Uitscheiding en homeostase (Biologie vwo), les 1: Uitleg
ORGANISME · UITSCHEIDING
Uitscheiding en homeostase
Examenstof biologie vwo
Lesduur is: 45 minIntroductie
Onderdelen in deze les
ORGANISME · UITSCHEIDING
Uitscheiding en homeostase
Examenstof biologie vwo
Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: O1.5 (B3.5), O2.1 (B4.1) specificatie 1 t/m 6. Image credit: Denis Barthel / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
ORGANISME · UITSCHEIDING
Wat ga je kunnen?
Ik kan uitleggen hoe lever, nieren, longen en huid afvalstoffen uitscheiden, hoe de niereenheid urine maakt en hoe regelkringen het inwendig milieu constant houden.
Deze slide heeft geen instructies
Welke woorden horen bij: uitscheiding en homeostase?
Verwacht: nier, urine, zweet, lever, ureum, uitademen, temperatuur, water, hormoon, regelen, constant. Koppel de woorden aan de drie blokken: uitscheidingsorganen, de nier en het inwendig milieu met regelkringen. Veelgemaakte misvatting: ontlasting is uitscheiding. Onverteerde voedselresten zijn nooit in het bloed en de cellen geweest; uitscheiding gaat over afvalstoffen uit de stofwisseling. Hormonale regelkringen, transport en vertering hebben een eigen les; hier gaat het om de uitscheiding en om het principe van de regelkring.
Doorsnede van de huid met links een zweetklier
ORGANISME · UITSCHEIDING
Uitscheiding en uitscheidingsorganen
Uitscheiding is het afvoeren van afvalstoffen die in cellen zijn ontstaan door de stofwisseling.
Onverteerde voedselresten zijn geen uitscheiding: die zijn nooit in je cellen geweest.
De long scheidt koolstofdioxide en waterdamp uit met de uitgeademde lucht.
De huid scheidt via zweetklieren zweet af: water, zouten en een beetje ureum.
Syllabus O1.5 specificatie 1 en 3: uitscheiding, long, huid, zweetklier, zweet. Koolstofdioxide ontstaat bij de dissimilatie in de cellen, ureum bij de afbraak van aminozuren. Op de tekening zie je links de opgerolde zweetklier met een buisje naar het huidoppervlak en rechts een haar met haarzakje. Vorm en functie (specificatie 2): de long heeft door de longblaasjes een groot oppervlak voor de uitscheiding van koolstofdioxide; de zweetklier is een lange opgerolde buis met bloedvaten eromheen. De gaswisseling zelf komt in de les over organen en gaswisseling aan bod. Veelgemaakte fout: ontlasting zien als uitscheiding, of denken dat zweet alleen water is. Image credit: NIAID (Ryan Kissinger), NIH BioArt / Wikimedia Commons, publiek domein
Schematische tekening van de menselijke lever
ORGANISME · UITSCHEIDING
De lever: bouw en ureum
De lever bestaat uit duizenden leverlobjes; in elk lobje liggen levercellen tussen kleine bloedvaatjes.
Bloed komt via de leverslagader en de poortader (van de darmen) en gaat via de leverader weg.
Levercellen zetten de stikstof van overtollige aminozuren om in ureum, dat minder giftig is dan ammoniak.
Ureum gaat met het bloed naar de nieren en verlaat het lichaam met de urine.
Syllabus O1.5 specificatie 1 en 3: lever, leverlobje, ureum. De tekening toont alleen de buitenkant van de lever; het leverlobje is een microscopische eenheid. Vorm en functie (specificatie 2): doordat de levercellen langs kleine bloedvaatjes liggen, is er veel contact tussen bloed en levercellen en kunnen stoffen snel worden opgenomen en afgegeven. Bij de afbraak van aminozuren komt ammoniak vrij, dat giftig is; de lever zet dat om in ureum. De nieren scheiden ureum uit. De poortader voert bloed van de darmen naar de lever; de rest van het transport komt in de les over transport. Veelgemaakte fout: denken dat de nieren ureum maken. De nieren scheiden ureum alleen uit. Image credit: NIAID (Ryan Kissinger), NIH BioArt / Wikimedia Commons, publiek domein
ORGANISME · UITSCHEIDING
Gal: galzouten en galkleurstof
De lever maakt gal. Gal wordt opgeslagen in de galblaas en gaat naar de twaalfvingerige darm.
Gal bevat galzouten: die helpen bij de vertering van vet.
Gal bevat ook galkleurstof, een afbraakproduct van hemoglobine uit afgebroken rode bloedcellen.
Galkleurstof is een afvalstof: ze verlaat het lichaam met de ontlasting en kleurt die bruin.
Syllabus O1.5 specificatie 3: gal, galzouten, galkleurstof. Zo scheidt de lever twee soorten afvalstoffen uit: ureum via het bloed naar de nieren en galkleurstof via de gal naar de darm. De werking van galzouten bij de vertering komt aan bod in de les over vertering. Veelgemaakte fout: denken dat gal een enzym is dat eiwitten verteert. Gal bevat geen enzymen; galzouten maken vet fijn verdeeld. Een andere veelgemaakte fout: denken dat galkleurstof met de urine het lichaam verlaat.
Welke stof valt niet onder uitscheiding?
Onverteerde voedselresten in de ontlasting
Ureum in de urine
Koolstofdioxide in de uitgeademde lucht
Zweet op de huid
Voedselresten zijn nooit in het bloed en de cellen geweest en zijn dus geen afvalstof uit de stofwisseling. Verwachte fout: de ontlasting als uitscheiding zien en daarom een van de andere opties kiezen.
Vul in
Levercellen maken ureum uit overtollige aminozuren; via het bloed gaat het naar de nieren, die het met de urine uitscheiden.
Ureum wordt in de lever gemaakt en door de nieren uitgescheiden. Verwachte fout: gal invullen omdat de lever ook gal maakt, of nieren bij het eerste gat.
Doorsnede van een nier met nierbekken, urineleider en urineblaas
ORGANISME · UITSCHEIDING
De nier: schors, merg en urinewegen
Een nier heeft een buitenste laag, de nierschors, en een binnenste laag, het niermerg.
In schors en merg liggen ongeveer een miljoen niereenheden: de werkende eenheden van een nier.
Urine verzamelt in het nierbekken en gaat via de urineleider naar de urineblaas.
Syllabus O1.5 specificatie 1: nier, nierschors, niermerg, niereenheid, urineblaas. Een menselijke nier bevat ongeveer een miljoen niereenheden. De urineblaas bewaart de urine tot je plast. Op het schema is de nier doorgesneden: de schors ligt buiten, het merg binnen, het nierbekken in de bocht van de nier. Veelgemaakte fout: nierschors en niermerg verwisselen, of het nierbekken zien als deel van de niereenheid. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Schema van een niereenheid met bloedvaten en nierbuisje
ORGANISME · UITSCHEIDING
De niereenheid: bouw en functie
Een niereenheid bestaat uit het kapsel van Bowman met een glomerulus en een nierbuisje.
Kapsel en glomerulus liggen in de nierschors; het nierbuisje loopt het niermerg in en weer terug.
Rond het nierbuisje liggen haarvaten: die voeren de teruggenomen stoffen af.
Bouw en functie: het toevoerende vat is wijder dan het afvoerende vat, dus de druk in de glomerulus is hoog.
Syllabus O1.5 specificatie 1 en 2: kapsel van Bowman, glomerulus, nierbuisje, relatie tussen bouw, werking en functie. De glomerulus is een kluwen haarvaten in het kapsel van Bowman. Doordat het afvoerende vat nauwer is dan het toevoerende vat, is de druk in de glomerulus hoog; die druk is nodig voor de ultrafiltratie. Het afvoerende vat vertakt zich tot de haarvaten rond het nierbuisje. Op het schema zijn de vaten sterk vereenvoudigd. Veelgemaakte fout: glomerulus en kapsel van Bowman door elkaar halen. De glomerulus zit in het kapsel. Image credit: Eigen schema, LessonUp
ORGANISME · UITSCHEIDING
Ultrafiltratie en terugresorptie
Ultrafiltratie: door de hoge druk wordt vloeistof uit de glomerulus door de wand in het kapsel van Bowman geperst.
Water, zouten, glucose, aminozuren en ureum gaan mee; bloedcellen en eiwitten zijn te groot en blijven in het bloed.
Het filtraat heet voorurine: ongeveer 180 liter per dag.
Terugresorptie: glucose, aminozuren, zouten en veel water worden uit het nierbuisje teruggeresorbeerd naar het bloed.
Ureum gaat maar voor een deel terug. Er blijft ongeveer 1 tot 2 liter urine per dag over, met veel ureum.
Syllabus O1.5 specificatie 3: ultrafiltratie, terugresorptie (reabsorptie), voorurine, urine, ureum. De wand tussen glomerulus en kapsel laat moleculen tot ongeveer de grootte van kleine eiwitten niet door; grote eiwitten en bloedcellen blijven achter. Glucose en aminozuren worden met energie (actief transport) teruggenomen, water door osmose; de haarvaten rond het nierbuisje voeren de teruggenomen stoffen af. Bij een gezond mens wordt alle glucose teruggeresorbeerd. Veelgemaakte fout: ultrafiltratie en terugresorptie verwisselen. Ultrafiltratie loopt van bloed naar kapsel, terugresorptie van nierbuisje naar bloed.
Een glas water
ORGANISME · UITSCHEIDING
ADH en de waterhuishouding
Je waterhuishouding is in balans als je evenveel water opneemt als uitscheidt.
Receptoren in de hypothalamus meten de osmotische waarde van het bloed: die stijgt bij te weinig water.
Dan geeft de hypofyse meer ADH af: de nierbuisjes nemen meer water terug en je maakt weinig urine.
Bij te veel water komt weinig ADH vrij: je maakt veel urine met een lage osmotische waarde.
Syllabus O1.5 specificatie 3: waterhuishouding, osmotische waarde, ADH. ADH wordt gemaakt in de hypothalamus en afgegeven door de hypofyse; het maakt de wand van de nierbuisjes doorlaatbaarder voor water, zodat meer water terugstroomt naar het bloed. Weinig urine heeft dan een hoge osmotische waarde (geconcentreerd), veel urine een lage. De hormonale regelkring zelf komt in de les over hormonale regulatie terug. Veelgemaakte fout: denken dat ADH de ultrafiltratie verhoogt. ADH werkt op de terugresorptie van water. Image credit: Kurt Kaiser / Wikimedia Commons, CC0
Vul in
Door de hoge druk in de glomerulus vindt ultrafiltratie plaats naar het kapsel van Bowman; de voorurine wordt daarna in het nierbuisje bewerkt tot urine.
Glomerulus, ultrafiltratie, voorurine. Verwachte fout: terugresorptie invullen bij het tweede gat, omdat die ook in de niereenheid plaatsvindt.
Wat is het gevolg van veel ADH in het bloed voor de urine?
Veel urine met een lage osmotische waarde
Weinig urine met een lage osmotische waarde
Veel urine met een hoge osmotische waarde
Weinig urine met een hoge osmotische waarde
Veel ADH betekent meer terugresorptie van water: weinig, geconcentreerde urine met een hoge osmotische waarde. Verwachte fout: denken dat meer ADH meer urine geeft.
ORGANISME · UITSCHEIDING
Homeostase en het inwendig milieu
Het inwendig milieu is het bloed, de weefselvloeistof en de lymfe; het uitwendig milieu is de omgeving buiten je lichaam.
Homeostase is het constant houden van het inwendig milieu: temperatuur, pH, osmotische waarde, glucose, pO2 en pCO2.
Longen: pO2, pCO2 en pH. Lever: glucoseconcentratie. Nieren: water, zouten en pH. Huid: temperatuur.
Het zenuwstelsel en het hormoonstelsel sturen die organen aan; receptoren in zintuigen en organen meten de waarden.
Het is een dynamisch evenwicht: de waarden schommelen steeds rond een normwaarde en worden steeds bijgesteld.
Syllabus O2.1 specificatie 1, 2, 5 en 6: homeostase, inwendig milieu, uitwendig milieu, zenuwstelsel, hormoonstelsel, receptor, dynamisch evenwicht. Elk orgaan draagt bij door zijn bouw: de longen met een groot oppervlak voor pO2 en pCO2, de lever met zijn bloedtoevoer voor glucose, de nieren met niereenheden voor water en zouten, de huid met zweetklieren en bloedvaten voor temperatuur. Verstoring ontstaat bijvoorbeeld door inspanning, hitte of ziekte, en wordt tegengegaan door de regelkringen van de volgende dia's. De werking van zenuwstelsel en hormoonstelsel heeft eigen lessen. Veelgemaakte fout: homeostase zien als het constant houden van het uitwendig milieu, of denken dat de waarden nooit veranderen.
Algemeen schema van een regelkring met negatieve terugkoppeling
ORGANISME · UITSCHEIDING
De regelkring
In een regelkring meet een receptor, vergelijkt een regelcentrum en corrigeert een effector.
Bij negatieve terugkoppeling werkt het effect de afwijking tegen: de waarde keert terug naar de normwaarde.
Bij positieve terugkoppeling versterkt het effect de afwijking, zoals de weeën tijdens een bevalling.
De meeste regelkringen werken met negatieve terugkoppeling; zo blijft het inwendig milieu constant.
Syllabus O2.1 specificatie 3 en 4: regelkring, positieve en negatieve terugkoppeling. Bij een bevalling zorgen weeën voor meer oxytocine en meer oxytocine zorgt voor sterkere weeën: de afwijking wordt versterkt tot de bevalling voorbij is. Een regelkring afleiden uit een beschrijving gaat in vaste stappen: wat verandert er, wat meet de receptor, wat doet de effector en werkt dat de verandering tegen of versterkt het die. Veelgemaakte fout: negatief zien als slecht en positief als goed. Het gaat om tegenwerken of versterken van de afwijking. Image credit: Eigen schema, LessonUp
Regelkring voor de lichaamstemperatuur
ORGANISME · UITSCHEIDING
Voorbeeld: temperatuurregulatie
Receptoren in de huid en de hypothalamus meten de temperatuur; de hypothalamus is het regelcentrum.
Te warm: bloedvaten in de huid verwijden en zweetklieren geven zweet af; verdamping van zweet koelt.
Te koud: bloedvaten in de huid vernauwen en spieren gaan rillen, waardoor extra warmte vrijkomt.
Dit is negatieve terugkoppeling: de temperatuur keert terug naar de normwaarde van ongeveer 37 °C.
Syllabus O2.1 specificatie 1, 3 en 4: temperatuurregulatie, regelkring, zenuwstelsel. Het zweet verdampt en onttrekt daarbij warmte aan de huid. Verwijde bloedvaten voeren meer warm bloed langs het huidoppervlak, zodat meer warmte wordt afgegeven; bij vernauwing gebeurt het omgekeerde. Rillen is snelle spiersamentrekking die warmte oplevert. De huid levert hier receptoren en effectoren, de hypothalamus het regelcentrum. Veelgemaakte fout: denken dat de huid de temperatuur regelt. De huid voert uit; het regelcentrum zit in de hersenen. Image credit: Eigen schema, LessonUp
ORGANISME · UITSCHEIDING
pH, gassen en bloeddruk meten en bijsturen
Chemische receptoren in de grote slagaders en de hersenen meten pCO2, pO2 en pH van het bloed.
Stijgt de pCO2, dan sturen de hersenen de ademhaling aan: je ademt sneller en de longen scheiden meer koolstofdioxide uit.
Drukreceptoren in de wand van de aorta meten de bloeddruk; bij een te hoge druk daalt de hartslag.
Koolstofdioxide vormt met water zuur: het bloed wordt zuurder als de pCO2 stijgt.
Een buffer houdt de pH constant: hemoglobine en HCO3- binden overtollige H+ uit het bloed.
Syllabus O2.1 specificatie 1: chemische receptoren, drukreceptoren in de aorta, pCO2, pO2, pH, bufferende werking van hemoglobine en HCO3-. CO2 + H2O geeft H+ en HCO3-; meer CO2 maakt het bloed dus zuurder. HCO3- en hemoglobine binden H+ en dempen zo de verandering van de pH. Als de bloeddruk stijgt, zenden de drukreceptoren meer signalen naar de hersenen en vertraagt het hart; dit is een voorbeeld van negatieve terugkoppeling. De bouw van het hart en de bloedsomloop komen in de les over transport aan bod, het zenuwstelsel in de les over celcommunicatie en zenuwstelsel. Veelgemaakte fout: denken dat te weinig zuurstof de belangrijkste prikkel voor de ademhaling is. In rust is vooral de pCO2 de prikkel.
Zet de stappen van een regelkring op volgorde
Meten, vergelijken, corrigeren, herstel. Verwachte fout: de effector voor het regelcentrum zetten.
Welke vloeistof hoort bij het inwendig milieu?
Speeksel in de mond
Weefselvloeistof tussen de cellen
Zweet op de huid
Voedselbrij in de maag
Speeksel, zweet en voedselbrij staan in verbinding met het uitwendig milieu en horen dus niet bij het inwendig milieu. Verwachte fout: zweet kiezen omdat het uit het lichaam komt.
Wat vond je vandaag het lastigst?
De bouw en werking van de niereenheid
Ultrafiltratie en terugresorptie
ADH en de waterhuishouding
Regelkringen en terugkoppeling
Gebruik de uitslag om te bepalen welk onderdeel je nog eens met het schema doorloopt.
Welk begrip wil je nog oefenen en waarom?
Reflectievraag zonder vast antwoord. Gebruik de antwoorden om de examentraining te richten.
ORGANISME · UITSCHEIDING
Begrippen (1/2)
uitscheiding: Het afvoeren van afvalstoffen uit de stofwisseling door long, lever, nieren en huid.
lever en gal: Levercellen maken ureum; gal bevat galzouten en galkleurstof, een afbraakproduct van hemoglobine.
niereenheid: Kapsel van Bowman met glomerulus en een nierbuisje, met haarvaten eromheen.
ultrafiltratie: Door hoge druk wordt vloeistof uit de glomerulus in het kapsel van Bowman geperst: voorurine.
terugresorptie: Stoffen en water gaan uit het nierbuisje terug naar het bloed; ureum grotendeels niet.
Deze slide heeft geen instructies
ORGANISME · UITSCHEIDING
Begrippen (2/2)
ADH en waterhuishouding: ADH van de hypofyse zorgt voor meer terugresorptie van water; weinig, geconcentreerde urine.
homeostase: Het constant houden van het inwendig milieu: een dynamisch evenwicht rond een normwaarde.
regelkring: Receptor, regelcentrum en effector die een waarde bij de normwaarde houden.
negatieve en positieve terugkoppeling: Negatief: het effect werkt de afwijking tegen. Positief: het effect versterkt de afwijking.
pH en receptoren: Chemische receptoren meten pCO2 en pH, drukreceptoren de bloeddruk; hemoglobine en HCO3- buffer.
Deze slide heeft geen instructies
