Biologie

2. Regelkring, terugkoppeling en prikkels

Gegeven door:
Magali de Rooy
Beschrijving Begrippen

Op deze pagina voor biologie vind je uitleg over een aantal onderwerpen die te maken hebben met zelfregulatie van het organisme. Allereerst zullen we uitleggen hoe regelkringen werken, daarna vertellen we hoe terugkoppeling in het lichaam werk, en tenslotte gaan we in op prikkels, en de verwerking van prikkels.

Cel

Kleinste bouwsteen waar alle levende organismen uit zijn opgebouwd

Celkern

Regelt alle levensprocessen in de cel

Celmembraan

De wand van de cel

Cytoplasma

Het grondplasma in de cel en de bijbehorende structuren

Celplasma

Protoplasma zonder de celkern

Protoplasma

Bevat het cytoplasma en kernplasma

Eiwitten

De bouwstenen van lichaamscellen opgebouwd uit aminozuren

Effector

Een spier of klier

Impuls

Een impuls of actiepotentiaal is een voortbewegende omkering van de elektrische lading langs het membraan van een zenuwcel(uitloper)

Prikkel

Invloed uit het milieu op een organisme

Receptor

Een cel die gespecialiseerd is in het opnemen van specifieke prikkels en opwekken van impulsen onder invloed van de prikkels. De term receptor wordt ook wel gebruikt in de zin van receptoreiwit of receptormolecuul.

Receptoreiwit

Eiwit (aan het celmembraan) die door de ruimtelijke molecuulstructuur bepaalde stoffen, bijvoorbeeld hormonen bindt. Hierdoor bezit de cel een bepaalde gevoeligheid voor die stoffen.

Receptormolecuul

Molecuul (aan het celmembraan) dat door de ruimtelijke structuur bepaalde stoffen, bijvoorbeeld hormonen bindt. Hierdoor bezit de cel een bepaalde gevoeligheid voor die stoffen.

Zuurgraad (pH)

Maat voor de concentratie opgeloste H+ ionen.

Reflex

Eenvoudige type van gedrag waarbij een bepaalde prikkel vrijwel zonder vertraging een bepaalde reactie teweegbrengt. Dus een snelle vaste onbewuste reactie op een prikkel, bewustwording kan later volgen.

Reflexboog

De weg die impulsen bij een reflex afleggen

Prikkeldrempel

De minimale sterkte van een prikkel die effect heeft.

O1: Stofwisseling van het organisme

O2: Zelfregulatie van het organisme

O3: Afweer van het organisme

Wat is een regelkring?

Een regelkring is een systeem waarin iets, een bepaalde grootheid, constant wordt gehouden. Zo’n grootheid heeft een bepaalde waarde, die kan veranderen door dingen die gebeuren of veranderen in het interne of externe milieu. Deze grootheid wordt gemeten door een receptor, en in een regelcentrum vergeleken met een ‘normwaarde’, waaraan je wil dat de grootheid eigenlijk voldoet.

 

Dat klinkt misschien ingewikkeld, maar een voorbeeld hiervan is simpelweg een thermostaat, een verwarmingssysteem. De grootheid hiervan is temperatuur. Je wilt dat een kamer een bepaalde temperatuur heeft, bijvoorbeeld 20 graden. Die temperatuur kan veranderen door dingen uit het externe milieu, zoals bijvoorbeeld een sneeuwbui, waardoor het kouder wordt. Ook kan het veranderen door het interne milieu, zoals bijvoorbeeld een grote groep mensen in de kamer, waardoor het warmer wordt.

 

Dit kan gemeten worden door een thermometer, waarna het in de thermostaat wordt vergeleken met de ideale temperatuur van 20 graden. Als het te koud is kan de verwarming gaan branden, en als het te warm is kan hij juist uit. Zo ontstaat er een regelkring waarin de thermostaat, de receptoren (thermometer) en de verwarming zelfstandig de temperatuur van de kamer reguleren, ook als er veranderingen optreden.

 

Regelcentrum

Dit regelcentrum bevindt zich bij mensen in het centraal zenuwstelsel. Receptoren zijn eiwitten in het celmembraan, het cytoplasma, of in de celkern. De interne norm in het lichaam kan ook temperatuur zijn, bijvoorbeeld de ideale lichaamstemperatuur van ongeveer 37 graden Celsius. Andere dingen waar regelkringen in ons lichaam voor gebruikt worden, zijn de osmotische waarde van het bloed, pH, zuurstofgehalte, koolstofdioxidegehalte en hoeveel buffer er in het bloed zit. Dit zijn allemaal onderdelen van de homeostase van ons lichaam.


Terugkoppeling

Maar hoe gebeurt het nou dat een te hoge of te lage temperatuur in een regelkring wordt gecorrigeerd? Dat vindt plaats via de terugkoppeling. Wanneer de waarde (bijvoorbeeld temperatuur) afwijkt van de norm, vindt er een tegengestelde actie plaats om de afwijking te corrigeren. Dit noem je negatieve terugkoppeling. Dit zorgt ervoor dat een effector - zoals een spier, klier, of in het voorbeeld de verwarming - iets gaat doen, wat effect heeft op de waarde van de grootheid (de temperatuur). Hierdoor gaat de grootheid weer terug naar de ideale waarde, of normwaarde.

 

Als het nodig is kan er ook een reactie in gang worden gezet vanuit een andere regelkring, waardoor een nieuw evenwicht ontstaat. Door het linken van verschillende regelkringen kun je factoren reguleren in het lichaam die complexer zijn, en waarvoor meerdere organen, spieren en klieren moeten samenwerken.


Prikkels

De betekenis van prikkel is: een waarneming waarop je vervolgens reageert. Een prikkel zet je dus aan tot het uitvoeren van een bepaalde actie. Prikkels kunnen inwendig zijn, en vanuit je interne milieu komen, of uitwendig, vanuit het externe milieu. Een voorbeeld van een inwendige prikkel is het gevoel van honger, dat je motiveert om te eten. Een voorbeeld van een uitwendige prikkel - iets uit je omgeving - is bijvoorbeeld de telefoon die rinkelt, dit motiveert je om de telefoon op te nemen. Een ander voorbeeld van een uitwendige prikkel is bijvoorbeeld de temperatuur (wat voor kleding doe je aan?).


Adequate prikkel

Een prikkel is een waarneming, maar hoe neem je zoiets nou waar? Daarvoor gebruik je je zintuigen: ogen om te zien, oren om te horen, neus om te ruiken, mond om te proeven, en je huid om mee te tasten en voelen. Een zintuig kan dus een prikkel opnemen. Een ‘adequate prikkel’ is een prikkel die bij een bepaald zintuig hoort, en waar dit specifieke zintuig het meest gevoelig voor is; bijvoorbeeld licht voor zicht, bij je ogen.

 

Prikkeldrempel

Prikkels worden opgepikt door je zintuigen, en deze zintuigen zetten dit om in een impuls. Een impuls is een elektrisch signaal dat door de zenuwen wordt geleid. Maar: niet bij elke prikkel ontstaat een impuls. Een prikkel moet een bepaalde ‘sterkte’ hebben voordat er een impuls ontstaat. Deze sterkte heet de prikkeldrempel. Hele kleine, onbelangrijke prikkels die de drempelwaarde niet halen, worden niet omgezet in een impuls. Dit heet het alles-of-niets principe. Er zijn geen grote impulsen of kleine impulsen, wel kleine prikkels die niet tot een impuls leiden, en grote prikkels die wel tot een impuls leiden. Een kleine prikkel wordt geen impuls, en wordt dus door je hersenen niet als belangrijk gezien.


Een prikkeldrempel kan hoger worden door gewenning; als je gewend bent aan steeds een bepaalde prikkel, is er een sterkere prikkel nodig voordat je lichaam het belangrijk genoeg acht om een impuls te creëren. Een voorbeeld hiervan is kleding op je huid; je tastzintuig (huid) is hieraan gewend, er worden geen impulsen meer gegenereerd voor deze prikkel en daarom voel je niet de hele dag je kleding zitten.

 

Zoals net besproken kan een sterkere prikkel niet zorgen voor een groter impuls, maar wel voor méér impulsen die worden afgegeven. Hoe sterker de prikkel, hoe meer impulsen er komen. De hersenen verwerken deze impulsen, en sturen vervolgens andere impulsen naar spieren of klieren, om vervolgens een actie uit te voeren; je reageert op de oorspronkelijke prikkel.

 

Reflex

Een reflex is een automatische en onbewuste reactie op je prikkel. Wanneer een prikkel niet bewust (in je hersenen) wordt verwerkt, maar er meteen een reactie ontstaat in een spier of klier, noem je dit een reflexboog. Een voorbeeld hiervan is je hand onder een te hete kraan wegtrekken; de pijn voel je pas bewust nadat je je hand al hebt weggetrokken.