Basisstof 1: Impulsen

Huiswerk uitwerkingen:
Basisstof 1: Impulsen
Achtergrond informatie anatomie van het zenuwstelsel:
Het zenuwstelsel bestaat uit het centrale zenuwstelsel (CZS) en het perifere zenuwstelsel (PZS).
Deze verdeling is gebaseerd op de locatie: CZS zijn hersenen en ruggenmerg, PZS alle zenuwen die
door het lichaam lopen buiten het ruggenmerg en de hersenen.
Het perifere zenuwstelsel (PZS) is een deel van het zenuwstelsel dat buiten het centrale zenuwstelsel
(CZS) is gelegen. Het perifere zenuwstelsel vormt de verbindingen van en naar de organen/weefsels
en het centrale zenuwstelsel. Het wordt naar functie verdeeld in het autonome zenuwstelsel en het
somatisch zenuwstelsel (het somatische deel van het animale zenuwstelsel). Het bestaat uit 31 paar
spinale zenuwen uit het ruggenmerg, 12 paar hersenzenuwen uit de hersenstam, 2 grensstrengen die
links en rechts naast de wervelkolom liggen en hun bijbehorende zenuwcellen die tevens buiten het
centrale zenuwstelsel liggen.
Het zenuwstelsel kent hiernaast ook een verdeling in een animaal deel en een visceraal ofwel
autonoom deel. Het autonome zenuwstelsel, ook vegetatieve of viscerale zenuwstelsel geheten, is
het deel van het perifere zenuwstelsel dat een groot aantal onbewust plaatsvindende functies
reguleert.
AUTONOME ZENUWSTELSEL
Het autonome zenuwstelsel wordt onderverdeeld in een orthosympathisch deel en een
parasympathisch deel. Het orthosympathische deel is voor activatie tot werk en arbeid, het
parasympathische deel is voor activatie tot rust en herstel. De locatie vanwaar de aansturende
zenuwen van het parasympathische of orthosympathische deel van het autonome zenwustelsel uit
het CZS komen is zeer verschillend.
HET ANIMALE ZENUWSTELSEL
Het animale zenuwstelsel bestaat uit een centraal zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) en een
somatisch deel dat tot het perifere zenuwstelsel behoort (de zenuwen van hoofd, romp en
ledematen). Het somatisch zenuwstelsel controleert de interacties met de buitenwereld. De
sensorische neuronen brengen boodschappen aan vanuit de waarnemingsorganen (ogen, oren, neus,
huid, enz.); de motorische neuronen activeren de skeletspieren, bijvoorbeeld om je hoofd te draaien.
Mensen kunnen bewust controle uitoefenen over dit zenuwstelsel (vandaar ook de naam willekeurig
zenuwstelsel).
VRAGEN BIJ BASISSTOF 1
OPDRACHT 1
1) Het somatische deel (dit betekent hetzelfde als perifeer) van het animale zenuwstelsel
2) Hart, longen, maag, lever
3) Een dendriet voert de impuls naar het cellichaam, de axon voert de impuls van het
cellichaam af.
4) A. Links zie je een gevoelszenuwcel. Deze zenuwcellen hebben
dendrieten en een axon. In de gevoelszenuw loopt een bundel
gevoelszenuwcellen van de zintuig naar het ruggenmerg. De impuls loopt via de
dendriet naar het cellichaam dat in een ganlion buiten het ruggenmerg ligt.
Vanuit daar loopt de impuls via de axon door het ruggenmerg in.
B. Het plaatje tussen vraag 2 en 3 is van een motorische zenuwcel. Bundels
hiervan zijn te vinden in motorische zenuwen. Zij voeren via een lang axon een
boodschap vanuit het ruggenmerg naar een spier. Het cellichaam en de
dendrieten liggen in het ruggenmerg dus in de zenuwbaan tref je alleen het axon aan.
C. Bij een gemengde zenuw vind je onderdelen van zowel motorische als sensorische
zenuwen. Van een motorische is dit ten alle tijden een axon, maar van het sensorische
neuron kan dit zowel een dendriet als een axon zijn (afhankelijk van waar het ganglion ligt)
Dit plaatje geeft een mooi overzicht van de mogelijkheden in het zenuwstelsel.
5) Bij een zenuwdoorsnijding wordt een zenuwcel doorgesneden die soms wel een meter of
meer lang is. Die ene enkele cel zal zich moeten herstellen. Dat is lastig want de uiteinden
moeten weer naar elkaar toegroeien, de myelineschede die bestaat uit de cellen van
Schwann is kapot en de omhulling van de zenuwbaan waarschijnlijk ook (steunweefsel). Dat
gaat dus veel moeilijker dan het herstellen van een snijwond waarbij kleine cellen kapot
gegaan zijn die vervangen worden door nieuwe cellen die weer tegen elkaar aangroeien en
zo de wond dichten. Als de zenuwbuis nog intact is zie je dat zenuwcellen weer langzaam in
de juiste richting kunnen groeien (1 mm per dag) maar de kans dat ze weer netjes op de
juiste plek aanhechten is minimaal.
6) Hersentumoren zijn tumoren van het steunweefsel van de hersenen: de gliacellen. Een
hersentumor wordt dan ook wel een glioom genoemd. Enkele voorbeelden: astrocytoom,
glioblastoom en oligodendroglioom.
7) Zintuigcellen heten ook wel receptoren omdat zij informatie ontvangen.
8) Neuronen heten ook wel conductoren omdat zij informatie doorgeven.
9) Spiercellen en kliercellen heten ook wel effectoren omdat zij
onder effect staan van een zenuw. Via hun bewerkstelligt het
zenuwstelsel een effect.
10) Zie het plaatje hiernaast en het plaatje bij de opdrachten.
OPDRACHT 2
1) Omdat de rustpotentiaal bewerkstelligd wordt door een actieve pomp: de Na/K pomp die
energie verbruikt, kun je deze alleen waarnemen in levende cellen die nog ATP genereren en
deze actief kunnen verbruiken.
2) Bij depolarisatie gaan de Natrium kanalen open en is er een influx van Natrium de cel in.
Hierdoor verandert de lading over het membraan naar positief aan de binnenkant tov de
buitenkant. Bij repolarisatie gaan de kaliumkanalen open waardoor kalium de cel uit kan
waardoor de lading binnen en buiten de cel weer de andere kant op trekt.
In rust is de verdeling van de ionen over het membraan van een zenuwcel als volgt (voorbeeld van
een proefdiermodel (inktvis)) .
Omdat er meer Na+ aan de buitenkant zit dan binnenin de cel zal Na+ van nature eigenlijk via diffusie
de cel in willen. Hetzelfde geldt, maar dan omgekeerd voor K+. Dit kan alleen niet want er zit een
celmembraan tussen! Om beweging over en weer toch mogelijk te maken heeft de cel ionkanalen.
Dit zijn gespecialiseerde eiwitten die als kanaal functioneren om specifieke ionen door te laten:
In rust zijn alle natriumkanalen dicht. Sommige kaliumkanalen zijn wel open en lekken kalium naar
buiten vanwege diffussie van hoge naar lage concentratie kalium. Maar kaliumionen worden ook
terug de cel ingetrokken door de relatief negatievere electrische lading in de cel dan buiten de cel.
Uiteindelijk is er een evenwicht tussen de electrische lading over het membraan en de
diffussiesnelheid. Dit evenwicht geeft een uiteindelijke verdeling van ionen binnen en buiten de cel
en een rustpotentiaal van -70 milliVolt.
3) Tijdens de refractaire periode ofwel hyperpolarisatie is de verdeling van de ionen
doorgeschoten. De natriumkanalen zijn dicht en de kaliumkanalen zijn nog steeds open
waardoor de lading aan de buitenkant van de cel doorschiet en het potentiaal over het
membraan zelfs nog lager is dan -70 mV.
4) De impulsfrequentie in een neuron wordt bepaald door de duur van een enkele impuls en
het opheffen van de refractaire periode na de actiepotentiaal. Pas dan kan er een nieuwe
impuls ontstaan. Beide fases duren een milliseconde. Dus in totaal 2 mSec per impuls. Dit
geeft 500 impulsen per seconde.
5) Impulsen gaan alleen 1 kant op en nooit terug naar de oorspronkelijke locatie omdat de
impuls niet terug kan naar waar hij vandaan kwam omdat daar de rustpotentiaal nog niet is
hersteld.
6) Zie 5
7) Omdat daar de electrische stroompjes alleen nog optreden waar geen myeline schede is en
wat de geleiding sneller doet verlopen dan als ze langs de volledige lengte van de zenuwvezel
zou moeten snellen. De geleiding is hier 120 m/sec.
8) De tweede functie is dus versnellen van impulsgeleiding. De myelineschede zorgt voor
isolatie en bescherming van de axonen en voorkomt dat signalen van het ene neuron op het
andere kunnen overspringen. Daarnaast verhoogt de vettige myeline de snelheid en de
nauwkeurigheid waarmee signalen worden doorgegeven.
9) Myelineschede wordt vervangen door littekenweefsel op een groot aantal ‘random’ locaties
in het zenuwstelsel. Als de myelineschede rond de zenuwvezels beschadigd raakt of
vernietigd wordt, worden de impulsen trager en trager of worden ze helemaal niet meer
doorgegeven. De impuls loopt nu over de hele lengte van de vezel, wat een stuk langer duurt
dan de geleiding van knoop tot knoop. Myelineverlies kan ook kortsluiting of blokkades van
zenuwimpulsen veroorzaken. Zo’n gebiedje van vernietigd myeline wordt een lesie of plaque
genoemd. De vertraagde of geblokkeerde impulsen veroorzaken heel wat symptomen, die
allen duiden op een verstoorde functionele activiteit van het zenuwstelsel.
OPDRACHT 3
1) Omdat alleen het postsynaptische membraan receptoreiwitten bevat voor de
neurotransmitters die vrijkomen uit het presynaptische membraan en omdat het
presynaptische membraan volledig gedepolariseerd is en na loslating van neurotransmitters
aan het herstellen is en dus uberhaupt niet ontvankelijk is voor een nieuwe stimulus.
2) Er ontstaat niet altijd een actiepotentiaal op het postsynaptisch membraan als er op een
presynaptisch membraan een actiepotentiaal aankomt omdat: a) het een inhibitoir signaal
kan doorgeven en dus juist een actiepotentiaal voorkomt, of b) het een te zwak signaal kan
doorgeven waardoor de drempelwaarde niet overschreden wordt.
3) Sarin blokkeert het enzym acetylcholinesterase dat ACTH ofwel Acetylcholine, afbreekt.
Acetylcholine is een neurotransmitter, die vooral betrokken is bij de impulsoverdracht van
zenuwcellen naar skeletspiercellen. Ook op vele andere plaatsen in het lichaam brengt
acetylcholine prikkels over, waardoor maag en darmen samentrekken, sappen uitgescheiden
worden door de spijsverteringsklieren, slijm in de bronchi wordt aangemaakt, de pupil
vernauwt of bepaalde bloedvaten wijder worden. Doordat ACTH niet meer afgebroken wordt
blijft het de skeletspieren stimuleren tot samentrekken waardoor er kramp en constrictie van
spieren plaatsvindt.
4) Het heeft tot functie dat de vrouw minder pijn voelt en gelukkiger is.
5) Een goed getrainde atleet maakt in zijn hypofyse verhoogde levels van endorfines aan.
Endorfines zijn belangrijk bij het onderdrukken van pijn gevoel maar ook bij het creëren van
een gelukzalig gevoel. Chemisch gezien zijn endorfines verwant aan de opiaten (drugs zoals
opium en morfine). De opiaten werken op de opioid receptor in het pre-synaptisch
membraan: opioid receptoren inhiberen neurotransmitter afgifte (vb: inhibitie van GABA,
De neurotransmitter GABA remt de afgifte van dopamine. Alles bij elkaar opgeteld heeft
deze atleet dus gewoon afkickverschijnselen.
6) Neuron 2 stimuleert zowel neuron 4 als
4
1
5. 4 en 5 vormen alleen een
actiepotentiaal als tegelijkertijd 2
depolarisaties ontstaan. 4 zal dus niet
2
aangaan maar 5 wel. 5 heeft een dubbel
positief effect op 7. Dus ja!
5
7
7) Neuron 3 kan in zijn eentje 5 niet
aanzetten, maar kan wel 6 activeren.
3
Dus ook hier een signaal naar 7. Er is
geen hyperpolarisatie van 7 via 4 dus
6
ook nu een stimulatie maar niet
voldoende! Je hebt netto 2 plusjes nodig
om 7 aan te zetten. Dus nee!
8) Door 1 en 2 gaat 4 aan en dus is er een hyperpolarisatie van 7. Alleen 2 zet 4 aan en geeft 2
depolarisaties van 7. 7 gaat dus niet aan want met een hyperpolarisatie heeft het 3
depolarisaties nodig en hij krijgt er maar 2. Antwoord: Nee.
9) Nee, want 4 blijft uit en 1 depolarisatie van 7 via 6
10) Ja, want nu is het netto 2 keer een depolarisatie.