File

SPORT, KOFFIE EN
DOPING
Preprofiel module
biologie, natuurkunde en scheikunde
Schoter Scholengemeenschap
sport en doping
-1-
1
Inhoudsopgave
- inleiding, sport en doping
3
- topsport bedrijven
4
- sporten en spieren
6
- dwarsgestreepte spieren
8
- zenuwen en hersenen
10
- sporten, spieren en kracht
14
- sporten en energie
15
- sporten en sportdrankjes
17
- natuurwetenschappelijk onderzoek
19
sport en doping
-2-
2
INLEIDING
Dit schooljaar moeten jullie voor 4 HAVO een profiel en vrije vakken gaan kiezen.
Wordt het een Maatschappij profiel of een Natuurprofiel?
Het doel van deze module “sport en doping” is om nader kennis te maken met de
natuurwetenschappelijke vakken biologie, scheikunde en natuurkunde en om
jullie te laten ervaren dat deze vakken tegenwoordig intensief samenwerken bij
het onderzoek van bijvoorbeeld doping in de sport.
SPORT (EN DOPING…)
Lance Armstrong
Gedurende zijn hele carrière werd Armstrong door dopingbeschuldigingen achtervolgd. Vooral in de
Franse pers verschenen stukken over mogelijk dopinggebruik door hem. Onder meer zijn relatie met
de Italiaanse sportdokter Ferrari leidde tot speculaties. Ook het feit dat zijn ploeggenoten bij US
Postal, Roberto Heras, Floyd Landis, Tyler Hamilton en Manuel Beltrán, op doping werden betrapt,
werkte niet in Armstrongs voordeel.
In de Franse sportkrant L'Équipe verscheen in augustus 2005 een verhaal over mogelijk epo-gebruik
bij Armstrong. Stalen uit de Tour van 1999, toen er nog geen manier bestond om epo op te sporen,
werden in opdracht van het Wereldantidopingagentschap (WADA) gebruikt in een onderzoek om de
huidige opsporingsmethode voor epo te verbeteren. Hierbij werd in twaalf stalen epo gevonden, en
zes daarvan kon L'Équipe via het codenummer linken aan Armstrong. De Internationale Wielerunie,
die geregeld overhoop ligt met het WADA wat betreft dopingcontroles, besloot advocaat Vrijman
opdracht te geven een rapport uit te brengen. Dat rapport concludeerde dat het onderzoek nooit als
dopingcontrole was bedoeld en dat daarmee de reglementen voor dopingcontrole niet waren gevolgd.
Daarom kon het onderzoek geen reglementaire gevolgen hebben. Wel werd de Engelsman Dick
Pound, toenmalig hoofd van het WADA, ervan beschuldigd dat hij voor het lek had gezorgd en dat hij
het Franse doping lab onder druk had gezet om voorbarige en onjuiste resultaten te publiceren.
Op 20 mei 2010 bracht de Amerikaanse wielrenner Floyd Landis zijn verhaal naar buiten. Naast het
bekennen van zijn eigen dopinggebruik beschuldigde hij Armstrong ervan hem te hebben uitgelegd
hoe doping te gebruiken. Hij beweerde dat Armstrong in 2002 positief testte op epo. Op 20 mei 2011
bracht Tyler Hamilton zijn verhaal naar buiten. Hij beweerde gezien te hebben hoe Armstrong zichzelf
doping toediende. Naast epo werd er ook regelmatig gebruikgemaakt van bloeddoping. Het toedienen
van autoloog bloed valt niet in de categorie "het toedienen van een lichaamsvreemde stof".
Op 5 juli 2012 meldde het Nederlandse dagblad De Telegraaf dat vijf voormalige ploeggenoten van
Armstrong tegen hem wilden getuigen, waarbij de vier nog actieve wielrenners in ruil voor belastende
verklaringen, waarbij zij ook hun eigen dopinggebruik zouden toegeven, de Ronde van Frankrijk 2012
zouden mogen uitrijden en pas later voor zes maanden geschorst zouden worden. [12] De vijf
voormalige ploeggenoten zouden George Hincapie, Levi Leipheimer, David Zabriskie, Christian
Vandevelde en de inmiddels gestopte Jonathan Vaughters zijn. Armstrong reageerde furieus via
Twitter door te stellen dat er sprake was van 'een partijdige vervolging die de geur heeft van een
vendetta'
Op 17 en 18 januari 2013 werd op de Amerikaanse televisiezender OWN (Oprah Winfrey Network)
een tweedelig interview uitgezonden dat Oprah Winfrey twee dagen eerder met Armstrong had. Het
was zijn eerste openbare reactie sinds de UCI hem zijn titels ontnam. Hij gaf toe zijn Tourzeges te
hebben behaald met behulp van doping in de vorm van epo, bloedtransfusies, cortisonen,
groeihormonen en testosteron.
sport en doping
-3-
3
Zomaar een artikel van Wikipedia over de oud-wielrenner Lance Armstrong.
Wielrenners worden vaak met doping in verband gebracht, maar ook atleten,
zwemmers en gewichtheffers worden in dit verband veel genoemd. Of wat denk
je hiervan:
Belgische topduiven betrapt op
gebruik van cocaïne
Bewerkt door: redactie − 24/10/13, 04:55 − bron: Belga
© BELGA.
Een Zuid-Afrikaans laboratorium heeft tijdens een controle van Belgische meststalen zes
gedrogeerde duiven ontdekt. De opvallendste drug die werd aangetroffen was cocaïne. Dat
schrijven Het Belang van Limburg en Gazet van Antwerpen vandaag.
Naast cocaïne werd het product Mobistix gevonden. Dat middel wordt bij mensen gebruikt en is
pijnstillend, koortsverlagend en ontstekingswerend. Opmerkelijk is dat de stalen ook werden
onderzocht door het Belgisch laboratorium, maar de universiteit van Gent vond niets verdachts.
Dopingwetgeving
Als alles volgens plan verloopt, gaat bij de start van het nieuwe duivensportseizoen 2014 een nieuwe
dopingwetgeving van kracht in de duivensportwereld.
Bron: www.VK.nl gezien 24-10-2013
Sport en doping, het lijkt wel of deze twee zaken onlosmakelijk met elkaar
verbonden zijn.
TOPSPORT BEDRIJVEN
Sport geeft mensen veel plezier, door zelf te sporten of door er naar te kijken.
Toch heeft de grote belangstelling voor sport ook een andere kant namelijk de
voortdurende druk op de atleten om steeds meer te presteren.
sport en doping
-4-
4
Sommige sporters kunnen de verleiding niet
weerstaan en gebruiken doping. De meest gebruikte
soorten doping zijn de spierversterkende middelen,
de grensverleggende middelen, de
concentratieverhogende middelen en bloeddoping.
Spierversterkende middelen worden bij de training
gebruikt. Over het algemeen zijn het hormonen
(anabole steroïden) die de opbouw van spiervezels
stimuleren. Als je meer spiervezels hebt, heb je grotere spieren en kun je
meer spierkracht ontwikkelen (F = m*a).
Mensen die deze vorm van doping gebruiken lopen groot gevaar! Vooral
bodybuilders grijpen nogal eens naar dit soort middelen. De pezen waarmee de
spieren aan het geraamte vastzitten, groeien niet voldoende mee en de
hormonen sturen de gewone hormoonhuishouding in de war! Zo krijgen vrouwen
een nogal mannelijke uitstraling!
Grensverleggende middelen zorgen er voor dat je langer door kunt gaan. Deze
middelen werken in op de synapsen. Je kunt dan meer kracht zetten dan goed is
voor je spieren. Ze kunnen er ook voor zorgen dat er juist minder
transmitterstoffen worden gemaakt, waardoor je minder vermoeidheid en pijn
voelt en je langer door gaat dan goed is voor het lichaam. Het bekendste middel
is amfetamine.
De concentratie verhogende middelen werken in op de synapsen in hersenen en
zenuwen. Ze zorgen ervoor dat de sporters minder zenuwachtig zijn (minder
gespannen en bibberig) en zich niet laten afleiden. Concentratie sporten zoals
(boog) schieten, bobsleeën en skispringen, zijn geen sporten voor zenuwachtige
en bibberige atleten!
Een laatste vorm van doping is bloeddoping .
Bij bloeddoping wordt bijvoorbeeld door het toedienen
van het hormoon EPO, op kunstmatige manier het aantal
rode bloedlichaampjes vergroot. Zo kan er meer zuurstof
vervoerd worden. En daardoor kunnen spieren weer
beter werken.
Opdracht 1: Doping in het nieuws
De komende week moet je het nieuws in de gaten houden. Zoek in de krant naar
tenminste twee verschillende artikelen over sporters en doping. In de volgende
les worden ze besproken. De door jou gevonden artikelen bewaar je goed, want
in het eindverslag moeten ze bijgevoegd worden.
sport en doping
-5-
5
SPORTEN EN SPIEREN
Voor beweging zijn spieren nodig, ook wel skeletspieren genoemd.
Neem een bekende spier: de biceps, je “spierbal” (zie afbeelding hieronder). De
spier bestaat uit spierbundels en de bundels bestaan uit spiervezels. De
spiervezels bestaan uit cellen en de cellen bevatten lange eiwitten. Deze kunnen
van vorm veranderen, waardoor ze korter worden . Als jouw hersenen de biceps
de opdracht geven om te bewegen, dan worden eerst de eiwitten korter,
vervolgens worden de spiervezels korter, waardoor de hele spier korter wordt!
Maar….een spier kan alleen korter worden (trekken) en niet langer (duwen)!
Nog een keer de biceps: de biceps trekt samen en daardoor buigt jouw arm. De
biceps kan je arm niet strekken! Dat doet de spier aan de andere zijde, de
triceps. Deze kan ook alleen korter worden en trekt de arm weer recht.
Biceps en triceps worden antagonisten genoemd (elkaar tegenwerkende spieren=
de buiger en de strekker).
sport en doping
-6-
6
Bewegen is voortdurend buigen en strekken.
Opdracht 2: Spieren
1. Zet de namen bij onderstaande figuur.
2. Sla je rechterbeen over je linkerbeen. Trek de kuitspier van je rechterbeen
samen. Wat gebeurt er?
Weke spier gebruik je om het effect van de kuitspier ongedaan te maken?
3. Doe je hand onder de tafel en houd voorzichtig de palm van je hand onder
tegen het tafelblad. Duw je hand naar boven. Voel nu aan je biceps en aan
je triceps.
Leg je hand op de tafel, met de palm van je hand naar beneden. Duw je
hand naar beneden. Voel wederom aan je biceps en triceps.
Wat viel je op in beide gevallen?
sport en doping
-7-
7
4. Neem een centimeter ( flexibel, oprolbaar ). Buig je arm, maar zet geen
kracht. Meet de omtrek van je bovenarm. Doe dit drie keer. Noteer het
gemiddelde.
Buig weer je arm. Zet nu wel kracht, zodat je spierbal groter wordt. Meet
de omtrek van je bovenarm. Doe dit drie keer. Neem het gemiddelde.
Wat is het verschil?
5. Practicum kippenvleugels ontleden: Onder leiding van de docent bekijk je
de antagonisten in een kippenvleugeltje. Haal eerst de huid van het
vleugeltje. Maak een tekening van het vleugeltje, waarbij je de spieren
van de bovenarm (biceps en triceps) goed kunt onderscheiden. Bepaal
waar de spieren aan het bot vast zitten en geef dit duidelijk aan in een
schematische tekening van het vleugeltje. Trek nu voorzichtig aan de
biceps en kijk wat er gebeurt. Herhaal dit met de triceps. Beschrijf wat je
waarneemt.
6. Maak een spier in zijn geheel los van het bot, maar laat de pezen aan de
spier zitten. Teken nu de losgemaakte spier met de pezen. De tekeningen
goed bewaren. Ze komen terug in je eindverslag
DWARSGESTREEPTE SPIEREN
De skeletspieren zijn dwarsgestreepte spieren. Deze naam hebben ze te
danken aan het microscopische beeld: iedere spiervezel vertoont bij voldoende
vergroting een dwarse streping. Die is het gevolg van specifieke eiwitbundels die
voor de spiersamentrekking ofwel contractie zorgen.
Een skeletspier is opgebouwd uit meerdere spierbundels, elk omgeven door een
bindweefselvlies. Zo’n bundel bestaat uit een groot aantal spiervezels. Dan zijn
de eigenlijke spiercellen.
sport en doping
-8-
8
In het cytoplasma van de spiervezels zitten de zogeheten contractiele
elementen. Dat zijn twee typen draadvormige eiwitten (actine en myosine), die
zich kunnen verkorten. Doen ze dat, dan wordt de hele spiervezel korter.
Verkorten alle spiervezels in een spierbundel, dan doet de spier dat ook.
sport en doping
-9-
9
Opdacht 3: Dwarsgestreepte spiervezels
Neem een stukje gaar gekookt kippenvlees. Een klein stukje (vezels uit elkaar
halen met prepareernaalden). Leg dat 2/3 minuten in een horlogeglas met
Orceïne om het te kleuren (dan is het beter te zien onder de microscoop). Haal
het weefsel eruit en spoel het licht af. Haal het daarna extra fijn uit elkaar met
een prepareernaald op een objectglas doe er een dekglaasje op en druk
voorzichtig (met achterkant prepareernaald) aan (squashen). Ook zonder
kleuring (microscoop donker instellen) blijkt dat de vezels vaak nog wel redelijk
goed te zien zijn als het niet mogelijk is om ze te kleuren. Ook kun je een vast
preparaat gebruiken. Maak een tekening van het microscopische preparaat.
ZENUWEN en HERSENEN
Om te spieren te laten bewegen en om de coördinatie tussen de spieren te
regelen zijn zenuwen en hersenen nodig. De hersenen kunnen b.v. de biceps
opdracht geven om samen te trekken. Daartoe sturen de hersenen langs
zenuwen impulsen (hele kleine elektrische stroompjes) naar de spier.
De zenuw die een spier aanstuurt, bestaat uit veel axonen van motorische
zenuwcellen. Elk axon vertakt zich aan het eind en ieder takje is met een
motorisch eindplaatje (via synapsen) verbonden met een 'eigen' spiervezel. Je
noemt de motorische zenuwcel, samen met de axon en alle spiervezels die hij
bestuurt, de motorische eenheid of motor unit. Een impuls via een
motorische eenheid heeft samentrekking van een aantal spiervezels tot gevolg.
Voor deze motorische eenheid geldt de alles-of-niets-wet: de spiervezels
trekken samen of helemaal niet.
sport en doping
- 10 -
10
De mate waarin een spier als geheel samentrekt, kan precies geregeld worden,
doordat er in de spier een groot aantal motorische eenheden zitten. Alleen bij
maximale krachtsinspanning trekt een spier zich met alle motorische eenheden
samen.
Spieren waarmee je vrij grove bewegingen maken, zoals je beenspieren, hebben
per motorische eenheid wel honderden spiervezels. In spieren waarmee je hele
precieze bewegingen kan maken, zoals de spieren in je gezicht en die van je
vingers, bevatten de motorische eenheden maar weinig zenuwvezels. Daar kun
je de spiervezels heel precies aansturen.
Opdracht 4: Spanning in je spieren
1. Noem de achtereenvolgende onderdelen van het lichaam, die betrokken
zijn bij het samentrekken van een spier. Begin bij de hersenen en eindig
bij de spiervezels.
2. a. Wat is kramp?
b. Waarom stopt kramp als je de spier stevig rekt?
De hersenen en de zenuwen zorgen ook voor een andere verdeling van het bloed
over de organen. Je hebt namelijk naast je animale (bewuste) zenuwstelsel, ook
een autonoom zenuwstelsel. Dit zenuwstelsel regelt de functies waar je geen
zeggenschap over hebt, zoals ademhaling, hartslag en spijsvertering.
Het autonome zenuwstelsel bestaat uit twee systemen die een tegengestelde
werking hebben en samen zorgen dat alles goed functioneert.
Het (ortho)sympathische zenuwstelsel is vooral actief als jijzelf actief bent.
Het stimuleert de hartslag, verhoogt de bloedsuikerspiegel en de spanning in de
spieren. Tegelijk remt het de spijsvertering, door te zorgen dat er weinig bloed
naar de darmwand gaat.
Het parasympathische zenuwstelsel zorgt juist voor rust van het lichaam en
is vooral actief als je je ontspant of slaapt. Het stimuleert de
spijsverteringsorganen, remt de hartslag en de ademhaling en verlaagt de
bloedsuikerspiegel.
De doelwitorganen van het parasympathish en het sympathish zenuwstelsel
zijn dezelfde. Het zijn de organen die met de stofwisseling te maken hebben:
zoals hart, klieren en de spieren van de darmen en de blaas. Doordat deze
organen verbonden zijn met zenuwen van de twee autonome systemen, kan de
activiteit zeer nauwkeurig worden geregeld. Men spreekt van de dubbele
innervatie van deze organen. Het autonome zenuwstelsel staat in nauw contact
met delen van de hersenen (vooral de hersenstam), maar vormt grotendeels een
heel apart systeem.
sport en doping
- 11 -
11
sport en doping
- 12 -
12
Opdracht 5: Sympathiek zenuwstelsel?
In het schema zie je hoe de bloedstroom verdeeld wordt bij een flinke
inspanning. Schrijf naast inspanning en rust welk deel van het autonome
zenuwstelsel de doorbloeding reguleert.
Bloedverdeling bij inspanning
=
3-5 %
4-5 %
Ingewanden Hartspier
25-30 %
4-5 %
0,5-1 %
Botten
3-5 %
2-3 %
Nieren
20-25 %
4-6 %
Hersenen
15 %
80-85 %
Spieren
15-20 %
Bloedverdeling in rust =
Er zijn een aantal opvallende verschillen:
a. spieren
rust 15 – 20 %
b. verteringsorganen rust 25 – 30 %
c. hersenen
rust 15 %
actie 80 – 85 %.
actie 3- 5 %
actie 4 – 6 %
a. Verklaar het verschil tussen rust en actie in alle drie de gevallen.
b. Men raadt af om te eten vlak vóór een flinke inspanning. Verklaar.
sport en doping
- 13 -
13
SPORTEN, SPIEREN EN KRACHT
Je spieren ontwikkelen kracht. Maar soms heb je veel
kracht nodig (gewicht heffen, trap lopen), soms heb je
weinig kracht nodig (een potlood optillen)
Maar wat is kracht eigenlijk?
Voor de beantwoording van deze vraag, moeten we een uitstapje maken naar de
natuurkunde.
Eén van de belangrijkste natuurkundigen uit de
geschiedenis van de mensheid, Isaac Newton (1643 –
1727) heeft het antwoord gegeven.
Hij formuleerde de Tweede Hoofdwet van de mechanica:
F = m*a
Dit betekent: kracht ( F ) = massa ( m ) x versnelling (a).
Bijvoorbeeld als iemand hard traint, neemt zijn kracht toe (hogere F). Gaan we
er van uit de zijn massa gelijk is gebleven, dan kan deze persoon hoger springen
(hogere a).
Iemand die te veel eet krijgt een hogere massa ( m ). Deze persoon zal dus bij
gelijke kracht, minder hoog kunnen springen.
Nog even herhalen: Een spier bestaat uit spiervezels.
Een zenuw bestaat uit vele dunne zenuwvezels, zoals ook een elektriciteitsdraad
uit vele kleine draadjes bestaat. De spiervezels die aangesloten zijn op één
zenuwvezel, worden een motorische eenheid genoemd.
In de tekening hieronder zijn twee motorische eenheden getekend.
sport en doping
- 14 -
14
Kleine, fijne spieren zoals oogspieren, bevatten vijf motorische eenheden, grote
spieren zoals de dijbeenspier bevatten er honderden. Doordat de hersenen meer
of minder eenheden inschakelen, door meer of minder impulsen te sturen, kan
de spierkracht gevarieerd worden.
Opdracht 6: Kracht
Vragen
1. Leg in eigen woorden uit hoe je de spierkracht kunt regelen.
2. Leg uit dat het belangrijk is voor het regelen van de kracht van een spier,
dat elke motorische eenheid zijn eigen zenuwdraadje heeft.
3. Leg uit met F = m.a, hoe iemand met behulp van spierversterkende
middelen hoger kan springen.
SPORTEN EN ENERGIE
Om te bewegen hebben je spieren energie nodig. Deze energie halen de
spiercellen uit de stofwisseling, vooral uit de verbanding van glucose. Bij de
stofwisseling wordt telkens chemische energie opgeslagen of juist weer
vrijgemaakt. Cellen kunnen dus met energie 'schuiven'. Ze gebruiken daarvoor
het organische molecuul ATP ( = de afkorting van adenosinetrifosfaat).
ATP kun je vergelijken met een kleine accu, die steeds weer te laden is. Als er
energie in de cel beschikbaar komt, wordt het meteen in ATP vastgelegd.
Andersom kan de energie er ook weer heel snel uit vrijgemaakt worden.
ATP wordt ingezet als een bepaalde reactie een of meer eenheden ATP kost. Bij
het aan elkaar koppelen van de glucosemoleculen tot zetmeel worden
steeds energie-eenheden uit ATP gebruikt. Die eenheden komen weer vrij als
zetmeel afgebroken wordt.
sport en doping
- 15 -
15
De hoeveelheid ATP in het lichaam is erg klein. Als iemand van 70 kg gaat
hardlopen met een snelheid van 15 km per uur, dan is de voorraad energie in de
ATP-accu in 12 seconden uitgeput! De energievoorraad in de accu moet dus
steeds worden aangevuld.
Dit doet het lichaam door verbranding (dissimilatie). De energie die bij
verbranding vrij komt, wordt gebruikt om ATP te maken. De rest komt onder
andere vrij als warmte. Glucose is de favoriete brandstof in cellen.
Verbanding van glucose.
De glycolyse gebeurt in het cytoplasma,
de rest in het mitochondrium.
De eerste stap is de splitsing van het glucose in twee gelijke helften. Deze
splitsing wordt glycolyse (glyco = glucose, lyse = splitsen) genoemd. Het levert
een beetje energie op in de vorm van 2 ATP.
Vervolgens worden de halve glucose-moleculen verder afgebroken. Die afbraak
gebeurt door een ingewikkelde serie reacties. Voor elke reactie in de serie zijn
specifieke enzymen nodig. Aan het einde van de vele reacties die
achtereenvolgens plaatsvinden zijn de halve glucosemoleculen elk gesplitst in
drie moleculen koolstofdioxide (CO2) en drie moleculen water (H2O). Door deze
totale afbraak van een glucosemolecuul heeft de cel ook de mogelijkheid om er
veel (36) ATP bij te vormen.
Samengevat is de netto reactie van de verbranding van glucose:
C6H12O6 + 6O2 ► 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
glucose + zuurstof ► koolstofdioxide + water + energie
Je spiercellen kunnen suiker (glucose), vet en eiwit als brandstof gebruiken. Bij
gezonde sporters wordt eerst zoveel mogelijk suiker gebruikt en daarna het vet
en als laatste het eiwit.
sport en doping
- 16 -
16
Opdracht 7: Energie
Hieronder staat een eenvoudig schema van een spier.
1. Wat stellen a, b, c en d voor? (vul in bij de tekening)
2. Wat is e? (vul in bij de tekening)
3. Hoe komen a en b het lichaam binnen en uiteindelijk bij de spier?
4. Hoe verlaten c en d het lichaam?
5. Leg uit hoe een grotere hoeveelheid glucose tot meer “e ” leidt.
6. Iemand is aan het sporten. De persoon krijgt langzamerhand vermoeide
spieren. Toch gaat hij nog een tijd door. De volgende dag heeft deze
persoon pijnlijke spieren.
Hoe zou dat veroorzaakt kunnen zijn?
SPORT EN SPORTDRANKJES
Eigenlijk probeert iedereen (?) zijn/ haar
sportprestaties te verbeteren, door te trainen, maar
soms ook door het gebruik van sportdrankjes.
Er zijn de laatste jaren veel drankjes op de markt
verschenen, die allemaal een bepaalde invloed hebben
op het lichaam.
Isostar bijvoorbeeld bevat veel suiker, dat verbrand
wordt, waardoor er energie vrijkomt. Het zelfde geldt
voor Dextro Energie. Dit zijn tabletjes met pure
druivensuiker ( glucose ).
sport en doping
- 17 -
17
Een ander opvallend en zeer succesvol drankje is Red Bull.
Niet alleen sporters gebruiken het, maar ook mensen die
examen moeten doen of die nachtdiensten draaien.
Waarom heeft Red Bull zo veel succes? Heeft het alleen met
reclame te maken of zou het echt werken?
Als we op het etiket van een blikje Red Bull kijken, dan zien we
dat het veel glucose en cafeïne bevat!
Het effect van glucose kennen we al, maar hoe zit het met cafeïne?
‘s Morgens vroeg hoor je mensen vaak zeggen: “Nu eerst een kop koffie om
wakker te worden en op gang te komen”!
Het blijkt dat cafeïne inwerkt op de synapsen van de zenuwen en dat het een
positief effect heeft.
Cafeïne is dus een stimulerend middel!
Cafeïne heeft meer effecten: bloedvaten in hart en longen worden verwijd, de
hartfrequentie neemt toe, de ademhaling neemt toe en er gaat wat minder bloed
naar de hersenen, kortom de bloedverdeling over de organen wordt beïnvloed,
zodat je actiever kunt zijn.
Het effect van cafeïne blijft lang merkbaar. De oorzaak daarvan is de lange
halfwaardetijd. De halfwaardetijd is de tijd die nodig is om de helft van de
oorspronkelijke hoeveelheid over te houden. De halfwaardetijd van cafeïne is 4
uur.
Opdracht 8: Koffie!
1. Stel iemand begint de dag ( 10 uur ) met 8 koppen koffie. Hoeveel
“koppen koffie “ heeft deze persoon om 18.00 uur nog in het bloed?
2. Practicum watervlo.
Sportdrankjes hebben niet alleen effect op de mens, maar ook op andere
diersoorten. Om dat te onderzoeken gebruiken we de watervlo (Daphnia pulex).
sport en doping
- 18 -
18
We onderzoeken het effect van een aantal stoffen op de hartslag.
Natuurlijk gebruiken we water als controle!
We gaan als volgt te werk:
Neem een objectglas met de holle kant boven en haal uit het bekerglas met een
pasteurpipet (brede opening) 5 watervlooien en deponeer deze in de holte van
het objectglas. Filtreer overmaat aan water weg, zodat alleen de holte voorzien is
van water. Laat de watervlooien gedurende 1 minuut acclimatiseren. Leg het
preparaat onder de microscoop en bekijk de watervlooien bij 100 x . Zoek het
kloppend hart (zie afbeelding). Degene die achter de microscoop zit, telt eerst
voor zichzelf om het hartslagritme te leren kennen. Daarna neem je een
potlood/balpen en tik je op de tafel en tel je mee. De partner telt ook mee en
schrijft de waarden in de tabel. Je telt gedurende 15 sec. Dat doe je 3x en
daarna reken je het gemiddelde uit. Ook deze noteer je in de tabel.
Om het effect van koffie, Red bull en eventueel sportdrank te onderzoeken, ga je
als volgt te werk:
Doe 2 druppels water uit de pipet met de watervlooien op het objectglas in de
uitholling en voeg daar 1 druppel van de nader te onderzoeken (verdunde) stof
toe.
Water
Koffie
Red bull
Isostar
1 keer
2e keer
3e keer
Gemiddelde
hartslag
e
NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK
Biologie, scheikunde, bewegingswetenschappen enz. behoren tot de
natuurwetenschappen. Het onderzoek bij deze vakken gaat volgens bepaalde
regels. Het volgende voorbeeld maakt dat duidelijk.
Iedereen kent de volgende waarneming: “zonder licht gaat een plant dood”.
Een onderzoeker wil dat aantonen en hij doet het volgende experiment:
Hij neemt een plant, zet hem twee weken in het licht en zorgt ervoor dat de
plant voldoende water krijgt .
De plant groeit goed en na een tijdje is hij een stuk groter geworden met grote,
groene bladeren.
De onderzoeker concludeert:
Een plant heeft inderdaad licht nodig!
Wat heeft deze onderzoeker over het hoofd gezien, waardoor de conclusie niet
geldig is?
sport en doping
- 19 -
19
Hij is vergeten een andere vergelijkbare plant in het donker te zetten! Dit noemt
men de controle of blanco proef, de proef die bewijst dat inderdaad licht er voor
gezorgd heeft dat de plant goed is gegroeid.
De onderzoeker moest er natuurlijk ook voor zorgen dat alle andere factoren bij
beide planten gelijk waren (soort plant, grootte, water, voeding enz.)
Opdracht 9: Onderzoek op school
In dit blok moet je veel theorie zelf opzoeken. Je kunt gebruik maken van
internet ( bioplek en 10voorbiologie) en de lesboeken voor de bovenbouw. In
deze opdracht ga je op zoek naar informatie over het zenuwstelsel en bereid je
het onderzoek op school voor. Na het onderzoek maak je een verslag en lever je
de gemaakte tekeningen en de krantenartikelen in.
Al eerder werd gesproken over koffie (opdracht over de halfwaardetijd). Cafeïne
stimuleert het zenuwstelsel. Het effect van cafeïne is per individu verschillend. Je
gaat een onderzoek uitvoeren op school over het effect van cafeïne op de
hartslag en de reactiesnelheid.
1. Zoek een goed plaatje van de anatomie van het autonome zenuwstelsel.
Leg uit hoe de verschillende delen van het autonome zenuwstelsel de
lichaamsfuncties regelen.
2. We gaan gebruik maken van koffie in ons onderzoek. Bereken met behulp
van de tabel de hoeveelheid cafeïne in 100 ml koffie.
3. Zoek op hoe cafeïne het autonome zenuwstelsel beïnvloedt.
4. Bij welke delen van een onderzoeksverslag horen deze gegevens?
Cafeïnegehalte van een groot aantal producten
1
1
1
1
kop koffie
kop cafeïnevrije koffie
kop oploskoffie
glas cola (250 ml)
80 mg
3 mg
60 mg
20 mg
Voor koffie is uitgegaan van een zetsterkte van 45 gram koffie per liter; een
kopje koffie heeft een inhoud van 125 ml. Voor thee is uitgegaan van de zetwijze
zoals beschreven op de verpakking (1 zakje, 3-5 minuten trekken), een kopje
heeft een inhoud van 125 ml.
Je weet nu een aantal belangrijke zaken over het autonome zenuwstelsel en over
de werking van cafeïne. De hoofdvraag (onderzoeksvraag) is gegeven.
5. Welke deelvragen kun je bedenken om de hoofdvraag te beantwoorden?
6. Wat is vanuit de door jullie gevonden theorie het door jullie verwachte
antwoord op de vraagstelling?
sport en doping
- 20 -
20
Bij een reactietest meet je de tijd tussen het tijdstip van de toegediende prikkel
en het tijdstip van de reactie. We meten de reactiesnelheid op twee manieren.
 Gebruik de volgende website om je reactiesnelheid te testen:
http://www.bbc.co.uk/science/humanbody/sleep/sheep/
 Op het moment dat de proefpersoon een liniaal ziet vallen, grijpt hij/zij
hem met duim en wijsvinger zonder zijn/haar arm van tafel te halen. De
onderzoeker kan vervolgens de afstand aflezen die de liniaal heeft
afgelegd. De bijbehorende reactietijd staat in tabel 1 weergeven.
Daarnaast meten we ook de hartslagfrequentie. De hartslagfrequentie is aan de
polsslag te meten door gedurende 15 seconden (stopwatch) het aantal
hartslagen te tellen.
Tabel 1
afstand
in cm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
tijd in
sec
0.045
0.064
0.078
0.090
0.101
0.111
0.120
0.128
0.136
0.143
afstand
in cm
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
tijd in
sec
0.150
0.156
0.163
0.169
0.175
0.181
0.186
0.192
0.197
0.202
afstand
in cm
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
tijd in
sec
0.207
0.212
0.217
0.221
0.226
0.230
0.235
0.239
0.243
0.247
afstand
in cm
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
tijd in
sec
0.252
0.256
0.260
0.263
0.267
0.271
0.275
0.278
0.282
0.286
Elke groep doet de drie testen om de invloed van cafeïne op het zenuwstelsel te
meten. Voor het onderzoek moet een vrijwilliger, die van koffie (een beetje
suiker en melk toegestaan), als proefpersoon deze ochtend (of middag) bij de
sectie Biologie op visite gaan. De proefpersoon mag vooraf nog geen koffie,
energy drink of cola gedronken hebben en moet gewend zijn koffie te drinken.
Om het werkelijke effect te kunnen meten wordt het onderzoek ook uitgevoerd
bij dezelfde proefpersoon met cafeïne vrije koffie.
Vragen
7. Leg uit waarom je ook cafeïne vrije drankjes moet gebruiken.
8. Leg ook uit waarom je dezelfde proefpersoon moet gebruiken. Verwerk
deze antwoorden later ook in je verslag
9. Maak een werkplan met een duidelijke taakverdeling. Laat de docent het
werkplan controleren. Het werkplan moet je als bijlage in je verslag
opnemen.
De eerste meting zonder koffie of cola, is de nulwaarde. Voer iedere meting drie
maal uit. De proefpersoon drinkt 100 mL koffie, als de koffie op is wordt direct én
na 5 minuten een meting gedaan. Vervolgens drinkt de proefpersoon weer 100
mL koffie en wordt opnieuw direct én na 5 minuten een meting gedaan. Dit
herhaalt zich tot de proefpersoon tenminste 3 maal 100 mL koffie gedronken
heeft. Vul de tabellen in met de meetgegevens.
sport en doping
- 21 -
21
Voorbeeldtabel:
Test 1:
hartslag
direct 1 direct 2 direct 3 na 5 min 1 na 5 min 2 na 5 min 3
zonder koffie 70
72
66
68
71
69
100 mL koffie
200 mL koffie
300 mL koffie
400 mL koffie
500 mL koffie
600 mL koffie
700 mL koffie
Schrijf duidelijk op hoe je de tests hebt uitgevoerd, wat je gebruikt hebt en hoe
je het gebruikt hebt.
Vraag
10.Leg uit waarom je elke meting drie maal moet doen. Wat gebruik je
vervolgens voor je resultaten?
De gevonden gegevens bij het koffiepracticum moeten verwerkt worden in één of
meerdere grafieken. Je hebt een aantal mogelijkheden. Je kunt je gegevens
weergeven in een lijngrafiek, een staafdiagram of een cirkeldiagram. Een uitleg
over het maken van een grafiek kun je vast in je wiskundeboek vinden. Kies voor
je verslag de grafiek die je resultaten het duidelijkst weergeeft.
Je hebt nu de gegevens verwerkt in een grafiek. Nu moet je de hoofdvraag en de
deelvragen beantwoorden. Schrijf eerst de vragen op en dan het door jullie
gevonden antwoord. Vergelijk dit vervolgens met jullie hypothese. Geef een
verklaring voor andere of niet verwachte resultaten. Kijk vooral samen nog even
terug op het onderzoek en probeer duidelijk aan te geven waar dingen niet
helemaal goed en fantastisch gegaan zijn.
De verslaglegging
Om een cijfer voor al dit werk te verdienen moet je een duidelijk verslag van dit
practicum inleveren.








samenvatting (staat vooraan, maar schrijf je als laatste)
inleiding (met informatie over cafeïne, zenuwstelsel)
vraagstelling (naar aanleiding van de watervlo)
hypothese
materialen en methode
resultaten
conclusie
discussie
sport en doping
- 22 -
22
Daarnaast zorg je dat alle opdrachten van dit opdrachtenboekje gemaakt en/of
afgevinkt zijn.
 Oh ja, we willen absoluut niet weten of je de opdracht leuk gevonden hebt.
Geef dus in het verslag geen “mening”…….
Gebruikte bronnen:
Biologie voor de bovenbouw deel 4H, Bijsterbosch e.a., Wolters Noordhoff Groningen,
1993
Biologie de mens, B.A. Bennema, Wolters Noordhoff Groningen, 1979
www.10voobiologie.nl (schoolsleutel: BiologieSSG)
sport en doping
- 23 -
23
Bijlage: beoordelingsmodel.
Op deze punten wordt je verslag beoordeeld.
Inleiding
Opdracht 1: Zoek op en leg uit
- animale/autonoom zenuwstelsel. 0.4pt.
- parasymphatisch/(ortho)sympatisch deel autonome zenuwstelsel. 0.4pt
- Zoek een goed plaatje van de anatomie van dit deel van het zenuwstelsel. 0.3 pt
- Probeer aan te geven hoe de verschillende delen van het autonome
zenuwstelsel de lichaamsfuncties regelen.0.4 pt
- Alles: 1.5 pt
De onderzoeksvraag is: Wat zijn de effecten van het gebruik van cafeïne in de vorm van
koffie of cola op de reactiesnelheid?
Opdracht 2: Bereken en zoek op
- Bereken hiervoor de hoeveelheid cafeïne in 100 ml koffie en 100 ml cola. 0.1 pt
Zoek op hoe cafeïne het autonome zenuwstelsel beïnvloedt. 0.4 pt
- Bij welke delen van het verslag horen deze gegevens?
- Alles: 0.5 pt
Opdracht 3: Maak deelvragen en geef een hypothese
- Welke deelvragen kun je bedenken om de hoofdvraag te beantwoorden? 0,5 pt
- Wat is vanuit de door jullie gevonden theorie het door jullie verwachte antwoord op de
vraagstelling? (Hypothese) 0.5 pt
Alle twee: 1 pt.
Opdracht 4: Maak een werkplan
Maak een werkplan met een duidelijke taakverdeling. Laat de docent het werkplan
controleren. Het werkplan moet je als bijlage in je verslag opnemen. Geef ook aan of de
proefpersoon koffie of cola gaat drinken!
1 pt
Opdracht 5: Een inzichtvraag tussendoor
Leg uit waarom je ook cafeïne vrije drankjes moet gebruiken. 0.4 pt
Leg ook uit waarom je dezelfde proefpersoon moet gebruiken. 0.4 pt
Verwerk deze antwoorden in je verslag (waar hoort dit bij?) Materiaal en methode of
werkplan  indien juist: 0.2 pt.
Alles: 1 pt
sport en doping
- 24 -
24
Opdracht 6: Maak een overzicht van je handelingen
Schrijf duidelijk op hoe je de tests hebt uitgevoerd, wat je gebruikt hebt en hoe je het gebruikt
hebt. Dit hoort bij het Materialen en methoden deel van je verslag. Waarom moet je dit goed
opschrijven?
Materialen en methode: 1 pt / Materiaal óf methode: 0.5 pt / Beide niet of onjuist: 0 pt.
Alles: 1 pt.
Opdracht 7: Een inzichtvraag tussendoor
Leg uit waarom je elke meting drie maal moet doen. Wat gebruik je vervolgens voor je
resultaten?
Alle twee juist: 0.5 pt / één van de twee juist: 0.2 pt / geen van beide juist: 0 pt.
Opdracht 8: Verwerking van de meetgegevens
De gevonden gegevens bij het koffiepracticum moeten verwerkt worden in één of meerdere
grafieken. Je hebt een aantal mogelijkheden. Je kunt je gegevens weergeven in een
lijngrafiek, een staafdiagram of een cirkeldiagram. Een uitleg over
het maken van een grafiek kun je vast in je wiskundeboek vinden. Kies voor je verslag de
grafiek die je resultaten het duidelijkst weergeeft.
0.5 punt: Kloppende grafiek, logische keuze / Geen punten: Onjuist ingevoerde
gegevens, onlogische keuze.
Opdracht 9: Conclusie
Nu moet je de hoofdvraag en de deelvragen beantwoorden.
Schrijf eerst de vragen op en dan het door jullie gevonden antwoord. 0.5 pt.
Vergelijk dit vervolgens met jullie hypothese. 0.5 pt
1 punt: alles / 0.5 punt:
Opdracht 10: Discussie en evaluatie
Je hebt nu de hoofdvraag en de deelvragen beantwoord. Vergelijk de antwoorden met jullie
hypothese. Geef een verklaring voor andere of niet verwachte resultaten. Kijk vooral samen
nog even terug op het onderzoek en probeer duidelijk aan te geven waar dingen niet
helemaal goed en fantastisch gegaan zijn.
0.5 pt
Totaal 8.5 punten voor inhoud verslag.
Max. 1 punt voor lay-out:
sport en doping
- 25 -
25
- 0 pt
 Losse blaadjes
 Er lijkt niet te zijn
nagedacht over de
opmaak
 Geen plaatjes of
plaatjes die de inhoud
niet ondersteunen
+/- 0,5 pt
 Blaadjes zitten scheef
 Iets rommelige
opmaak
 Plaatjes als vulling die
niets met de tekst te
maken hebben
+ 1 pt
 Blaadjes zitten netjes
in een mapje
 Nette opmaak
 Overzichtelijk werk
 Plaatjes ondersteunen
de tekst
1/2 punt voor logboek.
sport en doping
- 26 -
26