Thema: Hormonen en homeostase

Intro

Je weet natuurlijk dat je lichaamstemperatuur 37°C is.
Maar als je nauwkeurig kijkt, blijkt die temperatuur in de loop van de dag behoorlijk te variëren:
rond 38°C om tien uur ’s avonds en circa 36° C om vier uur ’s nachts.
Vlak voor je wakker wordt, stijgt je lichaamstemperatuur, zodat je alert bent aan het begin van de dag.

Dan is dat het meest nodig, zeker voor onze voorouders.
Ook de bloeddruk en de productie van sommige hormonen, vertonen deze schommelingen in de loop van de dag. Elke dag weer.
Dankzij de regelmechanismen in je lichaam, ben je altijd zo goed mogelijk aangepast aan wat het moment van de dag van je vraagt.

In dit thema kijk je naar de verschillende regelmechanismen die je lichaam heeft, om ervoor te zorgen dat je interne milieu steeds zo optimaal mogelijk is. Het vermogen van het lichaam om het interne milieu constant te houden, ondanks veranderingen in de omgeving, noem je homeostase.

Succes!

Wat kan ik straks?

Aan het eind van dit thema:

beschrijf ik het belang van (de samenwerking tussen) longen, lever, nieren, huid, zenuw- en hormoonstelsel voor de homeostase bij de mens.
beschrijf ik de samenhang van de regeling van lichaamsprocessen onder andere met behulp van het principe van een regelkring.
beschrijf ik het verband tussen hormonale regulatie en het handhaven van homeostase met behulp van de principes van een regelkring.
beschrijf ik de werking van hormoonklieren en hun specifieke hormonen en leidt af hoe de doelorganen daarop reageren.

Deelconcepten
hormoonklieren, hypothalamus, hypofyse, schildklier, nieren, bijnieren, eilandjes van Langerhans, exocrien, endocrien, doelwitorganen, hormoonreceptor, hormoonconcentratie, insuline, glucagon, adrenaline, schildklierhormoon, zenuw-zintuigstelsel, hormoonstelsel, receptoren, inwendig en uitwendig milieu, regelkring, positieve en negatieve terugkoppeling, dynamisch evenwicht, pH, temperatuur, CO₂- en O₂-concentratie, glucoseconcentratie, osmotische waarde.

Wat kan ik al?

Wat weet je al over hormonen en homeostase?
Lees de volgende Kennisbanken uit de onderbouw als opfrisser voor dit thema.

Spieren

Het zenuwstelsel

Hormonen

Hersenen

Prikkels en impulsen

Maak nu de volgende oefening om je kennis te testen.

Wat ga ik doen?

Het thema Hormonen en homeostase bestaat uit de volgende onderdelen.
In de tabel staat per activiteit hoeveel SLU je ongeveer nodig hebt.

Activiteit	Aantal SLU
Inleiding
Wat kan ik straks?	0,5
Wat kan ik al?	2
Wat ga ik doen?	0,5
Modules
Module: Aan de start	8
Module: Hormonen	8
Afsluiting
Samenvattend	1
Examenvragen	1
Terugkijken	0,5
Totaal:	21 à 22

Modules

Aan de start

Intro

Klaar voor de start!
Sporters gaan vaak tot het uiterste! Kijk maar eens naar de 'explosie' van kracht bij de start van deze sporter.

Sporters proberen alle orgaanstelsels in hun lichaam optimaal te laten functioneren, om zo de beste prestatie neer te kunnen zetten. In de eerste stappen van de module kijk je hoe een sporter zich zo goed mogelijk voorbereidt voor de start. Daarmee herhaal je de orgaanstelsels die belangrijk zijn bij het handhaven van de homeostase. In de afsluitende stappen ga je kijken hoe de homeostase tot stand komt tijdens een wedstrijd. Tenslotte bestudeer je welke problemen er in de homeostase ontstaan, wanneer mensen in de ruimte zouden gaan leven.

In de laatste stap werk je zelfstandig aan de afrondende opdracht ‘Botten in de ruimte’.
Je spreekt met je docent af of je deze opdracht individueel of in tweetallen uitvoert.
Overleg met je docent op welke manier de eindopdracht wordt beoordeeld.

Wat ga ik leren?

Leerdoelen
Ik kan:

het belang van de longen, lever, nieren, huid, zenuw- en hormoonstelsel voor de homeostase bij de mens beschrijven;
de relatie tussen de bouw van de lever, longen, huid en nieren en de homeostase beschrijven;
een regelkring afleiden uit een beschrijving van de regulatie van lichaamsprocessen en de principes van een regelkring toelichten;
de samenhang van de regeling van lichaamsprocessen beschrijven;
beargumenteren op welke wijze verstoring van het dynamisch evenwicht kan ontstaan en hoe deze gereguleerd kan worden.

Deelconcepten
Zenuwzintuigstelsel, hormoonstelsel, receptoren, inwendig en uitwendig milieu, regelkring, positieve en negatieve terugkoppeling, dynamisch evenwicht, osmotische waarde, pH, temperatuur, CO₂- en O₂-concentratie, glucoseconcentratie, osmotische waarde.

Wat ga ik doen?

Aan de slag
Stap		Inhoud
Stap 1		Veel sporters maken bij hun voorbereiding gebruik van visualisatie. In gedachten maken ze de bewegingen die ze tijdens de wedstrijd zullen maken. Hoe dit werkt oefen ik in een practicum.
Stap 2		Ik onderzoek op welke manier spieren worden gecontroleerd door het zenuwstelsel.
Stap 3		Hoe ver gaat een sporter als hij zo sterk of snel mogelijk wil worden. Welke invloed hebben hormonen op dit proces?
Stap 4		Een heel andere manier waarop sporters zich proberen te verbeteren is door te slapen in een hoogtetent.
Stap 5		Zonder goede voeding kan een lichaam niet op topniveau presteren.
Stap 6		Hoe kan een gezond en sterk lichaam toch getackeld worden door een relatief eenvoudige bacterie?
Stap 7		Hoe bereiden sporters zich voor op een wedstrijd?
Afronding
Onderdeel
Kennisbank		Alle Kennisbankitems uit deze module.
Eindopdracht		Ik doorloop verschillende vragen over botdichtheid in de ruimte. Ik overleg met mijn docent hoe ik de opdracht inlever.
D-toets		Met behulp van een d-toets test ik mijn kennis over deze module.
Terugkijken		Terugkijken op de opdracht.

Tijd
Voor deze opdracht heb je 8 SLU nodig.

Aan de slag

Stap 1: Zintuig-, zenuw- en spierstelsel

Kracht van Verbeelding
Bij het tv-programma ‘De Wereld leert door’ kwam de voorbereiding van Epke Zonderland op zijn Olympische Gouden oefening ter sprake. Prof. Dr. Bert Otten vertelde dat het heel belangrijk is dat het brein in de goede toestand komt.
Hij vertelde dat Epke dit haarfijn aanvoelde: tijdens het wachten op zijn beurt, stond Epke langs de kant, keek naar de grond en maakte bewegingen met zijn hoofd en lippen precies in het tempo van zijn vluchtelementen, die hij daarna daadwerkelijk ging maken.
Hij was dus eigenlijk al aan het vliegen, voordat hij begon en dat is voor het brein heel belangrijk, omdat het brein bij het voorstellen van bewegen dezelfde toestand meemaakt als bij het uitvoeren van de beweging. Met andere woorden, voor je hersenen maakt het niet uit of je daadwerkelijk beweegt of alleen in gedachten.

Bron: www.sportinnovatieplatform.nl

Visualisatie in de sport
Veel sporters maken bij hun voorbereiding gebruik van visualisatie.
In gedachten maken ze de bewegingen die ze tijdens de wedstrijd zullen maken.
Wat hopen ze daarmee te bereiken? Voer om dat te achterhalen het volgende practicum uit.

Practicum Visualisatie
Bevestig een grote kraal of een schroef aan een touwtje van ca 25 cm.
Neem het touwtje in je hand, laat je elleboog op de tafel steunen en laat het voorwerp stil naar beneden hangen.
Bedenk nu dat de kraal naar voren en naar achteren kan zwaaien en zie het ook voor je.
Kijk wat er gebeurt. Denk hierna aan de beweging van links naar rechts òf een rondje.

Voer het experiment ook met gesloten ogen uit. Wanneer werkt de visualisatie het best?De verklaring:
Op het moment dat jij een beweging gaat maken, wordt vanuit de hersenen een bepaald schema geactiveerd om die beweging mogelijk te maken. Tijdens het visualiseren van die beweging wordt hetzelfde schema geactiveerd, alleen wat zwakker, omdat je de beweging niet echt uitvoert. Er ontstaat wel activiteit in de spieren. Visualisatie werkt het best zoveel mogelijk zintuigen worden geactiveerd.

Stap 2: Spieren

Training van spieren
Bestudeer in Kennisbank het volgende onderwerp:

Spieren in beweging

Herhaal uit de kennisbank:

Indeling van het zenuwstelsel

Spieren in beweging

Een goede trainingsprikkel geeft lichamelijke stress.
De training activeert het autonome zenuwstelsel en veroorzaakt lichte schade in de spier.

Stap 3: Testosteron en EPO

Hormonen: Testosteron en EPO
Een sporter zal er alles aan doen om zijn spieren zo sterk mogelijk te maken. Trainen is natuurlijk belangrijk, maar soms worden ook andere middelen gebruikt. Testosteron is een lichaamseigen hormoon dat de spieropbouw stimuleert.

Stap 4: Slapend naar succes?

Slapend naar succes?
Een heel andere manier waarop sporters zich proberen te verbeteren is door te slapen in een hoogtetent. Bekijk het filmpje en lees het artikel:

Artikel: Joeri Verlinden: Slapen in een hoogtetent valt mee

Slapen in een hoogtetent

Maak Eindexamen havo 2013 1 vraag 1 t/m 8 om te zien wat de hoogtetent moet opleveren.

Havo 2013-1 Vraag 1

Havo 2013-1 Vraag 2

Havo 2013-1 Vraag 3

Havo 2013-1 Vraag 4

Havo 2013-1 Vraag 5

Havo 2013-1 Vraag 6

Havo 2013-1 Vraag 7

Havo 2013-1 Vraag 8
Herhaal eventueel uit de Kennisbank:

Bloedsamenstelling

In vraag 2 is een aantal in veranderingen het lichaam van Maarten genoemd.
Nog niet genoemd is de verhoogde doorbloeding van de (skelet)spieren.
Bespreek met een klasgenoot waarom dat voor een sporter belangrijk is.
Maarten gebruikt niet alleen de hoogtetent, maar ook lichttherapie.
Zoek uit wat dat daarvan de bedoeling is en bespreek dit met een klasgenoot.

Stap 5: Voeding

Voeding? Wat neem je in?
Zonder een goede voeding zijn goede prestaties onmogelijk.

Eiwitten
Bespreek de volgende punten in tweetallen.

Herhaal:

Voedingsstoffen
Je weet natuurlijk dat eiwitten belangrijk zijn voor de opbouw van spieren.
Helpt het dan om extra eiwitten te eten?
En kun je er ook teveel van eten? Bespreek het samen. Zoek daarna het antwoord in de volgende bron:
mens-en-gezondheid.infonu.nl
Bereken voor jezelf hoeveel gram eiwitten jij per dag ongeveer zou moeten eten.
Ga voor een dag na of je ongeveer de juiste hoeveelheid eiwitten eet.
Vergelijk je antwoorden met elkaar.

Stap 6: Afweer

Afweer
In 2013 lag de bekende Belgische judoca Dirk van Tichelt in het ziekenhuis van Heusden-Zolder. Een bacteriële infectie op een kleine wondje aan de voet veroorzaakte hoge koorts en een ziekenhuisopname was onvermijdelijk.
Een kerngezond sportlichaam werd geveld door een relatief eenvoudige bacterie.

Bron: www.nieuwsblad.be

Lees Kennisbank:

A-specifieke afweer

Hoe een gezond lichaam schadelijke bacteriën bijvoorbeeld op de huid overwint.
Bij sporters komen met name vaak huidinfecties voor.
Waardoor zijn sporters juist hier voor extra gevoelig? Bespreek het met een klasgenoot. Maak eventueel gebruik van de volgende bron of zoek informatie op internet.

Bron: www.tigch.nl

De bacteriën op en in je lichaam vormen een ecosysteem op zich.
Alleen al in je darm leven honderdduizend miljard bacteriën.
De homeostase van de darmen is belangrijk voor een goede opname van voedingsstoffen, de verwijdering van afval- en gifstoffen en de optimale werking van het immuunsysteem.

Probiotica wel of niet?
Voor een sporter dus belangrijk om de homeostase van de darm niet te verstoren!
Is het daarom verstandig probiotica te gebruiken?
Op welke orgaansystemen kunnen deze mogelijk invloed hebben?
Bespreek je antwoorden met een klasgenoot.

Bron:
mens-en-gezondheid.infonu.nl
www.wanttoknow.nl

Stap 7: De wedstrijd

De wedstrijd!
In de voorgaande stappen heb je gekeken naar de voorbereiding van de sporter.
Het gaat dan om het zintuig- en zenuwstelsel, spierstelsel, hormoonstelsel, spijsverteringsstelsel, afweer en uitscheidingsstelsel. Allemaal moeten ze optimaal werken voor een topprestatie.
Verschillende regelmechanismen in het lichaam zorgen ervoor dat het interne milieu steeds zo optimaal mogelijk is. Alle orgaanstelsel werken daarbij samen.

Lees de hele Kennisbank:

Regeling algemeen

Afsluiting

Samenvattend

Hormonale regeling van de voortplanting

Voedingsstoffen

Zintuigen algemeen

Indeling van het zenuwstelsel

Spieren in beweging

Regeling algemeen

A-specifieke afweer

Eindopdracht

Je gaat beginnen aan de afsluiting.
Je bestudeert een orgaanstelsel dat tot nu toe nog niet aan de orde is gekomen: het skelet.
Kan een sporter er van uitgaan dat zijn botten stevig genoeg zijn om alle krachten te weerstaan?
Of moet hij zijn botten ook speciaal trainen?
Is er ook een homeostase van de aanmaak en afbraak van botweefsel?

Om daar achter te komen maak je de opdrachten ‘Botten in de ruimte’.
Je spreekt met de docent af of de opdracht individueel of in tweetallen wordt uitgevoerd. Je spreekt ook af op welke manier de opdracht wordt ingeleverd en beoordeeld. De antwoorden op de vragen in deze eindopdracht noteer je in een document, zodat je deze eventueel in kunt leveren bij je docent.

Aan de slag
Als Andre Kuipers terug is op aarde na een ruimtereis van 193 dagen, zit een topprestatie er voorlopig niet in.
Hij voelt zich belabberd met name het lopen gaat slecht. Wat is er gebeurd?
Ruimtevaartorganisaties zouden ook graag mensen naar Mars sturen. Maar dat wordt een lange reis.
Zijn de botten en spieren van ruimtereizigers daartegen bestand?

Bekijk de video's over André Kuipers tijdens en na de ruimtereis:

Informatie
Bestudeer de bronnen.
Maak aan de hand daarvan een samenvatting of schema van:

de twee typen bot en hun functie;
‘remodelling’ van bot; wat is het, welke cellen zorgen daarvoor, wat is de functie ervan?
osteoporose; wat is het, wat zijn de risicofactoren?

Bronnen:

Bewegende botten breken niet
De botten
Wat gaat er mis bij osteoporose?
Risicofactoren voor osteoporose
Engelstalige video over de structuur van bot.

Botdichtheid
Op aarde verliezen mensen vanaf hun dertigste gemiddeld 1% van hun botdichtheid per jaar.
In de ruimte is dat 1-2 % per maand, ook als ze tijdens hun ruimtereis sporten. De botten verliezen calcium.
Als voorbereiding op de vlucht wordt de botdichtheid van astronaut 1 gemeten.
De botdichtheid is 1050 mg/cm². Voor astronaut 2 is het 1000 mg/cm².

Wat zou de botdichtheid van astronaut 1 en 2 op aarde 1 jaar later zijn?
Bereken ook hun botdichtheid na 1 jaar in de ruimte.
Bij 20% verlies van botdichtheid wordt iemand vatbaar voor botbreuken.
Bereken hoe lang kan deze astronauten maximaal in de ruimte kunnen blijven (zonder extra maatregelen te nemen).

Trainen in de ruimte
In de diverse ruimtestations worden verschillende trainingstoestellen gebruikt, zoals fietsen en loopbanden om het verlies in botmassa tegen te gaan.
In het jaar 2000 is ook een toestel ontwikkeld om krachttraining te doen.

Bekijk de volgende video en beantwoord daarna de vragen onder de video:

Is krachttraining significant beter dan de loopband of de fiets?
Gebruik de volgende gegevens en je kennis van de wiskunde (statistiek).
Raadpleeg eventueel een medeleerling met wiskunde of een docent.
Verschil in botdichtheid voor en na de vlucht van astronauten bij gebruik van verschillende trainingsmethoden.

Loopband, fiets	Krachttraining
0,072 0,035 0,128 0,139 0,067 0,120 0,106 0,124 0,114 0,066 0,60 0,113	0,07 0,50 0,34 0,33 0,30 0,019 0,018 0,085 0,014 0,014 0,014 0,010 0,038 0,023 0,020 0,085 0,071 0,015 0,036 0,004 0,101 0,052 0,036 0,067 0,062 0,105

Vergelijk deze gegevens met de resultaten van fietsers op aarde.
www.webtrainer.com wat is je conclusie?

Hormonen
Stel dat de botafbraak geregeld wordt door hormonen.
Ontwerp een regelmechanisme waarbij zowel bij hoge als bij lage Ca²⁺ concentratie van het bloed, de activiteit van de osteoblasten en osteoclasten wordt geregeld. Noteer het in je document.

Meer invloeden?
Bedenk of zoek manieren waarop ruimtereizigers de botafbraak nog meer kunnen beïnvloeden. Noteer het in je document.

Terugkeer op Aarde
Wat gebeurt er na terugkeer op aarde?
Leid uit de figuur af:

Wat is het gemiddelde botverlies?
Hoe lang het duurt voordat dit voor 50% weer is hersteld?

Osteoporose
De meeste astronauten zijn mannen.
Zoek uit of osteoporose voor mannen en vrouwen vergelijkbaar is. Noteer het in je document.

Gezonde botten
Schrijf op grond van wat je in deze opdracht hebt geleerd een aanbeveling voor medeleerlingen (die geen biologie in hun profiel hebben) in je document, om hen bewust te maken van het belang van gezonde botten.
Wat kunnen ze doen om gezonde botten te behouden?

D-toets

Toets
De opdracht sluit je af met het maken van de toets 'Regeling algemeen'.
De toets bestaat uit verschillende soorten vragen.

Als je alle vragen beantwoord hebt, zie je je score.
Je krijgt van de vragen die je fout hebt, het goede antwoord te zien.
Klik op de knop om de toets te starten.

Terugkijken

Kan ik wat ik moet kunnen?

Lees de leerdoelen van deze module nog eens door.
Kun je wat je moet kunnen?

Hoe ging het?

Tijd
Ben je ongeveer 8 SLU met deze module bezig geweest.
Heb je in die tijd alle stappen kunnen doorlopen?

Inhoud
Ben je of ken je iemand die op (redelijk) hoog niveau sport? Hoe ga jij (of de sporter) om met voeding. Ben je zelf sowieso bewust bezig met voeding? Is dat iets waar je op let? Zo ja, doe je dat vanwege sporten of vanwege je gewicht? Denk je dat je hier op een gezonde manier mee bezig bent?

D-toets
Heb je de D-toets gedaan? Ging het goed?