Kenniselementenlijst Periode Biologie Klas 11 (versie 3) Cellen

Kenniselementenlijst Periode Biologie Klas 11 (versie 3)
Onderstaande kenniselementen kunnen worden gebruikt als check of het begrip aanwezig is. Je kan
deze lijst gebruiken als een soort korte samenvatting en om je SO voor te bereiden. Ik raad je aan ook
nog even door de Powerpoints heen te lopen. Als je die verhalen weer voor de geest haalt, weet je
weer hoe het zit.
Cellen
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
verschil plantencellen en dierlijke cellen
opbouw van de cel in het algemeen: celwand, celmembraan, kern, kernmembraan,
organellen, cytoplasma, vacuoles, mitochondrien.
plantencellen, vacuolen en turgordruk (stevigheid)
mens: 200 celtypen, waaronder: vele soorten bloedcellen, zenuwcellen, epidermale cellen,
levercellen, alvleeskliercellen, drie typen spiercellen etc..
In celkern bij eukaryoten (met kernmembraan) zit in ELKE cel het DNA.
DNA is verdeeld over n chromosomen en bij mitose sterk opgewonden zodat verdeling
mogelijk wordt.
DNA is in elke somatische (lichaams-)cel dubbel aanwezig: kopie van beide ouders.
DNA bij bacteriën (prokaryoten) is aanwezig in cytoplasma: er is geen kern. Gevolg is dat elke
vorm van celcompartimentatie (=ruimtelijke scheiding) afwezig is en dus alle chemische
processen in één ruimte zich afspelen en dus nooit tegengesteld gericht kunnen zijn.
Een bacterie kan dus geen enzymen aanmaken die ook voor de aanwezige stoffen in de
bacterie een vernietigend effect hebben. Dat zou dan zelfmoord zijn.
Practica: cellen van tulpen, kruidachtige gewassen, uien, vaatbundels, parenchymcellen,
cambium, mergstralen.
gewone celdeling = Mitose = vind duizenden keren per dag plaats. Lichaamsonderhoud
eerst DNA-sulpicatie, dan volgt celdeling zelf.
vorming geslachtscellen: Meiose : na DNA verdubbeling, volgen feitelijk twee splitsingen.
Resultaat: sperma en eicellen met de helft van de normale hoeveelheid DNA
Eerste onderzoekers dachten dat erfelijkheid in het bloed gelegen was: "van aderlijke
bloede"
fouten in de DNA-verdubbeling kunnen (hoeft niet) leiden tot blijvende fouten die door
celdeling in dochtercellen terecht komen. Kan leiden tot kankercellen. zie filmpje van Geert
Kops.
Ook foute manier van verdelen zodat een onevenredige portie chromosomen in een cel
terecht komt, kan aanleiding tot kanker geven.
GenClassic
o
o
o
o
o
o
o
Mendel: Monnik in Tsjechië, verantwoordelijk voor de kloostertuin en dus
voedselvoorziening. Op zoek naar nieuwe rassen groenten.
Experimenteert met erwten en let op zeven kenmerken: vind regelmaat in nageslacht bij
kruisingen.
monohybride kruising: je let maar op één kenmerk, dihybride kruising: je let op twee
kenmerken.
Bij kruising van AA x aa is de eerste generatie Aa (uniform en heterozygoot=fokonzuiver)
F1 onderling gekruist geeft AA, Aa, aA en aa. als genotypen. Fenotypen: 3 van de 4 A en 1
van de vier a.
Bij de kruising van AABB x aabb, is ook hier de eerste generatie AaBb. Onderling krijg je de
bekende 9:3:3:1 verhouding.
Mendel had mazzel: al zijn eigenschappen bleken door één gen te worden bepaald.
o
o
o
o
o
Mendel raakt vergeten; herontdekt door o.a. Hugo de Vries, de Morgan en Sturtevant.
Laatste twee experimenteren met Drosophila M. De Morgan ontdekt dat kenmerken op
chromosomen liggen. Ontdekt ook de gekoppelde factoren, geslachtsgebonden factoren.
Zijn leerling/student Sturtevant stelt eerste chromosoom-map op.
Gekoppelde factoren: factoren op één chromosoom gelegen de gezamenlijk overerven en
dus altijd gekoppeld voorkomen.
Crossing over is het verschijnsel waarbij gelijksoortige chromosomen stukken uitwisselen.
Naast mutaties is dit verschijnsel de bron van variatie in een populatie.
Men wist tot 1942 NIETS van DNA. De stof DNA was al bekend; men wist nog niet dat DNA
de drager was van erfelijke factoren. Lange tijd werd gedacht dat eiwitten hiervoor
verantwoordelijk waren (geen gekke gedachte: er zijn 20 aminozuren immers..)
Molgen1
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Elke levende cel in een organisme (ook de mens) bevat DNA.
Op dit DNA zijn delen aanwijsbaar die functioneren als een factor. We noemen dit nu gen.
Een gen wordt gevormd door die delen van het DNA die gezamenlijk leiden tot de expressie
van dat gen: een mRNA als product. Niet alles leidt tot eiwit.
Een factor is niks anders dan een stukje DNA dat kan coderen voor een product (eiwit,
transcriptiefactor etc). Deze producten vormen de producten van de cel. Denk aan enzymen
uit de alvleesklier, verteringsenzymen, darmsappen,. Maar ook nagels, haren, etc zijn
celproducten!
DNA = desoxyribonucleïnezuur. Bestaat grofweg uit suiker (desoxyribose,), fosfaat en vier
typen basen (A (Adenine), C (Cytosine), G (Guanine) en T (Thymine). RNA bevat geen T wel U
(Uracil).
DNA bestaat uit twee in elkaar gedraaide strengen die middels base-paring en
waterstofbruggen elkaar losjes vasthouden. Door de enorme hoeveelheid van deze bruggen
is DNA een relatief stabiel inactief molecuul in de cel. De enzymen erom heen zorgen voor de
activiteit.
Ontdekkers van de DNA-structuur: James Watson en Francis Crick. (1953). Later kregen zij de
Nobelprijs.
Euchromatine: DNA dat veel afgelezen kan worden door open structuur
Heterochromatine: DNA dat stijf zit opgepakt op (histon)eiwitten en dus nauwelijks voor
transcriptie in aanmerking komt.
In elke cel is slechts een deel van het DNA actief als matrijs: de levercel heeft andere
producten nodig dan een spiercel. (Epigenetica: de genetica die buiten het DNA-valt en de
mate van transcriptie bepaald).
semiconservatieve replicatie: bij celdeling heeft elke dochtercel dus een oude en een nieuwe
streng DNA.
DNA is onzichtbaar onder de microscoop, wel aantoonbaar met simpele proefjes, bijv bij de
kiwi.
DNA is object van studie voor heel veel wetenschappers. DNAtechnieken kennen we van het
opsporen van daders van misdrijven (forensisch onderzoek).
Erfelijke ziekten zijn fouten in het DNA die leiden tot niet correcte celproducten (Cistic
fibrosis etc). Medicinale hulp alleen curatief. Onmogelijk om de oorzaak weg te nemen.
Borstkanker is een defect in de genen BRCA. Is ook erfelijk.Niet geslachtsgebonden.
Mannen kunnen dus drager zijn van dit defecte gen. Als twee defecte genen samenkomen in
één nakomeling, kan dat leiden tot het ontstaan van borstkanker. Zie www.bcra.nl.
Molgen2
o
DNA bevat vier basen: A, T, C en G. Tegenover A zit T (en andersom) en tegenover C de G.
Deze vierlettercode maakt het mogelijk een 'genetisch' bericht te maken dat als gen
functioneert. Een gen is dus niks anders dan een sequentie van A,C,G en T's.
In de ncbi-databse (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore ) kan je van veel organismen
nagaan wat de DNA-volgorde is.
o
Het menselijke genoom is in 2002 geheel opgehelderd. Later bleek dat er 'maar' 250000
genen waren in plaats van de verwachtte 100.000. Er moet dus meer zijn (???...)
o
Begrippen:
Gen:
Stuk DNA dat codeert voor een eiwit, transcriptiefactor, maar sowieso een stukje
mRNA.
Factor:
Gen, waarbij je meer let op de eigenschap als geheel. Er kunnen best 10 genen achter
zitten.
Allel:
Een variant van dat gen. Het gen oogkleur kent allellen voor wit, rood, oranje etc…
mRNA:
Messenger RNA dat het (tijdelijke) resultaat is van transcriptie (DNA->RNA)
tRNA:
stukjesRNA (ca 80bp) die bij de eiwitsynthese de koppeling leggen tussen de RNAcodons en een bepaald aminozuur. (Zie Binas, BIODATA).
Ribosoom:
Organel dat uit twee delen bestaat en plaats biedt voor de eiwitsynthese.
Een ribosoom blijkt na analyse te bestaan uit een mengsel van eiwitten en rRNA.
Naderhand blijkt dat door het contact van rRNA, mRNA en tRNA feitelijk de
eiwitsynthese gerealiseerd wordt. Nu spreken biologen over een RNA-world; ooit is in
de evolutie dit proces middels RNA tot stand gekomen.
ER
Endoplasmatisch Reticulum: Uitbouwsel van het kernmembraan waarbinnen
eiwitsynthese plaatsvindt bedoeld voor eiwitten die door excretie de cel moeten
verlaten (signaalpeptiden, verteringsenzymen ed). Denk hierbij aan de secretiecellen
in het lichaam die in bijna alle epitheelweefsels van slokdarm, luchtpijp/long , maag,
maag etc) aanwezig zijn.
RER
ER mét ribosomen. Raw ER.
SER
ER zonder ribosomen. Smooth-ER
Golgi
Systeem bestaande uit membranen waarbij middels afsnoering blaasjes met
excretieproducten via het cytoskelet worden getransporteerd. Mooi filmpje hiervan
is deze: https://www.youtube.com/watch?v=TYxDoP9ABHc
Animatie van celprocessen!
Cytoplasma: Celvloeistof met organellen en duizenden soorten moleculen.
Mensen met biologie moeten de eiwitsynthese begrijpen en kunnen uitleggen.
De niet-biologen begrijpen dit proces op hoofdlijnen.
o
o
o
o
o
o
o
transcriptie: Proces in de celkern waarbij DNA wordt overgeschreven in stukje RNA.
translatie: Proces in het cytoplasma waarbij die RNA-streng matrijs is voor de eiwitsynthese.
Fouten in het DNA door DNA-schade (tal van oorzaken) worden bijna altijd herkend door een
repairmechanisme in de cel. Onontdekte fouten komen helaas in dochtercellen terecht en
kunnen problemen gaan geven in celproducten of zelfs afwijkend celgedrag: kanker.
kanker = proces waarbij een groep cellen zich niet meer houdt aan de 'regels' voor dat type
cel en zich meestal ook losmaken uit hun verband (metastasen).
Oorzaak o.a. : DNA-schade, incorrect aantal en/of beschadigde chromosomen.
Mutaties in DNA kan gunstig zijn en basis vormen voor nieuwe eigenschappen. Meestal is dit
niet zo en is de mutatie niet gunstig. Evolutie is het proces dat zijn variatie dankt aan o.a.
mutaties en nieuwe samenstellingen van het erfelijk materiaal.
Eiwitsynthese: proces dat aan de hand van RNA aminozuren aaneenkoppelt tot een eiwit.
Per drie RNA-basen: coderen via tRNA een aminozuur. Fout in DNA kan leiden tot fout in RNA
en dat leidt mogelijk tot een afwijkend aminozuur. Dat kan leiden tot een foute ruimtelijke
structuur van het eiwit waardoor dát zijn werk niet/anders/slecht kan doen.
Syndroom van Down: trisomie chromosoom 21. Geen mutatie dus. CF wel.
o
o
Plantenziekten worden bestreden op tal van manieren. Door planten te kruisen en te
selecteren op rassen die ziektebestendig zijn (resistent) wordt door middel van klassieke
veredeling gepoogd een ras (aardappel, rijst, tulpenbollen, paprika, tomaat etc) te
verbeteren.
Klassieke veredeling is een langzame weg; er moeten veel kruisingen worden uitgevoerd.
Nadeel is de linkagedrag: door kruisen worden ook genen meegegeven die je juist liever kwijt
wil. Oorzaak: sterk gekoppelde factoren.
Genetische modificatie is de techniek waarbij (wenselijke/gunstige) genen van een ander
organisme in het doelorganisme wordt ingebracht in het DNA. Hierdoor beschikt het
doelorganisme (rijst) ineens een nieuwe eigenschap die het niet had van nature: Vitamine A.
Transgenese: genen van andere planten/diersoort wordt gebracht in doelplant/dier.
Cisgenese: Genen van dezelfde familie (Aardappels uit Peru) overzetten in andere
aardappelrassen die dat gen niet hebben. Levert minder ongewenste bij-effecten op.
PCR en DNA-technieken
o
o
o
o
o
o
DNA-analyse op zich wijzigt NIETS in het genoom van dat organisme. We kijken alleen.
Mensen kunnen hun DNA laten onderzoeken op de aanwezigheid van genen in verband met
erfelijke ziekten.
Genetische modificaties zijn moeilijke technieken waar heel veel onderzoek naar gedaan
wordt: voordelen: verbetering van eigenschappen van (landbouw)gewassen.
nadelen: er is nog niet voldoende bekend over de nadelige invloed van dit (vreemde) DNA.
(tegenstanders:) Er kleven mogelijk risico's aan met onvoorziene gevolgen.
PCR: Vermeerderingstechniek van ui cellen geïsoleerd DNA opdat dit kan worden onderzocht
op de aanwezigheid van bepaalde DNA-sequenties.
PCR = Polymerase-Chain -reaction: ontwikkeld door Kary Mullis (1986)
Middels DNApolymerase en een set geschikte primers (stukjes 'startDNA'van ca 20 bp lang)
kan een stuk DNA uit een cel eindeloos worden gekopieerd tot miljarden kopieën zodat er
zoveel van is, dat het waarneembaar kan worden gemaakt in een electroforse-gel.
In ons Aardappelpracticum onderzochten we of bepaalde aardappelrassen beschikten over
de genen R1 en R3a. Enkele rassen hebben dat resistentiegen tegen aardappelziekte.
Gel-electroforese = techniek die onder invloed van stroom stukjes DNA laat migreren van min
naar plus in een gelei-blok van agarose. De kortste DNA-fragmenten hollen het hartst.
Vaderschapstesten en Daderonderzoek maakt van deze techniek gebruik om het DNA van
een (vermeende) dader te vergelijken met DNA gevonden op plaats-delict.
Bij vaderschapstesten worden dertien markantestukken DNA vergeleken met het kind.
(Merkerselectie).
Van belang is dat door actieve deelname aan de periode je jezelf een beeld hebt gevormd van deze
(jonge) wetenschap en dat er aangrijpingspunten zijn om een gefundeerde mening te ontwikkelen
omtrent maatschappelijke thema's (geboorte-regulatie, erfelijke afwijken, genetisch gemodificeerde
producten, bewustzijn omtrent leven en dood.)