powerpoint evenwicht

Thema Evenwicht
•
•
•
•
•
In een organisme
In een orgaan
In een cel
In een populatie
In een ecosysteem
Thema 5 EVENWICHT
B.st. 1
•
•
•
•
In een organisme:
Stress ontstaat door verstoring evenwicht
Lichaam staat ingesteld op bepaald niveau
Bijv. temperatuurregulatiesysteem, hart- en
ademhalingscentrum
• Autonome deel van de hersenen: hersenstam
• Zie Binas
Temperatuurcentrum(hersenstam)
• Stofwisselingsprocessen produceren lichaamswarmte. Dit wordt
nauwelijks beïnvloed door de omgeving. De lichaamswarmte kwijtraken of
vasthouden om de temperatuur constant te houden, hangt voor een groot
deel af van de omgevingstemperatuur en het vochtgehalte in de lucht.
• Het warmtecentrum krijgt via koude- en warmtezintuigen informatie en is
in staat met behulp van de korte huidreflexbanen de temperatuurprikkels
te versterken, dus onafhankelijk van de warmte- en koude zintuigen.
Dat is bijvoorbeeld belangrijk bij:
- Extreem sterke afkoeling (bevriezingsverschijnselen)
- Warmtestuwing door zware lichamelijk arbeid als het erg warm
weer is.
- Inwerking van bijvoorbeeld afbraakproducten en toxinen van
bacteriën en andere lichaamsvreemde eiwitten.
- Andere gifstoffen
Hersenstam(roze)
Hersenstam
Truncus cerebri
Hersenstam (in roze)
Synoniemen
Truncus
Latijn
encephali
Portaal
Biologie
Inspanning
• Reactie: warmte komt vrij, kans op oververhitting
• Dus: temperatuurregulatiecentrum zorgt voor
aanpassingen zoals zweetklieren activeren,
bloedvaten verder openen (shuntbloedvaten)
• Ademhalingscentrum: krijgt info over O2 en CO2
via chemoreceptoren
• Rectie: meer ademhalingsbewegingen (sneller en
dieper)
• Uitademing CO2 en inademing O2
• CO2-gehalte in bloed daalt dan
EVENWICHTEN
• Stabiel evenwicht
• Labiel evenwicht
• Evenwichten in lichaam zijn labiel en
dynamisch
• Labiel: makkelijk te verstoren
• Dynamisch: voortdurend veranderingen
• Bijv. temperatuur lichaam of
glucoseconcentratie in bloed
Andere kenmerken evenwichten
• Weerstand en veerkracht
• Weerstand: lichaam probeert veranderingen
te voorkomen
• Veeerkracht: organismen in staat om
evenwichtssituatie te herstellen
• Hoe heet dat? HOMEOSTASE
• Vaak geregeld door hormonen
Dieren met een constante
lichaamstemperatuur
• Sterke weerstand en weinig veerkracht op gebied
van lichaamstemperatuur
• Vogels en zoogdieren warmbloedig
• Constante waarde
• Bij afwijkingen door onderkoeling en
oververhitting:
• Snel dreiging van sterven
• Mens: grote problemen onder 35 en boven 41
graden
Warmbloedig
• De lichaamstemperatuur is gewoonlijk hoger dan
de omgevingstemperatuur en vrijwel constant,
ofwel schommelend tussen 36,5 ̊C en 37,5 ̊C.
Twee factoren spelen een grote rol om de
temperatuur stabiel te houden:
De fysieke warmteproductie dient gelijk te zijn
aan de warmteafgifte.
• De warmte zal over het hele lichaam verdeeld
moeten worden. De bloedsomloop staat daar
mede garant voor
Dieren met wisselende temperatuur
• Koudbloedigen dus
• Weinig weerstand en grote veerkracht
• Optimale temperatuur verandert?
Lichaamstemperatuur verschuift vrijwel
meteen en dus verlaging activiteit
• Veerkracht groot: stijgt temperatuur weer in
goede richting?
• Bij Koudbloedigen gaat lichaamsactiviteit
omhoog
SPORTEN
• Veerkracht wordt getraind
• Duurtraining: hart- en bloedvaten +
ademhalingsstelsel verbeteren
• Krachttraining: spieren versterken
• Intensieve training: tolerantie tegen melkzuur
vergroten
• Betere kleding, schoeisel, isotone
energiedranken: invloed op prestatie
• Zintuigen, hersenen en coördinatie: oefenen op
apparaten (denk ook aan ruimtevaart)
EVENWICHT IN EEN ORGAAN
B.st. 2
LEVER:
Via poortader ontvangst allerlei stoffen vanuit de
darmen
Leverslagader levert zuurstof
Activiteiten lever:
Opslag glucose als glycogeen, Omzetten
aminozuren in andere aminozuren (transamineren)
Afbreken aminozuren (desaminering)
Etc.
Lees de tekst boek blz. 236
Regeling bloedsuikerspiegel (bioplek)
• http://www.bioplek.org/animaties/homeostas
e/eilandjesvl.html
Zie Bioplek voor functies lever
• http://www.bioplek.org/animaties/mens_over
igen/lever.html
De huid
• Betrokken bij regeling vetgehalte in het bloed
• Als maximale glycogeenopslag wordt bereikt? Glucose wordt nu
omgezet in vetzuren en vervolgens in triglyceriden
• (vet = 1 glycerol + 3 vetzuren)
• Vetcellen in vetweefsel nemen triglyceriden op + nemen overmaat
aan vetten op
• Daardoor evenwicht in bloed in hoeveelheid brandstof
• Vet: vetweefsel in huid, rondom organen en in beenmerg (geel of
rood?)
• Risico’s op hart- en vaatziekten (vet rondom organen)
• Opgeslagen vet teveel? Vetcellen geven leptine af
• Leptine bereikt hersenen: stimuleert het verzadigingscentrum
• Gevolg: hongergevoel neem af
EVENWICHT IN EEN CEL
B.st. 3
•
•
•
•
•
In cellen:
Bepaalde waarden handhaven zoals;
Constante pH
Watergehalte
Concentratie stoffen zoals CO2 en O2
Constante pH
• Reden: Optimumwaarde vele enzymen handhaven
• NaHCO3 (natriumwaterstofcarbonaat) = buffer Voorkomt
verstoring
• Hoe werkt dat?
Natriumwaterstofcarbonaat wordt in het lichaam in grote hoeveelheden geproduceerd
door de alvleesklier om de zure maaginhoud te neutraliseren in de twaalfvingerige darm:
NaHCO3 + HCl → Na+ + Cl− + H2O + CO2
Met een base reageert het als:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
• Probleem bij maagperforatie:
pH daalt dan, ook in de aanwezige cellen
Water
• Cellen bevatten hoeveelheid water met daarin
opgeloste stoffen
• Water zorgt ervoor dat allerlei reacties kunnen
plaatsvinden
• Stoffen kunnen makkelijk worden verplaatst
binnen de cel
• Osmotische effecten mogelijk
• Cel kan dan uitdrogen of openbarsten
• Osmotische waarde: wat is dat ook alweer?
• Lactase deficiëntie als voorbeeld
Lactase deficiëntie
70% van de migranten uit Midden-Oosten, India en Afrika
verdragen geen lactose
Niet iedereen heeft last van klachten door de verminderde
opname van lactose
Als er geen of niet voldoende lactase wordt aangemaakt, kan
lactose in onze voeding niet goed verteerd worden. Lactose
komt dan onverteerd in de dikke darm terecht. De bacteriën
in de dikke darm, de darmflora, gaan lactose ‘vergisten’
Gevolg kan zijn: osmotische werking in darmen dus opname
van water vanuit de darmcellen richting de darmen .
Veel extra water in de darmen en dus Sproeipoep
O2 en CO2
• Concentratie daarvan wordt bepaald door
• Diffusie
• Verschuiving evenwicht tussen hemoglobine en
oxyhemoglobine
• Wat is het verschil tussen deze 2 soorten
hemoglobinesoorten?
• Longen: diffusie O2 vanuit longblaasjes naar vooral
rode bloedcellen en een beetje in het bloed zelf
• Rode bloedcellen: hemoglobine
• Bloed stroomt constant dus altijd diffusie van O2
• In weefsels wordt dit afgestaan
Tegenstroomprincipe
• Zie afb. 10 blz.240 en lees de tekst goed
• Voortdurend overdracht van warmte tussen
slagaders en aders die dicht tegen elkaar aan
liggen
• Er gaat in de poten van vogels dus weinig warmte
verloren
• Reden: verschil in temperatuur tussen poten en
de rest van het lichaam van een vogel
• Bijv. ‘s-Winters Poten 0 graden Celsius en
kerntemperatuur lichaam 41 graden Celsius
Tegenstroomprincipe (bioplek)
• http://www.bioplek.org/animaties/bloed/tege
nstroomprincipe.html
Evenwicht in zenuwcellen 1
• Donnan-evenwicht:
• Geldt voor verschillende ionen
• Na+, K+ en Cl- verschillen in conceentratie tussen
cytoplasma en de omgeving van de zenuwcel
• Buiten de cel: Na+ en Cl- ionen
• In cytoplasma K+ ionen
• In cytoplasma ook negatief geladen eiwitionen
• Oorzaak: door pH in zenuwcel worden H+ ionen
afgesplitst van deze eiwitten
• Vervolg volgende dia
Evenwicht in zenuwcellen 2
• Eiwitionen kunnen celmembranen niet passeren
• 2 effecten:
• Door diffusie Na+ naar binnen en K+ ionen naar
buiten
• Cl- ionen verplaatsen zich nauwelijks
• Doorlaarbaarheid voor Na+ en K+ is gering
omdat deze kanalen dicht zijn
• Er komen maar weinig Na+ ionen naar binnen
• Na+ en K+ bereiken geen Donnan-evenwicht
• Vervolg: volgende dia
Evenwicht in zenuwcellen 3
• In zenuwcel in rust leidt dat tot een potentiaalverschil waarbij de
binnenkant negatief is geladen t.o.v. de buitenkant van
-70 mV ofwel de rustpotentiaal
Zie afb. 11 blz. 241
Evenwicht kan woren verstoord door binding neurotransmitters of
door prikkeling celmembraan
Doorlaatbaarheid voor Na+ en K+ verandert daardoor
Beide ionen gaan op weg naar hun Donnan-evenwicht
Hierdoorr veranderring membraanpotentiaal
Wanneer verschil in elektrische lading afneemt tot ongeveer
-50 mV ontstaat een impuls (actiepotentiaal)
Tijdens herstelfase: rustpotentiaal wordt hersteld (Natriumkaliumpomp)
Impulsen
• http://www.bioplek.org/animaties/zenuwstels
el/AXONcellulair.html
• Bekijk deze animatie goed
Evenwicht en celdeling
• Evenwicht tussen celdeling en celsterfte
• Wanneer en wanneer niet?
• Apoptose: cellen sterven af bijv. vliezen tussen
vingers of bij foutieve celdelingen die niet
hersteld kunnen worden
• Lees dit onderdeel goed door
Celdeling (mitose) (bioplek)
• Celdeling
• http://www.bioplek.org/animaties/cel/mitose
.html
• Celcyclus
• http://www.bioplek.org/animaties/cel/celcycl
us.html
Evenwicht in een populatie
•
•
•
•
Natuurlijk evenwicht
J-curve
S-curve
R-strategen (soorten met een hoog geboortecijfer)
Weinig broedzorg, jongen kwetsbaar, kans op
volwassen worden klein.
• K-strategen (soorten met een laag geboortecijfer) Zorg
voor nakomelingen groot, kans om volwassen te
worden is groot.
• Lees dit onderdeel goed door en bekijk Samengevat !!
• Examenreader ecologie ook goed bekijken
Nash-evenwicht
Amerikaanse wiskundige
Nobelprijs 1994
• Lees dit onderdeel eens goed door
• NIET leren
Evenwicht in een ecosysteem
• Pionier-ecosysteem (labiel evenwicht)
• Successie
• Latere stadia in opbouwend ecosysteem
steeds stabieler
• Uiteindelijk: climaxstadium
• Kenmerk climaxstadium:
• Evenwicht in energie en biomassa
Bijzonderheden
• In ons lichaam veel soorten micro-organismen
• Evenwicht tussen vreemde indringers via
afweerreacties te bestrijden én acceptie van
soorten die ons voordeel opleveren en in ieder
geval géén nadeel
• Mutualisme
• Commensalisme
• Zo’n evenwicht is labiel:
• Darminfecties komen namelijk vaak voor
• Parasieten: nadeel voor de gastheer
Virus en gastheer
• Nieuwe virussen zorgen voor sterfte van een groot deel
betreffende populatie
• Indien dat virus niet snel een nieuw slachtoffer vindt zal het
verdwijnen
• Deel populatie dat overleeft is resistent geworden
• Virussen alleen succesvol als overlevingskans (fitness) van
de geïnfecteerde soort niet minder wordt
• In begin: snelle opeenvolging van aanpassingen bij zowel
virus als zijn gastheer (co-evolutie)
• Gastheer krijgt bepaalde mate van resistentie én virus
wordt gematigder
• Dus langer verblijf in slachtoffer dat daardoor langer
virussen kan verspreiden
Vlinderbloemige plant en bacterie
• Bacteriën leven in knolletjes van wortels van
vlinderbloemige planten
• Bacteriën maken nitraat uit stikstofgas uit de
lucht en geven dat af in de bodem
• Planten nemen dat op
• Planten producereen glucose (fotosynthese)
die deze knolletjesbacteriën kunnen opnemen
• Mutualisme
Kolonisatie van een eiland
• Niet elke soort heeft evenveel kans om zich op
dat eiland te vestigen
• Verspreidingsmogelijkheden en tolerantie tegen
allerlei wisselende factoren spelen een rol
• Toeval speelt ook een rol: zijn er al concurrenten?
Predator wil vestigen maar nog geen
prooidieren?
• Er zijn toch een aantal wetmatigheden en er kan
bij kolonisatie een evenwicht ontstaan
• Zie volgende dia
MacArthur en Wilson
Theorie ontwikkeld in 1967
• 2 processen bepalen het aantal soorten op een eiland:
• 1. De immigratie
• Hoe meer soorten er al zijn, hoe lager de
immigratiesnelheid
Bedenk eens een argument/reden?
• 2. De extinctie = uitsterven van reeds aanwezige
soorten
• Hoe meer soorten aanwezig, hoe hoger de
extinctiesnelheid
Bedenk eens een argument/reden?
Kolonisatie van een eiland
MacArthur en Wilson