homeostase

Biologie samenvatting Homeostase Basisstof 1 t/m 4

Basisstof één

Het bloed en de weefselvloeistof van een dier vormen het interne milieu. De omgeving buiten het dier is het externe milieu.
Homeostase is de min of meer stabiele toestand van het interne milieu. Als de homeostase in een dier niet gehandhaafd kan worden, gaat het dier dood. Dit komt omdat het interne milieu binnen zeer nauwe grenzen constant moet blijven om alle chemische processen in het lichaam optimaal te kunnen laten verlopen. Factoren die constant moeten blijven zijn onder andere het suikergehalte van het bloed, de pH, de osmotische waarde van de lichaamsvloeistoffen, het zuurstofgehalte. En bij mensen moet ook de temperatuur rond de 37 graden Celsius liggen.
Het interne milieu wordt min of meer stabiel gehouden door middel van allerlei regelsystemen. Een voorbeeld hiervan is de negatieve terugkoppeling. Een voorbeeld hiervan:
De lichaamstemperatuur in het lichaam moet rond de 37 graden Celsius liggen. Als de lichaamstemperatuur beneden de 37 graden gemeten wordt door warmte- en koudezintuigen in de hypothalamus, daalt de warmteafgifte en stijgt de warmteproductie, bijvoorbeeld de stofwisseling neemt toe of je gaat rillen. Dan wordt de lichaamstemperatuur weer langzaam aan warmer en als de gewenste temperatuur bereikt is, worden de regelmechanismen weer uitgeschakeld.

Kortom: een toename van het resultaat veroorzaakt (bv. een stijging vd temperatuur) een remming van het proces, een afname van het resultaat (bv. een daling vd temperatuur) veroorzaakt een stimulering van het proces.

Basisstof twee

Het zenuwstelsel

Centrale zenuwstelsel Perifere zenuwstelsel
(grote hersenen, kleine hersenen, (zenuwen)
hersenstam en ruggenmerg)
Het perifere zenuwstelsel verbindt het centrale zenuwstelsel met alle delen van het lichaam.
Je kan het zenuwstelsel óók onderverdelen naar functies. Je krijgt dan dit:
Het zenuwstelsel

Animale zenuwstelsel Autonome zenuwstelsel
(bewuste reacties, houding, (werking inwendige organen,
beweging lichaam) centrum ligt in hersenstam)

Met zintuigen (=sensoren) worden veranderingen in of buiten het lichaam waargenomen. Die veranderingen (=prikkels) worden in het zintuig vertaald in stroomstootjes (=impulsen). Sensorische zenuwcellen geven informatie van het zintuig door aan het centraal zenuwstelsel. Het centraal zenuwstelsel verwerkt de informatie die binnenkomt en laat de spieren en klieren van het lichaam (misschien eerst nog via schakelneuronen) via de motorische zenuwcellen reageren.
Zintuigcellen worden receptoren genoemd, (= ontvangen)
Zenuwcellen worden conductoren genoemd, (= voortgeleiden)
En spiercellen en kliercellen worden effectoren genoemd. (= uitvoeren)
Het zenuwstelsel bestaat uit neuronen (=zenuwcellen).
Elk neuron is opgebouwd uit een cellichaam en uitlopers. Door de uitlopers worden impulsen voortgeleid. Een uitloper die impulsen naar het cellichaam toe geleidt wordt een dendriet genoemd. Een axon geleidt impulsen van het cellichaam af. Uitlopers kunnen lang zijn. Denk bijvoorbeeld aan een cellichaam in het ruggenmerg, waarvan de uitloper naar het uiterste topje van je vinger loopt.

Uitlopers worden van elkaar gescheiden door een myelineschede. Tussen twee van die schedes is een ruimte, dit wordt een insnoering genoemd. Plaatsen waar impulsen van de ene naar de andere cel worden overgegeven, worden synapsen genoemd. De uiteinden van dendrieten en axonen zijn meestal sterk vertakt. Aan het eind van elk van deze vertakkingen bevinden zich veel synapsen. Hierdoor kan een neuron van veel andere cellen impulsen ontvangen, maar er ook weer aan veel doorgeven.

Sensorische neuronen geleiden impulsen van receptoren naar het centrale zenuwstelsel. Één lange dendriet en een korter axon.
Motorische neuronen geleiden impulsen van het centrale zenuwstelsel naar de effectoren. Meerdere korte dendrieten en één lang axon.
Schakelneuronen geleiden impulsen binnen het centrale zenuwstelsel, bv van sensorische neuronen naar motorische neuronen.
De uitlopers van sensorische en motorische neuronen liggen samen in een zenuw. Ze worden van elkaar gescheiden door een myelineschede, en om alle uitlopers ligt een laag bindweefsel voor bescherming.
De zenuwindeling in of naar een orgaan wordt innervatie genoemd. Alle organen worden vanuit het centrale zenuwstelsel geïnnerveerd.

Basisstof drie

Het voortgeleiden van een impuls:

Elk celmembraan is elektrisch geladen. Het voortgeleiden van een impuls komt tot stand doordat de elektrische lading van het celmembraan even verandert. De binnenkant van het celmembraan krijgt een positieve lading ten opzichte van de buitenkant van de cel. We noemen dit de actiefase. Na de actiefase kan de cel heel even geen impulsen voortgeleiden. De cel is dan even in rust, dit wordt de herstelfase genoemd. De actie en de herstelfase samen duren ongeveer 2 milliseconden.

De impulssterkte is de grootte van de verandering die optreedt in de elektrische lading van het celmembraan. Deze is bij de mensen bij alle neuronen gelijk.
Een geluid kan hard of zacht zijn: een grotere prikkelsterkte zorgt ervoor dat er per tijdseenheid meer impulsen door een neuron geleid worden. Dit wordt de impulsfrequentie genoemd.
Sprongsgewijze impulsgeleiding; de impulsen ‘springen’ van insnoering naar insnoering. Dit gaat vaak veel sneller dan impulsgeleiding zonder myelineschede. Ook kost dit veel minder energie dan ‘normale’ impulsgeleiding omdat de impulsen elke keer maar een kleine afstand af moeten leggen, bij andere impulsgeleiding wordt de impuls in één keer overgebracht.

Kunstmatige prikkeling van een neuron:
• Mechanisch
• Elektrisch
• Chemisch

De drempelwaarde van een neuron is de prikkelsterkte vanaf waar een neuron reageert op de prikkel. Dit wordt de prikkeldrempel genoemd.
‘Alles-of-nietswet’: bij een prikkelsterkte onder de prikkeldrempel ontstaat geen impuls, bij een prikkelsterkte boven de prikkeldrempel ontstaat altijd een even sterke impuls. De prikkelsterkte heeft wél invloed op de impulsfrequentie: hoe sterker de prikkel, des te hoger is de impulsfrequentie.

Impulsoverdracht:

Aan het uiteinde van elk aanvoerend axon (het presynaptische element) zit een groot aantal verdikkingen: de synapsknopjes. Hierin bevinden zich veel mitochondriën en synaptische blaasjes. De mitochondriën functioneren als energiefabriekjes, de synaptische blaasjes bevatten een transmitterstof die ervoor zorgt dat de impuls overgedragen kan worden. Het synapsknopje is van het postsynaptische membraan gescheiden door een smalle ruimte: de synapsspleet.

Wanneer bij een synapsknopje een impuls aankomt, bewegen enkele synaptische blaasjes zich naar het presynaptische membraan, versmelten ermee en brengen hun inhoud in de synapsspleet. Onder invloed van transmitterstof in de synapsspleet kunnen in het postsynaptische membraan impulsen ontstaan. Of er een impuls ontstaat, is afhankelijk van de hoeveelheid en de soort transmitterstof.

Schematisch:
Impuls->synapsblaasjes naar presynaptische membraan->versmelting met membraan, inhoud in synapsspleet-> onder invloed van transmitterstof ontstaan wel of niet impulsen in het postsynaptische membraan.
Exciterende transmitterstoffen veroorzaken impulsen; inhiberende transmitterstoffen hebben een remmend effect op het postsynaptische membraan.

Reflexen:
[Met als voorbeeld de kniepeesreflex]
Reflexen zijn snelle, onbewuste reacties op een prikkel. Deze zijn er meestal om je lichaam te beschermen of in evenwicht te houden.
De spanning in spieren wordt gemeten door spierspoeltjes, de zintuigcellen.
Wanneer iemand een tik op de kniepees geeft, wordt de bovenste dijspier (de strekspier) een beetje uitgerekt. De spierspoeltjes worden geprikkeld en geven impulsen via sensorische neuronen door naar het ruggenmerg. In het ruggenmerg vertakken de uitlopers van de sensorische neuronen zich. Via het ene deel van de vertakkingen worden impulsen naar motorische neuronen in het ruggenmerg geleid. Hierdoor trekt de bovenste dijspier zich samen. Via het andere deel van de vertakkingen worden er impulsen naar schakelneuronen in een lager deel van het ruggenmerg geleid. Hierdoor ontspant de onderste dijspier zich. Ook worden er impulsen naar de hersenen geleid, zodat je je bewust wordt van de tik en je reactie daarop.
De weg die impulsen bij een reflex afleggen, wordt een reflexboog genoemd. Een reflexboog bestaat uit een receptor, een deel van het zenuwstelsel en een effector. De grote hersenen maken geen deel uit van de reflexboog. Toch komen bij veel reflexen toch impulsen aan bij de grote hersenen.

Basisstof vier

Je kunt het autonome zenuwstelsel onderverdelen in twee delen:
- het orthosympathische deel – [de twee hebben een tegengestelde
- en het parasympathische deel - werking]

Organen
of processen
Invloed orthosympathisch deel
Invloed parasympathisch deel

De pupillen worden
verwijd
vernauwd
De speekselafscheiding wordt geremd gestimuleerd
De hartslagfrequentie wordt versneld vertraagd
De ademfrequentie wordt versneld vertraagd
De vertakkingen van de bronchiën worden verwijd vernauwd
De productie van maagsap en alvleeskliersap wordt geremd gestimuleerd
De afgifte van glucose door de lever wordt gestimuleerd geremd
De werking van de geslachtsorganen wordt geremd gestimuleerd
De nierwerking wordt vertraagd versneld
De darmperistaltiek wordt vertraagd versneld

Het orthosympathische deel beïnvloed de organen zodanig, dat het lichaam arbeid kan verrichten. Dit kost energie. Je kunt ook wel zeggen dat het orthosympathische deel de dissimilatie bevordert: dit zijn alle processen waarbij energie wordt vrijgemaakt. Het orthosympathische deel is dus vooral overdag actief.
Het parasympathische deel beïnvloedt de organen zodanig, dat het lichaam in een toestand van rust en herstel kan komen. Het bevordert de assimilatie: de vorming van de organische stoffen waaruit je lichaam bestaat. Dit deel is vooral ’s nachts actief.

Bij het orthosympathische deel worden impulsen vanuit het ruggenmerg via de grensstrengen naar de organen geleid. Grensstrengen zijn twee reeksen ganglia links en rechts van de wervelkolom. Een ganglion is een opeenhoping van neuronen buiten het centrale zenuwstelsel. Vanuit de ganglia lopen zenuwen naar de organen.
Bij het parasympathische deel worden impulsen vooral via de linker en rechter zwervende zenuw naar de organen geleid.
Elk orgaan dat door een bepaald deel van het centrale zenuwstelsel wordt beïnvloedt, wordt een doelwitorgaan genoemd. Elk doelwitorgaan wordt geïnnerveerd door twee zenuwen van het autonome zenuwstelsel: een orthosympathische en een parasympathische zenuw. Dit noemen we dubbele innervatie.
De neuronen van het orthosympathisch deel geven de transmitterstof adrenaline of noradrenaline af, die van het parasympathisch deel geven acetylcholine af.
De regeling van de ademfrequentie:
De diepte en de snelheid waarmee je ademhaalt worden aangepast aan de omstandigheden. Dit wordt geregeld vanuit het ademcentrum, dat zich in de hersenstam bevindt. Het regelt de activiteit van de ademhalingsspieren.
De verandering van omstandigheden wordt gemeten door chemoreceptoren die in de wand van de halsslagaders en aorta liggen. Bij sterke lichamelijke activiteit stijgt bijvoorbeeld de hoeveelheid CO² in het bloed. De chemoreceptoren nemen dit waar en geven impulsen door via zenuwen naar het ademcentrum. Van daaruit gaan weer impulsen naar de ademhalingsspieren. Deze trekken zich vervolgens sneller en krachtiger samen.

De regeling van het hartritme:
De sinusknoop is het regelmechanisme van het hartritme. Deze bepaalt het hartritme, en de snelheid waarmee de sinusknoop impulsen afgeeft (het hartritme dus!) kan worden beïnvloed door het autonome zenuwstelsel en door hormonen. Beïnvloeding door het autonome zenuwstelsel vindt plaats vanuit een centrum in de hersenstam. Vanuit dit centrum wordt de sinusknoop in het hart geïnnerveerd.
De hersenstam wordt beïnvloed door zintuigcellen in de wand van de halsslagaders en de aorta. Deze zintuigcellen reageren op een verandering van de bloeddruk. Als de bloeddruk onder de normwaarde daalt, zorgt de hersenstam voor een stijging van het hartritme. Hierdoor stijgt de bloeddruk. Als deze boven de normwaarde is, dan daalt het hartritme weer. Hier is dus sprake van negatieve terugkoppeling. De hersenstam kan ook beïnvloed worden door emoties, bijvoorbeeld als je boos bent of ergens van schrikt. In deze situaties vindt ook invloed door hormonen plaats.

Basisstof vijf

In ons lichaam komen twee typen klieren voor:
Exocriene klieren en endocriene klieren. Exocriene klieren voeren stoffen af (bijvoorbeeld speeksel, tranen, zweet) en via endocriene klieren komen stoffen in het interne milieu (het bloed) terecht. Via het bloed komen de hormonen in het hele lichaam terecht. Ze zijn echter alléén werkzaam in de doelwitorganen. De mate van de reactie van een doelwitorgaan wordt bepaald door de concentratie van hormoon in het bloed (de hormoonspiegel). Één hormoon kan processen in meerdere doelwitorganen regelen. Hormonen worden door de lever afgebroken en dan ook steeds opnieuw geproduceerd.

Het hormoonstelsel werkt nauw samen met hem autonome zenuwstelsel. De regeling door het autonome zenuwstelsel vindt over het algemeen veel sneller plaats: hier betreft het snelle, korte processen. Bij hormonen houdt het effect echter veel langer aan en betreft het vooral langzame, langdurige processen. Belangrijke hormoonklieren zijn de hypofose, schildklier, eilandjes van Langerhans, bijnieren en hormoonklieren in de geslachtsorganen.

Er zijn twee typen hormonen: hormonen die in vet oplosbaar zijn en hormonen die niet in vet oplosbaar zijn. Doordat het celmembraan voor het grootste deel uit vetachtige stoffen (fosfolipiden) is opgebouwd, kunnen in vet oplosbare hormonen gemakkelijk door het celmembraan heen. Hormonen die niet in vet oplosbaar zijn, kunnen moeilijk door het celmembraan heen.

In vet oplosbare hormonen voeren hun invloed vaak uit door genregulatie:
Nadat een in vet oplosbaar hormoon via het celmembraan een cel is binnengekomen, wordt het gebonden aan een receptoreiwit in het cytoplasma. Het hormoon vormt samen met het receptoreiwit een hormoon-receptorcomplex. Dit wordt via poriën door het kernmembraan heen getransporteerd. Als gevolg hiervan wordt langs een bepaald deel van een DNA-molekuul een mRNA-molekuul gevormd. Het gevormde mRNA wordt via poriën in het kernmembraan naar ribosomen getransporteerd. Daar brengt het de synthese van een bepaald eiwit op gang. Dit eiwit kan de functie hebben van een enzym, een hormoon, een receptoreiwit, enzovoort.

Een hormoon dat niet in vet oplosbaar is, oefent zijn invloed uit via een second messenger:
Het hormoon wordt gebonden aan een specifiek receptoreiwit aan de buitenzijde van het celmembraan. Onder invloed hiervan wordt aan de binnenzijde een bepaalde stof gevormd: de second messenger. Onder invloed van de second messenger wordt een enzym geactiveerd. Deze brengt een specifieke reactie op gang.

De hypofose bestaat uit twee gedeelten: de voorkwab (adenohypofose) en de achterkwab (neurohypofose).

Adenohypofose:
Afgegeven hormoon: Functie hormoon:
Groeihormoon Groei bevorderen
ACTH Beïnvloedt de bijnierschors (is o.a. van invloed bij stress
TSH Beïnvloedt de schildklier
FSH Beïnvloedt processen in de ovaria en de testes
LH Beïnvloedt processen in de ovaria en de testes
Prolactine Beïnvloedt borstgroei

Neurohypofose:
Afgegeven hormoon: Functie hormoon:
ADH Regelt afgifte van water door de nieren
Oxytocine Bij geboorte ontstaan weeën, speelt rol bij melkafgifte borsten

Met urine kan veel of weinig water het lichaam verlaten. Hierdoor wordt de osmotische waarde van het interne milieu min of meer constant gehouden. Ook hier is sprake van negatieve terugkoppeling:

De osmotische waarde wordt geregistreerd door zintuigcellen in de hersenen (osmoreceptoren). Wanneer de osmotische waarde stijgt, wordt onder invloed van deze osmoreceptoren door de hypofose meer ADH afgegeven. Hierdoor wordt per tijdseenheid minder water afgegeven met de urine. De osmotische waarde stijgt dan.

De hypofose staat onder invloed van het zenuwstelsel. De verbinding tussen het zenuwstelsel en de hypofose verloopt via neuronen in de hypothalamus.

De hormonen die door de neurohypofose worden afgegeven, zijn geproduceerd door hormonen in de hypothalamus. Door de axonen van deze neuronen worden de hormonen naar de neurohypofose getransporteerd. Ze worden daar aan het bloed afgegeven, als reactie op de waarneming door zintuigen. Wanneer hormonen door neuronen worden gevormd spreken we van neurosecretie. De door neurosecretie gevormde hormonen worden neurohormonen genoemd.
Ook de adenohypofose staat onder de invloed van de hypothalamus. Door neuronen in de hypothalamus worden zeer kleine hoeveelheden van verschillende neurohormonen geproduceerd. Deze neurohormonen worden releasing factors genoemd. De releasing factors worden afgegeven aan het hypofose-poortaderstelsel. De haarvaten van dit poortaderstelsel verenigen zich tot één bloedvat dat zich later (in de hypofose) weer vertakt tot haarvaten. Via het hypofose-poortaderstelsel komen de releasing factors in de adenohypofose terecht. Daar stimuleren ze de afgifte van hypofosehormonen.
Dus:
Neurohormonen worden door neuronen in de hypothalamus gevormd – vervolgens worden deze door de axonen van de neuronen naar de neurohypofose vervoerd – de releasing factors worden afgegeven aan het bloed, waardoor ze in de adenohypofose terecht komen: hier stimuleren ze de afgifte van hormonen.

De schildklier:

De schildklier produceert het hormoon thyroxine, wat de stofwisseling stimuleert en de groei en ontwikkeling. Als bij iemand de schildklier teveel thyroxine aanmaakt, wordt de intensiteit van de stofwisseling verhoogd. De persoon vermagert en wordt rusteloos.
Als de schildklier te weinig thyroxine produceert, wordt de persoon in kwestie snel moe en krijgt het snel koud. Bij een kind ontstaat een stilstand in de geestelijke en lichamelijke ontwikkeling.
Een te lage productie van thyroxine kan voorkomen door een tekort aan jood, maar tegenwoordig komt dit nog heel weinig voor omdat brood gebakken wordt met joodhoudend zout. TSH uit de hypofose stimuleert de vorming van schildklierweefsel, de opname van jood door de schildkliercellen en de productie van thyroxine. Thyroxine remt de productie en afgifte van TSH.

De eilandjes van Langerhans:
De eilandjes van Langerhans zijn groepjes cellen die tussen de cellen van de alvleesklier liggen. De alvleesklier is een verteringsklier. In de eilandjes van Langerhans komen cellen voor die het hormoon glucagon produceren en cellen die het hormoon insuline produceren. Onder invloed van glucagon en insuline wordt je bloedsuikerspiegel min of meer constant gehouden. Als het glucosegehalte in het bloed te hoog is, wordt door de cellen meer insuline geproduceerd.
Door middel van insuline daalt het glucosegehalte in het bloed, door middel van glucagon stijgt deze. Insuline kan ook tijdelijk opgeslagen worden in glycogeen, dit gebeurt in de lever.