Summary
Samenvatting Celbiologie
- Course
- Institution
Samenvatting van de volledige cursus Celbiologie gegeven in het eerste semester.
[Show more]
Seller
Follow
jolienvanaelst
Content preview
CelbiologieHoofdstuk 1: oorsprong van het leven
1.1 Inleiding
Meest algemene definitie van leven: ‘leven is een speciale vorm van materie, die in een bepaald stadium
tijdens de historische ontwikkeling (van die materie) ontstaan is’
Andere omschrijving: ‘een reeks van elkaar beïnvloedende processen, die steeds geassocieerd zijn met en
die plaats grijpen in een ingewikkelde organisatie van materialen, die we protoplasma noemen’
Nog enkele citaten van uitspraken van vooraanstaande wetenschappers en wijsgeren
Levende wezens:
o Beweging: dieren kunnen zich goed en snel voortbewegen, MAAR er zijn sedentaire dieren en
autonome beweging in het plantenrijk is een uitzondering
o Gevoeligheid: levende organismen reageren op prikkels, planten groeien naar licht en dieren
gedrag veroorzaakt door in- en uitwendige prikkels, MAAR ook vele moleculen reageren
bijvoorbeeld op lichtprikkels
o Ontwikkeling: alle meercellige organismen ontwikkelen van eencellig stadium tot een volwassen
stadium via complex groeiproces, MAAR ook kristallen groeien, landschappen ontwikkelen zich, zij
het traag
o Dood: elk levend wezen sterft ooit, MAAR vermits dood het einde is van leven, houdt dit geen
definitie in
o Complexiteit: alle levende wezens zijn complex, zelfs bacteriën en vooral hersenen, MAAR
computers kunnen ook complex zijn
Algemene eigenschappen:
o Cellulaire organisatie: samengesteld uit 1 of meerdere cellen, complexe verzamelingen van
moleculen binnen membraanstructuren
o Groei en metabolisme: levende wezens nemen energie op en gebruiken deze voor gecontroleerde
groei bij metabolisme
o Autotrofen: gebruiken zonne-energie om complexe moleculen aan te makken vertrekkend
van CO2 en H2O = fotosynthese
o Heterotrofen: verkrijgen energie door autotrofen of andere heterotrofen te eten
o Voortplanting: het ontstaan van nieuwe individuen uit andere individuen (cyclus; belangrijk proces
tijdens meiose = crossing over > belangrijk als een van de drijfveren van evolutie)
o Homeostasis: reactie op in- en uitwendige prikkels met behoud van interne orde
(aanpassingsvermogen) > thermofiele bacteria
o Erfelijkheid: adaptatie/evolutie; door herschikkingen van genetisch materiaal
Problemen met virussen: niet tot levende materie gerekend: bestaan uit DNA
of RNA met een eiwitmantel, maar hebben geen cellulaire structuur, groeien
niet en planten zich niet zelfstandig voort (gebruiken daarvoor levende cellen)
Waar en hoe ontstond leven?
Panspermieleer: hypothese die voorspelt dat de oorsprong van het leven op andere planeten dient
gezocht te worden
1
,Beste benadering:
o Beschrijven (morfologie, systematiek, …)
o Analyseren (fysiologie, biochemie, moleculair, …)
o Vergelijken (evolutie, fylogenie, ecologisch, …)
1.2 De unieke eigenschappen van koolstof
o H,C,N,O: mogelijkheid om covalente bindingen aan te gaan (e- paar delen)
o Koolstof:
o Covalente C-C bindingen, C=C en zelfs drie dubbele bindingen C=C
o Tetrahedrale configuratie (binding met 4 andere atomen)
o CO2: van levensbelang voor planten (en met uitbreiding ook voor dieren)
o 10 miljoen koolstofverbindingen bekend
o = basis voor leven op aarde
o Si:
o Staat in zelfde kolom als C in PSE
o Heeft 4 valentie-elektronen zodat analoge chemische eigenschappen kunnen verwacht
worden
o Heeft echter een elektronenschil meer en dus is z’n atoomradius te groot opdat twee Si
atomen elkaar voldoende zouden kunnen naderen (multipele bindingen komen zelden voor)
(bindingen zijn zwakker en minder stabiel)
1.3 Waar komt er actief leven voor?
11 km onder en 9 km boven het zeeniveau: de biosfeer
Onder welke omstandigheden kan actief leven voorkomen?
o Water in vloeibare toestand
o Afhankelijk van de temperatuur
o Te maken met afstand tot de zon
o Anderzijds met de samenstelling van de atmosfeer
o De grootte en densiteit van het hemellichaam zelf
o Spin of draaibeweging van onze aarde
o De snelheid van een omwenteling (om afkoeling niet te aanzienlijk te maken)
o Door het weersysteem zijn er voortdurend circulaties van oppervlaktewater en lucht
o Grote extremen in temperatuur > op aarde sterk gereduceerd > meeste gebieden met allerhande
levensvormen tijdelijk of voortdurend bevolkt zijn
o Sommige uithoeken heersen toch extreme voorwaarden en behoren zo maar tot de niche van
enkele levensvormen
2
,1.4 Extremofielen
o Barofielen: micro-organismen die groeien in extreme drukvoorwaarden zoals in de diepzee
o Halofielen: overleven en groeien in hoge zoutconcentraties
o Acidofielen en alkalofielen: overleven en groeien bij extreme pH voorwaarden (zwavelpoelen,
maag, geisers,…)
o Thermofielen: leven bij extreem hoge temperaturen, soms boven 100°C als in warmwaterbronnen
en in zgn. ‘vents’, interessante enzymen in moleculaire biologie
o Psychrofielen: overleven bij extreme koude d.w.z. bij temperaturen rond 0°C en zelfs in ijs
1.5 Kosmische evolutie – Prebiotische era
o 4.6 miljard jaar geleden: ontstaan hemellichamen uit kosmische stofwolk
o Afkoeling gassen tot vloeibare massa
o 3.9 miljard jaar geleden: vorming van dunne korst, kern nog steeds vloeibaar door hoge druk
(effect van pudding > °korstje) (korst kan openscheuren)
o Condensatie waterdamp: gevolg vele en aanhoudende regens/stormen (korst nog meer afkoelen
en verdikken door regen)
o Energie-ontladingen door bliksem, erosie door water: oplossing mineralen in water en oceanen
(+ UV instraling = ook vrijkomende energie)
o Vrijkomen van gassen, uitstoot vulkanen: ontstaan wolk rond aarde onderhevig aan
zwaartekracht → dampkring (groot verschil met andere planeten)
o Atmosfeer: water, stikstof, waterstof, CO2 en reacties daaruit: methaan, ammoniak,
waterstofsulfide, … (veelal giftige stoffen, geen zuurstof > niet aangenaam om in te leven)
o Geen vrije zuurstof aanwezig! Reactie met H2 tot H2O en aardkorst componenten tot silicaten
etc.
o Dit was de toestand gedurende 1 miljard jaar = prebiotische era
het gasmengsel is reducerend (opname van elektronen) atmosfeer, i.t.t. onze huidige aardse
atmosfeer die een oxiderende (afgifte van elektronen) atmosfeer is
weinig energie nodig om C- verbindingen te maken! (bliksem, UV, … zorgen voor energie)
1.6 Chemische evolutie
1.6.1 Ontstaan van belangrijke moleculen
Opharin en Haldane (ca. 1920):
UV straling van de zon of elektrische ontladingen tijdens
blikseminslagen + HITTE = moleculen in primitieve atmosfeer
reageren met elkaar tot eenvoudige organische verbindingen
zoals blauwzuur (HCN) en formaldehyde (HCOH)
Miller en Urey (1953): EXAMENVRAAG
Experiment: een gesloten buis verbindt twee kamers,
waarvan de bovenste de gassen bevat die de oer atmosfeer
nabootsten en de onderste water, ter nabootsing van de
zeeën. Twee elektroden sturen elektrische vonken die vele
bliksem nabootsen. Condensators koelen de gassen af,
waardoor waterdruppels ontstaan die opgevangen worden
door onderste, verhitte, kamer. Moleculen kunnen worden uit
de opstelling verwijderd worden voor verdere analyse.
Reeks organische bestanddelen gevormd:
o Grootste deel zeer eenvoudige (o.a. mierenzuur,
azijnzuur, ureum, …)
o Sommige reeds tamelijk complex (o.a. sommige
aminozuren)
3
, Andere experimenten:
o HCN en HCOH konden aanleiding geven tot basen van DNA en RNA
De functionele groepen die de producten uit de experimenten van Miller en Urey dragen zijn zeer kritische
chemische functies die een belangrijke rol spelen in de biologische activiteiten die men vandaag in levende
systemen waarneemt.
1.6.2 Ontstaan van de eerste cellen
Coacervaat: microsferen met verschillende buiten- en binnenkant (inwendig=eiwitten en polysachariden
met daarrond een oplossing van macromoleculen), versmelten, doen aan knopvorming (primitiefste vorm
voortplanting, kunnen enzymen in zich dragen, …
Duizenden gevormd in oersoep! Door toevalligheid overleefden de ‘besten’. Die gaven eigenschappen door
aan ‘dochters’ → ontstaan van leven, eigenschap van erfelijkheid was zo verworven.
1.7 Het ontstaan van de eerste levende wezens
1.7.1 Generatie spontanea
= levende wezens ontstaan uit levenloze stof → fantasie!
Nog enkele rare hypothesen
1.7.2 Zelf-replicerende RNA moleculen
o In de oersoep zaten waarschijnlijk genoeg nucleotiden naast andere
moleculen
o Via condensatiereacties (afgifte van water) kunnen polynucleotiden
ontstaan. Eerder onwaarschijnlijk wegens meer hydrolyse in de oersoep.
o RNA: kan zichzelf vermenigvuldigen en katalytisch werken (bv.
Aminozuren aaneenrijgen tot eiwitten!)
o Waarschijnlijk ontstaan in uitdrogende waterpoeltjes (wel condensatie
mogelijk zo)
o Deze fase noemt men de RNA-wereld (RNA=belangrijkste speler op
aarde)
o Door het aanmaken van eiwitten namen deze de meeste functies van RNA over.
o RNA is onstabiel. Gedurende veel probeersels werd DNA aangemaakt, de tegenhanger van RNA
en veel stabieler vooral in hydrofoob milieu, tenzij omgeven door membranen
o Zo ontstond LUCA (last universal common ancestor), een primitieve cel waarbij de genetische
informatie bewaard werd door DNA, functies uitgeoefend werden door eiwitten en RNA de link
tussen beiden was.
1.7.3 De vroegste cellen
o Via voorgaand proces ontstonden 3.5 miljard jaar geleden de eerste cellen
o 1-2 micrometer groot: één cel, geen aanhangsels, geen inwendige structuur
o Ze worden prokaryoten genoemd, vandaag bevat deze groep de bacteriën
o Was de belangrijkste levensvorm gedurende 2 miljard jaar
o Sommige bacteriën produceerden methaan en zijn nog gekend als de anaerobe bacteriën
o Anderen experimenteerden en overleefden of verdwenen tijdens de evolutie
o Essentiële componenten werden schaars in oersoep → noodzaak om zelf substanties op te bouwen
(bv. ATP)
o Door deze pathways aan te maken werd de crisis bezworen (maar ook ATP maakt op zijn beurt
weer gebruik van andere energierijke verbindingen)
o Moet ergens geleid hebben tot het ontstaan van de fotosynthese. H2O reducerend agens, O2
gevormd als bijproduct → oxiderende atmosfeer
o Vastleggen van energie uit zonlicht in chemische verbindingen
o Pigmenten hiervoor in cyanobacteria zijn dezelfde als in hedendaagse planten: chlorofyl
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller jolienvanaelst. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $32.79. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67096 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now