Samenvatting Thema 4 DNA vwo 4

Samenvatting Thema 4 DNA vwo 4
Doelstelling 1
Je moet kunnen beschrijven hoe chromosomen en DNA-moleculen zijn gebouwd en hoe
DNA-replicatie plaatsvindt.
• Een chromosoom bestaat uit één lang DNA-molecuul, dat opgerold ligt rond vele
eiwitmoleculen.
– Het geheel van DNA- en eiwitmoleculen is spiraalsgewijs opgevouwen.
• Een DNA-molecuul bestaat uit twee lange ketens van nucleotiden.
– De nucleotideketens zijn in een dubbele spiraal om elkaar heen gewonden.
– Elke nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, desoxyribose en een stikstofbase.
• Basenparing: de stikstofbasen van de beide nucleotideketens zijn twee aan twee met
elkaar verbonden. Ze vormen vaste paren.
– Adenine (A) is verbonden met thymine (T).
– Cytosine (C) is verbonden met guanine (G).
• DNA-replicatie: van een DNA-molecuul wordt een nauwkeurige kopie gemaakt.
– De verbinding tussen de basenparen van de twee nucleotideketens van een DNAmolecuul wordt verbroken.
– Vrije nucleotiden in het kernplasma verbinden zich aan de vrijkomende stikstofbasen.
Er ontstaan twee nieuwe nucleotideketens, aan elke oude keten één.
– Na DNA-replicatie bestaat een chromosoom uit twee chromatiden.
Doelstelling 2
Je moet de gebeurtenissen in verschillende fasen van de celcyclus kunnen beschrijven.
• De celcyclus bestaat uit de interfase en de mitose.
– De interfase bestaat uit G1-fase, S-fase en G2-fase.
• G1-fase: periode tussen mitose en DNA-replicatie.
– In deze fase vindt plasmagroei plaats (hierbij worden de dochtercellen net zo groot
als de moedercel).
– De chromosomen zijn draadvormig en niet zichtbaar.
– Vooral de G1-fase bepaalt de duur van een celcyclus.
– In weefsels waarin veel celdelingen plaatsvinden, duurt de G1-fase kort.
• S-fase: periode waarin DNA-replicatie plaatsvindt.
• G2-fase: periode tussen DNA-replicatie en mitose.
• M-fase: periode van mitose en celdeling.
– Hierbij worden nieuwe cellen gevormd voor groei, vervanging en herstel.
– In de moedercel worden de chromosomen zichtbaar doordat ze zich spiraliseren. Elk
chromosoom bestaat uit twee chromatiden.
– Het kernmembraan verdwijnt.
– De chromosomen komen in het equatoriaalvlak van de cel te liggen.
– Er ontstaat een spoelfiguur van draden van de polen naar de centromeren van de
chromosomen.
– De spoeldraden trekken de chromatiden van elk chromosoom uit elkaar: van elk
chromosoom gaat één chromatide naar iedere pool.
– De chromosomen (die niet meer uit twee chromatiden bestaan) vormen twee
celkernen.
– De chromosomen despiraliseren zich en er ontstaan kernmembranen.
– Er ontstaan celmembranen, waarbij het cytoplasma wordt verdeeld over de
dochtercellen.
• Na mitose en celdeling bevatten de dochtercellen dezelfde informatie voor erfelijke
eigenschappen als de moedercel.
– Schematisch: 2n  2n + 2n.
Doelstelling 3
Je moet manieren van ongeslachtelijke voortplanting kunnen beschrijven.
•
Ongeslachtelijke voortplanting: een deel van een individu groeit uit tot een nieuw individu.
– Ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats door mitose en celdeling.
– De nakomelingen hebben hetzelfde genotype als de ouder.
Samenvatting DNA
•
Voorbeelden van ongeslachtelijke voortplanting bij zaadplanten.
– Knollen: verdikte stengels met knoppen (bij aardappelplanten).
– Bollen: verdikte bladeren (rokken) met knoppen (bij tulpen).
– Stekken: een stuk van een stengel of blad wordt afgesneden (bij kamerplanten).
– Enten: een tak wordt vastgezet op een onderstam (bij fruitbomen).
• Weefselkweektechniek: een stukje weefsel wordt uit een plant gesneden en onder
steriele omstandigheden opgekweekt tot nieuwe planten.
– Uit het stukje weefsel ontwikkelt zich ongedifferentieerd wondweefsel (callus).
– Door toediening van plantenhormonen groeien uit het callus kleine plantjes
(embryoïden).
• Kloon: alle individuen die door ongeslachtelijke voortplanting uit één ouder zijn ontstaan.
– Individuen uit een kloon hebben hetzelfde genotype, niet hetzelfde fenotype.
– Bij ongeslachtelijk verder kweken onder dezelfde milieuomstandigheden leveren
individuen uit een kloon dezelfde nakomelingschap.
Doelstelling 4
Je moet kunnen beschrijven hoe en waar meiose plaatsvindt bij de mens.
• Bij meiose worden uit diploïde moedercellen (met 2n chromosomen per cel) haploïde
geslachtscellen gevormd (met n chromosomen per cel).
– Bij meiose vinden altijd twee delingen plaats: meiose I en meiose II.
• Meiose I (reductiedeling): 2n  n + n.
– De chromosomen worden zichtbaar doordat ze zich spiraliseren. Elk chromosoom
bestaat uit twee chromatiden.
– De chromosomen van een paar liggen tegenover elkaar in het equatoriaalvlak van de
cel.
– Van elk chromosomenpaar gaat één chromosoom in zijn geheel naar een pool van de
cel.
– Er ontstaan twee haploïde cellen.
• Meiose II: n  n + n.
– In beide cellen komen de chromosomen in het equatoriaalvlak van de cel te liggen.
– In beide cellen gaat van elk chromosoom één chromatide naar iedere pool van de cel.
– Er ontstaan vier haploïde cellen.
• Bij een man vindt meiose plaats in de teelballen.
– Eén zaadcelmoedercel levert vier zaadcellen.
• Bij een vrouw vindt meiose plaats in de eierstokken.
– Alle cytoplasma komt in één dochtercel te liggen.
– De andere dochtercellen (poollichaampjes) gaan te gronde.
Doelstelling 5
Je moet kunnen beschrijven hoe genetische variatie ontstaat bij geslachtelijke voortplanting.
• Bij geslachtelijke voortplanting verschilt het genotype van een nakomeling van dat van de
ouder(s).
– De chromosomen van een chromosomenpaar verschillen gewoonlijk van elkaar wat
hun allelen betreft.
– Hierdoor ontstaan na meiose geslachtscellen met verschillende genotypen. In de
geslachtscellen kunnen 2n verschillende genotypen voorkomen.
• Na bevruchting treedt recombinatie op: er ontstaan nieuwe combinaties van genen.
– Door recombinatie ontstaat een grote verscheidenheid in genotypen. Hierdoor heeft
een soort een grote overlevingskans, vooral bij veranderende milieuomstandigheden.
•
•
Bij veredelen (van landbouwgewassen) en fokken (van dieren) tracht men door
kruisingen en selectie een combinatie van gunstige eigenschappen in één nakomeling te
verkrijgen.
– Landbouwgewassen worden hierna vaak alleen nog ongeslachtelijk voortgeplant.
Nadeel: op den duur gaat de genetische variatie verloren.
Zuivere lijn: een groep planten die door geslachtelijke voortplanting is ontstaan en
homozygoot is voor een of meerdere (gewenste) eigenschappen.
– Bij zelfbestuiving of bij onderlinge voortplanting van individuen uit een zuivere lijn
blijven deze eigenschappen aanwezig bij alle nakomelingen.
Doelstelling 6
Je moet kunnen beschrijven op welke manier het genotype tot uiting komt in het fenotype.
• Erfelijke eigenschappen komen tot uiting in het fenotype door de aanwezigheid van
bepaalde eiwitten (bijv. enzymen).
– Een eiwitmolecuul bestaat uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde
aminozuurmoleculen.
– In de eiwitten van een mens komen 20 verschillende aminozuren voor.
– Het aantal en de volgorde van de aminozuren bepalen de eigenschappen en de
werking van een eiwitmolecuul.
• De synthese van eiwitmoleculen in de ribosomen wordt bepaald door het DNA in de
celkern.
– De volgorde van stikstofbasen in het DNA bepaalt de volgorde van aminozuren in een
eiwitmolecuul.
– Op de locus van een ingeschakeld gen worden van één van beide nucleotideketens
afschriften van het DNA gemaakt: RNA-moleculen.
– RNA-moleculen verlaten de celkern via de kernporiën.
– Messenger RNA (mRNA) brengt in de ribosomen de eiwitsynthese op gang.
• Een RNA-molecuul bestaat uit één nucleotideketen.
– Elke nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, ribose en een stikstofbase.
– RNA bevat als stikstofbasen adenine, uracil (U), cytosine en guanine.
• De volgorde van stikstofbasen in een mRNA-molecuul codeert welke aminozuren in een
eiwitmolecuul worden ingebouwd (de genetische code).
– Een mRNA-molecuul bevat een groot aantal codons van drie opeenvolgende
nucleotiden (triplets).
– Er zijn 64 verschillende codons.
– Een mRNA-molecuul begint met een startcodon.
– 61 mRNA-codons zorgen voor de inbouw van één specifiek aminozuur in een
eiwitmolecuul.
– 3 mRNA-codons kunnen de eiwitsynthese beëindigen (de stopcodons).
Doelstelling 7
Je moet kunnen beschrijven hoe een virus is gebouwd en hoe een virus een bacterie
infecteert.
• Een virus bestaat uit één molecuul nucleïnezuur, met daaromheen een capside
(eiwitmantel).
– Sommige virussen hebben om de capside een envelop van vetten en eiwitten.
• Virussen vallen buiten de indeling van organismen in rijken.
– Virussen bestaan niet uit cellen.
– Virussen bevatten óf alleen DNA, óf alleen RNA.
– Geïsoleerde virussen vertonen geen levensverschijnselen: ze kunnen zich bijv. niet
zonder gastheercel voortplanten.
• Bacteriofagen: virussen die bacteriën infecteren.
– Een bacteriofaag komt op een bacterie terecht.
– Het DNA of RNA van de bacteriofaag dringt de bacterie binnen.
– Het DNA of RNA van de bacteriofaag ondergaat een aantal replicaties.
–
–
–
In de ribosomen van de bacterie worden nieuwe capsiden gesynthetiseerd.
Er ontstaat een groot aantal bacteriofagen in de bacterie.
De bacterie gaat te gronde en de bacteriofagen komen vrij.
Doelstelling 8
Je moet het ontstaan en de uitwerking van mutaties kunnen beschrijven.
• Mutatie: een plotselinge verandering van het genotype.
• Mutaties hebben meestal geen grote uitwerking, doordat:
– de meeste (gemuteerde) genen in een cel uitgeschakeld zijn;
– de meeste gemuteerde allelen recessief zijn;
– de uitwerking van een mutatie die is opgetreden in een lichaamscel, meestal beperkt
blijft tot die ene cel.
Samenvatting DNA
•
•
•
Mutaties kunnen wel een grote uitwerking hebben als ze optreden in een
geslachtscelmoedercel, een geslachtscel, een zygote of een cel van een embryo.
– Mutaties zijn meestal ongunstig voor het organisme.
Mutaties kunnen vaker voorkomen door mutagene invloeden:
– kortgolvige straling (bijv. radioactieve straling, röntgenstraling, ultraviolette straling);
– bepaalde chemische stoffen (bijv. stoffen in sigarettenrook, asbest);
– virussen.
Mutant: een individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het fenotype.
– Wildtype: het fenotype waarbij geen enkele mutatie tot uiting komt in het fenotype.
– Mutanten komen vaker voor wanneer twee familieleden zich voortplanten (inteelt).
Doelstelling 9
Je moet kunnen beschrijven hoe kanker ontstaat en hoe kanker kan worden behandeld.
• Het vermoedelijke ontstaan van kanker: in een cel heeft een aantal mutaties
plaatsgevonden, waardoor de cel ongevoelig is geworden voor stoffen die de celdeling
remmen.
– De kankercel gaat zich ongeremd delen en er ontstaat een primaire tumor (gezwel).
– Bij kanker is de tumor kwaadaardig: de bouw van het weefsel wordt verstoord en de
delingssnelheid wordt niet afgeremd.
– In dit stadium is genezing goed mogelijk. Een primaire tumor kan operatief worden
verwijderd. Ook kan de tumor door bestraling worden gedood (radiotherapie).
• Metastase (uitzaaiing): cellen uit de primaire tumor komen in het bloed of in de lymfe
terecht en veroorzaken in andere organen secundaire tumoren.
– Door metastase wordt genezing zeer bemoeilijkt. Bij chemotherapie worden
cytostatica toegediend: stoffen die de celdeling remmen (ook in gezonde weefsels).
• Mutagene invloeden zijn meestal ook carcinogeen (kankerverwekkend).
Doelstelling 10
Je moet methoden van prenatale diagnostiek en erfelijkheidsadvisering kunnen beschrijven.
• Prenatale diagnostiek: in een embryonaal stadium worden mogelijke afwijkingen
opgespoord.
– Echoscopie: door middel van hoogfrequente trillingen wordt het embryo zichtbaar
gemaakt op een scherm.
– Vlokkentest: er wordt wat vlokkenweefsel uit de placenta weggehaald. Hiervan
worden de chromosomen in een karyogram onderzocht.
– Vruchtwaterpunctie: er wordt wat vruchtwater met cellen van de foetus uit de
baarmoeder weggehaald. Hiervan worden de chromosomen in een karyogram
onderzocht.
•
•
Erfelijkheidsadvisering: men onderzoekt hoe groot de kans is op een ernstige ziekte of
afwijking bij een kind. De ouders kunnen dan beslissen over een eventuele
zwangerschap.
– Via erfelijkheidsonderzoek in de familie probeert men vooraf vast te stellen hoe groot
de kans is op een ernstige ziekte of afwijking bij een toekomstig kind.
– Tijdens de zwangerschap kan de ziekte of afwijking worden geconstateerd door
prenatale diagnostiek.
Syndroom van Down: elke cel bevat het 21e chromosoom in drievoud (trisomie 21).
– Vermoedelijk is bij meiose bij een ouder non-disjunctie opgetreden: beide
chromosomen van een paar of beide chromatiden van een chromosoom gaan naar
dezelfde pool van de cel.
Doelstelling 11
Je moet kunnen beschrijven welke technieken in de biotechnologie worden toegepast.
• Biotechnologie: het gebruiken van organismen om producten te vervaardigen voor de
mens.
• Polyploïdie: behandeling met colchicine, waardoor na mitose geen celdeling optreedt.
– Hierdoor ontstaan polyploïde cellen (met een veelvoud van het oorspronkelijke aantal
chromosomen).
– Polyploïde planten dragen meestal grotere bladeren, grotere bloemen en grotere
vruchten.
• Recombinant-DNA-techniek: een stukje DNA van een bepaald organisme wordt
overgebracht in een cel van een ander organisme.
– Op deze manier kunnen erfelijke eigenschappen van verschillende soorten
organismen met elkaar worden gecombineerd.
– Genetische modificatie (genetische manipulatie): bij een organisme is kunstmatig
DNA van een ander organisme ingebracht.
– Een transgeen organisme is genetisch gemodificeerd.
• De recombinant-DNA-techniek biedt veel mogelijkheden bij de productie van voedsel en
geneesmiddelen.
– Landbouwgewassen kunnen resistent (ongevoelig) worden gemaakt voor ziekten en
plagen.
– Voedingsmiddelen kunnen worden geproduceerd met een gunstiger samenstelling
aan voedingsstoffen.
– Voedingsstoffen kunnen worden veranderd zodat ze geen problemen meer geven
met allergieën.
– Hormonen (o.a. insuline) en geneesmiddelen (o.a. lactoferrine) kunnen door bacteriën
op goedkope wijze in zuivere vorm worden geproduceerd.
• Celfusietechniek: twee typen cellen versmelten tot één hybridecel.
– Een plasmacel (die een specifieke antistof tegen een ziekteverwekker produceert) en
een tumorcel worden tot celfusie gebracht. De hybridecel bezit de erfelijke
eigenschappen van beide cellen.
– De hybridecel wordt geselecteerd en hiervan wordt een kloon gekweekt.
– De kloon hybridecellen kan zuivere antistof in grote hoeveelheden produceren.
– Men kan ook cellen van individuen van verschillende soorten laten fuseren. Hierdoor
kunnen nieuwe soorten organismen worden gecreëerd.
• DNA-fingerprinting: ieder persoon heeft een eigen, uniek DNA-patroon.
– DNA-fingerprinting kan een rol spelen bij de bewijsvoering tegen personen die van
misdrijven worden verdacht.
Doelstelling 12
Je moet op basis van de informatie uit een artikel een beargumenteerde mening kunnen
bepalen.
• informatie selecteren
• informatie beoordelen
•
•
•
argumenten noemen
argumenten in voor- en tegen verdelen
een standpunt bepalen
Leren onderzoeken
Je hebt geleerd hoe je een database aanmaakt in Access.
ANW
Je hebt geleerd door wie en hoe DNA is ontdekt.
Leren en werken
Je hebt informatie gekregen over het beroep biotechnoloog.
Verder heb je geoefend in het werken met een microscoop en het maken van tekeningen. In
de diagnostische toets zijn hierover geen vragen opgenomen. Ook over ‘Leren
onderzoeken’, ANW en ‘Leren en werken’ zijn geen vragen opgenomen in de diagnostische
toets.