Alle Stof CE
description
Transcript of Alle Stof CE
B1 - thema 1 - Inleiding in de biologie
Alle organismen vertonen de volgende levensverschijnselen:
stofwisseling: alle chemische omzettingen in een organisme
(voornamelijke in de cellen)
Bij dieren maken o.a. spijsvertering, ademhaling en uitscheiding de
stofwisseling mogelijk.
voortplanting gevolgd door groei en ontwikkeling
waarneming van en reageren op de omgeving
Een levensloop van een individu begint bij het ontstaan en eindigt
met de dood.
Een levenscyclus van een soort eindigt niet omdat de soort zich
voortplant.Natuurwetenschappelijk onderzoek Inleiding:
Hierin staat een beschrijving van een probleemstelling (in vragende
vorm). De probleemstelling mag niet te algemeen zijn. Fout is:
hebben planten licht nodig om te groeien?
Hypothese:
Dit is een mogelijk antwoord op de probleemstelling.Een hypothese
mag nooit in de vragende vorm staan.
Er moet een veronderstelling in staan die je kunt testen met een onderzoek of het verzamelen van gegevens. De hypothese mag niet te algemeen zijn.
Een hypothese mag je niet formuleren met als ...... dan. Dit is namelijk een voorspelling van het resultaat.
Een hypothese mag geen verklaring of uitleg bevatten.
Voorspelling:
De resultaten van een proef worden op de volgende manier voorspelt:
als (hier wordt de hypothese ingevuld) juist is dan .. (hier wordt
het verwachte resultaat ingevuld).
Een beschrijving van het resultaat mag niet te algemeen zijn. Fout
is: ik verwacht een verschil.
Uitvoering:
Hierin staan de materialen, de proefopstelling en welke handelingen
je moet verrichten.
Er mag maar n factor variren. Alle andere factoren (b.v.
hoeveelheden) moeten gelijk blijven.
Een experiment wordt uitgevoerd met grote aantallen en met een
controlegroep (die in slechts n factor verschilt van de
proefgroep).
Resultaten:
De resultaten worden overzichtelijk weergegeven in tabellen,
diagrammen of grafieken.
Vaak moeten eerst de gemiddelde waarden worden berekend.
Conclusie:
De resultaten worden kritisch bekeken en vergeleken met de
hypothese. Als de hypothese niet juist blijkt te zijn, kan er een
nieuwe hypothese opgesteld worden voor een volgend onderzoek.
Organismen bestaan uit n of meer cellen.
molecuul organel cel weefsels orgaan orgaanstelsel organisme. Cel:
de kleinste levende eenheid.
Organel: onderdeel van een cel met een bepaalde functie (b.v. een
kern).
Organellen kunnen niet zelfstandig leven (de cel is de kleinste
levende eenheid).
Weefsel: een groep cellen met dezelfde vorm en functie.
Tussencelstof: dood materiaal gemaakt door cel; bevindt zich tussen
de cellen (dient o.a. voor de stevigheid). Alle cellen bestaan
uit:cytoplasma met allerlei organellen: de buitenste laag is het
celmembraan
In het cytoplasma komen vacuolen voor (kleine blaasjes gevuld met
vocht); om een vacuole bevindt zich een membraan.
kern(plasma): de kern is omgeven door een kernmembraan.
Cellen van planten hebben bovendien: plastiden: organellen die
ontstaan uit proplastiden.
Proplastiden kunnen zich ontwikkelen tot: chloroplasten
(bladgroenkorrels): hierin vindt de fotosynthese plaats
chromoplasten (kleurstofkorrels): gele en/of rode pigmenten geven kleur aan bloemen en vruch-ten (de kleur dient voor het aantrekken van dieren)
leukoplasten (kleurloos)
Plastiden kunnen in elkaar overgaan. Chloroplasten kunnen veranderen in chromoplasten (rijp worden van fruit). Leukoplasten kunnen zich ontwikkelen tot chloroplasten, chromoplasten of amyloplasten. In amyloplasten is zetmeel opgeslagen (vooral in cellen in de wortel).
grote vacuole: het vacuolevocht bevat soms een rode kleurstof
(anthocyaan) die voor de kleur van plantendelen zorgt (b.v. rode
kool, bloemen).
Oudere plantencellen hebben n centrale vacuole die een rol speelt
bij de stevigheid. Het cytoplasma bevindt zich als een dun laagje
tegen de celwand aan.
celwand: een dood product van het cytoplasma; bestaat voornamelijk uit cellulose (een koolhydraat)
De celwand is gn organel maar tussencelstof. Tussencelstof dient
voor de stevigheid.
Tussen plantencellen kunnen zich intercellulaire ruimtes bevinden.
Deze ruimtes zijn gevuld met lucht. In het cytoplasma kunnen zich
de volgende organellen bevinden: mitochondrin: ovaal/rond;
geplooide dubbelmembranen
functie: vrijmaken van energie bij de verbranding
ribosomen: bolvormig; liggen op de membranen van het endoplasmatisch reticulum en los in het cytoplasma
functie: eiwitsynthese
endoplasmatisch reticulum: netwerk van membranen; vormt een buizenstelsel
glad (zonder ribosomen) en ruw (met ribosomen)
functie: transport van stoffen
lysosomen:
blaasjes met verteringsenzymen; worden gemaakt door het
Golgi-systeem; lysosomen komen veel voor in sommige witte
bloedcellen
Golgi-systeem
opeengestapelde platte blaasjes (membranen); aan de rand ontstaan
kleine blaasjes die allerlei stoffen (b.v. speeksel, melk) bevatten
de blaasjes gaan naar het celmembraan, waar ze hun inhoud
afgeven
Celmembraan:
Opgebouwd uit twee lagen fosfolipiden met eiwitten en
koolhydraten.
Sommige eiwitten bevatten openingen. Door deze openingen is
diffusie mogelijk (b.v. van water en zuurstof).
Andere eiwitten en koolhydraten aan de buitenkant van het membraan,
doen dienst als receptor (herkenning). Concentratie en druk De
concentratie is de hoeveelheid opgeloste stof per
volume-eenheid.
b.v. 3 mg/ml
Een 10% suikeroplossing krijg je door 10 gram suiker in 90 ml (gram) water op te lossen.
Bij gassen gebruikt men het begrip druk (of spanning). De druk wordt aangegeven met het symbool p en als eenheid Pa of kPa.
Diffusie: een stof verplaatst zich van een hoge concentratie
naar een lage concentratie b.v. O2, CO2, N2.
Diffusie vindt alleen plaats in vloeistoffen en gassen.
Diffusie kost geen energie voor het organisme. De diffusiesnelheid
is de nettoverplaatsing van een stof per tijdseenheid.
De diffusiesnelheid is afhankelijk van: het
concentratieverschil,
de aard (o.a. grootte) van de diffunderende stof,
de temperatuur (snelheid deeltjes)
de afstand waarover diffusie plaatsvindt,
de oppervlakte waardoor diffusie optreedt,
het medium waarin diffusie plaatsvindt (in een gas een veel grotere snelheid dan in een vloeistof).
Semi-permeabel: alleen het oplosmiddel kan er doorheen, de
opgeloste stof wordt tegengehouden. Osmose: als twee oplossingen
met een verschillende osmotische waarde worden gescheiden door een
semi-permeabele wand, is er een nettowaterverplaatsing naar de
hoogste osmotische waarde. De osmotische waarde is afhankelijk van
de concentratie opgeloste deeltjes.
Stoffen die niet of zeer slecht oplossen (b.v. zetmeel) hebben een
osmotische waarde die 0 of bijna 0 is.
Stoffen die in water in meerdere deeltjes uiteenvallen, hebben een
hogere osmotische waarde b.v. NaCl. Het interne milieu wordt
gevormd door het bloed en de weefselvloeistof rondom de cellen. Dit
interne milieu wordt door het organisme zo veel mogelijk constant
gehouden. Het externe milieu bevindt zich buiten het organisme. Ook
ruimtes die rechtstreeks in verbinding staan met de buitenwereld
(zoals de holten in longen, darmen en urineblaas) worden tot het
externe milieu gerekend. Het externe milieu kan zeer wisselend van
samenstelling zijn. Transport door het celmembraan diffusie; kleine
ongeladen moleculen zoals O2, CO2 en H2O kunnen het celmembraan
onbelemmerd passeren.
Vetten en in vetoplosbare stoffen kunnen via de fosfolipiden het
celmembraan passief passeren.
osmose; transport van water de cel in en uit (vooral bij
plantencellen)
celstrekking (lengtegroei bij een plantencel) ontstaat door toename
van de vacuole (door osmose) en bijmaken van celwand
actief transport: enzymen verplaatsen stoffen door het
celmembraan (dit kan tegen het concentratie-verval in).
b.v. wortelcellen (opname van zouten), darmepitheel (opname van
glucose) er is energie (ATP) voor nodig; het is afhankelijk van de
temperatuur (optimumcurve: bij een bepaal-de temperatuur gaat het
transport het snelst)
actief worden door het celmembraan opgenomen: enkelvoudige suikers, aminozuren (de bouwste-nen van eiwitten), vitamines, zouten, mineralen en ionen.
Fagocytose
Het celmembraan stulpt in, hierdoor wordt een vaste stof door het
celmembraan ingesloten; er ontstaat een vacuole, b.v. bij
eencelligen, leukocyten (witte bloedcellen).
Lysosomen versmelten met het blaasje dat door fagocytose is
gevormd. De vaste stof wordt afgebroken (verteerd) door enzymen
waarna de afbraakproducten opgenomen kunnen worden door het
cytoplasma.
Pinocytose is hetzelfde als fagocytose alleen wordt er geen vaste
stof maar een vloeistof opgenomen. Transport binnen een cel vindt
plaats door: diffusie (o.a. van zuurstof naar de mitochondrin).
het endoplasmatisch reticulum (o.a. eiwitten)
plasmastroming
Verschil doorlaatbaarheid membraan en celwand: Membranen zijn semi-permeabel als ze levend zijn.
De celwand is dood en permeabel (laat alle stoffen door).
Stevigheid bij planten door turgor en verdikte celwanden (b.v.
houtcellen). Turgor: de druk van het cytoplasma tegen de binnenkant
van de celwand (de cel neemt water op door osmose). Wanddruk: de
druk die de uitgerekte celwand uitoefent op het cytoplasma
(hierdoor wordt water de cel uitgeduwd).
Als een cel niet van grootte verandert, is de turgor gelijk aan de
wanddruk. Er wordt door osmose net zoveel water de cel binnen
gezogen als dat er door de wanddruk weer de cel uitgaat. Turgor:
een turgor is alleen mogelijk bij cellen met een celwand (dus niet
bij dieren)
onder normale omstandigheden heeft een plantencel altijd een turgor de osmotische waarde buiten de cel is lager dan in de cel (de omgeving is hypotonisch)
normale cellen van de mens liggen altijd in een isotonische omgeving (het interne milieu; weefsel-vloeistof)
de turgor is maximaal als de cel in zuiver water ligt
De osmotische waarde kan zijn: isotonisch: de osmotische waarde is gelijk
hypotonisch: de osmotische waarde is lager
hypertonisch: de osmotische waarde is hoger
Brengt men een dierlijke cel (b.v. een rode bloedcel) in een hypotonische oplossing dan blijft de cel water aantrekken en zal uit elkaar barsten. Een plantaardige cel klapt niet uit elkaar maar krijgt een turgor. Osmotische waarde in de cel. Als een cel water verliest, stijgt de osmotische waarde in de cel (vacuole en cytoplasma). Osmotische zuigkracht: de kracht waarmee een bepaalde oplossing water aantrekt d.m.v. osmose. Plasmolyse: plasmolyse: als de osmotische waarde buiten een cel hoger is dan in de cel, gaat er water de cel uit
op een bepaald moment laat het cytoplasma los van de celwand: plasmolyse (er is geen turgor meer)
doordat er water de cel uitgaat, neemt de osmotische waarde in de cel toe
na enige tijd is de concentratie in de cel gelijk aan die buiten de cel
de cel (het cytoplasma) verandert niet meer van grootte
grensplasmolyse de overgang van een cel met een turgor naar een cel met plasmolyse
de concentraties binnen en buiten de cel zijn precies gelijk
het cytoplasma ligt los tegen de celwand; de turgor = 0
bij plasmolyse en grensplasmolyse heeft de celwand zijn kleinste
grootte gekregen
Bij verdere krimping van de cel (cytoplasma) bij plasmolyse, wordt
de celwand niet kleiner.
bij plasmolyse bevindt zich tussen celwand en cytoplasma
dezelfde oplossing als buiten de celwand (de celwand is namelijk
permeabel)
Omdat de celwand permeabel is, is de concentratie in een celwand is
altijd gelijk aan die van de oplossing buiten de celwand.
B1 - thema 3 - Genetica
Chromosomen bevatten het erfelijke materiaal van een cel. Ze
bevinden zich in een kern.
En chromosoom bestaat uit n lang DNA-molecuul met eiwitten er
omheen. Chromosomen zijn in een gewone kern niet zichtbaar. Tijdens
de delingen van de cel verkorten ze zich door te spiraliseren en
dan zijn ze wel te zien met een gewone microscoop.
Tijdens de deling blijkt n chromosoom uit twee draden (chromatiden)
te bestaan die op n plaats aan elkaar zitten: het centromeer.
De twee chromatiden in hetzelfde chromosoom zijn identiek aan
elkaar.
Het aantal chromosomen per celkern is voor elke soort organisme
constant. Bij de mens zijn er 46 chromosomen per celkern.
Chromosomen in lichaamscellen komen in paren voor, hierdoor is
altijd aantal altijd even.De twee chromosomen van n paar zijn niet
identiek aan elkaar, maar ze zien er wel hetzelfde uit. Ze zijn
even lang en hebben het centromeer op dezelfde plaats. De
chromosomen in n paar zijn homoloog.Karyogram: een vaste
rangschikking van chromosomen naar grootte en naar plaats van het
centromeer.Het aantal verschillende typen chromosomen in n cel
wordt aangegeven met de letter 'n' (n = een natuurlijk getal). Bij
de mens geldt n = 23. Het totale aantal chromosomen in een
lichaamscel geven we aan met 2n.
Een cel met 2n chromosomen noemen we diplod. Voor een lichaamscel
van de mens geldt dus 2n = 46.Diplod: een cel bevat van ieder type
chromosoom er twee. Er zijn dus 2n chromosomen.
Haplod: een cel bevat van ieder chromosoompaar er slechts n. Er
zijn dus n chromosomen.Gameet: een voortplantingscel (b.v. eicel,
zaadcel, stuifmeelkorrel)
Gameten zijn altijd haplod (n).
Gameten worden gemaakt door een deling waarbij het aantal
chromosomen wordt gehalveerd.Zygote: een bevruchte eicel
Een zygote ontstaat uit versmelting van twee gameten en is dus
altijd diplod (2n).
Van ieder paar chromosomen in een diplode cel is er n afkomstig van
de moeder en n van de vader. Gen: een deel van een chromosoom (DNA)
dat de informatie bevat voor n erfelijk eigenschap. Genotype: de
informatie over de erfelijke eigenschappen (of genen) van een
individu.
Deze eigenschappen hoeven niet zichtbaar/waarneembaar te
zijn.
Het genotype ontstaat op het moment dat de genen/chromosomen van
zaadcel en eicel bij elkaar komen (bevruchting).Fenotype: alle
waarneembare eigenschappen van een individu.
Het fenotype wordt bepaald door het genotype en het milieu.
Op sommige eigenschappen heeft het milieu veel invloed b.v. de
spierontwikkeling bij een bodybuilder. Op andere eigenschappen
heeft het milieu geen invloed b.v. de bloedgroep.Modificatie: een
verandering van het fenotype onder invloed van het milieu. (Deze
verandering is niet erfelijk; het genotype is niet veranderd.)
Locus: de plaats van een gen in een chromosoom.
In een lichaamscel zijn overeenkomstige loci aanwezig; namelijk op
ieder chromosoom van een paar n.Allel: elk van de genen die op een
bepaald locus kan voorkomen.
Per locus zijn meestal twee allelen mogelijk: b.v.het allel blauwe
ogen en het allel bruine ogen hebben dezelfde locus.
Verschil tussen het gebruik van gen en allel: gen mag je altijd
gebruiken, maar allel uitsluitend als de genen een overeenkomstig
locus hebben.Homozygoot: het genotype bestaat uit twee gelijk
allelen.
Heterozygoot: het genotype bestaat uit twee verschillende
allelen.Bij (bijna) alle erfelijkheidsopgaven maakt men gebruik van
eigenschappen die niet door het milieu worden benvloed. In die
situatie wordt het fenotype uitsluitend bepaald door het genotype.
Je mag hier vanuit gaan tenzij in de opgaven uitdrukkelijk iets
anders wordt aangegeven.Dominant allel: een allel dat altijd tot
uiting komt in het fenotype.
Een organisme met het fenotype van het dominante allel kan zowel
homo- als heterozygoot zijn.
Recessief allel: een allel dat alleen tot uiting komt in het
fenotype als er geen dominant allel is.
Een organisme met het fenotype van het recessieve allel is altijd
homozygoot.
Bij intermediaire overerving is er geen sprake van dominant en
recessief.
Het heterozygote organisme heeft een apart fenotype, b.v. de
homozygote planten hebben rode of witte bloemen en de bloemen van
een heterozygoot zijn roze.Voor allelen gebruiken we altijd n
letter. Je mag iedere letter gebruiken behalve de X en Y.Een
dominant allel geven we aan met een hoofdletter, (b.v. het allel A
voor zwart haar is dominant.)
Een recessief allel geven we aan met een kleine letter, (b.v. het allel a voor wit haar is recessief.)
Homozygoot = AA of aa
Heterozygoot = Aa (de hoofdletter eerst)Bij intermediaire
overerving mag je verschillende manieren gebruiken om het genotype
aan te geven: gebruik net als bij een andere kruising een
hoofdletter en een kleine letter (de hoofdletter is dan echter niet
dominant),
gebruik b.v. de volgende schrijfwijze AR en AW of Hz en Hb of E1 en E2.
Monohybride kruising: een kruising waarbij slechts op n gen
wordt gelet.
P = ouders
F1 = nakomelingen van de P
F2 = nakomelingen van F1 x F1Veronderstel dat het allel A (= bruin)
dominant is over het allel a (wit).
We kruisen eerst twee homozygote dieren (P) en daarna de
nakomelingen (F1) onderling.
Er ontstaan dan altijd dezelfde vaste
verhoudingen.fenotypengenotypen
P
gameten
F1
F1 x F1
gameten
F2bruin x wit
allemaal bruin (uniform)
bruin x bruin
bruin : wit = 3 : 1AA x aa
A a
Aa
Aa x Aa
A of a A of a
Conclusies trekken bij monohybride kruisingen met een dominant en
recessief allel.gegevensconclusie
Beide ouders hebben een verschillend fenotype en alle
nakomelingen hebben het fenotype van n van de ouders. Het fenotype
van de nakomelingen wordt bepaald door het dominante allel.
Beide ouders zijn homozygoot Aa x aa.
(Deze conclusie mag alleen als het aantal nakomelingen erg groot
is.)
Beide ouders hebben hetzelfde fenotype en n (of meer)
nakomelingen hebben een ander fenotype. De nakomeling(en) met het
andere fenotype is (zijn) homozygoot recessief (aa).
De beide ouders zijn heterozygoot (Aa x Aa).
Verhouding van de fenotypen bij de nakomelingen is 3 : 1. Ouders zijn beide heterozygoot en hebben het dominante fenotype. Ouders zijn Aa x Aa.
Beide ouders hebben een verschillend fenotype en bij een nakomeling komt het recessieve allen tot uiting. De ouder met het dominante fenotype is heterozygoot. Ouders zijn Aa x aa.
Stamboom
Bepaling welk allel dominant is.
Zoek in de stamboom naar twee ouders die hetzelfde fenotype hebben
en die een nakomeling krijgen met een ander fenotype. Het allel dat
het fenotype van de nakomeling bepaalt, is recessief.Voorbeeld van
bepaling genotype als het fenotype bekend is. Ouders (1 en 2) zijn
heterozygoot (Aa x Aa). Dus de kans dat een kind ook heterozygoot
is, is .
Zoon 3 heeft het recessieve kenmerk en kan dus nooit Aa zijn. Zijn genotype is aa.
Zoon 4 heeft minstens 1x het dominante allel. Hij kan dus nooit aa zijn.
Zoon 4 is dus AA of Aa.
De kans dat hij heterozygoot is, is 2/3 (want AA : Aa = 1 : 2).
De kans dat hij homozygoot (AA) is, is 1/3.
In een stamboom mag je nooit met verhoudingen werken. Er zijn
veel te weinig nakomelingen.
b.v. een man met blauwe ogen en een vrouw met bruine ogen krijgen
drie kinderen met blauwe ogen. Hieruit kun je niet de conclusie
trekken dat blauwe ogen dominant is omdat alle nakomelingen blauwe
ogen hebben. Geslachtschromosomen: n paar chromosomen dat bepaalt
of een organisme mannelijk of vrouwelijk is.
Autosomen: alle chromosomen behalve de geslachtschromosomen (dus
bij de mens 22 paren).De geslachtschromosomen zijn een X- en een
Y-chromosoom. Ze zijn niet homoloog; de genen in het X- en
Y-chromosoom zijn niet gelijk.
Bij de mens heeft een vrouw twee X-chromosomen (XX) en een man een
X- en een Y-chromosoom (XY). Iemand met een Y-chromosoom is altijd
een man (b.v. XXY).
Bij sommige organismen (vogels) is een mannetje XX en een vrouwtje
is XY.Een eicel bevat altijd n X-chromosoom.
Een spermacel bevat n X-chromosoom of n Y-chromosoom (dus 50% kans
op elk).
X-chromosomaal: de genen liggen in het X-chromosoom. De genen van
het X-chromosoom liggen niet in het Y-chromosoom. X-chromosomale
genen kunnen dominant, recessief of intermediair
overerven.X-chromosomale allelen kunnen op de volgende manieren
worden aangegeven: vrouw = XAXA, XAXa, XaXa of AA, Aa, aa
man = XAY, XaY of A -, a - ( - geeft het Y-chromosoom weer).
Een vrouw heeft altijd twee X-chromosomale allelen en een man
altijd maar n.
Vrouwen kunnen homo- of heterozygoot zijn; mannen zijn nooit homo-
of heterozygoot voor X-chromosomale genen. Een vrouw die
heterozygoot is, wordt draagster genoemd.Bij de overerving van een
X-chromosomaal gen (o.a. in stambomen) kun je gebruik maken van de
volgende regels: Een zoon krijgt van de moeder altijd het
X-chromosoom met een X-chromosomaal allel.
Is de moeder homozygoot recessief (aa) dan kan de zoon nooit het
dominante fenotype hebben (A).
Een vader geeft altijd een X-chromosomaal allel aan zijn
dochter.
Heeft de vader het dominante allel (A ) dan heef de dochter nooit
het recessieve fenotype (aa).
Een vader geeft aan zijn zonen altijd het Y-chromosoom en dus nooit een X-chromosomaal allel.
Reciproque kruising: hierbij wordt het geslacht
omgedraaid.
b.v. de reciproque kruising van roodogig vrouwtje x witogig
mannetje (AA x a - ) is witogig vrouwtje x roodogig mannetje (aa x
A - ).Bij een kruising met X-chromosomale genen geeft een
reciproque kruising een ander resultaat.
Bij een kruising met autosomale genen geeft een reciproque kruising
hetzelfde resultaat (AA x aa is identiek aan aa x AA) Een dihybride
kruising is een kruising waarbij twee genen betrokken zijn.
Een heterozygoot organisme (AaBb) maakt 4 verschillende gameten:
AB, Ab, aB en ab.fenotypengenotypen
P
gameten
F1
F1 x F1
gameten
F2zwart-ruw x wit-glad
allemaal zwart-ruw (uniform)
zwart-ruw x zwart-ruw
zwart-ruw : zwart-glad : wit-ruw : wit-glad =
9 : 3 : 3 : 1AABB x aabb
AB ab
AaBb
AaBb x AaBb
AB - Ab AB - Ab
aB - ab aB - ab
Als we te maken hebben met een kruising met dominante en recessieve
allelen dan vinden we bij de kruising AaBb x AaBb altijd bij de
fenotypen een verhouding van 9 : 3 : 3 : 1. Dit mag je ook
omdraaien.
Als je bij de nakomelingen een verhouding vindt die van
bovenstaande verhouding is afgeleid zoals b.v. 15 : 1 of 9 : 4 : 1
dan heb je meestal ook te maken met de kruising AaBb x AaBb (er
zijn dan twee genen en vier allelen bij betrokken).Voorbeeld
berekening bij onafhankelijke overerving (de genen liggen op
verschillende chromosomen):zwart-ruw x zwart-ruw = AaBb x AaBb
(zwart is dominant over wit en ruw is dominant over glad)Eerst
wordt de kans bij het ene gen berekend en daarna die bij het andere
gen.
Dan worden de kansen gecombineerd (met elkaar vermenigvuldigd).Kans
per gen: Aa x Aa kans op zwart = 3/4
kans op wit = 1/4
Bb x Bb kans op ruw = 3/4
kans op glad = 1/4 Kans bij twee genen:
kans op zwart-ruw = 3/4 . 3/4 = 9/16
kans op zwart-glad = 3/4 . 1/4 = 3/16
kans op wit-ruw = 1/4 . 3/4 = 3/16
kans op wit-glad = 1/4 . 1/4 = 1/16
Bij onafhankelijke overerving kun je een dihybride kruising
opvatten als twee verschillende monohybride kruisingen.Beredeneren
van de ouders als de nakomelingen gegeven zijn:
verhouding van de fenotypen bij de nakomelingen: 3 : 1 P = Aa x
Aa
1 : 1 P = Aa x aa
uniform minstens n van de ouders is homozygoot
Meerdere allelen per gen
Meestal zijn er maar twee allelen per gen (b.v. A en a). Soms zijn
er drie of meer.
Deze allelen kunnen dominant, recessief en intermediair zijn.En gen
met drie allelen: b.v. bij de bloedgroepen; IA, IB, i of haarkleur
Hz, Hb, h.
Er is zowel sprake van dominant en recessief (Hz en h) als van
intermediair Hz Hb.Letale factor: de nakomeling die homozygoot is
voor dit allel is niet levensvatbaar.
Een letale factor is (in principe) niet dominant.
Er ontstaat bij de fenotypen van de (levende) nakomelingen een
verhouding van 1 : 2.Gekoppelde genen: de genen liggen in hetzelfde
chromosoom. Ze erven niet onafhankelijk over.
X-chromosomale genen zijn altijd gekoppeld.Voorbeeld van een
kruising: Veronderstel dat de allelen A en B gekoppeld zijn en we
de volgende kruising hebben: AaBb x AaBb (zie afb.
hiernaast).
Noteer altijd de ligging (lineair) van de allelen op de
chromosomen.
Er worden maar twee verschillende gameten gemaakt (AB en ab) de
gameten Ab en aB komen niet voor.
Er ontstaat bij de genotypen van de nakomelingen een verhouding: 1
: 2 : 1 (in plaats van 9 : 3 : 3 : 1).
Opm. het is mogelijk dat bij andere organismen de allelen A en b
gekoppeld zijn. De nakomelingen zijn dan heel anders.
Crossing-over: de koppeling wordt verbroken, er ontstaan
recombinanten.
Dus bij een organisme met het genotype AaBb komen dan vier
verschillende gameten (AB, Ab, aB en ab) voor.
Crossing-over komt geregeld voor en is dus ook mogelijk in een
stamboom.Recombinatie: het ontstaan van nieuwe combinaties van
allelen (de kruising AABB x aabb levert als recombinanten AAbb en
aaBB op).Recombinanten ontstaan bij: onafhankelijke overerving
crossing-over
Bij volledige koppeling zijn er gn recombinanten.
Wanneer b.v. de allelen A en b volledig gekoppeld zijn, worden er
geen gameten gemaakt met de allelen A en B.Er zijn in elk
chromosoom vele genen aanwezig die gekoppeld overerven. Alle genen
in n chromosoom samen noemen we een koppelingsgroep. Het aantal
koppelingsgroepen is gelijk aan het aantal paren chromosomen. Bij
de mens zijn er dus 23 koppelingsgroepen.Veredeling: men probeert
gunstige eigenschappen te combineren door bewust bepaalde
organismen met elkaar te kruisen. In de natuur ontstaat door
recombinatie een grote variatie; hierdoor heeft een soort een
grotere overlevingskans
B1 - thema 5 - Homeostase
Homeostase is het verschijnsel dat bepaalde waarden in het lichaam als gevolg van terugkoppeling, schommelen rond een bepaalde normwaarde.
Homeostase zorgt voor een constant intern milieu. Dit gebeurt
o.a. door lever, nier, longen en huid.
Het interne milieu wordt gevormd door het bloed en de
weefselvloeistof.
(De ruimten in de darmen, longen en urineblaas horen tot het
externe milieu.)De normwaarde kan gehandhaafd worden door een
regelkring. Een regelkring is een proces waarbij het effect ervoor
zorgt dat de actie benvloed wordt.Bij een regelkring zijn twee
mogelijkheden: negatieve terugkoppeling: b.v. als de bloeddruk
stijgt, wordt het hart geremd zodat de bloeddruk daalt
positieve terugkoppeling: b.v. een hormoon stimuleert zijn eigen productie/afgifte (oestrogeen stimuleert LH dit stimuleert follikel meer oestrogeen)
Homeostatische regelingen vinden meestal plaats door negatieve terugkoppeling.Bij homeostase spelen een rol: opname: in darmen en longen,
uitscheiding: in longen, lever en nieren,
opslag: glycogeen in lever en spieren,
vetten in het onderhuidse bindweefsel en geel beenmerg.
Uitscheiding is het verwijderen van overtollige en schadelijke
stoffen uit het organisme. Deze stoffen bevinden zich in het
interne milieu (= bloed en weefselvloeistof).
De afgifte van onverteerbare resten is gn uitscheiding omdat deze
stoffen niet echt in het lichaam (interne milieu) opgenomen zijn
geweest.De regeling van de lichaamstemperatuur bij homoiotherme
dieren (dieren met een constante lichaamstemperatuur zoals vogels
en zoogdieren) doorbloeding: neemt toe bij een hogere temperatuur;
er wordt dus meer warmte door straling door het bloed aan de
omgeving afgegeven
zweetkliertjes: door de sterkere doorbloeding gaan ze meer transpiratievocht produceren; dit vocht komt op de huid waar het verdampt; deze verdamping kost warmte zodat de huid afkoelt
haarspiertjes: bij een lage temperatuur trekken ze samen; hierbij komt warmte (van de dissimilatie) vrij; door het samentrekken gaan de haren rechtop staan zodat de isolerende laag lucht tussen de haren groter wordt.
bij het samentrekken van andere spieren ontstaat ook warmte; rillen en klappertanden
Bij de werking van het zenuwstelsel spelen een rol: receptoren: zintuigcellen die impulsen naar het centrale zenuwstelsel sturen. Ze reageren op prikkels.
effectoren: spieren en klieren die reageren op impulsen.
Indeling van het zenuwstelsel naar bouw (ligging): centrale zenuwstelsel: grote hersenen, kleine hersenen, hersenstam en ruggenmerg
perifere zenuwstelsel: zenuwen
Indeling van het zenuwstelsel naar functie: animale zenuwstelsel: regelt vooral de bewuste reacties en de houding en beweging van het lichaam.
autonome zenuwstelsel: regelt de werking van de inwendige organen
Een impuls is een elektrisch stroompje dat zich door een zenuw
verplaatst.
Een prikkel is een invloed uit het milieu op een organisme (b.v.
geluid, licht, geuren).Een neuron (zenuwcel) bestaat uit:
cellichaam met kern: ligt in of dichtbij het centrale
zenuwstelsel
dendrieten: uitlopers die impulsen geleiden richting het cellichaam
axonen: uitlopers die impulsen geleiden van het cellichaam af
Myelineschede: een isolerende laag rondom uitlopers, gevormd door cellen. Tussen deze cellen zitten insnoeringen.Typen neuronen: sensorisch neuron: geleidt impulsen van een receptor naar het centrale zenuwstelsel
motorisch neuron: geleidt impulsen van het centrale zenuwstelsel naar de effector (= spier of klier); een motorisch neuron dat naar een klier loopt wordt ook wel secretorisch genoemd
schakelneuron: geleidt impulsen binnen het centrale zenuwstelsel
Een zenuw bestaat uit een bundel uitlopers van neuronen omgeven door een bindweefsellaag.Typen zenuwen: gevoelszenuw: alleen uitlopers van sensorische neuronen
bewegingszenuw: alleen uitlopers van motorische neuronen
gemengde zenuw: uitlopers van sensorische en motorische neuronen
Impuls
Het celmembraan van een zenuwcel heeft een natrium-kaliumpomp
(enzymen) die er voor zorgt dat er een verschil is tussen ionen
binnen en buiten het celmembraan. Door dit verschil in ionen is er
een ladingsverschil van ongeveer - 70 mV. Buiten is + en binnen is
-.
Bij een impuls verandert de lading van het celmembraan, de
buitenkant wordt - en de binnenkant +. Na een impuls moet het
celmembraan zijn oorspronkelijke lading weer terug krijgen. Daarna
kan er pas weer een nieuwe impuls ontstaan.Een impuls kan ontstaan
als een neuron wordt geprikkeld. De prikkel moet dan wel een
bepaalde waarde (drempelwaarde) overschrijden.
De impuls ontstaat volgens het alles-of-niets-principe. Als de drempelwaarde in een neuron overschreden is ontstaat altijd een zelfde actiepotentiaal.
Een sterkere prikkel veroorzaakt niet een grotere impuls maar een hogere impulsfrequentie.
SynapsEen synaps is een contactplaats waar impulsen worden
doorgegeven; zoals tussen twee neuronen of tussen een neuron en een
spier.Als impulsen aankomen bij het uiteinde van het axon storten
synaptische blaasjes hun inhoud (= transmitterstof) in de
synaptische spleet.
De transmitterstof gaat door de spleet en hecht zich aan het
membraan van het andere neuron.Afhankelijk van het type
transmitterstof zijn er twee effecten mogelijk. er kan een impuls
ontstaan (= excitatie),
het ontstaat van een impuls wordt geremd (= inhibitie).
Stimulerende (= exciterende) transmitterstoffen zijn: acetylcholine en noradrenaline (een stof die vergelijkbaar is met het hormoon adrenaline)
Er zijn ook remmende (= inhiberende) transmitterstoffen.
Het synaptische blaasje van n neuron bevatten allemaal dezelfde transmitterstof.
Bij een synaps kan de impuls maar in n richting worden doorgegeven omdat er maar aan n kant synaptische blaasjes zijn.
Reflex: een vaste, snelle, onbewuste reactie op een prikkel. Er gaan geen impulsen naar de hersenen.Een reflex gaat buiten de grote hersenen om maar kan vaak wel door de grote hersenen onderdrukt worden. De hersenen sturen dan impulsen naar de cellichamen van de motorische cellen. Daar worden dan inhiberende neurotransmitters vrijgemaakt.Reflexen spelen een rol bij: houding: kniepeesreflex
beweging: evenwicht
bescherming: hoestreflex, pupilreflex, traanreflex
Een reflexboog bestaat uit: receptor: een zintuig waar bij prikkeling impulsen ontstaan
conductor: neuronen geleiden de impulsen (sensorisch neuron schakelneuron motorisch neuron).
effector: spieren of klieren die geremd of gestimuleerd kunnen worden. Dit gebeurt doordat er een inhiberende of exciterende neurotransmitter vrijkomt bij de synapsen tussen schakelcellen en de cellichamen van motorische neuronen (in het ruggenmerg).
Bij een reflex trekken sommige spieren samen en andere spieren
verslappen. Een deel van de reflexen (b.v. de reflexen van het
hoofd) verloopt niet via het ruggenmerg maar via de hersenstam (de
verbinding tussen hersenen en ruggenmerg).Autonome zenuwstelsel
(vegetatieve zenuwstelsel): regelt de werking van inwendige
organen. Deze organen worden doelwitorganen genoemd.
Veel centra van het autonome zenuwstelsel bevinden zich in de
hersenstam: centra die o.a. de ademhaling, temperatuur en hartritme
regelen. Het belangrijkste deel van de hersenstam is de
hypothalamus, waaraan de hypofyse vastzit.Er is een dubbele
innervatie: er loopt een remmende en stimulerende zenuw naar de
inwendige organen.
Niet alle organen worden geregeld door twee zenuwen. De
skeletspieren worden maar door n zenuw gennerveerd.Het autonome
zenuwstelsel kan ingedeeld worden in: orthosympathisch
(sympathisch): versnelt de dissimilatie en andere processen die
nodig zijn voor activiteiten t.o.v. het uitwendige milieu; er kan
arbeid verricht worden. Het orthosympathische zenuwstelsel heeft
dezelfde werking als het hormoon adrenaline. De orthosympathisch
zenuwen lopen vanuit het ruggenmerg naar de grensstrengen
(zenuwknopen) en daarna na de organen.
parasympathisch: bevordert de assimilatie, spijsvertering en andere processen die nodig zijn voor herstel of groei.
Het ademcentrum (in de hersenstam) stimuleert de
ademhalingsspieren als de pCO2 in het bloed stijgt.Het hart trekt
autonoom samen: de sinusknoop in de boezem zendt impulsen die eerst
naar de boezems gaan en daarna via een zenuwknoop naar de
kamers.
De sinusknoop wordt gestimuleerd door een centrum in de
hersenstam.
Ook hormonen (o.a. adrenaline) stimuleren het hartritme.Een gewone
klier geeft zijn product af via een afvoerbuis.
Een hormoonklier geeft zijn product af aan het bloed.Alleen
doelwitorganen (met de juiste receptoreiwitten) reageren op
hormonen.De mate van reactie van een doelwitorgaan wordt bepaald
door de concentratie van het hormoon in het bloed.
Hormonen worden door de lever afgebroken en moeten dan ook steeds
opnieuw geproduceerd worden.Het hormoonstelsel regelt meestal
langzame, langdurige processen zoals de groei.In vet oplosbare
hormonen kunnen door het celmembraan heen. Het celmembraan bestaat
voor het grootste deel uit fosfolipiden (vetten).Hormonen werken
door zich te binden aan een receptoreiwit in het: cytoplasma (het
hormoon moet het celmembraan kunnen passeren). Er ontstaat een
hormoon-receptorcomplex in het cytoplasma.
Dit complex gaat naar een gen (DNA) in de kern.
Het gen wordt geactiveerd en geeft op zijn beurt opdracht voor het maken van een eiwit.
Van een eiwit kan een enzym gemaakt worden.
Een enzym zorgt ervoor dat een chemische reactie verloopt.
celmembraan: na de binding komt een second messenger vrij die op zijn beurt een enzym activeert.
Neurosecretie
In de hypothalamus vindt neurosecretie plaats.
De hypofyse is verbonden met de hypothalamus.Neurosecretie:
neuronen maken neurohormonen die op de volgende manieren naar de
hypofyse gaan: Via axonen gaan oxytocine en ADH naar de hypofyse.
Daar worden ze opgeslagen of aan het bloed afgegeven.
Via bloedvaten gaan releasing factors naar de hypofyse en stimuleren of remmen daar de afgifte (productie) van de andere hypofysehormonen.
De hypothalamus reageert op impulsen van allerlei zintuigen (receptoren).Hypofyse maakt de volgende hormonen: FSH
LH
Prolactine: productie van melk door de melkklieren
Groeihormoon: stimuleert vooral de lengtegroei van beenderen tijdens de puberteit
TSH: stimuleert de schildklier tot een grotere productie/afgifte van thyroxine Opslag in de hypofyse en afgifte van de volgende neurohormonen die in de hypothalamus gemaakt zijn:
Oxytocine: samentrekken van de baarmoederspieren (bij de bevalling) en melkafgifte door melkklieren
ADH bevordert dat er minder water in de urine komt, hierdoor is er meer water in het bloed zodat de osmotische waarde van het bloed daalt.
Schildklier: maakt thyroxine (hier is jood voor nodig)
Thyroxine bevordert de stofwisseling (dissimilatie en
groei/ontwikkeling).
Door thyroxine stijgt de lichaamstemperatuur en wordt de
hoeveelheid glucose in het bloed verhoogd.Regelkring met negatieve
terugkoppeling
De schildklier wordt gestimuleerd door het TSH uit de
hypofyse.
De hypothalamus maakt een stof (TRF = releasing factor) die de
hypofyse stimuleert om meer TSH te maken.
Thyroxine, in het bloed, remt de hypofyse (afgifte van TSH) en de
hypothalamus (afgifte TRF).Vergroting schildklier
Bij een tekort aan jood ontstaat krop of struma. Voor het maken van
thyroxine is jood nodig.
Er kan geen thyroxine gevormd worden en dus worden hypothalamus en
hypofyse niet meer geremd. Hierdoor komt er veel TSH in het bloed.
De schildklier wordt voortdurend gestimuleerd en wordt daardoor
groter.Eilandjes van Langerhans in de alvleesklier maken twee
hormonen die het bloedsuikergehalte regelen. (De alvleesklier heeft
ook een afvoerbuis om alvleessap af te kunnen geven aan de
darmen.)insuline: verlaagt het glucosegehalte in het bloed door:
verhoging permeabiliteit van celmembranen voor glucose (bij spier-
en levercellen)
stimulering van vorming van glycogeen uit glucose (in spier- en levercellen)
glucagon: verhoogt het glucosegehalte tot het normale niveau (zet glycogeen om in glucose)
Bijnieren: cellen in het merg maken adrenaline.Adrenaline bevordert de dissimilatie: verhoging van hartfrequentie, ademhaling.
verhoging bloedsuikergehalte boven de normwaarde door de omzetting van glycogeen in glucose.
verwijding bloedvaten naar o.a. skeletspieren en hersenen.
Adrenaline kan in korte tijd in een grote hoeveelheid in het bloed komen (b.v. bij schrik).
B1 - thema 7 - Bescherming
Huid van de mens:
opperhuid: bestaat uit twee lagen zonder bloedvaten: kiemlaag en hoornlaag hoornlaag: dode afgestorven epitheelcellen met hoornstof (en soms pigment)
kiemlaag: bestaat uit delende epitheelcellen
onder invloed van UV-licht maken pigmentcellen in de kiemlaag
pigment
De opperhuid heeft instulpingen in de lederhuid: haren: groeien
vanuit een haarzakje
talgklier: bevindt zich meestal bij een haar; maakt een vettige stof (talg) om de huid soepel te houden
zweetklier: dient voor de temperatuurregeling
lederhuid: bestaat uit bindweefsel bloedvaten (temperatuurregeling door regeling van de doorbloeding)
zintuigjes (tast, druk, pijn en temperatuur)
haarspiertjes (trekken samen bij een lage temperatuur)
onderhuids bindweefsel: bevat veel vetcellen (warmte-isolatie; reservestof)
Functies van de huid: bescherming tegen: uitdroging; hoornlaag
bacterin; hoornlaag
beschadigingen (eelt); hoornlaag
U.V.-licht (pigment, gemaakt in de kiemlaag)
regeling temperatuur; lederhuid (bloedvaten, zweetkliertjes en haarspiertjes)
De regeling van de lichaamstemperatuur bij homoiotherme dieren; dit zijn dieren met een constante lichaamstemperatuur (warmbloedig); vogels en zoogdieren: doorbloeding: neemt toe bij een hogere temperatuur; er wordt dus meer warmte door straling door het bloed aan de omgeving afgegeven
zweetkliertjes: door de sterkere doorbloeding gaan ze meer transpiratievocht produceren; dit vocht komt op de huid waar het verdampt; deze verdamping kost warmte zodat de huid afkoelt
haarspiertjes: bij een lage temperatuur trekken ze samen; hierbij komt warmte (van de dissimilatie) vrij; door het samentrekken gaan de haren rechtop staan zodat de isolerende laag lucht tussen de haren groter wordt.
bij het samentrekken van andere spieren ontstaat ook warmte; rillen en klappertanden
Het lichaam beschermt zich tegen ziekteverwekkers, zoals allerlei micro-organismen. Bacterin maken je ziek doordat ze giftige stoffen produceren.
Virussen maken je ziek doordat ze gastheercellen doden.
Schimmels tasten o.a. je huid en luchtwegen aan.
Dekweefsel (epitheel) vormt de eerste laag die ziekteverwekkers en
lichaamsvreemde stoffen tegenhoudt.
Dekweefsel bevindt zich in de huid, longen, darmen
e.d.Onschadelijke bacterin op je huid beschermen je tegen
ziekteverwekkers. De ziekteverwekkers kunnen zich niet of zeer
moeilijk vermenigvuldigen omdat al het voedsel verbruikt is door de
onschadelijke bacterin.Het maagzuur doodt de bacterin die met de
mond (voedsel) naar binnen gekomen zijn.
Enzymen in slijmvliezen breken ziekteverwekkers af.In het rood
beenmerg van platte botten en uiteinden van pijpbeenderen ontstaan
door deling stamcellen.
Stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot: rode bloedcellen: de kern
verdwijnt
bloedplaatjes: de cellen vallen uit elkaar
fagocyten: witte bloedcellen die door fagocytose ziektekiemen insluiten
lymfocyten: witte bloedcellen die een ontwikkeling doormaken in thymus, milt en lymfeklieren
Afweer kan zijn: aspecifiek: allerlei ziekteverwekkers worden
tegengehouden of onschadelijk gemaakt huid, maagzuur en
slijmvliezen
fagocytose door granulocyten en macrofagen
granulocyten bevatten lysosomen die helpen bij het afbreken van
ingesloten ziektekiemen
specifiek: er wordt op maar n antigeen (ziekteverwekker) gereageerd. humorale afweer: afweer door antistoffen die zich in lichaamsvloeistoffen (bloedplasma, lymfe, weefselvloeistof) bevinden.
cellulaire afweer: cytotoxische T-cellen maken genfecteerde cellen onschadelijk
Antigenen: stoffen waaraan een cel herkend kan worden. Elk individu
heeft zijn eigen combinatie antigenen.
Het zijn grote moleculen (meestal eiwitten en soms koolhydraten)
die zich aan de buitenkant van het celmembraan
bevinden.Antistoffen: Y-vormige moleculen die zich aan antigenen
binden.
Antistoffen zijn eiwitten: immunoglobulinen (Ig).Antistoffen kunnen
door hun Y-vorm meerdere antigenen aan elkaar koppelen omdat ze
minstens twee plaatsen hebben waaraan antigenen gebonden kunnen
worden. Het complex dat ontstaat, kan gemakkelijker door
fagocyterende cellen worden opgenomen.Receptoreiwitten: onderdeel
van het MHC-systeem. Bevinden zich aan de buitenkant van het
celmembraan.
Receptoreiwitten zijn specifiek; ze kunnen zich aan n bepaald
antigeen binden; het antigeen wordt dan herkend. Overzicht witte
bloedcellen: fagocyten granulocyten: bevatten lysosomen ('korrelig'
cytoplasma): totale afbraak van ziekteverwekkers
macrofagen: grote cellen die antigenen afbreken en de brokstukken presenteren aan de lymfocyten, die hierdoor gestimuleerd worden om antistoffen te produceren
lymfocyten B-lymfocyten: ontwikkelen zich in het beenmerg en milt: ze kunnen zich verder ontwikkelen tot: plasmacellen deze maken een bepaalde antistof
geheugencellen: bevatten de informatie voor het maken van een bepaalde antistof
T-lymfocyten: ontwikkelen zich in de thymus: hier 'leren' ze het verschil tussen lichaamseigen en lichaamsvreemd. T-helpercel: maakt cytokinen, dit zijn eiwitten die plasmacellen aanzetten tot vorming van antistof
cytotoxische T-cel: doodt genfecteerde cellen en kankercellen
geheugencel: blijft inactief tot een volgende besmetting.
Weefselvloeistof en lymfe
Een deel van het bloed (bloedplasma en witte bloedcellen) gaat door
de wand van de haarvaten heen naar de cellen. We spreken dan van
weefselvloeistof. Een deel van de weefselvloeistof gaat via buizen
(lymfevaten) terug naar de bloedsomloop. Als de weefselvloeistof in
een lymfevat zit noemen we het lymfe. Immuniteit wil zeggen dat je
geen of bijna geen symptomen van een ziekte krijgt als je wordt
besmet. Dit komt omdat er antistoffen in het bloed aanwezig zijn of
dat de antistoffen snel gemaakt kunnen worden.
Na een eerste besmetting ontstaan er geheugencellen (lymfocyten) in
de milt en lymfeknopen. Bij een volgende besmetting kunnen deze
snel antistoffen maken. De (secundaire) afweerreactie is dan veel
heviger.Immunisatie actieve immunisatie; na een besmetting maakt
het lichaam zelf antistoffen. Er worden geheugencellen gemaakt.
Hierdoor is de immuniteit meestal langdurig (b.v.
kinderziekten).
Een vorm van actieve immunisatie is vaccinatie; hierbij worden
verzwakte ziektekiemen (vaccins) ingespoten.
passieve immunisatie; antistoffen, afkomstig uit een ander
organisme, komen in het bloed. Er worden geen geheugencellen
gemaakt en de antistoffen worden na enige tijd afgebroken zodat de
immuniteit kortdurend is.
Een vorm van passieve immunisatie is een serumbehandeling; het
serum (bloedplasma) van een dier dat besmet is bevat antistoffen
tegen de ziekte.
Beide vormen kunnen zowel kunstmatig als natuurlijk zijn: kunstmatig: vaccins en sera
natuurlijk: de ziekte krijgen en daarna genezen of via de placenta antistoffen krijgen van de moeder
Auto-immuniteit: het lichaam maakt antistoffen tegen zijn eigen
eiwitten.
De eigen antigenen worden niet als zodanig herkend. Allergie
(overgevoeligheid): het afweersysteem reageert te sterk op
lichaamsvreemde stoffen (zoals stuifmeel).Seropositief: bij de
persoon kunnen in het bloed antistoffen tegen het HIV (aids-virus)
worden aangetoond. HLA-systeem: antigenen die zich bevinden op het
membraan van witte bloedcellen en andere cellen met een kern (dus
niet bij de rode bloedcellen).MHC-eiwitten vormen een deel van het
HLA-systeem.
Bij het HLA-systeem zijn miljoenen combinaties mogelijk zodat de
kans klein is dat twee willekeurige personen hetzelfde HLA-type
hebben. Bij verwante personen is deze kans veel groter.
Het HLA-systeem speelt een belangrijke rol bij transplantaties. Het
HLA-type van donor moet zoveel mogelijk op dat van de ontvanger
lijken.AB0-bloedgroepen
De antigenen (A en B) van de bloedgroepen zitten op het membraan
van de rode bloedcellen.
De antistoffen (anti-A en anti-B) van de bloedgroepen zitten net
als alle andere antistoffen in het bloedplasma.De bloedgroepen kan
men bepalen door testserum bij het bloed te doen. Dit testserum
bevat b.v. antistof A. Als er na menging, klontering van rode
bloedcellen optreedt, bevat het bloed antigeen A.AB0-groepAB
A
B
0antigenen A + B
antigeen A
antigeen B
gn antigenengn antistoffen A en B
alleen antistof B
alleen antistof A
antistof A en antistof B
Bij een bloedtransfusie mag het bloed van de donor gn vreemde
antigenen bevatten. Dus iemand met bloedgroep AB kan bloed krijgen
van alle andere bloedgroepen. Een donor met bloedgroep 0 heeft geen
antigenen en kan dus zijn bloed aan alle bloedgroepen geven.
Bij een bloedtransfusie spelen de antistoffen in het bloed van de
donor geen of bijna geen rol. Deze antistoffen zijn maar in een
kleine hoeveelheid aanwezig (worden verdund) en worden niet meer
aangemaakt.Bij de AB0-bloedgroepen zijn de antistoffen kort na de
geboorte aanwezig. Deze antistoffen kunnen echter niet door de
placenta.Resusfactor
Rh+ bloed bevat het resusantigeen (= resusfactor); bevindt zich op
het celmembraan van de rode bloedcellen.
Rh- bloed bevat gn resusantigeen: kan wel antistoffen bevatten na
contact (besmetting) met Rh+ bloed.De antistoffen van de
resusfactor kunnen de placenta wel passeren. (De antistoffen tegen
de AB0-bloedgroepen kunnen dat niet).Een resusbaby ontstaat als de
moeder Rh- is en het kind Rh+.
Bij de geboorte is er contact tussen het bloed van moeder en kind.
De moeder gaat dan antistoffen maken tegen het resusantigeen. Bij
een volgende zwangerschap gaan deze antistoffen door de placenta
heen naar het kind. Hierdoor worden bij het kind veel rode
bloedcellen afgebroken.Men kan de vorming van antistoffen (en
geheugencellen) voorkomen door de moeder vlak na de geboorte
antistoffen in te spuiten. Deze antistoffen breken de
resusantigenen, die in het bloed terecht zijn gekomen, snel af. Ze
werken slechts kort en worden daarna afgebroken (vergelijkbaar met
passieve immunisatie). Er zijn geen geheugencellen gemaakt.
B2 - thema 2 - Evolutie
Verklaring van het ontstaan van leven en levensvormen door:
generatio spontanea; leven ontstaat vanzelf als de omstandigheden maar gunstig zijn
schepping
evolutie
Evolutie is een geleidelijke ontwikkeling waarbij uit eenvoudig
gebouwde organismen ingewikkeld gebouwde organismen ontstaan.
Mutatie: een 'spontane' verandering van het erfelijke materiaal die
niet hersteld wordt door enzymen.
De frequentie is zeer gering (b.v. 1 : 100.000).
Recombinatie: het ontstaan van nieuwe combinaties van genen bij
geslachtelijk voortplanting.De evolutietheorie tracht het ontstaan
van verschillende levensvormen te verklaren door gebruik te maken
van de volgende uitgangspunten:mutaties en recombinatie veroorzaken
verscheidenheid binnen populaties;
er worden meer nakomelingen geproduceerd dan er kunnen blijven leven in een bepaald gebied;
de door natuurlijke selectie aan de omstandigheden best aangepaste individuen hebben de grootste overlevingskans;
hierdoor verschuiven genfrequenties in een populatie;
als populaties van elkaar gescheiden zijn, kunnen ze ten opzichte van elkaar veranderen.
Door een groter diversiteit in genotypen heeft een soort een
grotere kans te overleven.Fossielen zijn versteende overblijfselen
van organismen of afdrukken van organismen in gesteenten.
Met behulp van de evolutietheorie tracht men het ontstaan van
bepaalde levensvormen te beschrijven door als het ware terug te
gaan in de tijd via het bestuderen van fossielen.In de diepst
gelegen lagen worden de oudste fossielen gevonden.Homologie: er
zijn overeenkomsten (b.v. eenzelfde grondvorm) door
verwantschap.b.v. de ledematen van gewervelde dieren hebben
hetzelfde bouwplan
Analogie: er zijn overeenkomsten door aanpassing aan hetzelfde
milieu.
b.v. de gestroomlijnde vorm van een vis en een dolfijnHomologie
maakt het aannemelijk dat organismen een gemeenschappelijke
voorouder hebben. Dit kan dus beschouwd worden als een argument
voor de evolutie.Het is aannemelijk dat organismen een
gemeenschappelijke voorouder hebben omdat: de embryonale
ontwikkeling van verschillende soorten organismen overeenkomst
vertoont;
bij verschillende soorten organismen er een grote overeenkomst is in samenstelling van stoffen zoals b.v. DNA.
Regel van Hardy-Weinberg: de allelfrequenties in een populatie
blijven gelijk.
b.v. de frequentie van allel A = p; de frequentie van allel a = q;
dan geldt p + q = 1Voor de volgende generatie geldt: (p + q) = 1
dus AA = p en Aa = 2pq en aa = q.
De allelfrequentie q kun je meestal berekenen door het aantal
individuen met het recessieve kenmerk te tellen. Dit aantal is
gelijk aan q. Daarna kun je p berekenen, want p = 1 - q.De regel
van Hardy-Weinberg gaat op mits: de populatie niet te klein is,
er geen mutaties optreden,
er geen migratie plaatsvindt,
de voortplanting aselect gebeurt; er mag geen selectie plaatsvinden.
Door natuurlijk selectie van allelen met een selectievoordeel
zal de genfrequentie toenemen.
Door mutaties die voordeel opleveren zullen genfrequenties
toenemen.Selectiedruk wil zeggen dat milieufactoren een populatie
kunnen verkleinen.
Is de selectiedruk laag dan blijven veel verschillende genotypen
leven.
Is de selectiedruk hoog dan blijver uitsluitende de best aangepaste
genotypen leven.Genenpool: het totaal van genen in een populatie of
van een soort.
Genen in een genenpool zijn belangrijk om wisselende omstandigheden
te kunnen overleven. Als alle dieren in een populatie dezelfde
genen hadden, zouden alle dieren dood kunnen gaan, bij het
verslechteren van de omstandigheden. Als twee populaties van elkaar
gescheiden zijn, kunnen ze zich op een verschillende manier verder
ontwikkelen.Isolatie treedt o.a. op bij eilanden die ver uit de
kust liggen.In de oeratmosfeer is het leven ontstaan uit organische
stoffen die gevormd zijn uit anorganische stoffen. Dit was mogelijk
omdat er geen zuurstof aanwezig was.De eerste levende wezens waren
prokaryoten zoals bacterin.Uit de prokaryoten zijn de eukaryoten
ontstaan. Eukaryoten hebben organellen zoals kern, endoplasmatische
reticulum en mitochondrin.De verwantschap tussen groepen organismen
kan men weergeven met stambomen. De oudste (minst ontwikkelde)
organismen staan onderin.De kenmerken van de eerste organismen
noemt men primitief.
B2 - thema 3 - Energie
Chemische verbindingen kunnen gebonden energie (= chemische
energie) bevatten. Dit is het geval bij organische stoffen.
Vrije energie komt o.a. voor als warmte, licht en beweging.
Vrije energie kan gebonden worden en het omgekeerde kan
ook.Organische stoffen: alle moleculen met koolstof behalve CO2 en
CO.
b.v. koolhydraten, eiwitten, vetten, vitamines, antistoffen,
antigenen, hormonen, DNA, enzymen.
Anorganische stoffen: alle moleculen zonder koolstof en CO2,
CO.
b.v. H2O, O2, N2, NaCl, kalk, fosfaat.Koolhydraten en vetten
bevatten de elementen CHO.
Eiwitten bevatten de elementen CHONS.Stofwisseling (metabolisme):
alle chemische reacties in een organisme.
Er wordt energie vastgelegd en vrijgemaakt in de vorm van:
chemische energie b.v. in organische stoffen
lichtenergie bij de fotosynthese
bewegingsenergie b.v. samentrekken spieren
warmte
De stofwisseling kan verdeeld worden in: assimilatie: opbouw van opgenomen stoffen tot (organische) stoffen waaruit het organisme bestaat. Het kost energie; deze energie wordt vastgelegd in de gevormde organische stoffen.
dissimilatie: afbraak van organische stoffen waarbij energie
vrijkomt.
Door assimilatie neemt het gewicht van een organisme toe en bij
dissimilatie neemt het af.
Alle organismen hebben een stofwisseling dus hebben ze ook een dissimilatie en assimilatie.De energie van de dissimilatie kan gebruikt worden voor: assimilatie (groei), opbouw van nieuwe cellen
mechanische arbeid (spieren)
warmte - lichaamstemperatuur (vooral bij vogels en zoogdieren); betere reactiesnelheid
actief transport door membranen
Koolstofassimilatie is een vorm van assimilatie die alleen bij autotrofe organismen voorkomt. Er wordt glucose (organisch) gevormd uit water (anorganisch) en koolstofdioxide (anorganisch). Autotroof: in staat om anorganische stoffen om te zetten in organische stoffen (m.b.v. licht of chemi-sche energie) b.v. planten met bladgroen, sommige bacterin
Heterotroof: moet organische stoffen (energie) opnemen (dieren, schimmels, meeste bacterin)
Autotrofe organismen nemen gn organische stoffen op; heterotrofe organismen nemen wel anorganische stoffen (o.a. H2O) opATP: een organische fosforverbinding die energierijk is. ATP kan zijn energie afstaan en wordt dan ADP en Pi (anorganisch).energie vastleggen: ADP + Pi + energie ATP
energie vrijmaken: ATP ADP + Pi
Bij de vorming van ATP neemt de hoeveelheid organische fosfaat
toe en de hoeveelheid anorganische fosfaat af.Dissimilatie levert
o.a. ATP op.
ATP is de enige bruikbare vorm van energie voor een cel. ATP is de
energiebron voor: synthese (o.a. assimilatie, groei)
beweging (spieren)
actief transport (door membranen)
NAD+ en FAD zijn een elektronenacceptoren die energierijke
elektronen en 2H+ kunnen binden.
Er ontstaat dan (NADH + H+) en FADH2.
Beide stoffen kunnen hun energierijke elektronen en waterstofionen
weer afstaan. De energie die dan vrijkomt, kan gebruikt worden voor
de vorming van ATP.De ATP bij de dissimilatie kan op twee manieren
gevormd worden: rechtstreeks uit ADP en Pi
indirect via (NADH + H+) en via FADH2.
De hoeveelheid ATP die via (NADH +H+) en FADH2 ontstaat, is in
de meeste gevallen veel groter dan de hoeveelheid die rechtstreeks
gevormd wordt.
De hele stofwisseling wordt geregeld door enzymen.
Geen enzym geen stofwisselingsreactie.Enzymen versnellen chemische
reacties zonder daarbij zelf verbruikt te worden.
Een substraat is de stof(fen) waarop een enzym inwerkt.
Naam van een enzym: substraat met toevoeging van de uitgang -ase. (b.v. maltase is een enzym dat maltose afbreekt)
Een enzym bestaat meestal uit: een eiwit met een ruimtelijke structuur
een co-enzym; een vitamine of een metaalion
Een enzym werkt door zich te binden aan het substraat zodat er een enzym-substraatcomplex ontstaat. De vorm van het eiwitdeel bepaalt of het enzym op het substraat past.
Eigenschappen van enzymen: ze hebben een eiwitdeel en daardoor is de enzymactiviteit afhankelijk van: temperatuur: eiwitten denatureren (blijvende vervorming) bij een hoge temperatuur
pH (zuurgraad): bij een afwijkende pH denatureren eiwitten
ze zijn specifiek: reactiespecifiek en substraatspecifiek
ze zijn in kleine hoeveelheid werkzaam (worden niet verbruikt)
Bij een te hoge temperatuur vervormt het eiwit in het enzym
blijvend, zodat het enzym niet meer past op het substraat.
Vervorming van eiwitten treedt ook op als de pH verandert.Het
verband tussen de enzymwerking en de temperatuur wordt weergeven
door een optimumkromme met een minimum, optimum en maximum. De
enzymwerking is niet het best bij de maximale temperatuur maar bij
de optimale temperatuur. lage temperatuur: de enzymen hebben te
weinig snelheid: ze werken tijdelijk niet, ze zijn niet
vervormd
hoge temperatuur: eiwit wordt blijvend vervormd; het enzym past niet meer op het substraat en werkt dus niet meer; de moleculen (substraat en enzym) hebben wel een grotere snelheid
Enzymen werken bij een bepaalde temperatuur optimaal; bij deze
temperatuur worden al enzymen beschadigd door denaturatie.
Bij b.v. verhoging van lichaamstemperatuur (koorts) moeten dus meer
enzymen aangemaakt worden.Enzymen bevinden zich vaak niet los in de
cel maar ze zijn gebonden aan membranen of 'opgesloten' in
organellen (b.v. lysosomen, mitochondrin, ribosomen,
chloroplasten).
Membranen bevatten enzymen (permeasen) die voor het actief transport zorgen.
Omdat de werking van enzymen bepaald wordt door temperatuur en pH, wordt de stofwisseling (dus ook de dissimilatie = verbranding) benvloed door deze factoren.
Als de pH daalt, wordt het zuurder.Als de pH afwijkt van het optimum gaan, er eiwitten vervormen. Hierdoor kunnen minder enzymen werken. Het maakt niet uit of de pH te hoog of te laag wordt.Bepaalde geneesmiddelen, gifstoffen en hormonen benvloeden de werking van enzymen: activering: activatoren (hormonen en geneesmiddelen) veranderen de ruimtelijke structuur zodanig dat een enzym-substraatcomplex gemakkelijk gevormd kan worden
concurrerende remming: remstoffen (inhibitors) concurreren met het substraat in het vormen van een enzym-substraatcomplex (b.v. geneesmiddelen)
niet concurrerende remming: remstoffen (inhibitors) veranderen de structuur van het eiwit in een enzym zodanig dat geen enzym-substraatcomplex gevormd kan worden (b.v. zware metalen); deze verandering is onomkeerbaar
De glucose wordt met behulp van zuurstof in een groot aantal
stappen afgebroken. Bij deze stappen komt energie vrij die kan
worden vastgelegd in ATP. Een deel komt vrij in de vorm van
warmte.Slechts een klein deel van de energie die in glucose is
opgeslagen komt rechtstreeks vrij als ATP. De meeste energie komt
vrij doordat stapsgewijs waterstof wordt ontrokken aan de glucose.
Dit gebeurt door NAD+.
NAD+ bindt concurrerende remming. Hierbij ontstaat (NADH + H+) dat
naar de mitochondrin gaat, waar (NADH + H+) veel ATP kan
leveren.
De afbraak van glucose begint door enzymen in het grondplasma (=
het cytoplasma rondom de organellen). De verdere afbraak gebeurt in
de mitochondrin. Voor een goede werking van de mitochondrin is
zuurstof nodig.De arobe dissimilatie van glucose kan men in de
volgende stappen verdelen:Glycolyse: in het grondplasma
De vorming van acetyl co-enzym A in de mitochondrin
Citroenzuurcyclus: in de mitochondrin
Oxidatieve fosforylering: in de mitochondrin
1 Glycolyse
In het grondplasma wordt glucose (C6) afgebroken tot 2
pyrodruivenzuur (C3). Hierbij worden 2 ATP en 2 (NADH + H+)
gevormd. (NADH + H+) gaat naar de mitochondrin waar het ATP kan
leveren.2 Afbraak van pyrodruivenzuur tot acetyl co-enzym ABij de
glycolyse ontstonden 2 moleculen pyrodruivenzuur (C3).
De moleculen pyrodruivenzuur gaan naar de mitochondrin waar ze verder afgebroken worden tot een C2-molecuul (vergelijkbaar met azijnzuur) dat zich bindt aan co-enzym A. Er ontstaat dan acetyl co-enzym A (C2).
Hierbij is 2 H2O nodig en worden 2 CO2 en 2 (NADH +H+) gevormd.
3 Citroenzuurcyclus:De 2 moleculen acetyl co-enzym A (C2) worden aan twee C4-moleculen gebonden zodat er 2 citroenzuur (C6) ontstaat.
De 2 moleculen citroenzuur worden in verschillende stappen afgebroken tot de 2 C4-moleculen die met 2 acetyl co-enzym A weer 2 citroenzuur vormen (een cyclus).
Bij de afbraak van citroenzuur (C6) tot (C4) moeten 2 H2O worden
toegevoegd en komen er 2 CO2 vrij.
Bovendien ontstaan er 2 ATP, 3 x 2 (NADH + H+) en 2 FADH2.
In het totaal zijn 6 moleculen CO2 gevormd (uit een C6-molecuul) en hiervoor zijn 6 moleculen H2O nodig.4 Oxidatieve fosforylering In de mitochondrin worden de elektronen en waterstof van de (NADH + H+) en FADH2 overgedragen aan een elektronentransportketen.
Bij elke overdracht komt energie vrij. Met deze energie kan ATP gevormd worden.
De waterstof van (NADH + H+) en FADH2 wordt uiteindelijk op O2 overgedragen zodat er H2O ontstaat.
2 (NADH + H+) + O2 levert 2 H2O + 6 ATP op.
2 FADH2 + O2 levert 2 H2O + 4 ATP op.
In het totaal ontstaan er bij de arobe dissimilatie van 1 molecuul glucose: bij de glycolyse: 2 (NADH + H+) 6 ATP
2 ATP (rechtstreeks)
bij de vorming van acetyl co-enzym A : 2 (NADH + H+) 6 ATP
in de citroenzuurcyclus: 3 x 2 (NADH + H+) 18 ATP
2 FADH2 4 ATP
2 GTP 2 ATP
In totaal is er ontstaan: 38 ATP.er ontstaan per molecuul glucose 12 H2O
er zijn 6 H2O nodig voor de vorming van acetyl co-enzym A en in
de citroenzuurcyclus.
Bij de brutoreactievergelijking moet je beide aantallen
noteren.
Er ontstaan 6 CO2 uit C6H12O6.
Er zijn 6 O2 nodig: 5 x voor 2 (NADH + H+) en 1 x voor 2
FADH2.Brutoreactievergelijking arobe dissimilatie van
glucose:
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP + warmte
Koolstofassimilatie is een vorm van assimilatie die alleen bij
autotrofe organismen voorkomt. Er wordt glucose (organisch) gevormd
uit water (anorganisch) en koolstofdioxide (anorganisch).
De glucose wordt in het blad vrijwel direct omgezet in zetmeel
zodat de osmotische waarde niet te hoog wordt.
Zetmeel kan opgeslagen worden in cellen in alle delen van de
plant.Een autotroof organisme kan ook heterotrofe cellen hebben. In
een plant maken alleen de cellen met bladgroen organische stoffen
(zijn dus autotroof). Alle andere cellen krijgen hun organische
stoffen van deze autotrofe cellen. Kweek je dus plantaardige cellen
zonder bladgroen (b.v. worteltopje) in een glazen bakje dan moet je
organische stoffen toevoegen.Fotosynthese: een vorm van
koolstofassimilatie waarbij licht de energie levert.
Organismen met fotosynthese zijn fotoautotroof b.v. planten.
De fotosynthese vindt plaats in de chloroplasten.
Chloroplasten bestaan uit membranen met pigmenten (o.a. chlorofyl)
en enzymen voor de reacties van de fotosynthese. Pigmenten in de
chloroplasten absorberen een gedeelte van het licht (vooral
violetblauw en rood; bijna gn groen).
De geabsorbeerde lichtenergie levert energierijke elektronen die
voor de vorming van ATP gebruikt kunnen worden.De reacties van de
fotosynthese kan men verdelen in licht- en
donkerreacties.Lichtreacties: splitsing van H2O en vorming van
(NADPH + H+) en ATP m.b.v. geabsorbeerde lichtenergie.Aan H2O
worden elektronen onttrokken zodat er O2 en H+ ontstaat. De
H+-ionen worden gebonden aan NADP+ er wordt ook een onbekende
hoeveelheid ATP gevormd.12 H2O + 12 NADP+ + ADP + Pi + lichtenergie
12 (NADPH + H+) + ATP + 6 O2de (NADPH + H+) en ATP worden gebruikt
bij de donkerreacties (de reacties waarbij glucose
ontstaat).Donkerreacties: vorming van glucose uit CO2 en NADPH (de
energie komt van de ATP van de lichtreacties)12 NADPH + ATP + 6 CO2
C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP+ + ADP + Pide ADP, Pi+ kunnen weer
gebruikt worden voor de lichtreactiesNADP+, ATP, ADP en Pi worden
iedere keer weer opnieuw gebruikt (er is een cyclus).
(ATP en ADP zijn organische fosforverbindingen; Pi is een
anorganische fosforverbinding)De donkerreacties verlopen alleen als
er lichtreacties zijn of als de producten van de lichtreacties
aanwezig zijn (dit laatste gebeurt bijna alleen onder kunstmatige
omstandigheden).
Dus onder normale omstandigheden verlopen de donkerreacties alleen
in het licht.De brutoreactievergelijking van de fotosynthese is:6
CO2 + 12 H2O + E C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2. Chemosynthese: een vorm
van koolstofassimilatie waarbij i.p.v. lichtenergie gebruik gemaakt
wordt van de energie (ATP) die vrijkomt bij de oxidatie van een
anorganische stof.
Komt alleen voor bij bacterin. Deze zijn chemoautotroof. Ze kunnen
alleen leven als er veel zuurstof is.Nitrificerende bacterin.
De nitrificerende bacterin spelen een belangrijke rol in de
stikstofkringloop. nitriet bacterin: zetten ammoniak (of
ammoniumverbindingen) om in nitriet; de energie die hierbij
vrijkomt, wordt gebruikt voor de vorming van glucose.
NH3 + O2 NO2- + ATP
nitraat bacterin: zetten nitriet om in nitraat; de energie die
hierbij vrijkomt, wordt gebruikt voor de vorming van glucose.
NO2- + O2 NO3- + ATP
Zwavelbacterin.
De chemoautotrofe zwavelbacterin oxideren H2S eerst tot zwavel en
daarna tot SO42- (sulfaat). Hierbij komt ATP vrij, die wordt
gebruikt voor de vorming van C6H12O6 uit CO2.
H2S + O2 S + ATP en daarna S + O2 SO42- + ATP
Voortgezette assimilatie: glucose (van de fotosynthese) wordt omgezet in allerlei organische stoffen.Planten gebruiken hierbij ook zouten uit de grond (o.a. nitraat en sulfaat).
Voor de voortgezette assimilatie is ATP nodig.
Organische moleculen worden vaak aan elkaar gekoppeld tot lange ketens (= condensatie of polymerisatie). Bij het aan elkaar vastmaken van twee moleculen komt n H2O vrij. Bij de splitsing van deze lange ketens, zoals dit bij de spijsvertering gebeurt, moet weer H2O worden toegevoegd (= hydrolyse).Koolhydraten: bevatten de elementen CHO monosachariden (enkelvoudige suikers) glucose en fructose (C6H12O6)
ribose (RNA) en desoxyribose (DNA)
disachariden (tweevoudige suikers) C12H22O11 sacharose = rietsuiker (glucose + fructose)
maltose = moutsuiker (glucose + glucose)
lactose = melksuiker (galactose + glucose)
polysachariden (meervoudige suikers) de glucosemoleculen zitten op verschillende manieren aan elkaar zetmeel en cellulose (keten van glucosemoleculen bij planten); cellulose kan door de meeste dieren niet verteerd worden
glycogeen (keten van glucosemoleculen bij dieren); wordt opgeslagen in de lever en spieren
functies van koolhydraten voornamelijk voor de dissimilatie (vooral glucose)
bouwstof: cellulose (in de celwand), ribose (in RNA) en desoxyribose (in DNA)
reservestof: zetmeel bij planten en glycogeen bij dieren
Eiwitten = protenen: bevatten de elementen CHONS
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Er zijn 20 verschillende
aminozuren.
Alle aminozuren hebben: een zuurgroep (-COOH),
een aminogroep (-NH2),
een restgroep (die heel verschillend kan zijn); bij sommige aminozuren bevat de restgroep S.
Stikstofassimilatie: een vorm van voortgezette assimilatie: alleen bij autotrofe organismen. Aminozuren worden opgebouwd uit glucose en stikstofionen (vooral nitraat). De glucose is afkomstig van de koolstofassimilatie.Aminozuren bevatten altijd de elementen CH O en N. Sommige aminozuren bevatten ook het element S. C, H en O worden opgenomen als CO2 (diffusie via huidmondjes) en H2O (via wortel).
N wordt door de plant actief opgenomen als nitraat of ammonium (via wortel) dus niet uit de lucht.
S wordt door de plant actief opgenomen als sulfaat (via wortel).
Vetten = lipiden: bevatten CHO
Een vet is een glycerolester 3 vetzuren en 1 glycerol. Een ester is
een verbinding tussen een zuur en alcohol.
De vetverterende enzymen (b.v.lipase) zijn esterasen.functies van
vetten: dissimilatie
reservestof (onderhuids bindweefsel, beenmerg en rondom inwendige organen)
oplosmiddel vitamines (A en D); warmte-isolatie
bouwstof van membranen (fosfolipiden)
Anarobe dissimilatie van glucose
Als er geen zuurstof is, verlopen de afbraak van pyrodruivenzuur
tot acetylco-enzym A en de citroenzuurcyclus niet. Alleen de
glycolyse is dan mogelijk. Geen oxidatieve fosforylering in
mitochondrin. Als er geen zuurstof is, kan NADH zijn H niet kwijt.
De waterstof moet naar een andere stof (acceptor), hierbij komt
geen ATP (of andere energie) vrij. Waterstofacceptoren kunnen zijn
ethanal en pyrodruivenzuur.alcoholische gisting:
pyrodruivenzuur (C3) wordt ethanal (C2) en CO2
ethanal (C2) + H2 wordt ethanol (C2)
C6H12O6 2 ethanol + 2 CO2+ 2 ATP
De mens gebruikt gistcellen die alcoholische gisting vertonen bij
de bereiding van brood en alcohol.
melkzure gisting:
pyrodruivenzuur (C3) + H2 wordt melkzuur (C3)
C6H12O6 2 melkzuur + 2 ATP
De mens gebruikt melkzure bacterin bij de bereiding van kaas en
zure melkproducten zoals yoghurt.
De gisting vindt plaats in het grondplasma (dus niet in de
mitochondrin). Er komt per molecuul glucose alleen 2 ATP vrij bij
de glycolyse.
Als NADH zijn H aan O2 kan afgeven (bij de oxidatieve
fosforylering), komt er 38 ATP vrij.
Organismen hebben vaak meerdere vormen van dissimilatie. Bij
gistcellen komen zowel alcoholische gisting als arobe dissimilatie
voor en bij de mens komen melkzure gisting en arobe dissimilatie
voor.
Organismen geven de voorkeur aan arobe dissimilatie omdat deze vorm
van dissimilatie de meeste energie levert per molecuul
glucose.Alcohol en melkzuur bevatten nog veel energie en worden
niet uit het organisme verwijderd.
Bij de mens wordt het melkzuur (in de lever) later weer omgezet in
glucose, dit kost ATP.
De ophoping van melkzuur in spieren remt (door een verlaging van de
pH) de stofwisseling. Door de verandering van de zuurgraad kunnen
de enzymen van de stofwisseling niet goed meer werken.Bij de arobe
dissimilatie van glucose wordt evenveel gas (6 O2) opgenomen als
afgegeven (6 CO2).
Bij de alcoholische gisting wordt geen gas opgenomen maar wel
afgegeven (2 CO2).
Bij de melkzure gisting wordt geen gas opgenomen en afgegeven.
Wanneer er dissimilatie plaats vindt in een afgesloten vat en de
druk verandert niet dan kan er eerst arobe dissimilatie optreden
(totdat de zuurstof op is ) en daarna ook melkzure gisting.
Alcoholische gisting kan niet omdat dan de druk zal
toenemen.Dissimilatie van eiwitAroob (in de mitochondrin)
Eiwitten moeten eerst afgebroken worden tot aminozuren, die
gedissimileerd kunnen worden.
Om dissimilatie van een aminozuur mogelijk te maken moet de
NH2-groep van de aminozuren afgehaald worden. Dit heet desamineren
en vindt plaats in de lever.
Er ontstaat dan NH3 en een koolstofketen (een zuur).Ammoniak wordt
gebonden aan CO2 zodat er ureum ontstaat. Ureum wordt via de nieren
(urine) verwijderd. (opm. het ureumgehalte in de urine geeft
informatie over de dissimilatie van eiwitten)
De koolstofketen die overblijft, wordt omgezet in n van de stoffen van citroenzuurcyclus zoals acetylco-enzym A (C2) en pyrodruivenzuur (C3). Deze stoffen worden verder aroob gedissimileerd in de mitochondrin.
Anaroob = rotting
Eiwitten en afbraakproducten van eiwitten in de urine (zoals
ureum), worden door rottingsbacterin gedissimileerd. Hiervoor is
geen zuurstof nodig.
Bij de rotting ontstaat CO2, NH3 en H2S en een geringe hoeveelheid
energie.
Arobe dissimilatie van vet
Vetten moeten eerst afgebroken worden tot glycerol en
vetzuren.Glycerol (C3) wordt omgezet in pyrodruivenzuur (C3) en
daarna via de citroenzuurcyclus gedissimileerd.Van een vetzuur
wordt met behulp van O2 (oxidatie) iedere keer acetylco-enzym A
(C2) afgesplitst. De acetylco-enzym A kan gedissimileerd worden via
de citroenzuurcyclus.
Voor de dissimilatie van vetzuren is dus extra O2 nodig.In 1 gram
vet zijn meer H-atomen aanwezig dan in 1 gram koolhydraat of eiwit.
Deze laatste twee stoffen bevatten meer O-atomen. De waterstof kan
via NAD+ worden overgedragen op O2 en levert dan veel ATP op.
Vetten leveren dus per gram meer ATP op dan eiwitten en
koolhydraten.Het respiratoir quotint (RQ)
Om te bepalen welke stof gebruikt wordt bij de dissimilatie kan het
RQ worden bepaald.Het respiratoir quotint (RQ) is het aantal
afgeven CO2- moleculen gedeeld door het aantal opgenomen
O2-moleculen.
Voor de arobe dissimilatie van koolhydraten geldt dat het RQ = 1,
want er wordt evenveel O2 opgenomen als er CO2 wordt
afgegeven.
Voor de dissimilatie van vetten is extra O2 nodig dus is het RQ
veel lager (0,7).
Het RQ van eiwitten is hoger dan dat van vet en lager dan dat van
koolhydraten.Het RQ verandert niet als de dissimilatie toe- of
afneemt. Er is alleen een verandering als er een andere stof voor
de dissimilatie wordt gebruikt.Het basale metabolisme is de
grondstofwisseling die plaatsvindt als het organisme helemaal in
rust is. Producenten: autotrofe organismen die organische stoffen
maken uit anorganische stoffen met energie uit de levenloze
natuur.
Consumenten: heterotrofe organismen (dieren) die zich voeden met
andere organismen.
Reducenten: schimmels en heterotrofe bacterin die organische resten
afbreken tot CO2, H2O en mineralen (zouten).Koolstofkringloop
Tot de reducenten in de koolstofkringloop horen: gisten (in rottend
fruit): alcoholische gisting
azijnzuurbacterin: oxideren alcohol tot azijnzuur (een vorm van arobe dissimilatie); veroorzaken het zuur worden van wijn.
StikstofkringloopEr gaat stikstof de kringloop uit door: NH3 dat
ontsnapt in de atmosfeer,
denitrificerende bacterin die van nitraat N2-gas maken dat ontsnapt,
uitspoeling van de grond; nitraat en ammonium komen te diep voor de wortels.
N2-gas uit de dampkring kan op de volgende manieren de kringloop in: bliksem: N2 nitraat (komt met regenwater in de bodem)
stikstofbindende bacterin zorgen voor stikstoffixatie: vrijlevende bacterin
knolletjesbacterin.
Wortelknolletjes van vlinderbloemige planten: de knolletjesbacterin (heterotroof) onttrekken organische stoffen aan de plant. De plant benut de stikstofverbindingen die door de bacterin gevormd worden. Dit is een vorm van symbiose.Reducenten in de stikstofkringloop zijn: rottingsbacterin,
nitrificerende bacterin.
Hoewel nitrificerende bacterin autotroof zijn, worden ze toch
tot de reducenten gerekend (die eigenlijk heterotroof
zijn).Nitrificatie: het omzetten van ammoniak of ammoniumionen in
nitraat.
Denitrificatie: het omzetten van nitraat in stikstofgas.
Nitrificerende bacterin leven in een zuurstofrijke omgeving; ze
zijn chemoautotroof. Ze gebruiken O2 voor de chemosynthese.
Denitrificerende bacterin leven in een zuurstofarme omgeving. Ze
gebruiken nitraat om er zuurstof uit te halen.
B2 - thema 5 - Ecologie
Ecologie bestudeert de relaties tussen organismen en hun milieu.
In het milieu zijn te onderscheiden: Abiotische factoren:
invloeden afkomstig van de levenloze natuur
b.v. licht, temperatuur, lucht, water, bodemgesteldheid
Biotische factoren: afkomstig van de levende natuur
b.v. voedselrelaties, samenleven, competitie tussen soorten
De ecologie kan op verschillende organisatieniveaus worden
bestudeerd: biosfeer: het gedeelte van de aarde en de dampkring
waar leven mogelijk is
ecosysteem: een samenhangend geheel van populaties (= levensgemeenschap) en abiotische factoren (= biotoop) in een bepaald gebied
levensgemeenschap: alle organismen (populaties) in een ecosysteem
populatie: een aantal individuen van n soort die in een bepaald gebied leven en een voortplantings-relatie met elkaar hebben (b.v. alle snoeken in een meertje).
individu: n enkel organisme
Groei, ontwikkeling en leven van individuen zijn begrensd door:
tolerantiegrenzen en beperkende factoren.Tolerantie: het vermogen
van organismen om schommelingen in een abiotische factor te kunnen
verdragen.
Soorten met een grote tolerantie hebben een groot
verspreidingsgebied.Een optimumkromme voor een abiotische factor
geeft weer: de tolerantiegrenzen: de maximale en minimale waarde
van een abiotische factor
buiten deze grenzen kan een organisme niet leven.
het tolerantiegebied: het traject tussen minimum en maximum
de optimale waarde (het optimum): de meest gunstige waarde van een abiotische factor
Beperkende factor: dit is de factor die het meest afwijkt van de
optimale waarde en deze factor bepaalt hoe goed een proces in een
organisme verloopt of hoe goed een organisme kan
overleven.Microklimaat: het klimaat in de directe omgeving van het
organisme.
Het microklimaat (wind, licht, water) wordt mede benvloed door
vooral planten.Temperatuur: de enzymactiviteit (dus ook de
stofwisseling) is afhankelijk van de temperatuur
(enzymen zijn eiwitachtige stoffen die de chemische reacties in ons
lichaam versnellen)
Bij een lage temperatuur zijn koudbloedige dieren niet actief; de
enzymen werken langzaam dus een trage stofwisseling.Homoiotherme
dieren (met een constante lichaamstemperatuur zoals zoogdieren en
vogels) zijn minder afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Grote
dieren verliezen in verhouding weinig warmte door hun huid omdat ze
in verhouding een kleine huidoppervlakte hebben.Licht: nodig voor
de fotosynthese van planten (voor het maken van organische stoffen
voor de groei).
Licht remt echter de celstrekking (lengtegroei door het strekken
van cellen). In het donker worden plantendelen langer.
Met de daglengte kan de tijd van het jaar bepaald worden (b.v.
voortplantingstijd bij dieren en planten).Luchtsamenstelling van de
lucht (b.v. CO2 vooral voor planten en O2 voor mens en dieren)
wind (bestuiving, verspreiden van zaden en extra verdamping bij de bladeren)
Water: organismen proberen waterverlies te voorkomen (cuticula,
kurk, hoornstof)
water is nodig: als transportmiddel (bloed, urine)
als koelmiddel (transpiratievocht)
voor de celstrekking (turgor)
om chemische reacties te laten verlopen
Oppervlaktewater: grote schommelingen in temperatuur en zuurstofgehalte; stromingBodemgesteldheid: humusgehalte (bevat mineralen en houdt de grond luchtig)
hoeveelheid zuurstof (in een moerassige grond is bijna geen zuurstof)
grondwaterstand
mineralen (zouten)
zuurgraad
De populatiedichtheid is het aantal individuen van een populatie per eenheid van oppervlakte of volume (in water of bodem).Bepaling van populatiedichtheid: directe telling; b.v. bij kleine populaties (bomen, grote zoogdieren)
telling van een steekproef; telling op een bepaald klein oppervlak
vangen, merken en terugvangen: voorbeeld van een berekening Men vangt in een gebied 15 konijnen, merkt ze en zet ze terug.
Enkele dagen later vangt men 29 konijnen en daarvan zijn er 4 gemerkt.
Stel de populatiegrootte is X.
In de populatie is de verhouding gemerkt : totaal = 15 : X.
Bij de steekproef was de verhouding 4 : 29.
Beide verhoudingen zijn aan elkaar gelijk.
Dus 15 : X = 4 : 29.
Hieruit volgt dat 4X = 15 x 29. Dus X = 435/4 = 109.
Biologische evenwicht: een toestand waarbij de
populatiedichtheid van elke soort in een ecosysteem schommelt om
een bepaalde waarde.
De invloed van factoren op de populatiedichtheid kan wel of niet
afhangen van de populatiedichtheid. De populatiedichtheid wordt
benvloed door de volgende 4 parameters (grootheden): geboortecijfer
= het aantal nakomelingen per jaar per 1000 individuen.
sterftecijfer = het aantal individuen per jaar per 1000 individuen dat dood gaat.
emigratie: organismen verlaten het ecosysteem (b.v. zaden); soms is dit tijdelijk (trekvogels).
immigratie: organismen komen het ecosysteem binnen.
Draagkracht van een ecosysteem: De maximale benvloeding van
buitenaf die door natuurlijke regelmechanismen gecompenseerd kan
worden.
b.v. stikstofzouten die uitspoelen in een poldersloot
maximale grootte van een populatie die een ecosysteem kan
verdragen
b.v. een kokmeeuwenpopulatie in een voedselarm meertje.
Populatiegroei in b.v. een nieuw ecosysteem: Exponentile groeicurve; onder ideale omstandigheden (onbeperkt voedselaanbod) neemt de populatie exponentieel toe.
J-vormige groeicurve; een exponentile groeicurve die plotseling
naar beneden afbuigt.
Remming van de groei gebeurt meestal door iets onverwacht, zoals
een plotselinge verandering van het weer, een overstroming of een
of andere milieuverstoring.
Bij een J-vormige groeicurve komt een plotseling eind aan de groei,
waarna massale sterfte optreedt (door b.v. voedselgebrek). De
populatie stort in.
Populaties met een J-curve leven vaak in onberekenbare milieus. Ze
moeten zich snel voortplanten want er kan grote sterfte
optreden.
S-vormige groeicurve; een exponentile groeicurve waarvan de
toename geleidelijk afzwakt totdat een min of meer stabiel aantal
(biologische evenwicht) is bereikt.
In de periode 0 t/m p neemt de populatie exponentieel toe.
In de periode p t/m q neemt de groei van de populatie af door o.a.
minder voedsel, minder licht, grotere predatie.
In de periode q t/m s is er een biologisch evenwicht.
Remming van de groei gebeurt meestal door factoren die door de dichtheid bepaald worden, zoals: predatie (gedood en opgegeten worden door een dier)
parasitisme, ziekten
grotere competitie tussen verschillende populaties of in dezelfde populatie (b.v. concurrentie om voedsel, ruimte, licht).
Voedselketen: een reeks soorten waarbij elke soort voedselbron
is voor de volgende soort.
Voedselweb: het geheel van voedselrelaties in een
levensgemeenschap; er zijn meerdere voedselketens die door elkaar
heen lopen.Trofisch niveau: plaats in een voedselketen.
Aan het begin van een voedselketen (het eerste trofische niveau)
staan altijd autotrofe organismen.
Deze autotrofe organismen maken de organische stoffen (die veel
energie bevatten) voor de andere organismen van de voedselketen. In
een voedselketen worden organische stoffen (energie)
doorgegeven.Producenten: autotrofe organismen die organische
stoffen maken uit anorganische stoffen.
Consumenten: heterotrofe organismen die zich voeden met andere organismen.
Reducenten: schimmels en heterotrofe bacterin die organische resten afbreken tot CO2, H2O en mineralen (zouten).
Consument van de 1e orde: eet planten (herbivoor; 2e trofische
niveau)
Consument van de 2e orde: eet planteneters = consumenten van de 1e
orde (carnivoor of omnivoor; 3e trofische niveau)
Herbivoren zijn planteneters, carnivoren zijn vleeseters en
omnivoren eten planten en vlees.Mineralisatie: afbraak door
reducenten van organische resten tot anorganische stoffen. Deze
anorganische stoffen worden weer gebruikt door de producenten,
zodat er een kringloop is.Tussen verschillende soorten en tussen
individuen van dezelfde soort bestaan relaties. competitie of
concurrentie voedsel: te sterke competitie kan worden tegengegaan
door een territorium te vormen
voortplanting: b.v. kuddedieren met n mannetje; zaden die ontkiemen
in de concurrentiestrijd overleven de best aangepaste individuen: natuurlijke selectie
voedsel predator (= roofdier) en prooi
voedselketen: een reeks soorten waarbij elke soort de voedselbron is voor de volgende soort
coperatie bij soortgenoten: b.v. groepen met een sterke taakverdeling (bijen en mieren) of kuddevorming (grotere veiligheid; wel een grotere competitie)
tussen verschillende soorten: mutualisme, een vorm van symbiose
Symbiose: langdurige samenleving van individuen van verschillende soort. mutualisme: beide individuen hebben voordeel (b.v. bestuiving van bloemen door insecten)
commensalisme: de individuen van de ene soort hebben voordeel en de individuen van de andere soort geen voordeel en geen nadeel (b.v. bacterin op onze huid)
parasitisme: de individuen van de ene soort (parasiet) hebben voordeel en die van de andere soort (gastheer) nadeel van de samenleving (b.v. lintworm, luizen)
Ecologische nis (niche): de rol die een soort speelt in de
relaties in een ecosysteem (b.v. veldmuizen zijn planteneters n
voedselbron voor predatoren zoals uilen).
Soortgenoten hebben dezelfde niche (dus een grote concurrentie).Hoe
soortenrijker een ecosysteem, des te gespecialiseerder zijn de
nissen.Bruto primaire productie: de totale hoeveelheid
zonne-energie die producenten m.b.v. fotosynthese vastleggen in
organische stoffen.
Netto primaire productie: de bruto primaire productie min de hoeveelheid energie die de producenten gebruiken voor hun dissimilatie.
Biomassa: de massa van n of meer organismen. De biomassa bestaat
voornamelijk uit organische stoffen die energie
bevatten.Ecologische piramide
Een ecologische piramide (voedselpiramide) is een grafische
voorstelling van de trofische niveaus van een levensgemeenschap.
Bij een ecologische piramide vormt een laag (trofisch niveau), het
voedsel voor de laag erboven (hoger trofisch niveau).Bij het
doorgeven van energie (organische stoffen) naar een volgend
trofisch niveau gaat dus energie (massa) verloren. Het aantal lagen
in de ecologische piramide is hierdoor beperkt.Alleen de energie
van de netto primaire productie is beschikbaar voor de
planteneters.Vastgelegde energie verdwijnt uit de
energiestroom/piramide door: energie die zich bevindt in
delen/organismen die niet opgegeten worden,
energie die zit in stoffen die verbruikt worden bij de dissimilatie (verbranding),
energie die nog aanwezig is in onverteerbare resten, uitwerpselen e.d.
Een piramide kan weergeven: aantallen: naar boven toe zijn er steeds minder organismen in een laag
biomassa: dit kan bepaald zijn met water (versgewicht) en zonder water (drooggewicht)
energie: naar boven toe neemt de hoeveelheid energie (in de organische stoffen) af.
Successie; verandering in de loop van de tijd van de soortensamenstelling van een levensgemeenschap, zodat deze geleidelijk in een ander overgaat. Successie verloopt op termijn in de richting van een climax-ecosysteem. Pionier-ecosysteem; een ecosysteem dat als eerste ontstaat in een gebied waarin geen of vrijwel geen leven aanwezig was. b.v. een nieuw vulkaaneiland, jonge duinen.
Climax-ecosysteem; laatste stabiele ecosysteem na successie (bv. regenwoud).
Verschillen pionier- en climaxecosysteem In een pionierecosysteem zijn de kringlopen open, er komen steeds meer organische stoffen bij (een grote netto primaire productie). In een climaxecosysteem zijn de kringlopen gesloten; de biomassa neemt niet meer toe.
In een climaxecosysteem komen veel soorten voor. Veel van die soorten hebben zich gespecialiseerd. Hierdoor zijn er ook veel verschillende niches. Zo'n systeem is natuurlijk veel stabieler.
Een climaxecosysteem heeft een grote biomassa (voornamelijk bomen met veel hout).
B2 - thema 6 - Mens en milieu
Invloed van de mens op ecosystemen Toevoegen van elementen aan
een ecosysteem.
b.v. overbemesting, CO2 - uitstoot, giftige stoffen
Onttrekken van elementen aan een ecosysteem. het uitroeien van soorten (o.a. door het gebruik van bestrijdingsmid