Regeling

Dit thema gaat over de bouw, functie en samenwerking van het hormoonstelsel, het zenuwstelsel en het spierstelsel. Als je sport, beweeg je met behulp van je spierstelsel. Het hormoonstelsel en het zenuwstelsel regelen dat processen zoals je hartslag en ademhaling worden aangepast aan de activiteit. Deze orgaanstelsels werken samen om de omstandigheden in je lichaam min of meer constant te houden.

Snel navigeren door HOOFDSTUK 1 van VWO 5

Paragrafen

1. Regeling en homeostase
2. Hormonale regulatie
3. Het zenuwstelsel
4. Reflexen en het autonome zenuwstelsel
5. Impulsgeleiding
6. Spieren en beweging
Begrippen
Oefenen

Leerdoelen


  • Je kunt uitleggen wat homeostase is.

  • Je kunt uitleggen hoe regelkringen een rol spelen bij het handhaven van de homeostase bij de mens.

  • Je kunt beschrijven op welke manieren hormonen de cellen van weefsels en organen kunnen beïnvloeden.

  • Je kunt de werking van hormoonklieren en hun hormonen beschrijven en afleiden hoe doelwitorganen op de hormonen reageren.

  • Je kunt de bouw en signaalverwerking van de verschillende typen neuronen beschrijven.

  • Je kunt de bouw, functies en werking van de verschillende delen van het zenuwstelsel beschrijven.

  • Je kunt de functie van reflexen en een reflexboog beschrijven.

  • Je kunt de werking van het autonome (of vegatieve) zenuwstelsel beschrijven.

  • Je kunt beschrijven hoe impulsgeleiding plaatsvindt.

  • Je kunt beschrijven hoe impulsoverdracht plaatsvindt.

  • Je kunt de bouw en functie van glad spierweefsel en dwarsgestreept spierweefsel beschrijven.

  • Je kunt de bouw en werking van spieren beschrijven.

  • Je kunt de effecten van training, revalidatie en dopinggebruik uitleggen.

Paragraaf 1: Regeling en homeostase

  • Je kunt uitleggen wat homeostase is.
  • Je kunt uitleggen hoe regelkringen een rol spelen bij het handhaven van de homeostase bij de mens.

Om goed te functioneren, moet het lichaam interne processen constant houden, zoals de lichaamstemperatuur, zuurstofconcentratie en glucoseconcentratie in het bloed. Dit wordt geregeld door homeostase, een systeem waarbij het lichaam reageert op interne en externe veranderingen om een dynamisch evenwicht te behouden.

Homeostase en regelkringen

  • Homeostase zorgt ervoor dat het inwendige milieu binnen bepaalde grenzen blijft. Dit gebeurt door regelkringen, waarbij processen continu worden bijgestuurd.
  • Een regelkring bestaat uit drie onderdelen:
    • Sensoren: Meten veranderingen in het lichaam (bijvoorbeeld temperatuurreceptoren in de huid).
    • Controlecentrum: Verwerkt de informatie en stuurt een reactie aan (zoals de hypothalamus in de hersenen).
    • Effectoren: Voeren de aanpassing uit (zoals spieren of klieren die warmte produceren of afgeven).
  • Een goed voorbeeld van een regelkring is de thermoregulatie. Als de lichaamstemperatuur stijgt, verwijden bloedvaten zich en gaan zweetklieren werken om afkoeling te bevorderen.

Negatieve en positieve terugkoppeling

  1. Negatieve terugkoppeling: Wanneer een verandering in het lichaam wordt tegengegaan.
    • Bijvoorbeeld: Als de lichaamstemperatuur stijgt, wordt warmteverlies gestimuleerd.
    • Dit type terugkoppeling helpt homeostase handhaven.
  2. Positieve terugkoppeling: Wanneer een proces zichzelf versterkt.
    • Bijvoorbeeld: Tijdens de bevalling zorgt het hormoon oxytocine voor weeën, wat leidt tot meer oxytocine-afgifte en nog sterkere weeën.

Regeling van het inwendige milieu

Bij meercellige organismen bevinden de meeste cellen zich niet in direct contact met het uitwendige milieu. Ze worden omgeven door weefselvloeistof, die samen met het bloed het inwendige milieu vormt.

  • Bloed en weefselvloeistof transporteren zuurstof, voedingsstoffen en afvalstoffen tussen cellen en de omgeving.
  • Factoren zoals de osmolariteit (zoutconcentratie) van bloed en de pH-waarde worden constant gehouden via regelmechanismen.

Paragraaf 2: Hormonale regulaties

  • Je kunt beschrijven op welke manieren hormonen de cellen van weefsels en organen kunnen beïnvloeden.
  • Je kunt de werking van hormoonklieren en hun hormonen beschrijven en afleiden hoe doelwitorganen op de hormonen reageren.

Het hormoonstelsel bestaat uit verschillende hormoonklieren die hormonen produceren en afgeven aan het bloed. Hormonen zijn signaalmoleculen die communicatie tussen cellen mogelijk maken en zorgen voor de regulatie van lichamelijke processen.

Hormoonklieren en hun werking

  • Endocriene klieren geven hormonen direct af aan het bloed (secretie).
  • Exocriene klieren scheiden hun product af via een afvoerbuis, zoals zweetklieren en speekselklieren.
  • Hormonen beïnvloeden doelwitorganen, waarvan de cellen receptoren bezitten waaraan het hormoon kan binden.

De mate van invloed van een hormoon hangt af van:

  1. De hormoonspiegel (hormoonconcentratie) in het bloed.
  2. Het aantal receptoren op de cellen van het doelwitorgaan.

Werking van hormonen

Hormonen kunnen op verschillende manieren doelwitcellen beïnvloeden:

  1. Hormonen die door het celmembraan heen kunnen
    • Deze hormonen binden aan een receptoreiwit in het cytoplasma van een doelwitcel.
    • Er wordt een hormoon-receptorcomplex gevormd, dat via een kernporie naar het kernplasma wordt getransporteerd.
    • Hier kan het bepaalde genen in het DNA aan- of uitzetten, waardoor de cel eiwitten gaat maken.
  2. Hormonen die binden aan een receptoreiwit op het celmembraan
    • Dit veroorzaakt de productie of activering van een second messenger aan de binnenkant van de cel.
    • Deze second messenger kan een enzym activeren, een signaalcascade starten of genen in het DNA aan- of uitzetten.

Een signaalcascade is een reeks van reacties waarbij een signaal via meerdere schakels in de cel wordt doorgegeven, waardoor het effect van het hormoon versterkt wordt.

Specifieke hormoonklieren

  1. Hypothalamus

    • Controleert homeostatische processen en stuurt het hormoonstelsel aan.
    • Produceert neurohormonen, zoals releasing hormonen (RH) en inhibiting hormonen (IH), die de hypofyse beïnvloeden.

  2. Hypofyse

    • Bestaat uit de hypofysevoorkwab en de hypofyseachterkwab.
    • Produceert belangrijke hormonen zoals:
      • Groeihormoon (GH): reguleert groei en celontwikkeling.
      • Thyreoïdstimulerend hormoon (TSH): stimuleert de schildklier.
      • Luteïniserend hormoon (LH) en Follikelstimulerend hormoon (FSH): regelen processen in de geslachtsorganen.
      • Oxytocine: stimuleert weeën tijdens de bevalling en melkafgifte.
      • Antidiuretisch hormoon (ADH): regelt de waterhuishouding in de nieren.

  3. Schildklier

    • Produceert thyroxine (T4), dat de stofwisseling stimuleert en de groei beïnvloedt.
    • De afgifte van thyroxine wordt gereguleerd door TSH uit de hypofyse.

  4. Bijnieren

    • De bijnierschors produceert cortisol, een hormoon dat de stofwisseling regelt en het lichaam helpt omgaan met stress.
    • Het bijniermerg produceert adrenaline, dat het lichaam voorbereidt op een fight-or-flight-reactie.

  5. Eilandjes van Langerhans (in de alvleesklier)

    • Bètacellen produceren insuline, dat zorgt voor glucoseopname in cellen en de bloedsuikerspiegel verlaagt.
    • Alfacellen produceren glucagon, dat glycogeen omzet in glucose en de bloedsuikerspiegel verhoogt.

Paragraaf 3: Het zenuwstelsel

  • Je kunt de bouw en signaalverwerking van de verschillende typen neuronen beschrijven
  • Je kunt de bouw, functies en werking van de verschillende delen van het zenuwstelsel beschrijven.

Het zenuwstelsel zorgt voor de verwerking en doorgeleiding van impulsen, waardoor organismen kunnen reageren op prikkels. Dit systeem bestaat uit neuronen die via synapsen met elkaar en met andere cellen communiceren.

Bouw en functie van neuronen

Een neuron bestaat uit:

  • Cellichaam: Bevat de celkern en het cytoplasma met organellen zoals ribosomen en het endoplasmatisch reticulum.
  • Dendrieten: Korte uitlopers die impulsen naar het cellichaam geleiden.
  • Axon (neuriet): Lange uitloper die impulsen van het cellichaam af geleidt.
  • Myelineschede: Isolerende laag van Schwann-cellen, die de geleidingssnelheid verhoogt. De insnoeringen van Ranvier zijn onderbrekingen tussen Schwann-cellen die bijdragen aan saltatoire impulsgeleiding (sprongsgewijze geleiding).

Indeling van neuronen

Er zijn drie typen neuronen:

  1. Sensorische neuronen (gevoelszenuwcellen):

    • Geleiden impulsen van zintuigen naar het centrale zenuwstelsel (CZS).
    • Hun cellichamen liggen in spinale ganglia (zenuwknopen bij het ruggenmerg).

  2. Motorische neuronen (bewegingszenuwcellen):

    • Geleiden impulsen van het centrale zenuwstelsel naar spieren of klieren (effectoren).
    • Hun cellichamen liggen in het ruggenmerg of de hersenen.

  3. Schakelneuronen:

    • Geleiden impulsen binnen het centrale zenuwstelsel.
    • Liggen volledig in de hersenen en het ruggenmerg.

Impulsgeleiding en signaaloverdracht

De overdracht van impulsen binnen het zenuwstelsel verloopt via elektrische en chemische signalen:

  • Impulsgeleiding gebeurt door verandering van de membraanpotentiaal in een neuron. Dit proces wordt actiepotentiaal genoemd en werkt volgens het alles-of-nietsprincipe.
  • Synaptische overdracht vindt plaats via neurotransmitters, zoals acetylcholine, dopamine en serotonine.
  • Een synaps bestaat uit een presynaptisch membraan, een synaptische spleet en een postsynaptisch membraan.
  • Exciterende neurotransmitters stimuleren de doelwitcel, terwijl inhiberende neurotransmitters de impulsgeleiding remmen.

Paragraaf 4: Reflexen en het autonome zenuwstelsel

  • Je kunt de functie van reflexen en een reflexboog beschrijven.
  • Je kunt werking van het autonome (of vegatieve) zenuwstelsel beschrijven.

Een reflex is een snelle, automatische reactie op een prikkel, waarbij de hersenen niet direct betrokken zijn. Reflexen zorgen voor bescherming en snelle aanpassing aan de omgeving zonder bewuste tussenkomst.

Reflexboog

Een reflex verloopt via een reflexboog, die bestaat uit:

  1. Zintuigcellen (receptoren): Registreren de prikkel en zetten deze om in een impuls.
  2. Sensorische neuronen: Geleiden de impuls naar het ruggenmerg of de hersenstam.
  3. Schakelneuronen: Bevinden zich in het CZS en zorgen voor de verbinding tussen sensorische en motorische neuronen.
  4. Motorische neuronen: Geleiden de impuls naar een effector (spier of klier).
  5. Effectoren: Voeren de reactie uit, zoals een spiercontractie of klierafscheiding.

Bij een kniepeesreflex tikt een hamer tegen de kniepees, waardoor de rekreceptoren in de spier worden geprikkeld. Via een reflexboog reageert de spier door samen te trekken, waardoor het onderbeen omhoog schiet.

Aangeboren en aangeleerde reflexen

  • Aangeboren reflexen zijn reflexen die vanaf de geboorte aanwezig zijn, zoals de zuigreflex bij baby’s.
  • Aangeleerde reflexen worden door oefening ontwikkeld, zoals het fietsen of typen op een toetsenbord.

Invloed van het zenuwstelsel op reflexen

  • Het ruggenmerg en de hersenstam spelen een belangrijke rol bij reflexen.
  • Inhibitie door de hersenen: Sommige reflexen kunnen worden onderdrukt door signalen vanuit de hersenen.
  • Versterking van reflexen: Bij beschadiging van bepaalde zenuwbanen kunnen reflexen overdreven sterk optreden.

Paragraaf 5: Impulsgeleiding

  • Je kunt beschrijven hoe impulsgeleiding plaatsvindt.
  • Je kunt beschrijven hoe impulsoverdracht plaatsvindt.

Het spierstelsel maakt beweging mogelijk door samenwerking tussen spieren, botten en gewrichten. Spieren worden aangestuurd door het zenuwstelsel en kunnen zich samentrekken en ontspannen, waardoor beweging ontstaat.

Soorten spieren

Er zijn drie typen spierweefsel:

  1. Dwarsgestreept spierweefsel:

    • Gecontroleerd door het animale zenuwstelsel.
    • Zorgt voor bewuste bewegingen.
    • Voorbeelden: skeletspieren zoals de biceps en quadriceps.

  2. Glad spierweefsel:

    • Gecontroleerd door het autonome zenuwstelsel.
    • Zorgt voor onbewuste bewegingen, zoals de peristaltiek in de darmen.

  3. Hartspierweefsel:

    • Bestaat uit dwarsgestreepte spiercellen, maar werkt onbewust.
    • Gecontroleerd door het autonome zenuwstelsel.
    • Zorgt voor de constante pompfunctie van het hart.

Spiercontractie en energieverbruik

  • Actine en myosine zijn de contractiele eiwitten die verantwoordelijk zijn voor spiercontractie.
  • ATP (adenosinetrifosfaat) levert de benodigde energie.
  • Bij langdurige inspanning wordt glycogeen afgebroken tot glucose, dat via aerobe dissimilatie energie levert.
  • Bij een tekort aan zuurstof schakelt de spier over op anaerobe dissimilatie, waarbij melkzuur wordt geproduceerd. Dit kan leiden tot spiervermoeidheid en verzuring.

Beweging en coördinatie

  • Spieren werken in paren, zoals buigspieren en strekspieren (antagonisten).
  • Synergisten zijn spieren die samenwerken om een beweging te versterken.
  • Het spierreflexmechanisme zorgt voor een snelle en automatische reactie om spierbelasting te reguleren en blessures te voorkomen.
  • Motorische eenheden bestaan uit een motorisch neuron en de spiervezels die het aanstuurt. Hoe meer spiervezels per neuron, hoe krachtiger de beweging.

Paragraaf 6: Spieren en beweging

  • Je kunt de bouw en functie van glad spierweefsel en dwarsgestreept spierweefsel beschrijven.
  • Je kunt de bouw en werking van spieren beschrijven.
  • Je kunt de effecten van training, revalidatie en dopinggebruik uitleggen.

Regelmatige training verbetert de spierkracht, uithoudingsvermogen en coördinatie. Door training passen spieren zich aan en wordt de stofwisseling efficiënter. Sommige sporters gebruiken doping om prestaties te verbeteren, maar dit kan ernstige gezondheidsrisico’s met zich meebrengen.

Effecten van training

  1. Krachttraining

    • Vergroot de spiermassa door een toename van spiercellen en myofibrillen.
    • Skeletspieren worden sterker en kunnen grotere krachten leveren.

  2. Duurtraining

    • Verbetert de doorbloeding van spieren en verhoogt de zuurstofopname.
    • Vergroot het uithoudingsvermogen zonder de spiermassa te vergroten.

  3. Warming-up en cooling-down

    • Een warming-up verhoogt de lichaamstemperatuur, bloedcirculatie en spierelasticiteit, waardoor blessures worden voorkomen.
    • Een cooling-down helpt bij het afvoeren van afvalstoffen zoals melkzuur en voorkomt spierstijfheid.

Doping en prestatiebevordering

Sommige sporters gebruiken doping om hun spierkracht of uithoudingsvermogen te verbeteren. Dit gebeurt op verschillende manieren:

  1. Anabole steroïden

    • Vergroten de spiermassa en kracht door de opbouw van eiwitten te stimuleren.
    • Kunnen leiden tot bijwerkingen zoals leverbeschadiging, hart- en vaatziekten en hormoonverstoring.

  2. Erytropoëtine (EPO)

    • Stimuleert de aanmaak van rode bloedcellen, waardoor het zuurstoftransport verbetert en het uithoudingsvermogen toeneemt.
    • Risico’s: verhoogde kans op bloedstolsels, hartaanvallen en herseninfarcten.

  3. Bloedtransfusies (bloeddoping)

    • Sporters laten vooraf bloed aftappen en later weer inspuiten om de zuurstoftoevoer te verhogen.
    • Dit vergroot het uithoudingsvermogen, maar verhoogt ook de kans op bloedproppen en hartproblemen.

  4. Stimulerende middelen

    • Verminderen vermoeidheid en verhogen alertheid door het zenuwstelsel te stimuleren.
    • Voorbeelden: cafeïne, amfetaminen en efedrine.