Na dit hoofdstuk
Dit kun je uitleggen
- Je kunt in een context beschrijven wat de bouw, werking en functie zijn van het zenuwstelsel.
- Je kunt in een context beschrijven hoe signaalverwerking tot stand komt.
- Je kunt in een context toelichten hoe een regelkring in het zenuwstelsel werkt.
- Je kunt in een context beschrijven hoe cellen signalen ontvangen,.
- Je kunt in een context beschrijven hoe de signaalverwerking verloopt.
- Je kunt in een context herkennen hoe cellen met elkaar communiceren over korte en over lange afstand via zenuwcellen en via hormonen.
Kernredenering
Zo hangt de stof samen
Volg informatie van prikkel tot reactie: receptor, sensorisch neuron, centraal zenuwstelsel, motorisch neuron en effector. Binnen neuronen is de impuls elektrisch; tussen neuronen dragen neurotransmitters het signaal chemisch over.
Bouw van het zenuwstelsel
Het zenuwstelsel valt in twee delen uiteen. Het centrale zenuwstelsel is hersenen plus ruggenmerg; het perifere bestaat uit alle zenuwen daarbuiten, die de verbinding maken met receptoren, spieren en klieren.
De grote hersenen hebben een sterk geplooide schors met centra die elk hun eigen taak hebben: zien, horen, gevoel, spraak, beweging. De kleine hersenen stemmen bewegingen op elkaar af en bewaken evenwicht en houding. De hersenstam regelt ademhaling, hartslag en bloeddruk, en het ruggenmerg geeft signalen door en handelt eenvoudige reacties zelf af.
Waar veel cellichamen bij elkaar liggen is het weefsel grijs, waar uitlopers met myeline lopen wit. Daarnaast is er een indeling naar functie: het animale deel stuurt bewust de skeletspieren aan, het autonome deel regelt de organen buiten je wil om. Binnen dat autonome deel zet het orthosympatische zenuwstelsel het lichaam klaar voor inspanning.
Kernbegrippen
- centraal zenuwstelsel
- Hersenen en ruggenmerg samen: hier komen de binnenkomende signalen bij elkaar, worden ze verwerkt en vertrekken de opdrachten weer.
- perifeer zenuwstelsel
- Alle zenuwen buiten hersenen en ruggenmerg; ze leggen de verbinding met receptoren, spieren en klieren.
- grote hersenen
- Grootste en sterk geplooide deel, met een schors waarin waarnemen, bewuste beweging, taal, denken en geheugen thuishoren.
Van prikkel naar reactie
Een prikkel is een verandering die een receptor kan opmerken, en elke receptor is gevoelig voor één soort: een temperatuurreceptor voor warmte of kou, een lichtreceptor voor licht, een tastreceptor voor druk en aanraking, een pijnzenuw voor beschadiging.
Is de prikkel sterk genoeg, dan ontstaat er een impuls. Die is altijd even sterk; hoe krachtiger de prikkel, hoe hoger de frequentie en hoe meer zenuwcellen meedoen.
De route ligt vast. Een sensorisch neuron brengt de impuls naar het centrale zenuwstelsel, schakelneuronen verwerken hem daar, en een motorisch neuron brengt de opdracht naar een spier of klier. De uitlopers zijn vaak omwikkeld door cellen van Schwann, die samen de myelineschede vormen; door de insnoeringen daarin springt de impuls vooruit en gaat hij veel sneller. Het parasympatische deel stuurt intussen alles aan wat met rust te maken heeft.
Kernbegrippen
- parasympatisch zenuwstelsel
- Tak van het autonome deel die op rust instelt: hartslag omlaag, terwijl vertering en opslag juist op gang komen.
- sensorisch neuron
- Zenuwcel die de impuls van een receptor naar het centrale zenuwstelsel voert; zijn cellichaam ligt vlak buiten het ruggenmerg.
- schakelneuron
- Zenuwcel binnen het centrale zenuwstelsel die tussen andere neuronen bemiddelt en zo bepaalt waar een signaal terechtkomt.
Regelkringen en reflexen
Een regelkring meet, vergelijkt en stuurt bij. Een receptor levert de waarde, een centrum vergelijkt die met de norm en een effector corrigeert het verschil. Het resultaat komt weer bij de receptor terecht, en daarmee is de kring rond.
De reflexboog is daarvan de kortste uitvoering. De impuls loopt van receptor via een sensorisch neuron naar het ruggenmerg of de hersenstam, daar over een schakelneuron naar een motorisch neuron, en meteen terug naar de spier. De grote hersenen zitten er niet tussen: je hand is al teruggetrokken voordat je de pijn voelt.
Wat er in zo'n schakeling gebeurt, hangt af van de binnenkomende signalen. Exciterende signalen brengen de volgende cel dichter bij haar prikkeldrempel, inhiberende juist verder ervandaan. De cel telt alles bij elkaar op en vuurt pas als het saldo de drempel haalt.
Kernbegrippen
- regelkring
- Kringloop van meten, vergelijken en bijsturen: een receptor meet, een regelcentrum vergelijkt met de norm, en een effector stelt bij. Het effect komt terug bij de receptor.
- reflexboog
- Kortste weg van receptor naar spier, via ruggenmerg of hersenstam en buiten de grote hersenen om; de reactie komt daardoor voor het besef.
- exciterend
- Werkend in de richting van een impuls: het brengt de volgende cel dichter bij de prikkeldrempel.
Signalen ontvangen
Een cel merkt een signaalstof pas op als hij de bijpassende receptor heeft. Past het signaal, dan volgt een respons: een enzym dat aanslaat, een kanaal dat opengaat, of een gen dat wordt afgelezen.
Zit de receptor in het membraan, dan komt het signaal zelf de cel niet in. Het wordt binnen overgenomen door een second messenger, die op zijn beurt een signaalcascade in gang zet — een reeks stappen waarbij elke stap de volgende activeert. Onderweg wordt het signaal steeds groter, zodat één hormoonmolecuul aan de buitenkant duizenden reacties binnenin kan opleveren.
Kernbegrippen
- signaalstof
- Stof waarmee organismen elkaar iets doorgeven, bijvoorbeeld een plant die bij vraat een geur afgeeft die de vijand van de vreter aantrekt.
- receptor
- Structuur die een prikkel of signaalstof opvangt; kan een zintuigcel zijn of een eiwit op of in een cel.
- respons
- De reactie van een cel op een ontvangen signaal, van een enzym dat aanslaat tot een gen dat wordt afgelezen.
Signaalverwerking in de zenuwcel
In rust is de binnenkant van het membraan negatief ten opzichte van de buitenkant: de rustpotentiaal. De natrium/kalium-pomp houdt dat verschil met energie in stand.
Haalt een prikkel de prikkeldrempel, dan slaat het verschil kort om — de actiepotentiaal. Die is altijd even sterk: sterkere prikkels leveren geen grotere impuls op, maar een hogere frequentie. Direct erna volgt de refractaire periode, waarin de cel niet opnieuw kan reageren; daardoor loopt de impuls maar één kant op.
De impuls wekt zichzelf steeds een stukje verderop op. Bij een uitloper met myeline springt hij van insnoering naar insnoering, en dat gaat veel sneller. In de synaps neemt een neurotransmitter het over, die exciterend of inhiberend kan werken.
Kernbegrippen
- synaps
- Contactplaats tussen twee cellen waar het signaal met een neurotransmitter over een smalle spleet wordt overgezet.
- natrium/kalium-pomp
- Pomp in het celmembraan die met energie natrium naar buiten en kalium naar binnen werkt en zo het spanningsverschil in stand houdt.
- impulsgeleiding
- Het doorgeven van een impuls langs een uitloper, doordat de verandering van het membraan zichzelf steeds een stukje verderop opwekt.
Communiceren over korte en lange afstand
Cellen hebben voor elke afstand een andere manier. Naast elkaar gaat het rechtstreeks, via cell junctions die stoffen en signalen van cel naar cel doorlaten. In de buurt gebeurt het met stoffen als cytokinen, die vooral bij afweer en ontsteking het werk verdelen.
Over grote afstand zijn er twee routes. De zenuwcel legt een vaste lijn aan naar precies één plek en is razendsnel. Het hormoon gaat met het bloed overal heen en bereikt alle cellen die de juiste receptor hebben — trager, maar in één keer overal.
Kernbegrippen
- zenuwcel
- Cel die gespecialiseerd is in het opwekken en doorgeven van impulsen, met een cellichaam en uitlopers.
- cell junctions
- Verbindingen tussen naburige cellen; sommige plakken cellen aan elkaar, andere laten stoffen en signalen rechtstreeks van cel naar cel gaan.
- hormoon
- Signaalstof die een klier aan het bloed afgeeft en die alleen werkt op cellen met de bijpassende receptor.
Veelgemaakte denkfout
Let hierop
Een sterkere prikkel veroorzaakt niet grotere actiepotentialen. De impulssterkte blijft gelijk; de informatie over intensiteit zit vooral in de impulsfrequentie en het aantal actieve neuronen.
Actief ophalen
Controleer of je het begrijpt
Beantwoord deze vragen zonder terug te kijken. Kun je de tussenstappen hardop uitleggen, dan beheers je de kern beter dan wanneer je de tekst alleen herkent.
- Beschrijf de route van een terugtrekreflex.
- Waarom is overdracht in een synaps maar één richting op mogelijk?
- Hoe kan myeline de geleidingssnelheid van een impuls verhogen?
Verantwoording
De leerdoelen en begrippen zijn afgestemd op de syllabus biologie vwo van het College voor Toetsen en Examens. De uitleg, voorbeelden, kernredenering en zelfcheck zijn eigen werk van BiologieBoost.
Lees de volledige werkwijze op Bronvermelding en meld een inhoudelijke fout via contact@biologieboost.nl.
Van begrijpen naar toepassen
Oefen verder met zenuwstelsel
Herhaal de kernbegrippen met flitskaarten en pas de redeneringen toe in examenopgaven.