H4 Thema 5 B5 Neurale regulatie

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Thema 5 Regeling

B5

Neurale regulatie

Hoe wordt een impuls doorgegeven tussen twee zenuwcellen?

1. Via hormonen die binden aan receptoren
2. Via een elektrisch signaal
3. Via neurotransmitters die binden aan receptoren
4. Via eiwitten op de celmembraan

Leerdoelen

• Je kunt beschrijven hoe impulsgeleiding plaatsvindt

• Je kunt beschrijven hoe impulsoverdracht plaatsvindt

Begrippen B5

- Impulsgeleiding                                                                 - Sprongsgewijze impulsgeleiding
- Rustpotentiaal                                                                    - Impulsoverdracht

- Ionenpomp/Ion-kanaal                                                   - Neurotransmitter
- Drempelwaarde
- Actiefase
- Herstelfase
- Alles-of-niets principe
- Prikkeldrempel
- Impulssterkte
- Impulsfrequentie

Thema 5 Regeling

B5

Neurale regulatie

Sleep ieder onderdeel naar de juiste plek.

Axon

Dendriet

Cellichaam

Synaps

Myelineschede

Leerdoelen

• Hoe gaat de impulsgeleiding door een zenuwcel heen?

• Hoe wordt een impuls overgebracht van een zenuwcel naar een andere zenuwcel/spier-kliercel?

• Hoe kunnen genees- en genotsmiddelen de impulsoverbrenging beïnvloeden?

Impulsgeleiding

Vindt plaats door ion-kanalen:

1. Natrium-kanaal 
2. Kalium-kanaal
3. Natrium-kalium pomp

Rustpotentiaal

• Potentiaal = elektrische lading die staat op het membraan 
• De lading komt tot stand door de verdeling van ionen binnen en buiten de cel 
• Binnenin de cel bevinden zich minder ionen met een positieve lading en zijn er ook nog ionen met een negatieve lading
• De rustpotentiaal is daarom negatief -> -70 milliVolt (mV)

Een zenuwcel in rust

(rustpotentiaal)

• Buiten de cel veel natrium
• In de cel veel kalium 
• De ion-kanalen staan dicht
• De concentraties kalium en natrium worden in stand gehouden door de natrium-kalium pomp
• Rustpotentiaal = -70 milliVolt (mV)

Impulsgeleiding

• Een impuls in een zenuwcel begint als er neurotransmitters binden aan de receptor in de synaptische spleet
• Dit leidt tot het 1 voor 1 opengaan van de ion-kanalen
• Het opengaan van ion-kanalen zorgt voor transport van positief geladen ion over het membraan waardoor het potentiaal van het membraan verandert.
• Iedere zenuwcel heeft een drempelwaarde: Als de potentiaal hoger wordt dan -50 mV ontstaat er een impuls
• De afbeelding rechts laat zien wat er gebeurt met het membraanpotentiaal zodra een impuls plaatsvindt. 

Impulsgeleiding Stap 1

(rustfase)

• De zenuwcel is in rust
• Het natriumkanaal en het kaliumkanaal zijn allebei dicht
• Potentiaal = -70 mV

Impulsgeleiding Stap 2

(actiefase)

• Zodra de zenuwcel wordt geprikkeld (door het binden van neurotransmitters) gaan de natrium-kanalen eerst open
• Natrium gaat van buiten de cel naar binnen
• Hierdoor stijgt de membraanpotentiaal
• 
  

Impulsgeleiding Stap 3

(actiefase)

• Zodra het membraanpotentiaal over de 0mV gaat gaan de kaliumkanalen open
• Kalium gaat van binnen de cel naar buiten hierdoor daalt de membraan potentiaal weer
• Het natriumkanaal gaat weer dicht

Impulsgeleiding Stap 4

(actiefase)

• De kaliumkanaal sluit langzaam t.o.v. het natriumkanaal en daardoor daalt de potentiaal tijdelijk onder de -70 mV naar -90 mV

Impulsgeleiding Stap 5

(rustpotentiaal)

• Uiteindelijk sluiten ook de kaliumkanalen weer en wordt de rustpotentiaal weer hersteld (zie volgende bladzijde hoe)

Impulsgeleiding Stap 6

(herstelfase)

• Tijdens de actiefase is er veel kalium de cel uit gegaan en veel natrium de cel ingegaan
• Het normale evenwicht is andersom 
• De natrium-kaliumpomp herstelt het normale evenwicht (rust-potentiaal) door kalium de cel in te pompen en natrium uit

Wat is de verdeling van ionen binnen en buiten de cel voordat een impuls plaats heeft gevonden?

1. Veel kalium buiten de cel en veel natrium binnen de cel
2. Veel natrium buiten de cel en veel kalium binnen de cel
3. Veel natrium en kalium buiten de cel en veel negatieve ionen binnen de cel
4. Veel natrium en kalium binnen de cel en veel negatieve ionen buiten de cel

Wat is de verdeling van ionen nadat een impuls net heeft plaatsgevonden?

1. Veel natrium binnen de cel en veel kalium buiten de cel
2. Veel kalium in de cel en veel natrium buiten de cel
3. Veel kalium en natrium binnen de cel
4. Veel natrium en kalium buiten de cel

Impulssterkte en impulsfrequentie

• Impulssterkte: de grootte van de verandering die optreedt in de elektrische lading van het celmembraan
• Impulsfrequentie: het aantal impulsen per tijdseenheid
• Of een impuls wordt doorgegeven of niet, is afhankelijk van de impulssterkte en impulsfrequentie
• Bij een zwakke prikkel wordt de drempelwaarde (-50mV) niet gehaald en blijven de meeste ion-kanalen dicht. De impuls wordt dus niet doorgegeven. Er geldt dus een alles-of-nietsprincipe

Impulsfrequentie

• Je lichaam vertaalt prikkels naar impulsen. Hoe sterker de prikkel is, hoe meer impulsen er per seconde worden gegenereerd (hogere impulsfrequentie)

• Bijvoorbeeld: 

       - hard geluid = veel  

          impulsen per seconde

        - zacht geluid = weinig impulsen  

           per seconde

Het nut van een myelineschede (1)

Zonder myelineschede:

• Impulsen worden geleid door het opengaan van ionkanalen
• Ionkanalen reageren op de elektrische lading 
• Als op plaats P de ionkanalen opengaan, ontstaat er een impuls
• Het opengaan zorgt voor een verandering in elektrische lading op plaats Q
• Hierdoor gaan op plaats Q de ionkanalen open
• Op deze manier wordt een impuls stapsgewijs doorgegeven over het hele axon

De nut van een myelineschede (2)

Met myelineschede:

• Stapsgewijze impulsgeleiding is echter best wel traag
• Alleen bij insnoeringen ionentransport
• Myelineschedes (cellen van Schwann) zorgen ervoor dat een impuls sprongs-gewijs kan worden doorgegeven
• Hierdoor wordt de impulsgeleiding veel sneller (50x zo snel)

Neurotransmitter in synaps en impulsoverdracht

Zenuwcellen trainen

360 km/h!

Niet alleen sport

Ik bedoel: stel dat ik jou een bal trap die een seconde onderweg is en je weet na 0,8 seconde wanneer en hoe hij bij jou gaat aankomen, dan rest er jou 0,2 seconde om te beslissen wat je ermee gaat doen. Maar weet je het al na 0,6 seconde, dan houd je dubbel zoveel tijd over om uit te maken welke actie je gaat ondernemen

 - Stijn Quanten PSV, neuroloog

Neurotransmitters en impulsoverdracht

• Impulsen worden tussen zenuwcellen overgegeven door neurotransmitters
• Neurotransmitters binden aan receptoren
• Deze receptoren zijn ion-kanalen voor Na+ die open gaan, zodra een neurotransmitter eraan bindt
• Het opengaan van deze receptor ion-kanalen zorgt ervoor dat er een verandering optreedt in elektrische lading
• Verandert de elektrische lading naar boven de drempel-waarde  dan wordt de impuls doorgegeven
• Als de neurotransmitter los laat/afgebroken wordt door enzymen, gaan de ion-kanalen weer dicht

Neurotransmitters

• Stoffen die de werking van het zenuwstelsel beïnvloeden
• Meer dan 50 verschillende stoffen 
• Vooral in de hersenen veel verschillende
• Kunnen stimulerend of juist remmend werken op de impulsgeleiding of impulsoverdracht

Geneesmiddelen en genotmiddelen

Mechanismen:

• meer of minder afgifte neurotransmitters
• neurotransmitters blijven langer of juist korter in synapsspleet doordat ze niet/minder snel of respectievelijk sneller worden afgebroken
• imitatie neurotransmitter
• blokkade van receptor
• stimuleren van receptor 

Voorbeelden (1)

Alcohol: 

- Waarnemingsvermogen en reactievermogen wordt aanzienlijk minder.

- Sensorische en motorische impulsgeleiding wordt geremd (inhiberend)

- Impulsoverdracht in bepaalde synapsen in de hersenen vermindert.

Morfine, heroïne (pijnstillers):

- Verhindert de impulsoverdracht in bepaalde synapsen.

- Impulsen die in de hersenen pijngewaarwording veroorzaken kunnen niet ontstaan.

Nicotine:

- Stimuleert de impulsoverdracht in bepaalde synapsen (exciterend) en imiteert NT

Voorbeelden (2)

Neurotransmitter dopamine:

- Te grote productie van dopamine in bepaalde zenuwcellen --> Schrizofrenie

- Te weinig productie --> Parkinson

Gif zwarte weduwe (spin):

- massale afgifte neurotransmitter acetylcholine

- spierspasmen

Er kan gewenning optreden: Steeds meer stof nodig om hetzelfde effect te bereiken.

Aan de slag!

Wat?             Maak opdracht 36 t/m 41

Hoe?             Werk in tweetallen, op fluistertoon

Tijd?              Tot +- 15 minuten voor tijd

Vragen?       1. Boek 2. Buurman/vrouw 3. leraar

Klaar?            Daag jezelf uit met 42

Uitkomst?    Bespreken huiswerk volgende les

Huiswerkbespreking

Wat?                  We bespreken het huiswerk van BS 4 (t/m 34)

Hoe?         In groepen van 4 --> 1 iemand neemt docentrol op zich

Tijd?                    +- 15 min

Vragen?             Probeer er samen uit te komen

Klaar?                 Lees BS 5 alvast door

Uitkomst?         Waar je niet uitkomt, bespreken we klassikaal