen groter en ingewikkelder. Men spreekt daarom van neurale netwerken

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum beoordeelt informatie over een opgevangen prikkel en beslist welke reactie uitgevoerd zal worden.

In de hersenen wordt informatie verwerkt van groepen neuronen. Omdat die verwerking complex is en veel neuronen tegelijk actief zijn, spreekt men van een neuraal netwerk

W Afb. 46 Groepen neuronen werken samen en vormen een netwerk.

Automatische lichaamsfuncties zoals ademen, je hartslag, de pupilreflex ... worden vanuit de hersenen aangestuurd. Sommige centra liggen in één hersenhelft, sommige in beide hersenhelften. Communicatie van de ene helft naar de andere gebeurt via de hersenbalk.

aansturing spieren linkerkant lichaam

spraakcentrum

schrijfcentrum rechtshandigen

gehoorcentrum rechteroor

taal, spraak en logische conclusies, rekenen

gezichtscentrum beeld rechts

gezichtscentrum beeld links

aansturing spieren rechterkant lichaam

©VANIN

Maak jezelf slimmer!

Wanneer je vaak je leerstof herhaalt bij het studeren, zorg je voor stevigere communicatie tussen je neuronen en onthoud je leerstof makkelijker. Dat komt omdat neuronen voortdurend nieuwe dendrieten aanmaken. Die dendrieten groeien in je hersenen alle kanten op. Wanneer er daardoor plots een nieuwe plek voor impulsoverdracht tussen twee neuronen gecreëerd wordt, zal die communicatieplek tussen die neuronen steviger gebouwd worden naarmate ze vaker gebruikt wordt. Vaker herhalen, betekent dus netwerken tussen neuronen verstevigen en dus ook beter onthouden.

gevoelsprikkels linkerhand

communicatie via hersenbalk

gehoorcentrum linkeroor

gezichtsherkenning + begrijpen van emoties

W Afb. 47

WEETJE

S Afb. 48

Î Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking?

1 Wat is het verschil tussen zenuwcellen en zenuwen?

Een zenuw is een bundel van lange uitlopers van verschillende zenuwcellen. Daarin zitten ook bloedvaten die de neuronen voorzien van voedingstoffen en zuurstofgas. De bundel van uitlopers wordt samengehouden en beschermd door bindweefsel.

Op basis van de ligging, functie en aanwezige structuren deelt men de zenuwen in twee delen in: het centrale zenuwstelsel ligt centraal in het lichaam en wordt beschermd door wervels van de wervelkolom en de schedel. Het perifere zenuwstelsel loopt door het hele lichaam. De zenuwen ervan vervoeren impulsen van de receptoren naar het centrale zenuwstelsel en van daaruit naar de effectoren.

Centraal zenuwstelsel

functie Alle informatie van de receptoren wordt hier gecentraliseerd en .

of lang

Perifeer zenuwstelsel

De bundels zenuwcellen of van het perifeer zenuwstelsel vormen de verbinding tussen het centrale zenuwstelsel en de

Een zenuw kan verschillende types neuronen bevatten.

Neuronen

Soorten neuronen volgens richting van de impuls:

• : geleiden impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel.

• : geleiden impulsen vanuit het centrale zenuwstelsel naar effectoren.

• : geleiden impulsen tussen diverse neuronen binnen het centrale zenuwstelsel.

Zenuwen zijn opgebouwd uit lange uitlopers van sensorische en motorische neuronen en met . Dankzij zenuwen kunnen er gelijktijdig meerdere tussen vele receptoren, verwerkingscentra en effectoren verstuurd worden.

2/3 Hoe worden gewilde bewegingen en reflexen geregeld?

Het impulstraject van een gewilde beweging en een reflex ziet er als volgt uit.

Gewilde beweging Reflex

©VANIN

Zenuwen

hersendeel voor gewilde beweging

Impulstraject

Gewilde beweging

impulstraject bij gewilde beweging

beslissing in de hersenen

schakelneuronen in de hersenen en ruggenmerg

impulsgeleiding via motorisch neuron

reactie effector

Verwerking • Verwerkingscentra voor in de grote hersenen

Automatisch / Bewust

Reflex

impulstraject bij een reflex

receptor

impulsgeleiding via sensorisch neuron prikkel

schakelneuron in ruggenmerg

impulsgeleiding via motorisch neuron

effector

reactie

©VANIN

Snelheid reactie

De impuls voor de gewenste beweging vertrekt vanuit schakelneuronen van de verwerkingscentra voor gewilde bewegingen in de

sneller / trager want kort / langer impulstraject

• 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

De schakelneuronen van de verwerkingscentra voor bewuste gewaarwording in de zijn niet betrokken bij het impulstraject.

sneller / trager want kort / langer impulstraject

4 Hoe verwerkt het centraal zenuwstelsel de informatie van een prikkel?

Je hersenen bestaan uit meerdere waarneembare hersendelen: De waarneembare delen bevatten elk diverse verwerkingscentra. Een verwerkingscentrum is een grote groep die een belangrijk van je lichaam reguleert.

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum informatie over een door het lichaam opgevangen en welke reactie uitgevoerd zal worden. Vaak gebeuren beide processen

Mijn notities

©VANIN

1 Begripskennis

• Ik kan de onderdelen van het perifeer en centraal zenuwstelsel benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan de verschillende soorten neuronen benoemen en beschrijven

• Ik kan verduidelijken wat het verschil is tussen een zenuwcel en een zenuw.

• Ik kan de onderdelen van een zenuw benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan omschrijven wat een verwerkingscentrum doet.

• Ik kan omschrijven wat een reflex is en hoe het impulstraject verloopt.

• Ik kan de onderdelen van een reflexboog op een tekening benoemen

• Ik kan de belangrijkste waarneembare hersendelen benoemen en aanduiden op een tekening.

• Ik kan omschrijven wat een verwerkingscentrum is.

• Ik kan omschrijven wat een neuraal netwerk is.

• Ik kan het impulstraject voor een gewilde beweging beschrijven

• Ik kan voor een reflex en een gewilde beweging duiden wat de overeenkomsten en verschillen in impulstraject, verwerkingsplek en bewustzijn zijn.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan voor een onderzoek adequate materialen vooropstellen en een waarneming noteren

• Ik kan aangereikte tekeningen, figuren en grafieken interpreteren en daaruit logische gevolgen trekken.

• Ik kan gericht informatie uit een tekst halen

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je portfolio.

JANOG OEFENEN

©VANIN

Mijn notities

Noteer in de tabel de delen van het centraal en perifeer zenuwstelsel. Zet dan het nummer op de juiste plaats bij de figuur.

Centraal zenuwstelsel

©VANIN

Perifeer zenuwstelsel 3 4 5

Kleur op de figuur het ruggenmerg rood, de grensstrengen groen, en de ruggenmergzenuwen blauw.

buikzijde

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

Lees de tekst en beantwoord de vragen. Wanneer je te lange tijd met gekruiste benen op een stoel zit, kan het gebeuren dat het je daarna niet meer lukt om een stoeprand op te stappen of een trap te nemen. Je probeert je voet wel op te heffen, maar je spieren slagen er niet meer in je tenen met je voet omhoog te trekken. Door met je benen voortdurend gekruist te zitten, oefen je met je onderste knie druk uit op een zenuw in de holte achter de knie erboven. De zenuw raakt bekneld, krijgt daardoor te weinig voedsel en zuurstofgas en kan schade oplopen. Men spreekt van een dropvoet.

1 Beoordeel met goed of fout en leg uit: ‘Een dropvoet is een spierziekte’.

normaal dropvoet

kuitzenuw

©VANIN

2 Tot welk type zenuw behoort de kuitzenuw, als je weet dat de kuitzenuw het ruggenmerg verbindt met de spieren die voet heffen?

3 Gebruik de afbeelding om de lengte van de axonen in die kuitzenuw in te schatten.

Plaats in elke cirkel het juiste nummer. Kies uit: zenuwvezel (1), zenuwbundel (2), bindweefselschede (3), zenuw (4), bloedvat (5).

Van welke type neuronen kunnen zich geen uitlopers in een zenuw bevinden? Kruis het juiste antwoord aan.

uitlopers van motorische neuronen uitlopers van schakelneuronen uitlopers van sensorische neuronen uitlopers van efferente neuronen

Je grijpt naar je smartphone om te bellen. Beantwoord de volgende vragen.

a Waar in de hersenen vertrekt het traject van de impuls voor deze gewilde beweging?

b Via welke zenuwen wordt de impuls naar de armspieren gevoerd? Kruis het juiste antwoord aan. hersenzenuwen ruggenmergzenuwen hersenen ruggenmergzenuwen

©VANIN

Bestudeer de afbeeldingen en vul de tabellen aan voor:

a het bewust gewaarworden van de bal aan de voet b het gewild wegtrappen van de voetbal

a prikkel receptor Zij maken de impuls aan.

geleiding 1 in het been dat tot aan het loopt 2 in de grijze stof van het 3 in de hersenen

Schakelneuronen in het hersendeel voor in de (grote) hersenen zorgen er voor dat je de prikkel kunt waarnemen

b Het impulstraject voor het bewust trappen van de bal wordt opgestart

geleiding Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de impuls na elkaar:

• in de hersenen en het ruggenmerg

• een doorheen het been tot aan de bovenste dijspieren

je bovenste dijspieren

©VANIN

reactie

Ambulanciers of artsen voeren de pupilreflextest regelmatig uit. Vul de zinnen aan.

Na een val of verkeersongeval checken de ambulanciers of artsen of de , schakelneuronen en de irisspieren nog goed aansturen, en dus of er mogelijk schade is door de val.

Ook bij druggebruik wordt deze test gedaan om de mate van vergiftiging van de in de hersenen te kunnen inschatten. Met de pupilreflextest kan dus ook overmatig druggebruik opgespoord worden.

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.

c Geef met pijlen het traject van de impuls weer op de figuur

©VANIN

Bij de strekreflex voor het dijbeen spelen de bovenste dijspieren een belangrijke rol.

Bevinden zich in de bovenste dijspieren receptoren of effectoren?

alleen effectoren

alleen receptoren

zowel receptoren als effectoren geen van beide

Zet de stappen van de reflexboog van de kniepeesreflex in de correcte volgorde. Nummer ze van 1 tot 5.

Impulsgeleiding in sensorisch neuron

De bovenste dijspieren trekken samen.

Mechanoreceptoren van de bovenste dijspieren vormen een impuls.

Impulsgeleiding in motorisch neuron

De bovenste dijspieren rekken

Vul op de figuur de hersenstructuren aan met hun nummer uit de tabel.

1kleine hersenen

2ruggenmerg

3hersenbalk

4grote hersenen

Bekijk de figuren en beantwoord de vragen.

a Zijn de binnenste cirkels even groot?

b Zijn de horizontale lijnen parallel?

c Vul aan:

De van prikkels is een proces dat tot stand komt.

Lees de tekst over epidurale verdoving en beantwoord de vragen.

Voorafgaand aan een bevalling worden verdovende stoffen tot bij het ruggenmergvlies gebracht (tussen de wervels door). De ruimte daar wordt ook de epidurale ruimte genoemd (epi = op; dura = hard). Vandaaruit zoekt het verdovende middel een weg naar de neuronen van het ruggenmerg.

a In welk lichaamsdeel bevinden zich de pijnprikkels die gestopt worden door deze epidurale verdoving?

b Waarom voert men een tijdje voor de eigenlijke bevalling die inspuiting al uit?

huid epidurale ruimte ruggenwervel

holle naald

©VANIN

Î Hoe regelt het hormonale stelsel de reacties op prikkels?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M verduidelijken dat conductoren of geleiders informatie overbrengen tussen receptor en effector;

M de rol van receptor, geleider en effector toelichten en voorbeelden geven;

M omschrijven wat een inwendige prikkel is;

M verduidelijken dat het zenuwstelsel de reacties op veranderende omstandigheden kan coördineren.

Je leert nu:

M dat hormonen signaalstoffen zijn die zorgen voor het geleiden van informatie;

M de bouw en de werking van een endocriene klier beschrijven;

M belangrijke endocriene klieren en hun hormonen opsommen;

M beschrijven welke prikkels het hormonale stelsel activeren;

M verklaren hoe hormonen na transport doorheen de bloedbaan slechts welbepaalde effectoren activeren.

Welke rol speelt het hormonale stelsel bij het overbrengen van informatie?

OPDRACHT 26

Knalprestaties: jouw verdienste? Lees de tekst en beantwoord de vragen.

©VANIN

In thema 2 maakte je kennis met zowel uitwendige als inwendige prikkels. Bij inwendige prikkels kun je denken aan een plotse verhoging van de hoeveelheid zuurstofgas O2 in je bloed, aan pijnlijke maandstonden of aan het spontane gevoel van verliefdheid wanneer je die knappe jongen of dat interessante meisje tegenkomt. Hoe dan ook, in die drie gevallen zijn het hormonen die door je lichaam razen. Maar welke prikkels zetten het hormonale stelsel in gang? Wat zijn hormonen precies? Waar komen ze vandaan? Hoe regelen ze de werking van je lichaam?

Om aan hun conditie te werken, gaan sporters vaak op hoogtestage. Op een hoogte boven 2 500 m is het gehalte aan zuurstofgas (O2) in de lucht erg laag. Zuurstofgas is nodig voor de energievoorziening van het lichaam. Om toch voldoende O2 te kunnen opnemen, regelen hormonen de aanmaak van extra rode bloedcellen, zodat er meer O2 kan worden gebonden.

Dat wordt geregeld door het hormoon epo of erytropoëtine. Wanneer de sporters nadien in normale omstandigheden aan een wedstrijd deelnemen, hebben ze extra rode bloedcellen en kunnen ze ook extra zuurstofgas opnemen. Dat leidt tot meer energie en dus betere prestaties. Dat effect verdwijnt na ongeveer een maand; het aantal rode bloedcellen keert terug naar zijn normale waarde.

OPDRACHT 26 (VERVOLG)

1 De Mont Ventoux is bijna 2 000 m hoog. Hoeveel bedraagt daar de relatieve zuurstofgashoeveelheid?

2 In het schema wordt het regelsysteem voor de hoeveelheid rode bloedcellen in het bloed weergegeven. Wat is de functie van rode bloedcellen?

hormoon erytropoëtine - EPO

©VANIN

receptor niercellen

prikkel

lage O2-concentratie in het bloed

effector beenmerg reactie rode bloedcellen aanmaken

concentratie rode bloedcellen

3 Welke prikkel kunnen de receptorcellen van dit regelsysteem opmerken?

4 Waar liggen de receptorcellen?

5 Welk hormoon maken de receptorcellen aan bij die prikkel?

6 Welke rol speelt het hormoon epo in dit regelsysteem?

7 Waarom doen mensen een hoogtestage?

8 Wielrenners die doping in de vorm van kunstmatig epo innemen, zullen hetzelfde effect ondervinden. Maar een groter aantal rode bloedcellen maakt je bloed erg stroperig. Welk risico lopen ze?

OPDRACHT 27

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

Op een leeftijd van dertien kun je heel wat verschillen merken in de lichaamsbouw van jongens en meisjes. Sommige meisjes zijn op dat moment een stuk groter dan jongens. Bij dat verschil in groei spelen stofwisselingshormonen en groeihormonen een belangrijke rol. Die stofwisselingshormonen regelen de omzetting van brandstoffen en bouwstoffen in nieuwe producten binnen in je lichaamscellen. Schildklierhormonen, zoals thyroxine, zijn stofwisselingshormonen; ze stimuleren de activiteiten van een cel. Zo verhogen die hormonen niet alleen de energieproductie in een cel, maar ook de celgroei en celvermeerdering.

1 Verklaar nu zelf waarom er op dertienjarige leeftijd een verschil in lengte kan bestaan tussen jongens en meisjes.

2 Mensen met een hogere thyroxineproductie hebben het warmer. Leg uit waarom dat zo is.

3 Bij welk proces in ons lichaam speelt thyroxine bijgevolg ook een rol?

OPDRACHT 28

De toename van de daglengte in de lente zorgt voor een toename in grootte van de teelballen en een toename van testosteron in het bloed van zangvogels. In de teelballen wordt immers het hormoon testosteron aangemaakt. Door die stof zullen mannelijke vogels in de lente meer zingen. Met hun zang trekken ze een wijfje aan om te paren.

OPDRACHT 28 (VERVOLG)

Juist of fout? Leg je antwoord uit.

1 Testosteron is de prikkel voor het groeien van de teelballen.

2 Testosteron is een chemische stof die na aanmaak in de teelballen in de bloedbaan terecht komt.

©VANIN

Hormonen zijn signaalstoffen. In ons lichaam tref je meerdere soorten hormonen aan, die allemaal een verschillend effect hebben. Hormonen zoals testosteron zorgen bijvoorbeeld voor veranderingen in gedrag van mens en dier. Denk daarbij aan het fluiten van de zangvogels.

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. Omdat thyroxine de celstofwisseling stimuleert, zal er ook meer energie vrijkomen in die cellen en krijg je het warmer.

Deze voorbeelden illustreren dat hormonen effectoren op verschillende plaatsen in je lichaam aan het werk zetten zodat een gepaste reactie kan volgen op een prikkel. Die chemische stoffen geleiden dus informatie en maken daarmee deel uit van regelsystemen in een organisme. Je kunt hormonen daarom beschouwen als geleiders of conductoren.

Via hormonen of signaalstoffen wordt informatie in ons lichaam doorgegeven. Zij zorgen ervoor dat effectoren voor een gepaste reactie kunnen zorgen en dat verschillende processen in ons lichaam gecoördineerd worden. Hormonen geleiden informatie, ze fungeren als conductor.

` Maak oefening 1 op p. 234.

2 Welke receptoren vangen de prikkel op en hoe worden hormonen in het lichaam verspreid?

Een nuttig product, in dit geval een hormoon, dat in de kliercellen wordt gevormd, noem je ook wel een secreet. Endocriene klieren zorgen voor de afscheiding van nuttige stoffen: die afscheiding noemt men secretie

‘Endo’ betekent ‘naar binnen’.

De receptoren van het hormonale stelsel zijn kliercellen. Bij het opmerken van een prikkel scheiden ze stoffen af met een regelende werking, de hormonen

Die kliercellen vormen deze hormonen met bouwstoffen die uit het bloed worden gehaald. Dat is mogelijk dankzij het nauwe contact tussen de omgevende haarvaten en de kliercellen.

Vaak komen de kliercellen in groepjes voor. 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.

kliercel

haarvat

OPDRACHT 29

Verken de ontdekplaat.

Ontdek de belangrijkste endocriene klieren en hun hormonen met beoogde effector,

en leer hoe ze bijdragen aan een goede lichaamswerking.

©VANIN

afscheiding van hormoon

S Afb. 51 Bouw van een endocriene klier

S Afb. 50 Groepjes kleercellen omgeven door haarvaten

S Afb. 49 Doorsnede van een nier

OPDRACHT 30 VERDIEPING

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.

2 Welke hormonen produceert elke klier? Kies uit:

testosteron – parathormoon – adrenaline – thymosine – insuline – thyroxine – oestrogeen –progesteron – groeihormoon – erytropoëtine (epo) – glucagon – calcitonine –schildklierstimulerend hormoon – hypofysestimulerend hormoon

©VANIN

Endocriene klier Hormonen

1α- en β-cellen van de alvleesklier

2eierstok

3teelballen

4schildklier

5bijnier

6hypofyse

7thymus

8hypothalamus

9nier

10bijschildklieren

In het menselijk lichaam tref je verschillende endocriene klieren, zoals de hypofyse, de schildklier, de teelballen en eierstokken, de bijnieren, de thymus, de eilandjes van Langerhans ... Je leert enkele van die klieren verderop beter kennen. De bouw van een endocriene klier is aangepast aan zijn functie: het hormoon zo efficiënt mogelijk in de bloedbaan krijgen.

OPDRACHT 31 ONDERZOEK VERDIEPING

Onderzoek welk bewijs er is voor het transport van hormonen via de bloedbaan aan de hand van het labo bij het onlinelesmateriaal.

OPDRACHT 32

Vul de tabel aan de hand van de figuur aan om te achterhalen hoe het transport van hormonen gebeurt.

Markeer het juiste antwoord.

a Welke stoffen komen vanuit het bloedvat tot in de kliercellen?

zuurstofgas / bouwstoffen voor hormonen / brandstoffen

b In welk bloedvat worden hormonen afgescheiden?

slagader / ader / haarvat

c Welk orgaan uit de tekening zorgt ervoor dat hormonen uit de bloedbaan gehaald worden en met de tijd afgebroken worden?

hersenen / longen / lever

©VANIN

longen

lever longen

haarvaten hormoonmoleculen klierweefsel hersenen

d Waarom kan een hormoon bij alle effectoren van je lichaam geraken?

Via haarvaten rond de endocriene klier worden die hormonen via het bloed naar alle plekken van je lichaam getransporteerd. Hormonen kunnen dus signalen overbrengen naar lichaamsdelen die verafgelegen zijn van de endocriene klier.

Omdat het transport van hormonen via het bloed verloopt, kan het even duren vooraleer een effector geprikkeld wordt door de signaalstof. Hormonen zijn bovendien slechts tijdelijk aanwezig in je bloed. Ze worden langzaamaan afgebroken door de lever.

©VANIN

Endocriene klieren bevatten groepen cellen die inwendige prikkels kunnen opmerken. Het zijn dus receptoren. Je kunt ook stellen dat de endocriene klier de informatie van het opgevangen signaal verwerkt en ervoor zorgt dat er een bepaald hormoon wordt geproduceerd. Op die manier beschouwd is de endocriene klier een geleider of conductor. Maar de endocriene klier bevat ook de cellen die op een prikkel reageren door hormonen te produceren. Op die manier beschouwd heeft die klier de rol van effector

Welke rol de endocriene klier in het regelsysteem uitoefent, hangt dus af van de context waarin je het bekijkt. Je kunt daarom de endocriene klier tegelijk als receptor, conductor en effector beschouwen.

Endocriene klieren spelen een belangrijke rol in een regelsysteem. Ze bevatten kliercellen die als receptoren werken. Ze merken prikkels op en produceren hormonen die ze vervolgens via de omliggende haarvaten in de bloedbaan brengen.

Via het bloedvatenstelsel kunnen hormonen alle delen van het lichaam bereiken. Hormonen kunnen dus signalen overbrengen naar verafgelegen lichaamsdelen. Ze fungeren als geleiders of conductoren.

Het transport van hormonen gebeurt eerder langzaam, de informatieoverdracht via deze stoffen gaat daarmee beduidend trager dan via het zenuwstelsel.

Hormonen blijven niet lang in het bloed aanwezig, maar worden in de lever afgebroken. In het regelsysteem kunnen endocriene klieren zowel als receptor, conductor en effector worden beschouwd.

• Ze bevatten kliercellen die als receptoren werken.

• Ze reageren op een signaal door hormonen aan te maken, die ze vervolgens via de omliggende haarvaten in de bloedbaan brengen en fungeren dus ook als effectoren.

• Ze verwerken en geleiden informatie van opgevangen signalen. Ze functioneren dus als conductoren.

` Maak oefening 2 t/m 5 op p. 234-235.

3 Hoe wordt het hormonale stelsel geactiveerd?

prikkel receptor conductor

effector

reactie impuls impuls

OPDRACHT 33

3.1 Hormoonproductie als gevolg van de concentratieverandering van een bepaalde stof

Je hebt al geleerd dat een verminderde aanwezigheid van de molecule zuurstofgas O2 in je bloed een prikkel kan zijn voor het aanmaken van het hormoon EPO. Een verandering van de concentratie van een bepaalde stof, kan dus endocriene klieren aan het werk zetten. Die klieren worden dan gestimuleerd tot de productie van een bepaald hormoon om een reactie uit te lokken.

3.2 Hormoonproductie als gevolg van een ander hormoon

Niet enkel veranderingen in de hoeveelheid van opgenomen stoffen, kunnen een prikkel vormen voor kliercellen. Ook hormonen die van concentratie veranderen in je bloedbaan, kunnen als inwendige prikkel werken.

Het voorbeeld in opdracht 33 laat zien dat een hormoon een prikkel kan vormen voor het maken van een volgend hormoon.

Lees de tekst en vul het schema aan.

De schildklier ligt voor de luchtpijp, net onder het strottenhoofd. De schildklier produceert het schildklierhormoon thyroxine dat inwerkt op de cellen van alle weefsels en organen. Dat schildklierhormoon regelt de snelheid van de stofwisseling en bepaalt dus hoe snel de cellen energie kunnen leveren. Het schildklierhormoon wordt aangemaakt onder invloed van een ander hormoon, het schildklierstimulerend hormoon TSH (Thyroid-Stimulating Hormone), dat afkomstig is van de hypofyse. De aanmaak van TSH wordt op zijn beurt door de hypothalamus geregeld.

hypothalamus

hypofyse

schildklierhormoon

schildklier

OPDRACHT 33 (VERVOLG)

Vul in de witte kaders de klieren in en daaronder hun hormonen als je weet dat:

• de prikkel voor de hypothalamus een te lage concentratie is van het schildklierhormoon;

• in die omstandigheden de hypothalamus hypofysestimulerend hormoon (TRH) produceert dat inwerkt op de hypofyse;

• de hypofyse daarop reageert door het schildklierstimulerend hormoon (TSH) te maken en TSH op zijn beurt de schildklier stimuleert om schildklierhormoon af te geven aan de bloedbaan;

• daardoor de concentratie van het schildklierhormoon weer stijgt, de hypothalamus die verhoging detecteert en de hormoonproductie in de hypothalamus wordt afgeremd.

hypofyse

prikkel

conc stijgt te lage conc

= thyroxine regelt de snelheid waarmee lichaamscellen werken

3.3 Hormoonproductie als gevolg van een signaal van een neuron

Er zijn ook groepen kliercellen die hormonen produceren als antwoord op een signaal van een neuron of een neurale prikkel. Uit opdracht 34 kun je afleiden hoe die inwendige prikkel tot hormoonproductie kan leiden aan de hand een stressvolle situatie. Neurale prikkels kunnen een hormoonproducerende klier activeren, waardoor je reactie sneller optreedt.

Neurale prikkels kunnen een hormoonproducerende klier activeren, waardoor je reactie sneller optreedt.

©VANIN

OPDRACHT 34

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

In China werd in 2020 de langste glazen brug ter wereld geopend. De brug is maar liefst 526 m lang, 8,8 m breed en 201 m hoog. Niet verwonderlijk dat heel wat mensen hoogtevrees hebben als ze over de brug lopen. Maar hoe ontstaat dat angstgevoel precies?

Bron: www.nieuwsblad.be

OPDRACHT 34 (VERVOLG)

De grote hoogte wordt gezien met de ogen. Fotoreceptoren geven via de oogzenuw een impuls door naar de hersenen. De hersenen interpreteren dat als gevaarlijk en die emotie activeert een nieuwe impuls. Die impuls wordt door neuronen naar receptorcellen in de bijnieren geleid en zet de cellen aan om het hormoon adrenaline vrij te maken. Bijnieren zijn klieren die op de nieren liggen. Al in heel kleine hoeveelheden stimuleert adrenaline reacties van het lichaam die de overlevingskans moeten verhogen. Het hormoon kan meerdere reacties veroorzaken, zoals een verhoogde bloeddruk en hartslagfrequentie, een snellere ademhaling en zweten.

grensstrengganglion

©VANIN

ruggenmergzenuw

nier

ruggenmerg

S Afb. 52

De geleiding van een impuls vanuit de hersenen naar de bijnieren

1 Welke symptomen vertonen de mensen met hoogtevrees bij het oversteken van deze brug?

2 Welk van de volgende impulstrajecten wordt gevolgd voor er adrenaline wordt aangemaakt?

motorisch neuron → kliercellen in de bijnier → schakelcellen in de hersenen motorisch neuron → schakelcellen in de hersenen → kliercellen in de bijnier schakelcellen in de hersenen → motorisch neuron → kliercellen in de bijnier schakelcellen in de hersenen → kliercellen in de bijnier → motorisch neuron

3 Welk groot voordeel biedt het neuron tussen de hersenen en de bijnier (in vergelijking met het aansturen van de bijnier met een hormoon doorheen de bloedbaan)?

Meerdere inwendige prikkels leiden tot de productie van hormonen:

• een veranderende hoeveelheid van een bepaalde stof,

• de aanwezigheid of de hoeveelheid van een ander hormoon,

• een signaal van een neuron of neurale prikkel

Al die prikkels signaleren veranderingen in het lichaam die de werking van het lichaam kunnen verstoren. Door neurale prikkeling van een hormoonklier gebeurt de signaaloverdracht sneller

bijnier

4 Hoe stuurt een hormoon welbepaalde effectoren aan tot reactie?

membraanreceptor 1 geactiveerd

membraanreceptor 2

hormoon

celkern

cytoplasma

membraanreceptor 3

celmembraan

S Afb. 53 Doelwitcel met drie verschillende membraanreceptoren

sleutel = hormoon

slot = membraanreceptor

correcte pasvorm

reactie in de doelwitcel zal volgen

S Afb. 54

Sleutel-slot-principe tussen hormoon en membraanreceptor

Endocriene klieren geven hormonen af aan het bloed.

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? Enkel wanneer een lichaamsdeel cellen bevat die gevoelig zijn voor een hormoon, kan het op het hormoon reageren en is het dus een effector. Die hormoongevoelige effectorcellen noemen we doelwitcellen

In het celmembraan van doelwitcellen komen membraanreceptoren voor. Dat zijn moleculen die precies passen op de moleculestructuur van een bepaald hormoon. Bestudeer even afbeelding 53. Alleen aan membraamreceptor 1 kan het gegeven hormoon binden en bij de doelwitcel een reactie uitlokken. Bij membraanreceptoren 2 en 3 horen hormonen met een andere moleculestructuur.

Vergelijk het hormoon met een sleutel die door zijn specifieke vorm in een welbepaald slot past. Wanneer een hormoon langs een celmembraan van een cel passeert, en op de membraanreceptor van de cel past, kan het daarmee binden en is dat een doelwitcel. 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. Zodra die binding gerealiseerd is, wordt de doelwitcel geactiveerd en kan die op het hormoon reageren.

Het hormoon stroomt langs alle weefsels in het lichaam.

hormonen in de bloedstroom

©VANIN

De doelwitcellen van het hormoon hebben de juiste receptor op het membraan.

Hormoonreceptorcomplex

membraanreceptor

S Afb. 55 Werking hormonen

Ook vetweefsel heeft geen receptor voor het hormoon.

Zenuwweefsel heeft geen receptor voor het hormoon en is dus geen doelweefsel.

Hormonen stimuleren die weefsels die de juiste receptoren bezitten.

OPDRACHT 35

Verken de ontdekplaat.

Gebruik de ontdekplaat om de doelcellen van een aantal belangrijke hormonen te ontdekken.

ONTDEKPLAAT HORMONEN

In het regelsysteem kun je de rol van de endocriene klier vanuit meerdere invalshoeken bekijken.

Zoals in het voorbeeld aangegeven bevat de endocriene klier cellen die gevoelig zijn voor bepaalde signalen, bijvoorbeeld voor een verandering van het suikergehalte van het bloed. Die signalen zorgen ervoor dat er hormonen worden afgescheiden. De endocriene klier, hier de alvleesklier, is dus een receptor.

Je kunt ook stellen dat de endocriene klier de informatie van het signaal verwerkt en ervoor zorgt dat er een bepaald hormoon wordt geproduceerd. Op die manier beschouwd is de endocriene klier een geleider of conductor. Maar de endocriene klier bevat ook de cellen die op het signaal reageren door hormonen, zoals insuline en glucagon, te produceren. Op die manier beschouwd heeft die klier de rol van effector. Welke rol de endocriene klier in het regelsysteem uitoefent, hangt dus af van de context waarin je dit bekijkt. Je kunt daarom de endocriene klier tegelijk als receptor, conductor en effector beschouwen.

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 bepaalde cellen daar gevoelig voor zijn. Het sleutel-slot-principe verklaart waarom hormonen slechts bepaalde effectoren aansturen: het hormoon moet in de membraanreceptor van de doelwitcel passen. Men zegt dat een hormoon specifieke doelwitcellen heeft. Die doelwitcellen fungeren als effector en reageren op het hormoon.

` Maak oefening 6 t/m 11 op p. 235-237.

©VANIN

Î Hoe regelt het hormonale stelsel reacties op prikkels?

1 Welke rol speelt het hormonale stelsel bij het overbrengen van informatie?

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 geregeld worden. Die chemische stoffen maken daarmee deel uit van regelsystemen.

2 Welke receptoren vangen de prikkel op en hoe worden hormonen in het lichaam verspreid?

• Klieren zijn opgebouwd uit kliercellen. De kliercellen scheiden stoffen uit.

• Endocriene klieren produceren hormonen. Ze bouwen die hormonen zelf op en scheiden die uit.

• Endocriene klieren worden omgeven door haarvaten en geven de hormonen rechtstreeks af aan de bloedbaan

• In het regelsysteem fungeren endocriene klieren als receptoren. Ze detecteren een verandering in concentratie van belangrijke stoffen en geven daardoor hormonen af aan de bloedbaan.

• Endocriene klieren kunnen ook reageren op neurale prikkels.

3 Welk type prikkels activeren het hormonale stelsel?

Meerdere inwendige prikkels leiden tot de productie van hormonen:

• een veranderende hoeveelheid van een bepaalde stof,

• de aanwezigheid of de hoeveelheid van een ander hormoon,

afscheiding van hormoon

©VANIN

• een neurale prikkel

Al die prikkels signaleren veranderingen in het lichaam die de werking van het lichaam kunnen verstoren. Door neurale prikkeling van een hormoonklier gebeurt de signaaloverdracht sneller

Endocriene klieren

kliercel

haarvat

4 Hoe veroorzaakt een hormoon een reactie?

hormoon reactie endocriene kliercel bloedbaan doelwitcel

sleutel = hormoonslot = receptormolecule correcte pasvormreactie in de doelwitcel zal volgen

Hormonen worden geproduceerd in endocriene kliercellen en via het bloed getransporteerd door heel het lichaam. Doelwitcellen beschikken over speciale die precies op de moleculestructuur van het hormoon passen. Het zorgt ervoor dat een hormoon de juiste membraanreceptor activeert.

membraanreceptor geactiveerd

membraanreceptor niet geactiveerd

cytoplasma

receptormolecule 3

Vraag

a Welke soort prikkels lokken een hormoonproductie uit?

b Welke cellen maken hormonen aan?

c Wat is het nut van de verspreiding van hormonen via de bloedbaan?

Kenmerken van hormonen

Antwoord

d Waarom zijn hormonen signaalstoffen?

e Waarom is een hormoon een geleider?

f Welke eigenschap hebben de cellen waarop een bepaald hormoon kan inwerken?

Voorbeeld

verandering van concentratie van een stof

©VANIN

g Hoeveel soorten doelwitcellen heeft een hormoon?

h Hoeveel van een hormoon heb je nodig vooraleer je er een effect van voelt?

Een hormoondosis van 0,023 tot 0,04 mg zorgt ervoor dat een eisprong bij een meisje verhinderd wordt (anticonceptie).

JANOG OEFENEN

Begripskennis

• Ik kan omschrijven hoe en door welke prikkels het hormonale stelsel geactiveerd wordt.

• Ik kan verduidelijken waarom een hormoon een geleider vormt tussen receptor en effector.

• Ik kan de bouw en de werking van een endocriene klier toelichten

• Ik kan verduidelijken hoe de verspreiding van hormonen in het lichaam gebeurt en de belangrijkste kenmerken van die verspreiding benoemen

• Ik kan verklaren hoe hormonen na transport doorheen de bloedbaan slechts welbepaalde effectoren activeren.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je portfolio.

Mijn notities

©VANIN

Het hormonale stelsel vervult de rol van conductor.

a 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.

Zijn de volgende beweringen over hormonen waar of niet waar? Zet een kruisje in de juiste kolom.

WaarNiet waar

Sommige hormonen worden aan het uitwendig milieu afgegeven.

In het bloed van je voeten komen hormonen voor.

Als je een klierproduct als een hormoon wilt beschouwen, dan moet dat product op een andere plaats actief zijn dan waar het is gevormd.

Welke stelling is waar?

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een verandering in stofconcentratie, zoals een verandering in de bloedsuikerspiegel.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een verandering in hormoonconcentratie, zoals een verandering in de thyroxineconcentratie.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een neurale prikkel.

Vul de tekening van de doelwitcel aan. Kies uit de onderstaande termen.

membraanreceptor 1 – membraanreceptor 2 – membraanreceptor 3 –celmembraan – celkern – cytoplasma

©VANIN

6 7 8

a Welk principe heb je toegepast om de verschillende membraanreceptoren op de juiste plek te plaatsen? Leg dit uit.

b Wat is het gevolg van dat systeem?

Hoe verklaar je dat het schildklierstimulerend hormoon, dat door de hypofyse wordt geproduceerd en vrijgegeven aan het bloed, alleen de schildklier stimuleert en geen andere organen? Kruis aan.

Het bloed vervoert schildklierstimulerend hormoon alleen naar de schildklier.

Alleen de schildkliercellen hebben op hun membraan de juiste membraanreceptoren voor schildklierstimulerend hormoon.

Het schildklierstimulerend hormoon wordt alleen door de schildklier opgenomen.

De schildklier krijgt in verhouding tot andere organen het meest schildklierstimulerend hormoon.

Welke van de onderstaande klieren is geen endocriene klier? Markeer. teelbal – bijnier – hypofyse – traanklier

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.

ZenuwstelselHormonaal stelsel

De informatiegeleiding gebeurt via elektrische signalen.

De informatiegeleiding gebeurt via chemische signalen.

De informatiegeleiding verloopt heel snel.

Het effect van het signaal is van langere duur.

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.

Is de volgende bewering waar of niet waar? Motiveer je antwoord. Hoe hoger het gehalte aan een bepaald hormoon in het bloed, hoe groter het effect.

Vrouwen die niet zwanger geraken, laten zich soms met hormooninjecties behandelen, waardoor de vruchtbaarheid wordt hersteld. Waar in het lichaam worden die injecties toegediend? Kruis de juiste stelling aan. in de baarmoeder in de eierstok in de eileider in een ader

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

In de maagwand zitten meerdere soorten kliercellen. Sommige maken maagzuur en verteringsstoffen aan: het maagsap. Andere kliercellen produceren slijmstoffen om de maagwand te beschermen. Nog andere kliercellen, zoals de G-cellen, produceren hormonen.

Voedsel dat in de maag terechtkomt, doet de maagwand uitrekken. Mechanoreceptoren in de maagwand voelen dat; het zijn rekreceptoren. Zij stimuleren de G-cellen om het hormoon gastrine af te scheiden. Dat hormoon komt via de bloedbaan bij andere cellen in de maagwand terecht en stimuleert die om maagsap te produceren. Door de sterke zuren in het maagsap starten de verteringsprocessen op.

©VANIN

slijmcellenG-cellenmaagzuurproducerende cellen

kliercel

a Vul het schema aan.

prikkel

G-cellen in de maagwand

het hormoon gastrine via de bloedbaan

©VANIN

effector

maagzuur aanmaken

b Leg uit waarom het hormoon gastrine ook een signaalstof kan worden genoemd.

c Waar hebben mensen die te veel gastrine aanmaken vaak last van?

d Waarom lost dat eenvoudige medicijn het probleem niet duurzaam op?

Hoe zorgen

het zenuwstelsel en het hormonale stelsel voor homeostase?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M beschrijven welke prikkels het hormonale stelsel activeren;

M de bouw van een endocriene klier beschrijven;

M verklaren hoe hormonen na transport doorheen de bloedbaan slechts welbepaalde effectoren activeren;

M de invloed van hormonen op een optimale lichaamswerking verklaren met behulp van een voorbeeld.

Je leert nu:

M hoe verschillende hormonen voor homeostase kunnen zorgen;

M hoe het zenuwstelsel bijdraagt tot homeostase;

M hoe het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen voor homeostase kunnen zorgen.

©VANIN

In thema 1 leerde je al hoe regelsystemen voor homeostase van je lichaamstemperatuur kunnen zorgen. Tal van receptoren, zenuwcellen en effectoren werken immers samen om jouw lijf op ongeveer 37 °C te houden, ook al is het erg koud buiten.

Daarnaast ontdekte je in het vorige hoofdstuk dat het hormonale stelsel de hoeveelheid rode bloedcellen in je bloed kan helpen regelen bij O2-tekort.

Dat betekent dat zowel het zenuwstelsel als het hormonale stelsel een regelende functie hebben in je lijf. Samen helpen de regelsystemen je lichaam optimaal te werken bij veranderende omstandigheden.

In dit hoofdstuk onderzoek je welke bijzondere mechanismen in het hormonale en in het zenuwstelsel tot homeostase leiden.

1 Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase?

1.1 Homeostase voor de bloedsuikerspiegel

Glucose is de belangrijkste energieleverancier voor je lichaam. Vetten (en eiwitten) kunnen ook energie leveren, maar de hersenen doen uitsluitend een beroep op glucose. Daarom is het erg belangrijk dat er altijd voldoende glucose in het bloed aanwezig is. Tegelijk is een teveel aan glucose ook gevaarlijk. Het bloed wordt dan stroperig en bloedvaten kunnen verstoppen. Het kan ook leiden tot suikerziekte of diabetes, en zwaarlijvigheid of obesitas.

Hoe zorgt je lichaam ervoor dat de hoeveelheid glucose in je bloed tussen welbepaalde waarden blijft?

A Hormoonproductie bij een te hoge bloedsuikerspiegel

OPDRACHT 36 ONDERZOEK

Hoe activeert een suikerrijke drank het hormonale stelsel?

1 Onderzoeksvraag

Wat gebeurt er met het bloedsuikergehalte na het drinken van cola?

TIP

Voedingsmiddelen worden afgebroken tot voedingsstoffen of nutriënten. Cola bevat sacharose, ook gekend onder de naam ‘sucrose’. Die molecule wordt afgebroken tot twee kleinere suikermoleculen, glucose en fructose. Die worden via de darmwand in de bloedbaan opgenomen en vervoerd naar de weefsels.

2 Hypothese

Kruis een hypothese aan.

Na het drinken van cola zal het suikergehalte in het bloed stijgen.

©VANIN

Na het drinken van cola zal het suikergehalte in het bloed constant blijven.

3 Benodigdheden

cola water

zeep handdoek

prikpen glucose teststrip

bloedglucosemeter

4 Werkwijze

Meet eerst je normale bloedsuikergehalte aan de hand van de volgende stappen.

1 Was je handen met zeep en warm water. Als je handen warm zijn, komt het bloed gemakkelijker uit je vingertop.

2 Droog je handen goed af met een handdoek.

3 Doe de teststrip in de bloedmeter.

4 Kies je middelvinger of ringvinger en prik in de zijkant van de vingertop.

5 Strijk met duim en wijsvinger van je andere hand langs je vinger naar de top, zodat er een druppel bloed naar buiten komt.

6 Houd de druppel op de juiste plek tegen de teststrip.

7 Na vijf seconden kun je op de bloedglucosemeter aflezen hoe hoog je bloedsuikergehalte is.

Meet vervolgens je bloedsuikergehalte na het drinken van een glas cola.

1 Drink het glas cola leeg.

2 Wacht 5 à 10 minuten.

3 Herhaal de vorige werkwijze om je bloedsuikergehalte te meten.

4 Wacht 15 minuten.

5 Meet opnieuw je bloedsuikergehalte.

OPDRACHT 36 (VERVOLG)

5 Waarneming 6 Verwerking

Noteer de resultaten na de metingen in de tabel.

normaal bloedsuikergehalte (voorafgaand aan het drinken)

bloedsuikergehalte bij tweede meting (5 minuten na het drinken)

bloedsuikergehalte bij derde meting (15 minuten na het drinken)

WEETJE

Waarde + eenheid (in mmol/L of mg/dL)

©VANIN

De eenheid mmol/L betekent ‘millimol per liter’. Het is een eenheid om aan te duiden hoeveel van een stof er per liter in een vloeistof aanwezig is. 1 mmol glucose komt overeen met 180 mg. Je zult nog leren hoe je dat zelf kunt berekenen. De bloedglucosemeter geeft aan in welke eenheid hij meet.

7 Besluit

Je hebt al geleerd dat voedingsstoffen na de vertering in het spijsverteringsstelsel opgenomen worden in het bloed. Daardoor verhoogt het suikergehalte van het bloed, of de bloedsuikerspiegel

Uit het bovenstaande onderzoek kun je afleiden dat de stijging van een stofhoeveelheid in je bloed, hier de glucoseconcentratie, een inwendige prikkel vormt. Je lichaam reageert daarop door die hoeveelheid weer te verlagen.

In de pancreas liggen bepaalde cellen gegroepeerd in de eilandjes van Langerhans, de alfa- (α) en bètacellen (β). Zij merken en meten de hoeveelheid glucose. De pancreas kun je dus als receptor in het regelsysteem beschouwen.

Stijgt je bloedsuikerspiegel na een maaltijd of een blikje frisdrank boven de grenswaarde, dan merken de β-cellen dat op en produceren ze kleine hoeveelheden van het hormoon insuline.

Het hormoon insuline wordt aan het bloed afgegeven en geleidt de informatie. Het zorgt ervoor dat alle lichaamscellen glucose uit het bloed kunnen opnemen, waardoor het glucosegehalte van het bloed daalt. Die lichaamscellen zijn dus de effectoren: het zijn de cellen die reageren op het hormoon. Het gehele regelsysteem zorgt ervoor dat de bloedsuikerspiegel voortdurend gemeten en bijgestuurd wordt en zo het suikergehalte tussen bepaalde grenswaarden (4 en 8 mmol/L of 70 en 140 mg/dL) blijft.

eilandjes van Langerhans

alfacel

©VANIN

bloedvat

insuline

glucosemolecule

bloedvat rode bloedcel β-cellen geven insuline af aan het bloed.

Insuline stimuleert lichaamscellen, zoals spieren, om glucose op te nemen.

S Afb. 56 Het hormoon insuline zorgt voor een verlaging van de bloedsuikerspiegel.

skeletspier

bètacel

OPDRACHT 37 DOORDENKER

Lees de tekst, bestudeer de grafieken en beantwoord de vraag.

Vooral de lever-, spieren vetcellen zijn erg insulinegevoelige effectoren. Wanneer de glucose niet meteen nodig is, zullen leveren spiercellen die moleculen opnemen en omzetten naar glycogeen, een reservestof. Vetcellen zullen dan worden gestimuleerd om glucose in vet om te zetten.

vetopslag in vetcellen

140

bloedsuikerspiegel (mg/dL) tijd

vetopslag in vetcellen

glucosepeil in het bloed normale bloedsuikerspiegel

©VANIN

W W Grafiek 1 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

glucosepeil in het bloed normale bloedsuikerspiegel

bloedsuikerspiegel (mg/dL) tijd

W W Grafiek 2 Opslag van vetten bij te hoge bloedsuikerspiegel

Verklaar aan de hand van de bovenstaande grafieken waarom het eten van drie kleine snoepjes verdeeld over intervallen van vijf uur minder vetopslag oplevert dan het eten van drie kleine snoepjes op hetzelfde moment.

B 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 en het hormoon glucagon produceren. Dat hormoon wordt door de bloedbaan tot bij de specifieke levercellen gebracht. Glucagon stimuleert de levercellen om glucose af te geven aan het bloed, met als gevolg dat de glucoseconcentratie in het bloed stijgt. Naarmate het glucosegehalte in het bloed dichter bij de grenswaarde komt, neemt de glucagonproductie weer af.

alvleesklier

glucagon

lever

glucosemolecule

bloedvat

S Afb. 57 Het hormoon glucagon zorgt voor een verhoging van de bloedsuikerspiegel.

Je kunt uit afbeelding 57 afleiden dat insuline en glucagon de bloedsuikerspiegel op een verschillende manier beïnvloeden. Ze zijn er echter beide op gericht een afwijkende bloedsuikerspiegel weer naar de gewenste waarden te brengen. Daartoe spreken ze verschillende effectoren aan.

OPDRACHT 38

Vul onderaan, op basis van de aangeboden schematische voorstellingen, het regelsysteem voor het realiseren van een gewenste bloedsuikerspiegel aan. Beantwoord daarna de vragen.

prikkel

verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed

receptor

β-cellen in de alvleesklier

©VANIN

geleider insuline

effector alle lichaamscellen

reactie

opname van glucose uit het bloed

prikkel

verlaging van de glucoseconcentratie in het bloed

receptor

α-cellen in de alvleesklier

geleider glucagon

effector levercellen

reactie

afgave van glucose aan het bloed

OPDRACHT 38 (VERVOLG)

hormoon glucagon

©VANIN

homeostase bloedsuikerspiegel tussen 70 en 140 mg/dL

hormoon insuline

S Afb. 58

Regelsysteem voor de homeostase van de bloedsuikerspiegel

1 Men noemt glucagon en insuline soms antagonistische hormonen. Dat betekent dat ze een tegengesteld effect kunnen uitlokken. Leg uit welke effecten dat zijn.

2 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 effectorcellen zorgen er samen voor dat de bloedsuikerspiegel binnen grenswaarden gehouden wordt. In afbeelding 58 zie je dat twee regelsystemen samen de glucoseconcentratie rond een evenwichtswaarde houden. Die waarde is optimaal voor de werking van je lichaam. We spreken in dat geval van homeostase. Ondanks de veranderende gebeurtenissen rondom en in je lichaam wordt de bloedsuikerspiegel stabiel gehouden dankzij beide regelsystemen.

Regelsystemen zijn er niet enkel om je bloedsuikerspiegel rond een gewenste evenwichtswaarde te houden. Tal van verschillende grootheden in je lichaam schommelen voortdurend rond een evenwichtswaarde dankzij regelsystemen. Ook de zuurstofgashoeveelheid in het bloed, ademhalingsfrequentie, hartritme, bloedsuikerspiegel, vochtbalans, mineraalconcentraties, bloeddruk … zijn mogelijke parameters.

Homeostase is het in stand houden van een stabiel inwendig milieu, zodat lichaamsprocessen optimaal kunnen verlopen.

Een stabiel inwendig milieu betekent dat grootheden rond optimale evenwichtswaarden schommelen, ondanks de veranderende gebeurtenissen en processen in en rondom het lichaam.

Regelsystemen kunnen grote afwijkingen van de evenwichtswaarden bijsturen en herstellen

De hormonen insuline en glucagon handhaven de homeostase van de bloedsuikerspiegel en zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een verstorende prikkel.

• 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.

` Maak oefening 1 t/m 4 op 269-270.

©VANIN

OPDRACHT 39

Lees de onderstaande tekst over suikerziekte en beantwoord de vragen. Zoek de antwoorden online of in de tekst.

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. Omdat er daardoor bijna geen insuline meer wordt aangemaakt, wordt het insulineafhankelijke diabetes genoemd. Patiënten die aan deze vorm van suikerziekte lijden, moeten een glucosearm dieet volgen. Daarnaast moeten ze na elke maaltijd insuline toedienen om de gestegen bloedsuikerspiegel weer te kunnen normaliseren. Dat kan met een insulinepen. Wil je weten hoe zo’n insulinepen werkt? Scan dan de QR-code.

Diabetes type 2

Deze vorm van diabetes ontstaat meestal pas na het veertigste levensjaar. Mensen met diabetes type 2 produceren wel nog insuline, maar de effectorcellen reageren er onvoldoende op. Men spreekt van insulineonafhankelijke diabetes. Dat type suikerziekte is de laatste decennia onrustwekkend toegenomen en komt op steeds jongere leeftijd voor. Het heeft vooral te maken met verkeerde voedingsgewoonten en een verkeerde levensstijl. Te veel suiker en dierlijk vet eten en te weinig bewegen, hebben zwaarlijvigheid tot gevolg. Zwaarlijvigheid bevordert de ongevoeligheid van effectorcellen voor insuline. Men schat het aantal suikerzieken met diabetes type 2 op zo’n half miljoen in ons land.

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.

©VANIN

Meer weten over diabetes? Ga naar www.diabetes.be/nl/leven-metdiabetes.

VIDEO

OPDRACHT 39 (VERVOLG)

1 Duid in afbeelding 58 van de vorige opdracht aan waar in het regelsysteem die verstoringen van de bloedsuikerspiegel kunnen worden aangetroffen.

2 Wat zijn de symptomen van diabetes type 1?

3 Waarom zijn hoge bloedsuikerwaarden gevaarlijk?

4 Waarom moet insuline meerdere keren per dag worden ingespoten?

5 Hoe kan diabetes type 2 in vele gevallen zonder insuline worden behandeld?

©VANIN

Bij iemand met diabetes type 1 worden de insulineproducerende β-cellen afgebroken door het eigen afweersysteem en wordt er minder insuline aangemaakt. Daardoor wordt suiker minder goed uit het bloed opgenomen. Wanneer je effectorcellen minder gevoelig worden voor insuline, heb je diabetes type 2. De insuline bindt dan minder goed op de doelwitcellen, waardoor ook bij deze vorm van diabetes de suiker minder goed uit je bloed wordt weggehaald. Zo kan het gebeuren dat spierweefsels of zintuigcellen uit je oog minder suiker kunnen opnemen en gedeeltelijk afsterven. Beide types diabetes kunnen dus erg nadelige gevolgen hebben voor je gezondheid.

Regelsystemen kunnen soms verstoord geraken, waardoor ze niet langer voor homeostase kunnen zorgen. Wanneer de homeostase voor de bloedsuikerspiegel verstoord geraakt, spreekt men van suikerziekte of diabetes. Daar bestaan verschillende vormen van:

• Diabetes type 1: de alvleesklier werkt minder goed, je maakt dan minder insuline aan.

• Diabetes type 2: het regelsysteem vertoont onvoldoende goedwerkende effectoren, omdat die doelcellen bevatten die minder gevoelig zijn voor insuline en het dan moeilijker is om glucose uit het bloed op te nemen.

Beide types diabetes kunnen erg nadelige gevolgen hebben voor je gezondheid.

` Maak oefening 5 op p. 270.

1.2 Homeostase voor de stofwisseling

In thema 1 leerde je dat je lichaamstemperatuur door je zenuwstelsel binnen bepaalde grenswaarden wordt gehouden en er zo homeostase voor die grootheid ontstaat, maar ook het hormonaal stelsel speelt daarbij een cruciale rol.

De schildklier produceert het hormoon thyroxine dat de activiteit van alle cellen zoals skeletspieren, hart, nieren en lever stimuleert. Hoe meer thyroxine de schildklier produceert, hoe meer stofjes in je lichaam verbrand zullen worden, dus hoe sneller de stofwisseling verloopt en hoe meer energie je cellen kunnen leveren, dus hoe warmer je het krijgt. Thyroxine speelt daardoor een belangrijke rol bij het regelen van de lichaamstemperatuur. Hier leer je hoe de schildklier die stofwisseling en dus de lichaamstemperatuur heel precies helpt te regelen.

OPDRACHT 40

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

De schildklier ligt voor de luchtpijp, net onder het strottenhoofd.

Wanneer je het koud hebt, maakt de hypothalamus het hormoon TRH aan om de hypofyse te activeren. Die laatste produceert op zijn beurt het hormoon TSH, wat de schildklier activeert om thyroxine aan te maken. Je zult het daardoor snel warmer krijgen.

Het bijzondere is dat de daardoor toegenomen hoeveelheid thyroxine in je bloed de hypothalamus weer zal ontmoedigen, en dus afremmen, om nog meer TRH aan te maken. Daardoor zullen ook de concentratie van TSH en uiteindelijk ook weer de thyroxinehoeveelheid in je bloed afnemen. Op die manier zullen je cellen het niet snel te warm gaan maken. Er ontstaat een optimale waarde voor je lichaamstemperatuur: homeostase.

meet voortdurend de hoeveelheid thyroxine

hypothalamus

©VANIN

schildklierhormoon

hypofyse schildklier

hypothalamus

hypofysestimulerend hormoon TRH hypofyse

schildklierstimulerend hormoon TSH schildklier

schildklierhormoon = thyroxine regelt de snelheid waarmee lichaamscellen werken

OPDRACHT 40 (VERVOLG)

1 Uit welke symbolen in de afbeelding voor het regelen van de aanmaak van thyroxine kun je afleiden dat het hormoon TRH de hypofyse activeert en dat het hormoon TSH de schildklier activeert ?

2 Wat is voor je lichaamstemperatuur het gevolg van de toename aan TRH in je bloed en daaruit volgend de toename aan TSH?

©VANIN

3 Uit welk symbool in de afbeelding voor het regelen van de aanmaak van thyroxine kun je afleiden dat het hormoon thyroxine de hypothalamus gaat afremmen in het maken van TRH?

4 Wat is het gevolg van dat afremmen van de hypothalamus voor de concentratie aan thyroxine in je bloed?

5 Wat betekent dat voor de lichaamstemperatuur ?

6 Vergelijk het hormonale regelsysteem voor lichaamstemperatuur met het regelsysteem voor de binnentemperatuur in je huis.

de thermostaat drempelwaarde voor thyroxine

elektrische signalen doorheen de bedrading en elektronica tussen de thermostaat en de brander van de centrale verwarming de hypothalamus

de ingestelde temperatuur van je thermostaat

De thermostaat merkt dat de binnenhuistemperatuur boven dan de ingestelde waarde ligt.

De thermostaat schakelt de brander uit.

De thermostaat merkt dat de binnenhuistemperatuur lager de ingestelde temperatuur ligt.

verbranding in de centrale verwarming

De thyroxineconcentratie ligt onder de drempelwaarde.

opeenvolgende geleiding via signaalstoffen tussen hypothalamus, hypofyse en schildklier

celactiviteit en stofwisseling na aankomen van thyroxine bij lichaamscellen

blijvende toename van de thyroxineconcentratie tot boven de drempelwaarde

De hypothalamus stopt met aanmaken van hypothalamushormoon.

OPDRACHT 41 DOORDENKER

Hormonen zoals het schildklierhormoon thyroxine, helpen ook om je lichaamstemperatuur tussen gewenste waarden te houden. De hypothalamus werkt als controlecentrum en meet voortdurend hoeveel thyroxine er in je bloed zit. Via een regelsysteem zorgt de hypothalamus ervoor dat je lichaamstemperatuur tussen normale grenzen blijft.

Dat proces, waarbij de reactie van een organisme erop gericht is om een normale situatie te herstellen, noemt men een terugkoppeling of feedback Het regelsysteem is hier een feedbacksysteem

In dit voorbeeld zal een toename van het schildklierhormoon ervoor zorgen dat er minder van datzelfde hormoon wordt geproduceerd. En omgekeerd zal de afname van de hoeveelheid schildklierhormoon de productie ervan net stimuleren. Die manier van regelen, waarbij het resultaat van een proces datzelfde proces afremt, noemt men negatieve terugkoppeling of negatieve feedback

De negatieve terugkoppeling bij het hypothalamus-hypofyseschildkliersysteem zorgt ervoor dat de activiteit van je lichaamscellen - en dus de stofwisseling - altijd optimaal is, ook als de omstandigheden wijzigen. We spreken van homeostase voor stofwisseling.

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

Een tekort aan schildklierhormoon kan een hond slomer en trager maken. De hond zal in gewicht toenemen, ook al krijgt hij minder eten. Zijn vacht wordt dunner en op sommige plekken kan kaalheid optreden. Soms zal hij gekke bewegingen maken (locomotie) of kreupel lopen. Vermoedelijk heeft de hond het ook koud. Alle lichaamscellen worden immers beïnvloed. Gelukkig bestaat er een efficiënt hormonaal medicijn. Dat heet levothyroxine en werkt precies zoals thyroxine.

1 Leg uit hoe de dagelijkse inname van het medicijn levothyroxine de verstoorde werking van het regelsysteem kan opheffen.

©VANIN

2 Waarom moet het medicijn dagelijks ingenomen worden?

Endocriene klieren meten voortdurend de concentratie van belangrijke stoffen. De gemeten waarde wordt voortdurend vergeleken met een gewenste waarde

Negatieve terugkoppeling is een regeling waarbij het resultaat van een proces datzelfde proces afremt. Die regeling helpt bij het bereiken van de gewenste concentratie van een stof:

• wanneer de concentratie van een stof beneden de gewenste waarde ligt, produceert het lichaam een hormoon waardoor er meer van die stof wordt aangemaakt;

• wanneer de concentratie van die stof boven de gewenste waarde komt, produceert het lichaam een hormoon waardoor er minder van die stof wordt aangemaakt.

©VANIN

Dankzij negatieve terugkoppeling komt je lichaam tot homeostase voor stofwisseling en daarmee ook voor lichaamstemperatuur.

` Maak oefening 6, 7 en 8 op p. 270-271.

1.3

Homeostase voor de Ca2+-concentratie in je bloed

OPDRACHT 42 DOORDENKER

Lees de tekst en beantwoord met behulp van het gegeven regelsysteem de vragen.

Calcium is nodig voor de opbouw en het onderhoud van de botten en de tanden. Maar wist je ook dat het zorgt voor de goede werking van je spieren?

Sporters met een lage Ca2+-concentratie in hun lichaam hebben vaker last van spierkrampen, zelfs wanneer ze nog geen langdurige inspanning geleverd hebben.

©VANIN

Ca2+-sensor

C-cellen schildklier

prikkel te hoge Ca2+-concentratie in je bloed

Regelsysteem voor Ca2+-concentratie in het bloed

hormoon calcitonine

afbraak bot tot Ca2+ remmen effector botafbrekende cellen

reactie

uitscheiding Ca2+ via urine bevorderen effector cellen in de nier

Ca2+-concentratie

gepaste Ca2+-concentratie

prikkel te lage Ca2+-concentratie in je bloed

Ca2+-sensor

Ca2+-gevoelige bijschildkliercellen

reactie

opname Ca2+ in bloed

effector darmcellen

vitamine D

Ca2+-concentratie

reactie stimuleren botafbraak tot Ca2+

effector botafbrekende cellen

parathormoon

reactie

uitscheiding Ca2+ via urine afremmen

effector cellen in de nier

1 Welke endocriene klier is betrokken bij de homeostase van calcium als de Ca2+-concentratie in het bloed verhoogd is?

2 Welke cellen in die endocriene klier reageren op een verhoogde Ca2+-concentratie in je bloed?

OPDRACHT 42 (VERVOLG)

3 Welk hormoon maken ze aan?

4 Welke endocriene klier is betrokken bij de homeostase van calcium als de Ca2+-concentratie in het bloed verlaagd is?

5 Welke cellen in die endocriene klier reageren op een verhoogde Ca2+-concentratie in je bloed?

6 Welke hormonen maken ze aan?

7 Welke effectoren worden door beide hormonen beïnvloed als het Ca2+-gehalte van het bloed verstoord is?

8 Bedenk minstens drie oorzaken die kunnen leiden tot spierkrampen door een te lage Ca2+-beschikbaarheid.

9 Kan er in dit regelsysteem voor de Ca2+-hoeveelheid in het bloed sprake zijn van feedback?

©VANIN

Uit opdracht 42 kun je besluiten dat ons lichaam streeft naar een gepaste Ca2+-concentratie in het bloed. Calcium is onder andere belangrijk bij de spiersamentrekking, de opbouw van het skelet, de impulsgeleiding in een zenuwcel … De hoeveelheid Ca2+- in het bloed wordt geregeld door hormonen die afgegeven worden door de schildklier en de bijschildklier.

schildklier (vooraanzicht)

bijschildklier (achteraanzicht)

S Afb. 59

Schildklier en bijschildklier

Calcitonine en parathormoon beïnvloeden de Ca2+-concentratie in het bloed op een tegengestelde manier; ze hebben een antagonistische werking. Ze zijn er echter beide op gericht om afwijkende Ca2+-concentraties weer naar de gewenste evenwichtswaarden te brengen. Beide hormonen zetten daarvoor effectoren aan het werk om zo de homeostase van de Ca2+-concentratie in het lichaam te herstellen. Het hormonale stelsel zorgt er via een feedbacksysteem voor dat de Ca2+-concentratie in je bloed binnen bepaalde grenzen wordt gehouden zodat er een dynamisch evenwicht voor de Ca2+-concentratie in je bloed ontstaat. Dankzij die regeling van de homeostase kan je lichaam optimaal blijven functioneren.

Vitamine D versterkt de werking van het parathormoon. Vitamine D krijgen we binnen via de voeding (bv. vette vis, eierdooier …) en wordt onder invloed van het zonlicht door stofomzetting in de huid gevormd.

De calciumspiegel wordt geregeld door calcitonine en het parathormoon. Die hormonen handhaven de homeostase van de calciumspiegel.

• Calcitonine wordt aangemaakt door de C-cellen in de schildklier wanneer de bloedcalciumspiegel stijgt. Calcitonine remt de botafbraak en stimuleert de excretie van Ca2+-ionen.

• Het parathormoon wordt aangemaakt door Ca2+-gevoelige bijschildkliercellen wanneer de bloedcalciumspiegel daalt. Het parathormoon zorgt ervoor dat de darmcellen meer Ca2+-ionen opnemen uit de voeding, remt de excretie van Ca2+-ionen en stimuleert de botafbraak. Wanneer het calciumgehalte de grenswaarden bereikt, wordt de productie van calcitonine en het parathormoon afgeremd door een negatieve terugkoppeling of negatieve feedback

©VANIN

WEETJE

2 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

2.1 Homeostase voor de lichaamstemperatuur

Naast het hormonale stelsel werkt ook het zenuwstelsel mee aan het regelen van de homeostase van je lichaamstemperatuur.

41°

40°

S Grafiek 3 De lichaamstemperatuur tijdens een dag

Zoals je op grafiek 3 kunt zien, schommelt de lichaamstemperatuur gedurende een dag rond de 37 °C. De temperatuur kan wat hoger worden, bijvoorbeeld tijdens het sporten. ‘s Nachts kan je lichaam wat afkoelen. Het regelsysteem streeft er voortdurend naar om een waarde van 37 °C te benaderen, omdat je lichaamsprocessen bij die waarde optimaal kunnen plaatsvinden.

Een afkoeling of opwarming van je lichaam wordt geregistreerd door thermoreceptoren in je huid. Die receptoren brengen informatie daarover via afferente neuronen tot aan de hypothalamus in je tussenhersenen. In de hypothalamus wordt de binnenkomende informatie beoordeeld. Bij een voldoende sterke temperatuursverandering beslist de hypothalamus om nieuwe impulsen aan te maken en te versturen naar effectoren, via efferente neuronen, zodat je lichaamstemperatuur weer bijgestuurd kan worden.

©VANIN

Bij koude resulteert de werking van spieren in het vernauwen van de bloedvaten in de huid, in kippenvel en in bibberen waardoor je het weer warmer krijgt. Bij te hoge temperaturen leidt de werking van spieren tot het wijder openen van bloedvaten in de huid en de werking van de klieren tot zweten waardoor je lichaam weer afkoelt.

Als de temperatuur weer een gewenste evenwichtswaarde bereikt, zal de hypothalamus oordelen dat de temperatuur weer in orde is en waakzaam blijven beoordelen zonder nog langer impulsen uit te zenden. Het beoordelen en beslissen maakt van je hypothalamus en van je tussenhersenen een verwerkingscentrum voor temperatuurregulatie.

geleiding

verwerkingscentrum hypothalamus

thermoreceptoren receptoren effectoren signalen signalen

prikkel reactie

37 °C lichaamstemperatuur

©VANIN

homeostase

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + < 37 °C > 37 °C

+ is activering - is ontspanning

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten -

• zweetkliertjes +

We spreken ook in dat geval van homeostase. Het regelsysteem krijgt hier de vorm van een cirkel: de reactie vormt een nieuwe prikkel, zodat er voortdurend kan bijgestuurd worden. Homeostase betekent ook hier weer het zelfstandig stabiel houden van geschikte evenwichtswaarden voor inwendige parameters, zoals je lichaamstemperatuur, ondanks de veranderende gebeurtenissen en processen rondom en in je lichaam.

Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een belangrijke rol bij de homeostase van de lichaamstemperatuur. Zo wordt het behouden van je lichaamstemperatuur rond 37 °C gereguleerd.

Verwerkingscentrum

De hypo t hala mu s, ee n kle in t ussend ee l van de he rsenen , v er w er k t d e i nfo r ma tie van de th er mo re cept or e n en s tu u rt zen u ws i gnal en naa r mee rde re e ff ec to r en

SensorEffectoren

©VANIN

The rm o re ce pto r en zij n gesp eci al i see r de c ellen die t em pe r at uu rsve r and er ingen vo e len

St i jging van de li c haa m st em pe ra tuu r.

Om gemakk e lijk wa rm te af t e ge ven gaan de ha r en op he t li chaa m plat l i gg en.

Blo e dvaten in d e hu i d v er wi jd en, zoda t de w armt e langs de h ui d naar d e omg evi ng kan afg egeven worden.

Zw ee tkli ere n pr od uc ere n me er z we et D oo r ve r da mpi ng daa r van koel t d e h ui d af

D ankz ij al d e ze pro c ess en daal t de li c haa ms te mp er at uur

Bi j 3 7°C is de no r mal e li chaa m st e mp e ra t uu r bere ik t.

D al i ng van d e li c haa m st em pe ra tu ur.

Sensor

The rm o re ce pto ren zijn ge sp ec ial i see r de c ell en d ie t em pe ratu ur sv er ande ri ng en voel en.

Har e n gaan rechtop staan , zodat e r e en isolerend laagj e lu ch t r ond de huid wo rd t vas t ge houd en.

Blo e dva t en i n d e h ui d ve r na uw en , zodat er mi nd er wa rm t e via het hu idopp er vla k ve r lo re n gaa t.

D ankz i j al deze pro c essen st i jg t d e li c haa ms tem pe ra tuu r.

De sp ie r bew eging e n van het bi bb e re n w ekken wa rmte op

Effectoren

De hypo t hala mu s , ee n klein tussend e el van de h e rs ene n, ver we rkt d e infor m ati e van de th er mo re ce pt oren en st uurt zenu wsignalen naa r mee rder e effe c to re n.

S Afb. 61 Homeostase voor je lichaamstemperatuur

Verwerkingscentrum

2.2 Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed

Wanneer je intens sport, worden er naast heel wat gewilde bewegingen en reflexen ook tal van andere organen geactiveerd of afgeremd om je inspanning zo vlot mogelijk te laten verlopen.

OPDRACHT 43

Lees de tekst, bestudeer de afbeeldingen en beantwoord de vragen.

Een zuurstofsaturatiemeter (of zuurstofverzadigingsmeter) toont procentueel hoeveel rode bloedcellen zuurstofgas meedragen. Bij 100 % zijn alle rode bloedcellen volledig met zuurstofgas gebonden.

Zo’n saturatiemeter wordt vaak in de vorm van een ‘knijper’ op je vinger gezet. Terwijl het bloed door je vinger passeert, neemt de meter de kleur van het bloed waar. Hoe meer zuurstofgas er gebonden is, hoe lichter rood de kleur is. Daaruit kan de meter afleiden hoeveel zuurstofgas er aan de bloedcellen gebonden is.

Waarden tussen 95 en 100 % zijn helemaal in orde. Een waarde onder 90 % wordt desaturatie genoemd en moet behandeld worden.

Grafiek 4 laat je zien hoe je zuurstofsaturatiegraad verandert tijdens een halfuurtje intens trainen voor het wiel en daarna.

1 Wat merk je in de grafiek op over de zuurstofsaturatie tijdens het sporten en daarna?

©VANIN

5 10 15 20 25 30 t/min

S Grafiek 4

Zuurstofsaturatiegraad tijdens (blauw) en na (rood) het sporten

2 Je weet dat je O2-verbruik tijdens het trainen groot is, bijvoorbeeld in je spieren. Wat moet er allemaal gebeuren om ervoor te zorgen dat je spieren voldoende zuurstofgas blijven ontvangen?

3 Gebeuren die processen vanzelf (autonoom) of moet je erover nadenken (bewust)?

S Afb. 62

Zelfs tijdens een behoorlijke inspanning kan de zuurstofgashoeveelheid in je bloed bij een saturatiegraad van om en bij een gewenste 95 % gehouden worden. Je lichaam houdt dus zelfstandig de zuurstofgashoeveelheid stabiel rond die gewenste waarde, ondanks het grotere verbruik van O2 door je inspanningen. Men spreekt daarom van homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed.

Om deze homeostase te regelen, voert je zenuwstelsel gelijktijdig heel wat regelprocessen uit tijdens een inspanning. Een aantal regelprocessen gebeuren onbewust en zijn het gevolg van een verhoogde concentratie van koolstofdioxide (CO2) in je bloed. Bij een inspanning zul je immers veel suikers verbranden, en in dat proces produceert je lichaam CO2. Chemoreceptoren detecteren dan meer CO2 en sturen impulsen naar de hersenstam. Schakelneuronen in je hersenstam sturen op hun beurt impulsen naar je middenrifspieren, die je ademhaling versnellen, en naar je hartspieren, die je hartslag verhogen. Beide reacties gebeuren onbewust. Op afbeelding 64 kun je terugvinden hoe de schakelneuronen uit je hersenstam impulsen via je ruggenmerg en perifere zenuwen tot bij je ademhalingsorganen en je hart brengen.

©VANIN

geleiding

verwerkingscentra

zenuwstelsel met o.a. de hersenstam

receptoren effectoren

chemoreceptoren

signalen signalen prikkel reactie

+/- 95-99 % zuurstofgassaturatie

< 95 %

S Afb. 64

• hartspieren +

• ademhalingsspieren + homeostase

+ is activering - is ontspanning

Je hersenstam regelt automatisch en onbewust het streven naar homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed. Bij een actieve fysieke inspanning worden onder andere hartritme en ademhalingsfrequentie automatisch gestimuleerd.

` Maak oefening 9 en 10 op p. 271-272.

grote hersenen

kleine hersenen hersenstam

S Afb. 63

Deel van het autonome zenuwstelsel

Hoe werken het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen met het oog op homeostase?

Het hormonale stelsel en het zenuwstelsel zorgen er samen voor dat de temperatuur in jouw lichaam stabiel gehouden wordt. Die samenwerking kom je wel vaker tegen, zoals bij het stress-systeem. Beide stelsels zorgen er gezamenlijk voor dat er optimale omstandigheden heersen in je lichaam.

Stress is bedoeld om snel te kunnen reageren op een mogelijk gevaar. Tijdens een stresserende situatie maken je bijnieren stresshormonen aan: adrenaline, noradrenaline en cortisol.

• Adrenaline en noradrenaline zorgen ervoor dat je heel snel een inspanning kunt doen bij een bedreiging.

• Cortisol komt wat trager vrij in het lichaam, vooral als de angstaanjagende situatie wat langer aanhoudt.

De bijnieren zijn endocriene klieren die boven op de nieren liggen. Elke bijnier bestaat uit twee delen:

• de buitenste zone, de bijnierschors, maakt onder andere cortisol aan;

• het binnenste gedeelte, het bijniermerg, maakt adrenaline en noradrenaline aan.

Hoe krijgen de cellen van de bijnier het signaal om stresshormonen aan te maken?

Tijdens een angstaanjagende situatie wordt er een hele reeks van processen in je lichaam in gang gezet.

• Het begint met het waarnemen van het gevaar. Op afb. 66 ziet de man de vlammen, hij voelt de warmte ... De verschillende receptoren van zijn lichaam worden geprikkeld en sturen signalen via sensorische neuronen naar de hersenen

©VANIN

• In de hersenen wordt de hypothalamus geactiveerd. Daarop volgen twee gelijktijdige processen. Zie p. 261.

W Afb. 65 Bouw van de bijnier

S Afb. 66

KORTSTONDIGE STRESS

Neuronen vanuit de hypothalamus geleiden zenuwimpuls naar het bijniermerg.

ruggenmerg

ruggenmergzenuw

Cellen van bijniermerg maken adrenaline aan.

Adrenaline komt in de bloedbaan terecht.

S Afb. 67 Aanmaak van de stresshormonen

LANGDURIGE STRESS stress

hypothalamus hypofyse cellen van de bijnierschors

1 De hypothalamus stuurt een zenuwsignaal naar het bijniermerg

2 Daardoor wordt het bijniermerg gestimuleerd om de stresshormonen adrenaline en noradrenaline aan te maken.

3 Adrenaline komt in de bloedbaan en wordt naar de doelwitorganen gevoerd.

1 Tegelijkertijd geeft de hypothalamus een hormonaal signaal aan de hypofyse

2 Daardoor maakt de hypofyse op zijn beurt ook een hormoon aan.

3 Dat hormoon stimuleert de bijnieren

4 Door die stimulatie maakt de bijnierschors het stresshormoon cortisol aan.

©VANIN

4 Adrenaline doet je hart sneller slaan en het ademhalingsritme toenemen. Ook de afbraak van vetten en glycogeen gaat sneller.

5 De stijging van het hartritme doet de productie van adrenaline verder toenemen, met als gevolg nog meer productie van adrenaline.

5 Cortisol zorgt er onder meer voor dat het glucosegehalte in je bloed stijgt, waardoor je alerter wordt.

De hormonen zorgen ervoor dat de stofwisselingsactiviteit stijgt, waardoor je meer energie krijgt. Ze brengen je lichaam in een alerte toestand en activeren heel wat effectoren. Al die reacties zorgen ervoor dat je klaar bent om de stressvolle situatie aan te pakken: vechten, vluchten of soms bevriezen.

• De aanmaak van adrenaline is het gevolg van de samenwerking tussen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel. Neurale signalen kunnen een endocriene klier snel maar kortstondig activeren, ideaal om snel te kunnen reageren in een gevaarlijke situatie. Omdat het eindproduct van die reactie, namelijk de aanmaak van adrenaline, zijn eigen productie versterkt, spreekt men van een positieve feedback

• De productie van cortisol komt trager op gang, maar blijft langer duren. Als de stress langdurig aanhoudt is het immers belangrijk dat je alert blijft.

Het hormonaal stelsel en het zenuwstelsel werken samen om de activiteit van verschillende organen en weefsels op elkaar af te stemmen of te coördineren. Je ziet hoe je lichaam daardoor optimaal reageert in een stressvolle situatie. Dankzij die samenwerking wordt de homeostase voor meerdere grootheden behouden.

De werking van het lichaam wordt geregeld door het zenuwstelsel en het hormonale stelsel. Ze zorgen elk op zich voor de geleiding van signalen, ze fungeren allebei als schakel tussen receptoren en effectoren.

Om samen te werken, kunnen endocriene klieren van het hormonale stelsel door het zenuwstelsel worden geactiveerd. Via neurale signalen gebeurt de signaaloverdracht sneller waardoor endocriene klieren sneller worden geactiveerd. Wanneer het eindproduct van een reactie zijn eigen aanmaak versterkt, spreekt men van positieve feedback.

Het hormonaal stelsel en het zenuwstelsel oefenen samen een coördinerende werking uit. Samen regelen ze de goede samenwerking van meerdere lichaamsdelen, zodat je lichaam optimaal kan blijven functioneren, ook als de omstandigheden verstoord worden. Beide stelsels helpen om de homeostase voor tal van grootheden te behouden.

` Maak oefening 11 t/m 16 op p. 273-276.

©VANIN

OPDRACHT 44 DOORDENKER

Vul op basis van de tekst de gepaste nummers aan op de tekening.

De hypothalamus en de hypofyse liggen vlak bij elkaar, net boven de hersenstam. De hypofyse bestaat uit twee delen: een voorkwab en een achterkwab

• Bepaalde neuronen van de hypothalamus (1) maken de hormonen (2) ADH en oxytocine aan en kunnen die uitscheiden. Het is een proces waarbij neuronen een hormoon afgeven. Via hun axonen worden die hormonen naar de achterkwab (3) van de hypofyse gebracht. Op die manier is er dus communicatie mogelijk tussen zenuwcellen en endocriene klieren. Vanuit de hypofyse kunnen die hormonen in de bloedbaan terechtkomen.

• De hypothalamus produceert zelf ook hormonen. Die hormonen, zoals TRH, worden via haarvaten (4) in de voorkwab (5) van de hypofyse afgezet. Daar stimuleren ze verschillende soorten kliercellen (6) om weer andere hormonen aan te maken.

De geproduceerde hormonen vertrekken daarna naar de doelcellen in het lichaam.

De hypothalamus en de hypofyse kunnen dus op meerdere manieren samenwerken via tussenkomst van het zenuwstelsel en het hormonale stelsel.

grote hersenen

©VANIN

hypothalamus

hypofyse thalamus hersenstam

S Afb. 68

hormonen naar doelcellen

hypothalamus

Î Hoe zorgen zenuwstelsel en hormonaal stelsel voor homeostase?

Homeostase is het zelfstandig houden van geschikte voor inwendige grootheden, ondanks de gebeurtenissen en processen rondom en in het lichaam.

1 Hoe draagt het hormonale stelsel bij aan homeostase?

1.1 Homeostase voor de bloedsuikerspiegel

prikkel verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed

©VANIN

prikkel verlaging van de glucoseconcentratie in het bloed

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 .

1.2 Homeostase voor de stofwisseling

hypothalamus

hypofyse

schildklierhormoon

schildklier

meet voortdurend de hoeveelheid thyroxine + hypothalamus + -

hypofysestimulerend hormoon TRH hypofyse

schildklierstimulerend hormoon TSH schildklier

schildklierhormoon = thyroxine regelt de snelheid waarmee lichaamscellen werken

De stofwisseling wordt geregeld via een regelsysteem met negatieve feedback. Daarbij zal het schildklierhormoon zorgen voor het verbranden van meer brandstof in de lichaamscellen. De grote concentratie van het schildklierhormoon zal ervoor zorgen dat de productie van het schildklierhormoon weer afneemt. Op die manier handhaaft het regelsysteem met hormonen de homeostase voor stofwisseling.

1.3 Homeostase voor de CA2+ concentratie in je bloed

C-cellen in receptor hormoon

©VANIN

Ca2+ te hoog

Ca2+ te laag

effect

afbraak Ca2+ uit bot afremmen uitscheiding Ca2+ via urine bevorderen

Ca2+-gevoelige cellen in receptor hormoon

effect

uitscheiding Ca2+ in urine afremmen

verhoogde opname Ca2+ in de darm

stimuleren botafbraak

Wanneer het calciumgehalte de grenswaarden bereikt, wordt de productie van en het afgeremd door een negatieve terugkoppeling of negatieve feedback

Op die manier handhaven die hormonen homeostase van de .

2 Hoe draagt het zenuwstelsel bij aan homeostase?

Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een belangrijke rol bij het regelen van de homeostase voor tal van grootheden, bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur.

Het regelt automatische onbewuste processen.

Het regelt alle bewust gewenste bewegingen.

Voorbeeld: lichaamstemperatuur

©VANIN

geleiding

verwerkingscentrum hypothalamus

thermoreceptoren receptoren effectoren signalen signalen

prikkel reactie

homeostase

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + < 37 °C > 37 °C

+ is activering - is ontspanning

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten -

• zweetkliertjes +

3 Hoe werken het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen met het oog op homeostase?

Voor de regeling van stress, en dus het kunnen vluchten, of vechten, in een gevaarlijke situatie werken het zenuwstelsel en het hormonale stelsel samen.

STRESS

©VANIN

hormoon

hypofyse

hormoon

hypothalamus

sympathisch zenuwstelsel

bijnieren

CORTISOL

• glucosegehalte bloed

• alertheid

ADRENALINE en NORADRENALINE

• hartslag

• bloeddruk

• ademhaling

• bloedtoevoer hersenen

• bloedtoevoer spieren

• bloedsuikerspiegel door afbraak glycogeen

• afgifte vetten door vetweefsel

• zweten

Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel zijn de in ons lichaam. Ze zorgen elk op zich voor de van signalen, ze vormen een schakel tussen receptoren en effectoren. Beide stelsels met als doel het lichaam optimaal te laten functioneren en zo homeostase te bereiken.

1 Begripskennis

• Ik kan het begrip homeostase omschrijven

• Ik kan voor een aangereikt voorbeeld omschrijven hoe het hormonale stelsel kan bijdragen aan een goede lichaamswerking, bv. de regeling voor de bloedsuikerspiegel, de stofuitwisseling, de calciumconcentratie in het bloed.

• Ik kan verduidelijken hoe hormonen de homeostase herstellen.

• Ik kan met een voorbeeld aantonen wat er bedoeld wordt met negatieve terugkoppeling.

• Ik kan omschrijven hoe en door welke delen van het zenuwstelsel een gewenste lichaamstemperatuur in stand gehouden wordt.

• Ik kan omschrijven hoe en door welke delen van het zenuwstelsel een gewenste zuurstofgashoeveelheid in het bloed in stand gehouden wordt.

• Ik kan met behulp van een voorbeeld omschrijven hoe het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen voor homeostase zorgen.

• Ik kan voor een aangereikt voorbeeld omschrijven hoe het hormonale stelsel kan bijdragen aan een goede lichaamswerking, bv. de regeling voor de bloedsuikerspiegel, de stofwisseling, de calciumconcentratie in het bloed.

• Ik kan verduidelijken hoe hormonen de homeostase herstellen.

• Ik kan met een voorbeeld aantonen wat er bedoeld wordt met negatieve terugkoppeling.

• Ik kan met behulp van een voorbeeld omschrijven hoe het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen voor homeostase kunnen zorgen.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan voor een onderzoek adequate materialen vooropstellen en een waarneming noteren

• Ik kan aangereikte tekeningen, figuren en grafieken interpreteren en daaruit logische gevolgen trekken

• Ik kan gericht informatie uit een tekst halen

• Ik kan vanuit een aangeboden en uitgewerkt onderzoek zelfstandig de onderzoeksvraag achterhalen en formuleren

• Ik kan een opgegeven werkwijze voor een onderzoek stapsgewijs doorlopen

JANOG OEFENEN

©VANIN

• Ik kan doelgericht waarnemen bij een onderzoek en vervolgens de waarnemingen noteren en verwerken

• Ik kan vanuit de verwerking een gepast besluit formuleren.

• Ik kan vanuit een aangeboden en uitgewerkt onderzoek zelfstandig een besluit formuleren

• Ik kan een vooropgestelde hypothese eventueel weerleggen of bevestigen na het onderzoek.

• Ik kan na afloop suggesties doen ter verbetering van het onderzoek.

• Ik kan een beschreven experiment of situatie gericht analyseren.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je portfolio.

Zijn de volgende beweringen waar of niet waar? Zet een kruisje in de juiste kolom.

WaarNiet 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.

©VANIN

De onderstaande grafiek toont de schommelingen van het glucose- en het insulinegehalte in het bloed bij een gezonde levenswijze.

1,4 g/L

0,7 g/L

bloedsuikerspiegel tijd 1 2 A 3 avond

ochtend

a Wat stellen de curven A en B voor? Schrap wat niet past.

- A: glucosepeil / insulinepeil

- B: glucosepeil / insulinepeil

b Hoe verklaar je de drie pieken (1, 2 en 3) in de curve? Leg uit.

c Tussen welke grenswaarden varieert je bloedsuikerspiegel hier?

B normale bloedsuikerspiegel

Lever-, spieren vetcellen zijn erg gevoelig voor insuline. Dat wil zeggen dat ze heel goed glucose kunnen opslaan bij hoge bloedsuikerspiegels. Daardoor kunnen je leveren spiercellen grote reservehoeveelheden aan suiker bevatten. In je vetcellen worden die reservehoeveelheden bovendien verwerkt en opgeslagen in de vorm van vet. Verklaar waarom lever-, spieren vetcellen zo gevoelig zijn voor insuline.

Verbeter de stelling.

Homeostase is het vermogen van dieren en mensen om een parameter in het inwendig milieu op een vaste waarde te houden.

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:

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.

b Negatieve terugkoppeling zorgt ervoor dat het resultaat van een bepaald proces datzelfde proces stimuleert.

Streep door wat niet klopt.

Negatieve terugkoppeling zorgt ervoor dat het resultaat van een proces datzelfde proces afremt / stimuleert.

©VANIN

Omdat thyroxine de celactiviteit stimuleert, speelt het een belangrijke rol bij het regelen van de lichaamstemperatuur. Bestudeer de onderstaande schema’s en beantwoord daarna de vragen. 5 6 1 3 2 7 4

meet voortdurend de hoeveelheid thyroxine

hypofysestimulerend hormoon TRH

hypofyse

schildklierstimulerend hormoon TSH

schildklier

©VANIN

thyroxine naar je lichaamscellen

schildklierhormoon = thyroxine regelt de snelheid waarmee lichaamscellen werken

schildklier

hypofyse TSH

thyroxine naar je hypothalamus hypothalamus

TRH

Beoordeel de uitspraken aan de hand van de figuur.

Tip: onderzoek of een orgaan een stimulerende impuls (+) of een remmende impuls (-) ontvangt vanuit het zenuwstelsel. In het rood vind je de perifere zenuwen die actief zijn tijdens het sporten. In het groen de actieve perifere zenuwen bij rust.

Bij het sporten worden je hart en longen aangezet tot harder werken door stimulerende impulsen vanuit je zenuwstelsel.

Bij het sporten worden je verteringsorganen gestimuleerd door impulsen vanuit je zenuwstelsel.

In rust worden je verteringsorganen aangezet tot harder werken door je perifere en je centrale zenuwstelsel.

juist / onjuist

grote hersenen kleine hersenen hersenstam wervelkolom met ruggenmerg long lever

bijnier nier

juist / onjuist

oog

speekselklieren

juist / onjuist

geslachtsorgaan

hart

grensstreng milt maag alvleesklier

dikke darm dunne darm

urineblaas

tijdens inspanning (sympathisch zenuwstelsel) in rust (parasympathisch zenuwstelsel) stimulerende werking remmende werking

Bestudeer de tekst en figuren en beantwoord de vragen.

Onderzoekers vergeleken de bloedstroom doorheen de bloedvaten nabij enkele belangrijke organen van een sporter. Dat deden ze voor een atleet in rust, maar ook voor diezelfde sporter tijdens een vermoeiende oefening. In de grafiek kun je het debiet in de bloedvaten aflezen per lichaamsdeel.

©VANIN

Wetenschappers maten naast dat debiet ook de intensiteit van impulsgeleiding naar diezelfde bloedvaten. Impulsen die via zenuwbanen naar de bloedvaten gaan, kunnen er immers voor zorgen dat bloedvaten onbewust vernauwen door spierwerking van spiertjes rond die bloedvaatjes. Dat heet vasoconstrictie.

a Welke eenheid lees je voor de grootheid debiet af op de grafiek?

b Leid vanuit die eenheden voor debiet af waarvoor debiet staat. Definieer.

c Voor welke lichaamsdelen bestaat er de grootste toename aan debiet bij het sporten?

d Wat betekent dat voor de diameter van de bloedvaten bij die laatste organen tijdens het sporten?

e Voor welke organen bestaat er een afname aan debiet tijdens het sporten?

f Wat betekent dat voor de bloedvaten bij die laatste organen?

g Op de figuur hiernaast zie je langs welke perifere zenuwen impulsen tot bij je darm geraken. Benoem de perifere zenuwen waarlangs de impuls naar je darmen loopt.

Welke stelling is waar?

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een verandering in stofconcentratie, zoals een verandering in de bloedsuikerspiegel.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen geen hormonen afscheiden na een verandering in hormoonconcentratie, zoals een verandering in de thyroxineconcentratie.

Hormoonproducerende kliercellen kunnen hormonen afscheiden na een neurale prikkel.

Vul de zin aan. Duid de juiste antwoorden aan.

Als gevolg van een toename van adrenaline in het bloed: verhoogt de hartslag. wordt de ademhaling rustiger. vernauwen de bloedvaten in de spieren. verhoogt de bloedtoevoer naar de hersenen.

Bij stress zullen je bijnieren ook andere stresshormonen maken, zoals corticosteroïden. Die hormonen onderdrukken je natuurlijke afweer tegen indringers als bacteriën en virussen, zodat je daar alvast geen energie in moet stoppen. Zo zul je veel minder antistoffen en witte bloedcellen maken om je te verdedigen. Leg uit waarom dat op korte termijn een voordeel, en op lange termijn een nadeel is.

©VANIN

Je leerde in het vorige thema hoe je zenuwstelsel een coördinerende rol opneemt bij het regelen van je lichaamstemperatuur. In dit thema leerde je hoe ook je hormonale stelsel bijdraagt aan die regeling van de lichaamstemperatuur. Vul het volgende regelsysteem aan voor het verhogen van je lichaamstemperatuur wanneer je het plots te koud krijgt. Ga voor het uitwerken van je antwoord op zoek in thema 2 en 3. Vul aan met:

hypothalamus (2 x) – hypofyse – lichaamstemperatuur < 37 °C (2 x) – thermoreceptoren –alle lichaamscellen – schildklier – schildklierstimulerend hormoon – thyroxine –hypofysestimulerend hormoon – snellere stofwisseling – geleiding via neuronen –geleiding via hormonen – spiertjes rond bloedvaten, huidhaar en de skeletspieren –bloedvaten vernauwen (warmte bijhouden), haren gaan rechtop staan (kippenvel), spieren bibberen

verwerkingscentrum

PRIKKEL RECEPTOR REACTIE

< 37 °C

EFFECTOR

37 °C lichaamstemperatuur

homeostase

PRIKKEL REACTIE

RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR

©VANIN

EFFECTOR

Vergelijk de kenmerken van het zenuwstelsel en hormonale stelsel door de tabel aan te vullen.

Zenuwstelsel

Welke?

Waar?

Hormonaal stelsel

Beide stelsels kunnen gebruikmaken van chemische signaalstoffen

Welke?

Waar?

afgegeven aan de bloedbaan tussen receptorcel en effector of andere kliercellen

Beide stelsels richten zich op specifieke bestemmingen

©VANIN

Bestemming?

andere cel aan het uiteinde van een neuron

Hoe?

Van één bron naar : niet elke cel wordt blootgesteld, maar reageert bij blootstelling.

Bestemming? = elke cel met een receptormolecule dat kan binden met het hormoon

Hoe?

Van één bron naar : elke cel wordt blootgesteld, maar niet reageren bij blootstelling.

Beide stelsels kunnen communiceren over lange afstand.

Hoe snel?

heel

informatieoverdracht snelheid van impulsgeleiding (60 m/s)

Inzetbaarheid?

bij een plotse crisis

Duurzaamheid van het effect?

effect van duur: precies één impuls lang, dus slechts kortstondig aanwezig

Hoe snel? heel

informatieoverdracht snelheid van de bloedstroom (max. 0,5 m/s)

Inzetbaarheid? ook voor effecten op termijn

Duurzaamheid van het effect? effect van duur: zolang het hormoon voorradig is

Beide stelsels hebben als doel: het lichaam optimaal te laten functioneren, ook bij veranderende of omstandigheden.

Vul de onderstaande tekst aan op basis van het schema en wat je al leerde. Beantwoord ook de vragen.

Stress krijg je wanneer je heel wat taken en zorgen tegelijk voor je hebt liggen. In je brein treden er dan voortdurend gedachten op. Dat gaat gepaard met het optreden van impulsen die doorheen je hersenen stromen.

1 Als die impulsen bepaalde neuronen in je hypothalamus stimuleren, kunnen die neuronen hormonen afgeven aan de . Je hypofyse maakt daardoor op zijn beurt ook hormonen aan.

2 Vanuit de hypothalamus vertrekken er ook neuronen die impulsen geven aan de bijnieren. Als antwoord daarop produceren de bijnieren het hormoon

Dat hormoon zorgt ervoor dat: a je slaat; b je versnelt, waardoor je meer O2 opneemt en CO2 afgeeft; c je glucosegehalte in toeneemt; d je skeletspieren meer zuurstofgas- en glucoserijk bloed krijgen; e je zintuigen tijdelijk beter werken.

3 Je hypofyse stuurt naar je schildklier.

neurale netwerken voor gedachten hypofyse schildklier

bijniermerg bijnierschors vele prikkels en gedachten

hersenen

©VANIN

actievere verbranding in cellen

schildklierstimulerend hormoon thyroxine adrenaline hart, bloedvaten, ademritme ... enz.

toename glucose in het bloed

Daardoor maakt je schildklier aan en geeft het af aan het bloed. Alle lichaamscellen zullen actiever suiker gaan , waardoor je meer energie voorhanden hebt.

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?

2 Nadat de binnenkomende prikkels beoordeeld en verwerkt werden, wordt beslist naar welke spieren impulsen verzonden worden. Van waaruit worden je gewenste bewegingen aangestuurd?

3 Bij de uitvoering van het wiel zal automatisch ook je hartslag en je ademhalingsfrequentie toenemen. Welk deel van je zenuwstelsel regelt dat?

4 Waarom moet je niet nadenken over de strekreflex van je bovenste dijbeenspieren wanneer je met gebogen knieën weer op de grond landt?

5 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?

6 Na een dag lang oefenen op het wiel, heb je pas ‘s avonds reuzehonger. Je kon er immers de hele dag op rekenen dat je lichaam voldoende suiker in je bloedbaan bracht om verder te gaan. Wat was de rol van glucagon daarbij?

Het wiel uitvoeren is een gewilde beweging. Het impulstraject loopt via de grote hersenen. Daar gebeurt het verwerken van de prikkels en het bepalen van een gepaste reactie. Via een schakelneuron in de verwerkingscentrum voor beweging wordt de impuls naar motorische neuronen gestuurd, die de skeletspieren aansturen. Zij voeren de gewenste bewegingen uit. Niet alle reacties gebeuren bewust. Bij het wiel zijn ook reflexen betrokken, die worden automatisch uitgevoerd. Daarnaast regelt het hormonaal stelsel dat je voldoende suiker in het bloed blijft houden, ook wanneer je een hele dag oefent.

Hormonaal stelsel

• In wendige prikkels zoals de verandering in inwendig milieu (bloedsuikerspiegel of Ca 2+ -concentratie)

• Uitw endige prikkel zoals gevaar

BEKIJK DE KENNISCLIP

• Sommig e endocriene kliercellen nemen veranderingen in het inwendig milieu waar met sensoren . Die meten en vergelijken voortdurend de concentratie van belangrijke stoffen met een gewenste waarde.

• And ere endocriene kliercellen ontvangen zenuwsignalen van motorische neuronen.

BEKIJK DE KENNISCLIP

Endocriene kliercellen produceren hormonen.

Het geproduceerde hormoon treedt op als conductor. Hormonen zijn

signaalstoffen die:

• g emaakt worden in het lichaam door endocriene klieren ;

• in d e bloedbaan worden uitgescheiden;

• via d e bloedbaan over grote afstanden verspreid worden;

• enk el cellen die beschikken over passende membraanreceptoren activeren. Dat zijn de effectoren membraanreceptor 1 geactiveerd

©VANIN

Zenuwstelsel

• In wendige prikkels zoals pijn, honger …

• Uitw endige prikkels zoals licht, geluid ...

prikkel

Veranderingen in het uitwendig of inwendig milieu worden waargenomen door receptoren verbonden met een neuron of door een vrij zenuwuiteinde . impuls ++ – – + + receptorcel prikkel

receptor of sensor

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel

Bij het zenuwstelsel gebeurt de geleiding van het elektrisch signaal via zenuwcellen of neuronen .

• Een prikk el kan in een neuron een actiepotentiaal doen ontstaan.

prikkeldrempel 2 impuls bij een zwakke prikkel 3 impuls bij een sterke prikkel

• De actiepot entiaal verplaatst zich over het axon, dat is de impulsgeleiding . impulsgeleiding

conductor

• De inf ormatieoverdracht via het hormonale stelsel is traag : de snelheid van de bloedstroom is max. 0,5 m/s.

• Het eff ect duurt langer , zolang het hormoon aanwezig is in het bloed

De effectoren zijn doelwitcellen met passende membraanreceptoren in organen, spieren, klieren ...

Inwendig stabiel milieu door negatieve terugkoppeling of negatief feedbacksysteem Vechtof vluchtreflex om te reageren in stressvolle situaties

• Aan het uit einde van het axon, via de synaps , wordt het elektrisch signaal overgedragen van de ene naar de andere cel.

synaptisch blaasje synaptische spleet elektrisch signaal membraanreceptor chemisch signaal elektrisch signaal

eindknopje

• Die inf ormatieoverdracht gebeurt met een chemische stof, een neurotransmitter.

• De inf ormatieoverdracht via het zenuwstelsel is heel snel: de snelheid van impulsgeleiding is 60 m/s.

• Het eff ect is van korte duur, precies één impuls lang.

De effectoren zijn spieren en klieren.

effector

Het zenuwstelsel zet spieren aan tot een gewilde beweging of reflex en zet klieren aan tot secretie of excretie .

reactie

Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel zijn erop gericht effectoren aan het werk te zetten als reactie op een uitwendige of inwendige prikkel. Ze zijn de schakel tussen receptoren en effectoren. Beide stelsels hebben als doel een dynamisch evenwicht in je lichaam te behouden.

Het zenuwstelsel en hormonale stelsel zijn regelsystemen die ervoor zorgen dat tal van parameters in je lichaam steeds schommelen rond een evenwichtswaarde. Het zenuwstelsel en het hormonale stelsel handhaven homeostase . Vaak werken het hormonale stelsel en het zenuwstelsel samen om de homeostase te bereiken.

©VANIN

doel

Notities ©VANIN

THEMA 04 HOE REAGEREN

DIEREN OP PRIKKELS?

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 zuigeling tegen ziekten beschermen.

WAT GEBEURT ER?

HOE ZIT DAT?

Tijdens de late zwangerschap en bij het begin van het moederschap wordt er moedermelk aangemaakt door de melkklieren van de borst. Wanneer de baby aan de borst zuigt, stimuleert dat bepaalde receptoren in 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 afgegeven. Die hormonen worden in de bloedbaan gebracht en doorheen het lichaam verspreid. In de melkklieren van de borst stimuleert prolactine de melkklieren om melk te maken, oxytocine veroorzaakt het samentrekken van de spiertjes rondom de melkklieren. De melk wordt daardoor via afvoergangen naar buiten geknepen tot in het babymondje.

1 In dit voorbeeld vind je in de borst van de moeder twee soorten reacties terug. Welke twee?

2 Welke effectoren voeren die reacties uit?

3 Welke conductoren vind je hier terug? melkklier

©VANIN

` Waardoor trekken spieren samen?

` Welke soorten spieren zijn er?

` Welke soorten klieren zijn er?

We zoeken het uit!

VERKEN

OPDRACHT 1

Zijn de volgende reacties voorbeelden van spier- of klierwerking?

Reactie

a Je maag produceert maagzuur, dat zorgt voor de vertering van eiwitten.

b T ijdens het sporten klopt je hart sneller.

c Je huid blijft soepel en vettig doordat er talg wordt aangemaakt.

SpierwerkingKlierwerking

OPDRACHT 2

Vanuit de mond komt voedsel in de slokdarm, die sterk gespierd is. Via de slokdarm wordt het voedsel in de richting van de maag geduwd. Hoe gebeurt dat precies?

Neem een lange kous en steek er een tennisbal in.

1 Zal de tennisbal spontaan naar beneden zakken?

2 Wat moet je doen om de bal te laten zakken?

3 Op dezelfde manier gebeurt dat in de slokdarm. De spieren boven de voedselbrok knijpen ritmisch samen en duwen de brok steeds verder. De spieren naast de voedselbrok ontspannen zich zodat op die plek het darmkanaal wijder wordt en de voedselbrok kan passeren.

a Welk soort spieren zorgt voor de knijpbeweging?

©VANIN

b Welk soort spieren zorgt voor het wijder worden van de darm?

4 Die georganiseerde manier van afwisselend samentrekken van de spieren noemen we de peristaltische beweging. Staat die ritmische knijpbeweging onder controle van onze wil? ja nee

Reacties op prikkels worden uitgevoerd door effectoren, namelijk spieren en klieren. Spieren kunnen samentrekken en staan al dan niet onder controle van onze wil. Klieren maken klierproducten aan.

S Afb. 1 De kous stelt de slokdarm voor en de tennisbal een voedselbrok.

Î Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

LEERDOELEN

Je kunt al:

M uitleggen hoe dieren prikkels opvangen en op prikkels reageren;

M het onderscheid tussen de werking van een reflex en een gewilde beweging uitleggen;

M de rol van conductoren beschrijven.

Je leert nu:

M de verschillende soorten spieren op basis van aansturing en werking onderscheiden;

M de bouw van de soorten spieren uitleggen;

M omschrijven hoe spieren werken.

Sluit even je ogen, ontspan je en focus op welke activiteiten er in je lichaam gebeuren. Je merkte ongetwijfeld op dat je met tussenpozen inademt. Misschien bewoog je ook wel even je vingers, of probeerde je met je ogen te knipperen. Als het stil was, hoorde je misschien wel je eigen hart bonzen. Al die handelingen waren reacties op prikkels. Maar gebeurden de handelingen bewust of niet? In dit hoofdstuk leer je welke soorten spieren er zijn en hoe spieren op impulsen van het zenuwstelsel reageren.

1 Hoe worden spieren door het zenuwstelsel aangestuurd?

In de vorige thema’s leerde je al dat het zenuwstelsel spieren kan doen reageren. Een voorbeeld hiervan is het opspannen van bepaalde spieren in je arm, zoals wanneer je een bal wil werpen. Het zenuwstelsel stuurt de spieren aan om gepast te reageren. Voor vele soorten acties maak je gebruik van je spieren. prikkel receptor conductor effector reactie impuls impuls

OPDRACHT 3

Op verschillende plaatsen in je lichaam komen spieren voor. Los de opdrachten op en leer meer over de aansturing van de spieren.

1 Beantwoord de vragen in de eerste kolom.

2 Bij alle situaties worden spieren gebruikt. Duid in de laatste kolom aan of de nodige spieren bewust of onbewust werken.

a Wat gebeurt er met de haren op je arm als je het koud krijgt?

b Leg je hand met de palm op tafel. Welke vingers kun je optillen zonder dat de andere vingers van de tafel komen?

c Leg je handen op je slapen. Maak kauwende bewegingen met je onderkaak. Wat voel je?

d Hoe komt het dat je huid wit wordt als je het koud hebt?

e Hoe verandert de diameter van je pupil als je naar een felle lichtbron kijkt?

f Wat gebeurt met je hartslag tijdens een inspanning?

©VANIN

bewustonbewust

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 skeletspieren. 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. 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.

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 voor die bewegingen 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.

We kunnen verschillende soorten spieren onderscheiden met elk hun eigen manier van aansturing door het zenuwstelsel:

• Skeletspieren staan onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatische zenuwstelsel.

• Gladde spieren bevinden zich in de organen en hun werking kan niet bewust gecontroleerd worden. Hun werking staat onder controle van het autonome zenuwstelsel.

• De hartspier is een speciale spier die uit zichzelf samentrekt, maar de hartslagfrequentie wordt beïnvloed door het autonome zenuwstelsel.

©VANIN

hartspierweefsel skeletspierweefsel glad spierweefsel

S Afb. 2

` Maak oefening 1 op p. 311.

2 Welke verschillen zijn er in werking tussen de soorten spieren?

OPDRACHT 4 ONDERZOEK

Is de werking van de skeletspieren, gladde spieren en hartspier verschillend?

1 Onderzoeksvraag

Waarin verschilt de werking van gladde spieren, skeletspieren en hartspieren?

2 Hypothese

3 Benodigdheden

wasknijper

elastiek

rekenmachine laptop/computer

4 Werkwijze

1 Tel met je wijs- en middenvinger in je hals of de pols het aantal hartslagen per minuut (hartfrequentie).

2 Wind een elastiek je enkele keren rond het uiteinde van een wasknijper (zie figuur).

3 Neem de wasknijper vast tussen duim en wijsvinger.

4 Knijp gedurende 1 à 2 minuten de wasknijper open en dicht aan ongeveer hetzelfde tempo als jouw hartfrequentie.

5 Ga naar http://www.clickspeedtest.com en kies ‘Clicks in 60 seconds’.

6 Probeer een zo hoog mogelijke klikscore te behalen.

©VANIN

5 Waarneming

• Ik telde hartslagen per minuut.

• Na een of meerdere minuten op de wasknijper te knijpen, voelde ik

• Had je hetzelfde gevoel aan je hart?

• Heb je hetzelfde gevoel in je spijsverteringsorganen na een maaltijd?

• Ik kon klikbewegingen per minuut maken met de wijsvinger, wat overeenkomt met klikbewegingen per seconde.

6 Verwerking

Soort spier Raken vermoeid Snelheid samentrekken

spieren om vingers te bewegen snel / traag

hart snel / traag

spieren in de spijsverteringsorganen snel / traag

7 Besluit

Formuleer een besluit.

8 Reflectie

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

©VANIN

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 om te sporten. Dankzij de skeletspieren kan je lichaam snel inspelen op veranderende omstandigheden. Omdat het snel samentrekken veel energie vereist, zijn skeletspieren vermoeibaar

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.

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.

De verschillende soorten spierweefsel reageren verschillend:

• 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.

3 Hoe verschillen spierweefsels van elkaar?

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

Hoe is spierweefsel microscopisch opgebouwd?

1 Onderzoeksvraag

Je leerde al dat er drie verschillende soorten spieren zijn die op een verschillende manier worden aangestuurd door het zenuwstelsel. Ook leerde je dat die spieren verschillen in werking. Nu bekijk je de verschillende soorten spierweefsel onder de microscoop en onderzoek je of er ook in de microscopische bouw verschillen waar te nemen zijn.

©VANIN

Hoe kunnen we de verschillende soorten spierweefsel microscopisch onderscheiden?

2 Hypothese

3 Benodigdheden

microscoop

preparaat van weefsel van een skeletspier, gladde spier en hartspier van een gewervelde (mens, hond, konijn …)

4 Werkwijze

1 Plaats het preparaat op de tafel van de microscoop.

STAPPENPLAN MICROSCOOP

©VANIN

2 Bestudeer het skeletspierweefsel, glad spierweefsel en hartspierweefsel doorheen de microscoop onder een vergroting van 40x (10x4x) en 100x (10x10x).

5 Waarneming

Teken je waarnemingen bij vergroting 10x4x en bij vergroting 10x10x.

Skeletspier

Gladde spier

Hartspier

6 Verwerking

a Schrijf boven elke foto welke spier wordt voorgesteld.

b Hoe zijn de verschillende soorten spieren microscopisch opgebouwd? Kruis aan in de tabel.

Vorm van cel/ spierweefsel Dwarsgestreept? Aantal kernen Vertakt?

©VANIN

7 Besluit

Noteer een besluit.

cilindrisch spoelvormig kort, vertakt ja nee één meerdere ja nee

Uit opdracht 6 kon je afleiden dat er duidelijke verschillen zijn tussen de verschillende spiercellen wat betreft de vorm van de cellen, het aantal kernen, de aanwezigheid van een dwarse streping of het al dan niet vertakt zijn. Bij de skeletspieren en het hartspierweefsel is die dwarse streping duidelijk aanwezig. Daarom worden de skeletspieren ook dwarsgestreepte spieren genoemd. Hoe het komt dat die dwarse strepen aanwezig zijn, leer je bij de bouw van de dwarsgestreepte spieren.

De bouw van soorten spiercellen verschillen in vorm van de cellen, het aantal kernen, het al dan niet vertakt zijn en het al dan niet voorkomen van een dwarse streping

` Maak oefening 2, 3 en 4 op p. 311-312.

4 Hoe werken dwarsgestreepte spieren?

Dwarsgestreepte spieren of skeletspieren maken het mogelijk dat we bewust kunnen bewegen. Het zijn spieren die onder controle van onze wil staan. Ze kunnen snel samentrekken maar zijn vlug moe.

4.1 Hoe zijn dwarsgestreepte spieren opgebouwd?

A Macroscopische bouw

©VANIN

OPDRACHT 6

Bekijk een sneetje gekookte of rauwe ham of bestudeer de afbeelding.

Duid aan op de figuur en benoem de volgende onderdelen: spier – spierschede – spierbundel – bundelschede – bloedvat – vetweefsel

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. bot pees pees spierbuik bundelschede spierschede spierbundel

W Afb. 3 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.

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.

biceps zenuwuitloper

spierschede

spierbuik

bundelschede bloedvat pees

spiervezel spierbundel met bundelschede

bindweefsel

3D ©VANIN

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 5, 6 en 7 op p. 312-313.

S Afb. 4 Van spier naar spiervezel

B 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.

Je kon eerder al waarnemen dat skeletspieren microscopisch een gestreept uitzicht hebben. Dat gestreepte uitzicht is het gevolg van de microscopische bouw van de spiervezel.

kern spiervezel

celinhoud

dunne eiwitdraad/ actine

membraan

spierﬁbril

©VANIN

donkere band

lichte band lichte band

sarcomeer

dikke eiwitdraad/ myosine

W Afb. 5

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 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

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.

©VANIN

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 myosine en actine op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening van eiwitdraden in de sarcomeren veroorzaakt de dwarse streping van de spiervezels.

` Maak oefening 8 en 9 op p. 313.

prikkel receptor conductor effector reactie impuls impuls

4.2 Hoe ontvangt een dwarsgestreepte spier een impuls van het zenuwstelsel?

Dwarsgestreepte spieren krijgen impulsen van het zenuwstelsel en worden aangestuurd door de wil. Ze voeren gewilde bewegingen uit en worden aangestuurd door het somatisch zenuwstelsel.

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

S Afb. 7

motorische eindplaat

Axon geeft signalen door

spiervezel

Spiervezels die door dezelfde motorische eindplaat worden aangestuurd vormen een motorische eenheid. Niet alle vezels van een spier behoren tot dezelfde motorische eenheid. Hoe meer motorische eenheden een impuls doorsturen, hoe meer spiervezels er samentrekken, en dus hoe sterker de samentrekking van de spier.

Tussen de spiervezels lopen 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.

4.3 Hoe reageren dwarsgestreepte spieren op een impuls van het zenuwstelsel?

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.

1 Wanneer trekt een spier samen?

2 Hoe wordt een spiervezel korter?

©VANIN

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.

BEKIJK DE VIDEO

myoﬁbril/ spierﬁbril

spiervezel

dikke eiwitdraad myosine

sarcomeer in opgespannen spier

Als een spiervezel een impuls ontvangt dan schuiven de eiwitdraden in elkaar en wordt de opgespannen spier korter en dikker.

S Afb. 8

WEETJE

Spiervezels behoren tot de grotere ‘cellen’ van een menselijk lichaam. Ze zijn tot 0,1 mm dik en kunnen langer dan 10 cm worden. In de kleermakersspier, die loopt van de bovenzijde van het bekken tot de binnenkant van de knie, zijn sommige spiervezels 30 cm of langer.

dunne eiwitdraad actine

myoﬁbril

©VANIN

sarcomeer in ontspannen spier

Een ontspannen spier is langer en dunner.

W Afb. 9

OPDRACHT 8

Ga na hoe spieren veranderen als ze werken en beantwoord de bijbehorende vragen.

1 Laat je rechterarm hangen naast je lichaam, met de handpalm naar voren gericht. Leg je linkerhand rond je rechterbovenarm. Ga na op welke manier de spieren aan de bovenzijde (biceps) en onderzijde (triceps) van je arm veranderen als je je rechterarm buigt en strekt. Duid je bevindingen aan in de tabel.

Actie Plaats van de armspier Verandering in lengte Verandering in dikte Verandering in werking buigen

voorzijde (biceps)korter / langerdikker / dunner spant op / ontspant

©VANIN

voorzijde (biceps)korter / langerdikker / dunner spant op / ontspant

achterzijde (triceps)korter / langerdikker / dunner spant op / ontspant strekken

achterzijde (triceps)korter / langerdikker / dunner spant op / ontspant

2 Vraag een klasgenoot om met gesloten ogen op één been te staan. Probeer de klasgenoot uit evenwicht te brengen door een por tegen de schouders te geven, vanuit een willekeurig gekozen richting.

a Welke reacties om de gevraagde positie te bewaren neem je waar bij de leerling?

b Wat is het doel van de samenwerking van de spieren?

3 Wat besluit je uit de twee opdrachten?

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

Onderzoek de macroscopische bouw van dwarsgestreepte spieren aan de hand van het labo bij het onlinelesmateriaal of bekijk de video.

BEKIJK DE VIDEO

BEKIJK DE VIDEO

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.

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. Om de arm te buigen wordt de biceps samengetrokken en is de triceps ontspannen. Om de arm te strekken is de triceps samengetrokken en is de biceps ontspannen. Spieren die een tegengestelde werking hebben en dus ook een tegengestelde beweging uitvoeren, zijn antagonisten

biceps

spaakbeen

ellepijp

triceps biceps

kraakbeenweefsel

pees

spaakbeen

ellepijp

S Afb. 11

triceps

spaakbeen

opperarmbeen

ellepijp

triceps

opperarmbeen

W Afb. 10 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten.

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.

©VANIN

scharniergewricht

Het ellebooggewricht is een scharniergewricht.

Een gewricht is een verbinding tussen twee beenderen die ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Om soepel te kunnen bewegen, zijn de uiteinden van de botten bedekt met een laag kraakbeen. Zo wordt ook de slijtage van de beenderen voorkomen.

gewrichtsholte met gewrichtssmeer

gewrichtsvlakken met kraakbeenweefsel

De beenderuiteinden van het gewricht zijn omhuld door het gewrichtskapsel dat aansluit op het gewrichtskraakbeen. De gewrichtsholte is gevuld met een gewrichtssmeer dat wordt afgescheiden door het 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.

gewrichtskom

gewrichtsband gewrichtskop

gewrichtskapsel

S Afb. 12

Bouw van een gewricht

OPDRACHT 10

Gebruik de afbeelding om de vragen te beantwoorden.

Bij het trappen van de bal maak je twee bewegingen na elkaar.

Eerst trek je je onderbeen naar je bovenbeen toe en buig je je kniegewricht. Daarna strek je je been weer en trap je tegen de bal.

1 Welke spier doet je been buigen?

2 Welke spier doet je been strekken? Daartoe loopt er een spier over je kniegewricht heen.

onderste dijspier (hamstrings) kuitspier

©VANIN

bovenste dijspier (quadriceps) scheenbeenspier

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 myosine en actine 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.

` Maak oefening 10 t/m 14 op p. 314-315.

5 Hoe werken gladde spieren?

Gladde spieren staan niet onder controle van onze wil. Ze werken trager, maar zijn nagenoeg onvermoeibaar.

5.1 Hoe zijn gladde spieren opgebouwd?

A Macroscopische bouw en voorkomen

OPDRACHT 11

Waar in het lichaam komen gladde spieren voor?

1 In de afgebeelde organen komen telkens gladde spieren voor. Duid telkens de spier of spierlaag aan en omschrijf kort wat er gebeurt als die spier of spierlaag samentrekt.

Orgaan

slagader

©VANIN

Wat gebeurt er als gladde spieren samentrekken?

dunne darm

2 Kun je nog andere voorbeelden geven van organen waarin gladde spieren aanwezig zijn?

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.

B Microscopische bouw

In een van de labo’s heb je al waargenomen hoe gladde spieren microscopisch opgebouwd zijn. Gladde spieren vertonen geen dwarse streping omdat de dunne en de dikke eiwitdraden niet sterk geordend zijn. Glad spierweefsel is opgebouwd uit 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.

©VANIN

5.2 Hoe ontvangt

en reageert een gladde spier op een impuls van het zenuwstelsel?

Gladde spieren worden, net als skeletspieren, aangestuurd door het zenuwstelsel. Ze staan echter niet onder invloed van de wil en worden aangestuurd door het autonome zenuwstelsel. Het samentrekken van gladde spieren gebeurt onbewust en zorgt voor een dynamisch evenwicht in je lichaam. Zo trekken bijvoorbeeld de spieren in de bloedvaten in de huid samen bij koude temperatuur.

Net zoals skeletspieren ontvangen gladde spieren een impuls via de axonen van de motorische neuronen. De motorische eindplaat ontvangt dankzij de neurotransmitters de nodige informatie om samen te trekken. Gladde spieren beschikken ook over actine en myosine, maar die eiwitdraden liggen verspreid over de cel. Wanneer gladde spieren een zenuwimpuls ontvangen, schuiven de actine en myosine in elkaar waardoor de cellen korter en dikker worden. Bij die contractie trekt de spiercel samen zoals een kurkentrekker. De naast elkaar gelegen cellen zijn met elkaar verbonden, waardoor de contracties over het gehele weefsel worden doorgegeven Daardoor kunnen gladde spierweefsels over een grote afstand samentrekken en sterk in volume veranderen. Zo kan een volle urineblaas wel 500 ml urine bevatten. Tijdens het plassen trekken de gladde spieren samen zodat een lege urineblaas veel kleiner wordt.

Afb.

S Afb. 13

Glad spierweefsel is opgebouwd uit spoelvormige cellen.

BEKIJK DE VIDEO

Het deel van je zenuwstelsel dat al die automatische processen regelt, is het autonome zenuwstelsel. Het zorgt onbewust voor een dynamisch evenwicht in je lichaam.

WEETJE

Gladde spieren worden niet alleen aangestuurd door het zenuwstelsel maar ook door hormonen. Zo staat de contractie van de baarmoeder onder invloed van het hormoon oxytocine dat een belangrijke rol bij de bevalling speelt. Oxytocine zorgt ook voor het samentrekken van de gladde spieren rond de melkkliertjes bij de borstvoeding.

Hersenen geven een signaal voor de afgifte van oxytocine.

Rekreceptoren in de baarmoeder worden geactiveerd.

De groter wordende baby neemt alle ruimte in de baarmoeder in.

©VANIN

Oxytocine zorgt ervoor dat de gladde spieren van de baarmoeder samentrekken.

De weeën worden sterker tot de baby geboren wordt.

Gladde spieren staan niet onder invloed van de wil. Wanneer gladde spiercellen ter hoogte van de motorische eindplaat een zenuwimpuls ontvangen, schuiven de actine en myosine over elkaar en wordt de spiercel korter en dikker.

` Maak oefening 15 op p. 315.

S Afb. 15 Ook hormonen kunnen gladde spieren aansturen.

6 Het hart, een buitenbeentje tussen de spieren?

sinusknoop

rechterboezem

AV-knoop rechterkamer

WEETJE

linkerboezem

Cellen van de hartspier zijn kort en vertakt. Ze bevatten één centraal celkern skeletspieren vertonen ze een duidelijke streping omdat actine en myosine geordend zijn. De hartspiercellen zijn eveneens georganiseerd in spierbundels.

linkerkamer

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.

©VANIN

Om het hart te laten samentrekken ontstaat er een elektrisch signaal op een plaats in het hart zelf, de sinusknoop. Omdat de hartcellen stevig met elkaar verbonden zijn, kan dat signaal van cel tot cel doorgegeven worden. Je ziet die verbinding als een donkere lijn

De sinusknoop is een soort natuurlijke pacemaker. Het elektrisch signaal dat over het hartweefsel wordt doorgegeven, laat de boezems en de kamers achtereenvolgens samentrekken. Daardoor wordt het bloed in twee stappen door het hart wordt gepompt: eerst vanuit de boezems naar de kamers en dan vanuit de kamers uit het hart.

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.

S Afb. 16

Cellen van een hartspier

S Afb. 17

Bouw van het hart

BEKIJK DE VIDEO

7 Hoe werken de spieren bij andere dieren?

Vliegen lopen ondersteboven.

heup dijring dij scheen voet klauwtje zuignapje

S Afb. 18

Gelede insectenpoot eindigt op de voet met twee klauwtjes en een tweedelig zuignapje.

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.

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.

De twee vleugels van de vlieg staan ingeplant op het borststuk. 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.

©VANIN

S Afb. 19

Vergelijking tussen de antagonistische werking van pootspieren

(exoskelet) en armspieren

de mens (inwendig skelet)

rugplaat

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.

S Afb. 22

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

De regenworm glijdt over de bodem.

Regenwormen hebben een gesegmenteerd lichaam; het lijkt wel of hun lichaam in kleine, afzonderlijke kamertjes verdeeld is. Elk segment is volledig gevuld met lichaamsvloeistof. Dat geeft de regenworm een zekere stevigheid. De lichaamsvloeistof is het hydroskelet van de regenworm.

In de lichaamswand komen twee spierlagen voor: de kringspieren aan de buitenkant en de lengtespieren aan de binnenkant. Op de buikzijde en op de flanken steken per segment vier paar stijve haren of borstels uit. De borstels kunnen zich met behulp van borstelspieren als weerhaakjes in de bodem vastzetten.

De typische manier waarop de regenworm zich voortbeweegt, komt tot stand door een samenwerking van de twee spierlagen in de lichaamswand, de lichaamsvloeistof en de borstels.

©VANIN

Als de kringspieren samentrekken, wordt de diameter van de worm kleiner. Omdat elk segment is afgesloten, drukt de lichaamsvloeistof tegen de tussenschotten waardoor de worm daar langer en smaller wordt. Als reactie op het langer worden van het segment, trekken de lengtespieren samen. Daardoor wordt het segment korter en drukt de lichaamsvloeistof op de lichaamswand van de worm waardoor de diameter van het segment groter wordt. Daar wordt de worm korter en dikker.

Doordat de borstels zich achteraan vastzetten in de bodem, kan het segment zich alleen maar in voorwaartse richting verlengen.

tussenschot segment S Afb. 23 Vereenvoudigde voorstelling van de segmentatie bij de regenworm

lengtespieren

BEKIJK DE VIDEO

borstels darm kringspieren

S Afb. 25

Contractiegolf bij de voortbeweging van de regenworm

A Resultaat van de contractie van lengtespieren in het segment

B Resultaat van de contractie van kringspieren in het segmentA

opperhuid

lichaamsholte met lichaamsvloeistof borstels kringspieren lengtespieren tussenschot

W Afb. 24

Voortbewegingsstructuren bij de regenworm

A Dwarse doorsnede

B Overlangs doorsnede – De segmenten zijn gevuld met lichaamsvloeistof.

©VANIN

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.

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

Skeletspieren staan wel / niet onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatische zenuwstelsel.

Bouw Werking

Macroscopisch

• Skeletspieren bestaan uit meerdere , die zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige

• Bindweefsel vormt de 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. spierbuik spierschede

a hartspierweefsel

Microscopisch

hartspiercel

• Elke spiervezel ontvangt een aftakking van een motorisch axon, dat eindigt op een

Alle spiervezels die samen aangestuurd worden door een motorisch axon noemen we een .

• Skeletspieren trekken samen, maar zijn

Door het gebruik van deze spieren kunnen we lichaamsdelen .

• Skeletspieren overbruggen meestal

©VANIN

• De spiervezels bevatten meerdere kernen en zijn

b skeletspierweefsel

skeletspiervezel

. Wanneer een skeletspier samentrekt, bewegen de beenderen ten opzichte van elkaar.

• Skeletspieren zijn opgebouwd uit

microscopisch beeld van hartspierweefsel microscopisch beeld van skeletspierweefsel

• De dwarse streping ontstaat door eiwitdraden of , die geordend zijn in

. Wanneer die sarcomeren , trekken de spieren samen.

• De sarcomeren verkorten door het over elkaar glijden van de , namelijk

• Omdat spieren enkel samentrekken na het ontvangen van impulsen, werken ze meestal in paren: de

Gladde spieren

Gladde spieren staan wel / niet onder controle van de wil en worden aangestuurd door het autonome zenuwstelsel.

hartspierweefsel

skeletspierweefsel

spierweefsel

hartspierweefsel

Macroscopisch

cellen bevinden zich in , maar die zijn

hartspiercel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

moeilijk met het blote oog te onderscheiden.

Werking

• Gladde spieren trekken samen en zijn .

• Gladde spieren bevinden zich in en kunnen de hele dag functioneren om levensprocessen te verrichten.

de spieren zijn opgebouwd uit , zonder

dwarse streping met

skeletspiervezel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

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

©VANIN

• De hartspier is opgebouwd uit vertakte cellen die bevatten en zijn.

hartspiercel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

Werking

• De hartspier trekt en samen en is nagenoeg .

• De hartspier kan gedurende het hele leven rondsturen in het lichaam zodat organen kunnen blijven functioneren.

a hartspierweefsel

b skeletspierweefsel

hartspiercel

skeletspiervezel

Mijn notities

b glad spierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

©VANIN

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.

bewuste / onbewuste reactie

c Leng teen 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

Vul onder elke kolomtitel in welke spieren dat kenmerk vertonen.

Eén kernDwarse streping Kunnen samentrekken

©VANIN

Trekken samen onder invloed van autonoom zenuwstelsel

Trekken samen onder invloed van somatisch zenuwstelsel

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

niet onder invloed van de wil

komt voor bij alle skeletspieren

spoelvormige cellen

langzaam samentrekken en vrijwel onvermoeibaar

vertakte spiervezels

geordende ligging van dunne en dikke eiwitdraden

krachtig samentrekken en vrijwel onvermoeibaar

Soort spierweefsel

Op de afbeeldingen zie je drie typen spierweefsel. Omcirkel het type dat kan samentrekken onder invloed van de wil.

©VANIN

Skeletspieren hebben in doorsnede dezelfde opbouw. Met welk nummer zijn de delen op de figuur aangeduid?

Naam Nummer

bundelschede spiervezel

pees spierschede

Duid de volgende delen aan op de figuur: spierschede, bundelschede, spiervezels.

Rangschik van klein naar groot: spier, spiervezel, celkern, spierbundel.

Schrijf naast elk nummer in de tabel de naam van het aangeduide deel.

©VANIN

Vul het passende begrip bij de omschrijving in.

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

Het buigen van de arm wordt veroorzaakt door: het korter worden van spiervezels in de spier aan de voorzijde van je bovenarm. het korter worden van spiervezels in de spier aan de achterzijde van je bovenarm. het langer worden van spiervezels in de spier aan de voorzijde van je bovenarm.

Welke bewering is correct? Als een spier een impuls ontvangt dan… zal ze samentrekken. zal ze langer worden. kan ze langer worden of samentrekken.

Op de tekening zie je de biceps en de triceps van een arm in zijaanzicht. De cirkel boven de arm stelt het hoofd in zijaanzicht voor.

a Teken de neus van de persoon op de juiste plaats in elke cirkel; houd rekening met de ligging van biceps en triceps.

b Bij het buigen en strekken van de arm verandert de omvang van biceps en triceps. Teken met potlood op de juiste stippellijn de omtrek van beide spieren bij het buigen en strekken.

c Als je de spiermassa van biceps en triceps vergelijkt, stel je een duidelijk verschil vast. Waaraan is dat verschil te wijten?

situatie 1: arm buigen

situatie 2: arm strekken

Een voorbeeld van antagonisten is de spier die het hoofd doet knikken en de spier die het hoofd doet nee schudden. Is die stelling correct? Motiveer je antwoord.

triceps

biceps

Bestudeer aandachtig de figuur en beantwoord de vragen.

a Schrap wat niet past.

De biceps is samengetrokken / ontspannen. De triceps is samengetrokken / ontspannen.

b Wat is het belangrijkste verschil in de onderlinge positie van actine en myosine in een ontspannen spierfibril? Vul in.

Bij een spierfibril in rust zijn de actine- en myosinefilamenten

. De spierfibril is dan dun en .

c Wat gebeurt er met de actine- en myosinefilamenten als de spier samentrekt?

©VANIN

Toon met een voorbeeld aan hoe een gladde spier helpt aan de homeostase. Noteer alle stappen van het regelsysteem in de tabel.

prikkel

receptor conductor effector reactie impuls

Verder oefenen? Ga

Z-plaat

myosine

actine

myosine

Z-plaat

Î Hoe worden klieren aangestuurd?

LEERDOELEN

Je weet al:

M dat klieren effectoren zijn die zorgen voor een gepaste reactie op een prikkel;

M hoe endocriene klieren zijn opgebouwd en werken.

Je leert nu:

M hoe exocriene klieren zijn opgebouwd en werken;

M de bouw en werking van exo- en endocriene klieren vergelijken;

M de rol van exo- en endocriene klieren in het regelsysteem uitleggen.

1 Wat zijn exocriene klieren?

Door het afscheiden van stoffen helpen klieren het lichaam optimaal te functioneren. Zo helpen zweetklieren de lichaamstemperatuur op peil houden en beschermt traanvocht de ogen. Bij de spijsvertering zorgen verschillende klieren voor spijsverteringssappen die nodig zijn voor het verkleinen van voedsel tot deeltjes die doorheen de darmwand opgenomen kunnen worden. Andere klieren helpen ons lichaam dan weer om gepast te reageren op situaties. Adrenaline, bijvoorbeeld, wordt in de bijnieren aangemaakt en zorgt in een stresssituatie voor een snellere ademhaling, een hogere hartslag en een verhoogde toevoer van energie naar de spieren zodat je kunt wegvluchten. In dit hoofdstuk gaan we na welke soorten klieren er bestaat en hoe

klieren worden aangestuurd.

©VANIN

Je leerde al dat hormonen geproduceerd worden in endocriene klieren. Die klieren produceren nuttige producten en scheiden die af in de bloedbaan. In ons lichaam komen er ook andere klieren voor, de exocriene klieren. Je onderzoekt nu de bouw en de functie van die soort klieren.

OPDRACHT 12

Bekijk aandachtig de onderstaande tekeningen en beantwoord de vragen.

traanklier

©VANIN

neusholte

S Afb. 26

Voorbeelden van exocriene klieren

A Traanklier

B Talgklier en zweetklier in de huid

C Kliercellen in de maagwand

Exocriene klier Klierproduct Functie

traanklier

talgklier

zweetklier

kliercel in de maagwand

1 Waar scheiden die klieren hun producten af? Schrap wat niet past. in ruimtes die in rechtstreeks contact staan met de buitenwereld / in het bloed

2 Welke klier zorgt voor de uitscheiding van zowel nuttige stoffen als afvalstoffen?

3 Worden klierproducten altijd in een gespecialiseerde klier geproduceerd?

OPDRACHT 13

Lees aandachtig de onderstaande tekst en teken zelf een doorsnede van een speekselklier. Benoem de vetgedrukte woorden uit de tekst op je 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 naar de mondholte. 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. Een laagje zenuwvezels mag dus niet ontbreken op je tekening.

©VANIN

Als je eet, wordt er een heleboel speeksel met je voedsel vermengd. Wat je net getekend hebt, is maar een klein onderdeel van een speekselklier. De volledige speekselklier kun je vergelijken met een tros druiven waarbij elke druif overeenkomt met jouw tekening. Alle kleine afvoerbuisjes monden dan uit in één grotere afvoerbuis.

OPDRACHT 14

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 afvoergang

speekselklier oorsmeerklier

W Afb. 27

Afvoergang speekselklier (links) en afvoergang oorsmeerklier (rechts)

©VANIN

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.

Het lichaamsoppervlak en alle ruimtes in het lichaam die rechtstreeks in verbinding staan met de buitenwereld, vormen het uitwendig milieu. Daarom noemen we ze exocriene klieren. 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. Je weet al dat we spreken van secretie wanneer een klierproduct in ons lichaam een nuttige functie vervult. Wanneer het afgescheiden product een afvalstof is, dan spreken we van excretie. is. De zweetklieren vormen daarin een bijzonder geval. Zo vervult het water dat zweetklieren produceren een nuttige rol in de thermoregulatie van ons lichaam. Sommige zweetklieren kunnen met het water ook zouten uit het lichaam verwijderen, een vorm van uitscheiding. Zweetklieren kunnen dus een dubbele functie hebben.

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.

'Exo' betekent 'naar buiten'.

ondertongspeekselklier

S Afb. 28

oorspeekselklier

speeksel uit de afvoergang mondslijmvlies slagader ader

haarvaten

©VANIN

onderkaakspeekselklier

klierzakje (doorsnede)

klierzakje (buitenaanzicht)

Speekselklieren zijn exocriene klieren die trosvormig zijn opgebouwd uit verschillende klierzakjes.

Het uitwendig milieu is het lichaamsoppervlak en alle ruimtes in het lichaam die rechtstreeks in verbinding staan met de buitenwereld.

S Afb. 29 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.

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. 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

` Maak oefening 1 t/m 3 op p. 329.

S Afb. 30 Zweetklier

spieren

darmplooi

kliercel

S Afb. 31

Kliercellen in de darmwand

2 Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren?

OPDRACHT 15

Bekijk aandachtig de onderstaande figuren en beantwoord de vragen.

klierzakje (buitenaanzicht)

©VANIN

klierzakje (doorsnede)

haarvaten

speeksel uit de afvoergang mondslijmvlies slagader ader

strottenhoofd

spierlaagje

klierzakje

haarvaten

kliercel zenuwvezel

afvoerbuis voor speeksel W Afb. 32 Speekselklier

kliercel

haarvat

schildklier

luchtpijp

slagader

ader

opname van stoffen, o.a. jodium afscheiding van thyroxine

klierblaasje W Afb. 33 Schildklier

1 Wanneer je de bouw van de speekselklier en de schildklier vergelijkt, merk je een aantal verschillen op. Noteer welke verschillen aanwezig zijn bij de speekselklier.

2 Waar scheiden de exocriene klieren hun klierproduct af?

3 Waar scheiden de endocriene klieren hun klierproduct af?

4 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?

OPDRACHT 16

Welke rol spelen klieren in het regelsysteem in ons lichaam?

Je hebt al geleerd dat de endocriene klier in het regelsysteem zowel als receptor, conductor en effector beschouwd kan worden.

1 Bekijk de onderstaande voorbeelden. Verbind ze telkens met de rol van de exocriene of endocriene klier.

Voorbeeld

De speekselklier produceert speeksel om zetmeel af te breken tot glucose.

Een te lage bloedsuikerconcentratie wordt opgemeten door een alfacel in de eilandjes van Langerhans (verandering in concentratie van een stof).

Als reactie op een lage hoeveelheid zuurstofgas produceren kliercellen in de nieren het hormoon EPO.

De bijnier vangt een zenuwimpuls op de hersenen om adrenaline te produceren.

De alvleesklier produceert hormonen om een verandering in de suikerspiegel bij te sturen.

De talgklier produceert talg om de haren soepel te houden.

Schildklierstimulerend hormoon zet de schildklier aan om het schildklierhormoon aan te maken.

Tijdens het examen maakt de bijnier adrenaline aan.

2 Spelen endocriene en exocriene klieren dezelfde rol in het regelsysteem? Leg uit.

Rol

effector

conductor

receptor

OPDRACHT 17 ONDERZOEK

Vergelijk de microscopische bouw van endocriene en exocriene klieren aan de hand van het labo bij het onlinemateriaal.

OPDRACHT 18

Welke verschillen zijn er tussen exocriene en endocriene klieren? Schrap wat niet past.

©VANIN

EXOCRIENE / ENDOCRIENE klier

secretie

• plaats: uitwendig / inwendig milieu

• product: een hormoon / geen hormoon

bouw

• klierzak je: 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

voorbeelden

traanklier, schildklier, speekselklier, bijnier

EXOCRIENE / ENDOCRIENE klier

secretie

• plaats: uitwendig / inwendig milieu

• product: een hormoon / geen hormoon

bouw

• klierzak je: 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

voorbeelden

traanklier, schildklier, speekselklier, bijnier

Endocriene en exocriene klieren verschillen in bouw en werking.

De meeste exocriene klieren zijn opgebouwd uit een klierzakje met in de wand vele kliercellen. Die kliercellen maken klierproducten en scheiden ze af aan de buitenwereld via een afvoerbuis. Bloedvaten rondom de klier leveren de nodige stoffen aan de klier. Een exocriene klier kan ook een enkele kliercel zijn zoals de kliercellen in de wand van maag en darmen.

Zenuwvezels geleiden informatie van een prikkel naar die exocriene klieren, die dan reageren door kliersappen te produceren. Exocriene klieren zijn dus effectoren

De meeste endocriene klieren zijn groepjes kliercellen of een klierblaasje omgeven door haarvaten, die de bouwstoffen voor de aanmaak van het klierproduct leveren. Endocriene klieren hebben geen afvoerbuis. Hun producten, hormonen, worden rechtstreeks aan het bloed afgegeven. Omdat de endocriene klier prikkels opvangt, is het een receptor

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 rol als receptor in het regelsysteem; de geproduceerde hormonen zijn de signaalstoffen en zetten effectoren aan het werk.

©VANIN

OPDRACHT 19

Bestudeer de tekening van de alvleesklier en beantwoord de vragen.

Hormonen worden in het bloed afgegeven.

alvleessap

spijsverteringssappen alvleessap en galsap

twaalfvingerige darm klierzakje

eilandje van Langerhans afvoerbuis alvleessap productie van alvleessap, in klierzakje bloedvat

Kliercel produceert enzymen voor de vertering.

1 Wat is de endocriene functie van de alvleesklier?

2 Wat is de exocriene functie van de alvleesklier?

α-cellen produceren het hormoon glucagon. β-cellen produceren het hormoon insuline.

W Afb. 34 Bouw en werking van de alvleesklier

galsap

alvleesklier

Een bijzondere klier is de alvleesklier. De klierzakjes van het exocriene klierweefsel produceren alvleessap en scheiden dat via een afvoerbuis uit in de twaalfvingerige darm. Daar neutraliseert het maagzuur en helpt het bij de vertering. Tussen de exocriene klierzakjes bevinden zich ook endocriene kliercellen, de eilandjes van Langerhans, die het glucosegehalte in het bloed regelen.

galbuis bloedvat

endocrien: cellen in de eilandjes van Langerhans produceren glucagon en insuline

©VANIN

afvoerbuis alvleessap

twaalfvingerige darm

S Afb. 35 De alvleesklier, een gemengde klier

exocrien: kliercellen produceren alvleessap voor de vertering

Exocriene klieren:

• halen hun stoffen 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 receptor in ons lichaam. Ze reageren op een verandering in concentratie van een stof.

` Maak oefening 4 t/m 10 op p. 329-331.

De termen excretie en secretie worden soms door elkaar gehaald.

• Bij secretie wordt door een klier een product uitgescheiden dat nog een functie voor het lichaam heeft. Endocriene klieren doen aan secretie, de hormonen die geproduceerd worden zijn nodig voor een goede lichaamswerking.

• Excretie is het proces waarbij stoffen worden uitgescheiden die het lichaam niet meer nodig heeft. Exocriene klieren kunnen aan secretie en excretie doen. Speekselklieren doen aan secretie, ze scheiden speeksel af dat we nodig hebben om voedingsstoffen af te breken. Zweetklieren scheiden vocht af om af te koelen (secretie), maar dat vocht bevat ook afvalstoffen (excretie).

WEETJE

3 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.

©VANIN

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.

Inktvissen beschikken over klieren waarmee ze een donkere kleurstof produceren. De inkt wordt in een inktzak opgeslagen en naar buiten gespoten om te kunnen ontsnappen bij gevaar. 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.

BEKIJK DE VIDEO

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

klierzakje

©VANIN

haarvaten

spierlaagje

schildklier

Exocriene klieren geven hun klierproducten af aan het milieu

Voorbeeld: spijsverteringssappen nodig voor de afbraak van voedsel worden afgegeven in het spijsverteringsstelsel.

Bouw:

• of verspreid liggende cellen

klierblaasje

Endocriene klieren geven hun klierproducten, , af aan het milieu.

Voorbeeld: hormonen voor het regelen van de stofwisseling bij de schildklier.

• Bouw:

In het regelsysteem fungeren exocriene klieren als in het regelsysteem.

Zij zorgen voor de op de prikkel.

Voorbeeld: speekselklieren produceren speeksel voor de afbraak van voedsel.

• groepjes kliercellen of

• geen

In het regelsysteem fungeren endocriene klieren als . Ze zijn gevoelig voor zenuwimpulsen of concentratieveranderingen van bepaalde stoffen en reageren daarop met de productie van hormonen. Die hormonen kunnen meerdere effectoren activeren om te reageren.

Voorbeeld: de bijnier produceert adrenaline na een zenuwsignaal. Adrenaline zet de effectoren aan het werk.

De alvleesklier is een gemengde klier:

• 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.

JANOG 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 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.

Mijn notities

©VANIN

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.

Klieren

oorsmeerklieren

bijnieren

lever (galsap) eierstokken

speekselklier traanklier schildklier melkklier

Ruimtes in contact met de buitenwereld In het bloed

©VANIN

Zweet wordt gemaakt door zweetklieren. Via welke structuur komt het zweet aan het lichaamsoppervlak terecht?

Waarom zijn slijmbekercellen in de slijmvliezen die de binnenzijde van de luchtpijp bekleden exocriene klieren?

Noteer onder elke klier of het gaat om een endocriene of exocriene klier. Verklaar je antwoord.

Verklaring:

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?

©VANIN

Zijn de volgende stoffen klierproducten van exocriene of endocriene klieren? Zet een kruisje in de juiste kolom.

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.

Bestudeer de schematische tekening van klierweefsel in de alvleesklier. Beantwoord de vragen.

a 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.

©VANIN

b Duid aan op de figuur: endocriene klier, exocriene klier.

Noteer bij elk voorbeeld de rol van de klier of het hormoon in het regelsysteem. Kies uit de volgende termen: receptor, conductor en effector.

a De zweetklier produceert water om het lichaam af te koelen.

b Progesteron zet het baarmoederslijmvlies aan om zich voor te bereiden op een eventuele innesteling van het embryo.

c De melkklier produceert moedermelk nadat de baby aan de tepel zoog.effector

d De β-cel is gevoelig voor een verandering van de glucoseconcentratie in het bloed.

e De ontwikkeling van de mannelijke geslachtsorganen worden gestimuleerd door testosteron.

f De bijnieren produceren adrenaline bij spanning.

Verder oefenen? Ga naar .

Zenuwstelsel

Hormonaal stelsel

conductor

Geleiding van een elektrisch signaal via neuronen.Hormonen zijn signaalstoffen: ze brengen informatie over. Ze worden gemaakt in endocriene klieren en uitgescheiden in de bloedbaan.

effector

• Dwarsgestreepte spieren zijn vaak verbonden aan skeletdelen. Ze staan onder invloed van de wil en worden dus aangestuurd door het somatische zenuwstelsel.

• Gladde spieren in wanden van organen en buizen worden aangestuurd door het autonome zenuwstelsel en staan niet onder invloed van de wil.

• De har tspier 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

• 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 har tspier werkt als een pomp die ervoor zorgt dat het bloed wordt rondgestuurd.

©VANIN

• Exocriene klieren scheiden een secretieproduct af in het uitwendig milieu.

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 groepen cellen zijn, zoals in spieren en organen. Endocriene klieren geven stoffen af aan het bloed, dus aan het inwendig milieu.

reactie

In het regelsysteem fungeren dwarsgestreepte spieren, gladde spieren en exocriene klieren als effectoren: ze reageren op signalen afkomstig van het zenuwstelsel.

Naargelang de aard van de effector treedt er een andere reactie op:

• klieren zullen klierproducten produceren;

• spieren kunnen ontspannen of samentrekken;

• organen kunnen geactiveerd of geblokkeerd worden. samenhang tussen conductoren en effectoren of regelsysteem

In het regelsysteem spelen endocriene klieren een rol. Endocriene klieren fungeren als receptor. Ze worden geprikkeld door een zenuwimpuls of door een verandering in concentratie van belangrijke stoffen. Een endocriene klier produceert hormonen, die meerdere effectoren aan het werk kunnen zetten.

BEKIJK DE KENNISCLIP

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.

1 Vul aan.

zenuwimpuls naar de hypothalamus hypothalamus

voorkwabhypofyse prolactine oxytocine

achterkwabhypofyse

W Afb. 36 Regelsysteem borstvoeding

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 klier. Ze produceert de hormonen prolactine en oxytocine. Die hormonen worden in de bloedbaan.

2 Welke zijn de effectoren van de hormonen prolactine en oxytocine?

©VANIN

3 Omcirkel het juist antwoord. Verklaar je keuze. De spiertjes rondom de melkgangen zijn dwarsgestreepte / gladde spieren.

4 Bekijk de afbeelding aandachtig en vul het onderstaande schema aan. prikkel

conductor effector hormonen zenuwimpuls

5 Welke prikkel houdt de melkproductie in gang?

6 Kun je hier spreken over een feedbackmechanisme?

7 Is dat een voorbeeld van een positieve of negatieve feedback? Verklaar je keuze.

©VANIN

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.

prolactine melkproductie oxytocine melkinjectie

THEMA 05 HOE WORDT DE WERKING VAN PLANTEN GEREGELD?

Î Ik snak naar water

Deze plant kreeg al een tijdje geen water. Ontdek hoe de plant reageert als ze weer water krijgt.

Hoe ga je te werk?

1 Bekijk de video.

2 Beantwoord de vragen.

Wat gebeurt er?

1 Hoe ziet de plant eruit nadat ze lange tijd geen water heeft gekregen?

2 Hoe reageert de plant als ze water krijgt?

Hoe zit dat?

1 Waarom hangen de bladeren slap als de plant watertekort heeft?

2 Hoe komt het dat de bladeren van de plant weer fris worden nadat ze water heeft gekregen?

3 De plant zal bij watertekort proberen om de verdamping van water te beperken. Welke structuren in de plant regelen dat?

` Welke prikkels kan een plant opvangen?

` Hoe reageren planten op prikkels?

` Hoe regelen planten hun reacties op een prikkel?

` Hoe houdt een plant zijn inwendig milieu in evenwicht?

` Hoe gebeurt het transport in de plant?

` Hoe regelt de plant zijn waterhuishouding?

We zoeken het uit!

VIDEO

Wat weet je al van de functies van een plant en haar plantendelen?

OPDRACHT 1

Welke grote delen van de plant ken je?

OPDRACHT 2

Combineer het worteldeel met zijn omschrijving. Noteer het passende nummer bij de juiste omschrijving.

©VANIN

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 (H2O) – koolstofdixoide (CO2) – glucose (C6H12O6) – zuurstofgas (O2) – stralingsenergie

1 Welke stoffen heeft de plant nodig voor de fotosynthese?

2 Hoe neemt de plant deze stoffen op?

3 Welk fotosyntheseproduct heeft de plant nodig?

4 Welke stof is een afvalstof in het fotosyntheseproces en verlaat de plant?

5 Vul nu de stoffen van de stofomzetting tijdens het fotosyntheseproces in op de juiste plaats.

stofomzetting in een plantencel

©VANIN

Een plant bevat de volgende grote delen: een wortel, een stengel, bladeren, bloemen en vruchten met zaden.

• 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.

• 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.

het opvangen en reageren op prikkels bij planten?

LEERDOELEN

Je weet al:

M wat een prikkel is;

M dat een prikkel een regelsysteem activeert;

M dat planten reageren op droge omstandigheden door de huidmondjes te sluiten.

Je leert nu:

M welke verschillende prikkels planten kunnen opvangen;

M op welke manieren planten op prikkels kunnen reageren.

1 Welke prikkels kunnen planten waarnemen?

Je leerde al dat planten de huidmondjes sluiten als de omgeving droog is en dat ze die weer openen als het vochtig is. Welke andere prikkels kunnen planten opvangen? En hoe reageren ze daarop? In dit hoofdstuk leer je er meer over.

©VANIN

OPDRACHT 4 ONDERZOEK

Bij het onlinelesmateriaal vind je twee labo’s terug.

1 Labo: Onderzoek welke invloed licht op een plant heeft.

2 Labo: Onderzoek welke invloed zwaartekracht op een plant heeft.

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

Bekijk aandachtig de reacties van planten in de volgende situaties.

1 Noteer op welke prikkel de plant reageert.

Prikkel:

S Afb. 4 Bij lage temperaturen sluiten krokussen hun bloemen. Zo beschermen ze hun meeldraden en stamper tegen de koude.

Prikkel:

2 Lees de tekst en beantwoord de vragen

Afb. 3 Kruidje-roer-me-niet sluit de blaadjes om zich te beschermen.

Prikkel:

©VANIN

S Afb. 5 Wortels groeien naar beneden. Daar kunnen ze water en voedingsstoffen vinden.

Prikkel:

Je kunt deze tekst lezen omdat fotoreceptoren in je ogen het licht waarnemen en vervolgens signalen doorsturen naar je hersenen. Net zoals dieren zitten planten boordevol gespecialiseerde structuren die prikkels kunnen opvangen: de receptoren. Die receptoren liggen verspreid over de hele plant en kunnen onderling sterk verschillen.

Planten hebben licht nodig voor de fotosynthese. Zo kunnen ze hun eigen voedingsstoffen aanmaken. Fotoreceptoren stellen planten in staat om dat licht waar te nemen.

Planten zijn ook in staat aanraking of beweging waar te nemen. Dat doen ze met mechanoreceptoren

S Afb.

Planten draaien met de zon mee.

VIDEO

OPDRACHT 5 (VERVOLG)

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

2 Welke structuren nemen aanraking en beweging waar?

3 Waar liggen die structuren in de plant?

4 Wat is het nut voor planten om prikkels te kunnen opvangen?

OPDRACHT 6 DOORDENKER

Beantwoord de vraag.

In het internationaal ruimtestation zou een plant in elke richting kunnen groeien omdat er geen zwaartekracht is. Toch groeien planten uiteindelijk in een welbepaalde richting. Waarom?

©VANIN

Planten kunnen prikkels opvangen

Planten hebben echter geen zintuigen. Ze gebruiken gespecialiseerde structuren die verspreid liggen in het organisme, om prikkels waar te nemen. Dat zijn de receptoren

Meerdere prikkels worden door specifieke receptoren waargenomen:

• fotoreceptoren: receptoren die lichtprikkels waarnemen;

• mechanoreceptoren: receptoren die aanraking en beweging waarnemen.

Dankzij die receptoren kunnen planten veranderende omstandigheden waarnemen en er gepast op reageren om zo hun overlevingskansen te verhogen. Ze reageren op uitwendige prikkels zoals aanraking, licht, zwaartekracht en temperatuur.

` Maak oefening 1 op p. 350.

De meeste prikkels waarop planten reageren, ontstaan uitwendig: tekort aan water, tekort aan voedingsstoffen … Wetenschappers zoeken nog volop uit hoe planten reageren op inwendige veranderingen. Watertekort bij een plant ontstaat bijvoorbeeld bij de wortels die te weinig water opnemen. Binnen in de plant merken receptoren ook die verandering van het watergehalte op. Er ontstaat dan een kettingreactie aan complexe mechanismen die de plant helpen gepast te reageren op de veranderende omstandigheid. Plantenhormonen spelen daarin een cruciale rol. Maar daar leer je later in dit thema meer over.

BEKIJK DE VIDEO

S Afb. 6

Tomatenplant onder ledlicht in het ISS

WEETJE

S Afb. 7 Kamerplanten verzorgen bestaat voornamelijk uit het kiezen van een goede standplaats, water geven en op zijn tijd verpotten.

2 Hoe reageren planten op prikkels?

Wanneer een gevaarlijk hond je achterna zit, loop je vast weg. Planten kunnen zich niet verplaatsen en moeten dus gebruik maken van andere mechanismen om op prikkels te reageren. Krokussen gebruiken beweging als reactie op een aanraking (= uitwendige prikkel). Ook andere planten, zoals zonnebloemen en het kruidje-roer-me-niet, kunnen bewegen als reactie op prikkels.

De reuzenberenklauw reageert op een andere manier. Wanneer je die plant aanraakt, komen er kliersappen vrij. In combinatie met de zon kunnen die sappen je huid irriteren en zelfs brandwonden veroorzaken. De plant doet aan kliersecretie om zich te beschermen.

2.1 Beweging als reactie

©VANIN

1 Scan de QR-codes en bekijk de filmpjes van de planten.

2 Beantwoord de vragen en vul de tabel aan.

S Afb. 8 De reuzenberenklauw kan tot wel twee meter hoog worden en is een imposante plant in de wegberm.

OPDRACHT 7 (VERVOLG)

5 Waarneming 6 Verwerking

1 Hoe reageren de planten op prikkels?

WAARNEMING

VERWERKING

Reactie? Prikkel? Is de reactie gericht naar de prikkel? bonenplant ja neen

venusvliegenval ja neen

radijsjes ja neen

paardenbloemen ja neen

2 Bekijk nog eens aandachtig de laatste kolom. Kijk naar de plaats van de prikkel en formuleer het verschil tussen de reacties.

3 Wat zijn de effectoren bij deze plantenbewegingen?

4 Doordenker: Waarom klapt de venusvliegenval pas dicht bij een sterkere aanraking?

7 Besluit

Formuleer een besluit.

We onderscheiden twee soorten bewegingsreacties:

• •

8 Reflectie

Planten bewegen als reactie op prikkels. Bloemen en stengels groeien naar het licht, een stengel windt zich rond een stok, wortels groeien naar beneden, een venusvliegenval klapt dicht om een vlieg te vangen …. Die bewegende plantendelen functioneren als effectoren.

De bewegingsreactie van planten op eenzelfde 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 de richting van de uitwendige prikkel.

Bijvoorbeeld: radijsjes groeien naar het licht toe.

2 Een nastie is een beweging van plantendelen veroorzaakt maar niet gericht door de prikkel.

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

Bij de gerichte beweging, een tropie, kun je nog een stapje verder gaan.

• Positieve tropie: plant beweegt naar de prikkel toe.

• Negatieve tropie: plant beweegt van de prikkel weg.

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.

©VANIN

aard van de prikkel Grieks voorvoegsel licht foto aanraking thigmo zwaartekracht geo temperatuursverandering thermo

• We spreken van fototropie en fotonastie

• We spreken van thigmotropie en thigmonastie

S Afb. 9 Kiemplantje groeit naar het licht.

S Afb. 10 Paardenbloem opent bij daglicht, sluit bij nacht.

OPDRACHT 8 DOORDENKER

Je kon al een aantal reacties van planten bestuderen.

1 Beoordeel voor elke reactie of het om een tropie of een nastie gaat.

2 Noteer daarna de correcte naam van elke plantenbeweging in de laatste kolom. voorbeelden tropienastienaam plantenbeweging

a Het kruidje-roer-me-niet vouwt zijn blaadjes dicht bij aanraking.

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

c Jonge zonnebloemen bewegen mee met de zon.

d De wortels van planten groeien naar beneden.

e De stengels van planten groeien naar omhoog.

f De venusvliegenval klapt dicht.

g Radijsjes groeien naar het licht.

h Een bonenplant slingert rond een stok.

I Paardenbloemen openen wanneer het licht is.

OPDRACHT 9 DOORDENKER

Onder invloed van de zwaartekracht groeien stengels naar boven en wortels naar beneden.

a Hoe noem je beide reacties?

- Stengels groeien naar boven:

- Wortels groeien naar beneden:

b Verklaar.

©VANIN

2.2 Kliersecretie als reactie

OPDRACHT 10

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

Stel dat je op een warme zomerdag in short door hoge begroeiing loopt. Plots krijg je jeukende bobbeltjes op je benen. Je bent in aanraking gekomen met een brandnetel! Brandnetels hebben klierharen of brandharen met aan de top een weerhaakje. Als dat weerhaakje in jouw huid vast komt te zitten, breekt het. Er komt dan een beetje mierenzuur vrij, een stof die een branderig gevoel geeft. Die brandnetel heeft het eigenlijk niet op jou gemunt maar wil zich zo beschermen tegen vraat van dieren.

©VANIN

Alleen de lange, naaldvormige uitsteeksels op de bladeren van de brandnetel zijn brandharen. De korte haren zijn

1 Wat is de prikkel voor de plant?

2 Wat is de effector?

3 Wat is het nut van de reactie voor de plant?

Planten beschikken net als dieren over kliercellen. Bij planten zijn die gespecialiseerde cellen soms effectoren die een reactie op een prikkel kunnen uitvoeren indien nodig. Planten kunnen door kliersecretie hun overlevingskansen verhogen.

VOORBEELDEN

Mierenzuur

Zo zal de brandnetel zich proberen beschermen tegen vraat door mierenzuur in klierharen te produceren. Wanneer de plant wordt aangeraakt, breekt het haartje af en kan er snel een reactie volgen. Planteneters worden afgeweerd.

Hars

Naaldbomen produceren vaak hars, dat is taai en kleverig en wordt geproduceerd door kliercellen rond harskanalen. Als een boom wordt beschadigd kan het hars de wond afdekken. Zo wordt verhinderd dat schadelijke schimmels of bacteriën binnendringen.

S Afb.

onschadelijk.

S Afb. 12 Gestold hars dicht een wonde in de schors van een naaldboom.

VOORBEELD

Melksap

Ook het melksap dat sommige planten, zoals de klaproos, produceren, zal de plant bij verwonding beschermen tegen indringers. Melksap is meestal giftig voor planteneters. Met deze kliersecretie kan de plant zich dus preventief beschermen tegen vraat.

©VANIN

WEETJE

Niet alle klierproducten dienen om planten te beschermen tegen indringers. Zo produceren heel wat planten nectar in honingklieren of nectariën. Nectar is een suikerrijke vloeistof die insecten aantrekt. De nectar is voedsel voor die dieren, maar tegelijkertijd nemen ze in hun zoektocht naar de nectar, diep verscholen in de bloem, het stuifmeel van de meeldraden mee naar een stamper van een andere bloem. Zo zorgen ze voor de bevruchting van de plant. Die klierproducten zijn dus geen reactie op een prikkel, maar spelen wel een belangrijke rol in bijvoorbeeld de voortplanting van de plant. Zo verhogen die klieren de overlevingskansen van de soort.

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

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

• Tropie: een beweging die veroorzaakt wordt door een prikkel. De plaats van de prikkel beïnvloedt ook de richting van de prikkel.

• Nastie: een beweging die veroorzaakt wordt door een prikkel en die niet naar die prikkel toe gericht is. De reactie wordt niet beïnvloed door de plaats van de prikkel.

Planten kunnen ook met behulp van kliercellen reageren op een prikkel. De kliercel produceert dan bepaalde stoffen, de klierproducten Planten kunnen hun overlevingskansen verhogen door beweging en kliersecretie.

` Maak oefening 2 t/m 6 op p. 350-352.

S Afb. 13 Uit de ingekerfde zaaddoos van papavers komt melksap.

S Afb. 14

Deze hommel wringt zich diep in de bloem om bij de nectar te geraken en bevordert zo onbewust de bestuiving.

PRIKKEL

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

Welke prikkels kunnen planten opvangen?

• licht

• aanraking

• temperatuur

• zwaartekracht

• hoeveelheid water, voedingsstoffen …

•

Hoe reageren planten op prikkels?

Receptoren:

• verspreid over de hele plant

• vaak slechts een onderdeel van een cel

• Fotoreceptoren vangen licht op.

• Mechanoreceptoren nemen aanraking en beweging waar.

Planten kunnen door samenwerking tussen receptoren en effectoren veranderende omstandigheden waarnemen en er gepast op reageren.

©VANIN

REACTIE

= actie als antwoord op de prikkel

Effectoren:

• beweging: 2 soorten tropie: beweging veroorzaakt en gericht naar een prikkel nastie: beweging veroorzaakt maar niet gericht naar een prikkel

• kliersecretie: Planten produceren kliersappen die de plant beschermen tegen meerdere invloeden.

Dat kunnen alle delen van de plant zijn: wortels, stengel, blad, bloem, gespecialiseerde cellen …

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan omschrijven wat een prikkel bij planten is.

• Ik kan voorbeelden van prikkels bij planten geven en herkennen.

• Ik kan de functie van een receptor bij planten omschrijven.

• Ik kan uitleggen wat de functie is van een fotoreceptor

• Ik kan uitleggen wat de functie is van een mechanoreceptor

• Ik kan met een experiment aantonen dat planten reageren op aanraking en licht.

• Ik kan omschrijven wat een tropie is en een voorbeeld geven of herkennen.

• Ik kan omschrijven wat een nastie is en een voorbeeld geven of herkennen.

• Ik kan omschrijven dat kliersecretie een reactie op een prikkel kan zijn en een voorbeeld geven

• Ik kan voorbeelden van kliersecretie geven waar dit geen reactie op een prikkels is.

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.

Mijn notities

©VANIN

Welke van deze bewegingen is geen reactie op een prikkel?

a Markeer het juiste antwoord.

• Paardenbloemen sluiten zich bij vochtig weer en gaan opnieuw open als het droog is.

• Boomtwijg jes bewegen in de wind.

• Kamerplanten die aan het raam worden gezet, draaien hun bladeren naar het licht.

• Bij kiemplantjes die met hun wortels verticaal in een beker met gelatine groeien, wordt aan één zijde keukenzout in de gelatine toegevoegd. Gevolg: de wortels krommen zich van het keukenzout weg.

b Motiveer je keuze.

c Wat is de prikkel in de andere gevallen?

•

• • 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 op prikkel Omschrijving beweging

• De radijsjes groeien naar het licht.

• Het kruidje-roer-mij-niet vouwt zijn 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. tropie nastie beweging veroorzaakt door en gericht naar de prikkel beweging veroorzaakt door maar niet gericht naar de prikkel

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

a Is dit een tropie of een nastie?

©VANIN

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

T ip: Denk aan het Griekse woordje voor ‘warm’ of ‘heet’.

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

Noteer bij de gegeven bewegingen:

• de prikkel die de beweging uitlokt;

• de naam van de beschreven tropie of nastie;

• of het een positieve of negatieve tropie is.

Beweging

Bloemen van zonnebloemen draaien mee met de draairichting van de zon.

Sneeuwklokjes openen zich bij warmte en sluiten in de kou.

Als een heggenrank een staak aanraakt, windt hij er zich omheen.

Klaverplanten zien er ’s avonds verwelkt uit; ’s morgens worden ze opnieuw fris.

De wortels van planten groeien naar beneden.

Paardenbloemen sluiten zich bij vochtig weer en gaan opnieuw open als het droog is.

Lupinen die door de wind omver zijn gewaaid, krommen hun stengel na een tijd weer opwaarts.

Wortels van kamerplantjes groeien van zout weg.

Wordt de beweging veroorzaakt door licht (‘foto’), warmte of koude (‘thermo’), vochtigheid (‘hygro’), chemische stoffen (‘chemo’), zwaartekracht (‘geo’) of houden ze verband met het dagen nachtritme (‘nycti’)?

PrikkelSoort tropie/nastie+ of - tropie

Bekijk de video en beantwoord de vragen.

De meeldraden van de korenbloem zijn gevoelig voor aanraking. Wanneer een insect de helmknopjes aanraakt, trekken de helmdraden samen en wordt er wit stuifmeel uit de helmknopjes geduwd.

a Kruis aan.

Dit is een voorbeeld van thigmonastie. Dit is een voorbeeld van thigmotropie.

b Verklaar je antwoord.

c Wat is het nut van die reactie voor de korenbloem?

Muurleeuwenbek is een plantje dat je in Vlaanderen op allerlei muren kunt aantreffen. Daar groeit het immers het best. Door een specifieke aanpassing is het plantje uitermate bestand tegen veranderende omstandigheden. Staat het plantje in bloei, dan bewegen de bloemen naar het zonlicht. De vruchtjes daarentegen draaien zich weg van het licht en groeien naar de muur toe.

1 Welk voordeel levert het de vruchtjes om naar de muur groeien?

©VANIN

2 Geef de volledige naam van deze plantenbeweging.

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

Een nietsvermoedend insect wordt in de val gelokt door de zonnedauw. Het insect wordt aangetrokken door een kleverige zoete stof die in kliertjes op de tentakels van de zonnedauw wordt geproduceerd. Eens het insect landt, rolt het blad van de zonnedauw zich rond het insect. Het insect wordt nu verteerd door de kliersappen en levert zo de zonnedauw extra voedingsstoffen. Op die manier kan zonnedauw toch groeien waar er weinig voedingsstoffen in de grond zitten.

1 Wat is de prikkel voor het insect om naar de zonnedauw te vliegen?

2 Welke techniek gebruikt de zonnedauw om het insect in de val te lokken?

3 Welke reactie veroorzaakt het landen van het insect op de zonnedauw?

4 Is dat een voorbeeld van een tropie of een nastie? Verklaar.

5 Wat is het nut van die reactie?

Verder oefenen? Ga naar .

VIDEO ZONNEDAUW

Î Hoe regelen planten de reactie op een prikkel?

LEERDOELEN

Je weet al:

M welke verschillende prikkels planten kunnen opvangen;

M op welke manieren planten op prikkels kunnen reageren;

M dat dieren informatie geleiden met behulp van elektrische signalen en hormonen.

Je leert nu:

M dat ook planten informatie geleiden met behulp van elektrische signalen en hormonen;

M hoe het regelsysteem bij planten functioneert;

M beschrijven hoe hormonen bepaalde processen regelen om de overlevingskans te verhogen.

Het kruidje-roer-me-niet vouwt bij een aanraking vliegensvlug zijn blaadjes dicht en radijsjes bewegen naar het licht toe.

Speciale receptoren pikken die prikkels op. Heel wat verschillende plantendelen fungeren vervolgens als effector om op de prikkel te reageren. Planten hebben echter geen zenuwstelsel zoals dieren. Hoe wordt de informatie van de prikkel dan doorgegeven naar de effector? Hoe regelen planten met andere woorden de reactie op een prikkel ?

1 Welke mechanismen regelen de werking van planten?

©VANIN

We leerden dat reacties op prikkels zowel bij planten als bij dieren volgens een regelsysteem worden bepaald.

Prikkels worden opgevangen door receptoren. De reacties op die prikkels gebeuren door effectoren. Om de informatie naar die effectoren te geleiden, beschikken planten echter niet over hersenen of een zenuwstelsel. Toch vinden we gelijkaardige systemen terug.

S Afb. 15 Kiemplantjes groeien naar het licht.

1.1 Geleiding van informatie met behulp van elektrische signalen

Wanneer bij dieren een signaal van een receptor naar een effector wordt doorgegeven, kan dat gebeuren via de neuronen. Binnen in zo’n neuron ontstaat dan een verplaatsing van ionen of geladen deeltjes. We noemen dat een elektrisch signaal. Planten beschikken over een gelijkaardig mechanisme.

©VANIN

OPDRACHT 11

Bestudeer de voorbeelden en zoek hoe planten signalen kunnen geleiden. Vul de tabel aan.

Voorbeeld 1: Beschadiging

Rozenblaadjes zijn gevoelig voor bladluizen. De diertjes voeden zich met het sap van jonge plantendelen, dat veel voedingsstoffen bevat.

Als bladluizen cellen beschadigen, komen stoffen uit die cellen vrij. Zodra 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.

Voorbeeld 2: 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 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.

Planten reageren op beschadigingPlanten reageren op aanraking

BEKIJK VIDEO

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 overlevingskans van de plant.

1.2 Geleiding van informatie met behulp van plantenhormonen

OPDRACHT 12

Lees het artikel en vul het schema aan.

Druk en beschadiging

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 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 transportweefsel 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 andere hormonen kan worden gestimuleerd.

©VANIN

prikkel receptor conductor effector reactie

BEKIJK VIDEO

Plantenhormonen zijn, net als hormonen bij dieren, signaalstoffen die een boodschap overbrengen tussen de receptor en de effector.

De prikkel, zoals druk en beschadiging, wordt waargenomen door receptorcellen. Net zoals bij dieren produceren die cellen kleine hoeveelheden hormonen. Die hormonen worden vervoerd via het transportweefsel van de plant. De hormonen binden met welbepaalde moleculen van de doelwitcellen, de effectoren. Alleen als het hormoon precies op de effector past, zoals een sleutel op een slot, wordt een reactie uitgelokt.

Planten worden voortdurend blootgesteld aan ongunstige veranderingen in hun omgeving. In de loop van de evolutie hebben planten meerdere mechanismen ontwikkeld om die veranderingen op te vangen.

Omdat planten zich niet naar een andere omgeving kunnen verplaatsen, moeten ze op een andere manier reageren op veranderingen in hun omgeving om te overleven. Ze gebruiken daarvoor twee mechanismen:

• Planten kunnen elektrische signalen gebruiken om informatie van een prikkel over de plant te verspreiden.

• Ze beschikken daarvoor niet over een zenuwstelsel zoals bij dieren.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 367.

WEETJE

• Net zoals bij dieren gebruiken planten hormonen als signaal tussen prikkel en effector. De hormonen regelen reacties die nodig zijn om de kans op overleving te verhogen.

• Hormonen worden worden vervoerd via het transportweefsel

©VANIN

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 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.

BEKIJK DE VIDEO

2 Welke werking hebben de verschillende plantenhormonen?

2.1 Auxine

Auxinen vormen een belangrijke groep van hormonen. Je ontdekt er meer over in opdracht 13.

OPDRACHT 13

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 ondoorzichtige dop top bedekt met transparante dop

basis bedekt met ondoorzichtige boord top afgescheiden door doorlaatbaar tussenschot top afgescheiden door ondoorlaatbaar plastic

kiemend graszaad in donkere omgeving kiemende graszaden in aanwezigheid van licht invallend vanaf zijkant top verwijderd licht

1 Wat leid je af uit de vergelijking van situatie A en B?

©VANIN

2 Wat leid je af door de resultaten van de experimenten B, C, D, E en F te vergelijken?

3 Wat kun je besluiten uit de experimenten G en H?

4 Bestudeer het volgende experiment en beantwoord de vragen.

a Tussen de stengeltop en het onderliggende deel van de stengel van een kiemende plant wordt een doorlaatbaar blokje geplaatst. Dat blokje raakt doordrongen met auxine van de plant. De plant wordt belicht van de zijkant.

OPDRACHT 13 (VERVOLG)

b Eenzelfde blokje wordt aan de zijkant van een kiemende stengel geplaatst, waarvan de toppen afgesneden zijn. De plant wordt in het donker gezet.

Laat het hormoon in een doorlaatbaar blokje doordringen. licht

©VANIN

a licht

c Beschrijf je waarnemingen.

d Wat kun je uit dit experiment besluiten?

b donker

Het hormoon wordt aangemaakt o.i.v. licht / donker. In licht worden die hormonen afgebroken / verspreid. De cellen groeien sneller / trager o.i.v. hormonen.

e Bestudeer hieronder de bevindingen die je uit dit experiment kon afleiden.

• Uit het experiment blijkt dat planten die licht ontvangen naar dat licht toe groeien.

• Verder kun je afleiden dat de plantencellen onder invloed van dat licht het hormoon auxine produceren.

• Bovendien blijkt dat auxine de groei van de stengel stimuleert.

Zoek uit naar waar auxine zich vanuit de top over de stengel verspreid.

5 In een ander experiment met twee quasi identieke planten wordt bij één plant de bovenste eindknop verwijderd.

eindknop

plant met bovenste groeizone en knoppen intact

plant met bovenste knoppen verwijderd

OPDRACHT 13 (VERVOLG)

a Wat gebeurt er als de eindknop in een plant verwijderd wordt?

b Wat kun je uit deze proef besluiten?

prikkel

licht

Je stelde eerder vast dat alle planten naar het licht toe groeien. Maar hoe gebeurt dat nu precies?

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.

licht

receptor

conductor effector reactie fotoreceptoren auxine

cellen worden langer aan de schaduwkant

lentegroei

auxine

licht

Auxine verspreidt zich gelijkmatig door de plant.

Auxine verzamelt zich aan de schaduwkant W Afb. 16

©VANIN

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.

Naast het stimuleren van de lengtegroei in de cellen van de stengel en de wortel, zorgen auxinen er ook voor dat de uitgroei van zijscheuten bij stengels verhinderd wordt.

VIDEO FOTOTROPISME

Meristemen: deelweefsel in planten dat zorgt voor de groei en nieuwe cellen kan aanmaken

zwaartekracht

Uit experimenten is gebleken dat auxine uit de top verhindert dat de lager gelegen zijknoppen uitgroeien. Als de bovenste meristemen van een plant worden verwijderd, valt die remmende werking van auxine weg en beginnen de zijknoppen uit te groeien. De plant wordt daardoor breder en de plant kan nu via de zijscheuten in de hoogte groeien. Omdat ze na beschadiging of snoeien de wortel- en stengelgroei stimuleren, worden auxines ook vaak groeihormonen genoemd.

Onder invloed van de zwaartekracht groeien wortels naar beneden. Als de bovenste deelweefsels of meristemen van een plant horizontaal komen te liggen, hoopt auxine zich op aan de onderzijde van de wortel. In de wortels heeft auxine een tegengestelde werking aan die in de stengel. Omdat het strekken van de cellen aan de onderzijde van de wortel wordt afgeremd, buigt de wortel om en groeit hij weer naar beneden. Dat verschijnsel wordt geotropie genoemd.

©VANIN

licht

meer auxine meer auxine

stimuleren remmen

WORTEL

Auxine remt de lengtegroei van cellen (of het strekken van cellen).

Daardoor worden de cellen onderaan minder lang dan bovenaan en buigt de wortel naar beneden.

S Afb. 17

tegengestelde werking

Invloed van auxine op de groei van de wortel en de stengel

STENGEL

Auxine stimuleert de lengtegroei van cellen. De cellen onderaan worden langer dan de cellen bovenaan waardoor de stengel naar het licht toe (naar boven) buigt.

Auxinen zijn dus plantenhormonen die de groei kunnen regelen. Hoewel auxinen in alle cellen kunnen worden aangemaakt, gebeurt dat vooral in de meristemen van de plant. Van daaruit worden die hormonen naar andere delen van de plant verspreid. Afhankelijk van de cellen waarop de auxinen inwerken, kunnen ze een andere werking hebben.

2.2 Ethyleen

OPDRACHT 14 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.

1 Onderzoeksvraag

Welke invloed heeft ethyleen op de rijping van fruit?

2 Hypothese

3 Benodigdheden

2 (doorzichtige) afsluitbare zakken of bokalen

onrijpe kerstomaten

rijpe appels

4 Werkwijze

1 Plaats in een eerste doorzichtige zak of bokaal een onrijpe kerstomaat en sluit de zak of bokaal af.

2 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.

3 Laat een week liggen.

5 Waarneming

Wat neem je waar als je de kerstomaten na een week vergelijkt?

6 Verwerking

Hoe komt het dat de tomaat bij de appel het snelst rijpte?

7 Besluit

Formuleer een besluit.

8 Reflectie

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

Appel rijpt aan de boom.

Rijpe appel produceert ethyleen.

Na het uitvoeren van de opdracht begrijp je wellicht waar het gezegde ‘Eén rotte appel in de mand maakt al het gave fruit ten schande’ vandaan komt. Sommige fruitsoorten, zoals appels, produceren een gasvormige stof die de rijping bevordert. Dat gas is ethyleen (etheen).

Ethyleen zorgt ervoor dat de vrucht tijdens de rijping een opvallende kleur krijgt en dat er zoete suikers en lekkere geuren gevormd worden. Zo trekt de vrucht de aandacht van dieren die de vruchten eten en daarmee helpen om de zaden te verspreiden. Ethyleen wordt daarom ook het rijpings- of verouderingshormoon genoemd.

Ethyleen wordt waargenomen door bepaalde chemoreceptoren in een plant. Er ontstaat dan een signaal om nog meer ethyleen te produceren. Zo versterkt de productie van ethyleen zichzelf. Het is een voorbeeld van positieve feedback. Dat feedbacksysteem verklaart waarom vruchten snel rijpen en ook hoe ze de snellere rijping van andere vruchten veroorzaken.

Ethyleen geeft een signaal af aan planten in de omgeving.

Die planten produceren nu ook ethyleen.

Meer appels rijpen aan de boom. positieve feedback

Ook de industrie gebruikt dat trucje, al is het dan op grotere schaal.

©VANIN

• Bananen worden onrijp geoogst. Vlak voor aankomst behandelen ze die met ethyleen, waardoor ze aan beginnen te rijpen.

• Om appels langer te bewaren, worden ze opgesloten in een ethyleenvrije ruimte met ventilatie. Zo stellen ze de rijping zo lang mogelijk uit.

S Afb. 18

S Afb. 19

S Afb. 20

Schematische weergave rijping fruit als voorbeeld van positieve feedback

OPDRACHT 15

Bestudeer de afbeelding en beantwoord de vraag.

In de onderstaande afbeelding zie je het resultaat van de kieming van erwten in aparte ruimtes, met in elke ruimte een verschillende hoeveelheid ethyleengas.

S Afb. 21

Wat is het effect van het gas ethyleen op een kiemende plant?

S Afb. 22

Plantenwortels oefenen een grote kracht uit op voorwerpen die hun groei versperren.

Wanneer een kiemende plant tegen een obstakel botst, heeft de plant twee mogelijkheden: het obstakel opzij duwen of eromheen groeien. In een dergelijke situatie produceert de plant meer ethyleen. Daardoor wordt de stengel korter en dikker en kan de plant een grotere druk uitoefenen. De mogelijkheid om het obstakel weg te drukken, neemt toe. Ook begint de stengel horizontaal af te buigen, zodat de kiemende plant omheen het object kan groeien. Zodra het obstakel weg is, vermindert de productie van ethyleen en zet een normale groei zich verder.

Dat is typisch voor de werking van plantenhormonen. Als de prikkel afneemt of verdwijnt, wordt de productie van het plantenhormoon afgeremd. Net als auxinen heeft ethyleen een verschillende uitwerking naargelang de plaats in de plant.

©VANIN

OPDRACHT 16 ONDERZOEK

Waardoor wordt de kieming van zaden geregeld?

Bekijk het labo bij het onlinelesmateriaal.

In thema 1 kon je al vaststellen dat huidmondjes de verdamping van water in de plant regelen.

2.3 Abscisinezuur

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.

©VANIN

S Afb. 23

hormoon abscisinezuur zorgt ervoor dat huidmondjes sluiten.

Abscisinezuur regelt ook nog andere processen in de plant. In het sap van vruchten is vaak abscisinezuur aanwezig. Daar verhindert het hormoon dat zaden kiemen zolang deze in de vrucht aanwezig zijn. Zo wordt de kieming uitgesteld en is de kans groter dat de zaden in een gunstig milieu terechtkomen, zodat ze kunnen uitgroeien tot nakomelingen.

Plantenhormonen spelen een belangrijke rol in de regeling van levensprocessen van de plant. Ze oefenen op meerdere manieren en in meerdere processen invloed uit op het functioneren van de plant en bevorderen daarmee hun overleving en/of voortplantingskans. Auxine, ethyleen en abscisinezuur zijn bekende plantenhormonen.

auxinen

• worden aangemaakt in de groeizones van planten.

• regelen het strekken van de cel (lengtegroei).

• zorgen ervoor dat bovengrondse delen naar het licht buigen en wortels naar beneden groeien: geotropie.

• verhinderen ook dat okselknoppen van de plant uitgroeien tot zijtakken

ethyleen

• is een gasvormig plantenhormoon.

• speelt een belangrijke rol bij fruitrijping

• zorg t ook voor een aangepaste groei als een kiemende plant een obstakel tegenkomt. De stengel wordt korter en dikker om het obstakel weg te duwen en begint horizontaal af te buigen om rond het obstakel te groeien.

abscisinezuur

• regelt de sluiting van huidmondjes en beperkt zo waterverlies van de plant.

• in vruchten verhindert dat de zaden beginnen te kiemen, omdat ze zich in de vrucht niet tot een volwaardige plant kunnen ontwikkelen.

` Maak oefening 3 t/m 11 op p. 367-369.

ABA

S Afb. 24

Planten beschikken over twee mechanismen om te reageren op veranderingen in hun omgeving:

ELEKTRISCHE SIGNALEN

De prikkels …

… worden opgevangen door receptoren. 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.

prikkel receptor conductor effector reactie

PLANTENHORMONEN

De prikkels ...

... kunnen door verschillende plantencellen worden waargenomen. Na ontvangst van de de prikkel ...

… worden hormonen geproduceerd. Die oefenen op meerdere manieren en in meerdere processen invloed uit op het functioneren van de plant:

• auxinen: treden op in groeiprocessen in de plant;

• ethyleen: zorgt voor rijping en groei;

• abscisinezuur: regelt mee de werking van de huidmondjes en remt de kieming van zaden.

©VANIN

De overlevings- en voortplantingskansen van de plant stijgen.

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan beschrijven via welke mechanismen planten informatie overbrengen van receptor naar effector.

• Ik kan omschrijven hoe elektrische signalen verstuurd worden in een plant.

• Ik kan omschrijven hoe plantenhormonen processen regelen in de plant.

• Ik kan voorbeelden van plantenhormonen geven en herkennen.

• Ik kan uitleggen welke rol auxinen, ethyleen en ABA hebben in de plant.

• Ik kan omschrijven hoe elektrische signalen en plantenhormonen planten helpen hun overlevingskansen te verhogen.

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.

Mijn notities

©VANIN

Welke twee manieren kunnen planten gebruiken om boodschappen door te sturen

Hoe worden elektrische signalen doorgestuurd in een plant?

Via het zenuwstelsel

Via geladen deeltjes die zich van cel naar cel verplaatsen

Via het transportsysteem van de plant

Via hormonen

©VANIN

Kruis aan welke kenmerken van dierlijke hormonen we aantreffen bij plantenhormonen.

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 kun je doen om de groei van een plant te beïnvloeden, zodat de plant breder wordt en meer zijtakken krijgt?

Plantenhormoon?

Bekijk de afbeelding.

a 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?

©VANIN

Een wetenschapper ontwikkelt een kunstmatig groeihormoon, dat exact tegengesteld werkt aan auxine. Welke effecten neem je waar, als je weet dat de plant horizontaal ligt, in:

a De stengel:

b De wortel

c Aan de hand van dat hormoon wil de wetenschapper dezelfde effecten veroorzaken als auxine. Duid met pijlen aan waar in de wortel/stengel hij het hormoon moet aanbrengen, als hij wil dat de wortel naar beneden groeit en de stengel naar boven?

Snijbloemen verwelken veel sneller als ze naast een fruitschaal met appelen of bananen staan. Hoe zou dat komen?

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?

Wat is het gevolg van het aanbrengen van abscisinezuur op planten?

Verklaar waarom tomatenzaadjes niet kiemen als ze nog in een tomaat zitten.

In tegenstelling tot dieren kunnen planten zich niet verplaatsen als de omgeving ongunstig is. Daardoor hebben ze in de loop van de evolutie meerdere mechanismen ontwikkeld om ongeschikte veranderingen op te vangen. Vul de tabel aan.

Kiemplantjes groeien naar licht.

samenvouwen prikkel

cellen worden langer

lengtegroei

Het kruidje-roer-me-niet sluit zijn blaadjes. mechanoreceptoren in het blad

Verder oefenen? Ga naar .

Î Hoe gebeurt het transport van stoffen in de plant?

LEERDOELEN

Je weet al:

M wat de hoofddelen van een plant zijn;

M wat fotosynthese is;

M wat de wisselwerking tussen fotosynthese en celademhaling is;

M wat de delen van een plantencel zijn.

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 omschrijven;

M begrijpen welke processen transport in de plant mogelijk maken.

1 Welke weefsels van de plant zorgen voor transport van stoffen?

OPDRACHT 17 ONDERZOEK

Hoe komt water in de bladeren terecht?

Wie een tuin of kamerplanten heeft, 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 bodem toegediend. Ze 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.

©VANIN

Je weet al dat planten met hun wortels water en opgeloste stoffen uit de bodem opnemen. Via de huidmondjes kan dat opgenomen water dan weer verdampen. Je onderzoekt nu welke weg water in de plant aflegt.

1 Onderzoeksvraag

Welke weg volgt water vanuit de bodem als het naar de bladeren worden getransporteerd?

2 Hypothese

Noteer jouw hypothese.

3 Benodigdheden

een plant: kiemplantjes van witte selder, blad van selder, witte snijbloem …

maatbeker of maatcilinder

scherp mes of scalpel

kleurstof: voedingskleurstof rood of blauw, eosine B-oplossing (CI45400) …

4 Werkwijze

1 Vul de maatbeker met voldoende water en voeg enkele druppels kleurstof toe zodat het water sterk gekleurd is.

2 Breng de plant (eventueel met wortel) in het water en laat die een viertal dagen staan.

3 Noteer je waarnemingen.

5 Waarneming

a Wat neem je waar als je de plant uitwendig bekijkt?

b Snijd de plant op verschillende plaatsen dwars door en bekijk het snijvlak. Wat neem je waar?

6 Verwerking

a Hoe zie je welke weg de stoffen volgen?

©VANIN

b Welke grote delen van de plant nemen deel aan het transport vanuit de wortel tot in het blad?

7 Besluit

Formuleer een besluit.

8 Reflectie

Water met opgeloste stoffen wordt via de wortels opgenomen in de plant. Via de stengel wordt het naar alle delen van de plant vervoerd. Blijkbaar beschikt de plant over een transportsysteem. We bestuderen de wortel, stengel en blad om de ligging en de structuur van dat transportsysteem te onderzoeken.

BEKIJK MICROFOTO

1.1 De wortel

Als je het preparaat van de dwarsdoorsnede van de wortel bekijkt, kun je verschillende weefsels waarnemen. Centraal in de wortel zie je een cirkel met daarin grote cellen die het patroon van een ster vormen. De cirkel bevat de cellen van het transportweefsel. Er zijn twee soorten transportweefsel: xyleem (1) met houtvaten en floëem (2) met zeefvaten. Het xyleem bevat de grote cellen die het patroon van een ster vormen. Daarrond bevinden zich groepjes kleinere cellen van het floëem (blauw).

wortelhaar

©VANIN

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.

S Afb. 25

Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een wortel

BEKIJK MICROFOTO

1.2 De stengel

In het onderzoek van opdracht 4 kon je waarnemen dat water met opgeloste stoffen zich doorheen de stengel naar omhoog beweegt. Het transport gebeurt in weefsels die in cirkelvorm in de stengel liggen. Bij het bestuderen van de microfoto merk je dat in die cirkel groepjes cellen voorkomen. Die groepjes bevatten de transportvaten; we noemen die groepjes de vaatbundels. Die vaatbundels bevatten elk twee soorten transportvaten: de houtvaten in het xyleem (1) en de zeefvaten in het floëem (2). Het grootste gedeelte van de stengel bestaat, net zoals de wortel, uit parenchym (3).

©VANIN

Meerjarige planten groeien niet alleen in de lengte, maar ook in de breedte. Als een ring tussen het xyleem en het floëem ligt er een deelweefsel of meristeem (4). Meristemen bevatten cellen die voortdurend delen. Als die cellen in de stengel delen, wordt de stengel dikker Meristemen komen in meerdere delen van een plant voor. In de top van stengels en wortels zorgen ze voor lengtegroei. Uit andere meristemen, zoals in de knoppen van de plant, ontstaan nieuwe soorten weefsels en organen, zoals stengels, bladeren of bloemen. Cellen die uit meristemen ontstaan, kunnen dus zorgen voor lengte- of diktegroei, maar ze kunnen ook veranderen in nieuwe soorten weefsels

S Afb. 26

Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een stengel

BEKIJK MICROFOTO

1.3 Het blad

Ook het blad bevat transportweefsels. Xyleem (1) en floëem (2) komen voor in de bladsteel en in de bladnerven. Op afbeelding 27 zijn ze aangeduid in de hoofdnerf. Daarnaast bevat het blad dikwijls twee soorten 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. Ook de boven- en de onderkant van het blad zijn begrensd door een epidermis (5).

©VANIN

vacuole

cuticula

1 3

4 5

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.

bovenepidermis

cytoplasma 6

celwand kern bladgroenkorrel

luchtholte

sponsvulweefsel palissadevulweefsel

onderepidermis

S Afb. 28

Blad met huidmondjes in de epidermis: overlangs (links) en gezien in bovenaanzicht (rechts)

S Afb. 27

Verschillende weefsels in een dwarse doorsnede van een blad

OPDRACHT 18 ONDERZOEK

Microscopie: in het labo bij het onlinelesmateriaal neem je transportweefsel waar in verschillende plantendelen.

OPDRACHT 19

Bestudeer de onderstaande afbeeldingen van plantendelen.

©VANIN

1 Herken het plantendeel dat microscopisch is afgebeeld. Markeer wat past.

2 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

wortel / stengel / blad C

wortel / stengel / blad

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.

©VANIN

Een plant is opgebouwd uit verschillende grote delen. Elk plantendeel is opgebouwd uit weefsels.

• De wortel: —bestaat uit: hoofdwortel en zijwortels met wortelharen of 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 t/m 4 op p. 389.

2 Welke weg volgen de verschillende stoffen bij transport in de plant?

2.1 Transport van water

In opdracht 17 ontdekte je al dat water en opgeloste stoffen vanuit de bodem naar de bloemdelen boven in de plant worden vervoerd. De plant heeft dat water nodig om aan fotosynthese te doen. We bestuderen de weg van dat transport doorheen de plant.

OPDRACHT 20 ONDERZOEK

1 Onderzoeksvraag

Welke rol spelen bladeren bij het transport in de plant?

2 Hypothese

3 Benodigdheden

maatcilinders (100 ml) water sla- of olijfolie

3 diepvrieszakjes 3 elastiek jes

4 Werkwijze

3 tak jes van dezelfde grootte

1 Giet in vier maatcilinders 100 ml leidingwater en schrijf er de letters A, B, C en D op.

2 Plaats in maatcilinders B, C en D een takje met respectievelijk 0, 4 en 8 blaadjes.

3 Giet in elke maatcilinder een klein beetje olie, zodat er een dun laagje waarneembaar is.

4 Plaats over maatcilinders B, C en D een plastic zakje, dat je afsluit met een elastiekje.

5 Laat de maatcilinders enkele dagen staan.

OPDRACHT 20 (VERVOLG)

5 Waarneming

a Bij welke maatcilinder zie je vocht aan de binnenzijde van het plastic zakje? B / C / D

b Het vloeistofniveau is het meest gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

c Het vloeistofniveau is het minst gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

d Het vloeistofniveau is niet gedaald in maatcilinder(s): A / B / C / D

6 Verwerking

a Welk vocht bevindt zich aan de binnenkant van de zakjes?

b Langs waar is het water uit de plant verloren gegaan?

c Wat gebeurt er in de maatcilinder naargelang er meer bladeren aan de tak zitten?

d Waardoor verdwijnt er water uit de maatcilinders?

7 Besluit

Formuleer een besluit.

8 Reflectie

©VANIN

Water, dat met de daarin opgeloste stoffen via de stengel naar boven in de plant wordt getransporteerd, kan verdampen via de bladeren. Dat opwaarts transport gebeurt via de houtvaten in het xyleem. Naargelang er meer water verdampt, wordt er ook meer water opgenomen door de wortels.

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 21

Op de onderstaande afbeelding zie je een microscopisch beeld van het blad van een prei. Beantwoord de vragen.

1 Welk weefsel herken je op de afbeelding?

2 Waar komt dat weefsel voor bij de plant?

©VANIN

3 Hoe kun je huidmondjes herkennen?

4 Wat is de functie van de huidmondjes?

5 Op de microfoto van afb. 28 op p.374 zie je een andere afbeelding van de epidermis met huidmondjes. In welke cellen voornamelijk kun je bladgroenkorrels of chloroplasten waarnemen?

2.2 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 assimilaat.

©VANIN

WEETJE

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 22 ONDERZOEK

Welke weg leggen de assimilaten af in de plant?

1 Onderzoeksvraag

Waar bevindt zich zetmeel in de plant?

2 Hypothese

Noteer een hypothese.

3 Benodigdheden

kruidachtige plant met wortel (herderstasje, paardenbloem, geranium)

aardappel

(scalpeer)mesje

flesje lugol

4 Werkwijze

1 Snijd met een scalpeermesje een zijwortel door en breng een beetje lugol aan op het snijvlak.

2 Snijd met een scalpeermesje een zijstengel door en breng een beetje lugol aan op het snijvlak.

3 Snijd met een mesje de aardappel doormidden en breng een beetje lugol aan op het snijvlak.

5 Waarneming

Wat neem je waar bij de drie plantendelen?

6 Verwerking

a Voor welke stof is lugol een indicator?

b Uit welke bouwstenen is zetmeel opgebouwd?

c Waar in de plant wordt die stof aangemaakt?

e T ijdens welk proces gebeurt dat?

f Waarom heeft de plant die stof nodig?

7 Besluit

Noteer een besluit.

8 Reflectie

Een aardappel groeit onder de grond en er groeit een 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.

©VANIN

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.

bladgroenkorrel

cel in het blad

huidmondje

koolstofdioxidegas

houtvaten

©VANIN

zeefvaten

houtvaten (xyleem)

zeefvaten (floëem)

deelweefsel

opname van water en mineralen

S Afb. 29

De transportwegen van stoffen in de plant

Water en opgeloste stoffen worden door de wortel opgenomen uit de bodem en verplaatsen zich via de houtvaten van het xyleem opwaarts naar de cellen in heel de plant. De opgebouwde 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.

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 transport?

3.1 Capillaire krachten

OPDRACHT 23

Bekijk de video om te zien hoe capillaire krachten de stijging van een vloeistof in een buisje kunnen veroorzaken.

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.

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.

3.2 Worteldruk

OPDRACHT 24

Bekijk de video en beantwoord de vragen.

©VANIN

1 Wat zie je in het filmpje?

2 Vanwaar komt die vloeistof?

BEKIJK VIDEO

S Afb. 30

Water stijgt in een dun glazen buisje door adhesie.

BEKIJK VIDEO

Bomen zoals een esdoorn worden gebruikt om stroop te produceren. Daarvoor beschadigt men de boom in de winter, en als in het voorjaar de sapstroom weer op gang komt, loopt dat via de wonden naar buiten. Dat noemen we ‘bloeden’. Het sap, dat veel glucose bevat, wordt gebruikt om stroop mee te maken. Ook als er een boom wordt omgehakt, kun je na een tijdje op de stronk een laagje vocht waarnemen.

Na een koele nacht, bij hoge ochtendtemperaturen, kun je aan de rand van sommige soorten plantenblaadjes vaak kleine druppeltjes op het uiteinde van de nerven zien. Dat is water dat naar buiten wordt ‘geduwd’; de druppelvorming noemen we guttatie Dat verschijnsel wordt veroorzaakt door het sluiten van de huidmondjes wanneer het donker wordt. Er is dan geen verdamping mogelijk. Toch stapelt water zich op in de bladeren; dat zie je aan de waterdruppels die ‘s ochtends aan de randen naar buiten komen. Er is dus ‘s nachts watertransport van de wortels naar de bladeren. Dat verschijnsel heet worteldruk

Worteldruk komt enkel in bepaalde omstandigheden voor, en niet bij elke plantensoort. Er moet dus nog een ander mechanisme aan de basis liggen van het opwaarts transport van water.

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.

3.3 Transpiratiezuiging

©VANIN

Uit opdrachten 17 en 20 leerde je al dat het water opgenomen door de wortels en getransporteerd via de stengel naar boven in de plant, kan verdampen via de bladeren. Naargelang er meer water verdampt, wordt er ook nieuw water opgenomen.

Dat verschijnsel valt te verklaren met behulp van de eigenschappen van water. Omdat waterdeeltjes aan elkaar verbonden zijn door cohesiekrachten, vormen ze vanuit de wortel tot in het blad één waterkolom. Cohesiekrachten zijn aantrekkingskrachten tussen moleculen van dezelfde stof.

De waterkolommen die door cohesie ontstaan, worden ook wel waterdraden genoemd, omdat ze als één lange buis door de stengel aan elkaar vasthangen. Zodra er water uit de bladeren verdwijnt door verdamping, wordt er automatisch opnieuw water aangezogen uit de bodem, waardoor de waterkolom behouden blijft. Dat verschijnsel is de transpiratiezuiging.

WEETJE

wortelhaar

bodem

deeltje

transpiratie: water verdampt

transpiratiezuiging

opname van water met opgeloste stoffen

worteldruk

huidmondje

bladeren met huidmondjes

waterdraden cohesie

waterdraden

S Afb. 31

Overzicht van de mechanismen die een rol spelen bij het watertransport in de plant

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 dat proces.

` Maak oefening 5, 6 en 7 op p. 390.

©VANIN

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.

huidmondje omgevingstemperatuur aanzuigen H

O zonlicht CO 2 verdampen H2O

waterdraden

©VANIN

Het transport van assimilaten en plantenhormonen gebeurt via de zeefvaten van het floëem.

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• 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.

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.

Mijn notities

©VANIN

Welk weefsel zorgt voor transport van water en mineralen van de wortel tot het blad? Kruis het juiste antwoord aan.

parenchym xyleem floëem epidermis

Definieer het begrip ‘assimilatie’.

In de bladeren is glucose aangemaakt. Bepaalde glucosemoleculen zullen naar de cellen van de hoofdwortel gaan. Welke cellen van de hoofwortel zullen eerst die glucosemoleculen ontvangen? Kruis aan.

het xyleem de cortex het floëem de epidermis

Bestudeer de microscopische doorsnede van het blad.

Welke weefsels in het blad herken je op de figuur van de bladdoorsnede? Benoem ze.

Welke mechanismen van watertransport komen in iedere plant voor?

Als je rozen in een vaas zet, is het raadzaam om regelmatig van de stengels een stukje af te snijden.

a Waarom moet je dat doen?

©VANIN

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?

Verder oefenen? Ga naar .

Î Hoe houden planten hun inwendig milieu in evenwicht?

LEERDOELEN

Je weet al:

M dat planten zich kunnen aanpassen aan droge omstandigheden door hun huidmondjes te sluiten;

M dat planten gebruikmaken van elektrische signalen en hormonen om informatie over te brengen van receptor naar effector;

M hoe auxine, ethyleen en abscisinezuur bepaalde processen regelen in de plant;

M hoe water en assimilaten getransporteerd worden in de plant.

Je leert nu:

M met voorbeelden aantonen dat planten hun inwendig milieu in evenwicht houden door hormonen;

M dat hormonen samenwerken bij het regelen van de levensprocessen in een plant;

M welke factoren invloed hebben op het openen en sluiten van de huidmondjes;

M uitleggen wat de rol is van de huidmondjes bij de waterhuishouding en de fotosynthese;

M hoe een plant zijn inwendig milieu stabiel kan houden.

©VANIN

Met behulp van hormonen en elektrische signalen verspreidt de informatie van een prikkel zich door de plant. Die signalen zijn van levensbelang want planten kunnen zich niet verplaatsen in ongunstige omstandigheden. Enkel door een juiste reactie kan het inwendig milieu in evenwicht gehouden worden. Maar hoe zorgt de plant voor een gepaste reactie? Op welke manier wordt dat geregeld?

1 Welke hormonen spelen een rol in de homeostase van het watergehalte?

Om minder water te verliezen, kan de plant zijn huidmondjes sluiten. Het plantenhormoon ABA helpt de sluitcellen om snel water te verliezen.

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.

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.

©VANIN

• 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 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 hormonen in dieren, een belangrijke rol in de homeostase van het inwendig milieu.

S Afb. 33 Bladlitteken

S Afb. 32 Bladval in de herfst

droogtestress

aanmaak ABA door wortels

transport naar de stengel via zeefvaten

MERISTEEM

transport naar de bladeren via zeefvaten

huidmondjes sluiten

in de deelweefsels wordt de aanmaak van auxine geremd

thermoreceptoren

lage temperatuur

stimuleren van ethyleen

S Afb. 34

Samenwerking van plantenhormonen bij het remmen van waterverlies

©VANIN

BEPERKING WATERVERLIES

afbraak celwanden in de afstotingslaag kurkvorming

bladval

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 1 op p. 401.

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.

2 Hoe wordt het evenwicht in een plant geregeld?

©VANIN

2.1 Welke factoren hebben invloed op het openen en sluiten van de huidmondjes?

OPDRACHT 25 ONDERZOEK

Welke omstandigheden hebben een invloed op het openen en sluiten van de huidmondjes?

1 Onderzoeksvraag

Welke factoren beïnvloeden het verdampen en opzuigen van water bij de plant?

2 Hypothese

3 Benodigdheden

4 maatcilinders (100 ml)

water

4 diepvrieszakjes

kleefband

dekglaasje

sla- of olijfolie

4 identieke twijgjes met hetzelfde aantal bladeren (bv. liguster, laurier, beuk …)

infraroodlamp

stift

S Afb. 35 De baobab komt voor in droge, warme gebieden, zoals in enkele delen van Afrika en Australië.

OPDRACHT 25 (VERVOLG)

4 Werkwijze

1 Giet een gelijke hoeveelheid water in drie maatcilinders. Eén maatcilinder blijft leeg.

2 Plaats in elke maatcilinder een plantje.

3 Giet vervolgens een laagje olie op het water om verdamping te vermijden.

4 Breng de diepvrieszakken over de planten en sluit ze af door met kleefband de diepvrieszakjes te bevestigen aan de maatcilinder.

5 Plaats maatcilinder 1 voor het raam, zodat er voldoende licht op valt. Maatcilinder 2 plaats je in een donkere kast. Maatcilinder 3 plaats je voor het raam onder een infraroodlamp, zodat de temperatuur stijgt. Maatcilinder 4 zonder water plaats je naast maatcilinder 1.

6 Duid met een stift het beginniveau van het water aan bij iedere maatcilinder. Op maatcilinder 4 hoef je niets aan te duiden.

7 Neem de maatcilinders opnieuw waar na drie dagen.

5 Waarneming

Maatcilinders Vocht in de diepvrieszak? Hoeveelheid opgezogen water in de maatcilinder (ml)

1 ja / nee

2 ja / nee

3 ja / nee

4 ja / nee

6 Verwerking

a In welke omstandigheden staan de huidmondjes open?

b In welke omstandigheden is er het meeste vocht verdampt?

c In welke omstandigheden is er het meeste water opgezogen?

©VANIN

7 Besluit

Noteer een besluit.

8 Reflectie

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

Uit de bovenstaande experimenten kun je afleiden dat er meerdere factoren zijn die het gedrag van de huidmondjes beïnvloeden. De huidmondjes sluiten zich in droge omstandigheden waardoor de verdamping wordt beperkt, maar ook de aanwezigheid van wind, een te hoge temperatuur of gebrek aan licht doen de huidmondjes sluiten. 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. Om dat proces nauwkeurig te regelen, spelen plantenhormonen een rol.

2.2 Hoe streeft de plant naar evenwicht?

Om minder water te verliezen, kan de plant zijn huidmondjes sluiten. Maar met gesloten huidmondjes kan er geen CO2 worden opgenomen en dat is net nodig voor de fotosynthese. De plant moet er dus voor zorgen dat er steeds een optimale hoeveelheid water en CO2 aanwezig is op de plaats waar de fotosynthese plaatsvindt.

Hoe regelt de plant dat evenwicht?

RECEPTOR

vloeistofdruk in de cellen daalt

wind droge omgeving hoge temperaturen

PRIKKEL

licht donker

PRIKKEL

windstil vochtige bodem hoge temperatuur hoge luchtvochtigheid

RECEPTOR

vloeistofdruk in de cellen stijgt

CONDUCTOR

ABA

huidmondjes sluiten zich

geen fotosynthese geen waterverlies via huidmondjes

transpiratiezuiging stopt

geen verdamping via huidmondjes waardoor het watergehalte in de plant stijgt

geen transpiratiestroom door worteldruk en capillaire krachten stijgt het watergehalte in de plant

HOMEOSTASE

de vloeistofdruk in de cellen is in evenwicht

©VANIN

CO2-opname fotosynthese

huidmondjes openen zich

watergehalte in de plant neemt af

EFFECTOR REACTIE

water verdampt

in het donker bij licht huidmondjes De huidmondjes zijn meestal gesloten.

fotosynthese

Plant kan geen CO2 opnemen waardoor de fotosynthese niet plaatsvindt.

De huidmondjes openen zich.

Plant kan CO2 opnemen en O2 afgeven: fotosynthese vindt plaats.

Ook andere omstandigheden hebben een invloed op de huidmondjes.

omstandigheden droge bodem of omgeving, té hoge temperaturen en veel wind

gevolg tekort aan water in de plant waardoor de vloeistofdruk in de cellen daalt

huidmondjes sluiten zich onder invloed van het plantenhormoon ABA.

De gesloten huidmondjes beperken de verdamping en dus het waterverlies in de plant.

watergehalte

Het watergehalte kan weer stijgen en de vloeistofdruk in de cellen komt in evenwicht.

vochtige bodem of omgeving, hoge temperaturen en weinig wind

meer wateropname waardoor de vloeistofdruk in de cellen, en dus ook de sluitcellen van de huidmondjes, stijgt

gaan openstaan waardoor het water kan verdampen.

Het watergehalte in de plant neemt af en de vloeistofdruk in de cellen komt in evenwicht.

= homeostase van het watergehalte

©VANIN

Het openen en sluiten van de huidmondjes is van belang voor twee processen: de waterhuishouding van de plant en de fotosynthese

Om beide processen op elkaar af te stemmen, maakt de plant gebruik van hormonen en zijn meerdere factoren, zoals de aan- of afwezigheid van licht, belangrijk.

• In ideale omstandigheden versterkt de aanwezigheid van licht het opengaan van de huidmondjes, waardoor zowel de gasuitwisseling voor de fotosynthese, als de waterverdamping gestimuleerd wordt.

• In minder ideale omstandigheden sluiten de huidmondjes om verdamping te vermijden. Dan is er geen gasuitwisseling meer mogelijk en is er ook geen fotosynthese.

Dankzij het op elkaar afstemmen van verschillende processen kunnen planten hun inwendig evenwicht behouden om hun overlevingskansen te verhogen. Dat evenwicht noemen we homeostase.

` Maak oefening 2, 3 en 4 op p. 401.

Plantenhormonen werken samen om het watergehalte in stand te houden.

De rol van de huidmondjes in het evenwicht in de plant.

Homeostase

• Het waterverlies via de huidmondjes wordt geregeld door abscisinezuur (ABA).

• Bij droogtestress en koude regelen auxine, abscisinezuur en ethyleen samen de bladval. Zo gaat er geen water verloren via de huidmondjes.

Het openen en sluiten van de huidmondjes is van belang voor de waterhuishouding en tegelijk ook voor de fotosynthese. Om beide processen op elkaar af te stemmen maakt de plant gebruik van hormonen en zijn meerdere factoren, zoals de aan- of afwezigheid van licht, belangrijk.

Dankzij het op elkaar afstemmen van verschillende processen kunnen planten hun inwendig milieu zo stabiel mogelijk houden, de homeostase.

homeostase

Mijn notities

©VANIN

Dat is van belang om hun overlevingskansen te verhogen.

BEKIJK DE KENNISCLIP

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan aan de hand van voorbeelden aantonen dat hormonen de overlevingskans van planten bevorderen.

• Ik kan met voorbeelden toelichten dat een hormoon op meerdere manieren een invloed heeft op de plant.

• Ik kan met behulp van een schema verklaren hoe hormonen samenwerken om de bladval te regelen.

• Ik kan met voorbeelden aantonen dat planten werken als een systeem.

• Ik kan de rol van factoren zoals licht, temperatuur, vochtigheid op het openen en sluiten van de huidmondjes toelichten

• Ik kan toelichten wat de rol is van huidmondjes bij de waterhuishouding en de fotosynthese.

• Ik kan toelichten hoe planten hun inwendig milieu stabiel houden.

• Ik kan een voorbeeld geven van homeostase bij planten.

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.

Mijn notities

©VANIN

Welke hormonen zijn bij de bladval betrokken?

Bestudeer de microscopische doorsnede van het blad.

3 4

a 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?

d Teken met pijltjes de plaats waar de gasuitwisseling plaatsvindt.

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.

Illustreer met een voorbeeld of schema hoe een plant een nieuw evenwicht bereikt na een gebeurtenis, zoals droogte of verplaatsing.

Verder oefenen? Ga naar .

Planten als systeem

Om te functioneren en ook om de homeostase in stand te houden, werken planten volgens het bekende regelsysteem: prikkel

Prikkels zoals:

• beschadiging, bijvoorbeeld door bladluizen,

• aanraking,

• de hoeveelheid water, de aanwezigheid van voedingsstoffen of hormonen, de zwaartekracht en licht.

receptor

conductor

De receptorcellen kunnen hormonen produceren, zoals auxine bij belichting of abscisinezuur bij watertekort. Andere receptorcellen veroorzaken de verplaatsing van geladen deeltjes en zorgen zo voor een elektrisch signaal. effector

reactie

Planten hebben enkele specifieke receptorcellen, zoals de fotoreceptoren en mechanoreceptoren die gevoelig zijn voor aanraking of voor trillingen. Bepaalde andere prikkels kunnen door alle cellen worden opgevangen, zoals een beschadiging, of de aanwezigheid van water en hormonen.

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.

De reactie van planten is afhankelijk van het weefsel waarin de effector ligt. Zo zal auxine in de top van de plant zorgen voor fototropie, in de wortel van de plant veroorzaakt het hormoon geotropie. De bladscharnieren reageren op elektrische signalen door water af te geven: andere cellen van dezelfde plant ontvangen die geladen deeltjes ook, maar reageren er niet zichtbaar op.

In alle gevallen heeft de reactie van planten als gevolg dat de overlevings- of voortplantingskansen van een plant verbeteren.

©VANIN

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 plant als de wortel zich in een droge omgeving bevindt?

2 Waarom zijn de blaadjes weer fris en stevig als de wortel van de plant zich in een vochtige omgeving bevindt?

3 Hoe regelt de plant zijn waterhuishouding?

4 Waarom kunnen planten, zoals lavendel, wel overleven in een droge omgeving zoals die in Zuid-Europa te vinden is?