GENIE Biologie 3.2 GO! - voorbeeldhoofdstukken by VAN IN

Biologie

GO!

pr oe

fh o

of d

GENI

3.2

LEER SCHRIFT

pr oe

fh o

of d IN

pr oe

fh o Biologie GO!

of d IN

GENIE 3.2

pr oe

fh o

of d IN

INHOUD STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

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

HOE WORDT DE WERKING VAN EEN ORGANISME GEREGELD?

THEMA 01: REGELSYSTEMEN BIJ ORGANISMEN CHECK IN VERKEN

23 24

HOOFDSTUK 1: Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? 25

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

HOOFDSTUK 2: Welke receptoren geven informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel? 44

pr oe

fh o

of d

1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel? 25 1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? 28 1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen? 29 37 1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven? Hoofdstuksynthese 42 Checklist 43 Portfolio

2.1 Op welke basis kunnen receptoren ingedeeld worden? 44 54 2.2 Hoe activeert een prikkel een receptor? Hoofdstuksynthese 55 Checklist 57 Portfolio

HOOFDSTUK 3: Een zintuig onder de loep: het oog 58

HOOFDSTUK 4: Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig 90

58 3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur? 3.2 Welke structuren liggen rond het oog? 60 64 3.3 Welke structuren liggen in het oog? 3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht? 68 3.5 Op welke manier wordt het beeld in het oog gevormd? 72 75 3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld? 3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? 78 3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald? 83 Hoofdstuksynthese 86 Checklist 89 Portfolio

of d

THEMASYNTHESE

4.1 Wat is geluid? 90 4.2 Hoe worden geluiden waargenomen? 93 4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid? 102 4.4 Hoe ontstaat gehoorschade? 103 Hoofdstuksynthese 106 Checklist 108 Portfolio CHECK IT OUT

110

AAN DE SLAG

111

fh o

OEFEN OP DIDDIT

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

pr oe

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

109

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

125

VERKEN

126

HOOFDSTUK 1: Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra? 129

129 1.1 Welke cellen brengen informatie snel over? 1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand? 132 1.3 Hoe wordt de sterkte van een prikkel door het organisme geregistreerd? 139 1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? 140 1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar? 146 Hoofdstuksynthese 149 Checklist 152 Portfolio

HOOFDSTUK 2: Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking? 153 153 2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam? 2.2 Hoe werkt het perifere zenuwstelsel samen met het centrale zenuwstelsel? 162 2.3 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie 166 van een prikkel? 169 2.4 Wat is het verschil tussen reflexen en gewilde bewegingen? 2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? 178 Hoofdstuksynthese 184 Checklist 188 Portfolio

pr oe

fh o

of d

HOOFDSTUK 3: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? 189

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen? 189 191 3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel? 3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? 195 Hoofdstuksynthese 210 Checklist 214 Portfolio THEMASYNTHESE

215

CHECK IT OUT

216

AAN DE SLAG

217

OEFEN OP DIDDIT

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

stvaka

ntie

VERKEN

HOOFDSTUK 1: Hoe wordt het hormonaal stelsel geactiveerd?

of d

DEEL 2

na herf

fh o

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

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

pr oe `

2.1 Hoe regelen verschillende hormonen samen de balans van het lichaam? 2.2 Hoe werkt het hormonaal stelsel samen met het zenuwstelsel?

THEMASYNTHESE CHECKLIST PORTFOLIO CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

THEMA 04: HOMEOSTASE BIJ PLANTEN

DEEL 2

CHECK IN

na herf

stvaka

VERKEN `

OEFEN OP DIDDIT

ntie

HOOFDSTUK 1: Hoe verloopt de stofwisseling bij de plant?

1.1 Uit welke delen is een plant opgebouwd? 1.2 Welke stoffen worden er via het transportweefsel doorheen de plant vervoerd? 1.3 Welke mechanismen liggen aan de basis van het opwaarts transport in de plant?

HOOFDSTUK 2: Hoe coördineren plantenhormonen de reactie op prikkels?

fh o

of d

2.1 Welke rol spelen hormonen in de levensprocessen van planten? 2.2 Welke invloed heeft auxine op het functioneren van planten?    2.3 Welke invloed heeft ethyleen op het functioneren van planten?   2.4 Hoe coördineren hormonen reacties van planten om de homeostase van het watergehalte te behouden?

THEMASYNTHESE CHECKLIST

pr oe

PORTFOLIO

CHECK IT OUT AAN DE SLAG OEFEN OP DIDDIT

LABO'S STEM-VAARDIGHEDEN (VADEMECUM)

METROLOGIE •

Grootheden en eenheden

LABO'S

STAPPENPLANNEN

• Labomaterialen • Labotechnieken • Veiligheidsvoorschriften • H&P-zinnen • Bereidingen

pr oe

fh o

of d

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

STARTEN MET GENIE

CHECK IN In de CHECK IN maak je kennis

met het onderwerp van het thema. je een aantal vragen die je op het einde van het thema kunt beantwoorden.

VERKEN

In het kadertje onderaan vind

Opbouw van een thema

In de verkenfase zul je

merken dat je al wat kennis

hebt over het onderwerp

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

of d

wordt hier geactiveerd.

DE 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.

pr oe

fh o

Na het activeren van de voorkennis volgen een aantal hoofdstukken.

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

Vervolgens willen we graag dat je vorderingen

maakt en dat je reflecteert op je taken en leert

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

starten met genie

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

AAN DE SLAG In het onderdeel Aan de slag Je leerkracht beslist of je

de oefeningen op het einde doorheen de lessen.

` Per thema vind je op

adaptieve

van het thema maakt of

kun je verder oefenen.

oefenreeksen om te leerstof

verder in te oefenen.

LABO’S

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

pr oe

fh o

of d

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

LEREN LEREN • 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 alternatieve versies van de

• Op

vind je per themasynthese een kennisclip

themasynthese.

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

starten met genie

Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

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.

TIP

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of

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

illustreert de leerstof met een extra voorbeeld.

WEETJE

DOORDENKER

OPDRACHT 11

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

Kenniskader

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

of d

Niet altijd even makkelijk om op te lossen,

fh o

maar het proberen waard!

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum.

Dat vademecum ̒een GENIE in STEM-vaardigheden ̓ omvat:

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

pr oe

• 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; • …

starten met genie

GENIE EN DIDDIT

Je kunt erin noteren, aantekeningen maken, zelf

• Je kunt vrij oefenen en de leerkracht kan ook

voor jou oefeningen klaarzetten.

• De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

materiaal toevoegen ...

Een e-book is de digitale versie van het leerschrift.

HET ONLINELEERPLATFORM BIJ GENIE

voor jou heeft klaargezet.

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht

of d

Hier kan de leerkracht toetsen en taken voor jou klaarzetten.

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

fh o

Benieuwd hoever je al staat met oefenen en

opdrachten? Hier vind je een helder overzicht

pr oe

van je resultaten.

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

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

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

Zo ervaar je wetenschappen op een heel nieuwe manier! 14

GENIE EN DIDDIT

DOWNLOAD 3D-APP

INLEIDING

HOE WORDT DE WERKING VAN EEN ORGANISME GEREGELD?

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

Meer oogst met muziek

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

ARTIKEL 1

ARTIKEL 2

Naar: www.science19.com

Van alcohol krijg je honger

pr oe

fh o

ARTIKEL 3

of d

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

Naar: Eos

BLOEMEN IN HET ZONNETJE

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

ARTIKEL 4

Naar: De Standaard

Meet een leugendetector leugens?

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

INLEIDING

Lees de artikels. In elk artikel is er sprake van een bepaalde reactie bij een organisme. 1 Noteer die reacties in de tweede kolom. 2 Noteer in de derde kolom waardoor de reactie wordt uitgelokt. Artikel

Wat is de reactie?

Waardoor wordt de reactie uitgelokt?

1 2

OPDRACHT 2

of d

Je ziet en ruikt lekker eten.

Reactie van het lichaam

Situatie

Wat gebeurt er in je lichaam in de volgende situaties?

De omgeving voelt koud aan.

fh o

Je hoort je naam roepen.

Er wordt fel licht ontstoken

pr oe

in een donkere kamer.

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

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

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

INLEIDING

lichaamsdeel dat informatie geleidt

signaal

effector

lichaamsdeel dat een reactie uitvoert

reactie

actie als antwoord op de prikkel

opvangen.

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

• Planten hebben ook receptoren om prikkels op te vangen. Ze hebben

geleider

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

echter geen zintuigen. Hun receptoren liggen verspreid over het

organisme. Ontluikende zonnebloemen kunnen bijvoorbeeld de stand van de zon volgen omdat ze receptoren voor licht bezitten.

signaal

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

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

die de informatie over die prikkel naar de plaats van de reactie brengt. Die informatieoverdracht door het lichaam noemen we de geleiding.

receptor

lichaamsdeel dat de prikkel herkent en opvangt

de reactie.

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

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

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

waarneembare verandering

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

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

prikkel

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

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

of d

komt als je aan lekker eten ruikt.

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

pr oe

fh o

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

receptor

geleiding

prikkel geleiding effector

Afb. 1 Verband tussen receptoren, geleiding en effectoren

INLEIDING

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

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

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

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

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

• De reactie zelf is een actie van het organisme als antwoord op de

prikkel. De reactie wordt altijd door de effector uitgevoerd.

Technisch systeem

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

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

systeem vergelijkt, zoals een thermostaat in de wagen, kun je begrijpen hoe die regeling werkt.

of d

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

pr oe

fh o

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

Ook in dit technisch systeem herken je de prikkel, receptor, geleiding, effector en de uiteindelijke reactie.

prikkel

temperatuursverandering

receptor

thermometer

signaal

geleider

signaal

INLEIDING

signaal

thermostaat

signaal

effector

airco

reactie

temperatuursaanpassing

Regelsysteem

Bij organismen doen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel meer dan

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

afstemmen van de werking van de verschillende organen, dus bij het regelen van de lichaamswerking. In een stresserende situatie, zoals bij het weglopen voor een hond, reageren bijvoorbeeld meerdere stelsels tegelijkertijd: je

spierkracht neemt toe, je hart zal sneller pompen, je bloeddruk stijgt … De regeling van deze samenwerking gebeurt door een geordende

opeenvolging van stappen. De opeenvolgende stappen vormen samen het regelsysteem.

In het onderstaande voorbeeld regelt het zenuwstelsel de reacties op

prikkels door de werking van de receptoren in je huid en de effectoren in je

handen op elkaar af te stemmen.

Je warmt je handen bij een kampvuur.

De warmte is de prikkel.

Receptoren in je huid vangen de warmteprikkel op.

Er wordt een signaal

naar de hersenen gestuurd.

Je hersenen controleren de temperatuur.

of d

Het wordt te warm en de hersenen

zenuwstelsel

pr oe

fh o

bepalen een reactie.

Er wordt een signaal

naar de spieren gestuurd.

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

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

Ook het hormonaal stelsel regelt de reacties op prikkels volgens een

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

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

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

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

INLEIDING

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

• receptor: de bijnier

• geleider: hormonaal stelsel

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

Planten reageren volgens een gelijkaardig systeem op prikkels. Receptoren verspreid. Als reactie groeit de plant naar het licht toe.

vangen bijvoorbeeld een lichtprikkel op. Er wordt een signaal over de plant Door voortdurend te reageren op veranderende omstandigheden zorgt een

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

Het hormonaal stelsel en het zenuwstelsel werken volgens een regelsysteem

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

regelen de samenwerking tussen de verschillende onderdelen van een

organisme. De coördinatie gebeurt met behulp van een regelsysteem.

Een regelsysteem is een geheel van geordende processen dat

ervoor zorgt dat een organisme gepast reageert op waarneembare

veranderende omstandigheden (prikkels).

In de thema’s bestuderen we achtereenvolgens verschillende onderdelen van

of d

regelsystemen.

fh o

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

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

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

pr oe

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

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

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

INLEIDING

REGELSYSTEMEN BIJ ORGANISMEN

THEMA 01

VERKEN

HOOFDSTUK 1: Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? 25 1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel?

CHECK IN

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen? 28 A Indeling volgens de plaats van de prikkel 28 B Indeling volgens de aard van de prikkel 29

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen? 29 A Receptoren voor uitwendige prikkels 29 B Receptoren voor inwendige prikkels 35

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven?

Hoofdstuksynthese 42 Portfolio

HOOFDSTUK 2: Welke receptoren geven informatie van een prikkel door naar het zenuwstelsel? 44

of d

Checklist

fh o

2.1 Op welke basis kunnen receptoren van dierlijke organismen ingedeeld worden? 44 A Indeling op basis van celtype 46 B Indeling op basis van aard van de prikkel 47

2.2 Hoe activeert een prikkel een receptor?

pr oe

Hoofdstuksynthese 55

Checklist 57 Portfolio

HOOFDSTUK 3: Een zintuig onder de loep: het oog 58 3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur?

3.2 Welke structuren liggen rond het oog? 60 A Oogleden en wimpers 61 B Traanpunt 61 C Vetweefsel 62 D Bindvlies 62 E Talgklieren 63 F Spieren 63 21

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

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

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? 78 A Algemene situering fotoreceptoren 78 B Bouw en ligging van de soorten fotoreceptoren 80 83

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald?

Hoofdstuksynthese 86

Checklist 89 Portfolio

HOOFDSTUK 4: Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig 90

4.1 Wat is geluid?

4.2 Hoe is het gehoorzintuig opgebouwd? 93 A Het uitwendig oor 94 B Het inwendig oor 96 102

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

103

4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid?

of d

Hoofdstuksynthese 106 Checklist 108 Portfolio

109

CHECK IT OUT

110

AAN DE SLAG

111

fh o

THEMASYNTHESE

OEFEN OP DIDDIT

pr oe

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

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

CHECK IN

Î Een opwarmertje 38,0

Uitdaging! Ontdek hoe je lichaam reageert als

plexiglas

de omgevingstemperatuur te hoog wordt. infraroodlamp

digitale thermometer

Afb. 2

chronometer of smartphone

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

WAT HEB JE NODIG?

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

5 Ontsteek vervolgens de infraroodlamp

4 Noteer in de derde kolom wat je waarneemt.

7 Meet opnieuw de temperatuur en noteer in de tabel.

2 Breng een hand in de opening van de kartonnen doos.

Waarneming

of d

𝜽 (°C)

8 Noteer in de derde kolom wat je waarneemt.

WAT GEBEURT ER?

𝒕 (s)

en start de klok.

6 Laat de lamp 300 s branden.

3 Meet de begintemperatuur en noteer in de tabel.

1 Bouw de proefopstelling op basis van de afbeelding.

fh o

300

pr oe

HOE ZIT DAT?

a Welke prikkel wordt je lichaam gewaar? b Wat is de reactie van je lichaam? c Welk nut heeft die reactie?

Welke prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier?

We zoeken het uit!

THEMA 01

check in

VERKEN

Î Welke systemen ken je? OPDRACHT 1

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

baksteen

elektrische stroomkring loofbos

zandkorrels

OPDRACHT 2

Zet een kruisje in de juiste kolom.

Natuurlijk systeem

Technisch systeem

weidelandschap paardenbloem fotohouder

of d

stedelijk landschap

Ruimtelijk systeem

Herken in de volgende voorbeelden de ruimtelijke, natuurlijke en technische systemen.

celwand mens

pr oe

fh o

topografische kaart

weidelandschap

paardenbloem

fotohouder

celwand

stedelijk landschap

topografische kaart

mens

OPDRACHT 3

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

THEMA 01

verken

HOOFDSTUK 1

Î Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? LEERDOELEN Je kunt al: M een waarneming omschrijven;

M een systeem herkennen;

M een systeem omschrijven.

Je leert nu:

M verschillende soorten prikkels herkennen;

M het onderscheid maken tussen inwendige en uitwendige prikkels;

wat waar. Het begint ’s morgens al wanneer je

wakker wordt van de wekker. Je opent je ogen om

de wekker uit te zetten en je moet wennen aan het

M toelichten welke stelsels tussenkomen bij reacties

We nemen tijdens onze dagelijkse activiteiten heel

M een prikkel omschrijven;

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

op prikkels.

of d

1.1 Wat zijn de kenmerken van een prikkel?

OPDRACHT 4 ONDERZOEK

fh o

Wat neem je waar met je huid? Onderzoeksvraag

Wat kun je waarnemen met de huid?

pr oe

Hypothese

Noteer jouw hypothese.

Benodigdheden

Afb. 3 Handen nemen prikkels waar.

twee identieke kommen houten tandenstoker warmwaterkoker of een kraan met koud en warm water

THEMA 01

hoofdstuk 1

Werkwijze 1 Prik lichtjes met de tandenstoker in je hand.

2 Prik vervolgens harder met de tandenstoker in je hand.

3 Vul daarna een kom met warm water en een kom met koud water. 4 Breng eerst je hand in het koude water.

5 Breng vervolgens je hand in het warme water. Waarnemingen

c Wat voel je bij het koude water met je hand?

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

a Wat voel je bij het lichtjes prikken van de tandenstoker?

of d

Verwerking

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

fh o

Waardoor kan de huid deze waarnemingen doen?

Besluit

Reflectie

pr oe

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

Kunnen planten prikkels waarnemen?

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

plant Dionaea muscipula (venusvliegenval) houten tandenstoker Werkwijze

1 Raak voorzichtig met een tandenstoker een van de plant aan. Waarnemingen

Afb. 4 Venusvliegenval

2 Wacht een tiental seconden.

3 Raak vervolgens verschillende haartjes

tegelijkertijd aan met de tandenstoker.

haartje aan de binnenzijde van een vangblad

Benodigdheden

Noteer jouw hypothese.

4 Wacht een tiental seconden.

a Wat neem je waar als je één haartje aanraakt?

of d

b Wat neem je waar als je meerdere haren aanraakt? Verwerking

fh o

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

Besluit

pr oe

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

Planten kunnen dus ook prikkels waarnemen uit hun omgeving. Reflectie

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Planten en dieren kunnen meerdere veranderingen waarnemen, zoals

temperatuursveranderingen, drukverschillen en pijn. Toch lokken niet alle

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

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

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

de muizen, maar niet voor de kat.

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

bepaalde prikkel kan worden waargenomen.

dus sterk genoeg. De prikkeldrempel is de minimumwaarde waarbij een

voor prikkels.

Een organisme kan veranderingen waarnemen dankzij zijn gevoeligheid Een prikkel is een waarneembare verandering die sterk genoeg is om

een reactie van het organisme uit te lokken.

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

kunnen waarnemen.

of d

` Maak oefening 1 t/m 4.

pr oe

fh o

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

Indeling volgens de plaats van de prikkel

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

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 1

chemisch – fysisch

Chemische prikkels zijn prikkels die rechtstreeks te maken hebben met

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

Fysische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met kracht en energie,

signalen

bijvoorbeeld druk, aanraking, licht, geluid en warmte.

receptor

prikkel

• Uitwendige prikkels zijn prikkels die afkomstig zijn uit de omgeving

geleider

van het organisme.

uitwendig – inwendig

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

• Inwendige prikkels zijn prikkels die in het organisme ontstaan.

signalen

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

effector

• Fysische prikkels zijn veranderingen als gevolg van kracht en energie.

Indeling volgens de aard van de prikkel

` Maak oefening 5.

reactie

of d

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels waarnemen?

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

pr oe

fh o

Receptoren voor uitwendige prikkels

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

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

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

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 1

reukslijmvlies

receptorcel

neusholte reukstoffen

neusholte

Afb. 5 Receptorcellen in reukslijmvlies van de neus

Soms liggen de receptorcellen niet geconcentreerd in een orgaan en liggen

ze meer verspreid. De receptorcellen die temperatuurverschillen waarnemen,

liggen bijvoorbeeld verspreid over de hele huid.

OPDRACHT 6

Welke prikkels kunnen door de volgende zintuigen worden waargenomen? Noteer in de tabel.

Waargenomen prikkel

Zintuig

of d

oog oor neus

fh o

tong huid

pr oe

OPDRACHT 7 DOORDENKER

Hoe komt het dat een ransuil ’s nachts zijn prooien kan vinden? Kruis de juiste antwoorden aan.

Een ransuil voelt de druk van de luchtverplaatsing van de prooi. Een ransuil heeft zeer gevoelige ogen, die heel weinig licht kunnen opvangen.

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 1

Afb. 6 Ransuil

OPDRACHT 8

Bekijk de afbeeldingen van uitwendige prikkels. 1 Noteer de uitwendige prikkel(s) die je op de foto’s ziet. 2 In welke organen bevinden de receptorcellen zich? Uitwendige prikkel

Plaats van de receptorcellen

Situatie

of d

fh o

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

Welke invloed heeft licht op een plant? Onderzoeksvraag

pr oe

Formuleer een onderzoeksvraag.

Hypothese

Noteer een hypothese.

Afb. 7 Proefopstelling invloed licht op groeirichting

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

Benodigdheden

2 Maak aan de zijkant van de doos een gaatje met een aardappelmesje zoals aangegeven op de 4 Sluit de doos.

proefopstelling. Het gaatje moet zich 10 cm boven het steunend oppervlak bevinden.

3 Plaats het plantje in de doos en geef het voldoende water. plantje vooral licht krijgt via de opening in de doos.

Waarneming

Verwerking

Wat neem je waar na twee weken?

5 Geef het plantje gedurende twee weken water door de doos snel te openen en te sluiten, zodat het

of d

Hoe komt het dat de stengel deze vreemde groeivorm krijgt?

fh o

Besluit

want planten beschikken over lichtgevoelige receptoren. Reflectie

pr oe

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

OPDRACHT 10 ONDERZOEK

Voor welke andere uitwendige prikkels hebben planten receptoren? 1

Welke rol speelt zwaartekracht bij de groeirichting van de wortel?

Onderzoeksvraag

Hypothese

bekerglas (1 000 ml)

plantenspuit gevuld met leidingwater of regenwater

Werkwijze

1 Vul het bekerglas met de gelparels.

zakje gelballetjes

acht zonnebloempitten

zonnebloempitten

gelkorrels

Benodigdheden

Noteer een hypothese.

2 Leg vervolgens twee zonnebloempitjes met de punt

Afb. 8 Proefopstelling kiemende zonnebloempitten

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

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

3 Plaats dan het bekerglas op een verwarmde plaats.

of d

4 Sprenkel wat water over de gelparels met de plantenspuit.

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

fh o

Wat neem je waar bij de groei van de wortels?

Verwerking

pr oe

Afb. 9 Kiemende zonnebloempit

Waarom groeien de wortels altijd in die richting?

Besluit

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

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Beantwoord de vraag.

In het internationaal ruimtestation zou een plant

OPDRACHT 11 DOORDENKER

in elke richting kunnen groeien omdat er geen

zwaartekracht is. Toch groeien planten uiteindelijk

pr oe

fh o

of d

in een welbepaalde richting. Waarom?

THEMA 01

hoofdstuk 1

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 10 Tomatenplant onder ledlicht in het ISS

• 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.

• Planten hebben ook receptoren voor uitwendige prikkels.

Dankzij receptoren kunnen organismen reageren op uitwendige prikkels. ` Maak oefening 6, 7 en 8.

Receptoren voor inwendige prikkels

Inwendige prikkels zijn vaak concentratieveranderingen van stoffen die

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

receptoren voor inwendige prikkels afkomstig van het zenuwstelsel. Dat zijn

neurale prikkels.

De receptoren voor inwendige prikkels zijn meestal in organen

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

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

Ook planten beschikken over receptoren om inwendige prikkels op te vangen. Auxine is bijvoorbeeld een hormoon dat door planten wordt aangemaakt. De productie van auxine is dus een inwendige prikkel.

OPDRACHT 12

In thema 3 gaan we dieper in op hormonen.

Beantwoord de vragen.

1 Tijdens de puberteit produceert het lichaam stoffen die we

of d

geslachtshormonen noemen. Hoe reageert het lichaam daarop?

2 Hoe reageert het lichaam op het hormoon adrenaline dat vrijkomt

fh o

tijdens een heftige pretparkattractie?

pr oe

OPDRACHT 13 ONDERZOEK

Welk effect hebben inwendige prikkels op planten? 1

Onderzoeksvraag

Welk effect heeft het plantenhormoon auxine op graszoden? Hypothese

Noteer een hypothese.

THEMA 01

hoofdstuk 1

Benodigdheden

auxine-extract twee petrischalen twee graszoden die passen in de

water

oplossing water en auxine

graszode

twee identieke erlenmeyers (250 ml) water Werkwijze

petrischalen

Afb. 11 Proefopstelling effect van auxine

1 Vul een erlenmeyer met water. en een auxine-oplossing.

2 Vul de andere erlenmeyer met een mengsel van water

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

4 Overgiet de ene graszode met de auxineoplossing en overgiet de andere met het water. 5

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

Verwerking

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

of d

a Waarom groeit het gras minder snel bij regenwater?

fh o

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

Besluit

pr oe

Noteer een besluit.

Reflectie

a De uitvoering van de proef verliep vlot/niet vlot (schrap wat niet past), omdat: b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 1

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

prikkel

signalen

geleider

signalen

Specifieke receptoren in een organisme vangen inwendige prikkels

effector

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

` Maak oefening 9, 10 en 11.

reactie

OPDRACHT 14

of d

1.4 Langs waar wordt de informatie van prikkels doorgegeven?

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

fh o

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

jouw gemiddelde

pr oe

reactietijd

𝒕 (reactietijd)

snelste leerling

TEST JE REACTIESNELHEID

2 Noteer in de kolom ook de gemiddelde reactietijd van de snelste leerling. 3 Zoek een verklaring voor het verschil in gemiddelde reactietijd tussen leerlingen.

4 Wat kun je daaruit besluiten?

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

6 Op welke prikkel reageer je?

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

en niet gewoon ‘seconden’ (s)?

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

door tussenkomst van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel is een geleider, het volgende thema.

transporteert het signaal door het lichaam. Hoe dat gebeurt, leer je in het

Planten hebben geen zenuwstelsel, maar kunnen ook relatief snel reageren

op prikkels. Dat namen we waar in opdracht 5 bij de venusvliegenval.

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

of d

geleider is de schakel tussen receptor en effector.

Dankzij het zenuwstelsel kunnen prikkels tot een snelle maar

pr oe

fh o

kortstondige reactie leiden.

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

1 Een prikkel wordt opgevangen door een receptorcel die daarvoor gevoelig is.

2 De receptorcel veroorzaakt een elektrisch signaal.

3 Het zenuwstelsel verstuurt het elektrisch signaal erg snel naar de effectoren. Die zorgen voor een snelle reactie.

` Maak oefening 12.

WEETJE Alcohol heeft een verdovende

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

armspieren gaat achteruit, het

gezichtsvermogen wordt minder en hij kan zich steeds slechter

concentreren. Een voorbeeld: een

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

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

moet remmen, heeft hij dus 11 meter meer nodig om tot stilstand te

OPDRACHT 15

Lees de tekst aandachtig en beantwoord de vragen.

komen dan in nuchtere toestand.

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

secundaire geslachtskenmerken, zoals spiergroei en een zware stem.

Het plantenhormoon auxine heeft dan weer een invloed op de groei van wortels in de plant.

of d

1 Hoe merk je de aanwezigheid van testosteron?

2 Hoe merk je de aanwezigheid van auxine in de plant?

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

fh o

antwoord.

enkele minuten / uren / dagen / weken

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

pr oe

enkele minuten / uren / dagen / weken

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

hormoonklieren. Zij beoordelen de prikkel en produceren op basis daarvan

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 1

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

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

Afb. 12 Hormonen in de bloedbaan

Het hormonaal stelsel treedt op als geleider van informatie. Het vormt een schakel tussen receptor en effector. Het hormonaal stelsel zorgt

voor trage maar langdurige reacties.

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

1 Een prikkel wordt opgevangen door receptorcellen in een hormoonklier.

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

3 De effectoren, specifieke doelcellen, zorgen voor een reactie.

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

of d

zenuwstelsel.

pr oe

fh o

` Maak oefening 13 en 14.

prikkel

receptor signalen

geleider

signalen

effector

reactie 40

THEMA 01

hoofdstuk 1

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

Het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel vormen een schakel tussen

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

Welke de effectoren zijn is afhankelijk van de soort informatiegeleider.

Het zenuwstelsel geleidt informatie naar klieren of spieren, het hormonaal

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

volgende thema’s.

uitwendig – inwendig chemisch – fysisch

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

prikkel

inwendig

signalen

zenuwstelsel

of d

geleider

hormonaal stelsel

pr oe

fh o

signalen

spieren

klieren

zenuwstelsel

effector

hormonaal stelsel

weefsels met specifieke doelen

reactie

THEMA 01

hoofdstuk 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Waardoor worden regelsystemen geactiveerd? Kernbegrippen

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

inwendig

signalen

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

signalen

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

spieren

fh o

zenuwstelsel

effector

klieren

hormonaal stelsel

pr oe

• Fysische prikkels zijn prikkels die te maken hebben met

1.3 Met behulp van welke structuren kunnen we prikkels

of d

geleider

weefsels met specifieke doelen

reactie

Dieren en planten hebben

uitwendige en inwendige prikkels. Bij dieren liggen de

voor voor

. De

voor inwendige prikkels liggen vaak geconcentreerd in

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

Het De

de geleider. synthese hoofdstuk 1

uitwendige prikkels geconcentreerd of verspreid in

. Dat is de schakel tussen .

maakt een snelle reactie op

komt de reactie meestal traag op gang.

THEMA 01

waarnemen?

prikkels mogelijk; bij het

receptor

• Uitwendige prikkels zijn prikkels die

verspreid

uitwendig

1.2 Welke soorten prikkels kunnen organismen waarnemen?

is de minimumwaarde

waarbij een prikkel waargenomen kan worden.

chemisch – fysisch in zintuig

prikkel

organisme uit te lokken.

uitwendig – inwendig

van het

die sterk genoeg is om een

verschillen naargelang de aard van

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan een prikkel omschrijven.

• Ik kan verschillende soorten prikkels benoemen .

• Ik kan verschillende soorten prikkels omschrijven.

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

• Ik kan omschrijven wat een receptor is.

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

• Ik kan de rol van de geleiders omschrijven.

• Ik kan soorten effectoren benoemen en hun rol omschrijven.

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

2 Onderzoeksvaardigheden

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

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

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

• Ik kan reflecteren over een onderzoek.

THEMA 01

checklist hoofdstuk 1

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

LEERDOELEN Je kunt al:

M uitleggen dat snelle reacties op prikkels door het zenuwstelsel

M uitleggen dat receptoren inwendige en uitwendige prikkels opvangen;

HOOFDSTUK 2

Een smartphone zit bomvol slimme sensoren, die heel wat

Je leert nu:

dingen uit de omgeving kunnen meten en detecteren. Zo bevat

M welke receptoren informatie

foto’s kunt maken. De temperatuursensoren kunnen vrij accuraat

over prikkels doorgeven aan het

met sensoren voor infraroodlicht zorgen ze ervoor dat je leuke de temperatuur meten. Druksensoren registeren dan weer

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

zenuwstelsel.

de camera van een smartphone sensoren voor kleuren. Samen

worden verwerkt.

fh o

prikkel

of d

2.1 Op welke basis kunnen receptoren ingedeeld worden?

receptor

pr oe

signaal

geleider

zenuwstelsel

signaal

effector reactie

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

verzamelen bepaalde informatie over de omstandigheden in hun omgeving,

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

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

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

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

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

Receptoren zetten prikkels om in elektrische signalen, de taal van ons 44

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

OPDRACHT 16

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

pr oe

fh o

of d

verandering van licht

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

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

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

De receptoren hebben bovendien allemaal een bouw die afgestemd is op

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

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

Receptoren zijn specifiek omdat ze door welbepaalde, gepaste prikkels

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

Indeling op basis van celtype

Receptoren kunnen tot twee soorten cellen behoren: het zijn zelf

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

• Zenuwcellen kunnen prikkels opvangen aan de hand van specifieke

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

of d

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

voor pijn en temperatuursveranderingen in de huid zijn bijvoorbeeld zelf

pr oe

fh o

zenuwcellen en behoren dus tot die categorie.

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

• Receptoren die zelf geen zenuwcel zijn, bezitten gespecialiseerde

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

Afb. 14 Gespecialiseerde receptor die niet tot het zenuwstelsel behoort

THEMA 01

hoofdstuk 2

Indeling op basis van de aard van de prikkel

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

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

prikkels waarnemen waarvoor mensen niet gevoelig zijn. Zo horen dolfijnen

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

B.1 Mechanoreceptoren haar

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

haarwortel

uiteinde van zenuwcel

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

doordat het diertje tegen haartjes op je arm duwde. Dat komt omdat

rond elke haarwortel uiteinden van zenuwcellen liggen. Wanneer

het haartje aangeraakt wordt, ontstaan elektrische signalen in de

omringende zenuwcellen. Die zenuwcel is hier de receptor en reageert

of d

dus op mechanische vervorming. Receptoren die geprikkeld worden door

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

fh o

uitstulpingen

pr oe

haarcel

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

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

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

zenuwcel

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

mechanoreceptoren in je huid stimuleren. Maar doorgaans worden

geluidstrillingen opgevangen door het oor, waar ze haarcellen stimuleren.

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 2

Mechanoreceptoren zijn gevoelig voor druk of beweging.

Mechanoreceptoren komen voor in zintuigen zoals het oor en de huid. Ook verspreid in het lichaam vind je mechanoreceptoren, zoals in de

wand van je ingewanden, of in je bloedvaten.

B.2 Chemoreceptoren

OPDRACHT 17 ONDERZOEK

Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen aan de hand van Labo 1 op p. 235.

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

of d

verstopte neusholte vol slijm niet langer in je neusholte terecht. Daar liggen de receptoren die gevoelig zijn voor de aanwezigheid en concentratie van heel wat stoffen: de reukreceptoren. Die reukreceptoren reageren enkel

pr oe

fh o

op gasvormige stoffen. Nu weet je meteen waarom kinderen de neus dichtknijpen als ze iets moeten eten wat ze niet lekker vinden. reukreceptor

neusholte

smaakreceptor

tong

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

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

Er zijn ook heel wat chemoreceptoren die informatie verzamelen over

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

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

(pH) enzovoort.

De meeste nachtvlinders vliegen ’s nachts.

Nachtvlinders kunnen dan niet op hun ogen

WEETJE

vertrouwen om een partner te vinden. Ze zijn

dus afhankelijk van andere prikkels. Vrouwtjes

produceren geurstoffen, feromonen genoemd, om

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

daarop chemoreceptoren die zo gevoelig zijn dat ze een vruchtbare

soortgenoot op meerdere kilometers afstand kunnen ruiken.

Chemoreceptoren reageren op een verandering in de aanwezigheid of

of d

B.3 Thermoreceptoren

concentratie van bepaalde stoffen.

OPDRACHT 18 ONDERZOEK

fh o

Waardoor worden thermoreceptoren geprikkeld? Onderzoeksvraag

Wat registeren thermoreceptoren?

pr oe

Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden

drie bekers of emmers warm water (ca. 40 °C) koud water (ca. 20 °C) THEMA 01

hoofdstuk 2

Werkwijze 1 Neem drie emmers of bekers die voldoende groot zijn zodat beide handen erin passen. 2 Vul één beker met koud water en één beker met warm water. 3 Vul de derde beker met lauw water (helft warm, helft koud).

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

warm water.

5 Breng na enkele minuten beide handen in de beker met lauw water. Waarneming

Verwerking

6 Houd je handen een tijdje in die beker.

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

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

Besluit

of d

Noteer een besluit.

c Hoelang neem je een verschil in temperatuur waar?

Reflectie

pr oe

fh o

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

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

THEMA 01

hoofdstuk 2

OPDRACHT 19 ONDERZOEK

Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor opwarming en afkoeling aan de hand van Labo 2 op p. 237.

Thermoreceptoren worden geprikkeld door temperatuursveranderingen.

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

Receptoren voor afkoeling en opwarming zijn enkel gevoelig binnen

bepaalde grenzen (15 tot 45 °C). Buiten die grenzen worden andere

thermoreceptoren geprikkeld, die een gevoel van pijn opwekken (bevriezing

en verbranding). Niet alleen in de huid, maar ook op andere plaatsen

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

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

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

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

Ook andere receptoren kunnen gewenning vertonen. Dat is bijvoorbeeld het

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

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

of d

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

pr oe

fh o

WEETJE

Je zult het je beslist herinneren als je

al eens chilipepers gegeten hebt: het

lijkt alsof je mond in

brand staat. Het doet

pijn, en die pijn houdt

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

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

receptoren dus uitzonderlijk signalen af en vertellen ze je lichaam dat

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

Thermoreceptoren reageren op een verandering in de temperatuur. THEMA 01

hoofdstuk 2

B.4 Pijnreceptoren Pijn is een zeer belangrijk gegeven voor het lichaam. Het is het signaal dat het lichaam beschadiging heeft opgelopen en dat je moet handelen en bijsturen om verdere beschadiging te voorkomen.

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

nemen beschik je over gespecialiseerde pijnreceptoren of nociceptoren in

de huid en bepaalde interne organen (spieren, gewrichten, ingewanden …).

Nociceptoren zijn allemaal zenuwcellen. Die nociceptoren hebben ook

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

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

te sterke opwarming of afkoeling).

andere receptoren ook een pijngevoel opwekken (te fel licht, te luid geluid,

Nociceptoren of pijnreceptoren zijn receptoren die beschadigingen

van het lichaam detecteren.

B.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

of d

in het netvlies van het oog.

Fotoreceptoren worden geprikkeld door bepaalde golflengtes

pr oe

fh o

van het stralingsspectrum (zichtbaar licht).

Afb. 18 Elektroreceptoren bij de haai

THEMA 01

hoofdstuk 2

B.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.

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

B.7 Magnetoreceptoren Heel wat dieren, zoals trekvogels, trekvlinders en walvissen, maken

jaarlijkse trekbewegingen naar en van hun overwinteringsgebieden of

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

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

Het aardmagnetisch veld ontstaat doordat de aarde een magnetische

Afb. 19

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

door gebruik te maken van magnetoreceptoren, die het aardmagnetisch veld

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

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

Magnetoreceptoren worden geprikkeld door magnetische velden. diersoorten wel.

Mensen beschikken niet over magnetoreceptoren, maar verschillende

` Maak oefening 15 t/m 19.

In deze tabel staan alle receptoren waarover mensen beschikken met hun

of d

gepaste prikkel en bijpassende zintuigen. Soorten prikkels

pr oe

fh o

licht

Receptoren fotoreceptoren

Zintuigen oog

druk, beweging

mechanoreceptoren

concentratieverande-

chemoreceptoren

neus, tong

temperatuurs-

thermoreceptoren

huid

beschadiging

pijnreceptoren

huid

ring van stoffen verandering

oor, spieren, pezen en gewrichten, huid

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

• Een receptor kan een zintuigcel zijn. Zintuigcellen bevinden zich

in zintuigen en geven signalen door naar zenuwcellen die ermee

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

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

pijnreceptoren en bij een aantal mechanoreceptoren in de huid.

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

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

eerste betekenis.

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

2.2 Op welke manier activeert een prikkel een receptor?

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

prikkeldrempel zal de receptor in je oor geactiveerd worden. Voor een

gepaste prikkel ligt de grenswaarde doorgaans zeer laag.

Zodra de prikkel de prikkeldrempel overschrijdt, wordt de receptorcel

of d

geprikkeld.

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

pr oe

fh o

de cel.

THEMA 01

hoofdstuk 2

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

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

doet de receptorcel een elektrisch signaal ontstaan in een aangrenzende zenuwcel.

Zodra de prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, kan de receptor de prikkel opvangen en omzetten naar een elektrisch signaal. ` Maak oefening 20.

HOOFDSTUKSYNTHESE

Kernbegrippen

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

2.1 Op welke basis kunnen receptoren van het zenuwstelsel

Receptoren van het zenuwstelsel zijn specifiek omdat ze door

chemisch – fysisch

geactiveerd.

prikkel

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

geleider

signalen

•

zenuwstelsel

die een

prikkel opvangen en het signaal doorgeven aan een

hormonaal stelsel

spieren

zenuwstelsel

effector

klieren

hormonaal stelsel

pr oe

specifieke uiteinden opvangen;

, die prikkels met

fh o

•

kunnen receptoren

of d

signalen

ingedeeld worden in:

A Op basis van

worden

welbepaalde,

uitwendig – inwendig

ingedeeld worden?

reactie

weefsels met specifieke doelen

B Op basis van de

receptoren van het zenuwstelsel ingedeeld worden in: •

•

kunnen

, die gevoelig zijn voor

druk of beweging;

, die gevoelig zijn voor

een verandering in de aanwezigheid of concentratie van bepaalde stoffen;

THEMA 01

synthese hoofdstuk 2

Kernbegrippen

•

in zintuig

verspreid

uitwendig

receptor

inwendig

signalen

geleider

signalen

• •

zenuwstelsel

hormonaal stelsel

spieren

klieren

hormonaal stelsel

weefsels met specifieke doelen

pr oe 56

THEMA 01

, die gevoelig zijn voor , die gevoelig zijn voor

magnetische velden.

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

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

Dat signaal wordt vervolgens overgedragen naar een

fh o

reactie

elektrische signalen;

effector

bepaalde golflengtes van het stralingsspectrum;

een

zenuwstelsel

synthese hoofdstuk 2

, die

, die gevoelig zijn voor

of d

•

gevoelig zijn voor beschadigingen van het lichaam;

een verandering in de temperatuur;

chemisch – fysisch

prikkel

, die gevoelig zijn voor

•

uitwendig – inwendig

Notities

Mijn samenvatting

CHECKLIST

NOG OEFENEN

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

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

van de prikkel.

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

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

• Ik kan een besluit formuleren.

THEMA 01

checklist hoofdstuk 2

HOOFDSTUK 3

Î Een zintuig onder de loep: het oog LEERDOELEN Je weet al: M dat licht een prikkel is die wordt opgevangen door fotoreceptoren;

Je leert nu:

benoemen en situeren;

M in eigen woorden formuleren waar tranen worden

geproduceerd, afgevoerd, en wat daarvan het nut is;

M beschrijven hoe de verschillende onderdelen van het oog

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

M het verband leggen tussen de bouw van het netvlies en de

manier waarop licht door het oog wordt opgevangen;

M de structuren die helpen bij het waarnemen en opvangen van

of d

kleuren benoemen en situeren;

M uitleggen hoe de blinde vlek een gevolg is van de organisatie

fh o

van het netvlies.

aan een zenuwcel overdragen, kun je

begrijpen hoe onze zintuigen werken. Als voorbeeld bespreken we hoe

onze ogen lichtprikkels opvangen en signalen overdragen naar het

zenuwstelsel. Je ziet hier twee keer

M de onderdelen die een rol spelen bij de werking van het oog

elektrisch signaal.

opvangen en de informatie daarover

M hoe fotoreceptoren een lichtprikkel omzetten naar een

Nu je leerde hoe receptoren prikkels

dezelfde boterbloem. De linkse

afbeelding toont hoe mensen de bloem zien, de rechtse bloem is waargenomen door insectenogen. De natuur ziet er

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

uv-licht zien, maar de ogen van onder

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

verklaren? Hoe bepalen de bouw

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

pr oe

3.1 Hoe krijgt een voorwerp zijn kleur?

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

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

wit licht

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

wit licht

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

wit licht

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

wit licht

Bekijk de afbeelding. 1 Welke lichtkleur wordt door de rode stoel weerkaatst?

2 Welke lichtkleur wordt door de gele stoel geabsorbeerd?

OPDRACHT 20

fh o

of d

OPDRACHT 21

Afb. 24

pr oe

Verklaar de onderstaande situaties. 1 Je ziet een boom in daglicht.

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

3 In het duister zie je een zwarte boom.

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

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

onze ogen worden opgevangen. Daardoor zie je een voorwerp in een

bepaalde kleur.

` Maak oefening 21 en 22.

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

OPDRACHT 22

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

of d

1 Duid op de afbeelding de volgende onderdelen aan.

pr oe

fh o

oogleden – traanpunt – wimpers

Afb. 25

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

oogleden

traanpunt wimpers

THEMA 01

hoofdstuk 3

Functie

Oogleden en wimpers

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

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

Op de randen van de oogleden staan wimpers ingeplant. Wimpers

voorkomen dat deeltjes zoals stof of insecten tegen het oogoppervlak belanden.

Bij verschillende dieren, zoals reptielen en

WEETJE

vogels, komt er een derde ooglid of knipvlies

voor. Dat knipvlies beweegt horizontaal over

de oogbol. Bij mensen is een overblijfsel van

dat vlies zichtbaar als een paars, doorschijnend

Traanpunt

vliesje in de ooghoeken.

ooglid

traanklieren

traankanaaltje

traanpunten

pr oe

fh o

of d

traanbuisje

traanzakje wimpers ooglid

traanbuisje

neusholte

Afb. 26 Het traanapparaat

Boven de bovenste buitenhoek van het oog liggen de traanklieren.

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

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

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

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

• Traanvocht beschermt het oog tegen uitdrogen en infecties en voert eventuele verontreinigingen af naar de neusholte via traanpunten,

traanzakjes en traanbuisjes aan de binnenzijde van het oog.

• Tegen de neus bevindt zich een zachte massa met klieren die een olieachtige vloeistof afscheiden om de ogen te beschermen.

` Maak oefening 23.

Je ogen zijn belangrijke maar kwetsbare organen. Ze liggen daarom stevig in je oogkassen en worden ter bescherming door meerdere bijbehorende

traanklier

bindvlies

structuren omgeven. Op afbeelding 27 zie je die omgevende structuren.

oogspieren

wimpers

vetweefsel

of d

hoornvlies

pr oe

fh o

ooglid

oogspieren

oogkas Afb. 27

Vetweefsel

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

Bindvlies

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

Talgklieren

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

Dat voorkomt dat de oogleden aan elkaar kleven. Soms verstopt zo’n klier en

Afb. 29 Ontstoken talgklier

Spieren

Het oog is omgeven door spieren met meerdere functies:

kan de talg er niet meer uit. Er ontstaat dan een bultje.

• 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;

kijken.

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

bovenste rechte oogspier

ooglidopheffer

bovenste schuine oogspier

of d

onderste schuine oogspier

onderste rechte oogspier buitenste rechte oogspier binnenste rechte oogspier

Afb. 30

pr oe

fh o

oogkas

OPDRACHT 23

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

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 24 DOORDENKER

Verklaar.

Als je moet huilen, snottert je neus.

Rond het oog liggen een aantal beschermende structuren.

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

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

• Talgklieren rond het oog scheiden stoffen af die infecties

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

en te sluiten.

` Maak oefening 24 en 25.

fh o

of d

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

pr oe

OPDRACHT 25

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

BEKIJK DE VIDEO

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

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

of de cornea (2). Dat is helder en doorschijnend. Het is erg dik en taai omdat

1 harde oogvlies 2 hoornvlies

Afb. 31

wordt het binnenste van het oog goed beschermd.

het uit meerdere lagen bestaat. Daardoor is het hoornvlies extra stevig en

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

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

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

In het midden van de iris bevindt zich een opening waarlangs het licht het oog binnendringt. Dat is de pupil (5), je ziet die als een zwarte ronde vlek.

De iris verdeelt de oogkamer in twee delen: de voorste oogkamer en de

achterste oogkamer. Aan de zijkanten loopt de iris door in het vaatvlies of choroïdea (6), dat tegen de binnenkant van het harde oogvlies ligt. Het is

of d

sterk doorbloed en zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen.

pr oe

fh o

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

1 harde oogvlies

3 oogkamer

9 glasachtig lichaam

4 iris

6 vaatvlies

2 hoornvlies 5 pupil

10 netvlies

7 ooglens

11 oogzenuw

6 vaatvlies

12 blinde vlek

8 oogholte Afb. 32

13 bloedvaten

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

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

wordt het beeld gevormd. De lichtgevoelige cellen van het netvlies reageren op en geven een signaal door naar naburige zenuwcellen.

op het invallend licht. Het zijn de fotoreceptoren: zij vangen de lichtprikkels Uitlopers van die zenuwcellen vormen samen de oogzenuw (11). Langs die

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

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

verschillende cellen van voedingsstoffen voorzien. De bloedvaten komen het WEETJE

netvlies binnen ter hoogte van de blinde vlek.

In de iris kunnen korrels van het donkerbruin pigment melanine

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

Hoe meer pigmenten, hoe meer licht er geabsorbeerd wordt en hoe donkerder de kleur van de iris. De iris van mensen met zeer veel

pigmenten krijgt een bruin tot bijna zwarte kleur.

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

licht dat op de iris valt wordt door de pigmenten geabsorbeerd, vooral

of d

het blauwe licht wordt teruggekaatst. Door de combinatie van bruin

(door de pigmenten) en blauw (door de terugkaatsing van licht) zien wij

pr oe

fh o

de iris groen. Mensen met blauwe ogen hebben geen pigmentkorrels.

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

OPDRACHT 26

Lees de onderstaande beschrijvingen van de structuren van het oog. 1 Vul de benaming in bij de juiste omschrijving. 1 Zorgt voor de juiste druk in het oog.

2 Voorziet het hoornvlies van voedingsstoffen.

3 Opening waarlangs het licht in het oog binnendringt.

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.

8 Bevat lichtgevoelige receptoren. beschermt.

9 Hard omhulsel dat het oog goed

7 Zorgt voor de beeldvorming.

pr oe

fh o

of d

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

Afb. 33

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

extra laag bevatten, het tapetum lucidum, dat het binnenvallend

licht reflecteert. Op die manier

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

Daardoor kunnen ze beter dan mensen in het donker zien.

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

• De iris is het gekleurde deel dat achter het hoornvlies is gesitueerd.

De iris loopt door in het vaatvlies.

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

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

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

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

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

of d

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

• De blinde vlek is de plaats waar de oogzenuw door het netvlies naar buiten loopt. Het netvlies bevat op die plaats geen fotoreceptoren.

fh o

` Maak oefening 26 en 27.

pr oe

3.4 Hoe regelt het oog de hoeveelheid doorgelaten licht?

OPDRACHT 27

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 28 ONDERZOEK

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

Hoe voorkomt het oog dat er te veel licht binnenkomt?

Onderzoeksvraag

Hypothese

Benodigdheden aluminiumfolie

mat plakband (bv. Scotch tape) naald

sterke lichtbron (bv. lamp of smartphone)

Werkwijze

Noteer een hypothese.

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.

Waarnemingen

of d

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

fh o

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

b Wat gebeurt er bij het verwijderen van de lichtbron?

pr oe

c Wat gebeurt er bij het naderen van de lichtbron?

Verwerking

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

Besluit

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

lichthoeveelheid. Reflectie

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

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

WEETJE

of d

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

fh o

sterk doorbloede vaatvlies achter in het oog zichtbaar.

pr oe

OPDRACHT 29

Vervolledig de afbeeldingen. 1 Teken links een pupil van een oog dat zich in een donkere omgeving bevindt. 2 Teken rechts een pupil van een oog in een goed verlichte omgeving.

Afb. 34

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

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

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

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

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

lichtintensiteit. We noemen die reactie de pupilreflex.

pupil

iris

kringspieren

straalspieren

invallend licht

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

of d

Als de hoeveelheid binnenvallend licht afneemt, worden de straalspieren korter en trekken ze de pupilopening open. Afb. 35

pr oe

fh o

WEETJE

Uit onderzoek blijkt dat mensen

met grote pupillen aantrekkelijker worden gevonden. Daar werd

al in de oudheid op ingespeeld:

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

werd door jonge meisjes in de

ogen gedruppeld om de pupillen

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 30 DOORDENKER

Waardoor veranderde de diameter van het lichtvlekje in opdracht 28?

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

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

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

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

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

• Bij veel licht trekken de kringspieren samen en wordt de pupil

kleiner.

of d

` Maak oefening 28.

fh o

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

OPDRACHT 31

pr oe

Noteer chronologisch door welke delen van het oog een lichtstraal gaat. Doe dat aan de hand van de figuur. 1 2 3 4 5

THEMA 01

1 23

Afb. 36

hoofdstuk 3

OPDRACHT 32 ONDERZOEK

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen aan de hand van Labo 3 op p. 239.

Om te achterhalen hoe het beeld in je oog gevormd wordt, is het belangrijk

om te weten hoe het licht in je oog binnenvalt. Het licht dat binnenvalt,

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

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

glas lijkt het potlood ‘gebroken’.

Op afbeelding 37 zie je een voorbeeld van lichtbreking. Door het water in het

Afb. 37

of d

TIP

Voor een goed begrip van de lichtbreking, kun je er in

pr oe

fh o

de lessen fysica dieper op ingaan. Je kunt ook altijd meer ontdekken via de applet.

APPLET LICHTBREKING

Lichtstralen die in je oog binnendringen, passeren een bolle ooglens

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

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

OPDRACHT 33 ONDERZOEK

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

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

hoofdstuk 3

Hypothese

Benodigdheden

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

Formuleer een hypothese.

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.

Afb. 38

of d

Wat neem je waar?

Waarnemingen

5 Kijk door de reageerbuis naar de woorden.

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

Verwerking

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

fh o

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

Besluit

pr oe

Formuleer een besluit.

Reflectie

a De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat: b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

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

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

lens

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

beeldpunten

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

Afb. 39

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

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

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

of d

op het netvlies een omgekeerd beeld.

fh o

` Maak oefening 29 en 30.

pr oe

3.6 Hoe zorgt het oog voor een scherp beeld?

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

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

Het straalvormig lichaam bestaat uit een ring van spierweefsel rond de

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

Door de lengte van de lensbandjes aan te passen, wordt de vorm van de lens iris (regenboogvlies)

accommodatiespier

lens

gewijzigd, waardoor het beeldpunt op het netvlies valt.

lensbandjes

hoornvlies

Afb. 40 Straalvormig lichaam

• Als de accommodatiespieren ontspannen, neemt de diameter van de ring

van spieren rond de iris toe. Er wordt aan de lensbandjes getrokken, die op hun beurt de lens plat trekken. Op die manier wordt op het netvlies

een scherp beeld gevormd van voorwerpen die zich veraf bevinden.

• Als de accommodatiespieren samentrekken, wordt er niet aan de

lensbandjes getrokken. Ze hangen dan slap, waardoor de lenshaar

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

pr oe

fh o

of d

beeld gevormd van voorwerpen dichtbij.

lens lensbandjes

accomodatiespier

lens lensbandjes veraf zien

dichtbij zien

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

De accommodatiespieren kunnen de diameter van de ooglens

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

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

Op die manier zorgen de accommodatiespieren ervoor dat er op het

netvlies een scherp beeld terechtkomt. Daardoor kun je zowel dichtbij als veraf staande voorwerpen scherp waarnemen. ` Maak oefening 31 en 32.

THEMA 01

hoofdstuk 3

OPDRACHT 34 ONDERZOEK

Onderzoek hoe ook de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld. Gebruik Labo 4 op p. 241.

WEETJE

Mensen die bijziend zijn, kunnen beelden die veraf zijn niet scherp waarnemen. De

lens projecteert het scherp beeld namelijk

beeldpunten

niet op het netvlies. De beeldpunten

onscherp beeld beeldpunten

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

BIJZIENDHEID

beeldpunten

correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

beeldpunten

fh o

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

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

Ouderdomsverziendheid is net hetzelfde,

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

elastisch. De accommodatiespier trekt

minder goed samen, waardoor de lens

lenzen kan helpen. De lichtstralen komen onscherp beeld beeldpunten

dan op een kortere afstand achter de lens samen.

Astigmatisme is een aandoening waarbij het hoornvlies niet overal dezelfde

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

correctie van astigmatisme door speciaal aangepaste bril

als een onscherpe vlek. De oorzaak kan

het netvlies gevormd. Een bril met bolle

ASTIGMATISME

Afb. 44

netvlies vormt het beeld van één punt zich

te plat blijft. Het beeld wordt dan achter

correctie van verziendheid door bril met bolle glazen

pr oe

Afb. 43

Voor mensen die verziend zijn, is het

uk st beeldpunten

of d

VERZIENDHEID

te dragen, kan dat verholpen worden.

achter het netvlies gevormd en op het

onscherp beeld

onscherp beeldpunten beeld

VERZIENDHEID

gevormd is. Door een bril met holle lenzen

net omgekeerd. De beeldpunten worden

Afb. 42

correctie van bijziendheid door bril met holle lenzen

oog zelf niet rond, maar eerder langwerpig

beeldpunten

BIJZIENDHEID

komen vóór het netvlies terecht. Op het

onscherp beeld

kruisje op een papier het ene streepje

scherp ziet en het andere niet, dan heb

je waarschijnlijk astigmatisme. Speciaal

aangepaste brillenglazen, contactlenzen

of een chirurgische lasercorrectie van het hoornvlies kunnen helpen.

THEMA 01

hoofdstuk 3

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

Algemene situering fotoreceptoren

Van buiten naar binnen onderscheidt men vier lagen.

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

Afb. 45 Lagen in het netvlies

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

of d

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

pr oe

fh o

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

een elektrisch signaal. Er zijn staafjes en kegeltjes.

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

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

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

zenuwcellen of ganglioncellen, met lange uitlopers die samenkomen

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

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

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

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

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

ganglioncellen

bipolaire cellen

pigmentlaag

Afb. 46

staafjes

OPDRACHT 35

kegeltjes

1 Welke laag ligt het dichtst bij de lens?

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

2 Welke laag ligt het verst verwijderd van de lens?

of d

3 In welke laag komt het licht eerst terecht?

fh o

4 In welke laag wordt het licht geabsorbeerd?

5 In welke laag wordt het licht opgevangen door de fotoreceptoren?

pr oe

6 Vanuit welke laag wordt de oogzenuw gevormd?

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

THEMA 01

hoofdstuk 3

Bouw en ligging van de soorten fotoreceptoren

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

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

staafje

kegeltje

OPDRACHT 36 ONDERZOEK

Afb. 48 Microscopisch beeld van de staafjes en kegeltjes

Afb. 47 Staafjes zijn langwerpig, kegeltjes zijn spits.

richting van het licht

kern

Vormt het oog een volledig beeld van de omgeving?

of d

Onderzoeksvraag

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

Hypothese

fh o

Noteer een hypothese.

pr oe

Benodigdheden

Werkwijze

1 Bekijk figuur 1.

2 Sluit je linkeroog.

3 Kijk met je rechteroog naar het plusteken. 4 Breng je hoofd langzaam dichterbij.

5 Wat gebeurt er op een bepaald ogenblik met het bolletje? 6 Herneem de proef met figuur 2, 3 en 4. Fig. 1

THEMA 01

hoofdstuk 3

Fig. 2

Fig. 3

Waarnemingen

Fig. 4

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

of d

b Wat neem je waar bij de andere figuren?

Verwerking

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

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

fh o

uit de omgeving. Besluit

pr oe

Reflectie

a De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat: b Vergelijk je hypothese met je besluit.

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

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

• In de blinde vlek liggen er geen staafjes en geen kegeltjes. Licht dat op

die plaats van het netvlies invalt, wordt dus niet door de lichtgevoelige cellen geabsorbeerd.

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

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

gele vlek

blinde vlek

komen vooral staafjes voor.

kegeltje staafje

pr oe

fh o

of d

Afb. 49 Netvlies van het linkeroog

THEMA 01

hoofdstuk 3

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

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

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

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

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

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

` Maak oefening 33.

3.8 Waardoor wordt de gevoeligheid voor licht en kleur bepaald?

De fotoreceptoren bevatten het pigment rodopsine, een molecule die

lichtdeeltjes of fotonen kan absorberen. Wanneer een lichtdeeltje invalt,

verandert rodopsine van vorm en worden op die plaats de fotoreceptoren

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

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

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

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

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

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

voor een bepaalde golflengte of frequentie. Kegeltjes worden geprikkeld bij

en scherpe beelden.

hogere lichtintensiteiten dan staafjes. Kegeltjes zorgen overdag voor heldere 445 nm

535 nm

groen

rood

of d

lichtgevoeligheid

blauw

575 nm

400

pr oe

fh o

violet

450

500

blauw- blauw blauw- groen violet groen

550

geelgroen

600

geel oranje oranjerood

650

rood

700

golflengte (in nanometer)

Afb. 51 Golflengten van zichtbaar licht

WEETJE Niet alle gewervelde dieren beschikken over drie soorten kegeltjes, sommige

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

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

Afb. 52 De urinesporen weerkaatsen uv-licht.

manieren aangewend.

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

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

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

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

hoofdstuk 3

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

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

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

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

waargenomen.

WEETJE

Rodopsine moet altijd eerst terug zijn oorspronkelijke vorm

aannemen om een volgende lichtfoton te absorberen. Dat kost tijd en

energie, waardoor het ook een tijdje duurt vooraleer het beeld van ons netvlies verdwijnt.

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

of d

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

pr oe

fh o

omdat de kegeltjes die de rode kleur opvangen, vermoeid zijn geraakt

THEMA 01

hoofdstuk 3

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’.

OPDRACHT 37 DOORDENKER

Hoe nemen we de natuur waar? 1 Formuleer in je eigen woorden hoe het komt dat niet alle dieren de natuur op dezelfde manier

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

waarnemen.

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

onderscheid tussen verschillende kleuren en worden vooral gebruikt om bij weinig licht nog te kunnen zien. Omdat de staafjes vooral aan

de rand van het netvlies liggen, kun je daar dus enkel grijstinten waarnemen.

WEETJE

fh o

Wil je meer te

of d

Kegeltjes dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we

weten komen over

fotoreceptoren bij andere organismen? Ontdek dan

het extra materiaal via de

pr oe

QR-code.

FOTORECEPTOREN

zien doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden

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

Beide soorten fotoreceptoren, de staafjes en de kegeltjes, vangen

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

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

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

Kleurenblindheid wordt veroorzaakt doordat niet alle kegeltjes even goed werken. Kleuren worden daardoor afwijkend waargenomen. ` Maak oefening 34 en 35.

THEMA 01

hoofdstuk 3

HOOFDSTUKSYNTHESE

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

bepaalde

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.

3.2 Welke structuren liggen rond het oog?

of d

fh o

pr oe

4 5 6

1 2

THEMA 01

8 10 11 12

synthese hoofdstuk 3

zon

wit licht

heeft een

3.3 Welke structuren liggen in het oog?

zorgt voor af- en aanvoer

regelt druk in het oog

van stoffen

bevat fotoreceptoren

geeft kleur aan de ogen

hier zie je het best

bevat waterige vloeistof

die hoornvlies beschermt

laat het licht binnen

vervoert signalen

naar de hersenen

zorgt voor aanen afvoer van allerlei stoffen

of d

zorgt voor beeldvorming

bevat geen fotoreceptoren

fh o

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

(1) en lopen dan

(2).

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

pr oe

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

— bij het samentrekken van de kringspieren wordt de pupil

, , waardoor het

oog wordt beschermd tegen te veel invallend licht.

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

• Er ontstaat een

beeld op het netvlies (4).

THEMA 01

synthese hoofdstuk 3

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

(5) wordt met behulp van accommodatiespieren (6)

aangepast:

— als de accommodatiespieren ontspannen zijn, is de lens

;

— als de accommodatiespieren opgespannen zijn, is de lens

• Er ontstaat een scherp beeld op het

(4).

3.7 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd? (7).

— De

en kunnen geen kleur waarnemen.

— De

vereisen weinig licht, ze worden geprikkeld bij lage lichtintensiteiten

• Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren: de

dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien

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

• Het grootste aantal kegeltjes zit in de

(9) prikkelen.

• De fotoreceptoren geven signalen door naar

doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden.

zenuwcellen of

(8), die op hun beurt de en vormen daar de

(11). Daar zie je het best.

of d

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

fh o

naar de hersenen geleid.

in de fotoreceptoren. Dat veroorzaakt een

, waardoor de fotoreceptoren geactiveerd worden en er

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

pr oe

1 11 2 10

THEMA 01

synthese hoofdstuk 3

CHECKLIST JA

NOG OEFENEN

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

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

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

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

omschrijven.

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

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

• Ik kan verklaren op welke manier de accommodatiespieren voor een

scherp beeld zorgen.

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

• Ik kan uitleggen wat de blinde vlek is en hoe je die kunt waarnemen. in licht en donker en bij het zien van kleuren.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan verklaren wat de rol is van de kegeltjes en de staafjes bij het kijken

• Ik kan de waarneming verklaren.

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

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

• Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren.

THEMA 01

checklist hoofdstuk 3

HOOFDSTUK 4

Î Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig LEERDOELEN

beweging opvangen;

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

Je leert nu:

oor benoemen en situeren;

om je heen kijkt, zie je wellicht heel wat

jongeren met een koptelefoon of oortjes

naar muziek luisteren. Misschien zie je er

M beschrijven hoe de verschillende onderdelen van het oor samenwerken om geluid te detecteren;

M het verband leggen tussen de bouw van het oor en de

of d

manier waarop geluid wordt opgevangen;

M hoe gehoorschade ontstaat;

Als je op straat of op de speelplaats even

M de onderdelen die een rol spelen bij de werking van het

M uitleggen dat mechanoreceptoren een verandering in

Je kunt al:

wel enkelen ritmisch bewegen op muziek

die luid wordt afgespeeld. Maar dat is niet

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

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

pr oe

fh o

4.1 Wat is geluid?

Geluiden zijn prikkels die mensen kunnen detecteren. Geluid levert informatie op over de omgeving, waardoor je kunt reageren op

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

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

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

OPDRACHT 38

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

• vershoudfolie 90

THEMA 01

hoofdstuk 4

• geluidsbox • rijstkorrels

Werkwijze 1 Span een vel vershoudfolie over het bord of de pot. 2 Leg boven op de folie enkele rijstkorrels.

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

Wat neem je waar?

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

wordt daarom de geluidsbron genoemd. Een geluidsbron is een voorwerp dat

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

De geluidsbron veroorzaakt een ritmische beweging of trilling van deeltjes.

Dat kunnen deeltjes zijn van de lucht, van een vloeistof of van een vaste stof:

de middenstof. Door de trillingen van de deeltjes in die middenstof ontstaan er regelmatig optredende dichtheidsveranderingen of drukveranderingen.

Die dichtheidsveranderingen verplaatsen zich door de middenstof op een

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

pr oe

fh o

of d

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

Afb. 53 Een geluidsbron veroorzaakt geluidsgolven in de middenstof.

Niet alle geluiden klinken hetzelfde: sommige tonen klinken hoog en

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

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

WEETJE

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

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

TEST JE GEHOOR

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

THEMA 01

hoofdstuk 4

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

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

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

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

toonhoogte van 1 000 Hz te kunnen waarnemen. Een geluid van 500 Hz horen

we pas bij 20 dB.

Als vuistregel kun je stellen dat per stijging van 10 dB, een geluid twee keer zo luid klinkt. Een geluid van 50 dB klinkt dus twee keer zo luid als geluid

van 40 dB.

140 dB 130 dB

straalvliegtuig

startend vliegtuig, donderslag

drilboor op 1 m afstand, sirene van ambulance

120 dB

straaljager, rockconcert nabij de luidsprekers

150 dB

In de tabel vind je de geluidssterkte van enkele geluidsbronnen.

autoclaxon vlakbij, schreeuwen in iemands oor

110 dB

100 dB

of d

90 dB

pr oe

fh o

80 dB 70 dB

60 dB 50 dB 40 dB 30 dB 20 dB 10 dB 0 dB

THEMA 01

hoofdstuk 4

discotheek, revolver, remmen van de tram zware vrachtwagen, mixer, gillend kind druk verkeer, rinkelende telefoon

bromfiets, geluid van luid staande tv

gewoon gesprek, wasmachine, pianospel regen, koelkast

zacht gesprek, rustige straat, zachte muziek fluisteren

leeszaal bibliotheek

normale ademhaling, ruisen van bladeren stilte

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

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

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

het vermogen om voorwerpen te detecteren door geluiden uit te

zenden en te luisteren naar de echo of weerkaatsing van die geluiden. Vleermuizen gebruiken daarvoor geluiden met een frequentie van

20 kHz (20 000 Hz) tot meer dan 100 kHz.

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

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

gehoorschade.

Geluidsgolven zijn trillingen of drukveranderingen die door een

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

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

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

of d

` Maak oefening 36 en 37.

pr oe

fh o

4.2 Hoe worden geluiden waargenomen?

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

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

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

THEMA 01

hoofdstuk 4

Het uitwendig oor

spierweefsel

rotsbeen

oorschelp

trommelvlies

smeerklieren

haartjes

gehoorgang

kraakbeen geluidsgolven

oorschelp

trommelvlies smeerklieren

oorlel

haartjes

gehoorgang

kraakbeen

of d

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

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

geluidsgolven

gehoorgang voert. Dat merk je goed door je handen achter je oorschelpen te

pr oe

fh o

plaatsen als je iets beter wilt horen: hoe groter de schotel, hoe meer geluid

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

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

oorlel

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

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

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

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

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

klieren die oorsmeer produceren. Oorsmeer is waterafstotend en beschermt

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

THEMA 01

hoofdstuk 4

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

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

gehoorgang wordt spiraalvormig vernieuwd

in de richting van de uitgang. Op die manier

wordt een teveel aan oorsmeer mee naar

buiten meegenomen. Wanneer je een wattenstaafje inbrengt, duw je

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

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

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

pr oe

fh o

of d

gehoorgang

wand van de

oorsmeer oplost.

hamer zichtbaar doorheen het trommelvlies trommelvlies

Afb. 56 Beeld van het trommelvlies gezien vanuit de gehoorgang

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

drukveranderingen in de middenstof doen het trommelvlies trillen. De

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

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

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

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

• De gehoorgang leidt de geluidsgolven naar het trommelvlies.

• Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen

in de middenstof, worden geluidstrillingen overgebracht op het middenoor.

` Maak oefening 38.

THEMA 01

hoofdstuk 4

Het inwendig oor

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

B.1 Het middenoor

aambeeld rotsbeen hamer

stijgbeugel

evenwichtszenuw

gehoorgang

gehoorzenuw

trommelvlies

ovaal venster

rond venster

trommelholte

buis van Eustachius

keelholte

Afb. 57 Schematische voorstelling van de bouw van het middenoor

Het middenoor ligt achter het trommelvlies en bestaat uit de trommelholte

en de gehoorbeentjes.

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

onderdeel van het slaapbeen) van de schedel. Die holte staat via de buis van

of d

Eustachius in verbinding met de keelholte. Normaal is die buis dicht omdat

de wanden tegen elkaar liggen, maar bij het slikken of geeuwen gaat de buis

fh o

even open. Daardoor wordt de luchtdruk in de trommelholte gelijk aan de luchtdruk in de omgeving en in het uitwendig oor. Als de luchtdruk in het

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

pr oe

WEETJE

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

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

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

het enkele maanden zitten en valt het daarna

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

THEMA 01

hoofdstuk 4

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 58

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

trommelvlies

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

stijgbeugel

aambeeld

hamer

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

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

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

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

het binnenoor.

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

trommelvlies versterkt doorgegeven naar het veel kleinere ovaal venster.

Je kunt het vergelijken met iemand die op je tenen trapt. Dat doet veel

meer pijn als die persoon hakken aan heeft, omdat het gewicht dan op één punt wordt geconcentreerd. De functie van het middenoor is dan ook het

of d

versterken van geluidstrillingen.

pr oe

fh o

Zeer luide geluiden zouden de gehoorbeentjes zo hevig kunnen laten

bewegen, dat er beschadigingen zouden optreden. Twee spiertjes die

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

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

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

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

` Maak oefening 39, 40 en 41.

THEMA 01

hoofdstuk 4

B.2 Het binnenoor

voorhof

benig labyrint gevuld met perilymfe

vliezig labyrint gevuld met endolymfe

gehoorzenuw

ovaal venster

rond venster

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

ovaal venster

rond venster

slakkenhuis

Het binnenoor is opgebouwd uit een stelsel van gangen in het rotsbeen. Die gangen vormen het benig labyrint. Binnen in die gangen liggen vliezen met

of d

dezelfde vorm, het vliezig labyrint. Zowel het vliezig labyrint als de ruimte tussen het vliezig labyrint en het benig labyrint, zijn gevuld met vloeistof.

pr oe

fh o

Het binnenoor omvat de halfcirkelvormige kanalen, het voorhof en het

THEMA 01

hoofdstuk 4

slakkenhuis. In de halfcirkelvormige kanalen en het voorhof ligt het

evenwichtszintuig. Het eigenlijke gehoorzintuig is het slakkenhuis. Het

slakkenhuis bestaat uit drie gangen die spiraalvormig gedraaid zijn en

een vloeistof bevatten. De bovenste gang begint aan het ovaal venster en gaat aan de top van het slakkenhuis over in de onderste gang. Tussen de bovenste en de onderste gang ligt de middengang.

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

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

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

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

bovenste gang dakmembraan orgaan van Corti

basaalmembraan onderste gang

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

De beweging van de vloeistof in de bovenste en onderste gang zorgt voor een

beweging van de middengang. Op de bodem van die middengang bevindt zich het basale membraan, waarop de receptorcellen voor geluid staan.

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

ook haarcellen genoemd. De haarvormige uitstulpingen staan in contact met

dakmembraan

vloeistof

haarcel

ligt.

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

vloeistof

corti

of d

GEN_BIO_GO_LWB_T2_H4_orgaan_

zenuwvezels

pr oe

fh o

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

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

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

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

• De onderste gang eindigt aan het rond venster.

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

uit haarcellen en steuncellen. De haarvormige uiteinden staan in contact met het dakmembraan.

` Maak oefening 42 t/m 45.

THEMA 01

hoofdstuk 4

OPDRACHT 39

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen. 1 Hoe kunnen we verschillende frequenties van elkaar onderscheiden?

BEKIJK DE VIDEO

2 Waar nemen we hoge tonen waar?

3 Waar nemen we lage tonen waar?

Als geluidstrillingen de vloeistof in de bovenste en onderste gang doen

bewegen, zorgt dat voor een beweging in de middengang. De haarcellen worden tegen het dakmembraan geduwd en de haarvormige uiteinden

buigen om. Zo worden de receptorcellen geprikkeld. Ze wekken een

elektrisch signaal op in de aangrenzende zenuwcellen. Die signalen worden

via de gehoorzenuw naar de verwerkingscentra gebracht.

Geluiden van een verschillende toonhoogte stimuleren het orgaan van Corti op een andere plaats. Lage tonen prikkelen haarcellen van de middengang

nabij de top van het slakkenhuis, hoge tonen prikkelen haarcellen van de middengang aan de basis van het slakkenhuis.

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

of d

haarcellen ombuigen. De geluidssterkte wordt dus vertaald in de mate

pr oe

fh o

waarin de haarcellen gebogen worden. stijgbeugel aambeeld

20 Hz

ovaal venster 20 kHz

oorschelp

hamer

bovenste gang orgaan van Corti

trommelvlies

rond venster

onderste gang basaalmembraan

gehoorgang

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

100

THEMA 01

hoofdstuk 4

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

dakmembraan geduwd. Daardoor buigen de haarvormige uiteinden en

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

leiden via de gehoorzenuw. ` Maak oefening 46.

OPDRACHT 40

Bekijk de figuur van het oor en vul aan.

1 Vervolledig de legende van de figuur met de begrippen: uitwendig oor, middenoor en binnenoor. 2 Vul in de tabel het nummer aan waarmee elk van de delen op de figuur is aangeduid.

rotsbeen

of d

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

fh o

A Zet geluidsprikkels om in elektrische signalen. B Vangt het geluid op en geeft het door aan de

gehoorgang. De richels en plooien versterken bepaalde frequenties en zwakken andere af.

pr oe

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.

trommelvlies.

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

middenoor inwendig oor

Afb. 65

Functie

G Brengt geluidsgolven van de oorschelp naar het

uitwendig oor

Deel van het oor

Nummer

Letter

stijgbeugel gehoorgang oorschelp slakkenhuis hamer gehoorzenuw trommelvlies aambeeld

THEMA 01

hoofdstuk 4

101

4.3 Hoe bepalen je oren de richting van het geluid?

OPDRACHT 41

Voer de opdracht uit en beantwoord de vragen.

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

1 Hoelang duurde het vooraleer de leerling de geluidsbron vond met één oor?

geluidsbron te vinden. Herhaal de proef, maar je klasgenoot kan nu gebruikmaken van beide oren om de

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

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

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

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

net iets eerder aan in jouw linkeroor en zal het een fractie luider klinken dan in jouw rechteroor. Dat minieme verschil in aankomsttijd van het geluid en

of d

het verschil in geluidssterkte wordt in de verwerkingscentra gebruikt om de

pr oe

fh o

richting van het geluid te bepalen.

OPDRACHT 42

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

ONDERZOEK

Gebruik het Labo op p. 243 om het minimale tijdsverschil te achterhalen dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen.

102

THEMA 01

hoofdstuk 4

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

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

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

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

het ziet met beide ogen, kun je de richting van een geluid maar bepalen als je het hoort met beide oren. Dat wordt het richtinghoren of stereofonisch

horen genoemd.

Als we een geluid horen met beide oren, kunnen we de richting van

het geluid bepalen. Hierbij maken we gebruik van het verschil in

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

aankomsttijd en geluidssterkte van een geluid in beide oren.

OPDRACHT 43

Bekijk het videofragment en beantwoord de vragen.

fh o

of d

1 Hoe ontstaat gehoorschade in de meeste gevallen?

BEKIJK DE VIDEO

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

pr oe

Geluidssterkte

Wanneer gehoorschade?

Voorbeeld

120 dB

110 dB

100 dB

95 dB

THEMA 01

hoofdstuk 4

103

92 dB

89 dB

86 dB

83 dB

80 dB

70 dB

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

worden. Daarom moeten de gehoorbeentjes de trillingen van het

trommelvlies geleiden tot aan het binnenoor. Zowel schade aan het

binnenoor als aan de gehoorbeentjes belemmert die geleiding en kan de

oorzaak zijn van gehoorschade of gehoorverlies.

Het trommelvlies en de gehoorbeentjes kunnen beschadigd worden door

of d

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

trommelvlies spontaan. Als dat niet gebeurt, is een operatie nodig, net zoals

pr oe

fh o

voor de behandeling van beschadigde gehoorbeentjes of het plaatsen van

104

THEMA 01

hoofdstuk 4

een prothese (kunstmatig gehoorbeentje).

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

Ook de receptorcellen kunnen beschadigd raken. De meest voorkomende

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

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

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

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

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

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

en 30 jaar zou al blijvende gehoorschade opgelopen hebben.

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

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

Een gehoorapparaat of een cochleair implantaat (slakkenhuisimplantaat)

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

horen.

pr oe

fh o

of d

WEETJE

ZO WERKT EEN COCHLEAIR IMPLANTAAT

ZO WERKT EEN GEHOORAPPARAAT

Gehoorschade is het gehele of gedeeltelijke verlies van het gehoor.

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

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

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

` Maak oefening 47, 48 en 49.

THEMA 01

hoofdstuk 4

105

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Een zintuig onder de loep: het gehoorzintuig

MIDDENSTOF brengt de

geluidsgolven

De geluidsbron veroorzaakt zo ontstaan trillingen of

IN in de middenstof,

Het aantal trillingen per tijdseenheid is de toonhoogte of

De luidheid of

wordt uitgedrukt in decibel (dB).

(Hz).

4.2 Hoe worden geluiden waargenomen?

tot bij het oor

…

voorwerp

Een geluidsbron is een trillend voorwerp, bijvoorbeeld

een trillend

4.1 Wat is geluid?

GELUIDSBRON

of d

rotsbeen

uitwendig uitwendig ooroor middenoor middenoor

fh o

inwendig oor binnenoor

pr oe

UITWENDIG OOR oorschelp

gehoorgang

trommelvlies

MIDDENOOR gehoorbeentjes

ovaal venster

106

THEMA 01

De oorschelp vangt geluiden op en leidt ze naar de

Daar worden sommige frequenties .

en andere frequenties

De geluidsgolven worden geleid naar het trommelvlies.

Als het trommelvlies gaat bewegen door de drukveranderingen in de

, worden geluidstrillingen overgebracht naar het .

trillingen via het

zit vast aan het trommelvlies en brengt de

Die brengt de trillingen over op het

synthese hoofdstuk 4

over op de

BINNENOOR mechano-

receptoren in

orgaan van Corti

gehoorzenuw

het

zorgen voor verplaatsing van de vloeistof in de

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

van het orgaan van Corti tegen

het

geduwd. De geprikkelde receptorcellen

slakkenhuis

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

sturen signalen via de

naar de verwerkingscentra.

4.3 Hoe wordt de richting van het geluid bepaald?

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

van een

4.4 Hoe ontstaat gehoorschade?

Een

Gehoorschade kan veroorzaakt worden door schade aan en een

pr oe

fh o

of d

kunnen het gehoorverlies (gedeeltelijk) herstellen.

THEMA 01

synthese hoofdstuk 4

107

CHECKLIST

NOG OEFENEN

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

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

receptorcellen voor geluid.

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

aangeven waarom gehoorbescherming belangrijk is.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een hypothese en een waarneming formuleren.

• Ik kan een waarneming interpreteren of verklaren.

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

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

108

THEMA 01

checklist hoofdstuk 4

binnenoor toelichten.

• Ik kan het verband leggen tussen de geluidsprikkel en de werking van de

benoemen.

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

geleider

receptor

prikkel

THEMA 01

THEMASYNTHESE

meestal traag op gang.

stelsel komt de reactie

mogelijk, bij het hormonaal

snelle reactie op prikkels

• Het zenuwstelsel maakt een

tussen receptor en effector.

• De geleider is de schakel

prikkel.

celtype en aard van de

worden op basis van

— kunnen ingedeeld

prikkel;

gevoelig, de gepaste

voor één soort prikkel

— zijn voornamelijk

zenuwstelsel

• Receptoren van het

die hormonen produceren.

liggen meestal in organen

voor inwendige prikkels

in zintuigen, receptoren

uitwendige prikkels liggen

prikkels. Receptoren voor

inwendige en uitwendige

of d

door het zenuwstelsel verder geleid.

overgedragen op de oogzenuw en

BEKIJK DE KENNISCLIP

verwerkingscentra.

receptorcellen naar de

elektrische signalen van de

• De gehoorzenuw stuurt de

haarcel

dakmembraan

elektrisch signaal.

zenuwvezels

BEKIJK DE KENNISCLIP

vloeistof

• De haarcellen zetten de beweging om in een

middengang geduwd.

haarcellen tegen het dakmembraan in de

de toonhoogte van het geluid verschillende

• In het orgaan van Corti worden naargelang

het slakkenhuis.

onderdelen leiden het geluid tot bij receptoren in

Het is een uitwendige, fysische prikkel. Meerdere

Het gehoorzintuig • Geluid bestaat uit trillingen of drukveranderingen.

fotoreceptoren

bipolaire cellen

netvlies

• Het elektrisch signaal wordt

lens

beeldpunten

elektrisch signaal.

en kegeltjes. Die zetten de lichtprikkels om in een

• Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren, staafjes

op het netvlies.

meehelpen om het licht zo goed mogelijk te laten invallen

• Het oog is opgebouwd uit meerdere structuren, die

Het oog

De zintuigen

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

wordt opgevangen.

fh o

• Er zijn receptoren voor

prikkels

• Chemische en fysische

• Inwendige en uitwendige

Algemeen

pr oe THEMASYNTHESE

109

CHECK IT OUT

Î Een opwarmertje

38,0

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

1 In het onderzoek werd alleen maar een temperatuursverandering waargenomen. Welke

prikkels kan je lichaam nog waarnemen?

of d

3 Gebeurt de regeling altijd op dezelfde manier?

2 Hoe neemt je lichaam die prikkels waar?

WEETJE

Hoe regelen hommels hun temperatuur?

Insecten zijn over het algemeen koudbloedig, waardoor ze geen

fh o

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

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

pr oe

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

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

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

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

prikkel wordt opgevangen door thermoreceptoren van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel zorgt voor een snelle reactie van de effectoren: de zweetklieren worden geactiveerd en het lichaam begint te zweten. 110

THEMA 01

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

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

Atleten van de 100 m sprint schieten uit de startblokken zodra ze het startschot horen. Hun spieren komen in actie door

signalen die van de hersenen komen. Die hebben informatie

ontvangen van de oren.

prikkel

receptor

uk st

effector

of d

reactie

geleider

Welke omschrijving beschrijft het best wat een prikkel is? Kruis het juiste antwoord aan.

een elektrisch signaal dat het organisme bereikt

een verandering waarop een organisme reageert

Som een viertal prikkels op.

pr oe

fh o

een verandering in het gedrag van het organisme een uitlokker van beweging bij een organisme

THEMA 01

aan de slag

111

Bekijk de foto’s en vul de tabel aan.

a Welke prikkel heeft een invloed op het organisme?

b Welke reactie lokt de prikkel uit bij het organisme?

Reactie op prikkel

Prikkel

Afb. 67 Hete kookpot aanraken

Afb. 68 Ogen beschermen tegen het zonlicht

of d

Afb. 69 Samenvouwen van blaadjes van het kruidje-roer-me-niet

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

fh o

Voorbeeld

stoffen die vrijkomen bij een verwonding

pr oe

sappen van een brandnetel druk

warmte licht

geluid

smaakstof lage bloeddruk

112

THEMA 01

aan de slag

Prikkel

Beantwoord de vragen

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

a Wat zijn zintuigen?

Som een drietal uitwendige prikkels op die zowel waarneembaar zijn voor dierlijke als plantaardige

Waar wordt de uitwendige prikkel omgezet in een signaal?

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

fh o

Leg uit.

of d

organismen.

Welke prikkels zijn inwendige prikkels? Kruis de juiste antwoorden aan. testosteron

pr oe

licht

adrenaline bloeddruk

traanvocht

bloedsuikerspiegel

Waarom zijn hormonen inwendige prikkels? Leg uit.

THEMA 01

aan de slag

113

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

Regenwormen hebben lichtreceptoren in hun huid. Ze kunnen geen beelden zien, maar wel de lichtintensiteit waarnemen. Regenwormen verkiezen een donkere omgeving, ze leven onder de grond. Bij belichting kruipen ze van het licht weg.

Voorbeeld

Prikkel

prikkel receptor

geleider

effector reactie

Welk verschil in geleiding valt op tussen het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel?

Wat is het verschil tussen een receptor en een effector?

Welke prikkel activeert de nocireceptoren? Kruis het juiste antwoord aan.

of d

fh o

pijn

temperatuursverandering magnetisme

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.

pr oe 114

licht lucht

THEMA 01

aan de slag

Welke receptoren zijn niet aanwezig bij de mens? Kruis de juiste antwoorden aan.

mechanoreceptoren fotoreceptoren

elektroreceptoren

nociceptoren thermoreceptoren

magnetoreceptoren

Aan de basis van snorharen zitten zeer gevoelige

In het oor is een werkende mechanoreceptor aanwezig die gevoelig is voor een trilling van 400 Hz (de la-toon). Een

onderzoeker speelt een geluidstrilling af van 400 Hz via de

mechanoreceptoren. Waarvoor gebruiken dieren ze?

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

Wat is het verband tussen kleur en golflengte van licht?

fh o

of d

Hoe komt dat?

computer. Toch wordt de mechanoreceptor niet geactiveerd.

Beschrijf hoe voorwerpen hun kleur krijgen.

pr oe

THEMA 01

aan de slag

115

Geef bij elke functie de betreffende structuren van het oog. Functie

Onderdeel

aanen afvoer van traanvocht

bescherming tegen verontreiniging bescherming tegen infecties

schoonmaken van de ogen

verzamelen van traanvocht ingang naar het traanzakje

productie van een olieachtige stof ter bescherming

a Vul van de genummerde delen de functie aan in de tabel. 1

fh o

of d

Bestudeer de afbeelding van de oogspieren.

productie van traanvocht

pr oe

Afb. 70

116

b Waarom is het onderdeel bij nummer 1 geen oogspier?

THEMA 01

aan de slag

Functie

Duid de volgende onderdelen aan op de afbeelding van het traanapparaat. traanbuisje – traankanaaltje – traanklier – traanpunt – traanzakje 2

blinde vlek

vaatvlies

fh o

vetweefsel

of d

glasachtig lichaam

Omschrijf de eigenschappen of de functie bij elk onderdeel.

pr oe

netvlies pupil

waterige vloeistof lens

harde oogvlies

THEMA 01

aan de slag

117

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

Voor een oogonderzoek is er een sterke belichting nodig. Om te vermijden dat de pupil sluit, druppelt de

b Welke irisspieren worden daardoor geactiveerd?

a Welke irisspieren worden daardoor verlamd?

oogarts een pupilverwijdende vloeistof in het oog.

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

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

Lichtstralen van voorwerpen kortbij of veraf zullen verschillend afbuigen.

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.

pr oe

fh o

of d

118

Wat is de oorzaak van verziendheid en wat is het gevolg voor het zien?

THEMA 01

aan de slag

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

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

Situeer de verschillende stappen van het zien vanaf de lichtinval via de pupil tot het ontvangen van het

signaal in de hersenen.

of d

geleider

receptor

prikkel

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

Als een ziekenwagen met de sirene op nadert, hoor je het geluid

fh o

pr oe

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.

THEMA 01

aan de slag

119

Wat is de functie van het uitwendig oor?

In het oor van zoogdieren liggen gehoorbeentjes.

a In welk deel van het oor liggen de gehoorbeentjes?

c Welk gehoorbeentje is verbonden met het trommelvlies?

b Benoem de gehoorbeentjes op de figuur.

In welke volgorde komen de volgende organen tot trillen: aambeeld (1) – hamer (2) – ovaal venster (3) –

fh o

of d

d Welk gehoorbeentje is verbonden met het ovale venster?

stijgbeugel (4) – trommelvlies (5)? Kruis het juiste antwoord aan.

1 – 2 – 3 – 4 – 5 5 – 4 – 2 – 3 – 1 5–2–1–4–3

pr oe

5 – 1 – 2 – 4 – 3 3 – 4 – 1 – 2 – 5

120

Wat is de functie van het middenoor?

THEMA 01

aan de slag

Op de figuur zie je een doorsnede van het slakkenhuis. Benoem de aangeduide delen.

43 Omcirkel in de onderstaande opsomming de delen van het binnenoor.

Welk soort receptoren bevinden zich in het orgaan van Corti?

fotoreceptoren

trommelvlies – aambeeld - halfcirkelvormige kanalen – orgaan van Corti – stijgbeugel

mechanoreceptoren

thermosensoren nociceptoren

Wat is de functie van het slakkenhuis in het binnenoor?

In welk deel van het orgaan van Corti worden …

of d

fh o

a receptorcellen geprikkeld bij hoge tonen?

pr oe

b receptorcellen geprikkeld bij lage tonen?

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

THEMA 01

aan de slag

121

Iemand heeft geen schade aan het uitwendig oor of het middenoor. Ook het orgaan van Corti is niet

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

pr oe

fh o

of d

beschadigd. Toch hoort die persoon niets. Hoe kun je dat verklaren?

122

THEMA 01

aan de slag

EEN LICHAAM IN BALANS DANKZIJ HET ZENUWSTELSEL

THEMA 02

CHECK IN

125

VERKEN

HOOFDSTUK 1: Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra? 129

126

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

129

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand? 132 A Rustpotentiaal 133 B Actiepotentiaal 134 C Impulsgeleiding 138 139

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

140

1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels? 1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

146

of d

Hoofdstuksynthese 149 Checklist 152 Portfolio

HOOFDSTUK 2: Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking? 153

pr oe

fh o

2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam? 153 A Onderdelen van het zenuwstelsel 153 B Soorten neuronen en zenuwen 156

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld?

162

2.3 Hoe worden reflexen geregeld?

166

2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel? 169 A Functionele zones 169 B Informatieverwerking 173 2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase? 178 A Homeostase voor de lichaamstemperatuur 178 B Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid 181

123

Hoofdstuksynthese 184 Checklist 188 Portfolio

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen?

HOOFDSTUK 3: Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? 189

189

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel? 191 A Werking van exocriene klieren 191 B Bouw van exocriene klieren 193

195 3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? A Macroscopische bouw van spieren 198 B Microscopische bouw van spieren 200 C Werking van spieren 204

Hoofdstuksynthese 210 Portfolio THEMASYNTHESE CHECK IT OUT

of d

AAN DE SLAG

Checklist 214

pr oe

fh o

OEFEN OP DIDDIT

124

215 216 217

CHECK IN

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.

pr oe

fh o

of d

7 Oefen totdat de beweging vloeiend wordt.

THEMA 02

check in

125

WAT GEBEURT ER?

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

HOE ZIT DAT?

3 Welke onbewuste processen spelen zich af in je lichaam?

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

Het wiel nauwgezet aanleren kost tijd en moeite. Mogelijk lukt het je niet meteen. Je zintuigen draaien immers

overuren door de vele prikkels. Waar zet je je handen? Hoe ver is dat van je af? Hoe hoog zit je hoofd van de grond?

Zijn je spieren voldoende opgespannen?

Na detectie van de prikkels wordt de informatie verzonden en verwerkt nog voor je maar één (veilige) stap zet. Welk

of d

systeem selecteert de belangrijke prikkels, berekent de opeenvolgende bewegingen in stappen? Het wiel verlangt immers heel wat gecoördineerde gewenste spierbewegingen na elkaar. Hoe worden de juiste impulsen naar de verschillende spieren verstuurd? Hoe weten je spieren wat ze precies moeten doen en hoe voeren ze dat uit?

Daarnaast gebeuren er ook tal van andere onbewuste processen in je lichaam. Gelukkig moet je daar niet over

fh o

nadenken en gebeuren die processen vanzelf, maar hoe regelt je lichaam dat?

Hoe gebeurt het verwerken van de informatie over prikkels?

Hoe wordt bepaald welke effectoren aan de slag moeten en wat de gepaste reactie wordt?

pr oe

Hoe worden de gewenste bewegingen door de spieren uitgevoerd?

Hoe regelt het lichaam onbewuste reacties?

We zoeken het uit!

126

THEMA 02

check in

VERKEN

Î Hoe werken regelsystemen? OPDRACHT 1

Vul de tekst en het schema aan met de correcte begrippen. Kies uit: meten – prikkel – reactie – receptoren – regelsystemen – zenuwstelsel

bijsturen – effectoren – geleider – gewenste toestand – hormonaal stelsel – informatie –

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 …

beschikt

In het vorige thema leerde je dat een organisme over

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

, controleren en indien nodig

Je leerde dat je prikkels kunt opvangen met

Daarna geleidt het

over die prikkel naar de

of het

. Zij voeren een reactie uit.

of d

zuurstofgas in je bloed, vochthuishouding …

van bijvoorbeeld de lichaamstemperatuur, bloedsuikerspiegel, concentratie van

pr oe

fh o

waarneembare verandering

lichaamsdeel dat de prikkel herkent en opvangt signaal

lichaamsdeel dat informatie geleidt signaal

lichaamsdeel dat een reactie uitvoert

actie als antwoord op de prikkel

THEMA 02

verken

127

OPDRACHT 2

Vul de tabel aan. In de eerste rij van de tabel zie je een omschrijving van ‘een konijn’. Maak nu zelf een definitie voor een prikkel en een regelstysteem.

met ‘ is’

Geef een synoniem/groepsnaam of omschrijving

of ‘zijn’

een knaagdier

dat lange oren, twee scherpe

Een konijn

Benoem kenmerken van het begrip

Vul aan Noteer het begrip

voortanden, een zacht vel en een

een

in je

een samenhangend geheel van

dat ervoor zorgt dat een organisme

geleider en

omstandigheden gepast reageert.

pr oe

fh o

of d

een

Een regelsysteem

128

THEMA 02

verken

die je kunt waarnemen.

Een

breed gezichtsveld heeft.

bij

HOOFDSTUK 1

Î Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra?

LEERDOELEN Je kunt al: M uitleggen welke soorten receptoren er bestaan;

Je leert nu:

M hoe elektrische signalen doorheen lopen;

M hoe signalen worden overgebracht van

Maar een stroomstoot afkomstig van het elektriciteitsnet kan dodelijk zijn. Elektriciteit is gevaarlijk voor ons omdat het

lichaam de elektriciteit vrij goed geleidt. Dat is ook nodig, want elektrische signalen spelen een belangrijke rol in ons lichaam. Wat is de functie van die elektrische signalen?

of d

de ene naar de andere cel.

Je woning zit vol apparaten die gebruikmaken van elektriciteit.

zenuwcellen naar verwerkingscentra

activeert.

M uitleggen hoe een prikkel de receptor

fh o

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

prikkel

pr oe

receptor

signaal

geleider

signaal

effector reactie

Nadat een prikkel werd geregistreerd door een receptor, wordt informatie over die prikkel naar het zenuwstelsel doorgegeven. Het doorgeven

van de informatie gebeurt door het versturen van signalen, het is de

informatieoverdracht. Zo wordt bijvoorbeeld de informatie van lichtprikkels doorgegeven naar de hersenen.

In de hersenen wordt die informatie verwerkt in specifieke

verwerkingscentra. Zowel de hersenen als het ruggenmerg bevatten

dergelijke verwerkingscentra. Daar worden signalen afkomstig van specifieke plaatsen in het lichaam beoordeeld.

Het zenuwstelsel zorgt dus voor het doorgeven van informatie en is ook een verwerkingscentrum. Na de verwerking wordt de nodige informatie naar de effectoren gestuurd, die een gepaste reactie uitvoeren.

THEMA 02

hoofdstuk 1

129

informatieoverdracht

verwerkingscentrum

receptor

reactie

Afb. 72 Informatieoverdracht gebeurt door neuronen.

neuron

prikkel

effector

Zenuwcellen of neuronen zorgen voor deze informatieoverdracht. Ze brengen informatie met hoge snelheid over van de ene plaats in je lichaam naar de

andere.

Hoewel er verschillende soorten neuronen bestaan, kun je bij de meeste

neuronen drie duidelijke delen herkennen, die elk een specifieke functie hebben.

Het cellichaam bevat de celkern en heel wat andere celorganellen.

Het cellichaam is meestal verbonden met veel dunne, vertakte uitlopers, die

informatie naar het cellichaam brengen. Die uitlopers worden de dendrieten

genoemd. Sommige neuronen bevatten slechts één dendriet, die zeer lang is. Het cellichaam stuurt de informatie dan verder naar andere cellen via een

zeer lange uitloper (soms langer dan één meter), die meestal alleen op het

einde vertakt is: het axon.

De uiteinden van het axon maken contact met andere cellen zoals

neuronen, spiercellen of kliercellen. Die uiteinden zijn knotsvormig verdikt

en noemen we de eindknopjes. Ze bevatten vaak blaasjes gevuld met

boodschappermoleculen (neurotransmitters) die gebruikt zullen worden om

of d

informatie over te brengen naar een volgende cel.

pr oe

fh o

dendrieten

myelineschede

cellichaam

celkern

Afb. 73 Delen van een neuron (zenuwcel)

130

THEMA 02

hoofdstuk 1

axon

celkern knoop van Ranvier

eindknopjes

doorsnede in lengte

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

zenuwstelsel. De myelineschede heeft sterk isolerende eigenschappen en speelt een belangrijke rol in de snelheid van prikkelgeleiding. De myelineschede wordt op regelmatige plaatsen onderbroken en die OPDRACHT 3

onderbrekingen worden de insnoeringen of knopen van Ranvier genoemd.

Bestudeer de figuur van een neuron.

Letter in figuur

Afb. 74

Onderdeel axon

Onderdeel

myeline

eindknopje

Letter in figuur

1 Schrijf de juiste letter bij het onderdeel van het neuron.

of d

cellichaam

dendrieten

insnoering of knoop van Ranvier celkern

pr oe

fh o

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

De informatieoverdracht is de geleiding van informatie en gebeurt door zenuwcellen of neuronen. Zij brengen de informatie afkomstig van de

receptoren, naar verwerkingscentra in de hersenen en het ruggenmerg. Na de verwerking geleiden zenuwcellen ook een signaal naar de effectoren.

Aan een neuron kunnen we verschillende delen onderscheiden: • de dendrieten die informatie naar het cellichaam brengen; • het cellichaam;

• het axon dat informatie naar andere cellen brengt. De eind-

knopjes aan de axonuiteinden bevatten neurotransmitters. Een

myelineschede die op regelmatige plaatsen ingesnoerd is (knopen van Ranvier) kan het axon omgeven.

` Maak oefening 1, 2 en 3.

THEMA 02

hoofdstuk 1

131

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand?

Receptoren bevinden zich vaak op een grote afstand van de

verwerkingscentra. De afstand van je ogen en gehoororgaan tot de hersenen is niet zo groot, maar van de receptoren in de huid van je tenen naar het

Afb. 75 De afstand tussen receptoren en verwerkingscentra kan snel oplopen bij grotere diersoorten, zoals deze blauwe vinvis.

3 meter

sommige dieren is die afstand nog veel groter.

ruggenmerg of de hersenen bedraagt toch minstens één meter. En bij

OPDRACHT 4

Voer de opdracht uit.

Voorbereiding

Afb. 76 Dominostenen worden op een lat vastgekleefd met plakband.

of d

plakband 10 dominostenen meetlat (30-40 cm)

Benodigdheden:

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

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

• Plaats de eerste dominosteen nabij het einde van de lat. Maak de achterzijde van de dominosteen vast

fh o

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.

pr oe

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

132

THEMA 02

hoofdstuk 1

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?

Het vallen van de dominostenen vertoont heel wat gelijkenissen met het

transport van een signaal doorheen het neuron: een signaal in het neuron ontstaat pas als de prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, net zoals je

voldoende hard moest duwen tegen de eerste dominosteen om die te doen

omvallen. Dat signaal verstoort een rusttoestand en plant zich als een

kettingreactie met een constante snelheid voort doorheen het axon. De

rusttoestand noemen we de rustpotentiaal.

Rustpotentiaal

In ons lichaam bevinden zich heel wat opgeloste ionen of geladen deeltjes. Bij een zenuwcel in rust zijn de positieve ionen niet gelijk verdeeld tussen

de binnenzijde en de buitenzijde van de cel. Omdat aan de buitenzijde van

of d

het neuron meer positieve ionen zitten dan binnen in het neuron, is er

een ladingsverschil. De buitenzijde is positief geladen ten opzichte van de

pr oe

fh o

binnenzijde.

–70 millivolt

celmembraan

kanaal extracellulair buitenzijde

celmembraan celmembraan

Afb. 77 Tussen de buiten- en binnenzijde van het celmembraan is er een ladingsverschil.

intracellulair binnenzijde

Het verschil in lading tussen binnenzijde en buitenzijde veroorzaakt een

elektrische spanning over het membraan, die we de membraanpotentiaal noemen. De membraanpotentiaal bij een zenuwcel in rust bedraagt –70 millivolt en wordt de rustpotentiaal genoemd.

THEMA 02

hoofdstuk 1

133

OPDRACHT 5

ONDERZOEK

Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron. Gebruik Labo 6 op p. 245.

De rustpotentiaal is het potentiaalverschil dat er bij rust heerst tussen de binnen- en de buitenkant van een celmembraan. De rustpotentiaal ontstaat door een ongelijke verdeling van ionen (geladen deeltjes)

binnen en buiten de cel, waardoor de binnenzijde van het membraan

Actiepotentiaal

negatief geladen is ten opzichte van de buitenzijde.

Deeltjes zijn niet altijd gelijk verdeeld over een ruimte. Vaak zijn er op de ene plaats meer deeltjes per volume-eenheid (zoals een liter) dan op de

andere. Het aantal deeltjes per volume-eenheid noemen we de concentratie, een begrip waarmee je in de chemie veel aan de slag zult gaan. Om goed te kunnen begrijpen hoe een neuron een elektrisch signaal doorgeeft, is

het belangrijk te weten hoe opgeloste deeltjes zich gedragen wanneer de

ONDERZOEK

of d

OPDRACHT 6

concentratie in een oplossing niet overal dezelfde is.

Hoe gedragen deeltjes zich als de concentratie van de deeltjes niet overal gelijk is? 1

fh o

Onderzoeksvraag

Hoe verplaatsen theedeeltjes zich tussen twee plaatsen met een ongelijke verdeling? Hypothese

pr oe

Benodigdheden

glas water zakje zwarte thee Werkwijze

1 Vul een glas met water.

2 Hang het zakje met thee in het glas en observeer onmiddellijk wat er gebeurt.

134

THEMA 02

hoofdstuk 1

Waarneming a Waar was de concentratie aan gekleurde theedeeltjes bij aanvang van de proef het hoogst?

Verwerking a In welke richting hebben de deeltjes zich verspreid? Schrap wat niet past.

b Waar was de concentratie aan gekleurde theedeeltjes bij aanvang van de proef het laagst?

een plaats met een hoge / lage concentratie.

b Kost dat proces energie of gebeurt het spontaan?

Noteer een besluit.

Reflectie

Besluit

De deeltjes verspreidden zich van een plaats met een hoge concentratie / lage concentratie naar

of d

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

pr oe

fh o

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

Als iemand pannenkoeken bakt, hangt snel het hele huis vol met die lekkere

geur. Dat komt omdat deeltjes die zich kunnen verplaatsen, zowel gassen als vloeistoffen, met elkaar botsen. Daardoor veranderen ze voortdurend van richting en raken ze over de hele ruimte gelijk verspreid. Het verschijnsel

waarbij deeltjes zich verplaatsen van een hoge naar een lage concentratie

noemen we diffusie. Diffusie gebeurt spontaan en kost geen energie. Door diffusie ontstaat er over de gehele ruimte een gelijke verdeling van deze deeltjes, de concentratieverschillen verdwijnen.

Het concentratieverschil tussen positief geladen deeltjes (ionen) aan de

buiten- en binnenkant van een membraan verdwijnt niet door diffusie, omdat de ionen zich niet door het membraan kunnen verplaatsten. Een prikkel kan ervoor zorgen dat de membraaneigenschappen veranderen, waardoor de

ionen wél kunnen passeren. Ze stromen dan massaal door het membraan naar binnen, zodat het concentratieverschil wijzigt.

THEMA 02

hoofdstuk 1

135

OPDRACHT 7 ONDERZOEK

Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal. Gebruik Labo 7 op p. 247.

De positieve lading buiten de cel wordt kleiner en de binnenzijde van

de cel wordt meer positief (minder negatief) geladen. Daardoor verlaagt het ladingsverschil tussen binnenzijde en buitenzijde. De rustpotentiaal verdwijnt, het potentiaalverschil verandert. We noemen die fase de

depolarisatie.

Als de prikkel sterker was dan de prikkeldrempel, stromen zo veel positieve

ionen doorheen het membraan dat het ladingsverschil over het membraan

omdraait: de binnenzijde wordt positiever dan de buitenzijde (die nu negatief wordt beschouwd). We spreken dan van een actiepotentiaal of impuls.

Na de actiepotentiaal verplaatsen andere positieve ionen zich, zodat de

oorspronkelijke ladingsverdeling zich herstelt (positief buiten de cel,

negatief in de cel). Deze fase noemen we de repolarisatie. Daarna is het axon gedurende een zeer korte tijd ongevoelig op die plaats. Er kan op die plaats

of d

membraanpotentiaal (mV)

even geen nieuwe actiepotentiaal optreden.

actiepotentiaal

depolarisatie

repolarisatie

prikkeldrempel rustpotentiaal

pr oe

fh o

-50

136

THEMA 02

hoofdstuk 1

-100

rustpotentiaal 0

7 tijd (ms)

Grafiek 1 Verloop van de elektrische veranderingen op de plaats van een actiepotentiaal

Omdat de ionen of geladen deeltjes zich tijdens dit proces verplaatsen, is de actiepotentiaal een elektrisch signaal.

Een actiepotentiaal kent altijd hetzelfde verloop, ongeacht de sterkte van de prikkel. Het is net als een vallende dominosteen een alles-ofnietsgebeurtenis: ze treedt op of ze treedt niet op.

Bij een prikkel diffunderen positieve ionen doorheen het membraan van een neuron. Daardoor verandert het ladingsverschil over het

membraan, de rustpotentiaal wordt verstoord. Als de prikkel voldoende sterk is draait het ladingsverschil om en wordt de binnenzijde van het celmembraan kortstondig positief ten opzichte van de buitenzijde. Er

ontstaat een actiepotentiaal of impuls.

Een actiepotentiaal of impuls is een alles-of-nietsgebeurtenis: ze treedt

op of ze treedt niet op. OPDRACHT 8

Vul de grafiek aan. 1 Benoem de assen en eenheden. 2 Vul de volgende begrippen aan: • repolarisatie

• actiepotentiaal • rustpotentiaal

• depolarisatie

10 0

of d

–10

–20 –30

–40

pr oe

fh o

–50 –60 –70

Grafiek 2

OPDRACHT 9

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

THEMA 02

hoofdstuk 1

137

Impulsgeleiding

Door de in- en uitstroom van ionen ontstaat er in het neuron een

concentratieverschil met de zones daarnaast. Daardoor zullen de geladen deeltjes ook hier verplaatsen of diffunderen van een hoge naar een lage Door de verplaatsing van ionen ontstaan er in de zones die naast de

actiepotentiaal liggen, nieuwe concentratieveranderingen en daardoor

BEKIJK DE VIDEO

concentratie. Er ontstaat in het neuron een elektrisch signaal.

ontstaan er telkens ook nieuwe actiepotentialen in de richting van de volgende cel. In de richting van het cellichaam ontstaan geen

actiepotentialen omdat op de plaats van een actiepotentiaal eerst de

rustpotentiaal hersteld moet worden. Daarom loopt een actiepotentiaal

altijd in één richting doorheen het axon, namelijk in de richting weg van het

cellichaam.

Een actiepotentiaal zet zich dus doorheen het axon voort als een

kettingreactie van verplaatsing van ionen of geladen deeltjes, dus als een elektrisch signaal. De verplaatsing van de actiepotentiaal noemen we de

impulsgeleiding.

Het elektrisch signaal wordt gebruikt om informatie te transporteren

vanuit de plaats waar een prikkel werd opgevangen naar de plaats waar de

informatie wordt verwerkt. Als je de impulsgeleiding zou vergelijken met

vallende dominostenen, dan duwt elke steen de volgende om. De gevallen

steentjes worden na enkele ogenblikken terug rechtgezet, zodat je eigenlijk

steeds maar enkele steentjes plat ziet liggen.

of d

zin van de impuls

celmembraan

= impuls

pr oe

fh o

ladingsverschuiving

depolarisatie rustfase

actiefase

ladingsverschuiving

depolarisatie

ladingsverschuiving

depolarisatie Afb. 78 De impulsgeleiding is het gevolg van de verplaatsing van ionen.

138

THEMA 02

hoofdstuk 1

Elke actiepotentiaal doet een actiepotentiaal in de naastliggende zone ontstaan. De impulsgeleiding is de verplaatsing van de actiepotentiaal over het axon. Deze impulsgeleiding loopt steeds in dezelfde richting door het axon, namelijk weg van het cellichaam.

` Maak oefening 4 t/m 8.

Wanneer een rups aan een deel van

de plant (zoals een

BEKIJK DE VIDEO

blad) knabbelt, komt

WEETJE

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

of d

over grote afstand verspreiden door middel van elektrische signalen.

pr oe

fh o

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

Als een prikkel sterker is dan de prikkeldrempel, ontstaat een elektrisch

signaal of actiepotentiaal. De actiepotentiaal is altijd even groot ongeacht de sterkte van de prikkel. Je kunt het vergelijken met een zaklamp die je

enkel kunt aan- of uitschakelen. De hoeveelheid licht is steeds hetzelfde. We noemen een dergelijke gebeurtenis een alles-of-nietsgebeurtenis.

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

De intensiteit of sterkte waarmee je een prikkel waarneemt, hangt af van

het aantal actiepotentialen per seconde en de tijdsduur waarin neuronen actiepotentialen afvuren.

THEMA 02

hoofdstuk 1

139

receptorcel

–– ++ ––

prikkel

+ – – +

impuls

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel

2 impuls bij een zwakke prikkel prikkeldrempel

Afb. 79 Schematische voorstelling van een impuls bij een zwakke en sterke prikkel.

3 impuls bij een sterke prikkel

Informatie over de sterkte van een prikkel wordt door het organisme

geregistreerd aan de hand van het aantal actiepotentialen en de duur van het afvuren van actiepotentialen.

` Maak oefening 9.

WEETJE

Toen er nog geen sprake

was van smartphones, gebruikte men een

soortgelijke code om met

of d

elkaar te communiceren over grote afstanden:

pr oe

fh o

morse. De code bestaat

uit een opeenvolging van het aanen uitzetten van een lamp. Door variaties

te maken met het aantal

en de duur van lichtflitsen,

kon een boodschap worden overgebracht. De meest bekende

morsecode is een opeenvolging van drie korte, drie lange en drie korte signalen, wat staat voor de boodschap SOS (‘save our ship’ of ‘save our souls’).

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd?

Elektrische signalen verplaatsen zich doorheen zenuwcellen. Dat dit snel

gaat, heb je wellicht al eens aan den lijve ondervonden: bij een luide knal

duik je ineen, of bij het aanraken van een gloeiend heet voorwerp trek je je 140

THEMA 02

hoofdstuk 1

hand bliksemsnel terug.

OPDRACHT 10

Hoe snel gaat informatie doorheen neuronen?

Onderzoeksvraag Wat is de snelheid van de impulsgeleiding? Hypothese

Benodigdheden

meetlint smartphone Werkwijze

1 Maak groepjes van vier à vijf leerlingen. 2 Scan de QR-code om de test te openen.

Noteer een hypothese.

3 De leerlingen geven elkaar de hand. De laatste leerling bedient de smartphone. 4 Alle leerlingen behalve de eerste en de laatste sluiten de ogen.

TEST JE REACTIESNELHEID

5 De laatste leerling start de test met een klik en sluit de ogen.

6 Zodra de eerste leerling het scherm groen ziet worden, knijpt de leerling in de hand van de tweede

leerling.

7 Zodra de tweede leerling iets voelt, knijpt hij in de hand van de derde leerling enzovoort. 9 Herhaal de proef vijf keer. Waarneming

a Noteer de resultaten in de tabel en bereken het gemiddelde.

fh o

of d

8 Als de laatste leerling iets voelt, klikt hij op het scherm van de smartphone.

Proef

t (s)

pr oe

4 5

gemiddelde

THEMA 02

hoofdstuk 1

141

b Meet bij elke leerling de weg die de impuls aflegt (bijvoorbeeld van de hand tot de hersenen en van de hersenen tot de andere hand). Noteer in de tabel en bereken de totale lengte. Leerling

s (cm)

2 3

5 6

totale lengte

Verwerking

berekenen: v = Δs / Δt.

Door de afgelegde afstand (Δs) van de impuls te delen door de reactietijd (Δt), kun je de snelheid

a Hoe groot is de snelheid in centimeter per seconde?

of d

b Hoe groot is de snelheid in meter per seconde? c Hoe groot is de snelheid in kilometer per uur? 7

fh o

Besluit

De berekende snelheid (v) van de impulsgeleiding is:

pr oe

Reflectie

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

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

c Zal de berekende snelheid een overschatting of een onderschatting zijn van de werkelijke snelheid?

142

THEMA 02

hoofdstuk 1

d Wat vond je betrouwbaar aan dit experiment?

e Wat vond je onbetrouwbaar aan dit experiment?

f Hoe zou je het experiment kunnen verbeteren?

In de vorige opdracht berekende je hoe snel de elektrische signalen

doorheen neuronen gaan. De werkelijke snelheid ligt veel hoger omdat de

weg die het elektrisch signaal zal afleggen veel langer is dan de afstand die jij

hebt gemeten: in de verwerkingscentra loopt de impuls doorheen tientallen neuronen en legt dus daar een langere afstand af. Hoe kunnen zeer hoge

snelheden van impulsgeleiding worden bereikt? In opdracht 11 ga je na of de

snelheid van de impulsgeleiding verhoogd kan worden.

of d

OPDRACHT 11

Test of de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd kan worden. Benodigdheden

fh o

ca. vijftig dominostenen drie potloden

Werkwijze

1 Bouw de opstelling na zoals op afbeelding 80. 2 Duw met een lat tegelijkertijd de eerste

pr oe

dominosteen van beide reeksen om.

Afb. 80

Waarneming

Besluit

THEMA 02

hoofdstuk 1

143

Net zoals bij de dominostenen, kan de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd worden door sprongen te maken over het axon.

Door de aanwezigheid van een isolerende myelineschede kunnen geladen

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

De impulsgeleiding gaat daardoor veel sneller dan bij axonen zonder

myelineschede, tot 150 m/s. Op die manier kan een blauwe vinvis – het

grootste zoogdier op onze planeet – zijn staart bewegen zodra hij iets hoort

of ziet, ook al ligt de staart op bijna 25 meter van de kop.

actiepotentiaal

0,5 tot 10 m/s

VERGELIJK DE GELEIDINGSSNELHEID

cellichaam

ongemyeliniseerd axon gemyeliniseerd axon

of d

insnoering van Ranvier

100 tot 150 m/s

actiepotentiaal

pr oe

fh o

Afb. 81

144

THEMA 02

hoofdstuk 1

myelineschede

depolarisatie

cellichaam

De snelheid van de impulsgeleiding bij gemyeliniseerde axonen is veel

hoger dan bij niet-gemyeliniseerde axonen. Bij gemyeliniseerde axonen gebeurt de impulsgeleiding sprongsgewijs. ` Maak oefening 10 en 11.

OPDRACHT 12

Beantwoord de vragen. 1 De snelheid van de impulsgeleiding door een gemyelinseerde axon bedraagt 150 m/s.

Hoe groot is die snelheid in km/h?

2 Bij een sprintwedstrijd zijn de startblokken en de revolver verbonden met een computer. De computer meet de tijd tussen het startschot en het vertrek van de atleet. Als de starter vertrekt start. Welke afstand zou een impuls doorheen de neuronen kunnen afleggen in die periode, als de impulsgeleiding 150 m/s

bedraagt?

binnen de 100 milliseconden na het startschot, is er een valse

OPDRACHT 13

Door een ziekte wordt de myelineschede van de neuronen in het lichaam aangetast.

of d

Wat is het gevolg daarvan?

WEETJE A

fh o

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.

pr oe

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

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

Zowat 12 000 mensen in ons land lijden aan

multiple sclerose (MS). Dat is een chronische auto-immuunziekte: afweercellen van het lichaam tasten de myelineschede rond

axonen in de centrale verwerkingscentra (de hersenen en het ruggenmerg) aan. Daardoor wordt de impulsgeleiding doorheen het

axon ernstig verstoord of zelfs verhinderd,

waardoor allerhande uitvalsverschijnselen optreden: krachtverlies, blindheid,

geheugenproblemen, coördinatiestoornissen enzovoort.

De oorzaak van de ziekte is onbekend. Er is voorlopig nog geen behandeling die MS kan genezen, maar er

wordt vooruitgang geboekt in de strijd tegen de ziekte. In 2019 hebben wetenschappers een stof ontwikkeld

die bij muizen de groei stimuleert van cellen die een nieuwe myelineschede rond axonen kunnen aanbrengen. Men hoopt nu die stof aan te kunnen passen, zodat ze ook werkzaam is bij mensen.

THEMA 02

hoofdstuk 1

145

1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

Als je ooit je teen ergens tegen hebt gestoten, weet je dat dat flink pijn kan

doen. De afstand van je tenen naar de verwerkingscentra is veel te groot om om impulsen aan elkaar over te dragen.

door één neuron overbrugd te worden. Neuronen moeten dus in staat zijn

De impulsoverdracht gebeurt ter hoogte van de eindknopjes van het axon,

die dicht tegen de dendrieten of het cellichaam van een ander neuron liggen.

Die zone noemen we de synaps.

We kunnen twee soorten synapsen onderscheiden: elektrische synapsen en chemische synapsen. Bij een elektrische synaps ligt het membraan van het

eindknopje tegen het membraan van de volgende zenuwcel. Ionen kunnen

doorheen kanaaltjes van de ene cel naar de andere, waardoor het elektrisch

signaal zonder tijdverlies van de ene cel doorloopt in de andere. ACTIEPOTENTIAAL

neurotransmitters

synaptisch blaasje

verplaatsing van ionen

of d

elektrische synaps

kanaal voor ionen

chemische synaps

pr oe

fh o

Afb. 82 Er bestaan elektrische en chemische synapsen.

De meeste synapsen zijn chemische synapsen. Tussen het membraan

van het eindknopje van het axon en de volgende cel ligt een zeer smalle ruimte (ongeveer 20 nanometer): de synaptische spleet. Het eindknopje van het axon bevat talrijke synaptische blaasjes die vol zitten met

boodschappermoleculen of neurotransmitters. Wanneer een actiepotentiaal

aankomt in het eindknopje, verplaatsen de blaasjes zich naar de membranen van de eindknopjes. Daar barsten ze open en storten hun inhoud uit in de synaptische spleet. Als de neurotransmitters zich verspreiden,

komen ze op het membraan van de volgende cel terecht, waar ze de

membraaneigenschappen wijzigen. Ionen kunnen daardoor gemakkelijk

doorheen het membraan; ze stromen naar binnen en het ladingsverschil

tussen buiten en binnen vermindert. Zodra in de nieuwe cel een bepaalde waarde overschreden wordt, ontstaat er ook hier een actiepotentiaal of impuls. De overdracht van een impuls van cel naar cel noemen we neurotransmissie.

146

THEMA 02

hoofdstuk 1

axon

synaps eindknopjes

dendriet 4 impuls

neurotransmitter

eindknopje

synaptische spleet

celmembraan

celmembraan synaptisch blaasje

membraanreceptor

axon

impuls

elektrisch signaal

chemisch signaal

elektrisch signaal

Afb. 83 Neurotransmissie tussen een eindknopje van het ene neuron en een dendriet van het aansluitende neuron.

Bij een chemische synaps wordt een elektrisch signaal dus omgezet in

een chemisch signaal dat bestaat uit neurotransmitters. Die brengen de

boodschap over van het ene neuron naar de volgende cel.

Zodra het signaal werd overgedragen, moeten de neurotransmitters

verwijderd worden uit de synaptische spleet. Het verwijderen van de

neurotransmitters kan gebeuren door ze af te breken of terug op te nemen.

of d

Overdracht van informatie tussen zenuwcellen gebeurt ter hoogte

van de synaps. Bij een elektrische synaps loopt het elektrisch signaal

pr oe

fh o

rechtstreeks van het ene neuron naar het ander.

Bij een chemische synaps vormen de neurotransmitters een chemisch signaal. Die impulsoverdracht gebeurt in verschillende stappen: 1 De impuls bereikt de eindknopjes van het axon.

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

3 De neurotransmitter komt op het membraan van de volgende cel terecht en wijzigt daar de membraaneigenschappen. Dat is een chemische signaal.

4 Ionen stromen naar binnen en veranderen de membraanpotentiaal.

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

is overgedragen.

` Maak oefening 12.

De communicatie tussen een neuron en een spier- of kliercel verloopt op

een vergelijkbare manier als de communicatie tussen een receptor en een neuron.

THEMA 02

hoofdstuk 1

147

WEETJE Gif is in het dierenrijk

alomtegenwoordig: spinnen en slangen gebruiken het om hun

prooi binnen enkele ogenblikken te verlammen of doden. In vele

gevallen is het gif een cocktail van

stoffen die inwerken op neuronen. Daarom noemen we die stoffen neurotoxinen.

Zenuwcellen vormen een zwakke schakel bij dieren. Een impuls moet

achtereenvolgens een hele reeks neuronen doorlopen om zijn einddoel te bereiken (bv. de hersenen). Een onderbreking van de impuls in die keten op één plaats zorgt ervoor dat het einddoel niet bereikt wordt,

wat verstrekkende gevolgen heeft. Een uiterst kleine hoeveelheid gif volstaat om de geleiding van de impuls te onderbreken. Daarom zijn neurotoxines zeer gevaarlijk.

Neurotoxines kunnen de signaaloverdracht op verschillende manieren

beïnvloeden. Sommige neurotoxines breken de myelineschede af en beïnvloeden de snelheid van prikkelgeleiding. Andere neurotoxines veranderen de membraaneigenschappen van een zenuwcel, zodat

een actiepotentiaal niet kan optreden. Ook het vrijstellen van

neurotransmitters ter hoogte van de synaps kan verhinderd worden of

pr oe

fh o

of d

de neurotransmitters zelf kunnen afgebroken worden.

148

THEMA 02

hoofdstuk 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe raakt informatie over prikkels via het zenuwstelsel tot bij de verwerkingscentra? Het regelsysteem start met de detectie van prikkels door receptoren. De receptoren halen daar hun informatie uit.

1.1 Welke cellen brengen informatie snel over?

De informatie van de receptoren wordt door zenuwcellen of neuronen naar de verwerkingscentra gebracht. Aan een

neuron kunnen we verschillende delen herkennen:

dendrieten

axon

of d

myelineschede

cellichaam

celkern knoop van Ranvier

eindknopjes

doorsnede in lengte

pr oe

fh o

celkern

• een cellichaam; •

• een

vertakt is. De

axon

: vertakte uitlopers die informatie naar het cellichaam brengen; : een uitloper die zeer lang kan zijn en enkel op het einde

van het axon bevatten blaasjes neurotransmitters

(boodschappermoleculen). Het axon kan omgeven zijn met

hoogte van de

het cellichaam naar andere cellen.

, dat ter

onderbroken is. Het axon leidt informatie van

THEMA 02

synthese hoofdstuk 1

149

1.2 Hoe geven neuronen informatie door over een lange afstand? Actiepotentiaal

Repolarisatie

Door een ongelijke

Als een prikkel sterker is dan

ionen, is de binnenzijde

membraaneigenschappen zodanig dat ionen

geladen ten opzichte van de buitenzijde:

de rustpotentiaal.

de binnenzijde weer

er doorheen kunnen diffunderen en de

wordt: repolarisatie.

rustpotentiaal verstoord wordt.

De verplaatsing van deze geladen deeltjes of ionen vormt een •

stromen naar binnen zodat de

ionen

wordt:

• Het membraanpotentiaal draait

om (binnenzijde wordt positief ten opzichte van de buitenzijde): de

of d

• Een actiepotentiaal veroorzaakt

van

ionen in een naastliggende zone van hetzelfde neuron. De verplaatsing

fh o

van ionen vormt ook hier een

pr oe

• Door de verplaatsing van ionen

150

THEMA 02

• De

binnenzijde van het membraan steeds depolarisatie.

ontstaan er voortdurend nieuwe

concentratieveranderingen en daardoor ontstaan er telkens ook nieuwe

actiepotentialen in de richting van de .

• De voortplanting van die actiepotentialen is de

synthese hoofdstuk 1

van een neuron

terug naar buiten waardoor

herstelt zich.

van het membraan

de prikkeldrempel, wijzigen de

verdeling van positieve

• Positieve ionen stromen

Rustpotentiaal

rustpotentiaal

actiepotentiaal

terugkeer naar rustfase depolarisatie als gevolg van actiepotentiaal

buitenkant van de cel celmembraan binnenkant van de cel

Op deze plaats ontstaat nu de impulsnieuwe actiepotentiaal. geleiding herstelfase

impuls

1.3 Hoe maakt een organisme het onderscheid tussen sterke en zwakke prikkels? Informatie over de intensiteit van de prikkel wordt bepaald door het

waarin actiepotentialen worden afgevuurd.

en de

of d

1.4 Hoe wordt de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd? Als het axon omgeven is door myeline, verplaatst de impuls zich

, waardoor de

impuls zich veel sneller doorheen het neuron verplaatst dan wanneer het axon niet gemyeliniseerd is..

fh o

1.5 Hoe communiceren zenuwcellen met elkaar?

Ter hoogte van de synaps eindigt het axon en wordt de informatie overgedragen naar de volgende cel. axon

synaps

eindknopjes

pr oe

• Bij een

loopt het elektrisch signaal rechtstreeks door naar

dendriet

de volgende cel.

• Bij een

wordt een elektrisch signaal omgezet in een

4 1

impuls

neurotransmitter axon

impuls 2

eindknopje

membraanreceptor

chemisch signaal. Dat bestaat uit neurotransmitters die worden afgegeven in de synaptische spleet en zo de membraaneigenschappen van de volgende

cel kunnen beïnvloeden en er een impuls in kunnen doen ontstaan.

celmembraan

synaptische spleet

synaptisch blaasje elektrisch signaal

THEMA 02

chemisch signaal

celmembraan

elektrisch signaal

synthese hoofdstuk 1

151

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de delen van een neuron benoemen en beschrijven.

• Ik kan beschrijven hoe neuronen informatie over een grote afstand impulsgeleiding.

• Ik kan verklaren hoe een actiepotentiaal verloopt.

• Ik kan uitleggen hoe een elektrisch signaal zich verplaatst doorheen een neuron.

• Ik kan de rol van myeline in verband brengen met de snelheid van impulsgeleiding.

• Ik kan beschrijven hoe een elektrisch signaal van een cel wordt overgedragen naar een andere cel.

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

• Ik kan een besluit formuleren.

2 Onderzoeksvaardigheden

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

152

THEMA 02

• Ik kan uitleggen waardoor de sterkte van een prikkel wordt bepaald.

checklist hoofdstuk 1

• Ik kan uitleggen wat de rustpotentiaal is en wat de rol ervan is in

doorgeven.

HOOFDSTUK 2

Î Hoe regelt het zenuwstelsel de lichaamswerking?

LEERDOELEN Je kunt al: M de bouw en werking van een receptor omschrijven;

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

M het verloop van de impulsgeleiding en de impulsoverdracht toelichten;

M verduidelijken wat een regelsysteem is. M welke delen van je zenuwstelsel betrokken zijn bij de regeling van een goede lichaamswerking;

M hoe informatie in verwerkingscentra verwerkt wordt; M wat het verschil is tussen reflexen en gewilde

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

bewegingen;

De uitdaging van het wiel wordt nog groter voor

M welke weg impulsen in je lichaam afleggen;

Je leert nu:

of d

M wat het begrip homeostase inhoudt.

kunnen beantwoorden, bestuderen we eerst de mogelijke wegen die een impuls aflegt.

pr oe

fh o

2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam?

Onderdelen van het zenuwstelsel

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

verschillende plekken in je lichaam. Er zijn verschillende zenuwen die daarbij helpen.

zenuw zenuwbundel axon of lang dendriet

bindweefselschede bloedvat Afb. 84

THEMA 02

hoofdstuk 2

153

Een zenuw is een bundel met lange uitlopers van verschillende zenuwcellen. Die bundel van uitlopers wordt samengehouden en beschermd door

een bindweefselschede. Op hun beurt worden meerdere zenuwbundels samengehouden door een stevige bindweefselmantel.

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

Er zijn verschillende bundels zenuwen, elk met hun specifieke locatie en

eigenschappen. Zo geleiden sommige ruggenmergzenuwen (1), zoals de

kuitzenuw, impulsen vanuit je ruggenmerg (2) naar effectoren, bijvoorbeeld

naar bepaalde spieren in je voet. Andere ruggenmergzenuwen zorgen voor de

tegengestelde geleiding, dus vanuit receptoren in je voet naar je ruggenmerg.

Je hersenzenuwen (3) zorgen voor de uitwisseling van informatie tussen je aangezicht en je hersenen (4).

Het ruggenmerg en de hersenen bestaan uit miljarden neuronen. Alle

informatie van receptoren wordt daar gecentraliseerd en verwerkt. Daarom vormen ze samen het centrale zenuwstelsel. Omdat ze erg belangrijk zijn,

worden ze beschermd door een stevige omhuizing: de wervelkolom ligt rond

het ruggenmerg, de schedel beschermt de hersenen.

Je ruggenmergzenuwen en je hersenzenuwen daarentegen, liggen veel minder

beschermd en meer verspreid over je lichaam. De ruggenmergzenuwen vertrekken vanuit het ruggenmerg tussen de ruggenwervels door naar

de andere lichaamsdelen. De ruggenmergzenuwen en de hersenzenuwen

behoren tot het perifeer zenuwstelsel. Ook de grensstrengen (5) die parallel

rondom de buitenkant van je wervelkolom liggen, behoren tot het perifeer zenuwstelsel. De grensstrengen zijn twee bundels zenuwcellen die tal van

of d

OPDRACHT 14

organen met je ruggenmerg verbinden.

fh o

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).

pr oe

buikzijde

ruggenmergvliezen

rugzijde

154

THEMA 02

hoofdstuk 2

wervel

Afb. 85

Afb. 86

OPDRACHT 15

Lees de tekst en beantwoord de vragen.

normaal

Wanneer je te lange tijd met gekruiste

dropvoet

benen op een stoel zit, kan het gebeuren dat het je daarna niet meer

lukt om een stoeprand op te stappen of een trap te nemen. Je probeert je voet wel op te heffen, maar je spieren je voet omhoog te trekken. Door met

kuitzenuw

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 dropvoet. uit: ‘Een dropvoet is een spierziekte’.

Afb. 87

schade oplopen. Men spreekt van een 1 Beoordeel met goed of fout en leg

slagen er niet meer in je tenen met

of d

de spieren die voet heffen?

2 Tot welk type zenuw behoort de kuitzenuw, als je weet dat de kuitzenuw het ruggenmerg verbindt met 3 Gebruik de afbeelding om de lengte van de axonen in die kuitzenuw in te schatten.

pr oe

fh o

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

• Het centrale zenuwstelsel met de hersenen en het ruggenmerg ligt

centraal in het lichaam en wordt beschermd door de wervels van de wervelkolom en de schedel.

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

grensstrengen. Die zenuwen vervoeren impulsen van de receptoren naar het centraal zenuwstelsel, en van daaruit naar de effectoren.

` Maak oefening 13, 14, 15 en 16.

THEMA 02

hoofdstuk 2

155

Soorten neuronen en zenuwen

Als je zenuwstelsel niet goed werkt, zoals bij een dropvoet, worden bepaalde impulsen niet doorgegeven in je lichaam. Drie verschillende typen neuronen spelen daarbij een cruciale rol. Het onderscheid tussen die neuronen

wordt gemaakt op basis van de richting waarin ze de impuls doorgeven.

Elk type vertoont eveneens een kenmerkende bouw. Je vindt ze terug op

afbeelding 88.

schakelneuronen

motorisch neuron geleidt impuls

sensorisch neuron

motorisch neuron

sensorisch neuron geleidt impuls

je armspieren trekken samen

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

Afb. 88

of d

OPDRACHT 16

Een baseballspeler vangt en gooit een bal. Gebruik afbeelding 88 om de vragen te beantwoorden.

fh o

1 Welke receptor van de baseballspeler merkt het vangen van de bal op?

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

pr oe

verantwoordelijk zijn.

Stappen

1 De prikkel omzetten naar een impuls

2 De impuls geleiden van de receptor naar de hersenen

3 De impuls verwerken in de hersenen

4 De impuls geleiden vanuit de hersenen naar de armspieren

156

THEMA 02

hoofdstuk 2

Cellen

3 Welke effector zorgt voor de reactie van de baseballspeler?

Bij het spel met de basketbal worden er elektrische impulsen doorgegeven

via de dendrieten en axonen van meerdere neuronen. Daarbij spelen drie typen neuronen een rol.

Afferente of sensorische neuronen

Sommige neuronen brengen impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel. Die neuronen noemen we afferente neuronen. Omdat deze neuronen dus gevoelig zijn voor impulsen van receptoren worden ze ook

wel sensorische neuronen genoemd.

Een sensorisch neuron herken je aan de twee lange uitlopers: de

dendriet is verbonden met de receptor, het axon loopt naar het centrale been overbruggen.

Efferente of motorische neuronen

zenuwstelsel. De dendriet kan wel een meter lang zijn en je hele arm of Neuronen die impulsen geleiden vanuit het centraal zenuwstelsel zijn

efferente neuronen. Wanneer efferente neuronen spieren of klieren in

werking zetten, worden ze ook wel motorische neuronen genoemd. Het zijn deze neuronen die beschadigd worden bij een dropvoet.

Een efferent neuron vertoont korte dendrieten en een lang axon met myeline. Dat axon kan tot meer dan één meter lang zijn.

st `

Schakelneuronen

Neuronen die impulsen overbrengen binnen het centrale zenuwstelsel

of d

noemen we schakelneuronen. Ze liggen dus in het ruggenmerg of in de hersenen.

Schakelneuronen kunnen impulsen ontvangen en doorgeven aan

pr oe

fh o

motorische neuronen of andere schakelneuronen. Omdat ze meerdere zenuwcellen verbinden, worden ze ook wel interneuronen genoemd (‘inter’ betekent ‘tussen’).

Ze hebben talrijke dendrieten en korte axonen, vaak zonder of met maar weinig myeline. WEETJE Fantoompijn is een pijngevoel vanuit een

lichaamsdeel dat je niet meer hebt. Daarbij

kan het bijvoorbeeld gaan om pijn vanuit een geamputeerde borst, been, arm of zelfs kies. Het kan dus gebeuren dat je kiespijn blijft

bestaan nadat je tand met wortel en zenuw al verwijderd werd. Het zijn de schakelneuronen

in de hersenen die deze foutieve impulsen geven en de fantoompijn veroorzaken. Meer dan de helft van de mensen met een verwijderde ledemaat heeft weleens fantoompijnen. Die pijnen voelen dan als zeurderig, brandend of tintelend.

THEMA 02

hoofdstuk 2

157

OPDRACHT 17

ONDERZOEK

Welke informatie geeft de pupilreflex over de gezondheidstoestand van je neuronen? Je pupil wordt kleiner wanneer je licht in één oog schijnt. Dat wordt een directe pupilreflex genoemd. Tegelijk verkleint echter ook de pupil van je niet-beschenen oog.

Dat heet de indirecte pupilreflex. Onderzoeksvraag Welke informatie geeft een pupilreflextest over de

Hypothese

goede werking van de verschillende typen neuronen?

Benodigdheden -

TIP

Werkwijze

Je wilt een zo groot

mogelijke verandering waarnemen.

1 Noteer eerst de pupildiameter van beide ogen in het halfduister.

2 Belicht plots een van beide ogen, houd eventueel een kartonnetje tussen beide ogen.

of d

3 Meet met het latje de grootte van de pupil van elk oog meteen na het belichten. 4 Noteer die grootte van de pupil van elk oog. 5

5 Herhaal voor het andere oog. Waarneming

fh o

Noteer je waarnemingen in de tabel.

Diameter linkerpupil (1)

Diameter rechterpupil (2)

pr oe

voorafgaand aan belichting

belichting linkeroog (1)

belichting rechteroog (2)

Verwerking De fotoreceptoren in het netvlies achteraan in je belichte oog zetten de plotse lichtprikkel om in een

impuls, die door sensorische neuronen (via je oogzenuw) vanuit dat oog naar het verwerkingscentrum 158

THEMA 02

hoofdstuk 2

van je hersenen gaat. Vanuit de schakelneuronen in je hersenen wordt automatisch een snelle

impuls teruggestuurd naar de irisspieren van beide ogen via motorische neuronen. Beide pupillen

linkeroog

worden daardoor nauwer. Als gevolg daarvan

rechteroog

worden je ogen beschermd tegen te veel licht. De

schakelneuronen in je hersenen regelen dat proces onbewust, je moet er dus niet over nadenken. Men noemt die onbewuste reactie daarom een reflex.

Als je sensorische neuronen, schakelneuronen en

motorische neuronen hun werk goed doen, zorgt

één lichtprikkel in één oog voor een samentrekking

van beide irissen. a Vul aan:

verwerkingscentrum hersenen

Afb. 89 Bovenaanzicht van het linker- en rechteroog en de hersenen

• De groene neuronen op de afbeelding zijn

• De rode neuronen op de afbeelding zijn

• De blauwe neuronen op de afbeelding zijn

Welk neuron is stuk wanneer enkel pupil 1

reactie vertoont na het belichten van oog 1 en

of d

b Bestudeer afbeelding 89 en kruis het correcte antwoord aan. zowel pupil 1 als pupil 2 reactie vertonen na het belichten van oog 2?

rode afferente neuron groene efferente neuron

schakelneuronen in de hersenen

fh o

geen enkel neuron

Besluit

Welk neuron is stuk wanneer enkel pupil 1

reactie vertoont na het belichten van oog 1

en ook enkel pupil 1 reactie vertoont na het belichten van oog 2?

rode afferente neuron

groene efferente neuron naar oog 2

schakelneuronen in de hersenen geen enkel neuron

pr oe

Vul het besluit aan.

Je kunt met een eenvoudige pupilreflextest dus snel ontdekken of een van je neuronen . Wanneer bij belichting van om het even welk oog

reageren, dan is er geen schade aan

en ook niet aan de Reflectie

irissen

, motorische neuronen,

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

THEMA 02

hoofdstuk 2

159

Een zenuw kan onderdelen van verschillende soorten neuronen bevatten:

• Sensorische zenuwen bevatten axonen en dendrieten van sensorische neuronen.

• Gemengde zenuwen bevatten uitlopers van sensorische en motorische neuronen.

• Motorische zenuwen bevatten enkel axonen van motorische neuronen die

naar effectoren lopen.

Omdat zenuwen vele zenuwcellen bevatten, kunnen er gelijktijdig meerdere receptoren en effectoren rondom.

impulsen verstuurd worden tussen het centraal zenuwstelsel en de

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

• Afferente of sensorische neuronen: geleiden impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel.

• Efferente of motorische neuronen: geleiden impulsen vanuit het

centrale zenuwstelsel naar effectoren.

• Schakelneuronen: geleiden impulsen tussen verschillende soorten

neuronen binnen het centrale zenuwstelsel.

Zenuwen worden onderverdeel in sensorische zenuwen, motorische

zenuwen en gemengde zenuwen, al naargelang ze uitlopers bevatten

van respectievelijk sensorische neuronen, motorische neuronen of beide.

Dankzij zenuwen kunnen er gelijktijdig meerdere impulsen tussen vele

of d

receptoren, verwerkingscentra en effectoren verstuurd worden.

fh o

` Maak oefening 17 en 18.

OPDRACHT 18

DOORDENKER

Beantwoord de vragen.

pr oe

Bij een aangezichtsoperatie is de chirurg erg voorzichtig. Hij wil vooral geen schade toebrengen aan de aangezichtszenuwen. Op deze foto kun je er zelf één opmerken.

1 Duid de zenuw aan met een pijl.

2 Leg aan de hand van de kleur van de

aangezichtszenuw uit waarom jij precies daar je pijl tekende. Tip: net als room is myeline een vetstof.

160

THEMA 02

hoofdstuk 2

Afb. 90

3 Ook een dwarsdoorsnede van je ruggenmerg laat kleurcontrast zien. Duid met een pijl aan op de foto welk deel van je ruggenmerg geen schakelneuronen bevat.

ruggenmerg

Afb. 92

Afb. 91

OPDRACHT 19

ONDERZOEK

4 Motiveer waarom je dat deel aanduidde.

of d

Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie. Gebruik Labo 8 op p. 251.

OPDRACHT 20 ONDERZOEK

pr oe

fh o

Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw. Gebruik Labo 9 op p. 253.

THEMA 02

hoofdstuk 2

161

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld?

Bewuste gewaarwording

hersendeel voor prikkelgewaarwording

sensorisch neuron

schakelneuron in de thalamus

pr oe

fh o

of d

schakelneuron in het ruggenmerg

Afb. 93

Een goede baseballspeler is zich bliksemsnel bewust van het balcontact. Hij

weet meteen dat een aankomende bal zijn hand raakt, zonder dat hij de bal moet zien. Het aanvoelen van de plek van de bal in de hand is een bewuste gewaarwording. Daarmee wordt bedoeld dat de baseballspeler de positie van de bal in de hand precies te weten komt: zijn hersenen verzamelen

informatie over de plek van de bal en verwerken die tot een bewust besef

over de ballocatie. Met behulp van de inschatting van de balpositie bepaalt de speler zijn volgende worp.

Om te komen tot die bewuste gewaarwording vertrekt er eerst een impuls

vanuit de mechanoreceptoren in de hand. Van daaruit loopt de impuls via

sensorische neuronen naar schakelneuronen in het ruggenmerg. Die geleiden op hun beurt de impuls, via schakelneuronen naar de hersenen, tot aan

het hersendeel voor prikkelgewaarwording. De groep schakelneuronen die op die plek van je hersenen zit zorgt ervoor dat je bewust een prikkel kunt ervaren. Elke bewuste gewaarwording verloopt op die manier.

162

THEMA 02

hoofdstuk 2

Je bent je bewust van wat je ziet, hoort, ruikt, proeft of voelt omdat de impulsen, via sensorische neuronen en schakelneuronen, het juiste hersendeel voor gewaarwording of prikkelbesef bereiken.

Je zult in een van de volgende punten ontdekken dat dit hersendeel voor prikkelgewaarwording in de grote hersenen ligt.

OPDRACHT 21

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.

in de arm dat tot aan

het

loopt

in de grijze stof van

het

geleiding

Schakelneuronen in het hersendeel voor

in de (grote) hersenen

pr oe

fh o

of d

zorgen ervoor dat je de prikkel bewust kunt waarnemen.

in de hersenen

THEMA 02

hoofdstuk 2

163

Gewilde beweging

OPDRACHT 22

hersendeel voor gewilde beweging

Afb. 94

of d

hersendeel voor prikkelgewaarwording

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

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

fh o

voor

geleiding

Vanuit het hersendeel voor gewilde bewegingen geleiden twee typen neuronen de

pr oe

impuls na elkaar:

effector

•

in de hersenen en het ruggenmerg

• een

doorheen de arm tot aan de armspier

reactie

Om te komen tot het opzettelijk werpen van de baseball wordt er een

impuls aangemaakt in het hersendeel voor gewilde bewegingen. De groep schakelneuronen die op deze plek van je hersenen zit, start daarmee de 164

THEMA 02

hoofdstuk 2

beweging op.

Van daaruit loopt de impuls via schakelneuronen in je hersenen en ruggenmerg en een motorisch neuron in je arm tot aan je spieren.

Ook elke andere gewilde beweging volgt dat impulstraject. Je bent je bewust van die bewegingen omdat impulsen vanuit dat specifieke hersendeel vertrekken.

Je zult in een van de volgende punten ontdekken dat ook het hersendeel als antwoord op een

bewuste gewaarwording

gewilde beweging

voor gewilde bewegingen in de grote hersenen ligt. als gevolg van

een beslissing

prikkel receptor via sensorisch neuron

schakelneuronen in de hersenen

de bal voelen

via motorisch neuron

effector

aan je voet

in de hersenen

impulsgeleiding

via motorisch neuron

effector reactie

of d

reactie

schakelneuronen

impulsgeleiding

bewuste bewaarwording

impulsgeleiding

Je werpt de baseball.

pr oe

fh o

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

Het impulstraject voor een bewuste gewaarwording verloopt als volgt: sensorisch neuron

receptor

schakelneuronen in ruggenmerg en

hersendeel voor bewuste gewaarwording

hersenen

Je voert een beweging bewust uit wanneer de impuls voor die beweging aangemaakt wordt en vertrekt in het hersendeel voor gewilde bewegingen.

Het impulstraject voor een gewilde beweging verloopt als volgt: hersendeel voor gewilde beweging neuron

effector

schakelneuronen

motorisch

Een gewilde beweging volgt vaak, maar niet noodzakelijk, op een

bewuste gewaarwording.

` Maak oefening 19, 20 en 21.

THEMA 02

hoofdstuk 2

165

2.3 Hoe worden reflexen geregeld?

In het vorige thema leerde je dat de irissen van je ogen ervoor zorgen

dat de invallende lichthoeveelheid precies goed zit voor een optimale

beeldvorming. Maar je irissen beschermen je ogen ook tegen al te grote

lichtinval: te plots en te intens licht zou er immers voor kunnen zorgen dat de fotoreceptoren in het netvlies stuk gaan. Daarom vertonen je ogen een

pupilreflex bij intense lichtinval. Snel en onbewust wordt daarbij de grootte

van je pupil geregeld. Je moet er dus niet bij nadenken en de bescherming is

Zo’n onbewuste, snelle reactie noemt men een reflex. Maar hoe wordt zo’n reflex precies geregeld?

OPDRACHT 23

Voer de opdracht uit en beantwoord de vraag.

BEKIJK DE PUPILREFLEX

ogenblikkelijk.

Twee proefpersonen gaan voor de klas staan. Ze nemen achter elkaar plaats,

de voorste wordt geblinddoekt. De achterste leerling geeft op het teken van

de leerkracht met beide knieën tegelijk een zachte stoot in de knieholten van de voorste leerling.

of d

1 Wat stel je vast bij de geblinddoekte persoon?

fh o

2 Waarom denk je dat hij dit gedrag vertoont?

3 De geblinddoekte persoon bij het experiment vertoont een reflex, meer specifiek de strekreflex. Leg uit door aan te vullen.

pr oe

Een reflex is een

van je lichaam op een prikkel.

Net zoals bij de pupilreflex voeren je beenspieren hier snel en automatisch

een reactie uit, de strekreflex. Die gebeurt zo snel dat je pas na het uitvoeren ervan je bewust wordt van wat er gebeurde.

Dat komt omdat het impulstraject van de reflex heel erg kort is, veel korter dan het impulstraject van de bewuste gewaarwording.

Door de stoot in de knieholte worden de bovenste dijspieren gerekt en

langer. Die prikkel wordt opgevangen door mechanoreceptoren. Zij sturen via

een sensorisch neuron een impuls naar je ruggenmerg. Die impuls wordt daar onmiddellijk overgedragen naar een motorisch neuron. Dat neuron loopt

naar je bovenste dijspieren, die als reactie samentrekken. Je been strekt zich. 166

THEMA 02

hoofdstuk 2

schakelneuron sensorisch neuron

mechanoreceptoren

motorisch neuron

bovenste dijspier

onderste dijspier

Afb. 95 Impulstraject van een reflexboog

Het korte impulstraject volgt een reflexboog: dat is voor dit voorbeeld het neuron.

eenvoudige en korte traject van één sensorisch neuron en één motorisch

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

of d

gewaarwording, niet in het impulstraject betrokken zijn, ben je je niet bewust

fh o

reflexboog

prikkel

pr oe

receptor

impulsgeleiding

van de reflex tijdens de uitvoering.

Toch zal er na de reflex ook een impuls bij het hersendeel voor bewuste gewaarwording aankomen; dat signaal komt echter veel later aan in de hersenen. Je zult je dus pas later bewust worden van wat er gebeurde.

Bij het voorbeeld van de pupilreflex zijn naast sensorische en motorische neuronen ook schakelneuronen opgenomen in het impulstraject. Die schakelneuronen beslissen of een aankomende impuls doorgegeven

moeten worden naar de effector. Ze zullen de impuls pas doorgeven bij een voldoende sterke impuls.

via sensorisch neuron

schakelneuron eventueel

ruggenmerg

impulsgeleiding

via motorisch neuron

effector reactie

THEMA 02

hoofdstuk 2

167

WEETJE Je wervels worden

rugzijde

door kraakbenige

geknelde ruggenmergzenuw

ruggenmerg

tussenwervelschijven van elkaar

Zo’n tussen-

wervelschijf laat

ruggenmergzenuw

kern

bewegingen toe

buikzijde

tussen de wervels

uitpuilende kern

gescheiden.

buitenring

buikzijde

Afb. 96 Zijaanzicht en bovenaanzicht van tussenwervelschijf tussen twee wervels

onderling en vangt

schokken op.

Wanneer de hardere buitenring van de schijf scheurt en daardoor de kern doorheen de buitenring naar buiten puilt, spreekt men van een hernia. Die hernia kan tegen je ruggenmergzenuw drukken en pijn veroorzaken.

Soms voel je uitstralingspijn in een been omdat in de betreffende ruggenmergzenuw neuronen afkomstig van je been liggen. Soms voel je ook helemaal geen pijn, maar verlies je je evenwicht bij onverwachte knieplooiing. Dat zou kunnen betekenen dat de hernia tegen de neuronen van de reflexboog drukt. De geleiding van impulsen gebeurt dan minder goed.

Heel vaak onderzoekt een arts je dan met een

linkerquadriceps

kniepeesreflextest. Daarbij slaat hij of zij onverwacht met een hamertje op je kniepees (onder je knieschijf). Die

stevige structuur, die de verbinding vormt tussen je bot en

kniepees

je bovenste dijspieren, wordt met een

tik ingedrukt, waardoor ook je bovenste

dijspieren plots verlengen. Als alles goed werkt, zou je daardoor een strekreflex

moeten vertonen. Als dat niet het geval is,

of d

dan zou dat een indicatie kunnen zijn voor

pr oe

fh o

Afb. 97 Met een hamertje wordt de kniepeesreflextest uitgevoerd.

een hernia.

BEKIJK DE KNIEPEESREFLEX

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

Een reflexboog is het regelsysteem dat een reflex coördineert. Het

impulstraject bestaat uit: een receptor, een sensorisch neuron, een motorisch neuron en de effector. Soms is ook een schakelneuron betrokken.

Bij een reflex is het impulstraject vaak heel kort. Daardoor kan de

effector snel reageren. Reflexen helpen daarbij gevaarlijke situaties te vermijden of je lichaam te beschermen. Omdat het hersendeel voor

bewuste gewaarwording niet betrokken is bij die regeling, verloopt de reflex onbewust en automatisch.

Soms wordt de informatie alsnog naar de hersenen gestuurd. ` Maak oefening 22 en 23.

168

THEMA 02

hoofdstuk 2

2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel?

Functionele zones

Hersenwetenschappers ontdekten al dat verschillende delen van de

hersenen een verschillende functie hebben. Verschillende grote groepen

neuronen in je hersenen voeren dus telkens andere verwerkingsprocessen uit. Dat worden de functionele zones in de hersenen genoemd. hersenen en hun functionele zones.

OPDRACHT 24

Toch ontdekken wetenschappers elke dag weer veel over de werking van de

Beantwoord de vraag na het raadplegen van de bronnen.

Een goedhorend proefpersoon wordt gevraagd actief naar muziek te

luisteren tijdens het zoeken naar breinactiviteit in een MRI-/NMR-scanner. Actieve neuronen zijn sterker doorbloed en geven daardoor een groter geactiveerd worden bij een bepaalde hersenactiviteit, zoals bij het

beluisteren van muziek. De functionele zone die het muziek beluisteren reguleert, ligt in de grote hersenen, in de slaaplob.

fh o

of d

Afb. 98

contrast op het MRI-beeld. Zo kun je zien welke zones van de hersenen

Ook aan de hand van een netwerk van

Uit hersentrauma’s kun je ook heel wat leren

bepaalde functie hebben. Die techniek

hoofd. Hij herstelde, maar veranderde erg van

pr oe

draden die elektrische activiteit meten, kan men achterhalen welke zones een

wordt elektro-encefalografie genoemd (EEG). Ook daarbij wordt gemeten

hersenactiviteit gerelateerd aan de

opdracht die de proefpersoon krijgt.

over de functie van een hersendeel. Zo kreeg

een spoorwegarbeider een ijzeren staaf door zijn karakter: hij werd agressiever, vloekte vreselijk

en kon zijn impulsen niet onder controle houden. Men besloot dat zijn defecte voorhoofdslob impulscontrole reguleert.

THEMA 02

hoofdstuk 2

169

Ook door elektrostimulatie kan men functionele

frequentie 260/s spanning 4V

zones en dus verwerkingscentra ontdekken. Men geeft met een generator een elektrische impuls aan een

welbepaald gebied van de hersenen. Zo zal een kat bijvoorbeeld haar achterpoot optillen wanneer de

signaal krijgen. Men weet daardoor dat de bovenzijde

van de grote hersenen bij katten spierbewegingen van de achterpoten reguleert.

buitenkant van haar grote hersenen een elektrisch

Afb. 99

Welke verschillende manieren om functionele zones in de hersenen te ontdekken worden in de bronnen

het bestuderen van de hersendelen met een microscoop

vermeld? Kruis de juiste antwoorden aan.

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

grote hersenen

fh o

of d

het onderzoeken van reacties na elektrostimulatie

hersenstam

kleine hersenen

pr oe

Afb. 100 Ligging en zijaanzicht van de hersenen

170

THEMA 02

hoofdstuk 2

Het valt niet mee om met het blote oog duidelijk waarneembare delen van

de hersenen te herkennen. Ook binnenin is het moeilijk onderscheid maken tussen de inwendige delen, laat staan dat je individuele functionele zones zou kunnen onderscheiden.

wandlob

voorhoofdslob

achterhoofdslob

wandlob

slaaplob

kleine hersenen

hersenstam

achterhoofdslob

ruggenmerg

linkerhemisfeer rechterhemisfeer

Afb. 101 Bovenaanzicht en zijaanzicht van de hersenen

De grote hersenen liggen bovenaan je hersenen. Het is het deel met de talloze groeven en windingen. Ze bestaan uit twee hemisferen of

hersenhelften, die onderling verbonden zijn via de hersenbalk. Elke

hersenhelft is verdeeld in vier lobben: de frontale lob of voorhoofdslob, de

wandlob met daaronder de slaaplob, en de achterhoofdslob.

Verstopt onder de grote hersenen zitten de tussenhersenen. In die

tussenhersenen liggen onder andere de thalamus, de hypothalamus, en

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

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

of d

bloedbaan.

hersenbalk

grote hersenen thalamus

pr oe

fh o

tussenhersenen

hypothalamus hypofyse hersenstam

kleine hersenen

Afb. 102 Overlangse doorsnede van de hersenen

De hersenstam bevindt zich tussen de tussenhersenen en het ruggenmerg. De kleine hersenen ten slotte, liggen achteraan onder de grote hersenen. Ook die bestaan uit twee hemisferen.

In al deze hersendelen komen meerdere functionele zones voor. THEMA 02

hoofdstuk 2

171

Je hersenen bestaan uit vier waarneembare hersendelen: de grote

hersenen, de tussenhersenen, de hersenstam en de kleine hersenen. Die bevatten elk diverse functionele zones. Een functionele zone is

een grote groep neuronen die een belangrijk verwerkingsproces van je lichaam reguleert.

` Maak oefening 24, 25 en 26.

OPDRACHT 25

Bestudeer de ontdekplaat over de functionele zones en vul de tabel aan.

Zoek met de ontdekplaat uit in welk hersendeel de functionele zones te vinden zijn. Kies uit: grote hersenen, tussenhersenen, hersenstam en kleine hersenen.

Functionele zones

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

selectie en verspreiding van impulsen naar de grote hersenen en hormoonhuishouding

of d

maken, onthouden

concentratie

fh o

gewaarworden van tast, gehoor, smaak, reuk en zicht (sensoriek) verfijnen en timen van bewegingen

pr oe

evenwicht reguleren geheugen

honger en dorst bewust associatief en analytisch denken lichaamstemperatuur

172

THEMA 02

hoofdstuk 2

Hersendeel

spreken en onthouden van betekenis van woorden levensnoodzakelijke reflexen zoals ademhaling en hartslag

Informatieverwerking

pupil- en slikreflex

Bij het voorbeeld van de baseballspeler leerde je dat sensorische neuronen informatie over de gevangen bal naar de functionele zone voor bewuste

gewaarwording van de hersenen geleiden. Je ontdekte ook dat motorische

neuronen vanuit de functionele zone voor gewilde bewegingen je armspieren

aansturen om de bal weer weg te werpen. Tussen dat opvangen en

wegwerpen verwerken de hersenen van de baseballspeler bovendien heel

wat informatie over de bal, de omgeving en het lichaam van de speler. Maar hoe beoordelen je hersenen de impulsen? Hoe verwerken ze informatie? En hoe nemen ze dan beslissingen?

Wetenschappers kregen nog maar recent beperkt inzicht in de manier

waarop onze hersenen impulsen verwerken. De wijze waarop binnenkomende

of d

informatie beoordeeld wordt en er daarna overgegaan wordt tot een

beslissing, om bepaalde effectoren aan te sturen, is bijzonder complex.

pr oe

fh o

Je kunt de verwerkende neuronen in je hersenen het best vergelijken met een groep logische poorten in een elektronische schakeling. Die logische

schakelingen kunnen immers ook binnenkomende elektrische informatie ontvangen. Daarna verwerken ze die input, om daarna een zinvol signaal

en dus output te verzenden. Om dat beter te begrijpen wordt hieronder het voorbeeld van de zonwering uitgelegd.

Om de zonwering voor het keukenraam te activeren, moet er aan twee

voorwaarden voldaan worden: de zon moet schijnen en het moet in de

keuken warmer zijn dan 25 °C. Dankzij de zonwering warmt de keuken dan niet verder op. De eerste parameter wordt gemeten met een lichtsensor boven de zonwering; die sensor is verbonden met een schakelaar A. De

schakelaar A wordt actief (of sluit) als de sensor zonlicht detecteert. De tweede parameter wordt gemeten met een temperatuursensor in de

keuken. Die is op zijn beurt verbonden met schakelaar B. Schakelaar B

wordt actief (of sluit) als de sensor een temperatuur boven de 25 °C meet. Zowel schakelaar A als B moeten dus gesloten worden zodat de zonwering geactiveerd wordt.

THEMA 02

hoofdstuk 2

173

lichtsensor

temperatuursensor

zonwering

Afb. 103

Verder moet er ook stroom vloeien vanuit de stroombron naar de motor

van de zonwering (doorheen de schakelaars). Dat gebeurt wanneer beide sensoren tegelijk de schakelaars A en B activeren. Alleen onder die voorwaarde opent de zonwering. B

AND

zonwering

of d

Afb. 104

In vele elektrische toestellen, zoals je computer en smartphone, vind je tal

van zulke verbonden schakelaars, maar dan microscopisch klein. Men noemt

pr oe

fh o

ze logische poorten. Op afbeelding 104 zie je een EN-poort. Die poort werkt

174

THEMA 02

hoofdstuk 2

net zoals de groep van twee schakelaars bij de zonwering die we hierboven

bespraken. Ook hier bepaalt de input bij schakelaar A en B elke output die er volgt bij X (de zonwering). Al naargelang de combinatie van signalen die deze logische poort aangeboden krijgt aan zijn ingangen, gaat de uitgang al dan niet een signaal uitzenden. De poort beoordeelt en beslist. De input wordt verwerkt.

OPDRACHT 26

Vul de tabel voor de EN-poort aan als je weet dat het niet werken van de zonwering X door een 0 voorgesteld wordt.

of d

pr oe

fh o

Afb. 105

Ook je hersencellen werken als groepen schakelaars samen en verwerken

op die manier informatie. Veronderstel even dat neuron A en neuron B op

afbeelding 105 sensorische neuronen zijn die toekomen vanuit een thermoen een fotoreceptor in je hersenen. Wanneer het tegelijk voldoende warm

is en voldoende zonnig, zullen die beide neuronen samen schakelneuron X

kunnen aanzetten om een signaal door te sturen naar je zweetklieren, om zo voor afkoeling te zorgen.

De groep neuronen werkt dus samen als een EN-poort. In werkelijkheid

is de hoeveelheid met elkaar verbonden schakelneuronen die deze input

verwerken in jouw hersenen veel groter en vormen ze samen veel complexere schakelingen.

Omdat de hersenen de binnenkomende impulsen over prikkels beoordelen

en daarna beslissen hoe je lichaam zal reageren op die prikkels, noemt men de hersenen ook een verwerkingscentrum.

THEMA 02

hoofdstuk 2

175

OPDRACHT 27

Leg uit waarom je ook deze schakeling van neuronen een verwerkingscentrum mag noemen. Vul de zin aan. Al naargelang de combinatie van impulsen die neuron X aangeboden krijgt vanuit twee toekomende aanmaken of niet. De neuronen

de input en

samen welke output er naar de effectoren gaat.

, gaat neuron X

aan zijn

Afb. 106 Groepen neuronen werken samen en vormen een netwerk.

Het verwerken van informatie in je hersenen gebeurt op een vergelijkbare manier als voor een logische schakeling. Honderd miljard neuronen

communiceren er via nog veel meer verbindingen met elkaar. Net zoals de

of d

componenten van een logische schakeling zijn ze met elkaar verbonden zoals schakelaartjes.

pr oe

fh o

In je hersenen zijn er niet alleen veel meer neuronen betrokken bij de

176

THEMA 02

hoofdstuk 2

verwerking van informatie, ook het aantal verstuurde impulsen en de

afgelegde afstand is vele duizenden malen groter. De verwerking in de

hersenen is dus veel complexer dan bij een logische schakeling. Men spreekt daarom van neurale netwerken.

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum

beoordeelt informatie over een opgevangen prikkel en beslist welke reactie uitgevoerd zal worden.

In de hersenen wordt informatie verwerkt van groepen neuronen. Omdat die verwerking complex is en veel neuronen tegelijk actief zijn, spreekt men van een neuraal netwerk.

OPDRACHT 28

lichtsensor

temperatuursensor

B OR

Beantwoord de vragen over de voorgestelde logische poort.

zonwering

1 Is deze uitspraak goed of fout? Leg uit.

‘Bij de OF-poort zal de zonwering enkel geactiveerd worden wanneer én de zon schijnt én de

pr oe

fh o

of d

2 Vul de tabel voor de OF-poort aan.

temperatuur voldoende hoog is.’

WEETJE

Maak jezelf slimmer! Wanneer je vaak je leerstof herhaalt bij het studeren, zorg je voor

stevigere communicatie tussen je neuronen en onthoud je leerstof

makkelijker. Dat komt omdat neuronen voortdurend nieuwe dendrieten aanmaken. Die dendrieten groeien in je hersenen alle kanten op.

Wanneer er daardoor plots een nieuwe plek voor impulsoverdracht tussen twee neuronen gecreëerd wordt, zal die communicatieplek

tussen die neuronen steviger gebouwd worden naarmate ze vaker gebruikt wordt. Vaker herhalen, betekent dus netwerken tussen neuronen verstevigen en dus ook beter onthouden.

THEMA 02

hoofdstuk 2

177

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

Homeostase voor de lichaamstemperatuur

Het centraal zenuwstelsel in je lichaam beoordeelt en beslist welke reactie er volgt op een prikkel. De reactie is er steeds op gericht om je lichaam gepast te laten reageren, zodat het optimaal kan werken. Het regelsysteem dat

aan de basis van deze processen ligt, zorgt in je lichaam ook voor het min of meer constant houden van je lichaamstemperatuur. Het lichaam werkt

immers het best rond 37 °C. Verschillende onderdelen van je zenuwstelsel

regelen samen het behoud van die evenwichtswaarde. Zowel sensorische en

motorische neuronen uit het perifere zenuwstelsel, als schakelneuronen uit je centrale zenuwstelsel spelen daarbij een cruciale rol.

Op afbeelding 107 zie je dat een afkoeling of opwarming van je

lichaam wordt geregistreerd door thermoreceptoren in je huid. Die

receptoren brengen informatie daarover via afferente neuronen tot

aan de hypothalamus in je tussenhersenen. In de hypothalamus wordt de binnenkomende informatie beoordeeld. Bij een voldoende sterke

temperatuursverandering beslist de hypothalamus om nieuwe impulsen aan te maken en te versturen naar effectoren, via efferente neuronen, zodat je lichaamstemperatuur weer bijgestuurd kan worden.

Bij koude resulteert de werking van spieren in het vernauwen van de

bloedvaten in de huid, in kippenvel en in bibberen waardoor je het weer

of d

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

pr oe

fh o

zweten waardoor je lichaam weer afkoelt.

Als de temperatuur weer een gewenste evenwichtswaarde bereikt, zal de hypothalamus oordelen dat de temperatuur weer in orde is

en waakzaam blijven beoordelen zonder nog langer impulsen uit te

zenden. Het beoordelen en beslissen maakt van je hypothalamus een

functionele zone voor temperatuurregulatie en van je tussenhersenen een verwerkingscentrum. 41° C 40° C

sport 39° C

ontwaken

38° C 37° C 36° C 35° C 34° C

178

THEMA 02

hoofdstuk 2

Grafiek 3

12u

15u

18u

21u

Verwerkingscentrum

De hypothalamus, een klein tussendeel van de hersenen, verwerkt de informatie van de thermoreceptoren en stuurt zenuwsignalen naar meerdere effectoren.

Bloedvaten in de huid verwijden, zodat de warmte langs de huid naar de omgeving kan afgegeven worden.

Stijging van de lichaamstemperatuur.

Bij 37°C is de normale lichaamstemperatuur bereikt.

fh o

Sensor

Dankzij al deze processen daalt de lichaamstemperatuur.

Dankzij al deze processen stijgt de lichaamstemperatuur.

of d

Daling van de lichaamstemperatuur.

Zweetklieren produceren meer zweet. Door verdamping daarvan koelt de huid af.

Om gemakkelijk warmte af te geven gaan de haren op het lichaam plat liggen.

Thermoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die temperatuursveranderingen voelen.

Effectoren

Sensor

pr oe

Thermoreceptoren zijn gespecialiseerde cellen die temperatuursveranderingen voelen.

Haren gaan rechtop staan, zodat er een isolerend laagje lucht rond de huid wordt vast gehouden.

Bloedvaten in de huid vernauwen, zodat er minder warmte via het huidoppervlak verloren gaat.

De spierbewegingen van het bibberen wekken warmte op.

Effectoren

De hypothalamus, een klein tussendeel van de hersenen, verwerkt de informatie van de thermoreceptoren en stuurt zenuwsignalen naar meerdere effectoren.

Verwerkingscentrum Afb. 107 Homeostase voor je lichaamstemperatuur

THEMA 02

hoofdstuk 2

179

Zoals je op de grafiek kunt zien, schommelt de lichaamstemperatuur

gedurende een dag rond de 37 °C. De temperatuur kan wat hoger worden, bijvoorbeeld tijdens het sporten. ‘s Nachts kan je lichaam wat afkoelen.

Het regelsysteem streeft er voortdurend naar om een waarde van 37 °C te benaderen, omdat je lichaamsprocessen bij die waarde optimaal kunnen plaatsvinden.

We spreken in dat geval van homeostase. Het regelsysteem krijgt hier de vorm van een cirkel: de reactie vormt een nieuwe prikkel, zodat er

voortdurend kan bijgestuurd worden. Homeostase betekent het zelfstandig stabiel houden van geschikte evenwichtswaarden voor inwendige

parameters, zoals je lichaamstemperatuur, ondanks de veranderende

gebeurtenissen en processen rondom en in je lichaam.

Regelsystemen zijn er niet enkel om je lichaamstemperatuur rond een gewenste evenwichtswaarde te houden. Tal van verschillende

variabelen of parameters in je lichaam schommelen voortdurend rond een evenwichtswaarde. Ook de zuurstofgashoeveelheid in het bloed, ademhalingsfrequentie, hartritme, bloedsuikerspiegel, vochtbalans,

mineraalconcentraties, bloeddruk … zijn mogelijke parameters.

geleiding

signalen

hypothalamus

prikkel

signalen

effectoren

of d

receptoren

verwerkingscentrum

thermoreceptoren

reactie

pr oe

fh o

37 °C lichaamstemperatuur

< 37 °C Afb. 108

180

THEMA 02

hoofdstuk 2

> 37 °C

homeostase • spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

- is ontspanning

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

Homeostase is het stabiel houden van bepaalde parameters in het lichaam, ondanks de veranderende gebeurtenissen en processen

rondom en in het lichaam. Bij het zoeken naar stabiliteit schommelen die parameters rond een evenwichtswaarde.

Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een belangrijke

rol bij de homeostase van tal van lichaamsparameters. Zo wordt het

behouden van je lichaamstemperatuur rond 37 °C gereguleerd door de

Homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid

hypothalamus.

Wanneer je intens sport, zullen er naast heel wat gewilde bewegingen

en reflexen ook tal van andere organen geactiveerd of afgeremd om je

inspanning zo vlot mogelijk te laten verlopen. OPDRACHT 29

Lees de tekst, bestudeer de afbeeldingen en beantwoord de vragen. Een zuurstofsaturatiemeter (of

zuurstofverzadigingsmeter) toont procentueel

hoeveel rode bloedcellen zuurstofgas meedragen. Bij 100 % zijn alle rode bloedcellen volledig met zuurstofgas gebonden.

of d

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

fh o

kan de meter afleiden hoeveel zuurstofgas er aan de bloedcellen gebonden is.

Waarden tussen 95 en 100 % zijn helemaal in

Afb. 109 Zuurstofsaturatiemeter

SpO2 100 %

orde. Een waarde onder 90 % wordt desaturatie genoemd en moet behandeld worden.

95 %

pr oe

Grafiek 4 laat je zien hoe je zuurstofsaturatiegraad verandert tijdens een halfuurtje intens trainen voor het wiel en daarna. 1 Wat merk je in de grafiek op over de

zuurstofsaturatie tijdens het sporten en daarna?

90 %

t/min

Grafiek 4 Zuurstofsaturatiegraad tijdens (blauw) en na (rood) het sporten

THEMA 02

hoofdstuk 2

181

2 Je weet dat je O2-verbruik tijdens het trainen groot is, bijvoorbeeld in je spieren. Wat moet er allemaal

3 Gebeuren die processen vanzelf (autonoom) of moet je erover nadenken (bewust)?

gebeuren om ervoor te zorgen dat je spieren voldoende zuurstofgas blijven ontvangen?

Zelfs tijdens een behoorlijke inspanning kan de zuurstofgashoeveelheid in

je bloed bij een saturatiegraad van om en bij een gewenste 95 % gehouden worden. Je lichaam houdt dus zelfstandig de zuurstofgashoeveelheid

stabiel rond die gewenste waarde, ondanks het grotere verbruik van

O2 door je inspanningen. Men spreekt daarom van homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed.

grote hersenen

Om deze homeostase te regelen, voert je zenuwstelsel gelijktijdig heel wat

regelprocessen uit tijdens een inspanning.

kleine hersenen

Een aantal regelprocessen gebeuren onbewust en zijn het gevolg van

hersenstam

een verhoogde concentratie van koostofdioxide (CO2) in je bloed. Bij

een inspanning zul je immers veel suikers verbranden, en in dat proces

produceert je lichaam CO2. Bij een inspanning detecteren chemoreceptoren meer CO2 en sturen impulsen naar de hersenstam. Schakelneuronen in je

hersenstam sturen op hun beurt impulsen naar je middenrifspieren, die je ademhaling versnellen, en naar je hartspieren, die je hartslag verhogen.

Beide reacties gebeuren onbewust. Op afbeelding 110 kun je terugvinden

of d

hoe de schakelneuronen uit je hersenstam impulsen via je ruggenmerg en perifere zenuwen tot bij je ademhalingsorganen en je hart brengen.

pr oe

fh o

Afb. 110 Deel van het autonome zenuwstelsel

182

THEMA 02

hoofdstuk 2

Het deel van je zenuwstelsel dat al die automatische processen regelt, noemt men het autonome zenuwstelsel. Het zorgt onbewust voor de homeostase

van onder andere je lichaamstemperatuur en de hoeveelheid O2 in je bloed.

Een ander deel van het zenuwstelsel helpt bij bewuste waarnemingen, de

bewuste verwerking van de bijbehorende informatie en het uitvoeren van je gewenste bewegingen. Dat deel wordt het somatische zenuwstelsel of animale zenuwstelsel genoemd.

geleiding

verwerkingscentra

receptoren prikkel

signalen

autonome zenuwstelsel met o.a. de hersenstam

effectoren

chemoreceptoren

reactie

+/- 95-99 % zuurstofgassaturatie

• hartspieren +

signalen

• ademhalingsspieren +

< 95 %

homeostase

+ is activering

- is ontspanning

Afb. 111

Je hersenstam regelt automatisch en onbewust het streven naar homeostase voor de zuurstofgashoeveelheid in je bloed. Bij een actieve fysieke inspanning worden onder andere hartritme en

ademhalingsfrequentie automatisch gestimuleerd.

Het autonome zenuwstelsel regelt automatische onbewuste processen.

Het somatische zenuwstelsel regelt alle bewust gewenste bewegingen.

pr oe

fh o

of d

` Maak oefening 27 en 28.

THEMA 02

hoofdstuk 2

183

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? 2.1 Langs waar verplaatst een impuls zich door het lichaam?

Op basis van de ligging, functie en aanwezige beschermende structuren kan het zenuwstelsel ingedeeld worden in het centraal zenuwstelsel en het perifeer zenuwstelsel. Centraal zenuwstelsel

(1)

•

functie

(2)

Alle informatie van de receptoren wordt hier

• •

184

centrale zenuwstelsel. zenuwstelsel naar effectoren. binnen het centrale zenuwstelsel.

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

(5)

zenuwstelsel vormen de verbinding

uk st of d fh o

pr oe •

(4)

van het perifeer

tussen het centrale zenuwstelsel en de

Soorten neuronen volgens richting van de impuls:

(3)

De bundels zenuwcellen of

gecentraliseerd en

•

onderdelen

Perifeer zenuwstelsel

buikzijde

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

Neuronen

: geleiden impulsen van een receptor naar het : geleiden impulsen vanuit het centrale : geleiden impulsen tussen diverse neuronen

IN N

Zenuwen

Zenuwen zijn opgebouwd uit lange uitlopers van sensorische en motorische neuronen en met

. Dankzij zenuwen kunnen er gelijktijdig meerdere

tussen vele receptoren, verwerkingscentra en effectoren verstuurd worden.

2.2 Hoe worden gewilde bewegingen geregeld? 2.3 Hoe worden reflexen geregeld?

1 Het impulstraject van een bewuste gewaarwording vertrekt aan een

een impuls tot aan schakelneuronen van je

gebracht. Die geleiden de impuls tot aan de

in je

in je grote hersenen.

of d

Van daaruit wordt via een

Soms volgt er op een bewuste gewaarwording een gewilde beweging.

pr oe

fh o

2 Het impulstraject van een gewilde beweging en een reflex ziet er als volgt uit. Gewilde beweging

Reflex schakelneuron sensorisch neuron

hersendeel voor gewilde beweging

mechanoreceptoren

schakelneuron in de hersenen

motorisch neuron bovenste dijspier

motorisch neuron

onderste dijspier

armspier

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

185

Gewilde beweging reflexboog

schakelneuron in de functionele zone voor gewenste bewegingen van de

prikkel receptor impulsgeleiding

Impulstraject

Reflex

via sensorisch neuron

in de hersenen en het ruggenmerg

schakelneuron eventueel

ruggenmerg

impulsgeleiding

motorische neuronen in de arm

via motorisch neuron

effector reactie

• Functionele zone voor

• Vaak zonder verwerking,

rechtstreekse impulsgeleiding naar

Verwerkingsplek

de grote hersenen

bv. bij

de strekreflex

• Soms verwerking in de

of d

Automatisch / Bewust

De impuls voor de gewenste beweging vertrekt vanuit schakelneuronen

fh o

van de functionene zone voor gewilde bewegingen in de

pr oe

Snelheid reactie

sneller / trager want kort / langer impulstraject

van

het ruggenmerg of de hersenen, bv. bij de terugtrekreflex of pupilreflex

De schakelneuronen van de functionele

zone voor bewuste gewaarwording in de zijn niet

betrokken bij het impulstraject.

sneller / trager want kort / langer impulstraject

2.4 Hoe verwerkt het centraal zenuwstelsel de informatie van een prikkel? Je hersenen bestaan uit meerdere waarneembare hersendelen:

De waarneembare delen bevatten elk diverse functionele zones. Een functionele zone is een grote groep die een belangrijk

186

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

van je lichaam reguleert.

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum en

uitgevoerd zal worden. Vaak gebeuren beide processen

2.5 Hoe draagt het zenuwstelsel bij tot homeostase?

welke reactie

een door het lichaam opgevangen

informatie over

Homeostase is het zelfstandig

houden van geschikte

voor inwendige parameters, ondanks de

gebeurtenissen en processen rondom

en in het lichaam. Zowel het perifere als het centrale zenuwstelsel spelen een daarbij een belangrijke rol. regelt automatische onbewuste processen.

Het

regelt alle bewust gewenste bewegingen.

Het Voorbeeld: lichaamstemperatuur

geleiding

verwerkingscentrum signalen

of d

signalen

hypothalamus

receptoren

thermoreceptoren

pr oe

fh o

prikkel

< 37 °C

effectoren reactie

37 °C lichaamstemperatuur

homeostase

> 37 °C

• spieren bibberen +

• spiertjes huidhaar +

• spiertjes bloedvaten + + is activering

• spiertjes huidhaar -

• spiertjes bloevaten • zweetkliertjes +

- is ontspanning

THEMA 02

synthese hoofdstuk 2

187

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de onderdelen van het perifeer en centraal zenuwstelsel benoemen en aanduiden op een tekening. 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. aanduiden op een tekening.

• Ik kan omschrijven wat een functionele zone is. • Ik kan omschrijven wat een neuraal netwerk is.

• Ik kan de belangrijkste waarneembare hersendelen benoemen en

• Ik kan het impulstraject voor een gewilde beweging beschrijven. • Ik kan voor een reflex en een gewilde beweging duiden wat de

• Ik kan het begrip homeostase omschrijven.

overeenkomsten en verschillen in impulstraject, verwerkingsplek en bewustzijn zijn.

• 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

of d

gewenste zuurstofgashoeveelheid in het bloed in stand gehouden wordt.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan voor een onderzoek adequate materialen vooropstellen en een waarneming noteren.

• Ik kan aangereikte tekeningen, figuren en grafieken interpreteren en daaruit logische gevolgen trekken.

fh o

• Ik kan gericht informatie uit een tekst halen.

pr oe

` Je kunt deze checklist ook op

188

THEMA 02

checklist hoofdstuk 2

invullen bij je portfolio.

• Ik kan verduidelijken wat het verschil is tussen een zenuwcel en een

• Ik kan de verschillende soorten neuronen benoemen en beschrijven.

HOOFDSTUK 3

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op impulsen? LEERDOELEN

M het onderscheid tussen de werking van een reflex en een gewilde beweging uitleggen;

M uitleggen dat het zenuwstelsel een reactie op prikkels coördineert.

Je leert nu:

M hoe exocriene klieren zijn opgebouwd en werken;

of d

M uitleggen hoe spieren werken.

M de verschillende soorten spieren onderscheiden op basis van bouw en aansturing;

Sluit even je ogen, ontspan je en focus op wat er met je lichaam gebeurt. Je merkte ongetwijfeld op dat je met tussenpozen

M dat reacties erop gericht zijn om een gewenste toestand te bereiken;

M uitleggen hoe het zenuwstelsel is opgebouwd en werkt;

Je kunt al:

inademt. Misschien bewoog je ook wel

even je vingers, of probeerde je met je

ogen te knipperen. Als het stil was, hoorde je misschien wel je eigen hart bonzen.

Actief of niet actief, je lichaam reageert voortdurend op prikkels.

fh o

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen?

OPDRACHT 30

pr oe

Een leerling krijgt een ui, een mes en een snijplank. Hij of zij snijdt de ui in kleine stukjes. 1 Beschrijf nauwkeurig welke reacties van het lichaam je kunt waarnemen bij je klasgenoot.

2 Welke organen van je het lichaam treden tijdens deze opdracht in werking?

THEMA 02

hoofdstuk 3

189

Tijdens de opdracht zag je dat zowel spieren als klieren in werking treden als reactie op prikkels.

• Je gebruikt verschillende spieren om snijbewegingen te maken en te

voorkomen dat je in je vingers snijdt. Zo helpen spieren om een gewenste actie uit te voeren en schade te vermijden.

• De klieren van je ogen produceren traanvocht om de stoffen van de ui die hier dat er geen schade aan de ogen ontstaat.

het hoornvlies prikkelen, te verdunnen en weg te spoelen. Klieren zorgen

In het vorige hoofdstuk zag je al dat opgevangen prikkels worden verstuurd

naar het centraal zenuwstelsel. Daar wordt de informatie verwerkt en wordt bepaald welke acties nodig zijn om een gewenste toestand te bereiken.

Het centraal zenuwstelsel stuurt vervolgens elektrische signalen doorheen zenuwen naar verschillende spieren en/of klieren. Door de werking van homeostase te bereiken.

verschillende spieren en klieren te coördineren, probeert het lichaam de Omdat spieren en klieren een reactie uitvoeren als antwoord op een

prikkel, noemen we ze de effectoren van het lichaam. De effectoren zijn

prikkel

verantwoordelijk voor de reactie op een prikkel

receptor

signaal

of d

geleider

zenuwstelsel

signaal

pr oe

fh o

effector reactie

Het centraal zenuwstelsel verwerkt prikkels. Die verwerking van prikkels is erop gericht om de werking van verschillende lichaamsdelen zo op

elkaar af te stemmen dat het lichaam een gewenste toestand bereikt. Dat gebeurt door impulsen via zenuwen te sturen naar de spieren en

de klieren, die de gevraagde reactie uitvoeren. Spieren en klieren zijn

daarom de effectoren van het lichaam. Zo ontstaat een beweging of een klierafscheiding als antwoord op prikkels.

190

THEMA 02

hoofdstuk 3

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Een klier is een orgaan dat bepaalde stoffen produceert. Veel klieren in

ons lichaam scheiden producten af aan het lichaamsoppervlak: ze komen

zo terecht in het uitwendig milieu. Denk bijvoorbeeld aan zweetklieren, die

zweet afscheiden op de huid. Dergelijke klieren noemen we exocriene klieren (‘exo’ betekent ‘buiten’).

Omdat het spijsverteringsstelsel via de mond en de anus in contact met

de buitenwereld staat, wordt de binnenzijde van het spijsverteringsstelsel gezien als een lichaamsoppervlak dat in contact staat met het uitwendig

milieu. Dat betekent dat alle spijsverteringsklieren ook exocriene klieren zijn.

De spijsverteringssappen die deze klieren maken, komen in het uitwendige

milieu terecht.

pr oe

fh o

of d

mond

anus Afb. 112 Het uitwendig milieu (wit) en het inwendig milieu (geel)

Naast exocriene klieren, bestaan er ook klieren die stoffen afscheiden in weefsels van het lichaam, het inwendig milieu. Die klieren worden

endocriene klieren genoemd. Hun bouw en werking komt in het volgende thema aan bod.

Werking van exocriene klieren

OPDRACHT 31

In de tabel zijn enkele exocriene klieren gegeven. Vul verder aan. 1 Noteer in de tweede kolom welke prikkels de klieren aanzetten om een stof af te scheiden. 2 Geef in de derde kolom aan welk afscheidingsproduct de exocriene klier produceert. 3 Omschrijf het belang van de werking van de klier voor de goede werking van het organisme. 4 Duid aan of de reactie van de klier snel of traag optreedt.

THEMA 02

hoofdstuk 3

191

Exocriene klier

Afscheidings-

Prikkel

Functie

product

traanklier

Reactie op prikkel

snel / traag

zweetklier

klier (zoals

of d

speekselklier)

spijsverterings-

snel / traag

fh o

talgklieren

porie

pr oe

talgklier

Door het afscheiden van stoffen helpen exocriene klieren het lichaam

optimaal te functioneren. Zo helpen zweetklieren de lichaamstemperatuur op peil houden, beschermen traanklieren de ogen, zorgen spijsverteringsklieren voor het verkleinen van voedsel tot deeltjes die doorheen de darmwand opgenomen kunnen worden en talgklieren voor het glanzend en

waterafstotend houden van haren en huid. Het afscheidingsproduct of

secreet wordt door de klier gemaakt met bouwstoffen die door bloedvaten

naar de klier worden gevoerd. Het afscheiden van een secreet noemt men de secretie.

zweetklier Afb. 113 Talgklier en zweetklier in de huid

192

THEMA 02

hoofdstuk 3

De meeste exocriene klieren kunnen heel snel na het detecteren van

een prikkel secreet afscheiden. Die snelle reactie is een gevolg van de tussenkomst van het zenuwstelsel.

De secretie van de meeste exocriene klieren wordt gecontroleerd door

zenuwen van het autonoom zenuwstelsel: je hebt er dus geen controle over. Exocriene klieren scheiden een afscheidingsproduct of secreet af aan

het uitwendig milieu; we noemen dat secretie. De secretie van exocriene klieren wordt in de meeste gevallen geregeld door zenuwen van het

autonoom zenuwstelsel.

` Maak oefening 29, 30 en 31.

WEETJE

De termen excretie en secretie worden soms door elkaar gehaald.

• Bij secretie wordt door een klier een product uitgescheiden dat nog een functie voor het lichaam heeft. Zo scheiden zweetklieren vocht af om af te koelen.

• Excretie is het proces waarbij stoffen worden uitgescheiden die het lichaam niet meer nodig heeft.

De belangrijkste excretie-organen zijn de longen (uitscheiden van

water en CO2) en de nieren (uitscheiden wateroplosbare afvalstoffen). Een secretieproduct kan ook een excretieproduct zijn: zweetklieren

scheiden via de huidporiën een secreet af van water en zout. Door het zweet koel je niet alleen af, maar kun je ook overtollige zouten uit het

of d

lichaam verwijderen.

pr oe

fh o

Bouw van exocriene klieren

De urinewegen, bovenste luchtwegen, voorplantingsorganen en

spijsverteringsorganen moeten aan de binnenzijde vochtig blijven en

beschermd worden tegen ziekteverwekkers en lichaamsvreemde stoffen.

Ze zijn bekleed met slijm of mucus. Dat slijm wordt gemaakt in de wanden door talrijke eencellige exocriene klieren, de slijmbekercellen.

darmplooi

slijmbekercel

Afb. 114 De binnenzijde van het darmkanaal bevat talrijke plooien met daarin slijmbekercellen.

spieren

THEMA 02

hoofdstuk 3

193

Exocriene klieren zoals traan-, speeksel-, alvlees-, melk- en zweetklieren zijn

meercellige klieren. Ze bestaan uit een of meerdere klierblaasjes, die via een afvoergang met het uitwendig milieu in verbinding staan.

Elk klierblaasje is opgebouwd uit een of meerdere lagen kliercellen die de

secreten aanmaken. De bouwstoffen voor de secreten worden aangebracht door bloedvaten die rond de klier liggen. De kliercellen zijn ook omgeven

door samentrekbare cellen. Wanneer die cellen samentrekken, helpen ze de kliercellen om het secreet af te scheiden door ze door de afvoergangen te

persen.

Bij grotere klieren, bijvoorbeeld de speekselklieren, komen de afvoergangen speeksel uit de afvoergang

slagader ader

afvoergang voor speeksel

oorspeekselklier

mondslijmvlies

van de verschillende klierblaasjes samen in grotere kanalen of buizen.

slagadertje

haarvaten

onderkaakspeekselklier

ondertongspeekselklier

klierblaasje (doorsnede)

klierblaasje (buitenaanzicht)

samentrekbare cellen

adertje kliercel

zenuwvezel klierblaasje

of d

Afb. 115 Speekselklieren zijn exocriene klieren die opgebouwd zijn uit verschillende klierblaasjes, waarvan de afvoergangen samenkomen.

Slijmbekercellen zijn eencellige exocriene klieren. Ze vormen een slijm

pr oe

fh o

dat de binnenzijde van meerdere organen beschermt.

194

THEMA 02

hoofdstuk 3

Veel exocriene klieren, zoals melk-, zweet-, speeksel-, talg- en traanklieren, zijn meercellig. Ze bestaan uit één of meerdere

klierblaasjes, die via een afvoergang in verbinding staan met het

uitwendig milieu. Elk klierblaasje bestaat uit een of meerdere lagen

kliercellen die secreten aanmaken uit bouwstoffen aangevoerd door

bloedvaten. Samentrekbare cellen helpen de kliercellen om hun secreet af te scheiden.

` Maak oefening 32 en 33.

OPDRACHT 32

DOORDENKER

Bestudeer de figuur en beantwoord de vraag. De afvoergang van exocriene klieren is niet altijd even breed. Zo heeft de afvoergang van speekselklieren een kleinere diameter dan de afvoergang van oorsmeerklieren. Hoe komt dat? afvoergang

afvoergang

oorsmeerklier

speekselklier

Afb. 116 Afvoergang speekselklier (links) en afvoergang oorsmeerklier (rechts)

WEETJE

Je hoort weleens iemand zeggen dat iemand naar zweet stinkt. Maar zweet is eigenlijk geurloos. Sommige bacteriën die op de huid voorkomen, breken stoffen in het zweet af. Het zijn

die afbraakstoffen die een onaangename geur hebben. Dat

heeft ook niets met een slechte hygiëne te maken: er leven

of d

bacteriën op ieders huid.

Die onaangename geur ontstaat bovendien alleen op

welbepaalde plaatsen, zoals de oksels en de schaamstreek.

Dat komt omdat er twee soorten zweetklieren zijn. In de oksels, schaamstreek en rond de anus zijn er

zweetklieren die de hele dag door een olieachtig secreet produceren, dat via haartjes naar de oppervlakte

fh o

van de huid komt. De onaangename geur ontstaat door afbraak van dat zweet. Op de rest van het lichaam komt een ander soort zweetklieren voor, die een waterig secreet rechtstreeks op de huid uitscheiden. Dat

zweet dient vooral voor het regelen van de lichaamstemperatuur (afkoelen), behalve op de handpalmen en de

pr oe

voetzolen, waar het voor een betere grip zorgt.

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Eerder in dit thema leerde je al dat het zenuwstelsel spieren kan aansturen om een gewenste toestand te bereiken, zoals het opspannen van bepaalde

spieren in je been omdat je door de benen zakt (strekreflex in beenspieren). Maar ook voor tal van andere acties maak je gebruik van spieren.

THEMA 02

hoofdstuk 3

195

OPDRACHT 33

Los de opdrachten op om iets meer over de functie van spieren te ontdekken. 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 gecontroleerd kunnen worden door de vrije wil of niet.

Onder controle van de wil?

• Leg je hand met de palm op tafel. Welke vingers kun je optillen zonder dat

• Leg je handen op je slapen. Maak kauwende bewegingen met je onderkaak.

Wat voel je?

• Hoe komt het dat je huid wit wordt als je het koud hebt?

• Leg je hand op de zijkant van je borstkas, zodat je je ribben voelt.

of d

Adem diep in en uit. Wat merk je op?

fh o

• Hoe verandert de diameter van je pupil als je naar een felle lichtbron kijkt?

pr oe

• Wat gebeurt met je hartslag tijdens een inspanning?

196

THEMA 02

hoofdstuk 3

Nee

de andere vingers van de tafel komen?

• Wat gebeurt er met de haren op je arm als je het koud krijgt?

Sommige spieren lijken uit zichzelf te werken, zoals de spieren rond de

spijsverteringsorganen en de spieren in de wanden van de bloedvaten en de luchtwegen. Die spieren kunnen we dus niet bewust aanspannen of

ontspannen. Ze worden gladde spieren genoemd en hun werking wordt geregeld door het autonoom zenuwstelsel.

Andere spieren kunnen we bewust aansturen om een gewenste handeling uit te voeren. Denk bijvoorbeeld aan het snijden van een ui, het grijpen van een voorwerp, het lichaam in een bepaalde positie brengen,

gezichtsuitdrukkingen en voortbeweging. Spieren die onder controle van de wil staan, zijn verbonden met het skelet. Ze worden daarom skeletspieren

genoemd. Skeletspieren overbruggen vaak één of meerdere gewrichten, en door de werking van de spieren zullen beenderen ten opzichte van elkaar worden bewogen. Skeletspieren worden aangestuurd door het somatisch

zenuwstelsel.

Zowel het somatisch zenuwstelsel als het autonoom zenuwstelsel worden

aangestuurd door het centraal zenuwstelsel en zorgen dus voor de reacties

van de effectoren.

De hartspier is een buitenbeentje: ze heeft geen signaal van het zenuwstelsel

nodig om samen te trekken. Die impuls ontstaat in het hart zelf. Bij een

inspanning verhoogt de hartslag en na een inspanning verlaagt ze terug. De snelheid van samentrekken (de hartfrequentie) wordt niet in het hart zelf

geregeld, maar wordt beïnvloed door het autonoom zenuwstelsel.

Er zijn drie typen spieren:

• Skeletspieren staat onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatisch zenuwstelsel.

• Gladde spieren bevinden zich in de organen en hun werking kan niet

bewust gecontroleerd worden. Hun werking staat onder controle van het autonoom zenuwstelsel.

• De hartspier is een speciale spier die uit zichzelf samentrekt, maar

of d

het ritme van samentrekkingen kan beïnvloed worden door het autonoom zenuwstelsel.

fh o

WEETJE

Tijdens elke hartslag trekken hartspiercellen bijna tegelijkertijd

samen om zo het bloed in de aorta en de longslagader te stuwen. Soms loopt het fout: de hartspiercellen trekken niet langer

pr oe

synchroon maar eerder chaotisch samen: het hart fibrilleert.

Daardoor kan het hart bijna geen bloed meer in de slagaders pompen.

BEKIJK DE VIDEO

Met een defibrillator dient men een elektrische schok toe. Daardoor trekken

alle hartspiercellen samen en zo hoopt men het hart even te ‘resetten’ om de hartspiercellen terug synchroon aan het werk te krijgen.

Snel optreden is de boodschap: op veel plaatsen hangen daarom inmiddels AED-apparaten (AED staat voor

Automatische Externe Defibrillatoren) die stap voor stap instructies geven, zodat iedereen ze kan gebruiken.

THEMA 02

hoofdstuk 3

197

Macroscopische bouw van spieren

Als je een horizontaal doorgesneden stuk ham bestudeert, kun je meerdere spieren onderscheiden doordat rondom elke spier een stevig wit vlies

loopt, de spierschede. Ze bestaat uit bindweefsel, dat alle delen van de

spier samenhoudt en zorgt dat bij beweging de spieren over elkaar kunnen

schuiven zonder te beschadigen.

Elke spier is opgebouwd uit vele spierbundels die ook door bindweefsel zijn omgeven, de bundelschede. Elke spierbundel bestaat uit talrijke evenwijdig

aan elkaar lopende spiervezels die met het blote oog niet zichtbaar zijn.

onderhuids vet

spierschede

bundelschede

of d

spier

Elke spiervezel is omgeven door een zeer elastisch bindweefsel dat de

spiervezels bijeenhoudt. Doorheen dat bindweefsel lopen bloedvaten die

fh o

voedingsstoffen en zuurstofgas aanbrengen en zenuwen die de werking van

pr oe

de spiervezels aansturen.

De verschillende soorten bindweefsel verenigen zich buiten de spier tot

een pees. Pezen lopen vaak over gewrichten en hechten de spierbuik, die is opgebouwd uit spierweefsel, vast aan een bot.

spierbuik

biceps

pees

bundelschede

spierschede spierbundel met bundelschede

bloedvat

spiervezel

Afb. 117 Van spier naar spiervezel

198

THEMA 02

hoofdstuk 3

Elke spiervezel wordt aangestuurd door een aftakking van het axon van

een motorisch neuron. Het eindknopje van het axon wordt de motorische eindplaat genoemd. Ter hoogte van die synaps wordt de impuls van de

zenuwcel omgezet in een signaal dat de spiervezel aanstuurt. Alle spiervezels die onder controle staan van één motorisch neuron, zullen dus tegelijkertijd aangestuurd worden; ze ontvangen tegelijk een impuls en trekken tegelijk

samen. Daarom worden ze een motorische eenheid genoemd.

motorische eindplaat

axon

dwarsgestreepte spiervezel

Afb. 118 Alle spiervezels die impulsen ontvangen van eenzelfde neuron vormen een motorische eenheid.

Ook in gladde spieren en de hartspier zijn spiercellen georganiseerd in spierbundels, beide omgeven door bindweefsel. Dat bindweefsel komt niet samen in pezen op het einde van de spier en macroscopisch is de

georganiseerde bouw niet waar te nemen.

Een spier is omgeven door een spierschede en bevat meerdere

spierbundels, die elk omgeven zijn door een bundelschede. Elke

of d

spierbundel is opgebouwd uit vele spiervezels, waartussen bindweefsel ligt. Het bindweefsel verenigt zich buiten de spierbuik tot een pees,

pr oe

fh o

waarmee de spier aan een bot is vastgehecht.

Doorheen het bindweefsel lopen bloedvaten, die voedingsstoffen tot

bij de spiervezels brengen en uitlopers van zenuwen, die de spiervezels aansturen.

Doorheen het bindweefsel lopen ook de motorische axonen. Door

middel van aftakkingen sturen ze een groep spiervezels, de motorische eenheid, gezamenlijk aan. Elke aftakking eindigt op een motorische eindplaat, waar de impuls wordt omgezet in een signaal naar de spiervezel.

` Maak oefening 34 en 35.

THEMA 02

hoofdstuk 3

199

Microscopische bouw van spieren

Skeletspieren, gladde spieren en de hartspier verschillen in aansturing

door het zenuwstelsel omdat ze voor verschillende doeleinden worden

gebruikt. Of er ook een verschil is in de cellulaire bouw van de weefsels, kan onderzocht worden door de weefsels te bestuderen onder een microscoop.

OPDRACHT 34 ONDERZOEK

Hoe is spierweefsel microscopisch opgebouwd? 1

Hoe kunnen we de verschillende soorten spierweefsel microscopisch onderscheiden? Hypothese

Benodigdheden

Onderzoeksvraag

microscoop preparaat van weefsel van een skeletspier, gladde spier en hartspier van een 4

Werkwijze

gewervelde (mens, hond, konijn …)

STAPPENPLAN MICROSCOOP

1 Plaats het preparaat op de tafel van de microscoop.

2 Bestudeer het skeletspierweefsel, glad spierweefsel en hartspierweefsel doorheen de microscoop 5

of d

onder een vergroting van 40x (10x4x) en 100x (10x10x). Waarneming

pr oe

fh o

Schrijf boven elke foto welk soort spier de foto voorstelt.

200

THEMA 02

Vergroting

hoofdstuk 3

Vergroting

Verwerking a Vul in de tabel de vorm van de cellen aan. Kies uit:

b Duid in de tabel aan of de cellen dwarsgestreept zijn en hoeveel kernen ze bevatten. Dwarsgestreept

nee

skeletspier

nee

hartspier

vezel een

meerdere

een

meerdere

een

meerdere

gladde spier

Aantal kernen per cel/

Vorm van cel/spiervezel

cilindrisch – kort en vertakt – spoelvormig

Besluit

Reflectie

nee

pr oe

fh o

of d

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

Skeletspieren zijn opgebouwd uit eenheden die we spiervezels noemen.

Het zijn grote cilindrische structuren die ontstaan door samensmelting van meerdere cellen en daardoor meerdere kernen bevatten.

In elke spiervezel liggen een groot aantal eiwitvezels, de myofibrillen, in

lengterichting naast elkaar. Elke myofibril is zelf opgebouwd uit een groot aantal samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dikke en dunne

eiwitdraden of myofilamenten op een zeer regelmatige manier gerangschikt zijn. Het is die regelmatige rangschikking die een dwarsgestreept patroon van donkere en lichte banden veroorzaakt.

THEMA 02

hoofdstuk 3

201

spiervezel

kern

spierfibril

lichte band

spierfibril

donkere band

lichte band

dunne eiwitband dikke eiwitband

sarcomeer

Afb. 119 Een spiervezel is opgebouwd uit spierfibrillen. Elke spierfibril is een aaneenschakeling van een groot aantal sarcomeren. De regelmatige ordening van de eiwitdraden in een sarcomeer veroorzaakt een patroon van dwarse streping.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen die elk één kern

of d

bevatten. Ze vertonen geen dwarse streping omdat hun eiwitdraden niet sterk geordend zijn.

pr oe

fh o

Cellen van de hartspier zijn kort en vertakt. Ze bevatten één centraal gelegen celkern. Net zoals skeletspieren vertonen ze een duidelijke dwarse streping omdat de eiwitdraden of myofilamenten sterk geordend zijn.

Een hart moet geen signaal van het zenuwstelsel ontvangen om samen te

trekken. Het signaal ontstaat in het hart zelf en moet van cel tot cel worden doorgegeven. Het is dus belangrijk dat hartspiercellen goed met elkaar

kunnen communiceren. Ze zijn daarom stevig met elkaar verbonden. Die verbinding tussen twee hartspiercellen is zichtbaar als een donkere lijn. WEETJE Spiervezels behoren tot de grotere ‘cellen’ van een menselijk lichaam. Ze zijn tot 0,1 mm dik en kunnen langer dan 10 cm worden. In de

kleermakersspier, die loopt van de bovenzijde van het bekken tot de

binnenkant van de knie, zijn sommige spiervezels 30 cm of langer.

202

THEMA 02

hoofdstuk 3

skeletspierweefsel

hartspierweefsel

microscopisch beeld van hartspierweefsel

hartspiercel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

glad spierweefsel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

gladde spiercel

of d

Afb. 120 Microscopische bouw van hart-, skeleten glad spierweefsel

skeletspiervezel

Skeletspieren zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige spiervezels, die

pr oe

fh o

meerdere kernen bevatten.

In spiervezels liggen talrijke eiwitvezels of myofibrillen in lengterichting naast elkaar. Myofibrillen zijn opgebouwd uit een reeks samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin eiwitdraden of myofilamenten

op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening van

myofilamenten in de sarcomeren veroorzaakt de dwarse streping van de spiervezels.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen zonder dwarse streping. In elke cel ligt één centraal gelegen kern.

De hartspier is opgebouwd uit rechthoekige, vertakte cellen die een dwarse streping vertonen en één kern bevatten. Via stevige

verbindingen tussen de hartspiercellen kunnen hartspiercellen vlot met elkaar communiceren en samenwerken. ` Maak oefening 36 t/m 39.

THEMA 02

hoofdstuk 3

203

Werking van spieren

Op de hartspier na, stuurt het zenuwstelsel de werking van onze spieren aan. Voer opdracht 35 uit om na te gaan hoe spieren veranderen als ze werken.

OPDRACHT 35

Voer de opdrachten uit en beantwoord de bijbehorende vragen.

1 Laat je rechterarm hangen naast je lichaam, met de handpalm naar voren gericht. Leg je linkerhand

rond je rechterbovenarm. Ga na op welke manier de spieren aan de bovenzijde (biceps) en onderzijde tabel.

strekken

de armspier

in lengte

voorzijde (biceps)

korter / langer

voorzijde (biceps)

korter / langer

achterzijde (triceps) achterzijde (triceps)

korter / langer

Verandering

korter / langer

Verandering in

Verandering

in dikte

werking

dikker / dunner

spant op / ontspant

dikker / dunner

buigen

Plaats van

dikker / dunner dikker / dunner

Actie

(triceps) van je arm veranderen als je je rechterarm buigt en strekt. Duid je bevindingen aan in de

spant op / ontspant

spant op / ontspant 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.

of d

a Welke reacties om de gevraagde positie te bewaren neem je waar bij de leerling?

fh o

b Wat is het doel van de samenwerking van de spieren?

pr oe

3 Wat besluit je uit de twee opdrachten?

204

THEMA 02

hoofdstuk 3

Je leerde al dat een skeletspier wordt aangestuurd door het zenuwstelsel.

Zodra impulsen aankomen in een skeletspier, trekken spierbundels in een

spier samen. Door het opspannen wordt de spier korter en dikker. Vermits de uiteinden van skeletspieren aan beenderen verbonden zijn met pezen die over gewrichten lopen, zorgt het samentrekken van een spier voor de beweging van lichaamsdelen.

Omdat spieren enkel kunnen samentrekken als ze een impuls ontvangen,

zijn voor tegengestelde bewegingen aparte spieren nodig. Een spier kan dus niet uit zichzelf langer worden. Zo gebruiken we de spier aan de voorzijde

achterzijde van de bovenarm (de triceps) om de arm te strekken. Spieren die tegengestelde bewegingen uitvoeren, zoals de biceps en de triceps, noemen

BEKIJK DE VIDEO

van de bovenarm (de biceps) om de arm te buigen en de spier aan de

we antagonisten. Het bewegen van botten door de samentrekking van een

spier, maakt de ontspannen antagonist langer en dunner en de opgespannen

antagonist korter en dikker. Antagonisten zijn steeds werkzaam rond

biceps

spaakbeen

eenzelfde gewricht.

triceps

spaakbeen

ellepijp

opperarmbeen

pr oe

fh o

of d

opperarmbeen ellepijp

Afb. 121 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten.

WEETJE Flauwvallende geiten lijden aan myotonia congenita, een

erfelijke aandoening waardoor hun

BEKIJK DE VIDEO

(been)spieren onmiddellijk

verstijven wanneer ze schrikken, zodat ze omvallen. Ze vallen dus

niet echt flauw. Geiten met die afwijking worden selectief gekweekt, want ze zijn bij heel wat mensen in trek. Zo laten herders graag een

of meerdere van dergelijke geiten met hun kudde schapen meelopen. Wanneer een wolf opduikt, vallen de geiten om en vormen een

makkelijke prooi. Zo beschermen de herders hun schapen, die duurder zijn dan de geiten.

THEMA 02

hoofdstuk 3

205

OPDRACHT 36

Bekijk de video en beantwoord de vragen. Het filmpje start met een herhaling van de macroscopische en microscopische bouw van een spier. Daarna wordt getoond hoe spieren samentrekken op (sub)microscopisch niveau.

BEKIJK DE VIDEO

1 Wat gebeurt er in de spier als de spier samentrekt?

2 Hoe wordt een spiervezel korter?

Je zag al dat spieren (uitgezonderd de hartspier) aangestuurd worden door

het zenuwstelsel. Als een elektrisch signaal spiervezels bereikt, schuiven de sarcomeren in de myofibrillen van een spiervezel naar elkaar getrokken, waardoor de spiervezel korter wordt. Door het korter worden van de

BEKIJK DE VIDEO

eiwitdraden of myofilamenten over elkaar. Zo worden de einden van alle spiervezels, spant een spier op.

spiervezel

pr oe

fh o

of d

myrofibril

206

THEMA 02

hoofdstuk 3

myrofibril / eiwitvezel

dikke eiwitdraad

sarcomeer in opgespannen spier Afb. 122 Als een spiervezel een impuls ontvangt, worden de sarcomeren korter.

dunne eiwitdraad

sarcomeer in ontspannen spier

Een skeletspier trekt samen als een impuls aankomt ter hoogte van de

spiervezels waaruit ze is opgebouwd. Een impuls doet de myofilamenten over elkaar schuiven, waardoor alle sarcomeren in de myofibrillen van een spiervezel korter worden. Daardoor spant een spier op. Omdat de pezen van de skeletspier vaak over gewrichten lopen, zorgt het

opspannen van een spier voor de beweging van een lichaamsdeel.

Doordat een impuls een spier enkel kan doen verkorten, zijn voor

tegengestelde bewegingen andere spieren nodig. Die spieren noemen we antagonisten.

` Maak oefening 40 t/m 44.

OPDRACHT 37 ONDERZOEK

Welke verschillen zijn er in de werking van de verschillende soorten spieren? 1

Waarin verschilt de werking van gladde spieren, skeletspieren en hartspieren? Hypothese

of d

Noteer een hypothese.

Onderzoeksvraag

Benodigdheden wasknijper elastiek

rekenmachine

fh o

Werkwijze

1 Tel met je wijs- en middenvinger in je hals of de pols

pr oe

laptop/computer

het aantal hartslagen per minuut (hartfrequentie).

2 Wind een elastiekje 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 met je laptop of computer naar de website http://www.clickspeedtest.com en kies ‘Clicks in 60 seconds’.

6 Probeer een zo hoog mogelijke klikscore te behalen.

THEMA 02

hoofdstuk 3

207

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.

Verwerking

spieren om vingers te

Besluit

Formuleer een besluit.

fh o

samentrekken

of d

spijsverteringsorganen

vermoeid

spieren in de

Snelheid

bewegen hart

Raken

Soort spier

Reflectie

pr oe

a De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat: b Vergelijk je hypothese met je besluit.

208

THEMA 02

hoofdstuk 3

snel / traag snel / traag snel / traag

Skeletspieren kunnen snel en krachtig samentrekken. Daardoor kunnen we lichaamsdelen snel bewegen, wat nodig is om bijvoorbeeld het evenwicht te herstellen, gevaren te ontwijken en voedsel te verzamelen. Omdat het snel samentrekken veel energie vereist, zijn skeletspieren vermoeibaar. Dankzij de skeletspieren kan je lichaam snel inspelen op veranderende omstandigheden.

Gladde spieren werken trager maar zijn nagenoeg onvermoeibaar. Daarom

zijn ze uitermate geschikt voor bewegingen die niet onder controle van de

wil staan en lang moeten worden volgehouden. Gladde spieren in de wanden van het spijsverteringsstelsel, de bloedvaten en het ademhalingsstelsel

zorgen dat die organen de hele dag door kunnen werken, zelfs als je slaapt.

Zo helpen ze om het lichaam optimaal te laten functioneren.

De werking van de hartspier vertoont kenmerken van zowel skeletspieren

als gladde spieren. De hartspier is net als een gladde spier nagenoeg onvermoeibaar. Zo kan ze elke dag, van je geboorte tot je dood,

onophoudelijk bloed in de bloedvaten pompen. De hartspier kan ook net

als skeletspieren snel en krachtig samentrekken. Zo kan bij inspanning de

hartslagfrequentie sterk stijgen (bij de mens tot wel meer dan 200 slagen per

minuut), om zo meer bloed te sturen naar de spieren. WEETJE

Onderzoek toonde aan dat de meeste zoogdieren een

levensduur hebben van

ongeveer 1 miljard hartslagen. Muizen leven gemiddeld 2 à

of d

2,5 jaar en hun hart slaat zo’n 600 à 700 keer per minuut.

pr oe

fh o

Een olifant leeft gemiddeld 60

jaar en heeft een hartslag van 30 slagen per minuut. De mens is een

buitenbeentje: ons hart slaat in ons leven zo’n 2,5 miljard keer. Dat was honderden jaren geleden wellicht anders, maar door onze kennis en techniek is onze levensverwachting sterk gestegen.

Skeletspieren kunnen snel samentrekken maar zijn vermoeibaar.

Gladde spieren werken trager maar zijn nagenoeg onvermoeibaar. Ze

worden gebruikt voor bewegingen die de hele dag volgehouden moeten worden en geen controle van de wil vereisen.

Hartspiercellen kunnen krachtig samentrekken en zijn nagenoeg onvermoeibaar.

Spieren helpen het lichaam om optimaal in te spelen op veranderende omstandigheden.

` Maak oefening 45 en 46.

THEMA 02

hoofdstuk 3

209

HOOFDSTUKSYNTHESE

Î Hoe coördineert het zenuwstelsel de reacties op prikkels?

3.1 Waar lopen de impulsen van het zenuwstelsel na de verwerking heen? Het centraal zenuwstelsel bepaalt het antwoord op informatie afkomstig van receptorcellen en stuurt en

van het lichaam. Zo worden producten afgescheiden en lichaamsdelen

Zij zijn de

aan.

bewogen om

van het lichaam te bereiken of te behouden.

3.2 Hoe reageren klieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Werking exocriene klier

Bouw exocriene klier

• Exocriene klieren zijn klieren die hun producten of

• Slijmbekercellen zijn

exocriene klieren.

zijn voorbeelden van

pr oe

fh o

of d

exocriene klieren.

210

THEMA 02

• De meeste exocriene klieren kunnen na het

• Zweetklieren, traanklieren en spijsverteringsklieren

afscheiden aan het

synthese hoofdstuk 3

detecteren van een prikkel

secreet afscheiden. Dat komt omdat de

secretie in dat geval geregeld wordt door van het

• Door het afscheiden van klieren het lichaam

zenuwstelsel. helpen exocriene .

3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? Verschillende soorten spieren in een dierlijk organisme maken bewegingen mogelijk die nodig zijn om te overleven. Zenuwimpulsen doen de

spier verkort.

Skeletspieren Skeletspieren staan wel / niet onder controle van de wil

en worden aangestuurd door het

zenuwstelsel.

Werking

Bouw

Macroscopisch

• Skeletspieren trekken maar zijn

• Skeletspieren bestaan uit meerdere

opgebouwd uit lange, cilindervormige

skeletspieren samentrekken, bewegen ze beenderen.

• Het bindweefsel verenigt zich buiten de

of d

tot een

waarmee de spier aan het bot is vastgehecht. spierschede

fh o

spierbuik

pr oe

pees

. Wanneer

aan de buitenzijde van de spier.

. Door het

• Skeletspieren overbruggen meestal

rond elke spierbundel en de

samen,

gebruik van die spieren kunnen we lichaamsdelen

, die zijn

• Bindweefsel vormt de

in de spiervezels over elkaar schuiven waardoor de

spierbundel met bundelschede

. Wanneer deze

sarcomeren

samen.

• De sarcomeren

, trekken

door het over elkaar glijden van de .

• Omdat spieren enkel verkorten na het ontvangen van impulsen, werken ze meestal in paren:

• Elke spiervezel ontvangt een aftakking van een motorisch axon, dat eindigt op een

• Skeletspieren zijn opgebouwd uit

Alle spiervezels die samen aangestuurd worden door een motorisch axon, noemen we een

THEMA 02

synthese hoofdstuk 3

211

Microscopisch • De spiervezels bevatten meerdere kernen en zijn .

• De dwarse streping ontstaat door eiwitdraden of microscopisch beeld .van hartspierweefsel

skeletspiervezel

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

Gladde spieren

hartspiercel

, die geordend zijn in

Gladde spieren staan wel / niet onder controle van de wil

en worden aangestuurd door het

Macroscopisch

gladde spiercel

• Gladde spieren trekken

microscopisch beeld van glad spierweefsel

• Spiercellen bevinden zich in

microscopisch beeld van hartspierweefsel , maar die

of d

hartspiercel

zijn moeilijk

met het blote oog te onderscheiden.

fh o

Microscopisch

• Gladde spieren zijn opgebouwd uit

, ongestreepte cellen met

skeletspiervezel

microscopisch . beeld van skeletspierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

pr oe 212

THEMA 02

Werking

Bouw

zenuwstelsel.

synthese hoofdstuk 3

samen en zijn

• Gladde spieren bevinden zich in

en kunnen de

hele dag functioneren om levensprocessen te verrichten.

Hartspier Een hartspier trekt uit zichzelf samen, maar de snelheid van samentrekken wordt beïnvloed door het

zenuwstelsel.

te onderscheiden.

Microscopisch • De hartspier is opgebouwd uit vertakte cellen

bevatten en

zijn.

• De hartspier kan gedurende het hele leven

rondsturen in het lichaam

zodat organen kunnen blijven functioneren.

microscopisch beeld van hartspierweefsel

fh o

hartspiercel

of d

die

samen en is nagenoeg

moeilijk om met het blote oog verschillende

• Net als bij gladde spieren is het bij de hartspier

• De hartspier trekt

Macroscopisch

Werking

Bouw

microscopisch beeld van skeletspierweefsel

gladde spiercel

microscopisch beeld van glad spierweefsel

pr oe

skeletspiervezel

THEMA 02

synthese hoofdstuk 3

213

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan enkele exocriene klieren opnoemen.

• Ik kan de bouw en de werking van een exocriene klier beschrijven. gewenste toestand van het lichaam.

• Ik kan de verschillen in microscopische bouw tussen skeletspieren, gladde spieren en hartspieren herkennen en benoemen.

• Ik kan de relatie tussen de verschillende soorten spieren en het zenuwstelsel bespreken.

• Ik kan de macroscopische bouw van een skeletspier beschrijven. hartspier in verband brengen met de functies in het lichaam.

• Ik kan het verschil in werking tussen skeletspieren, gladde spieren en

• Ik kan aantonen dat spierbewegingen een reactie zijn van een organisme op een prikkel om een gewenste toestand te bereiken.

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

• Ik kan een besluit formuleren.

2 Onderzoeksvaardigheden

invullen bij je portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

214

THEMA 02

checklist hoofdstuk 3

• Ik kan aantonen dat kliersecreties leiden tot het bereiken van een

• Ik kan uitleggen dat kliersecreties reacties zijn op prikkels.

THEMASYNTHESE

geleider

• Bij het zenuwstelsel gebeurt de geleiding van het elektrisch signaal via zenuwcellen of neuronen.

• Een prikkel kan de membraaneigenschappen van een neuron doen veranderen, waardoor een actiepotentiaal ontstaat.

• Het actiepotentiaal verplaatst zich over het axon, dat is de impulsgeleiding. van de ene naar de andere cel. receptorcel

prikkel

–– ++ ––

impuls

• Aan het uiteinde van het axon, via de synaps, wordt het elektrisch signaal overgedragen

+ – – +

2 impuls bij een zwakke prikkel 3 impuls bij een sterke prikkel

prikkeldrempel

Bewuste geleiding

Onbewuste geleiding

en verwerking

in functionele zone;

bewuste gewaarwording bal in de hand van een baseballspeler

• Gewilde beweging:

met gewenste

evenwichtswaarde, bv. verhoging

in de grote hersenen, bv.

• Onbewuste vergelijking

• Bewust prikkelbesef

lichaamstemperatuur

geregistreerd door de hypothalamus

• Onbewust impulsen

impuls vanuit functionele zone; gewenste

of d

bewegingen in de grote hersenen, bv. bewuste baseballworp

• Skeletspier verbonden

fh o

pr oe

effector

reactie

aan skeletdelen

1 impuls bij een prikkel zwakker dan prikkeldrempel

aanmaken voor effectoren, bv.

hypothalamus stuurt

Reflex

• Vaak zonder

beoordelen of beslissen en dus zonder

verwerkingscentrum, bv. strekreflex

• Reflexboog: enkel impulsgeleiding

doorheen sensorische en motorische neuronen

impulsen naar

zweetklieren bij te hoge lichaamstemperatuur

• Gladde spieren in

wanden van organen

• De hartspier als een

• Vaak skeletspieren

orgaan op zichzelf

• Exocriene klieren die in contact staan met het uitwendig milieu, bv.

• De spier verkort en laat

skeletdelen ten opzichte van elkaar bewegen.

zweetklieren

• Door het samentrekken van de hartspier en de

gladde spieren werken

• Snelle, automatische reactie

organen en wordt het bloed rondgestuurd.

• Exocriene klieren Doel

scheiden een secreet af.

Het doel is een gewenste beweging of het bereiken van homeostase. THEMA 02

BEKIJK DE KENNISCLIP themasynthese

215

CHECK IT OUT

Bij het onderdeel Check in waagde je je aan het wiel. Je leerde in dit thema heel wat over de regelsystemen in je lichaam die het uitvoeren van dat wiel mogelijk maken. 1 Voor je aan het wiel start, ga je bewust waarnemen en beoordelen waar je je handen zal plaatsen. Ook tijdens het uitvoeren komen er heel wat prikkels over je omgeving en je lijf toe in je verwerkingscentra. Waar gebeurt het

verwerken van de informatie over die prikkels?

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 Je gebruikte zowel je hartspier en je gladde spieren als je skeletspieren tijdens deze oefening. Verklaar.

4 Hoe komt het dat je moe wordt nadat je een aantal keren het wiel geoefend hebt?

5 Bij de uitvoering van het wiel zal automatisch ook je hartslag en je ademhalingsfrequentie toenemen. Welk deel

of d

van je zenuwstelsel regelt dat?

6 Waarom moet je niet nadenken over de strekreflex van je bovenste dijbeenspieren wanneer je met gebogen

fh o

knieën weer op de grond landt?

pr oe

7 Met een bionische arm of been kun je het wiel perfect leren uitvoeren. Met welk type zenuwen moet de elektrische bedrading van de motortjes dan operatief verbonden worden?

Het wiel uitvoeren is een gewilde beweging. Het impulstraject loopt via de grote hersenen. Daar

gebeurt het verwerken van de prikkels en het bepalen van een gepaste reactie. Via een schakelneuron in de functionele zone voor beweging wordt de impuls naar motorische neuronen gestuurd, die de

skeletspieren aansturen. Zij voeren de gewenste bewegingen uit. Niet alle reacties gebeuren bewust. Bij het wiel zijn ook reflexen betrokken, die worden automatisch uitgevoerd. 216

THEMA 02

check it out

AAN DE SLAG

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

Iemand heeft een diepe snijwonde in het been. Daardoor is die persoon gevoelloos in zijn teen.

Hoe kan dat verklaard worden?

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

Wat is het gevolg daarvan voor het neuron?

Welk deel van een neuron is omgeven door myeline?

Het potentiaalverschil (spanning) tussen de binnenzijde en de buitenzijde van het membraan bedraagt

–70 mV. Dat lijkt niet erg veel, maar een membraan is amper 5 nanometer (1 nanometer = 10-9 meter) dik.

of d

Bereken hoe groot de spanning over het membraan zou bedragen als het membraan 1 cm dik zou zijn. Dikte membraan

–70 mV

fh o

5 nanometer

Spanning

pr oe

Verklaar waarom de rustpotentiaal essentieel is in de prikkelgeleiding.

THEMA 02

aan de slag

217

Verbind de volgende gebeurtenissen met het juiste begrip.

De buitenzijde van het membraan wordt steeds positiever.

actiepotentiaal

De buitenzijde van het membraan is negatief ten opzichte van de binnenzijde.

Het potentiaalverschil tussen de buiten- en

binnenzijde van het membraan bedraagt

depolarisatie

+70 mV.

De buitenzijde van het membraan wordt

steeds negatiever.

repolarisatie

De binnenzijde van het membraan wordt

steeds minder positief ten opzichte van de binnenzijde.

rustpotentiaal

Het membraanpotentiaal is omgedraaid.

De buitenzijde van het membraan wordt

steeds minder negatief ten opzichte van de

binnenzijde.

Kruis het juiste antwoord aan. Bij een actiepotentiaal … buiten stromen.

wordt de binnenzijde van het membraan positiever dan de buitenzijde, doordat negatieve ionen naar wordt de binnenzijde van het membraan positiever dan de buitenzijde, doordat positieve ionen naar binnen stromen.

of d

wordt de binnenzijde van het membraan negatiever dan de buitenzijde, doordat negatieve ionen naar buiten stromen.

wordt de binnenzijde van het membraan negatiever dan de buitenzijde, doordat positieve ionen naar

fh o

binnen stromen.

De meeste receptoren zijn gevoelig voor één bepaalde prikkel: de gepaste prikkel.

pr oe

Hoe kan een sterke stimulering leiden tot een pijngewaarwording?

218

Wat is een gevolg van het afbreken van de myelineschede?

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

THEMA 02

aan de slag

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

Noteer in de tabel de delen van het centraal en perifeer zenuwstelsel. Zet dan het nummer op de juiste

plaats bij de figuur.

Centraal zenuwstelsel

Perifeer zenuwstelsel

of d

Kleur op de figuur het ruggenmerg rood, de grensstrengen groen, en de ruggenmergzenuwen blauw. buikzijde

fh o

pr oe

ruggenmergvliezen

wervel

rugzijde

THEMA 02

aan de slag

219

Lees de tekst over epidurale verdoving en beantwoord de vragen.

huid

Voorafgaand aan een bevalling worden verdovende

stoffen tot bij het ruggenmergvlies gebracht (tussen de

ruggenwervel

wervels door). De ruimte daar wordt ook de epidurale

ruimte genoemd (epi = op; dura = hard). Vandaaruit zoekt

epidurale

het verdovende middel een weg naar de neuronen van

ruimte

het ruggenmerg.

a In welk lichaamsdeel bevinden zich de pijnprikkels

holle naald

die gestopt worden door deze epidurale verdoving?

b Waarom voert men een tijdje voor de eigenlijke

Plaats in elke cirkel het juiste nummer. Kies uit: zenuwvezel (1), zenuwbundel (2), bindweefselschede (3), zenuw (4), bloedvat (5).

fh o

of d

bevalling die inspuiting al uit?

Van welke type neuronen kunnen zich geen uitlopers in een zenuw bevinden? Kruis het juiste antwoord aan.

uitlopers van motorische neuronen

pr oe

uitlopers van schakelneuronen

uitlopers van sensorische neuronen uitlopers van efferente neuronen

220

THEMA 02

aan de slag

Ambulanciers of artsen voeren de pupilreflextest regelmatig uit. Vul de zinnen aan. Na een val of verkeersongeval checken de ambulanciers of artsen of de , schakelneuronen en

de irisspieren nog goed aansturen, en dus of er mogelijk schade is door de val.

Ook bij druggebruik wordt deze test gedaan om de mate van vergiftiging van de

in de hersenen te kunnen inschatten. Het is namelijk de

overmatig druggebruik opgespoord worden.

Je grijpt naar je smartphone om te bellen. Beantwoord de volgende vragen.

a Waar in de hersenen vertrekt het traject van de impuls voor deze gewilde beweging?

hersenstam die de neuronen voor het regelen van de pupilreflex bevat. Met de pupilreflextest kan dus ook

hersenzenuwen

ruggenmergzenuwen

Als een kind een hete kookpot aanraakt, zal het zijn hand onmiddellijk terugtrekken. a Vul de opeenvolgende stappen van de reflexboog bij die terugtrekreflex aan.

fh o

of d

hersenen ruggenmergzenuwen

b Via welke zenuwen wordt de impuls naar de armspieren gevoerd? Kruis het juiste antwoord aan.

in de huid

neuron doorheen je arm

pr oe

schakelneuron in het ruggenmerg neuron in het ruggenmerg in de bovenarm (biceps)

samentrekking van de bovenarmspieren (biceps)

b Benoem de delen op de onderstaande figuur.

c Geef met pijlen het traject van de impuls weer op de figuur

THEMA 02

aan de slag

221

IN a het bewust gewaarworden van de bal aan de voet

fh o

of d

b het gewild wegtrappen van de voetbal

Bestudeer de afbeeldingen en vul de tabellen aan voor:

prikkel

pr oe

receptor

geleiding

Zij maken de impuls aan. 1

Schakelneuronen in het hersendeel voor

hersenen zorgen er voor dat je de prikkel 222

THEMA 02

aan de slag

loopt .

in het been dat tot aan het in de grijze stof van het in de hersenen kunt waarnemen

in de (grote)

Het impulstraject voor het bewust trappen van de bal wordt opgestart .

geleiding

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

in de hersenen en het ruggenmerg

•

• een

doorheen het been tot aan de

bovenste dijspieren

Bij de strekreflex voor het dijbeen spelen de bovenste dijspieren een belangrijke rol.

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.

of d

Bevinden zich in de bovenste dijspieren receptoren of effectoren?

reactie

je bovenste dijspieren

Impulsgeleiding in sensorisch neuron

fh o

De bovenste dijspieren trekken samen.

Mechanoreceptoren van de bovenste dijspieren vormen een impuls.

pr oe

Impulsgeleiding in motorisch neuron De bovenste dijspieren rekken

THEMA 02

aan de slag

223

Vul op de figuur de hersenstructuren aan met hun nummer uit de tabel.

kleine hersenen

hersenbalk

grote hersenen

a Zijn de binnenste cirkels even groot?

Bekijk de figuren en beantwoord de vragen.

of d

ruggenmerg

pr oe

fh o

b Zijn de horizontale lijnen parallel?

c Vul aan:

224

THEMA 02

aan de slag

van prikkels is een proces dat

tot stand komt.

Lees de teksten en vul de zinnen aan. thalamus rechterhemisfeer

linkerhemisfeer

Bij een experiment werd aan proefpersonen gevraagd

naar enkele filmpjes te kijken terwijl ze onder een MRI-/

NMR-scanner lagen. Ze moesten tegelijkertijd hun gevoel uitdrukken. De meeste filmpjes bevatten neutrale, alledaagse onderwerpen en activiteiten. De

proefpersonen gaven daarbij neutrale emoties aan.

Enkele filmpjes lieten echter bedreigende situaties zien, zoals een naderende man met een mes, of net heel hypothalamus

proefpersonen gaven daarbij aan zich angstiger te

prefrontale hersenlob

limbisch systeem

vreugdevolle taferelen, zoals een verjaardagsfeest. De

voelen, of net blijer. MRI-/NMR-beelden van het limbisch systeem lieten enkel verhoogde activiteit zien bij de

beelden van angst of blijdschap, terwijl er bij de andere filmpjes geen werking was.

Een kater met een hersentumor onderging een

hersenoperatie. Daarbij werd een stukje van de

Het limbisch systeem reguleert

tussenhersenen weggenomen. Na de operatie werd de kater alsmaar dikker. Hij kon niet meer stoppen met

eten, had steeds honger. De dierenarts vertelde bij een

tweede bezoek dat dit niet onverwacht was. Hij had het

omgekeerde ook al zien gebeuren bij een hond. Die wou na een operatie aan de tussenhersenen niet meer eten omdat

of d

zijn hongergevoel verdwenen was.

pr oe

fh o

De tussenhersenen reguleren

THEMA 02

aan de slag

225

27 Bestudeer de tekst en figuren en beantwoord de vragen. 14 000

Onderzoekers vergeleken de bloedstroom doorheen

tijdens inspanning

skeletspieren

de bloedvaten nabij enkele belangrijke organen van

in rust

12 000

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.

debiet (mL/min)

10 000

8 000

6 000

4 000

vasoconstrictie

huid hart

darmen

2 000

Wetenschappers maten naast dat debiet ook de intensiteit van impulsgeleiding naar diezelfde

bloedvaten. Impulsen die via zenuwbanen naar de bloedvaten gaan, kunnen er immers voor zorgen

vasoconstrictie.

dat bloedvaten onbewust vernauwen door spierwerking van spiertjes rond die bloedvaatjes. Dat heet a Welke eenheid lees je voor de grootheid debiet af op de grafiek?

of d

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?

fh o

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?

pr oe

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.

ruggenmerg

rugzijde dunne darm

grensstreng

Benoem de perifere zenuwen waarlangs de impuls naar je darmen loopt.

buikzijde

226

THEMA 02

aan de slag

ruggenmergzenuw

h Vul aan:

Je ademhalingsfrequentie en hartslag verhogen automatisch bij het sporten. Er wordt zuurstofgas (O2) opgenomen in je

en ook

getransporteerd naar je spieren door je verhoogde hartslag. Je zenuwstelsel

kan

sturen naar je verterings- en uitscheidingsorganen tijdens het sporten.

De spiertjes rond de bloedvaten van die organen gaan daardoor

. Dat heeft

een afremmende invloed op die organen. Ze gaan

vooral nodig voor de

. De

daardoor ongewijzigd in je bloed.

blijft

Vul op basis van de informatie uit de figuren de figuur verder aan. Kies uit:

ademhalingsspieren – autonome zenuwstelsel – effectoren – hartspieren – receptoren – spiertjes darmen – 95-99 % zuurstofgassaturatie

zuurstofgas (O2) verbruiken. De moleculen O2 zijn op dat moment immers

actief worden en dus ook

verwerkingscentra met o.a. de hersenstam

of d

signalen

geleiding

fh o

prikkel

chemoreceptoren

reactie

worden gestimuleerd:

< 95 %

pr oe

signalen

homeostase

THEMA 02

aan de slag

227

Beoordeel de uitspraken aan de hand van de figuur.

grote hersenen

Tip: onderzoek of een orgaan een stimulerende impuls (+) of een remmende impuls (-) ontvangt vanuit het

zenuwstelsel. In het rood vind je de perifere zenuwen

hersenstam

die actief zijn tijdens het sporten. In het groen de

long

hart en longen aangezet tot harder werken door

stimulerende impulsen vanuit je zenuwstelsel.

milt

juist / onjuist

lever

zenuwstelsel.

In rust worden je

verteringsorganen aangezet tot harder werken door je perifere en je centrale zenuwstelsel.

juist / onjuist

Talgklieren produceren talg. Talg is een vetachtige substantie

geslachtsorgaan

Welke klieren zijn geen exocriene klieren? Omcirkel ze.

Speekselklieren scheiden stoffen

dat de huid en haren glanzend en soepel houdt. Waarom

fh o

of d

noemen we talgklieren exocriene klieren?

pancreas – speekselklier – zweetklier – oorsmeerklier – bijnieren

pr oe

af naar het uitwendige milieu, de

prikkel

mondholte. Daardoor verloopt de

receptor

opnemen.

geleider

stappen van het regelsysteem

effector

spijsvertering vlotter en kan het lichaam beter voedingsstoffen Vul de tabel aan. Benoem alle

die leiden tot de productie van

aan de slag

maag

alvleesklier dikke darm

dunne darm

door impulsen vanuit je

verterings-organen afgeremd

bijnier nier

Bij het sporten worden je

THEMA 02

grensstreng

hart

Bij het sporten worden je

228

speekselklieren

wervelkolom met ruggenmerg

actieve perifere zenuwen bij rust.

speeksel.

oog

kleine hersenen

reactie

urineblaas

tijdens inspanning (sympathisch zenuwstelsel) in rust (parasympathisch zenuwstelsel) stimulerende werking remmende werking

Waarom zijn slijmbekercellen in de slijmvliezen die de binnenzijde van de luchtpijp bekleden exocriene

Welke kenmerken zijn aanwezig bij meercellige exocriene klieren, die niet aanwezig zijn bij eencellige

Duid de volgende delen aan op de figuur: spierschede, bundelschede, spiervezels.

Skeletspieren hebben in doorsnede dezelfde opbouw. Met welk nummer zijn de delen op de figuur

klieren?

of d

aangeduid?

exocriene klieren?

Naam

Nummer

bundelschede

fh o

spiervezel

pr oe

pees

spierschede

Rangschik van klein naar groot: spier, spiervezel, celkern, spierbundel.

THEMA 02

aan de slag

229

Vul onder elke kolomtitel in welke spieren dat kenmerk vertonen. Dwarse streping

Trekken samen

Kunnen

onder invloed

samentrekken

van autonoom

van somatisch

zenuwstelsel

Eén kern

Trekken samen

Hieronder zie je een dwarse doorsnede van een stukje spierweefsel. Is dat een stukje skeletspier, gladde

Een leerling bekijkt een stukje spierweefsel onder een microscoop. Door welke structuur te zien kan hij met

of d

spier of hartspier? Verklaar.

zekerheid bepalen of het gaat om een gladde spier, hartspier of skeletspier?

eiwitdraden

fh o

donkere lijn tussen de cellen

eén kern per cel dwarse streping

Een jongen springt van een hoge muur. Tijdens de landing komt hij

pr oe

gehurkt neer. Door bepaalde beenspieren voldoende op te spannen,

worden de hoge krachten opgevangen. De jongen herhaalt de sprong. Hij komt nu met zijn hielen hard tegen het zitbeen (of het zitvlak)

terecht. Welke spieren werden onvoldoende opgespannen tijdens deze sprong?

HAM en RF HAM en TA

GMAX en VAS

RF en GMAX

230

THEMA 02

aan de slag

Een spiervel bestaat uit een aantal aan elkaar grenzende of naast elkaar gelegen sarcomeren. Als de spiervezel wordt uitgerekt dan:

worden de sarcomeren korter.

worden de sarcomeren langer.

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. het langer worden van spiervezels in de spier aan de achterzijde van je bovenarm.

blijven de sarcomeren even lang.

Waarom werken spieren in paren?

Welke bewering is correct? Als een spier een impuls ontvangt dan… zal ze samentrekken.

van de wil.

of d

Op de afbeeldingen zie je drie typen spierweefsel. Omcirkel het type dat kan samentrekken onder invloed

pr oe

fh o

zal ze langer worden. kan ze langer worden of samentrekken.

THEMA 02

aan de slag

231

Toon met een voorbeeld aan hoe een gladde spier helpt aan de homeostase. Noteer alle stappen van het regelsysteem in de tabel

prikkel

receptor

geleider

effector

pr oe

fh o

of d

reactie

232

THEMA 02

aan de slag

pr oe

fh o

of d IN

Notities

233

LABO'S

LABO’S THEMA 1 EN 2 Onderzoek 1: Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen.

p. 235

Onderzoek 4: Voer een dissectie uit van het oog.

Onderzoek 3: Onderzoek wat paradoxale pijn is.

Onderzoek 2: Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor afkoeling en opwarming. p. 237

Onderzoek 5: Onderzoek de structuur van het hoornvlies.

Onderzoek 6: Onderzoek hoe het glasachtig lichaam eruitziet.

Onderzoek 7: Maak de bloedvaten in het oog zichtbaar.

Onderzoek 8: Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen.

p. 239

Onderzoek 9: Onderzoek de omgekeerde beeldvorming in het oog. p. 241

Onderzoek 11: Onderzoek het minimale tijdsverschil dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen.

p. 243

Onderzoek 12: Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron.

p. 245

fh o

of d

Onderzoek 10: Onderzoek hoe de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld.

p. 247

Onderzoek 14: Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie.

p. 251

pr oe

Onderzoek 13: Onderzoek welke processen zich afspelen in het celmembraan bij een actiepotentiaal.

Onderzoek 15: Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw.

p. 253

LABO’S THEMA 3 EN 4

234

na herf

stvaka

ntie

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek waar de chemoreceptoren voor smaak liggen. 1

Waar bevinden zich de chemoreceptoren voor smaak?

Onderzoeksvraag

Hypothese

Kruis een hypothese aan.

De chemoreceptoren bevinden zich in de mond. De chemoreceptoren bevinden zich in de neus.

De chemoreceptoren bevinden zich in de mond en de neus. Benodigdheden

blinddoek

vier bekers water

vier verschillende voedingsstoffen of dranken met dezelfde textuur (moes van bv. appel, kiwi, aardbei,

meloen of lauwe thee van kamille, munt, bosbessen …) 1 Blinddoek een klasgenoot.

Werkwijze

2 Laat je geblinddoekte klasgenoot met dichtgeknepen neus van een van de stoffen proeven. Vraag je

of d

klasgenoot welke stof hij of zij denkt te proeven. Noteer het antwoord in de tabel met waarnemingen.

3 Laat je klasgenoot de mond spoelen met wat water en laat hem of haar nu (nog steeds met dichtgeknepen neus en blinddoek op) de andere stoffen proeven. Laat bij elke nieuwe stof de mond spoelen. Noteer de waarnemingen telkens in de tabel.

4 Laat je geblinddoekte klasgenoot ruiken aan de verschillende stoffen en vraag of hij/zij de stoffen herkent.

fh o

Noteer de antwoorden in de tabel.

5 Laat je geblinddoekte klasgenoot de stoffen proeven zonder dichtgeknepen neus om na te gaan of hij/zij de stoffen herkent. Vul de laatste kolom van de tabel aan.

pr oe

De chemoreceptoren bevinden zich in de huid.

LABO

ONDERZOEK 1

235

LABO Naam:

Waarneming

klas:

Verwerking

Vul voor elke stof de waarnemingen aan.

Wat wordt geproefd met neus dicht?

Wat wordt geproefd met

Wat wordt geroken?

neus open?

Aangeboden stof

nummer:

Besluit

Noteer een besluit.

Reflectie

of d

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

pr oe

fh o

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

236

LABO

ONDERZOEK 1

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek in welke mate je gevoelig bent voor afkoeling en opwarming. 1

Thermoreceptoren in de huid zijn gevoeliger voor opwarming / afkoeling.

zwarte, rode en blauwe stift meetlat

twee spijkers koud water heet water blinddoek

twee kleine emmers Werkwijze

1 Vul één emmer met koud water en één emmer met heet water. 2 Leg in elke emmer een spijker.

3 Teken met een zwarte stift en met behulp van de meetlat een raster van 2,5 cm

of d

op 2,5 cm op de rug of in de palm van de hand van een klasgenoot.

4 Verdeel het raster in 25 gelijke hokjes.

5 Doe de klasgenoot een blinddoek om of vraag hem/haar de ogen te sluiten. 6 Duw in willekeurige volgorde de kop van een spijker die in heet en koud

water lag, in elk van de hokjes (zowel de volgorde van de rasterhokken als de

fh o

afwisseling tussen heet en koud water moet willekeurig gebeuren). Vraag de klasgenoot telkens of hij/zij een warme of een koude spijker voelde.

7 Vul de tabel bij de waarnemingen aan. Zet een blauwe stip in het hokje als de

koude spijker op die plaats correct werd waargenomen; zet een rode stip als de warme spijker correct werd waargenomen.

pr oe

Benodigdheden

Doorstreep een hypothese.

Hypothese

Zijn de thermoreceptoren in de huid gevoeliger voor opwarming of afkoeling?

Onderzoeksvraag

LABO

ONDERZOEK 2

237

LABO Naam:

Waarneming

klas:

nummer:

Verwerking

Duid aan op welke punten de koude of warme spijker correct werd waargenomen.

Besluit

Noteer een besluit.

Reflectie

of d

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

pr oe

fh o

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

238

LABO

ONDERZOEK 2

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek hoe lichtstralen zich in het oog verplaatsen. 1

Onderzoeksvraag

Hypothese

Benodigdheden

Stoffen

Materiaal

50 ml water 10 ml olie 10 ml ethanol

bekerglas (100 ml) twee pipetten (10 ml) potlood

TIP

Werkwijze

veiligheidsmaatregelen en gevaren

LABOMATERIAAL

van alle stoffen en materialen. Ethanol

H 225, P 210

H- en P-ZINNEN

of d

Check steeds goed de

labomaterialen te ontdekken.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Scan de QR-code om de

Wat gebeurt er met lichtstralen bij de overgang van de ene naar de andere stof?

1 Neem het bekerglas en zet er een potlood in.

2 Vul het bekerglas voor de helft met water (50 ml). 3 Druppel daarop met een pipet 10 ml water.

fh o

4 Voeg met de andere pipet 10 ml ethanol toe door het langs de rand van het glas naar beneden te druppelen. Waarneming

pr oe

Wat neem je waar als je door het bekerglas naar het potlood kijkt? 6

Verwerking

Licht verplaatst zich in een rechte lijn, maar bij de overgang van de ene naar de andere stof kan de straal ‘gebroken’ worden. We noemen dat de lichtbreking.

LABO

onderzoek 8

239

LABO Naam:

nummer:

Besluit Licht breekt op het scheidingsvlak tussen twee verschillende stoffen. Het volgt een andere richting. Reflectie

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

licht

lucht water

geabsorbeerd

gereflecteerd

licht

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

invallend

gebroken en

pr oe

fh o

of d

doorgelaten licht

240

LABO

onderzoek 8

klas:

LABO Naam:

klas:

nummer:

ONDERZOEK 10

Onderzoek hoe de pupildiameter kan zorgen voor een scherp beeld. 1

Welke invloed heeft de pupildiameter op de scherpte van een gevormd beeld? Hypothese

Noteer een hypothese.

Benodigdheden naald

blanco blad papier of stukje karton goed verlichte ruimte

blad met tekst

Onderzoeksvraag

Werkwijze

1 Houd een blad papier met tekst op 5 à 10 cm van je ogen. 2 Probeer de tekst te lezen.

3 Druk met een naald een gaatje in een stukje karton of blanco blad papier.

4 Kijk vervolgens door het gaatje in het stukje karton/papier naar de tekst. Je houdt de tekst op dezelfde Waarneming

of d

afstand als voorheen.

Verwerking

Als het diafragma groot is, kunnen de lichtstralen

pr oe

fh o

Wat neem je waar?

op meerdere plaatsen doorheen de lens passeren. Ze worden op een verschillende manier gebroken,

waardoor van een voorwerp meerdere beeldpunten ontstaan, die niet samenvallen. Dat levert een wazig beeld op.

Gebruik je een zeer klein diafragma, bijvoorbeeld een stukje karton met een gaatje, dan vallen veel minder lichtstralen door de lens. Elk punt

resulteert in slechts één of een beperkt aantal

wazig beeld

er geraken veel lichtstralen door het gaatje scherp, maar flets beeld

weinig lichtstralen geraken door het gaatje

beeldpunten, waardoor een scherp beeld ontstaat.

LABO

onderzoek 10

241

LABO Naam:

klas:

nummer:

WEETJE Bril kapot? Geen nood, een stukje karton helpt je voortaan verder. Je kunt ook een rasterbril gebruiken: dat is een bril die geen lenzen heeft, maar

bestaat uit een stuk zwart plastic vol met kleine gaatjes. Door die gaatjes vallen de lichtstralen perfect op je netvlies. De rasterbrillen werken als

hulpmiddel voor zowel bijziendheid als verziendheid. Besluit

De diameter van de pupil heeft invloed op de scherpte van een beeld. Als de pupil kleiner wordt, is

er een grotere / kleinere scherptediepte. Reflectie

pr oe

fh o

of d

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

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

242

LABO

onderzoek 10

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek het minimale tijdsverschil dat je oren gebruiken om de richting van het geluid te bepalen. Als je een geluid hoort met beide oren, kun je bepalen uit welke richting dat geluid komt. Het geluid komt dan

Onderzoeksvraag Hoe klein is het verschil in aankomsttijd van het geluid waarmee je de richting bepaalt?

immers een fractie van een seconde eerder aan in een van beide oren.

Hypothese

seconden.

Benodigdheden

twee plastic trechters

plastic darm of slang (ca. 1,5 meter) schoolbank of tafel plakband meetlat

stift

potlood

Het tijdverschil dat je met de oren waarneemt en gebruikt om de richting van een geluid te bepalen, bedraagt

Werkwijze

of d

1 Schuif de tuit van de trechters in de uiteinden van de slang. 2 Markeer het midden van de slang met een stift.

3 Breng over een afstand van 20 cm aan weerszijden van het midden elke centimeter een streepje aan. 4 Bevestig het deel van de slang met markeringen aan de schoolbank of tafel met tape. 5 Ga met je rug naar de bank zitten en plaats de trechters over je oren.

fh o

6 Een klasgenoot tikt met een potlood op een van de markeringen. Geef aan uit welke richting jij het geluid hoort komen: links, rechts, of niet te bepalen.

7 Je klasgenoot herhaalt dit en gaat zo op zoek naar die punten links en rechts van het midden, waar je niet meer correct kunt bepalen of het geluid van rechts of links komt.

pr oe

8 Meet de afstand tussen deze twee punten.

Waarneming

Verwerking

De afstand tussen de punten links en rechts van het midden waarvan je niet meer correct kunt bepalen uit welke richting het geluid komt bedraagt

cm. Dat komt overeen met

De snelheid van geluid doorheen de lucht bedraagt gemiddeld 340 m/s. Bereken hieruit de tijd die nodig is om de afstand die je verkreeg af te leggen.

LABO

onderzoek 11

243

Besluit

Reflectie

klas:

nummer:

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

LABO Naam:

pr oe

fh o

of d

b Vergelijk je hypothese met je besluit.

244

LABO

onderzoek 11

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Onderzoek hoe de ongelijke verdeling van ionen ontstaat in een neuron. Het celmembraan van een neuron is niet doorlaatbaar voor de ionen. Het celmembraan bevat echter wel

verschillende kanaaltjes en pompjes waar enkel welbepaalde deeltjes door kunnen. De volgende kanaaltjes en

pompjes spelen een belangrijke rol bij het ontstaan van de ongelijke lading (de rustpotentiaal) en het elektrisch signaal:

• de Na+-kanalen waar enkel natriumionen (Na+) doorheen kunnen als ze geopend zijn. Die kanalen zijn dicht bij

een zenuwcel in rust; • de K+-kanalen waar enkel kaliumionen (K+) doorheen kunnen als ze geopend zijn. Die kanalen zijn dicht bij een

Benodigdheden

Hypothese

Hoe zorgt de Na+/K+-pomp voor een ongelijke verdeling van ionen?

Werkwijze

Teken de verdeling van ionen als de Na+/K+-pomp twee keer ionen heeft getransporteerd (= situatie 2).

pr oe

Onderzoeksvraag

of d

de concentratie van die ionen buiten de cel (situatie 1).

fh o

zenuwcel in rust; • de Na+/K+-pomp die telkens 3 natriumionen naar buiten de cel pompt en 2 kaliumionen naar binnen. • Je start met een cel waar de concentratie (het aantal deeltjes per volume) Na+ en K+ ionen in de cel gelijk is aan

situatie 1

axon

situatie 2

buitenzijde axon

natriumion kaliumion Na-K-pomp (drie Na+ naar buiten 2 K+ naar binnen)

X X

binnenzijde axon

Na+-kanaal K+-kanaal

LABO

onderzoek 12

245

LABO Naam:

Waarneming

klas:

Verwerking

Vul de tabel in om de verdeling van de ionen in beide situaties te vergelijken. Situatie 1

Situatie 2

aantal Na+-ionen buiten

aantal K+-ionen buiten

som van alle ladingen buiten

aantal Na+-ionen binnen

som van alle ladingen binnen

Besluit Omcirkel het juiste antwoord.

of d

In rust (situatie 2) bevinden zich:

verschil ladingen (lading binnen – buiten)

aantal K+-ionen binnen

nummer:

• minder / meer natriumionen buiten de cel dan binnen de cel. • minder / meer kaliumionen buiten de cel dan binnen de cel.

• minder / meer positieve ionen (natriumionen en kaliumionen samen) binnen de cel dan buiten de cel.

fh o

Door de werking van de Na+/K+-pomp ontstaat een ongelijke verdeling van ionen, waarbij de buitenzijde

meer / minder positief is dan de binnenzijde. Reflectie

pr oe

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

246

LABO

onderzoek 12

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

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

Wat gebeurt er als natriumkanalen en kaliumkanalen in het celmembraan openen? Hypothese

Onderzoeksvraag

Benodigdheden

twintig legoblokken in één kleur twintig legoblokken in een andere kleur

binnenzijde axon buitenzijde axon

of d

buitenzijde axon

Na+/K+-pomp (drie Na+ naar buiten 2K+ naar binnen)

fh o

K+-kanaal

Werkwijze

1 Plaats zowel binnen als buiten het axon tien legoblokken van beide kleuren (dus twintig blokken buiten en twintig blokken binnen).

pr oe

Na+-kanaal

2 Laat in elke zone de rustpotentiaal ontstaan, door de Na+/K+-pomp tweemaal te laten werken (zoals in Labo 1). Vul bij ‘waarneming’ kolom A van de tabel in.

3 Prikkeling van het neuron zal het Na+-kanaal openen. Boots nu na wat er gebeurt als het natriumkanaal opent (tip: diffusie!) en vul kolom B van de tabel in.

4 Boots na wat er zal gebeuren als het K+-kanaal opent en het natriumkanaal sluit (tip: diffusie!). Vul kolom C van de tabel in.

5 Boots de verplaatsing van ionen na als de kaliumionen sluiten en de Na+/K+-pomp werkt (laat ze twee keer ionen transporteren). Vul kolom D in.

LABO

onderzoek 13

247

LABO Naam:

klas:

nummer:

Waarneming B

Rustpotentiaal

Verdeling ionen nadat Na+-kanalen

Verdelingen ionen nadat K+-kanalen

openen

aantal Na+-ionen

aantal K+-ionen som van alle ladingen buiten

aantal Na+-ionen aantal K+-ionen

binnen

som van alle ladingen binnen verschil binnen

t.o.v. buiten lading binnenzijde

of d

t.o.v buitenzijde

verplaatsten

binnen

positief)

K+-pompen ionen

buiten

(negatief of

Verdeling ionen nadat Na+/

buiten

fh o

Verwerking

Zet nu in de grafiek de waarden van de lading van de binnenzijde van het membraan ten opzichte van het

pr oe

buitenzijde van het membraan voor de verschillende situaties (A, B, C, D). Verbind ook de punten met elkaar.

248

LABO

onderzoek 13

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5

kolom A

kolom B

kolom C

kolom D

LABO Naam:

klas:

nummer:

Besluit Omcirkel het juiste antwoord.

Als de natriumkanalen in het membraan openen, dan wijzigt de binnenzijde van het membraan van

positief / negatief naar positief / negatief. Door het openen van de kaliumkanalen en de werking van de

Na+/K+-pomp herstelt de potentiaal van de binnenzijde van het membraan terug van positief / negatief naar positief / negatief.

fh o

of d

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

Reflectie

pr oe

LABO

onderzoek 13

249

pr oe

fh o

of d IN

Notities

250

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Ga op zoek naar zenuwen in een kippenvleugel aan de hand van een dissectie. 1

Hypothese

Benodigdheden draagblad schaar pincet

petrischaal

of d

handschoenen

Scan de QR-code om de

labomaterialen te ontdekken.

LABOMATERIAAL

kippenvleugel

fh o

TIP

Isoleer het deel van de zenuw dat doorheen de onderarm van een kip loopt in een petrischaal.

Onderzoeksvraag

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Zodra je de kippenvleugel hebt aangeraakt, raak dan niets meer aan buiten je draagblad. Raak zeker je gezicht of je mond niet aan. Houd je kippenvleugel en je instrumenten altijd op het draagblad.

pr oe

Doe onmiddellijk na het practicum je kippenvleugel en het afval daarvan in de daartoe bestemde

container. Gooi ook je handschoenen weg in de daartoe bestemde afvalzak. Bezorg je draagblad met alle instrumenten aan je leerkracht.

Gebruik water en schoonmaakmiddel voor het reinigen van je labotafel. Was ten slotte je handen uitvoerig met water en zeep.

LABO

onderzoek 14

251

LABO Naam:

klas:

nummer:

Werkwijze 1 Knip door de huid heen aan de zijde van de plooier of biceps van het ellebooggewricht. Je krijgt een V-vorm in de doorgeknipte huid.

2 Gebruik je duimen en je schaar om de huid rond de onderarm te verwijderen. Ga daarbij met je duimen onder de huid. Let op: beschadig de spier niet.

3 Je kunt nu de spierbundels zien, aan het uiteinde liggen pezen. Als je goed kijkt, zie je in het midden van de vleugel een dun wit lijntje lopen volgens de lengte van de onderarm. Dat is een zenuw. Die ligt tussen twee spiergroepen in.

Wanneer je de zenuw niet meteen vindt, zoek dan naar wat samenhangend wit bindweefsel met kleine bloedvaatjes, daarin zit de zenuw.

kun je voorzichtig de zenuw isoleren van de spieren en het bot.

5 Knip de zenuw aan de uiteinden door en leg hem in een petrischaal.

6 Bezorg het stukje zenuw aan je leerkracht. Scan de QR-code en bekijk de

Reflectie

Verwerking

Waarneming

Besluit

BEKIJK DE VIDEO

TIP

video van de dissectie.

4 Haal de spiergroepen voorzichtig uit elkaar zonder de zenuw te beschadigen. Nu de spierbundels loszitten,

of d

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

fh o

b Tijdens dit labo heb ik ordelijk en hygiënisch gewerkt. Gedreven

Onvoldoende

Ik draag altijd zorg voor

De leerkracht moet me

Ik heb geen respect

respectvol om te gaan

moet mij zelden

materiaal om te gaan.

op.

pr oe

de anderen ook aan om met het materiaal. Ik ruim altijd spontaan

op en zorg ook dat de

anderen in mijn groep dat doen.

LABO

In ontwikkeling

Ik draag altijd zorg voor het materiaal. Ik spoor

252

Goed op weg

onderzoek 14

het materiaal van de

school. De leerkracht

zeggen dat ik nog moet opruimen.

regelmatig aansporen voorzichtig met het

Ik vergeet vaak op te ruimen.

voor het materiaal van de school. Ik ruim niet

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Voer een microscopieoefening uit van de dwarsdoorsnede van een zenuw. 1

Opdracht

Benodigdheden

microscoop gekleurd micropreparaat met de dwarsdoorsnede van een zenuw

potlood

Werkwijze

1 Werk per twee. Volg het stappenplan voor het

Begin ofwel met zelf uitvoeren, of doe eerst een peerevaluatie van een klasgenoot.

bij het tekenen op de eisen voor een correcte

fh o

Waarneming

of d

3 Benoem de delen in de legende.

pr oe

van een preparaat onder de microscoop. TIP

STAPPENPLAN PREPARAAT

Scan de QR-code om je te helpen bij

het gebruik van de microscoop.

STAPPENPLAN MICROSCOOP

TIP

2 Bekijk het preparaat en maak een tekening. Let microscopietekening.

stappenplan voor het bekijken

bekijken van een preparaat onder de microscoop.

Scan de QR-code en volg het

TIP

Hypothese

2 Schets het beeld.

1 Maak de dwarsdoorsnede van een zenuw zichtbaar voor een microscoop bij een vergroting van 100x.

Tekenen van microscopische waarnemingen

• Noteer steeds de vergroting voor je tekent

(vergroting = waarde van de ooglens x waarde voorwerplens). Je wilt later nog weten hoe groot je staal was.

• Teken met een scherp potlood. Je kunt zo nauwkeuriger tekenen.

• Respecteer de verhoudingen ten opzichte van de cirkeldoorsnede die je ziet.

• Teken in detail de belangrijke delen. Schets de overige delen.

• Benoem de delen via nummering en de legende. Zo vergeet je niet wat je zag.

LABO

onderzoek 15

253

LABO Naam:

klas:

nummer:

Verwerking

Vergroting:

Legende:

Besluit

Reflectie

Naam preparaat:

b Vul de peerevaluatie in.

of d

1 Staat de verlichting aan?

2 Heeft je klasgenoot de voorwerptafel helemaal omlaag gedraaid?

3 Heeft je klasgenoot de juiste vergroting

fh o

correct ingesteld?

4 Is het preparaat goed op de voorwerptafel geklemd?

pr oe

5 Positioneert je klasgenoot de delen in de lichtbundel?

6 Brengt je klasgenoot de voorwerptafel correct naar boven?

7 Kijkt je klasgenoot door de ooglens en draait hij/zij de voorwerptafel correct naar beneden?

254

LABO

onderzoek 15

Kruis het correcte vakje aan voor je klasgenoot.

Deelhandelingen

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

Ja Nee Ja Nee

Nee, foute voorwerplens Ja, met de kleinste voorwerplens

Nee, klemt, maar lijkt niet vast te liggen. Ja, klemt en controleert of het vastligt.

Nee, positioneert niet met positioneerklemmen. Ja, positioneert delen in lichtbundel.

Nee, weet niet welke schroef te gebruiken.

Nee, kijkt niet terwijl hij/zij draait.

Nee, draait snel naar boven.

Ja, langzaam naar boven, zonder hoogtecontrole.

Ja, langzaam naar boven, tot op 2 mm van de lens. Nee, kijkt, maar draait niet/fout aan macroschroef. Nee, kijkt, maar draait te snel naar beneden. Ja, kijkt en draait langzaam naar beneden.

pr oe

fh o

of d IN

Notities

255

256

pr oe

fh o

of d IN