Oefentoets Biologie: Zenuwstelsel | VWO 4/VWO 5/VWO 6 | variant 8

1/2 Actiepotentialen.

Bij een mens wordt een actiepotentiaal langs een zenuwceluitloper P met een myelineschede voortgeleid. Een zelfde actiepotentiaal wordt bij een bepaald dier langs een even dikke zenuwceluitloper Q zonder myelineschede voortgeleid.

Is de snelheid waarmee de actiepotentiaal langs zenuwceluitloper P wordt voortgeleid lager dan, gelijk aan of hoger dan die langs zenuwceluitloper Q?

2/2 Actiepotentialen.
Zie figuur B 698 van de bijlage.

In de myelineschede van een zenuwceluitloper bevinden zich onderbrekingen: de insnoeringen van Ranvier (zie de afbeelding).
De afstand tussen twee insnoeringen heet het internodaal segment. Tijdens de embryonale ontwikkeling en gedurende het eerste levensjaar neemt de lengte van een internodaal segment toe. Na het eerste levensjaar worden, tenzij na verwondingen, geen nieuwe internodale segmenten gevormd. De voortgeleidingssnelheid van actiepotentialen langs een zenuwceluitloper bij een pasgeboren baby wordt vergeleken met die bij een man van 30 jaar.

Is de voortgeleidingssnelheid van actiepotentialen bij deze baby langzamer dan, even snel als of sneller dan bij deze man?

1/2 Een armreflex.
Zie figuur C 94 van de bijlage.

In de afbeelding zijn schematisch onder andere reflexbogen voor de biceps en de triceps van een proefpersoon weergegeven. Een spierspoeltje is een zintuigje dat wordt geprikkeld wanneer de spier wordt uitgerekt. Bij deze proefpersoon wordt een gewichtje op de hand geplaatst, waardoor de biceps iets wordt uitgerekt.
Hierdoor wordt één van de getekende spierspoeltjes sterker geprikkeld. Door een reflex wordt de onderarm onmiddellijk in de oorspronkelijke stand teruggebracht.

In welke van de zenuwceluitlopers R, S en T neemt de impulsfrequentie bij deze reflex toe?

2/2 Een armreflex.
Zie figuur C 94 van de bijlage.

De proefpersoon strekt de arm langs het lichaam.

In welke van de zenuwceluitlopers Q, R, S, T en U neemt de impulsfrequentie tijdens deze beweging toe?

1/2 Impulsoverdracht.
Zie figuur B 2984 van de bijlage.

In een experiment wordt de overdracht van impulsen tussen bepaalde neuronen in het ruggenmerg onderzocht.
In de afbeelding is de schakeling tussen een motorisch neuron en een aantal sensorische neuronen in een zenuw weergegeven. Met een elektrode kunnen axonen van de sensorische neuronen geprikkeld worden.

Tijdens het experiment worden de axonen van de sensorische neuronen met een elektrode geprikkeld, waardoor de membraanpotentiaal van het motorische neuron verandert. Deze verandering van de membraanpotentiaal wordt geregistreerd met behulp van een potentiaalmeter. Vijf registraties (I, II, III, IV en V) tijdens het experiment zijn in de afbeelding B 2985 weergegeven. De pijlen onder het diagram geven het moment van prikkeling aan. De lengte van de pijlen is een maat voor de prikkelsterkte.

Op grond van de registraties bij meting I, II en III worden de volgende beweringen gedaan:

1. de drempelwaarde van het motorische neuron is hoger dan die van de sensorische neuronen;
2. de afgegeven hoeveelheid neurotransmitter is bij meting I de beperkende factor voor het ontstaan van een actiepotentiaal;
3. de snelheid waarmee de impulsen bij meting I de synaps bereiken, is lager dan die bij meting III.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist op grond van de registraties I, II en III?

2/2 Impulsoverdracht.
Zie figuur B 2984 van de bijlage.

- Leg uit waardoor bij meting V vier prikkels géén actiepotentiaal veroorzaken in het motorische neuron.
- Leg uit waardoor bij meting IV na drie prikkels er wél een actiepotentiaal ontstaat.

1/3 Impulsgeleiding.
Zie figuur E 32 van de bijlage.

Bij impulsgeleiding in het zenuwstelsel speelt het transport van K⁺ - en Na⁺ -ionen een belangrijke rol. In figuur 1 van de afbeelding zijn drie fasen weergegeven: de rusttoestand (fase 1), de depolarisatie (fase 2) en de repolarisatie (fase 3).
Bij elke fase is in een diagram het potentiaalverschil tussen de binnen- en buitenkant van het neuronmembraan gegeven. Het diagram in figuur 2 toont het geleidend vermogen van het membraan voor Na⁺ -ionen (gNa) en K⁺ -ionen (gK) tijdens een actiepotentiaal.

In welke van de drie fasen staan, volgens de gegevens in de afbeelding, kaliumkanaaltjes open?

2/3 Impulsgeleiding.
Zie figuur E 32 van de bijlage.

Een actiepotentiaal wordt gevolgd door een absoluut refractaire periode, waarin geen nieuwe actiepotentiaal mogelijk is in het desbetreffende neuron (zie figuur 2 van de afbeelding).

Wat is een van de oorzaken voor dit oponthoud?

3/3 Impulsgeleiding.

De rustpotentiaal van een neuron is het gevolg van een ongelijke verdeling van ionen zoals die is weergegeven in de tabel. Een actiepotentiaal is een gevolg van een verstoring van deze ionenverdeling.
afbeelding

Voor het herstel en de instandhouding van de rustpotentiaal vindt actief transport van bepaalde ionen plaats.

Welke van de ionen, K⁺ , Na⁺ en negatief geladen eiwitmoleculen, worden hiervoor actief door het celmembraan getransporteerd?


-

1/2 Impulsen & positieve terugkoppeling.
Zie de figuren B 47 en B 46 van de bijlage.

Veel neurofysiologen veronderstellen dat in het zenuwstelsel van de mens een positieve terugkoppeling kan plaatsvinden binnen een schakeling van neuronen. De afbeelding B 47 geeft schematisch weer hoe een dergelijke schakeling kan worden voorgesteld. Afbeelding B 46 geeft schematisch een schakeling van twee neuronen weer zonder positieve terugkoppeling. In de synapsen 1, 2 en 3 kan alleen een neurotransmitter worden afgegeven die de impulsoverdracht bevordert. Op de plaatsen P en R wordt dezelfde serie prikkels toegediend, waardoor er op de plaatsen Q en S impulsen worden gemeten.
De drempelwaarden van de getekende neuronen zijn gelijk.

Is op plaats Q de amplitudo (sterkte) van de gemeten impulsen kleiner dan, gelijk aan of groter dan op de plaats S?

2/2 Impulsen & positieve terugkoppeling.
Zie de figuren B 47 en B 46 van de bijlage.

Is op plaats Q (afbeelding 1) de frequentie van de impulsen kleiner dan, gelijk aan of groter dan op plaats S (afbeelding 2)?

1/3 Impulsen & potentialen.
Zie de figuren B 375 en C 24 van de bijlage.

De afbeelding geeft schematisch een axon weer dat op plaats R wordt geprikkeld met een prikkel waarvan de sterkte boven de drempelwaarde ligt.
Als gevolg van de prikkeling bevindt zich even later een impuls rond P en een impuls rond T. In het niet-gearceerde deel van het axon heerst de rustpotentiaal.

Zie figuur C 24 van de bijlage.

In het diagram is het potentiaalverschil tussen de binnenzijde en de buitenzijde van het membraan tijdens het passeren van een impuls weergegeven.
Op een tijdstip x is het potentiaalverschil tussen de binnenzijde en de buitenzijde van het membraan op plaats P + 45 mV.

Hoe groot is het potentiaalverschil op plaats P 0,5 ms later?

2/3 Impulsen & potentialen.
Zie figuur B 375 van de bijlage.

Op bepaalde plaatsen is in de aangegeven situatie de binnenzijde van het axon negatief geladen ten opzichte van de buitenzijde.

Op welke van de aangegeven plaatsen R, S, T en U is dat het geval?

3/3 Impulsen & potentialen.
Zie figuur B 375 van de bijlage.

De plaatsen S en U worden vergeleken wat betreft de prikkelsterkte die nodig is om een impuls op te wekken.

Is in de aangegeven situatie de minimale prikkelsterkte die nodig is om een impuls op te wekken, op plaats S kleiner dan, gelijk aan of groter dan die op plaats U?

1/4 Impulsen over een axon.
Zie figuur B 1489 van de bijlage.

In de afbeelding is een deel van een axon van een zoogdier schematisch weergegeven. Dit axon wordt op plaats Q kunstmatig geprikkeld. Als gevolg hiervan wordt zowel in de richting van P als in de richting van R één impuls voortgeleid.

Kan dit axon een deel zijn van een motorisch neuron, van een sensorisch neuron of van beide typen neuronen?

2/4 Impulsen over een axon.
Zie figuur B 1490 van de bijlage.

Op plaats R verandert het potentiaalverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van het membraan. Dit is in het diagram weergegeven. De verticale pijl in dit diagram geeft het tijdstip van prikkeling bij Q aan. Als gevolg van de prikkel op plaats Q verandert ook het potentiaalverschil op plaats P. In de afbeelding zijn drie diagrammen getekend. De verticale pijlen in deze diagrammen geven het tijdstip van prikkeling bij Q aan.

In welk van deze diagrammen is de verandering op plaats P juist weergegeven?

3/4 Impulsen over een axon.
Zie figuur B 1490 van de bijlage.

De geleidingssnelheid van de impuls bedraagt 100 m/s.

Is de rustpotentiaal op plaats P hersteld als de impuls bij S arriveert?
En de rustpotentiaal op plaats R?

4/4 Impulsen over een axon.
Zie figuur B 1490 van de bijlage.

Het axon wordt op plaats Q opnieuw geprikkeld, nu met een sterkere prikkel. Ook deze prikkel heeft het ontstaan van één impuls tot gevolg, die in beide richtingen wordt voortgeleid.

Verandert door deze sterkere prikkel de geleidingssnelheid van de impuls?
Zo ja, wordt de geleidingssnelheid kleiner of groter dan 100 m/s?

1/5 Het verloop van een actiepotentiaal.
Zie de figuur B 1648 en B 1649 van de bijlage.

In de afbeelding B 1648 is schematisch het verloop van een actiepotentiaal weergegeven. In de afbeelding B 1649 is schematisch een synaps afgebeeld tussen een axon en een dendriet van een ander neuron. Hierin zijn de plaatsen P en Q aangegeven.
In diagram 1 is het potentiaalverschil tussen de binnenzijde en de buitenzijde van het membraan van het axon bij P uitgezet tegen de tijd. De verandering van het potentiaalverschil bij P veroorzaakt een verandering in het potentiaalverschil aan het begin van het neuron op plaats Q, zoals die in diagram 2 is weergegeven.

Over de gebeurtenissen in de synaps tussen tijdstip s en tijdstip t worden de volgende beweringen gedaan:

1. Er is geen neurotransmitter afgegeven;
2. Er is remmende neurotransmitter afgegeven waardoor Q is gehyperpolariseerd;
3. Er is stimulerende neurotransmitter afgegeven zonder dat in Q een actiepotentiaal is ontstaan;
4. Er is neurotransmitter afgegeven en als gevolg daarvan is in Q een actiepotentiaal ontstaan.

Welke van deze beweringen is juist?

2/5 Het verloop van een actiepotentiaal.
Zie figuur B 1650 van de bijlage.

In de afbeelding is schematisch weergegeven op welke wijze enkele neuronen in een bepaalde reflexboog met elkaar zijn verbonden. Door uitrekking van de spier P ontstaan impulsen in de sensorische vezel, verbonden met het spierspoeltje. Daarop volgt een reflex die de spier weer in de oorspronkelijke toestand brengt. Een aantal synapsen en schakelingen is genummerd.

In welke van deze synapsen en schakelingen wordt tijdens deze reflex stimulerende neurotransmitter afgegeven?