Samenvattingen · BiologieNL · VWO

Zelforganisatie van het organisme

Hoe een organisme zichzelf opbouwt, in stand houdt en herstelt: de ontwikkeling en groei van embryo tot volwassene, de zelforganisatie en regeneratie waarmee weefsels zich herstellen, en de levensloop met veroudering. Je leert groeicurven interpreteren en begrijpt hoe het samenspel van celdeling, differentiatie en afbraak de vorm en het functioneren van het hele organisme bepaalt.

3 Onderdelen~9 min leestijd3 VaardighedenNiveau Standaard 2 · Verdieping 1

T·131313 / 21

Examenprofiel

De ontwikkeling en groei van een organisme beschrijven en groeicurven interpreterenZelforganisatie, weefselherstel en regeneratie uitleggenDe levensloop en veroudering beschrijven

Operatoren:beschrijfleg uitverklaarinterpreteer

basisniveau

Voor het CE interpreteer je groeicurven en beschrijf je hoe weefsels zich herstellen.

verhoogd niveau

Verdieping ligt in de cellulaire mechanismen van veroudering en regeneratie.

Diepte

Tekst

Inhoud · 3 onderdelen

Zelforganisatie van het organisme

Ontwikkeling en groei#

Standaardontwikkelinggroeigroeicurvegroeispurt

Groeicurve van de mens

Afb. 1Afb. 1 — Een groeicurve (lengte tegen leeftijd) met de kenmerkende S-vorm: snelle groei jong, een groeispurt in de puberteit en afvlakking bij de volwassen grootte.

Een organisme ontstaat uit één bevruchte eicel en ontwikkelt zich tot een volgroeid, samenhangend geheel. Daarbij onderscheid je groei (toename van de hoeveelheid levend materiaal, vooral door celdeling) en ontwikkeling (het ontstaan van vorm en van gespecialiseerde onderdelen door differentiatie). Groei en ontwikkeling gaan hand in hand: tijdens de embryonale periode worden de organen aangelegd, en daarna neemt het lichaam vooral in omvang toe terwijl de onderdelen verder uitrijpen. Het geheel is een voorbeeld van zelforganisatie: uit de wisselwerking tussen de cellen ontstaat de geordende bouw van het organisme.

De groei van een organisme verloopt zelden gelijkmatig; ze is goed weer te geven in een groeicurve, die de lichaamsgrootte (of massa) tegen de leeftijd uitzet (afbeelding 1). Bij de mens heeft die curve een kenmerkende S-vorm: een snelle groei in de eerste levensjaren, daarna een rustiger periode, een tweede versnelling tijdens de puberteit (de groeispurt), en ten slotte een afvlakking als de volwassen grootte is bereikt. Uit de steilheid van de curve lees je de groeisnelheid af: een steil stuk betekent snelle groei, een vlak stuk nauwelijks groei.

Bij het interpreteren van een groeicurve let je op het onderscheid tussen de grootte (de curve zelf) en de groeisnelheid (de helling van de curve). De grootte neemt over de hele periode toe (de curve stijgt), maar de snelheid waarmee ze toeneemt, verandert: die is het hoogst waar de curve het steilst is (in de babytijd en de puberteit) en laag waar de curve vlak loopt. Verwar deze twee niet: ook waar de groeisnelheid daalt, blijft het kind gewoon groter worden, alleen langzamer.

De groei wordt geregeld door hormonen (onder meer het groeihormoon en de geslachtshormonen) en is daarmee verbonden met de zelfregulatie. Groei stopt bij de mens rond het einde van de puberteit, wanneer de groeischijven in de botten verbenen. De ontwikkeling houdt echter niet op bij de volwassen grootte: het lichaam blijft zich vernieuwen en herstellen. Groei en ontwikkeling verbinden zo de celbiologie (deling en differentiatie) met het hele organisme en zijn levensloop.

Uitgewerkt voorbeeld

Groeisnelheid uit de curve aflezen

In een S-vormige groeicurve van een kind: in welke perioden is de groeisnelheid het hoogst, en hoe zie je dat?

Wat toont de helling?
De groeisnelheid is de helling (steilheid) van de curve: hoe steiler het stuk, hoe sneller de groei op dat moment.
Steile stukken vinden
De curve is het steilst in de eerste levensjaren en opnieuw tijdens de puberteit (de groeispurt).
Vlakke stukken
Tussen die perioden en aan het eind loopt de curve vlakker: de groei is dan langzamer, hoewel het kind nog steeds groter wordt.

Resultaat: De groeisnelheid is het hoogst waar de curve het steilst is — in de babytijd en tijdens de puberteitsgroeispurt; op de vlakke stukken groeit het kind langzamer.

Veelgemaakte fouten

Grootte en groeisnelheid verwarren: een dalende helling betekent langzamere groei, niet dat het lichaam kleiner wordt.
Denken dat de groei gelijkmatig verloopt; er zijn juist fasen van snelle (baby, puberteit) en trage groei.

Actieve herhaling

Bekijk een groeicurve van een kind met een S-vorm. Geef aan in welke perioden de groeisnelheid het hoogst is en leg uit hoe je dat aan de curve ziet.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

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

Zelforganisatie en regeneratie#

Standaardzelforganisatieweefselherstelregeneratiestamcel

Weefselherstel na een wond

Afb. 2Afb. 2 — Weefselherstel: na een beschadiging wordt de wond opgeruimd, delen (stam)cellen zich en groeit nieuw weefsel aan tot de wond gesloten is.

Een volgroeid organisme is niet af: het vernieuwt en herstelt zich voortdurend. Veel weefsels verliezen dagelijks cellen — huidcellen slijten af, bloedcellen leven maar beperkt, de darmwand vernieuwt zich snel — en die verliezen worden aangevuld door celdeling. Deze voortdurende vervanging berust op de adulte (multipotente) stamcellen die in veel weefsels aanwezig blijven, zoals de bloedstamcellen in het beenmerg. Zo houdt het organisme zijn organisatie in stand: er is een dynamisch evenwicht tussen afbraak (celverlies) en opbouw (celdeling).

Bij een beschadiging treedt weefselherstel op, dat mooi laat zien hoe het lichaam zichzelf organiseert (afbeelding 2). Bij een wond wordt eerst de bloeding gestelpt en de beschadiging opgeruimd door de afweer; daarna delen de omliggende (stam)cellen zich en vullen ze de leemte met nieuw weefsel, waarna de wond zich sluit. De cellen „weten” waar ze moeten aangroeien doordat ze reageren op signalen van hun buren en op de vorm van de beschadiging — opnieuw zelforganisatie: het herstel wordt niet centraal aangestuurd, maar ontstaat uit lokale interacties.

Het vermogen om verloren delen te vervangen — regeneratie — verschilt sterk per soort en per weefsel. Sommige dieren kunnen hele lichaamsdelen opnieuw laten aangroeien (een salamander een poot, een hagedis zijn staart), terwijl de mens vooral weefsels herstelt (huid, lever, bloed) maar geen complete organen of ledematen kan terugvormen. Dit hangt samen met de aanwezigheid en de potentie van de stamcellen in het betreffende weefsel: waar veel deelbekwame cellen zijn, is het herstelvermogen groter.

Zelforganisatie op organismeniveau verbindt zo de celbiologie met het hele lichaam. De sleutelbegrippen keren terug: celdeling (mitose) levert nieuwe cellen, differentiatie geeft ze de juiste functie, apoptose ruimt overtollige cellen op, en signalen tussen cellen bepalen waar en hoeveel er wordt gedeeld. Een verstoring van dit evenwicht — bijvoorbeeld ongecontroleerde deling — leidt tot ziekte (kanker). Het gezonde herstel is daarmee de keerzijde van dezelfde regeling: gecontroleerde deling houdt het organisme heel.

Uitgewerkt voorbeeld

Genezing van een snijwond

Leg uit hoe een snijwond in de huid geneest en welke rol celdeling en (stam)cellen spelen.

Opruimen
De bloeding wordt gestelpt en de afweer ruimt beschadigd weefsel en eventuele indringers op.
Celdeling
De omliggende huid(stam)cellen gaan zich delen; nieuwe cellen vullen geleidelijk de leemte op.
Herstel
De cellen groeien aan tot de wond gesloten is, gestuurd door signalen van naburige cellen (zelforganisatie), waarna het weefsel weer functioneert.

Resultaat: Na opruiming door de afweer delen omliggende (stam)cellen zich en vormen nieuw weefsel dat de wond sluit — gecontroleerde celdeling en zelforganisatie herstellen de huid.

Veelgemaakte fouten

Denken dat een volgroeid lichaam niet meer verandert; het vernieuwt zich juist voortdurend in een evenwicht van afbraak en opbouw.
Regeneratievermogen bij alle soorten en weefsels gelijk achten; het verschilt sterk en hangt samen met de aanwezige stamcellen.

Actieve herhaling

Leg uit hoe een snijwond in de huid geneest, en welke rol celdeling en (stam)cellen daarbij spelen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

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

Levensloop en veroudering#

Verdiepinglevensloopverouderinglevensfasen

Levensfasen van de mens

Afb. 3Afb. 3 — De levensloop van de mens langs de leeftijdas: jeugd en groei, volwassenheid en voortplanting, en ten slotte de ouderdom met veroudering.

De levensloop van een organisme kent opeenvolgende fasen: van geboorte via jeugd en groei, volwassenheid en voortplanting, tot ouderdom (afbeelding 3). Bij de mens verloopt deze levensloop met een lange jeugd waarin veel wordt geleerd en het lichaam uitrijpt, een lange volwassen periode, en een ouderdomsfase waarin de functies geleidelijk afnemen. De fasen zijn hormonaal en genetisch mede gestuurd — de puberteit begint bijvoorbeeld met een verandering in de geslachtshormonen. De levensloop is zo de tijdas waarlangs groei, ontwikkeling, voortplanting en veroudering elkaar opvolgen.

Veroudering is het geleidelijke, met de leeftijd toenemende verlies van functies en herstelvermogen. Op cellulair niveau spelen meerdere oorzaken samen: cellen kunnen zich niet onbeperkt blijven delen, er hoopt zich in de loop van de tijd schade op in het DNA en in de eiwitten, en de aanvulling van versleten cellen door stamcellen wordt trager. Daardoor worden weefsels minder goed onderhouden en herstellen ze langzamer. Veroudering is dus geen plotselinge gebeurtenis, maar de optelsom van vele kleine, geleidelijke veranderingen.

De gevolgen van veroudering zijn merkbaar op alle niveaus: de huid wordt dunner en minder elastisch, spieren en botten nemen af in sterkte, de zintuigen worden minder scherp, en het afweer- en herstelvermogen daalt, waardoor ouderen vatbaarder zijn voor ziekten. Deze verschijnselen zijn te begrijpen vanuit de afname van de celvernieuwing en de opeenstapeling van schade: de balans tussen afbraak en opbouw verschuift langzaam in het nadeel van de opbouw. Zo verbindt veroudering het cellulaire niveau met het functioneren van het hele organisme.

Belangrijk is het onderscheid tussen normale veroudering en ziekte: veroudering is een natuurlijk proces dat elk organisme treft, terwijl ziekten wel vaker optreden bij het ouder worden maar er geen noodzakelijk deel van zijn. Leefstijl (voeding, beweging, roken) beïnvloedt hoe snel bepaalde ouderdomsverschijnselen optreden, doordat die de opeenstapeling van schade versnellen of vertragen. De levensloop en veroudering ronden zo het thema zelforganisatie af: een organisme bouwt zichzelf op, houdt zichzelf in stand, en verliest uiteindelijk geleidelijk dat vermogen tot zelfherstel.

Uitgewerkt voorbeeld

Trage wondgenezing bij ouderen

Verklaar waarom wonden bij ouderen langzamer genezen dan bij jonge mensen.

Herstel berust op celdeling
Wondgenezing vraagt dat (stam)cellen zich delen om nieuw weefsel te vormen.
Veroudering remt de vernieuwing
Bij veroudering neemt de celdeling en de aanvulling door stamcellen af, en is er meer opgehoopte schade in de cellen.
Gevolg
Doordat de celvernieuwing trager verloopt, wordt nieuw weefsel langzamer gevormd en duurt de genezing langer.

Resultaat: Bij ouderen verloopt de celvernieuwing trager en is het herstelvermogen kleiner, waardoor wonden langzamer genezen.

Veelgemaakte fouten

Veroudering en ziekte gelijkstellen; veroudering is een normaal proces, ziekten zijn er geen noodzakelijk onderdeel van.
Veroudering als een plotselinge gebeurtenis zien; het is de geleidelijke optelsom van vele kleine cellulaire veranderingen.

Actieve herhaling

Leg uit waarom bij ouderen wonden langzamer genezen dan bij jonge mensen, en gebruik daarbij de begrippen celvernieuwing en herstelvermogen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

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

Referenties en bronnen

Bronnen

College voor Toetsen en Examens (CvTE)

Examenprogramma biologie VWO — ontwikkeling en groei

Zelforganisatie van het organisme

3 Onderdelen~9 min leestijd3 VaardighedenNiveau Standaard 2 · Verdieping 1

Zelforganisatie van het organisme

Kernpunten

Groeisnelheid uit de curve aflezen

Kernpunten

Genezing van een snijwond

Kernpunten

Trage wondgenezing bij ouderen

Bronnen

Zelforganisatie van het organisme

Kernpunten

Groeisnelheid uit de curve aflezen

Kernpunten

Genezing van een snijwond

Kernpunten

Trage wondgenezing bij ouderen

Bronnen