Cursus Biologie -24-25 PDF

PERIODE BIOLOGIE KLAS 10 MENSKUNDE SCHOOLJAAR 24-25 i CATTY VERLINDEN Biologie klas 10 INHOUD 1. Het lichaam.................................................................................................

PERIODE BIOLOGIE KLAS 10 MENSKUNDE SCHOOLJAAR 24-25 i CATTY VERLINDEN Biologie klas 10 INHOUD 1. Het lichaam.................................................................................................................................................................. 3 A. Wat is een mens?................................................................................................................................................. 3 B. Orgaanstelsels....................................................................................................................................................... 4 C. Visie op menskunde: driegeleding.................................................................................................................. 4 2. Het zenuw-zintuig systeem..................................................................................................................................... 6 A. Het zenuwstelsel................................................................................................................................................... 6 I. Neuronen........................................................................................................................................................... 6 II. Het centrale zenuwstelsel............................................................................................................................ 8 III. Het perifere zenuwstelsel.......................................................................................................................... 12 B. Het hormonaal stelsel...................................................................................................................................... 14 3. Het ritmische systeem........................................................................................................................................... 16 A. Het circulatiestelsel.......................................................................................................................................... 16 I. Het bloed........................................................................................................................................................ 16 II. Dubbele bloedsomloop.............................................................................................................................. 17 III. Bloedvaten..................................................................................................................................................... 18 IV. Het hart........................................................................................................................................................... 19 B. Het Lymfevatenstelsel..................................................................................................................................... 21 C. Het Immuniteitsstelsel..................................................................................................................................... 22 D. Het ademhalingsstelsel.................................................................................................................................... 23 I. Bouw van het ademhalingsstelsel........................................................................................................... 23 II. Het ademhalingsmechanisme.................................................................................................................. 24 4. Het ledematen-stofwisselingsysteem............................................................................................................... 25 A. Het geslachtsstelsel.......................................................................................................................................... 25 I. Anatomie van het mannelijke geslachtsstelsel................................................................................... 25 II. Anatomie van het vrouwelijke geslachtsstelsel.................................................................................. 27 III. Seks.................................................................................................................................................................. 29 IV. Voortplanting................................................................................................................................................ 30 B. Het spijsverteringsstelsel................................................................................................................................ 32 I. Het traject van voedsel.............................................................................................................................. 32 II. De verschillende organen......................................................................................................................... 32 C. Het urinair stelsel.............................................................................................................................................. 35 2 Biologie klas 10 1. HET LICHAAM A. WAT IS EEN MENS? Om te kunnen bekijken hoe een lichaam opgebouwd is en hoe het functioneert, beginnen we met te definiëren wat al dan niet tot het lichaam behoort. We onderscheiden duidelijk een “binnen” en een “buiten”. Het interne milieu (milieu intérieur), omvat alles wat “binnen” is, of het deel van het lichaam waar bloed (dus levensstroom) is. In deze regio vinden we (liefst) geen ‘leven’ behalve dat van de mens zelf; dus geen bacteriën of virussen. Het externe milieu, of “buiten” omvat dan alles wat niet het lichaam zelf is. Echter, ook binnenin het lichaam vinden we een deel buitenwereld: - Darmtraject: van mond tot anus, zit boordevol bacteriën - Gehoorgang tot het trommelvlies - Ademhalingsstelsel: neus, keel, longen - Vrouwelijk geslachtsstelsel: Vagina – baarmoeder (– eileider – buikholte) Net als alle levende organismen, is een mens opgebouwd uit cellen. Cellen zijn de kleinste eenheid van het leven, en vormen samen weefsels, organen, orgaanstelsels (zie figuur 1) en uiteindelijk het lichaam. In elk orgaan zijn verschillende cellen te vinden met elk hun individuele, bijzondere functie. Heel het menselijk lichaam zou uit 60 000 000 000 000 cellen bestaan, van zo’n 200 verschillende types. Wanneer we het lichaam bestuderen, kijken we dus naar een complex geheel van onderdelen. Het lijkt haast onmogelijk om dit geheel te bestuderen en te begrijpen. Daarom delen we het op in verschillende delen. Er zijn verschillende manieren om dit te doen. Figuur 1 – orgaanstelsels in de mensii 3 Biologie klas 10 B. ORGAANSTELSELS We kunnen het lichaam opdelen in verschillende stelsels, die elk instaan voor een noodzakelijke functie in het lichaam (Tabel 1, figuur 1). Doorgaans zijn er meerdere organen en onderdelen nodig om tot de uitvoer van deze functies te komen. Het lichaam is dan het geheel van alle stelsels samen. Huid Bescherming Spieren Beweging Skelet Vorm, stevigheid Ademhalingsstelsel Gasuitwisseling Circulatiestelsel Levensstroom Spijsverteringsstelsel Opnemen van voedingsstoffen Lymfestelsel Verdediging Zenuwstelsel Besturing Urinair stelsel Afvalverwijdering Genitaal stelsel Voortplanting Hormoonstelsel Signalisatie C. VISIE OP MENSKUNDE: DRIEGELEDING We kunnen de orgaanstelsels die diep in het lichaam liggen verder verdelen volgens hun locatie en kerntaak. We spreken dan van systemen. Aan de ene kant hebben we het hoofdgebied, met het zenuwzintuigstelsel: de zintuigen, hersenen en het hormonale centrum van het lichaam. Het is het gebied waar het bewustzijn zetelt en waar het denken plaatsvindt. Dit gebied moet stil zijn en er is koelte nodig om goed te functioneren. Aan de andere kant hebben we onze stofwisseling en ledematen meer in de periferie (uiteinden). De fysieke locatie is gelegen in de buik, de maag en de ledematen. Hier is de beweging van maag, darmen en lever. De ledematen maken beweging van het lichaam mogelijk. In dit gebied komt de wil tot uitdrukking. De wil maakt het mogelijk dat wij handelen en in actie komen. Dit gebied moet juist warm en levendig zijn om goed te functioneren. Via de zintuigen nemen we de buitenwereld naar binnen, via de ledematen handelen we in de buitenwereld. Het geheugen verbindt ons met het verleden, in onze daden scheppen we telkens nieuwe toekomst. Deze twee polariteiten vertonen veel tegentellingen. Tussen beide polariteiten bevindt zich de borstkas met hart en longen: bufferend en bemiddelend in een ritmische dynamiek. Het is in dit middengebied dat het voelen zich bevindt. 4 Biologie klas 10 Op die manier komen we tot drie gebieden, nl. het zenuw-zintuiggebied, het hart-longgebied en het stofwisselings-ledematengebied, of een driegeleding van het menselijk lichaam (tabel 1). zenuw-zintuigsysteem hart-longsysteem stofwisselings- ledematensysteem beenderen erom heen halfopen binnen in zichtbare beweging geen, rust automatisch, te activeren veel temperatuur koud, constant warm, wisselend bewustzijn bewust halfbewust onbewust naar binnen gericht proces denken bloedsomloop vertering naar buiten gericht proces waarnemen ademen handelen karakteristiek afgrenzing ritmisch verbinding tijd verleden heden toekomst Tabel 2 – Driegeleding van het menselijke lichaam Deze driegeleding, de hoofdpool, de onderpool en het verbindende middengebied vinden we dan ook terug in het menselijke skelet (figuur 2). Verder kunnen de drie gebieden kunnen, naast hun locatie in het lichaam, ook functioneel worden benaderd (tabel 3). Figuur 2 – Drieledigheid van het menselijk skeletiii 5 Biologie klas 10 2. HET ZENUW-ZINTUIG SYSTEEM Het zenuw-zintuigsysteem is het orgaansysteem dat een coördinerende rol speelt bij het verwerken van prikkels en het besturen van het lichaam. Hier huist het bewustzijn en vindt het denken plaats. A. HET ZENUWSTELSEL Het zenuwstelsel wordt anatomisch onderverdeeld in een centraal zenuwstelsel (CZS) dat opgesloten ligt binnen de holte van de schedel en in de wervelkolom, en een perifeer1 zenuwstelsel (PZS) dat via zenuwcellen het centraal zenuwstelsel verbindt met alle regio’s van het lichaam. Dit gehele stelsel is opgebouwd uit zenuwcellen of neuronen. I. NEURONEN Heel het zenuwstelsel is opgebouwd uit neuronen of zenuwcellen. Dit zijn gespecialiseerde cellen die signalen opvangen en doorsturen. Er bestaan drie soorten neuronen, afhankelijk van welke stap in de prikkelgeleiding zij uitvoeren: - afferente neuronen of sensorneuronen (opmerken van prikkels) - interneuronen of schakelneuronen (doorgeven van signalen) - efferente neuronen of motorische neuronen (doorgeven van instructies tot handelen) Een neuron (figuur 3) is opgebouwd uit een cellichaam of soma en twee soorten uitlopers, namelijk de dendrieten en het axon. Via de vertakte dendrieten neemt het neuron signalen op (afferente signalen). Het axon draagt het zenuwsignaal over naar ver verwijderde spieren, klieren of een volgend neuron (de effectoren – efferente signalen). Doorheen het neuron loopt een elektrisch signaal. Door een vette stof, myeline, wordt het lange axon geïsoleerd. Figuur 3 – Bouw van een neuron 1 Perifeer = aan de buitenzijde, aan de rand, niet centraal // periferie = rand, buitenzijde 6 Biologie klas 10 Signaaloverdracht Doorheen een neuron loopt een prikkel als een elektrische stroom, de actiepotentiaal. De overdracht van informatie tussen twee neuronen gaat van axon van de ene cel naar dendriet van de andere cel, en gebeurt via chemische overdracht. De contactplaats van deze twee neuronen wordt een synaps genoemd (figuur 4). Wanneer de actiepotentiaal op het einde van een axon komt, worden er neurotransmitters vrijgesteld. Dit zijn chemische stofjes of moleculen. De ontvangende cel heeft receptoren (voelsprieten) voor deze neurotransmitters. Wanneer de neurotransmitters gedetecteerd worden, start in het tweede neuron opnieuw een actiepotentiaal. Een elektrisch signaal (actiepotentiaal) wordt dus doorgegeven dankzij een chemisch signaal. De vrijgegeven neurotransmitters worden na overdracht opgeruimd, zodat de prikkelsturing kan worden stopgezet en een volgende signaaloverdracht zonder verstoring kan plaatsvinden. Een bijzondere vorm van signaaloverdracht vindt plaats tussen axon en spier: hier wordt een neurologisch signaal omgezet in een spierbeweging. Dit is een chemische synaps waarbij de transmitterstof acetylcholine wordt gelost door het neuron, en opgenomen door cholinereceptoren van de spiercel. Het resultaat is de contractie van de spier en dus het bewegen van een lichaamsdeel. Figuur 4 – Synapsiv 7 Biologie klas 10 II. HET CENTRALE ZENUWSTELSEL Het centraal zenuwstelsel wordt in vijf hoofdgebieden verdeeld (Figuur 5): (i) de grote hersenen, (ii) de kleine hersenen, (iii) het limbisch systeem, (iv) de hersenstam en (v) het ruggenmerg. In het CZS vinden we voornamelijk interneuronen of schakelneuronen, omdat de sensorische en motorische zenuwen veelal in het PZS te vinden zijn. ZONES EN FUNCTIE Grote hersenen Limbisch systeem Figuur 5 – het centrale zenuwstelsel (doorsnede, zij-aanzicht)v De grote hersenen (cerebrum) omvatten het grootste deel van de hersenen. Het is het domein van denkvermogen en creativiteit. Dit is evolutief gezien het jongste brein en wordt het ‘mensenbrein’ genoemd. De grote hersenen zijn verdeeld in twee grote hersenhelften (hemisferen), en hebben een rimpelachtig uiterlijk. De grote hersenen worden door diepe groeven verdeeld in vier hersenkwabben (figuur 7) die elk hun eigen functie hebben: - wandbeenkwab: lichamelijke gewaarwording (tast, temperatuur, druk, pijn….) - achterhoofdskwab: de waarneming en interpretatie van de visuele beelden - voorhoofdskwab: spraak, gedachten en bewustzijn, gewilde beweging; - slaapbeenkwab: gehoor, geheugen De hersenkwabben kunnen nog verder onderverdeeld worden in zones met hun specialisatie. 8 Biologie klas 10 Figuur 6 – anatomie van de hersenen (buitenaanzicht)vi De kleine hersenen (cerebellum) hebben net als de grote hersenen windingen of rimpels. De windingen van de kleine hersenen zijn veel fijner dan die van de grote hersenen en zorgen onder de microscoop voor een bladachtig uiterlijk. Net als de grote hersenen worden de kleine hersenen verdeeld in twee hemisferen of helften. Het cerebellum staat voornamelijk in voor de coördinatie van de fijne motoriek. Dit is mogelijk omdat de kleine hersenen met alle motorische centra van de hersenen en het ruggenmerg in het lichaam in verbinding staat. Meer specifiek beïnvloeden de kleine hersenen het sturen van een beweging, het plannen van een beweging, evenwicht en het behoud van de rechtopstaande houding (de as van ons lichaam). Deze functies staan in nauw verband met de reacties op het waarnemen. Ze coördineren het samentrekken of ontspannen, en dus het samenspel, van de afzonderlijke spieren. De hersenstam is een belangrijk besturingssysteem. Ze staat in voor metabolische functies zoals thermoregulatie, hartfrequentie, ademhaling, bloeddruk, slaapwaakritme, …. De hersenstam bevindt 9 Biologie klas 10 zich in het verlengde van het ruggenmerg. De overgang van het ruggenmerg naar de hersenen wordt het verlengde merg genoemd en is een onderdeel van de hersenstam. Qua opbouw lijkt het nog wat op het ruggenmerg. Hier liggen de reflexcentra voor het kauwen, slikken, de speekselvloed en voor de beschermreflexen zoals niezen en hoesten. Evolutief gezien is dit deel het oudste deel van de hersenen en het wordt samen met de kleine hersenen en de hypothalamus ons reptielenbrein genoemd. De grote hersenen en de hersenstam zijn door een groot aantal neuronen en zenuwbanen met elkaar verbonden. Samen vormen ze een communicatiesysteem, het limbisch systeem. Er worden heel wat functies mogelijk toegeschreven aan het limbisch systeem, zo zou het onder andere verantwoordelijk zijn voor onze gevoelsmatige reacties, verlangen, motivatie en sociaal gedrag. Het zou ervoor zorgen dat we plezier beleven aan voeding, seks en sociaal contact; en dat we dit gedrag herhalen (en dus een rol spelen in verslaving). Het zorgt er ook voor dat we onplezierige ervaringen vermijden (pijn, verdriet en angst). Hier zou ook uitstelgedrag zetelen. Het ruggenmerg is een kolom van zenuwweefsel, een soort kabel van zenuwen met vele vertakkingen (ruggenmergzenuwen) door de wervelkolom. Het ruggenmerg is ongeveer 45 cm lang en loopt van de hersenen omlaag naar de onderrug. De ruggenmergzenuwen zenden boodschappen aan en vanuit alle lichaamsdelen naar de hersenen. Het ruggenmerg loopt door een hol kanaal van de wervels (het wervelkanaal) en is beschermend door vliezen en een vochtlaag. WITTE EN GRIJZE STOF Wanneer we het zenuwweefsel van het centraal zenuwstelsel grondiger bekijken, zien we dat het kan worden verdeeld in grijze stof en witte stof. De grijze stof bevat de cellichamen van de zenuwcellen, de ongemyeliniseerde (zonder vettige omhulling) uitlopers en de communicatiepunten (synapsen). De witte stof bevat overwegend gemyeliniseerde (met vet omhulde) uitlopers, voor snelle signaalgeleiding van en naar het lichaam. Witte stof staat dus gelijk met snelle signalen, grijze stof met synapsen, dus contact (en dus prikkelverwerking). In de grote hersenen ligt de grijze stof als een schil over de witte stof heen (de cortex). In het ruggenmerg loopt een centrale, H-vormige kern van grijze stof, gewikkeld in een laag witte stof (omgekeerd t.o.v. de grote hersenen dus). 10  Biologie klas 10 BESCHERMING Door zijn centrale en belangrijke functie, wordt het centraal zenuwstelsel omhuld door verschillende beschermingslagen (Figuur 5). Eerst zijn er drie hersen- of ruggenmergvliezen: - harde hersenvlies of harde ruggenmergvlies: sterk bindweefsel aan de binnenkant van de schedel, dat de hersenen in twee helften verdeelt - spinnenwebvlies: zacht bindweefsel; waaronder zich hersenvocht bevindt - zachte hersenvlies of zachte ruggenmergvlies: dit vlies omsluit de volledige hersenen en volgt alle oneffenheden en groeven, het is een zeer stevig bindweefsel die veel bloedvaten bevat. Rondom de hersenen en het ruggenmerg vinden we ook hersenvocht, onder het spinnenwebvlies. Ook binnenin de hersenen bevinden zich holtes gevuld met hersenvocht. Dit hersenvocht heeft een beschermende, schokdempende functie en helpt ook bij het transport van stoffen van, naar en doorheen de hersenen. In het ruggenmerg spreekt men van ruggenmergvocht. Het centrale zenuwstelsel wordt omhuld door stevig botweefsel: de schedel rondom de hersenen, de ruggenwervels rondom het ruggenmerg. Bloedvaten / Schedel Harde hersenvlies Spinnenwebvlies / Zachte hersenvlies / Hersengroef Hersencortex / Hersenschors Figuur 7 – beschermingslagen rond de hersenenvii 11 Biologie klas 10 Figuur 8 – beschermingslagen rond het ruggenmergviii III. HET PERIFERE ZENUWSTELSEL Het perifeer zenuwstelsel bestaat uit zenuwen die buiten het centrale zenuwstelsel liggen en die opgevat kunnen worden als (lange) bundels van axonen. Het perifeer zenuwstelsel heeft twee hoofdtaken: (i) het zet prikkels in de zintuigen om in signalen en voert deze informatie naar het centraal zenuwstelsel (afferent), en (ii) het brengt informatie van de hersenen naar spieren en klieren (efferent). Anatomisch verdeelt men het perifeer zenuwstelsel in twee groepen, afhankelijk van de locatie in het lichaam. Er zijn 12 paar hersenzenuwen die rechtstreeks van het hoofd in de hersenen gaan (vb. oogzenuw, reukzenuw) en 31 paar ruggenmergzenuwen die het ruggenmerg met de rest van het lichaam verbinden. Figuur 9 – Het perifere zenuwstelselix 12 Biologie klas 10 SOMATISCH EN AUTONOOM ZENUWSTELSEL Functioneel bestaat het perifeer zenuwstelsel uit een bewust (willekeurig, somatisch) en een onbewust (autonoom, automatisch) zenuwstelsel. Het somatische zenuwstelsel bestaat uit de zenuwen van de skeletspieren, van de zintuigen, … en reageert op prikkels vanuit de omgeving meestal door terug een antwoord te geven naar buiten. Veel van deze activiteiten staan onder willekeurige controle en verlopen bewust. Het autonome zenuwstelsel daarentegen verzorgt vooral de regulering van functies van inwendige orgaanfuncties en de bloedsomloop, en past deze steeds aan volgens behoefte. Deze activiteiten zijn in grote mate onttrokken aan de willekeur van de mens. ZINTUIGEN De mens kan zichzelf en zijn omgeving op vele verschillende manieren waarnemen. Een zintuig is een gespecialiseerd orgaan waarmee bepaalde prikkels kunnen worden waargenomen. In deze organen wordt de prikkel zelf steeds opgevangen door een receptorcel of afferent neuron. We kunnen de receptoren indelen volgens het type prikkel dat zij kunnen opvangen: − Fotoreceptoren: vangen licht op − Mechanoreceptoren: voelen beweging, druk − Thermoreceptoren: voelen temperatuurverschillen − Chemoreceptoren: kunnen bepaalde chemische signalen detecteren In de verschillende zintuiglijke organen werken één of meerdere receptoren om een prikkel op te vangen. Vaak is het orgaan zodanig georganiseerd dat de prikkel wordt gestuurd richting de receptorcellen, en dat de signalen van deze afferente neuronen naar de hersenen kunnen worden gestuurd. In het oog zijn kegeltjes en staafjes aanwezig, dat zijn fotoreceptoren die respectievelijk kleur en lichtintensiteit waarnemen. Het gehoor werkt met behulp van haarcellen (mechanoreceptoren) die trillingen kunnen waarnemen. Smaak en geur werken via chemoreceptoren in de tong en neus. Ons tastzintuig werkt met verschillende soorten mechanoreceptoren die aanraking, druk, beweging kunnen voelen en thermoreceptoren die temperatuur waarnemen. Pijn of nociceptie wordt waargenomen met zogenaamde nociceptoren, of gespecialiseerde pijnreceptoren. Deze vangen een overdaad of schadelijke hoeveelheid van een bepaalde prikkel op. Deze receptoren kunnen ook foto-, mechano-, thermo- of chemoreceptoren zijn. Er zijn nog andere zintuigen, zoals proprioceptie, of zelfgewaarwording; dankzij mechanoreceptoren t.h.v. de spieren en pezen; of interoceptie, het gewaarworden van innerlijke toestand zoals honger, dorst, toilet, d.m.v. mechanoreceptoren. Het evenwichtszintuig werkt dankzij mechanoreceptoren in het oor die worden gecombineerd met signalen van het zicht en de proprioceptie. 13 Biologie klas 10 B. HET HORMONAAL STELSEL Anders dan bij eencellige organismen moet er bij meercellig organismen, zoals de mens, worden geïntegreerd en gecoördineerd. Deze twee functies worden opgenomen door het zenuwstelsel en het hormonaal stelsel, aangevuld met informatieoverdracht door het immuunsysteem. Hormonen zijn boodschapperstoffen die voornamelijk de langzame en langdurige signaaloverdracht reguleren. Hormonen zijn afkomstig uit hormoon-producerende klieren, weefsels of cellen. Endocriene hormonen gebruiken de bloedbaan om grote afstanden in het lichaam af te leggen; en zijn de meest bekende hormonen. Het hormonaalstelsel wordt daarom ook vaak het endocrien stelsel genoemd. Er bestaan ook paracriene en autocriene klieren (en hormonen), die eerder lokaal werkzaam zijn; zij hebben onder andere een functie in celgroei. Hypothalamus Pijnappelklier / Epifyse Hypofyse Schildklier Zwezerik / Thymus Bijnieren Alvleesklier / pancreas ➔ Insuline, glucagon Eierstok (bij vrouwen) Teelbal (bij mannen) Figuur 10 – Het endocrien systeemx 14 Biologie klas 10 Algemeen regelt het hormonaal stelsel de voeding, het metabolisme, de groei, de lichamelijk en psychische ontwikkeling en rijping, het voortplantingsapparaat, en het inwendige milieu van het lichaam (homeostase). De regeling van het hormonaal stelsel wordt gekenmerkt door negatieve en positieve terugkoppelingsmechanismen. De meeste hormonale cycli staan onder controle van de hypothalamus. Onder invloed van een nerveuze prikkeling in het centrale zenuwstelsel wordt de afscheiding van hormonen in de hypothalamus getriggerd (releasing / release-inhibiting hormonen). Deze hormonen voeren een invloed uit op de hypofyse, die op zijn beurt ook hormonen afscheidt die hun specifieke invloed verder uitvoeren. Een voorbeeld van een hormonaal mechanisme dat onder controle staat van de hypofyse-hypothalamus as, zijn de voorplantingshormonen. Zie verder. Andere hormonen staan dan weer onder controle van de lichaamsvochten, de zogenaamde humorale controle. De regeling van het bloedsuikergehalte (glucosegehalte) is een voorbeeld van een hormonaal systeem dat onder humorale controle staat. Het glucosegehalte van het bloed varieert naarmate men heeft gegeten of geruime tijd niet heeft gegeten. Het gehalte wordt echter wel constant gehouden door de opslag van glucose in de lever en spieren in de vorm van glycogeen. Dit opslaan en vrijgeven van glucose uit glycogeen wordt geregeld door twee hormonen: insuline en glucagon. Bij een hoge glucoseconcentratie in het bloed, oftewel net na het eten, doet insuline zijn werk. Insuline wordt aangemaakt door de eilandjes van Langerhans in de pancreas of alvleesklier. Haar voornaamste taak is het verminderen van de glucoseconcentratie in het bloed. Dat doet het door de synthese van glycogeen (een opslagvorm van suiker) in spier- en levercellen te bevorderen. Daarnaast zorgt insuline er ook voor dat de glucosereceptoren van de cellen werken, waardoor de cellen glucose op kunnen nemen. Glucagon heeft een werking die tegenovergesteld is aan de werking van insuline. Glucagon wordt ook aangemaakt in de pancreas, in de zogenaamde alfacellen. Glucagon verhoogt de bloedsuikerspiegel. Het stimuleert de afbraak van glycogeen tot glucose om zo de bloedsuikerspiegel te verhogen. 15 Biologie klas 10 3. HET RITMISCHE SYSTEEM Het ritmische systeem – of ook het hart-longstelsel genoemd – is het orgaansysteem dat een verbindende rol speelt in het lichaam. Het heeft een ritmisch en bufferend karakter en verbindt de verschillende polen in het lichaam. Het is hier dat het voelen zich bevindt. Het ritmische stelsel wordt anatomisch onderverdeeld in hart en bloedvaten; de longen en het lymfestelsel. A. HET CIRCULATIESTELSEL I. HET BLOED De bloedstroom is de levensstroom die door het lichaam vloeit, en alle andere organen in leven houdt. Het bloed heeft verschillende functies: - Transport van stoffen doorheen het lichaam: zuurstofgas, koolzuurgas, stofwisselingsproducten, … - Signaaloverdracht of communicatie: door het circuleren van hormonen - Thermoregulatie: het op peil houden van de lichaamstemperatuur, door afkoelen en verwarmen aan de omgeving - Buffering en afweer van vreemde stoffen en schadelijke organismen - Stolling: om bloedverlies te voorkomen Om deze functies te kunnen vervullen zijn een aantal bestanddelen in het bloed noodzakelijk. Vrouwen hebben ongeveer 3,6 l bloed, mannen 4,5 l. Bloed bestaat uit een vloeistof, het bloedplasma, bestaande uit water waarin eiwitten en cellen aanwezig zijn: - Rode bloedcellen (RBC). De RBC zijn in staat zuurstofgas te transporteren in de bloedbaan dankzij het eiwit hemoglobine dat zuurstofgas kan vasthouden. IJzer is een belangrijk bestanddeel van hemoglobine. - Witte bloedcellen (WBC), die instaan in voor de afweer of immuniteit tegen indringers. Er zijn verschillende soorten WBC: o fagocyten die indringers opeten o lymfocyten die instaan voor het geheugen van het immuunsysteem o natural killer cellen die geïnfecteerde cellen vernietigen - Bloedplaatjes (BP), die belangrijk zijnl in de bloedstolling. De bloedcellen worden gevormd in het rode beenmerg, waarna ze in de bloedbaan terechtkomen. De RBC verlaten regelmatig de bloedbaan naar de milt. RBC die nog goed worden bevonden komen terug in de bloedbaan terecht en oude RBC worden afgezonderd en vernietigd door gespecialiseerde WBC. RBC hebben een gemiddelde levensduur van ongeveer 120 dagen. 16 Biologie klas 10 II. DUBBELE BLOEDSOMLOOP We onderscheiden twee bloedstromen in het lichaam: de grote bloedsomloop, die het hart met het hele lichaam verbindt en zo zuurstofgas aanvoert en afvalstoffen (o.a. koolstofdioxide) afvoert, en de kleine bloedsomloop tussen het hart en de longen, waar het bloed afvalstoffen afgeeft en zuurstof opneemt. Zuurstofrijk bloed is helderrood, zuurstofarm bloed is donkerrood. In een schematische weergave wordt dit steeds getekend als rood en blauw bloed, respectievelijk. Figuur 11 – De dubbele bloedsomloop 17 Biologie klas 10 III. BLOEDVATEN We onderscheiden in de bloedstroom verschillende soorten bloedvaten. Er zijn de slagaders (arteriën en arteriolen) enerzijds, die bloed vervoeren van het hart naar de andere organen en lichaamsdelen; en de aders (venen en venulen) die het bloed vervoeren van de organen weer naar het hart. In de grote bloedsomloop vervoeren de slagaders zuurstofrijk bloed en de aders zuurstofarm bloed, in de kleine bloedsomloop is dit omgekeerd. De bloedstroom vertrekt uit het hart als een pulserende stroom en gaat geleidelijk over tot een constante stroom dankzij de elastische wanden van de slagaders die de druk van het hart opvangen en de golven afvlakken tot een gelijkmatige stroom. Het netwerk van slagaders met hoge druk gaat geleidelijk aan over in de zogeheten microcirculatie in fijnere bloedvaatjes, haarvaatjes of capillairen. Hier is de bloeddruk zeer gering. In het netwerk vloeit het bloed in een eigen ritme. Het is ter hoogte van de haarvaatjes dat cellen en weefsels stoffen kunnen uitwisselen met het bloed. Cellen gebruiken de zuurstofmoleculen om aan celademhaling te doen: energierijke stoffen (zoals bv. glucose) wordt verbrand met behulp van zuurstofgas, en wordt zo omgezet tot koolstofdioxide en water. Diep in de weefsels worden de zuurstofmoleculen dus verbruikt en koolstofdioxide gevormd. Zuurstofrijk (en dus koolstofdioxidearm, rood) bloed wordt zo zuurstofarm (of koolstofdioxiderijk, blauw) bloed. C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O Uiteindelijk komt het zuurstofarme bloed weer terecht in de aders, maar de kracht van het hart is hier niet meer te voelen: de voortvloeiing gebeurt onder invloed van spiercontracties, zuigende werking van de borstholte en de zwaartekracht als de aders van boven het hart komen. Het bloed stroomt ook in de juiste richting dankzij kleppen in de aders. Figuur 12 - Bloedvatenxi 18 Biologie klas 10 IV. HET HART Het hart is de drijvende kracht achter de bloedstroom. Het is een krachtige spier die onophoudelijk samentrekt om het bloed rond te stuwen. Het trekt 1 tot 3 keer samen per seconde, en dat een leven lang. Aan de buitenkant van het hart zie je verschillende grote (slag)aders: de bovenste en onderste holle ader die zuurstofarm bloed van het hele lichaam naar het hart brengen, de aortaboog, waarlangs zuurstofrijk bloed stroomt naar het hele lichaam en de long(slag)aders die het hart met de longen verbinden. Het hart zelf is ook goed voorzien van bloedvaten, namelijk de kransslagaders en kransaders die bloed aan- en afvoeren naar de hartspier. Aorta / hoofdslagader Longslagader Bovenste holle ader Longaders Linkerboezem Rechterboezem Kransader Kransslagader Onderste holle ader Figuur 13 – Buitenzijde van het hartxii Figuur 14 – Doorsnede van het hartxiii 19 Biologie klas 10 Binnenin is het hart opgedeeld in twee helften: de linker- en rechterhelft, van elkaar gescheiden door een spierwand. Beide helften bestaan uit twee holten: bovenaan de boezem (atrium), onderaan de kamer (ventrikel). De boezemwanden zijn dun en slap, de kamerwanden zijn zeer sterk gespierd. De spieren in de linkerkamer zijn sterker dan die van de rechterkamer. Boezems zijn van de kamers gescheiden door de zeilvormige hartkleppen. Vanuit de linkerkamer vertrekt de aorta, vanuit de rechter de longslagader. Ook deze slagaders worden van de kamers gescheiden door hartkleppen: de halvemaanvormige kleppen. De gespierde wand van de hartkamers en de wand van de boezems trekken samen als reactie op elektrische stroomstoten (impulsen) van gespecialiseerde spiercellen in de wand van de rechterboezem. We noemen dit gebied de sinusknoop. Vanuit dit gebied lopen die gespecialiseerde cellen naar de wanden van de boezems en naar een tweede knoop: de atrioventriculaire knoop. Vanuit die knoop lopen vezels van het harttussenschot naar de punt van het hart en de wanden van de kamers Het nettoresultaat is dat het hart samentrekt. Het hart werkt autonoom en het ritme – de hartslag – wordt bepaald door deze elektrische cellen (de zogenaamde pacemaker), maar het zenuwstelsel kan het hart sneller doen kloppen, onder invloed van stoffen als adrenaline. In een elektrocardiogram (ECG) worden de elektrische signalen gemeten. Figuur 15 – ECG van een hartslagxiv Het samentrekken van het hart is een cyclus waarbij ontspanning en samentrekking elkaar afwisselen. Tijdens de hartcyclus is er een afwisseling van samentrekking of systole en ontspanning of diastole: 1. Wanneer de boezemspieren samentrekken, vloeit het bloed van de boezems naar de kamers. Hierbij zijn de kleppen tussen de boezems en kamers geopend. 2. Daarna trekken de kamers samen en vloeit het bloed van de kamers naar het lichaam. Deze laatste actie betekent dat de kleppen tussen de boezems en kamers sluiten; en de aortaklep en longslagaderklep openen. 3. Daarna volgt de ontspanning of diastole, waarbij deze laatste kleppen sluiten. Het sluiten (dichtslaan) van de vier kleppen geeft ontstaan aan de harttonen (Eng: lub-dub). 20 Biologie klas 10 B. HET LYMFEVATENSTELSEL Niet alle cellen liggen aangrenzend aan een bloedvat, maar ze hebben allemaal wel water en voedingsstoffen nodig, en ze scheiden afvalstoffen uit. Die stoffen worden getransporteerd via het weefselvloeistof, dat uit de cellen of de bloedbaan komt en tussen alle cellen van het lichaam zit. Dit weefselvocht wordt opgenomen in zeer fijne lymfevaten, en wordt vanaf dan lymfe genoemd. De lymfevaten verzamelen in lymfebanen en via deze weg wordt lymfe (terug)gevoerd naar de bloedbaan, ongeveer ter hoogte van het sleutelbeen komt het terecht in de holle ader. Behalve transport van stoffen, speelt het lymfevatenstelsel ook een rol bij de afweer tegen ziekteverwekkers. Op veel plaatsen in het stelsel zitten lymfeknopen of lymfeklieren. In deze knopen bevinden zich holtes met witte bloedcellen zoals fagocyten en lymfocyten. Bij infectie vermenigvuldigen deze witte bloedcellen zich waardoor de lymfeklieren gaan opzwellen. Ze filteren de lymfe voordat die in de bloedbaan komt en vernietigen bacteriën en ziektekiemen. De lymfeknopen spelen een belangrijke rol bij het geheugen van het immuunsysteem. Sommige lymfeknopen zijn zo groot dat we ze zelfs lymfatische organen noemen: de amandelen en de thymus of zwezerik. xv xvi Figuur 16 – Het lymfevatenstelsel 21 Biologie klas 10 C. HET IMMUNITEITSSTELSEL Het lichaam bezit een aspecifieke aangeboren en een specifieke verworven immuniteit. Die huist onder andere in het bloed en lymfevatenstelsel, maar ook in de lever, huid,... De basis van afweer is het kunnen herkennen van lichaamsvreemde stoffen en schadelijke organismen. Deze herkenning kan dankzij het herkennen van eiwitten (‘antennes’) die specifiek zijn voor een bepaald organisme of celsoort. Mensen en dieren maken tegen cellen met vreemde membraaneiwitten antistoffen aan. Een deel van een stof die herkend wordt als niet in je lichaam thuishorende, noemen we een antigen. De algemene aspecifieke afweer bestaat uit verschillende typen fagocyten. Fagocyten (een soort van WBC) zijn cellen die indringers ‘opeten’. Een voorbeeld hiervan zijn de macrofagen die bijvoorbeeld in de lever de wacht houden (zogenaamde Kupferse cellen). Andere vormen van deze algemene afweer zijn de natuurlijke barrières zoals de huid en slijmvliezen, trilharen in de luchtwegen, afscheiding van zuren door het lichaam, … De specifieke immuniteit is daarentegen gericht op één antigen. M.a.w. zijn het antistoffen die specifiek reageren op een welbepaald antigen. Het zijn de lymfocyten (WBC) die deze antistoffen produceren. De lymfocyten staan ook in voor de herkenning van de specifieke antigenen en hebben een geheugenfunctie. Immuniteit kan verkregen worden door actieve of passieve immunisatie. Bij actieve immunisatie maakt het lichaam zelf antistoffen aan, hetzij op een natuurlijke manier door besmetting, hetzij op een kunstmatige manier door vaccinatie. Bij passieve immunisatie komen de antistoffen van een ander mens of dier. Dit kan ook natuurlijk zijn (zwangerschap, colostrum), of kunstmatig als behandeling. Het doel van het immuunsysteem is dus te herkennen (binnen- en buitenwereld), onthouden en vernietigen. Figuur 17 – antigen en antilichaamxvii 22 Biologie klas 10 D. HET ADEMHALINGSSTELSEL In de cellen van het lichaam vindt verbranding plaats: suikers en vetten worden verbrand om energie vrij te maken die nodig is om te bewegen. Zoals elke verbranding, is in dit proces zuurstofgas nodig. Het afvalproduct van deze verbranding is koolstofdioxide of koolzuurgas. De betekenis van ademhaling is gasuitwisseling: het lichaam tracht om zuurstof uit de buitenlucht op te nemen en koolzuurgas aan de buitenlucht af te geven. I. BOUW VAN HET ADEMHALINGSSTELSEL Via de neus of de mond komt ingeademde lucht terecht in de mondholte of neusholte. Via de keelholte en het strottenhoofd komt de lucht terecht in de luchtpijp. Vervolgens komt de ingeademde lucht via de bronchiën en de luchtpijptakjes in de longblaasjes. In deze longblaasjes vindt de belangrijke gaswisseling plaats: de ingeademde zuurstof wordt afgegeven aan het passerende bloed en ditzelfde bloed geeft koolstofdioxide af aan de longblaasjes. Deeltjes vuil in de ingeademde lucht blijven al aan het slijm van de neus- en keelholte hangen. Deze worden dan ter plaatse door WBC aangevallen en/of met het slijm door het trilhaartjes van de bronchiën in de richting van de luchtpijp teruggestuwd Figuur 18 – Het ademhalingsstelselxviii 23 Biologie klas 10 II. HET ADEMHALINGSMECHANISME Het in- en uitademen gebeurt door de borstholte groter te maken, waardoor een onderdruk wordt opgebouwd. Het natuurlijke fysische gevolg is het binnenstromen van lucht (zuigend effect). Dit kan op twee manieren: door het bewegen van de ribben en het borstbeen (de ribademhaling) en door het bewegen van het middenrif (buikademhaling). Door de hoge druk in de longen, wordt de lucht weer naar buiten geperst, waardoor de ribben/borstbeen of middenrif weer zijn oorspronkelijke positie inneemt. Gaswisseling tussen bloed en buitenlucht gebeurt door een fysisch proces genaamd diffusie, waarbij stofdeeltjes (zoals gasdeeltjes) de neiging hebben om te verplaatsen van een hoge naar een lage concentratie. In de buitenlucht is er 21% zuurstof aanwezig, in het bloed is dat veel lager. Het resultaat is dus dat zuurstofgas vanzelf het bloed instroomt. Omgekeerd is er maar 0,05% CO2 in de buitenlucht aanwezig en (veel) meer in het bloed. Het resultaat is dus dat koolzuurgas vanzelf het bloed uitstroomt. Om diffusie zo snel en efficiënt mogelijk te laten verlopen, wordt de diffusie-afstand zo klein mogelijk gehouden, en het oppervlak waar het kan plaatsvinden zo groot mogelijk: het totale contactoppervlak tussen de longen en de bloedvaten is ongeveer 75 m2 en de gassen hoeven maar een afstand van twee cellagen te overbruggen. Het concentratieverschil doet de rest. Zuurstofgas is slecht oplosbaar in water en dus ook in bloedplasma. Dat is de reden dat zuurstof gebonden wordt aan hemoglobine in de rode bloedcellen. Hemoglobine is een roodgekleurd eiwit dat een ijzerdeeltje bevat en dat in totaal vier zuurstofmoleculen kan binden. De met zuurstofgas verzadigde hemoglobine heet oxyhemoglobine. In tegenstelling tot zuurstofgas lost koolstofdioxide vrij goed op in water en dus ook in bloedplasma. Figuur 19 – Longblaasjesxix 24 Biologie klas 10 4. HET LEDEMATEN-STOFWISSELINGSYSTEEM A. HET GESLACHTSSTELSEL I. ANATOMIE VAN HET MANNELIJKE GESLACHTSSTELSEL De teelbal en de bijbal zijn in de samengegroeide balzakken (scrotum) gelegen. Tijdens de embryonale ontwikkeling worden de teelballen (testes) gevormd ter hoogte van de nieren, en zakken ze uit tijdens de achtste maand van de zwangerschap naar het scrotum, via het lieskanaal. De teelbal staat in voor de productie van zaadcellen en hormonen en de bijbal voor opslag en rijping van het zaad. De eigenlijke spermavormende klier is dus de teelbal. De teelbal is inwendig in compartimenten verdeeld, de teelballobjes, door tussenschotten. In elke van de lobjes ligt een sterk gekronkeld zaadbuisje. Al deze buisjes samen vormen het teelbal-netwerk (200m) dat via afvoergangetjes overgaat in de sterk gekronkelde bijbalgang. De bijbalgang is wel 6 a 7 m lang en doet dienst als reservoir voor rijpende spermacellen. In het zaadbuisje vinden we ook de cellen van Sertoli die de rijping van de spermacellen ondersteunen. Binnen de afvoergangetjes wordt door kliercellen een vloeistof afgescheiden, zodat spermacellen met een vloeistofstroom in de bijbal terechtkomen, waar ze volledig tot rijping komen. Tussen de zaadbuisjes liggen bindweefsel en de cellen van Leydig. De cellen van Leydig produceren het mannelijk hormoon testosteron. Dit hormoon doet de secundaire mannelijke kenmerken ontstaan, lagere stem, sterkere beharing van het gelaat en de borst, de oksels en de schaamstreek, grotere spierkracht … Door zijn inwerking op de hersencellen bewerkt het de geestelijke rijping van jongen tot man en zijn geslachtsrijping waardoor hij zich tot een ander aangetrokken voelt. De zaadleider verbreedt naar het einde toe tot de ampulla, waar de spermatozoa ook kunnen worden opgestapeld. De man heeft naast de zaadproducerende teelbal nog 3 klieren: de zaadblaasjes, de prostaat en de klieren van Cowper. Alle drie deze klieren scheiden vocht af, die met de spermatozoa sperma vormen die via de urinebuis kan worden afgevoerd. De zaadblaasjes produceren een vocht dat de beweeglijkheid van het zaad veroorzaakt en geeft ook voedende stoffen mee (fructose, mineralen, lipiden, eiwitten, …). De twee andere klieren dienen om het inwendige milieu te verbeteren: de prostaatklier gaat vocht produceren dat het innerlijk milieu van de vagina neutraliseert, en de klieren van Cowper scheiden het voorvocht af. Het voorvocht reinigt en neutraliseert de urinebuis en heeft een ‘smerende’ functie. Het voorvocht kan zaadcellen bevatten. De penis bestaat uit de urinebuis, omgeven door drie zwellichamen. De zwellichamen zijn opgebouwd uit sponsachtig weefsel met tal van bloedruimten. Bij een grotere bloedtoevoer dan afvoer ontstaat er een erectie. De penis eindigt in een verbreding, de eikel. De huid rond de eikel noemt men de voorhuid en kan weggeschoven worden. De eikel bevat smeerklieren die smegma produceren. 25 Biologie klas 10 Figuur 20 – Mannelijke geslachtsorganen, achteraanzicht & zijaanzichtxx Opgelet, op deze afbeelding ontbreekt de klier van Cowper! Figuur 21 – Mannelijke geslachtsorganen, zijaanzichtxxi 26 Biologie klas 10 II. ANATOMIE VAN HET VROUWELIJKE GESLACHTSSTELSEL De eierstokken of de ovaria hebben ongeveer de grootte van een okkernoot. Ze hebben twee functies: (i) productie van de voortplantingscellen en (ii) productie van hormonen. De hormonen bepalen mee de menstruele cyclus. Onder invloed van de geslachtshormonen (oestrogeen en testosteron) ontstaan de secundaire geslachtskenmerken: de lichaamsbouw, de stem, de beharing, de spierontwikkeling,… De eileiders zijn dunne buisjes, met een verbreding ofwel ampulla. Aan het vrije uiteinde lopen ze uit op een trechter, die in open contact staat met de buikholte. Deze trechter bevat uitstulpingen die de vrijkomende eicel uit de eierstok zullen opvangen. De baarmoeder is een peervormige spier die naar beneden toe op een hals uitloopt. De binnenzijde is met slijmvlies bekleed. De vagina is een gespierde en heel rekbare inwendige koker (van ongeveer 10cm), die binnenin bekleed is met slijmvlies. Uitwendig spreken we van de vulva, die bestaat voornamelijk uit huidplooien die de vagina-opening omgeven, de grote en kleine schaamlippen. Waar de kleine schaamlippen bovenaan samenkomen, bevindt zich het puntje van de clitoris. De clitoris is ongeveer 8-10 cm lang, waarvan slechts 2 cm uitwendig zichtbaar. Het inwendige deel zit rond de vagina. Het zichtbare gedeelte ligt tussen de buitenste schaamlippen, boven het uiteinde van de urineleider. Dit zichtbare deel wordt de clitoris-eikel genoemd, die wordt afgeschermd door de clitorishoed. Net als de zwellichamen die het grootste, inwendige deel van de clitoris vormen, kan de clitoriseikel opzwellen bij genot (een erectie) en tevoorschijn komen uit de clitorishoed. De borstklieren komen bij de vrouw vanaf de puberteit tot ontwikkeling. Buiten de zwangerschapsperiode bestaan ze voornamelijk uit vetweefsel. Het klierweefsel dat voor de melksecretie zorgt, neemt toe tijdens de zwangerschap. Figuur 22 – Vulva en clitorisxxii , xxiii 27 Biologie klas 10 Figuur 23 – Vrouwelijk geslachtsorganen, vooraanzicht Figuur 24 – Vrouwelijke geslachtsorganen, zijaanzicht 28 Biologie klas 10 III. SEKS Seksualiteit is het samenspel van gevoelens en lichamelijke handelingen die samengaan met lust en seksuele opwinding. Seksualiteit is van belang voor de voortplanting, in relaties tussen personen en voor het beleven van genot. De manier waarop seksualiteit ervaren of bedreven wordt, hangt af van de persoonlijke voorkeur. Mensen ondernemen verschillende seksuele handelingen alleen of met iemand anders2. Wanneer een seksueel contact wordt aangegaan, is het belangrijk dat het gaat om een vrijwillig contact tussen gelijkwaardige partners met wederzijdse toestemming of consent. Bovendien wordt best ook rekening gehouden met eventuele zwangerschap en ziektes (SOA’s). Ongeacht de persoonlijke voorkeuren omtrent seksuele handelingen en eventuele partnerkeuze, kunnen zowel bij man als vrouw verschillende fases worden onderscheiden. Het woord ‘seks’ wordt hier dus gebruikt als ruime term voor alle seksuele handelingen, en niet enkel vaginale penetratie tijdens man-vrouw seks. Hoewel seks dus niet enkel gebeurt met het oog op voortplanting, reageren de lichamen van man en vrouw wel beiden op een manier die bevruchting promoot. Aan seks gaat een opwindingsfase vooraf. Door strelen, kussen, knuffelen, … raken man en vrouw opgewonden – door de seksuele prikkeling gaan de penis en clitoris opzwellen. Ook de slijmproductie komt op gang zodat de eigenlijke geslachtsgemeenschap letterlijk gesmeerd kan verlopen. Voorspel heeft dus – naast het plezier en de emotionele connectie – ook een biologisch nut: het bereidt de beide lichamen voor op een zo ‘vlot’ mogelijke interactie. Door veranderingen in de bloedvaten is er een opstapeling van bloed in de zwellichamen van de penis. Het bindweefsel rond de zwellichamen is minder rekbaar, waardoor de penis zich gaat oprichten. Het volume van de penis neemt ongeveer drie keer toe in volume. Tegelijkertijd trekken de musculi cremaster et dartos samen waardoor de teelballen omhoog worden getrokken. Bij andere zoogdieren heeft het mannelijke dier vaak een penisbot, dat naar voor schuift als de feromonen van een receptief wijfje worden waargenomen, en dus een automatische erectie veroorzaakt. Tijdens de opwindingsfase vult bij de vrouw het zwelweefsel van de clitoris zich met bloed, met een sterke toename in volume tot gevolg. De clitoris omsluit de vagina en kan dus worden gestimuleerd langs binnenuit, of aan de buitenkant aan de clitoriseikel. De vagina wordt wijder en de productie van vaginaal slijm wordt gestimuleerd. Hierna komt de zogenaamde plateaufase; hierin neemt de opwinding toe, door het verder vaak ritmisch stimuleren van de penis en clitoris. Ook andere erogene zones, zoals de tepels, en mentale prikkeling spelen hier een rol bij. De klieren van Cowper gaan nu hun smeermiddel gaan afscheiden. Zoals reeds 2 Sensoa bundelde alle informatie over seks (seksuele handelingen, relaties, geaardheid, grenzen, …) op de wesite www.allesoverseks.be/ De Nederlandse tegenhanger is https://sense.info/nl, ook interessant! 29 Biologie klas 10 hierboven vermeld gaat deze vloeistof ook urineresten in de urogenitale buis gaan neutraliseren. In de plateaufase trekt de clitoris zich wat terug en zwellen de kleine schaamlippen op. Als de seksuele prikkeling voortduurt volgt de orgastische fase. De orgastische fase begint bij de vrouw met een reeks ritmische contracties van de vagina, een orgasme, welke eveneens gepaard gaat met een intens gevoel van genot. Dit is een uniek gegeven in de dierenwereld; de vrouw is het enige vrouwelijk zoogdier dat dit gevoel kent. Door de spiercontracties tijdens het vrouwelijk orgasme, kan het sperma van de man de ‘juiste richting’ in geduwd worden. Op die manier kan een orgasme bij de vrouw dus ook bijdragen tot een verhoogde kans op bevruchting! Bij de man zullen de spieren rondom de zaadleider en het urogenitale kanaal ritmisch samentrekken, en zo ontstaan uitdrijvende contracties. Het zaadvocht met zaadcellen verlaat de bijbal en passeert de zaadblaasjes en prostaat (zie hierboven). Het geheel van toevoegingsstoffen en zaadcellen wordt sperma genoemd. Er ontstaan een zaadlozing of ejaculatie, gepaard gaande met een intens gevoel van genot – een orgasme. Hierna volgt de ontspanningsfase. IV. VOORTPLANTING Om tot nakomelingen te komen, moeten eicel en zaadcel elkaar vinden. Voorwaarden om dit tot een goed einde te brengen, zijn hormonen onmisbaar en is timing cruciaal. PRODUCTIE VAN VOORTPLANTINGSCELLEN De productie en rijping van geslachtscellen wordt gestuurd door de geslachtshormonen, die op hun beurt worden aangestuurd door de hypothalamus en hypofyse. Zaadcelproductie wordt gereguleerd door testosteron, de eicelproductie wordt geregeld door oestrogeen. Bij de vrouw zitten al bij de geboorte duizenden bijna-afgewerkte eicellen klaar in de eierstokken. Maandelijks komt één eicel tot finale rijping. Men spreekt van de eisprong, omdat deze ene rijpe eicel de eierstok verlaat en in de eitrechter terechtkomt. De man daarentegen produceert continu zaadcellen, wel 1000 per seconde. Deze rijpen en blijven in bewaring in de bijbal. MENSTRUATIECYCLUS Bij de vrouw is er een steeds terugkerende cyclus van regelmatige baarmoederbloedingen of menstruatie. De oorsprong hiervan is te vinden in een periodieke werking van de eierstokken en van de baarmoeder. Elke maand, terwijl één eicel tot rijping komt, bereidt ook de baarmoeder zich voor op een mogelijke zwangerschap. Het baarmoederslijmvlies verdikt, om een plek te vormen waar een embryo later kan innestelen. Volgt er echter geen bevruchting in de eerste 24 uur na de eisprong, zal de eicel worden afgebroken. Ook het baarmoederslijm, dat sterk doorbloed is, breekt af. Via de vagina zal dit baarmoederslijmvlies en bloed zijn uitweg vinden. 30 Biologie klas 10 Figuur 25 – De menstruatiecyclusxxiv VRUCHTBAARHEIDSBEHEERSING3 Afhankelijk van de levensfase en persoonlijke voorkeuren, kunnen mensen beslissen om zich al dan niet voort te planten. Wanneer er seksuele handelingen worden gesteld waardoor bevruchting kan plaatsvinden – vaginale man/vrouw seks – is dat dus iets waar men rekening mee moet houden! Er zijn verschillende manieren om te voorkomen dat bevruchting – of conceptie – plaatsvindt, dit noemen we anticonceptie. Barrièremethoden zijn fysieke hindernissen die tussen zaadcel en eicel worden gebracht: het condoom of vrouwencondoom. Zij zijn niet alleen bijzonder betrouwbaar bij correct gebruik, ze bieden ook als enige bescherming tegen eventuele SOA’s. Andere barrièremiddelen zijn het diafragma, zaaddodende middelen en het koperspiraal. Natuurlijke methoden zijn erop gericht om te berekenen wanneer de vruchtbare fase van de vrouw is, en vaginale seks te vermijden tijdens deze dagen. Het vraagt echter wel veel discipline, kennis van het eigen lichaam en door mogelijke verrassingen is het niet heel betrouwbaar. Ziekte, stress en zelfs voeding kunnen de vruchtbaarheid beïnvloeden. Hormonale anticonceptie is er vooralsnog enkel voor de vrouw, en dit zorgt ervoor dat de natuurlijke hormoonhuishouding verstoord wordt zodat er geen eicelrijping plaatsvindt, en ook de baarmoeder onklaar gemaakt wordt voor eventuele zwangerschap. Bij correct gebruik is dit een heel betrouwbare methode maar het vraagt discipline en heeft mogelijke bijwerkingen. Definitieve anticonceptie bestaat uit een (kleine) operatieve ingreep die ervoor zorgt dat de weg tussen de eierstok/testikel en buitenwereld wordt afgesloten. Zo kan nooit bevruchting plaatsvinden. Deze ingreep wordt als onomkeerbaar beschouwd. Noodanticonceptie is wanneer er pas na ‘onveilige’ seks wordt ingegrepen. Dit zijn vaak ingrijpende middelen, die niet als alledaags mogen beschouwd worden. De noodpil (morning-afterpil) kan zwangerschap tegenhouden en kan worden ingenomen tot 72 uur na seks. Bij ongewenste zwangerschap kan tot 12 weken ook abortus worden uitgevoerd. Omgekeerd zijn er ook vele gevallen waarbij bevruchting gewenst is maar niet vanzelf verloopt, zoals koppels van hetzelfde geslacht, mensen met vruchtbaarheidsproblemen of bewust alleenstaande ouders. Zie klas 11. 3 Meer info: www.allesoverseks.be/anticonceptie of op www.allesovervruchtbaarheid.be/nl/mijn-vruchtbaarheid 31 Biologie klas 10 B. HET SPIJSVERTERINGSSTELSEL Om de stof- en energiebehoefte te dekken moet de voeding worden ingeslikt, voorbereid en opgesplitst (vertering), en uit de darm opgenomen (absorptie). I. HET TRAJECT VAN VOEDSEL Voedsel komt binnen via de mond, gaat via de slokdarm naar de maag, gaat door de dunne en dikke darm, waarna onverteerbare delen het lichaam verlaten via de anus. In de mond zijn er speekselklieren die een eerste verteringssap toevoegen aan de voeding. Aan het begin van de dunne darm, de twaalfvingerige darm, komen sappen geproduceerd door de alvleesklier (pancreas) en de lever (via de galblaas) mee in het spijsverteringskanaal. Ook deze sappen spelen een rol in de vertering. II. DE VERSCHILLENDE ORGANEN In de mond vindt het proeven plaats, het kauwen en verdeling in brokken. Bij het kauwen wordt het voedsel met speeksel gemengd. Dit dient als smeerlaag en bevat ook afweerstoffen en enzymen. Het strottenklepje van het strottenhoofd sluit de luchtpijp af bij het slikken, zodat voedsel niet in de luchtwegen terecht komt. De slokdarm transporteert het voedsel snel naar de maag. De onderste sluitspier van de slokdarm opent zich daarbij slechts kort, en verhindert reflux van het maagsap. Het eerste deel van de maag dient vooral voor opslag. In het tweede deel van de maag wordt het voedsel voorbereid en als het ware voorverteerd. Het maagsap (tot 4l per dag) bevat heel wat stoffen, o.a.: - verteringsenzymen: Pepsines: zijn betrokken bij de vertering van eiwitten en lipasen: zijn betrokken bij de vertering van vetten. - maagzuur (waterstofchloride- HCl): doet de zuurtegraad (pH) dalen tot ongeveer 2 à 3. Dit is van belang omdat deze zuurtegraad een ideale omgeving vormt voor de maagenzymen om hun werking uit te voeren, alsook is het van belang om bacteriën af te doden, en eiwitten af te breken. - slijmlaag: Tegen het zuur moet de maagwand vanzelfsprekend worden beschermd. Deze bescherming vindt de maagwand in zijn opbouw en, alsook in het afscheiden van het basische waterstofcarbonaat. Opvallend is dat het gebruik van onstekingsremmers de bescherming van het slijmvlies vermindert en maagzweren kunnen ontstaan. Het tweede deel van de maag verdeelt het deels verteerde voedsel ook in passende pakketjes om door te sturen naar het verdere darmstelsel. 32 Biologie klas 10 Net onder de ribben aan de rechter zijde bevindt zich de lever. De lever heeft een bruinrode kleur, te wijten aan de grote hoeveelheid bloed die er zich in bevindt. De lever heeft heel wat functies. Zijn centrale rol in het lichaam straalt dus uit naar de vele zaken waar de lever een rol in speelt: het suikermetabolisme, het vetmetabolisme, en het eiwitmetabolisme. De lever staat in voor de regeling van het bloedsuikergehalte. Glucose wordt opgenomen via de darmwand en gaat dan via de poortader naar de lever. Vanuit de lever gaat het glucose dan weer naar de pancreas. In de pancreas (eilandjes van Langerhans) wordt het bloedglucosegehalte gemeten. Bij een te hoge concentratie wordt er insuline aan het bloed afgegeven en bij een te lage concentratie glucagon. Deze hormonen komen bij de lever. Insuline zorgt ervoor dat in lever en spieren glucose wordt omgezet in glycogeen. Glucagon heeft de omgekeerde werking. De opgenomen vetten via de voeding kunnen in de lever worden afgebroken, alsook kunnen er vetten worden gevormd. De lever kan dus energie opslaan onder vorm van vetten (en glycogeen). Daarnaast regelt de lever ook het vettransport. Dit geschiedt via zogenaamde micellen, waarvan sommige soorten een hoge concentratie aan cholesterol bevatten. Verder produceert de lever het galsap, dat grote vetdruppels in kleinere, beter verteerbare druppels zal verdelen. Eiwitten zijn opgebouwd uit afzonderlijke bouwstenen, aminozuren genoemd. De lever is in staat om de aminozuren die we binnenkrijgen via ons voedsel om te zetten in aminozuren die we op dat moment nodig hebben. Overtollige aminozuren worden in de lever verbruikt om energie te verkrijgen. Bijproducten van deze verbranding zijn koolzuurgas en ammoniak. Deze worden dan omgezet in ureum dat via de bloedsomloop in de nieren terecht komt, klaar om daar het lichaam te verlaten. Er worden daarenboven ook belangrijk eiwitten gevormd in de lever, bijvoorbeeld stollingseiwitten. De lever heeft ook een invloed op de hormoonhuishouding via cholesterol. Cholesterol kan worden opgenomen via voedsel, maar ook worden aangemaakt door de lever. Cholesterol is een bouwsteen van testosteron, oestrogeen en progesteron. Deze hormonen kunnen dan ook weer worden afgebroken in de lever. Het overschot aan cholesterol kan worden uitgescheiden via de gal. De ontgiftigingsfunctie van de lever is ook van groot belang. Giftige stoffen uit voedsel die terechtkomen in de darm, alsook drugs, alcohol, … worden zo veel mogelijk afgebroken door de lever. Daarnaast bevat de lever ook zeer veel witte bloedcellen die bacteriën onschadelijk maken. Onderaan de lever bevindt zich de galblaas, die gal bevat dat wordt gemaakt in de lever en wordt afgegeven aan de darm. Gal is nodig voor de eerste stap in de vertering van vetten. De spijsverteringsproducten worden samen met mineralen, water en vitaminen in de dunne darm geabsorbeerd. Via de gal komen ook afvalproducten van de lever in het spijsverteringskanaal, zoals bijvoorbeeld bilirubine. 33 Biologie klas 10 Pancreassap neutraliseert het maagzuur dat meekomt in de voedselbrij. Verder bevat het ook vele verteringsenzymen die de verschillende voedseldeeltjes afbreekt tot kleine, absorbeerbare voedingsstoffen. De sappen van de lever (o.a. gal) en pancreas stromen in het eerste deel van de dunne darm, de twaalfvingerige darm. In de dunne darm, die wel 6 meter lang is, splitsen enzymen uit de pancreas en het slijmvlies van de dunne darm de voedingsbestanddelen in absorbeerbare stukken. De dunne darm heeft een erg groot contactoppervlak (300 m2) met vele bloedvaten, zodat absorptie van water en nutriënten (= voedingsstoffen) kan plaatsvinden. De dikke darm is het laatste station voor de waterabsorptie. Hij bevat bacteriën en heeft met de blinde darm en het rectum opslagruimte voor de uitwerpselen of faeces. Hierdoor hoeft de ontlasting slechts relatief zelden plaats te vinden ondanks de regelmatige voedselopname. Figuur 26 – Het spijsverteringsstelselxxv 34 Biologie klas 10 C. HET URINAIR STELSEL Het urinair stelsel is opgebouwd uit de nieren, de urineleiders (ureters), de blaas en de urinebuis (urethra), en hangt nauw samen met de opbouw van het voortplantingsstelsel. De nieren liggen ter hoogte van de navel aan de rugzijde. Het zijn uitscheidingsorganen waarbij afvalproducten uit het bloed worden gefilterd. De werking wordt hormonaal geregeld via de hypothalamus en hypofyse. De buitenste laag van de nieren wordt de schors genoemd, een laag naar binnen is het merg. Daarin zitten de verzamelbuizen waarmee de urine naar het binnenste nierbekken wordt vervoerd. Vanuit het nierbekken gaat de urine naar de blaas via de ureter of urineleider. De functionele eenheid van de nier is het nierlichaampje of de nefron. Figuur 27 – Werking van de nierxxvi De nefronen filteren het bloed. In het nierkapsel (kapsel van Bowman) zit een netwerk van haarvaatjes (glomerulus). Door de bloeddruk gaat een deel van het bloedplasma naar de holte van het nierkapsel. Dit is de voorurine. Bloedeiwitten en bloedcellen kunnen in normale omstandigheden niet doorheen de bloedwand heen. Voorurine bevat o.a. water, zouten, aminozuren, glucose, ureum, maar geen eiwitten. Per dag wordt er meer dan 150 liter voorurine geproduceerd. Van het kapsel van Bowman vertrekken nierkanaaltjes die de lis van Henle volgen, en uitkomen in de verzamelbuis. In de nierkanaaltjes en de verzamelbuis worden bestanddelen van de primaire urine terug naar het bloed getransporteerd (resorptie). Deze resorptie kan zowel actief gebeuren (zouten, aminozuren, suiker - energie nodig) als passief (water, ureum - geen energie nodig). ADH zorgt er voor dat er meer water wordt geresorbeerd in de verzamelbuizen, waardoor er minder urine wordt uitgescheiden. De rest wordt met de urine uitgescheiden (excretie). Het behoort tot de taak van de nier om op deze manieren de zout- en waterbalans te reguleren, alsook de zuur-base balans. Tenslotte is de nier de productieplaats van hormonen en heeft hij een onderhoudsfunctie in de stofwisseling van het lichaam (bv. afbraak van eiwitten, …). 35 Biologie klas 10 Bronnen: Kevin Decaestecker, “Menskunde, een wetenschappelijk filosofisch werk”, 2019, MSV Gent Luc D'Haeninck, Leen Dekeersmaeker, “Biogenie 3.2”, 2022, Van In Dee Unglaub Silverthorn, “Human physiology, an integrative approach”, 2012, Pearson Bronnen afbeeldingen: i Storyset, “Free vector body anatomy concept illustration”, freepik.com ii Brgfx, “Menselijk lichaam en anatomie”, freepik.com iii Christoph Hueck, “Diergroepen en de mens”, fenomenen.com/452812311/429077493 (aangepast) iv Nederlands herseninstituut, “Communicatie tussen zenuwcellen”, herseninstituut.nl/over-het-brein/hoe-slaan- we-herinneringen-op/ v Nederlands herseninstituut, “Hersenstam”, herseninstituut.nl/over-het-brein/begrippenlijst-hersenstam/ vi Kenniscentrum neurologie Slingeland ziekenhuis, “Anatomie van de hersenen”, neurologie.slingeland.nl/anatomie-van-de-hersenen vii Openstax, “Meningeal layers”, Textbook OpenStax Anatomy and Physiology viii Willem Wever, “Wat is een dwarslaesie?” willemwever.kro-ncrv.nl/vraag_antwoord/het-menselijk- lichaam/wat-een-dwarslaesie ix Reflex in beeld, “Het zenuwstelsel”, reflexinbeeld.nl/zenuwstelsel/het-zenuwstelsel/ x Anna Bergbauer, “Endocrien systeem”, Dreamstime.com (aangepast) xi Biologielessen, “aders”, biologielessen.nl/index.php/a/912-aders xii Biologie voor jou, “Het hart”, Malmberg (aangepast) xiii Fibricheck, “De anatomie van het hart”, fibricheck.com/nl/wat-is-voorkamerfibrillatie/ xiv Hartstichting Nederland, “Hartfilmpje”, hartstichting.nl/hart-en-vaatziekten/medische- onderzoeken/hartfilmpje-ecg xv TheEmirr, “Lymphatic system diagram nl”, nl.wikipedia.org/wiki/Lymfevatenstelsel xvi Biologielessen, “lymfevaten”, biologielessen.nl/index.php/a-7/1983-lymfevaten (aangepast) xvii Ttsz, “Humoral immunity. Lymphocyte, antibody and antigen”, iStock xviii Biologie voor jou, “het ademhalingsstelsel”, Malmberg xix Biologielessen, “longblaasjes”, biologielessen.nl/index.php/a-7/1546-longblaasjes xx Brgfx, “Een mannelijk voortplantingsorgaan”, freepik.com xxi Biogenie, “mannelijk voortplantingsstelsel”, De Boeck xxii Mayo Clinic, “Vulva”, https://www.mayoclinic.org/vulva/img-20005974 xxiii Ebere Illustrations, “clitoris”, Instagram xxiv Hulp bij zwanger worden, “menstruatiecyclus”, https://hulpbijzwangerworden.nl/over-voortplanting/de-rol- van-hormonen/ (aangepast) xxv Orthokennis, “het spijsverteringsstelsel”, https://www.orthokennis.nl/artikelen/spijsverteringsklachten xxvi Biologielessen, “nefron”, https://biologielessen.nl/index.php/a-9/1594-nefron 36