Samenvattingen · BiologieNL · VWO

Beweging en waarneming door het organisme

Hoe een organisme prikkels waarneemt en erop reageert met beweging. Je bestudeert de zintuigen (prikkel, receptor, adequate prikkel), de bouw en werking van het oog met accommodatie en het netvlies, de reflexboog van prikkel tot reactie, en het bewegingsapparaat met het skelet en de antagonistisch werkende spieren.

4 Onderdelen~13 min leestijd4 VaardighedenNiveau Basis 1 · Standaard 2 · Verdieping 1

T·121212 / 21

Examenprofiel

Zintuigen beschrijven met prikkel, receptor en adequate prikkelDe bouw en werking van het oog (accommodatie, netvlies) uitleggenDe reflexboog van prikkel tot reactie beschrijvenDe werking van skelet en antagonistische spieren uitleggen

Operatoren:beschrijfleg uitverklaarbenoem

basisniveau

Voor het CE beschrijf je de werking van het oog en de reflexboog en de rol van antagonistische spieren.

verhoogd niveau

Verdieping ligt in de fijnere bouw van het netvlies en de spiervezel.

Diepte

Tekst

Inhoud · 4 onderdelen

Beweging en waarneming door het organisme

Zintuigen en prikkels#

Basisprikkelreceptoradequate prikkelzintuig

Van prikkel tot waarneming

Afb. 1Afb. 1 — Waarnemen: een prikkel wordt door een receptor omgezet in een impuls, doorgegeven via een zenuw en in de hersenen tot een gewaarwording verwerkt.

Om te kunnen reageren op zijn omgeving moet een organisme die omgeving eerst waarnemen; dat doen de zintuigen. Een prikkel is een verandering in of buiten het lichaam die een reactie kan oproepen (licht, geluid, druk, temperatuur, chemische stoffen). In een zintuig zitten receptoren (zintuigcellen) die zo'n prikkel omzetten in een zenuwimpuls. De receptor is dus de vertaler tussen de fysische of chemische prikkel en de elektrische taal van het zenuwstelsel; zonder deze omzetting zou de rest van het zenuwstelsel de prikkel niet „begrijpen”.

Kenmerkend is dat elk zintuig maar gevoelig is voor één bepaald soort prikkel: de adequate prikkel. De ogen reageren op licht, de oren op geluid en evenwicht, de smaak- en reukzintuigen op chemische stoffen, en de huid op druk, temperatuur en pijn. Een oog reageert niet op geluid, en een oor niet op licht. Deze specialisatie verklaart waarom je „sterretjes ziet” bij een klap op je oog: de druk (een niet-adequate prikkel) prikkelt de lichtreceptoren toch, en de hersenen interpreteren elke impuls uit het oog als licht.

Nadat een receptor een impuls heeft gevormd, gaat die via sensorische (gevoels)zenuwen naar het centrale zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg). Pas in de hersenen ontstaat de eigenlijke gewaarwording: de hersenen verwerken de impulsen en „vertalen” ze tot een beeld, geluid of gevoel. Waarnemen is dus meer dan alleen de prikkel opvangen; het is het geheel van prikkel opvangen (zintuig), doorgeven (zenuw) en interpreteren (hersenen).

Zintuigen verschillen ook in gevoeligheid en aanpassing. Veel receptoren passen zich aan (adaptatie): bij een aanhoudende, onveranderde prikkel neemt de impulsfrequentie af, zodat je bijvoorbeeld na een tijdje je kleren niet meer voelt. Dit is functioneel: het zenuwstelsel besteedt zo vooral aandacht aan veránderingen, die vaak belangrijker zijn dan een constante achtergrond. De keten prikkel → receptor → impuls → verwerking is het uitgangspunt voor de reflexboog en voor alle gedrag als reactie op de omgeving.

Uitgewerkt voorbeeld

Sterretjes zien verklaren

Verklaar waarom je bij een klap op het oog lichtflitsen ziet, hoewel er geen licht is.

Adequate prikkel
De adequate prikkel van het oog is licht; normaal prikkelt licht de lichtreceptoren in het netvlies.
Niet-adequate prikkel
Een klap geeft druk; die druk prikkelt de lichtreceptoren toch, hoewel druk niet hun adequate prikkel is.
Interpretatie
De hersenen interpreteren élke impuls uit het oog als licht; daarom „zie” je flitsen terwijl er geen licht is.

Resultaat: De druk prikkelt de lichtreceptoren, en omdat de hersenen impulsen uit het oog altijd als licht interpreteren, neem je lichtflitsen waar.

Veelgemaakte fouten

Denken dat de gewaarwording in het zintuig ontstaat; de receptor vormt een impuls, maar de hersenen maken er de waarneming van.
De adequate prikkel negeren: een zintuig reageert alleen op zijn eigen soort prikkel.

Actieve herhaling

Leg uit waarom je bij een harde klap tegen je oog lichtflitsen kunt zien, ook al is er geen licht. Gebruik de begrippen adequate prikkel en interpretatie in de hersenen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — zintuigen (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Het oog#

Standaardoogaccommodatienetvliesstaafjeskegeltjes

Bouw van het oog

Afb. 2Afb. 2 — Doorsnede van het oog: het licht valt door hoornvlies en pupil, wordt door de lens gebundeld en vormt een scherp beeld op het netvlies (gele vlek).

Het oog is het zintuig voor licht en is gebouwd om lichtstralen scherp op het netvlies te bundelen (afbeelding 2). Het licht valt binnen door het doorzichtige hoornvlies, gaat door de pupil (de opening in de iris, die de hoeveelheid licht regelt) en wordt door de ooglens gebundeld. De lens vormt een scherp, omgekeerd beeld op het netvlies achter in het oog. De iris regelt met de pupilgrootte de lichtinval: bij fel licht wordt de pupil klein, bij weinig licht groot — een negatieve terugkoppeling die het netvlies beschermt en de waarneming optimaliseert.

Om zowel dichtbij als veraf scherp te zien, past het oog de sterkte van de lens aan: dat heet accommodatie. Voor scherp zien van een voorwerp veraf moet de lens plat (weinig bol) zijn; voor dichtbij juist boller. Kringspiertjes rond de lens (de straalspier) regelen dit: spannen ze aan, dan wordt de lens boller (voor dichtbij), ontspannen ze, dan wordt de lens platter (voor veraf). Zo blijft het beeld op het netvlies scherp, ongeacht de afstand tot het voorwerp — een fraai voorbeeld van vorm-functieregeling.

Op het netvlies liggen de lichtreceptoren in twee soorten: staafjes en kegeltjes. De staafjes zijn zeer lichtgevoelig en werken ook bij weinig licht, maar geven geen kleur — vandaar dat je in het donker wel vormen maar geen kleuren ziet. De kegeltjes werken alleen bij voldoende licht en zorgen voor het scherpe kleurenzien; er zijn drie typen, gevoelig voor rood, groen of blauw licht. In de gele vlek, het punt van het scherpste zien, zitten vooral kegeltjes dicht opeen.

Uit de eigenschappen van staafjes en kegeltjes volgen alledaagse verschijnselen die je moet kunnen verklaren. Dat je in schemer kleuren niet goed onderscheidt, komt doordat dan alleen de staafjes (kleurloos) actief zijn. Kleurenblindheid ontstaat als een of meer typen kegeltjes ontbreken of niet goed werken (X-gebonden overerving, zie de erfelijkheid). En dat je vanuit je ooghoeken beweging beter ziet dan kleur, past bij de verdeling van staafjes (aan de rand) en kegeltjes (in het midden). Het oog verbindt zo de waarneming met vorm-functiedenken, regeling en erfelijkheid.

Uitgewerkt voorbeeld

Accommodatie van dichtbij naar veraf

Je verlegt je blik van een boek dichtbij naar een berg ver weg. Beschrijf wat er met de straalspier en de ooglens gebeurt en waarom.

Bij dichtbij (boek)
Voor scherp zien dichtbij is een bolle lens nodig; de straalspier is aangespannen, waardoor de lens bol staat.
Overgang naar veraf
Voor scherp zien veraf moet de lens platter; de straalspier ontspant, waardoor de lens platter wordt.
Resultaat
Door de plattere lens vallen de vrijwel evenwijdige stralen van de berg weer scherp op het netvlies.

Resultaat: Bij het kijken naar veraf ontspant de straalspier en wordt de lens platter, zodat het beeld van de berg scherp op het netvlies valt (accommodatie).

Veelgemaakte fouten

De accommodatie omdraaien: voor dichtbij wordt de lens boller, voor veraf platter.
Staafjes en kegeltjes verwisselen: staafjes zien geen kleur maar werken bij weinig licht; kegeltjes zien kleur maar hebben licht nodig.

Actieve herhaling

Je kijkt eerst naar een boek dichtbij en dan naar een berg in de verte. Beschrijf wat er met de ooglens en de straalspier gebeurt en waarom.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — het oog (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Van prikkel tot reactie: de reflexboog#

Standaardreflexboogsensorisch neuronschakelcelmotorisch neuroneffector

De reflexboog

Afb. 3Afb. 3 — De reflexboog: de impuls loopt van de receptor via het ruggenmerg (schakelcel) naar de spier, zonder eerst de hersenen te passeren.

Een reflex is een snelle, onwillekeurige (automatische) reactie op een prikkel, zoals het terugtrekken van je hand van een heet voorwerp. Het pad dat de impuls daarbij aflegt, heet de reflexboog (afbeelding 3). Het bijzondere is dat de impuls niet eerst naar de hersenen hoeft: de schakeling verloopt via het ruggenmerg, waardoor de reactie razendsnel is — je trekt je hand al terug voordat je de pijn bewust voelt. Deze snelheid is beschermend: hoe korter het pad, hoe sneller je gevaar ontwijkt.

De reflexboog bestaat uit een vaste opeenvolging van onderdelen. Een receptor vangt de prikkel op en vormt een impuls. Een sensorisch (gevoels)neuron voert die impuls naar het ruggenmerg. Daar geeft een schakelcel (tussenneuron) de impuls door aan een motorisch (beweeg)neuron. Dat motorische neuron voert de impuls naar een effector — meestal een spier — die de reactie uitvoert. De keten is dus: receptor → sensorisch neuron → schakelcel → motorisch neuron → effector.

Terwijl de reflex via het ruggenmerg verloopt, gaat er tegelijk een impuls omhoog naar de hersenen, zodat je de prikkel even later ook bewust waarneemt. Dat verklaart de volgorde die je vaak ervaart: eerst trek je je hand terug (reflex via het ruggenmerg), en pas daarna voel je de pijn (bewustwording in de hersenen). De reflex bespaart de kostbare tijd die het bewuste verwerken in de hersenen zou kosten.

Reflexen zijn functioneel omdat ze snelle bescherming bieden zonder nadenken: de kniepeesreflex, de pupilreflex en de terugtrekreflex zijn er voorbeelden van. Ze staan tegenover de bewuste, willekeurige bewegingen, die wél via de hersenen worden gestuurd en daardoor trager maar veel flexibeler zijn. Het onderscheid tussen de snelle reflexboog (via het ruggenmerg, automatisch) en de bewuste beweging (via de hersenen, willekeurig) is een geliefd examenpunt.

Uitgewerkt voorbeeld

De terugtrekreflex

Je raakt een hete pan aan en trekt meteen je hand terug; pas daarna voel je pijn. Beschrijf de reflexboog en verklaar de volgorde.

Reflexboog
Warmtereceptoren in de huid vormen een impuls; een sensorisch neuron voert die naar het ruggenmerg, waar een schakelcel hem doorgeeft aan een motorisch neuron dat de armspier laat samentrekken.
Snelheid
Omdat de schakeling in het ruggenmerg gebeurt (niet in de hersenen), is het pad kort en verloopt de reactie zeer snel.
Pijn later
Tegelijk gaat een impuls omhoog naar de hersenen; daar ontstaat de bewuste pijngewaarwording, maar dat duurt langer, dus voel je de pijn ná het terugtrekken.

Resultaat: De hand wordt via de reflexboog in het ruggenmerg razendsnel teruggetrokken; de pijn volgt later omdat die pas in de hersenen bewust wordt.

Veelgemaakte fouten

De reflexboog via de hersenen laten lopen; de snelle reflex schakelt in het ruggenmerg, de bewustwording komt pas daarna.
Sensorisch en motorisch neuron verwisselen: sensorisch voert náár het centrale zenuwstelsel, motorisch juist ervanaf naar de effector.

Actieve herhaling

Je raakt per ongeluk een hete pan aan en trekt meteen je hand terug; pas daarna voel je de pijn. Beschrijf de reflexboog en leg uit waarom je de hand terugtrekt vóór je de pijn voelt.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — de reflexboog (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Beweging: skelet en spieren#

Verdiepingskeletspierantagonistenpeesgewricht

Antagonistisch spierpaar bij de arm

Afb. 4Afb. 4 — Een antagonistisch paar: de buigspier buigt de arm, de strekspier strekt hem; elke spier kan alleen trekken, dus zijn er twee nodig.

Beweging komt tot stand door de samenwerking van het skelet en de spieren. Het skelet vervult meerdere functies tegelijk: het geeft het lichaam steun en vorm, beschermt kwetsbare organen (de schedel het brein, de ribbenkast het hart en de longen) en dient als aanhechtingsplaats voor de spieren. De botten zijn met elkaar verbonden door gewrichten, die beweging tussen de botten mogelijk maken; een gewricht werkt als een scharnier of kogelverbinding waaromheen de botten kunnen draaien.

Spieren brengen de botten in beweging doordat ze kunnen samentrekken. Een spier is via een pees (een stevige bindweefselstreng) aan een bot vastgehecht. Belangrijk is dat een spier alleen actief kán samentrekken (trekken), maar zichzelf niet kan verlengen; ze kan dus wel trekken maar niet duwen. Daardoor kan één spier een bot maar in één richting bewegen. Om het bot ook terug te bewegen, is een tweede spier nodig die de tegengestelde beweging maakt.

Spieren werken daarom in antagonistische paren: twee spieren met tegengestelde werking (afbeelding 4). Bij de arm is de buigspier (biceps) aan de voorkant van de bovenarm de antagonist van de strekspier (triceps) aan de achterkant. Trekt de buigspier samen (en ontspant de strekspier), dan buigt de arm; trekt de strekspier samen (en ontspant de buigspier), dan strekt de arm. Zo kan het bot dankzij het tegengestelde paar in beide richtingen bewegen, terwijl elke spier alleen maar trekt.

Het geheel werkt als een hefboom: het gewricht is het draaipunt, het bot de hefboomarm en de spier levert via de pees de kracht. Deze bouw verklaart bewegingen als buigen, strekken en heffen, en waarom een goede aanhechting en een gunstige hefboomverhouding voor kracht of snelheid zorgen — opnieuw vorm-functie. Het bewegingsapparaat verbindt zo het skelet, de spieren en de aansturing door het zenuwstelsel (de reflexboog en de bewuste beweging) tot één systeem dat gerichte beweging mogelijk maakt.

Uitgewerkt voorbeeld

Buigen en strekken van de arm

Beschrijf de rol van de buigspier en de strekspier bij het buigen en het strekken van de arm, en leg uit waarom twee spieren nodig zijn.

Buigen
De buigspier (biceps) trekt samen en de strekspier (triceps) ontspant; de onderarm wordt naar de bovenarm getrokken en de arm buigt.
Strekken
De strekspier trekt samen en de buigspier ontspant; de arm strekt zich weer.
Waarom twee spieren
Een spier kan alleen trekken, niet duwen of zichzelf verlengen; daarom is een antagonist nodig die de tegengestelde beweging maakt en de andere spier weer uitrekt.

Resultaat: De buigspier buigt en de strekspier strekt de arm; omdat een spier alleen kan trekken, is een antagonistisch paar nodig om het gewricht in beide richtingen te bewegen.

Veelgemaakte fouten

Denken dat een spier zichzelf kan verlengen of kan duwen; een spier kan alleen actief trekken, en wordt door haar antagonist weer uitgerekt.
Aannemen dat één spier een gewricht in beide richtingen beweegt; daarvoor is een antagonistisch paar nodig.

Actieve herhaling

Beschrijf wat de buigspier (biceps) en de strekspier (triceps) doen wanneer je je arm buigt en wanneer je hem strekt, en leg uit waarom er twee spieren nodig zijn.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — skelet en spieren (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Referenties en bronnen

Bronnen

College voor Toetsen en Examens (CvTE)

Examenprogramma biologie VWO — zintuigen

Beweging en waarneming door het organisme

4 Onderdelen~13 min leestijd4 VaardighedenNiveau Basis 1 · Standaard 2 · Verdieping 1

Beweging en waarneming door het organisme

Kernpunten

Sterretjes zien verklaren

Kernpunten

Accommodatie van dichtbij naar veraf

Kernpunten

De terugtrekreflex

Kernpunten

Buigen en strekken van de arm

Bronnen

Beweging en waarneming door het organisme

Kernpunten

Sterretjes zien verklaren

Kernpunten

Accommodatie van dichtbij naar veraf

Kernpunten

De terugtrekreflex

Kernpunten

Buigen en strekken van de arm

Bronnen