Biologie van de cel – samenvatting 2
Wat is het leven? (H1)
1. De verschillende thema’s die het leven karakteriseren
- Elk biologisch organisatieniveau geeft aanleiding tot nieuwe
mogelijkheden.
Een basiskenmerk van het leven is orde. Deze orde bestaat uit niveaus en
begint bij atomen, de chemische bouwstenen van alle materie. Het aantal
mogelijke functies en de complexiteit van het systeem nemen toe naar
mate men opklimt van niveau.
→ Atomen
→ Biomoleculen
→ Organellen
→ Cellen
→ Weefsels
→ Organen
→ Organismen
→ Populaties
→ Levensgemeenschappen
→ Biosfeer
- Organismen zijn open systemen die continu interageren met hun
omgeving.
De interacties in een open
systeem zijn noodzakelijk. Een
open systeem is een entiteit die
continu energie en materiaal
uitwisselt met de omgeving. De
dynamiek van ecosystemen wordt
gekenmerkt door 2 belangrijke
processen:
→ Het circuleren van
nutriënten.
→ De omzetting van energie.
Zonne-energie wordt chemische
energie, chemische energie wordt arbeid, mechanische energie, soms licht en
warmte.
Producenten: organismen die zelf voedsel kunnen maken door middel van
fotosynthese (zoals planten, algen en sommige bacteriën) of chemosynthese.
Ze gebruiken energie uit zonlicht of chemische stoffen om suikers te
produceren, die als energiebron dienen voor zichzelf en voor andere
organismen in de voedselketen.
Consumenten: organismen die hun energie verkrijgen door andere
organismen te eten, omdat ze niet in staat zijn zelf voedsel te maken.
- Structuur en functie zijn gecorreleerd op alle organisatieniveaus.
Vorm en functie zijn onafscheidelijk met elkaar verbonden.
,- Organismen zijn opgebouwd uit cellen
De cel is het laagste structuur niveau dat autonoom alle activiteiten van het
leven kan uitvoeren. Eencellige organismen bestaan uit 1 cel die zichzelf kan
reproduceren. Meercellige organismen zijn opgebouwd uit meerdere cellen.
Cellen vormen de bouwstenen van structuur en functie (celtheorie).
• Prokaryote cel
→ Geen celkern, het DNA ligt vrij in
de cel (nucleoid).
→ Hebben geen membraan omsloten
organellen. Ze bevatten alleen
eenvoudige structuren (bv:
ribosomen) die niet door
membranen zijn omsloten.
→ Ze zijn kleiner.
→ Hebben een eenvoudigere
structuur en minder interne
compartimenten.
→ Hebben geen celwand.
→ Vermenigvuldigen zich door een binaire deling.
• Eukaryote cel
→ Hebben een celkern waarin het DNA zit opgeslagen.
→ Hebben complexe membraan omsloten organellen (bv:
mitochondriën).
→ Ze zijn groter.
→ Hebben een complexere structuur met gespecialiseerde
compartimenten voor verschillende functies.
→ Bij planten en fungi is er een celwand en bij dierlijke cellen is er een
celmembraan.
→ Vermenigvuldigen d.m.v. mitose of meiose.
- De continuïteit van het leven is gebaseerd op erfelijke informatie
in de vorm van DNA.
Orde moet instant gehouden worden door
informatie. De instructies zitten opgeslagen
in DNA (desoxyribonucleïnezuur). Het is een
ketting van aaneengeschakelde nucleotiden
(polymeer) die de substantie vormen voor de
genen. De genen zijn eenheden van
informatie die overerfbaar is en die coderen
voor eiwitten. Alle vormen van leven
gebruiken dezelfde genetische code waarmee
informatie wordt opgeslagen in de genen
vertaald wordt naar eiwitten. Verschillen
tussen organismen situeren zich dus op het niveau van opeenvolging van de
nucleotidensequenties in het DNA.
,Genexpressie: het proces waarbij de informatie in een gen wordt omgezet
in een functioneel product, zoals een eiwit, dat een specifieke functie in de cel
uitvoert.
Genoom: de complete set van genetisch materiaal (DNA of RNA) van een
organisme, inclusief alle genen en niet-coderende regio's.
Genomica: de wetenschappelijke studie van het volledige genoom van een
organisme, met focus op de structuur, functie, evolutie en interacties van alle
genen en genetische elementen binnen dat genoom.
Proteoom: de volledige set van eiwitten die door een cel, weefsel of
organisme wordt geproduceerd, inclusief variaties en modificaties die
optreden door genexpressie en omgevingsfactoren.
Proteomica: de studie van het proteoom, waarbij wetenschappers
onderzoeken welke eiwitten in een cel of organisme aanwezig zijn, hoe ze
worden gesynthetiseerd, gemodificeerd, en met elkaar interacteren, om zo
inzicht te krijgen in cellulaire processen en functies.
Bioinformatica: een interdisciplinair vakgebied dat gebruik maakt van
computers, software en statistische methoden om biologische data, zoals
genetische en eiwitsequenties, te analyseren, interpreteren en visualiseren.
- Regulerende mechanismen verzekeren een dynamisch evenwicht
in levende systemen.
Interacties tussen componenten van het systeem garanderen een soepele
aansluiting van alle delen. De opname van voedingsstoffen in een organisme
dient gereguleerd te worden om te vermijden dat er te veel of te weinig
wordt opgenomen. Het gebruik en transformaties van chemische energie
wordt bepaald door vraag en aanbod. Al deze processen verlopen volgens
bepaalde chemische reacties die meestal gekatalyseerd worden door
enzymen. De enzymen versnellen chemische reacties.
Feedbackmechanisme: proces waarbij de output van een systeem wordt
teruggekoppeld als input om het systeem te reguleren en zo stabiliteit of
verbetering te bereiken.
Positieve feedback: proces waarbij de output van een systeem de input
versterkt, waardoor het systeem verder in dezelfde richting wordt
gestimuleerd of uit balans raakt.
Bijvoorbeeld het stollen van bloed.
Bloedplaatjes verspreiden chemicalien
die nog meer bloedplaatjes
aantrekken.
Negatieve feedback: proces waarbij
de output van een systeem de input
tegenwerkt, waardoor het systeem
zichzelf stabiliseert en terugkeert naar
een evenwichtstoestand. Bijvoorbeeld
de sinalering van insuline.
, 2. Evolutie bepaald tegelijk de eenheid en diversiteit van het leven
Evolutie: het proces van geleidelijke verandering en aanpassing van soorten
over generaties heen, aangedreven door natuurlijke selectie, mutaties,
genetische drift, en omgevingsinvloeden, wat resulteert in de ontwikkeling
van nieuwe eigenschappen en soms nieuwe soorten.
- Hoe de diversiteit van het leven organiseren?
Diversiteit is het handelsmerk van het leven. De taxonomie is de discipline
van de biologie die de soorten beschrijft, een naam geeft en classificeert. De
indelingen hiervan worden vaak gewijzigd naarmate meer DNA van
organismen ontrafeld wordt.
- Charles Darwin en de theorie van natuurlijke selectie.
Darwin was de eerste wetenschapper die begreep dat organismen
evolueerden en dat nieuwe organismen konden afstammen uit verwante
voorouderlijke organismen na modificaties. Dit noemde hij natuurlijke
selectie. Door natuurlijke selectie konden organismen zich aanpassen aan de
problemen in hun specifieke omgeving. Hij observeerde dat:
→ Individuen in een populatie verschillen in hun eigenschappen, waarvan
veel erfelijk lijken te zijn.
→ Er worden meer nakomelingen geproduceerd dan overleven, en
concurrentie is onvermijdelijk.
→ Soorten passen zich aan hun omgeving aan.
Hij concludeerde dat:
→ Individuen die het best aangepast zijn aan hun omgeving hebben een
grotere kans om te overleven en zich voort te planten (survival of the
fittest).
→ Na verloop van tijd zullen meer individuen in een populatie die
voordelige eigenschappen hebben.
The tree of life: een model dat de evolutionaire relaties tussen alle
levensvormen op aarde weergeeft, met een gemeenschappelijke voorouder
als oorsprong en vertakkingen naar verschillende soorten en groepen.
Chemie van het leven? (H2+H3)
− Chemische elementen en verbindingen.
Element: een stof die niet kan worden afgebroken tot andere stoffen door
chemische reacties.
Verbinding: een stof die bestaat uit 2 of meer verschillende elementen
gecombineerd in een vaste verhouding. Een verbinding heeft andere, nieuwe
eigenschappen in vergelijking met haar samengestelde delen.
Noodzakelijke elementen: O, C, H en N 96% van de levende materie. Ca,
P, K, S en nog een paar elementen zijn de andere 4%.
Sporenelementen: zijn slechts nodig in zeer lage concentraties en zijn soms
alleen essentieel in een bepaalde groep van organismen.
− Atomen en moleculen.
Atoomstructuur bepaalt het gedrag van een element. Wanneer
verschillende elementen verbindingen vormen, dan zijn het alleen de
elektronen die rond de atoomkern zweven, die betrokken worden bij de
