Samenvatting 6 VWO Thema 5 Impulsgeleiding

Samenvatting 6 VWO Thema 5 Impulsgeleiding
DOELSTELLING 1
Je moet kunnen beschrijven hoe impulsen in een neuron ontstaan en hoe de voortgeleiding en de
overdracht van impulsen plaatsvindt.
• Rustpotentiaal van een neuron.
– De natrium-kaliumpomp transporteert actief veel Na+-ionen de cel uit en iets minder K+-ionen de cel
in. Hierdoor ontstaat een potentiaalverschil op het celmembraan.
– De binnenzijde van het celmembraan van een neuron heeft een lading van ca. – 70 mV ten
opzichte van de buitenzijde van het celmembraan.
– De energie voor de natrium-kaliumpomp wordt geleverd door ATP.
• Actiepotentiaal (impuls): ontstaat volgens de alles-of-nietswet, als het potentiaalverschil is afgenomen
tot de drempelwaarde.
– Depolarisatie. De porie-eiwitten voor Na+-ionen gaan open, waardoor Na+-ionen de cel in
diffunderen (natriuminflux). De binnenzijde van het celmembraan wordt positief ten opzichte van de
buitenzijde (ca. + 30 mV).
– Repolarisatie. De porie-eiwitten voor Na+-ionen gaan dicht en die voor K+-ionen gaan open. K+ionen diffunderen naar buiten (kaliumefflux). De binnenzijde van het celmembraan wordt weer negatief
geladen ten opzichte van de buitenzijde, en bereikt zelfs een kleine hyperpolarisatie.
– Duur: ongeveer 1 ms (depolarisatie en repolarisatie samen).
• Herstel van de normale ionenverdeling door de natrium-kaliumpomp.
– Duur: ongeveer 1 ms.
• Refractaire periode.
– Tijdens de repolarisatie kan er geen nieuwe actiepotentiaal ontstaan.
– Tijdens het herstel van de normale ionenverdeling is de drempelwaarde voor een nieuwe
actiepotentiaal verhoogd.
• Impulsgeleiding in een ongemyeliniseerde neuronuitloper.
– Op een bepaalde plaats vindt depolarisatie plaats (er ontstaat een actiepotentiaal).
– Hierdoor ontstaat een potentiaalverschil met de naastgelegen plaats in de impulsgeleidingsrichting:
zowel binnen als buiten het celmembraan ontstaan elektrische stroompjes.
– Als gevolg hiervan wordt op de naastgelegen plaats de drempelwaarde overschreden.
– Op de naastgelegen plaats vindt depolarisatie plaats: de actiepotentiaal heeft zich verplaatst.
– Op de oorspronkelijke plaats vindt repolarisatie plaats. Dit deel van het celmembraan bevindt zich
in de refractaire periode.
– De impulsgeleidingssnelheid is laag (maximaal 2 m/s).
• Impulsgeleiding in een neuronuitloper met myelineschede.
– De myelineschede heeft een isolerende werking.
– Sprongsgewijze (saltatoire) impulsgeleiding: alleen bij insnoeringen kunnen depolarisaties
ontstaan.
– De elektrische stroompjes lopen van insnoering naar insnoering.
– De impulsgeleidingssnelheid is hoog (maximaal 120 m/s).
• Bouw van een synaps.
– Presynaptisch element: bevat veel mitochondriën en synaptische blaasjes met een
neurotransmitter (bijv. acetylcholine)..
– Synapsspleet: bevat enzymen die moleculen van neurotransmitters snel afbreken (bijv.
cholinesterase).
– Postsynaptisch element: bevat receptoreiwitten in het celmembraan.
– Motorisch eindplaatje: de contactplaats tussen een motorisch neuron en een spiervezel.
• Impulsoverdracht in synapsen.
• Eén postsynaptisch neuron heeft een groot aantal synapsen met andere neuronen.
– De presynaptische neuronen kunnen verschillende neurotransmitters bevatten. Vooral in de
hersenen zijn er veel verschillende neurotransmitters.
• Receptoreiwitten in het postsynaptische membraan reageren specifiek op een neurotransmitter.
– Exciterend: onder invloed van een bepaalde neurotransmitter ontstaat een kleine depolarisatie
(EPSP).
– Inhiberend: onder invloed van een andere neurotransmitter ontstaat een kleine hyperpolarisatie
(IPSP).
– Summatie: als het verschil tussen het totale aantal EPSP’s en IPSP’s binnen een bepaalde, korte
•
tijd de drempelwaarde bereikt, ontstaat in het postsynaptische membraan een actiepotentiaal.
Beïnvloeding van synapsen.
– Neuromodulatie: stoffen beïnvloeden de werking van bepaalde neurotransmitters.
– Endorfines en morfine: verminderen het voelen van pijn, doordat ze zich hechten aan
receptoreiwitten op postsynaptische membranen van bepaalde synapsen in de hersenen.
– Amfetamine: opwekkend, doordat het de neurotransmitter noradrenaline vrijmaakt in bepaalde
synapsen in de hersenen.
– Valium: kalmerend, doordat het de inhiberende werking van een neurotransmitter in de hersenen
versterkt.
– Cocaïne: geeft een prettig gevoel, doordat het de neurotransmitter dopamine vrijmaakt in bepaalde
synapsen in de hersenen.
DOELSTELLING 2
Je moet drie typen zintuigen kunnen noemen met hun functie. Ook moet je kunnen beschrijven hoe
impulsen ontstaan onder invloed van prikkels.
• Zintuigen die prikkels uit het externe milieu registreren:
– o.a. gezichtszintuigen, gehoorzintuigen, reukzintuig, koudezintuigen, warmtezintuigen, tastzintuigen
en drukzintuigen;
– worden vooral gebruikt bij het bemachtigen van voedsel en bij het signaleren van gevaar.
• Zintuigen die prikkels uit het interne milieu registreren:
– o.a. pH-receptoren, osmoreceptoren, chemoreceptoren en baroreceptoren;
– worden vooral gebruikt bij homeostatische regelmechanismen.
• Zintuigen die veranderingen in de spanning in een spier of de stand van een lichaamsdeel registreren
(proprioceptoren):
– o.a. spierspoeltjes, peessensoren en evenwichtszintuigen;
– worden vooral gebruikt bij bewegingen en bij handhaving van de lichaamshouding en het
evenwicht.
• Prikkeling van zintuigcellen kan impulsen opwekken in de aangesloten sensorische neuronen.
– Bij sommige zintuigcellen door het vrijkomen van een neurotransmitter.
– Bij andere zintuigcellen door het optreden van een depolarisatie.
– Een sterkere prikkeling van zintuigcellen leidt tot een hogere impulsfrequentie in het sensorisch
neuron.
– Adequate prikkel: de soort prikkel waarvoor de drempelwaarde van een zintuigcel het laagst is.
• Adaptatie: wanneer een prikkel enige tijd aanhoudt neemt de impulsfrequentie in de sensorische
neuronen af.
DOELSTELLING 3
Je moet de kenmerken en functies van de delen van een oog kunnen noemen.
• Wenkbrauwen: zorgen ervoor dat zweet (vocht) langs de ogen loopt.
• Wimpers: beschermen de ogen tegen vuil en te fel licht.
• Traanklieren: produceren traanvocht.
– Traanvocht: reinigt de ogen en beschermt de ogen tegen uitdroging.
• Oogleden: verspreiden traanvocht over de ogen en beschermen de ogen.
• Traanbuizen: voeren traanvocht af naar de neusholte.
• Oogspieren: draaien het oog in de gewenste richting.
• Harde oogvlies (wit): stevig; geeft bescherming.
• Hoornvlies (doorzichtig): de voortzetting van het harde oogvlies aan de voorkant.
• Vaatvlies: bevat veel bloedvaten.
– Het vaatvlies zorgt voor de voeding van een groot deel van het oog.
• Iris (gekleurd): de voortzetting van het vaatvlies aan de voorkant.
– Pupil: opening in de iris.
• Voorste oogkamer: tussen hoornvlies en iris.
– De voorste oogkamer is met vocht gevuld.
• Netvlies: bevat zintuigcellen en neuronen.
– Over het netvlies lopen bloedvaten.
• Gele vlek: plaats in het centrum van het netvlies.
• Oogzenuw: geleidt impulsen naar de hersenen.
• Blinde vlek: plaats van het netvlies waar de oogzenuw het oog verlaat.
•
•
•
– De blinde vlek bevat geen zintuigcellen.
Lens: achter de iris en de pupil.
Straalvormig lichaam: rondom de lens.
– Lens en straalvormig lichaam zorgen ervoor dat er een scherp beeld op het netvlies ontstaat.
Glasachtig lichaam (geleiachtig): houdt het netvlies op zijn plaats.
DOELSTELLING 4
Je moet kunnen beschrijven hoe de beeldvorming door de ooglenzen plaatsvindt en hoe oogafwijkingen
worden veroorzaakt en kunnen worden verholpen.
• Bij lenzen wordt de ligging van het brandpunt (focus) bepaald door de vorm van een lens.
– Bij een holle (negatieve) lens ligt het brandpunt voor de lens.
– Bij een bolle (positieve) lens ligt het brandpunt achter de lens. Naarmate een lens boller is, is de
brandpuntsafstand kleiner.
• Een beeld is scherp als wordt voldaan aan de lenzenformule:
–
–
–
•
•
b = beeldafstand.
v = voorwerpsafstand.
f = brandpuntsafstand.
Op het netvlies wordt een omgekeerd, verkleind beeld gevormd.
– In de optische centra in de grote hersenen wordt dit beeld ‘vertaald’ in een normale waarneming.
Accommoderen: de vorm van de ooglenzen wordt aangepast wanneer de afstand waarop een
voorwerp zich bevindt, minder is dan ongeveer vijf meter.
– De accommodatiespieren (kringspieren in de straalvormige lichamen) trekken zich reflexmatig
samen (fixatiereflex).
– De ooglenzen worden boller door hun elasticiteit.
– Als de accommodatiespieren zich minder samentrekken, worden de ooglenzen platter door de druk
van de glasachtige lichamen.
•
Bij het zien in de verte
– ontspannen
– groot
Bij het zien van dichtbij
– samengetrokken
– klein
– De accommodatiespieren zijn
– – De diameter van de
straalvormige lichamen is
– De lensbandjes zijn
– strak gespannen
– minder strak gespannen
– De lenzen zijn
– zo plat mogelijk
– boller
– De ogen zijn
– in rusttoestand
– geaccommodeerd
• Nabijheidspunt: de kleinste afstand waarop een voorwerp scherp kan worden waargenomen.
– Deze afstand is afhankelijk van de elasticiteit van de ooglenzen.
• Oogafwijkingen.
Bijziendheid
Verziendheid
Ouderdomsverziendheid
– – Voorwerpen
– – scherp worden
– – niet scherp
– – niet scherp
van
waargenomen
worden
worden
dichtbij kunnen
waargenomen
waargenomen
– – Voorwerpen
– – niet scherp
– – scherp worden
– – scherp worden
van
worden
waargenomen
waargenomen
veraf kunnen
waargenomen
– – de oogbol is te
– – de oogbol is te
– – de lens is minder
– – Mogelijke
oorzaken
lang
kort
elastisch geworden
– de lens is in
– –
de lens is in
rusttoestand niet plat
genoeg
– Te verhelpen met
– negatieve lenzen
geaccommodeerde
toestand niet bol
genoeg
– positieve lenzen
– – lenzen die aan de
onderkant boller zijn
dan aan de
bovenkant
•
Staar: vertroebeling van een ooglens.
– Staar is een ouderdomsverschijnsel, maar kan ook worden veroorzaakt door ziekten (bijv.
stoornissen in de stofwisseling).
– Een troebele ooglens kan worden vervangen door een kunststoflens.
DOELSTELLING 5
Je moet de bouw en de werking van het netvlies kunnen beschrijven.
• Het netvlies bestaat uit drie lagen:
– een laag neuronen (tegen het glasachtig lichaam aan): geleiden impulsen naar het centrale
zenuwstelsel;
– een laag zintuigcellen (staafjes en kegeltjes);
– een laag pigmentcellen: pigment absorbeert licht.
• Gele vlek: het centrum van het netvlies.
– Bij het kijken naar een voorwerp worden de ogen zó gericht (gefixeerd) dat het beeld van dat
voorwerp op de gele vlek valt.
– In de gele vlek wordt het scherpste beeld waargenomen.
• Blinde vlek: de plaats waar de oogzenuw het oog verlaat.
– De uitlopers van neuronen gaan door het netvlies, het vaatvlies en het harde oogvlies heen.
– De blinde vlek bevat geen zintuigcellen.
•
Staafjes
Kegeltjes
– De functie is
– het zien van contrasten
– het zien van kleuren
– – verspreid over het hele
– – vooral in de gele vlek en in
– Ze komen voor
netvlies, maar niet in de gele
de
vlek
directe omgeving daarvan
– De prikkeldrempel is
– laag
– hoog
– Ze worden gebruikt
– in het licht en in de
– in het licht
schemering
– – een aantal staafjes in
– – één kegeltje in contact met
– Via synapsen staat
contact
één neuron (gele vlek) of een
met één neuron
aantal kegeltjes in contact met
één neuron
• Staafjes en kegeltjes bevatten lichtgevoelige pigmenten.
– Onder invloed van licht wordt pigment (bijv. rodopsine in staafjes) afgebroken. Hierdoor kunnen
impulsen ontstaan in de aangesloten neuronen.
– Het pigment wordt weer teruggevormd. Tijdens deze terugvorming is een staafje of kegeltje tijdelijk
ongevoelig voor licht.
• Staafjes zijn gevoelig voor bijna alle kleuren licht, maar vrijwel ongevoelig voor rood licht.
• Kegeltjes zijn (afhankelijk van het type) gevoelig voor rood licht, voor groen licht of voor blauw licht.
– Wanneer meerdere typen kegeltjes tegelijkertijd worden geprikkeld, worden mengkleuren
waargenomen.
– Wanneer de drie typen kegeltjes even sterk worden geprikkeld, wordt wit licht waargenomen.
• Donkeradaptatie: wanneer de zintuigcellen voor licht niet of zwak geprikkeld worden, daalt de
drempelwaarde.
• Pupilreflex: beschermt de zintuigcellen in het netvlies tegen een te hoge lichtintensiteit.
– Reflexboog van de pupilreflex: zintuigcellen in het netvlies – sensorische neuronen – hersenstam –
motorische neuronen – kringspieren en straalsgewijs lopende spieren in de iris.
– Als er fel licht op het netvlies valt, trekken de kringspieren zich samen en ontspannen de
straalsgewijs lopende spieren zich. Hierdoor wordt de pupil kleiner.
– Als er zwak licht op het netvlies valt, ontspannen de kringspieren zich en trekken de straalsgewijs
lopende spieren zich samen. Hierdoor wordt de pupil groter.
DOELSTELLING 6
Je moet de functies en de kenmerken van de delen van de hersenen kunnen noemen.
• De hersenen zijn omgeven door hersenvliezen; de holten in de hersenen zijn gevuld met hersenvocht.
•
•
•
•
•
Grote hersenen.
– Functie: het verwerken van impulsen afkomstig van receptoren en het regelen van bewegingen die
bewust worden gemaakt.
– In de schors ligt de grijze stof: cellichamen van schakelneuronen.
– In het merg ligt de witte stof: uitlopers van schakelneuronen.
Hersencentra: groepen cellichamen van schakelneuronen in de schors van de grote hersenen.
– In primaire sensorische centra (bijv. optische centra, gehoorcentra) worden binnenkomende
impulsen verwerkt. Pas als de impulsen hier zijn aangekomen en verwerkt, neem je iets bewust
waar.
– In secundaire sensorische centra (associatiecentra) wordt verband gelegd met eerdere
waarnemingen.
– In primaire motorische centra ontstaan impulsen voor bewegingen die je bewust maakt.
– In secundaire motorische centra worden bewegingen op elkaar afgestemd (bijv. in het
schrijfcentrum en het spreekcentrum).
Kleine hersenen.
– Functie: het coördineren van bewegingen (o.a. het handhaven van het evenwicht).
– In de schors ligt de grijze stof: cellichamen van schakelneuronen.
– In het merg ligt de witte stof: uitlopers van schakelneuronen.
Hersenstam, met o.a. verlengde merg, hypothalamus en hypofyse.
– Functie: geleiden van impulsen van het ruggenmerg naar de grote en kleine hersenen en
omgekeerd, van impulsen van zenuwen in hoofd en hals naar de grote en kleine hersenen en
omgekeerd, en van impulsen in reflexbogen van hoofd en hals.
– In het verlengde merg kruisen impulsbanen elkaar: de impulsen van de linkerhelft van de hersenen
gaan naar de rechterlichaamshelft en omgekeerd.
– In het verlengde merg bevinden zich centra van het autonome zenuwstelsel (o.a. cardiovasculair
centrum en ademcentrum).
– De hypothalamus controleert veel homeostatische regelmechanismen.
– De hypothalamus bestuurt het hormoonstelsel (door middel van releasing factors).
– De hypofyse geeft hormonen af aan het bloed.
Diepte zien (stereoscopie).
– De oogzenuwen kruisen elkaar gedeeltelijk in het chiasma opticum. De impulsen van het
linkergedeelte van het netvlies van beide ogen worden naar het linker optisch centrum geleid en
die van het rechtergedeelte naar het rechter optisch centrum.
– Door de vergelijking van de beelden van beide ogen in de optische centra wordt diepte
waargenomen.
– De hoek tussen de twee oogassen is afhankelijk van de afstand van het voorwerp waarop
gefixeerd wordt. Deze hoek wordt waargenomen met de spierspoeltjes die de mate van
samentrekking van de oogspieren registreren.
– Ook de beweging van voorwerpen, de relatieve grootte en de schaduw spelen een rol bij het
waarnemen van diepte.
DOELSTELLING 7
Je moet de bouw en functie van het ruggenmerg kunnen beschrijven.
• Aan de rugzijde komen gevoelszenuwen het ruggenmerg binnen.
– Spinale ganglia (ruggenmergszenuwknopen) bevatten de cellichamen van sensorische neuronen.
• Aan de buikzijde verlaten bewegingszenuwen het ruggenmerg.
• In de schors ligt de witte stof: uitlopers van schakelneuronen, die van en naar de hersenen lopen.
• In het merg ligt de grijze stof: cellichamen van schakelneuronen (in het midden en aan de rugzijde) en
van motorische neuronen (aan de buikzijde).
• Centraal kanaal: holte gevuld met vocht die in verbinding staat met de hersenholten.
• Functies van het ruggenmerg:
– geleiden van impulsen van zenuwen in romp en ledematen naar de hersenen en omgekeerd;
– geleiden van impulsen in reflexbogen van romp en ledematen.
DOELSTELLING 8
Je moet de weefsels voor beweging kunnen noemen met hun kenmerken.
• Glad spierweefsel: in de wand van buisvormige of holle organen en in de huid.
– Bestaat uit afzonderlijke cellen, elk met een celkern.
•
•
– Trage samentrekking, onder invloed van het autonome zenuwstelsel of van hormonen.
– Niet te beïnvloeden door de wil.
– Raakt niet snel vermoeid.
Dwarsgestreept spierweefsel: in skeletspieren en in huidspieren.
– Bestaat uit spiervezels, die elk zijn ontstaan door versmelting van vele spiercellen.
– Snelle samentrekking, onder invloed van het animale zenuwstelsel.
– Te beïnvloeden door de wil.
– Raakt snel vermoeid.
Hartspierweefsel: in het hart.
– Bestaat uit spiercellen met vertakkingen.
– Samentrekking wordt veroorzaakt door impulsen uit de sinusknoop. De sinusknoop kan in zijn
werking worden beïnvloed door het autonome zenuwstelsel en door hormonen.
– Niet te beïnvloeden door de wil.
– Raakt niet snel vermoeid.
DOELSTELLING 9
Je moet de bouw en werking van skeletspieren kunnen beschrijven.
• Bouw van een skeletspier.
– Spierschede: bindweefsel om de spier.
– Pees: bevestigen een spier aan het beenvlies van een been. Een pees bestaat uit bindweefsel met
vooral collagene (niet-elastische) vezels.
– Spierbundel: bundels spiervezels, omgeven door bindweefsel.
– Spiervezel: bevat veel celkernen, myofibrillen, mitochondriën en glycogeenkorrels.
– Myofibril: een bundel filamenten (eiwitdraden).
– Actinefilamenten (dun) en myosinefilamenten (dik), die in een regelmatig patroon in sarcomeren
gerangschikt liggen.
• Motorische eenheid: alle spiervezels die via motorische eindplaatjes in verbinding staan met één
motorisch neuron.
– Via de motorische eindplaatjes worden impulsen van een motorisch neuron overgebracht op de
spiervezels.
– Alles-of-nietswet: alle spiervezels van een motorische eenheid trekken zich gelijktijdig maximaal
samen.
– De kracht die een spier levert is afhankelijk van het aantal motorische eenheden dat zich gelijktijdig
samentrekt.
• Contractie (samentrekking) van een spiervezel.
– Onder invloed van de neurotransmitter acetylcholine gaan porie-eiwitten voor Ca2+-ionen open.
Ca2+-ionen diffunderen de spiervezel in.
– Ca2+-ionen binden zich aan de actinefilamenten, die daardoor van vorm veranderen. Hierdoor
kunnen bindingen ontstaan tussen de koppen van myosinefilamenten en de actinefilamenten.
– De myosinefilamenten veranderen van vorm en trekken de uiteinden van een sarcomeer naar
elkaar toe.
– Als de spiervezel zich weer ontspant, worden de bindingen tussen de koppen van de
myosinefilamenten en de actinefilamenten verbroken. Hierbij worden ATP-moleculen gesplitst.
• Dissimilatie in een spier.
– Bij contractie vindt in de spier een intensieve dissimilatie plaats. Hierbij wordt ATP gevormd.
– De in de spier aanwezige glucose en zuurstof worden eerst verbruikt (er vindt aërobe dissimilatie
plaats).
– Glycogeen wordt omgezet in glucose. Aan myoglobine wordt zuurstof onttrokken (er vindt aërobe
dissimilatie plaats).
– Bij zuurstofgebrek wordt glucose omgezet in melkzuur (er vindt anaërobe dissimilatie plaats). De
pH in de spier daalt (verzuring). Hierdoor wordt extra zuurstof aan hemoglobine en myoglobine
onttrokken (bohreffect) en ontstaat een moe gevoel in de spier.
• Bij een houding of beweging zijn meestal vele spieren betrokken.
– Hierbij kunnen reflexen een rol spelen.
• Spiertonus (spierspanning): in normale, ontspannen toestand oefent een spier een lichte kracht uit op
de aanhechtingsplaatsen van de pezen.
– De spiertonus wordt veroorzaakt doordat motorische neuronen zo nu en dan impulsen geleiden.
– Relaxatie: de spiertonus wordt verlaagd.
•
•
•
Antagonisten: spieren waarvan het samentrekken een tegengesteld effect heeft (bijv. biceps en
triceps).
– Isotonische contractie: een spiercontractie die een beweging veroorzaakt. In de antagonist vindt
meestal relaxatie plaats.
– Isometrische contractie: een spiercontractie die geen beweging veroorzaakt (bijv. bij het
handhaven van een lichaamshouding).
Door training kunnen skeletspieren betere prestaties leveren.
– Training op kracht geeft zwaardere spieren.
– Training op uithoudingsvermogen geeft beter doorbloede spieren.
Bij topsport wordt soms doping gebruikt om de prestaties te verhogen.
– Door spierversterkende middelen (vaak met anabole steroïden) wordt de spierkracht vergroot.
– Door stimulerende middelen wordt minder gauw vermoeidheid gevoeld.
Leren onderzoeken
Je hebt onderzocht of de lichtintensiteit en de hoeveelheid geluid in verschillende ruimten in school voldoet aan
de daarvoor geldende normen.
Leren en werken
Je hebt informatie gekregen over het beroep neuroloog.