Bio H4 (klas 4)

H4§1: Enzymen zijn eiwitten. Een eiwitmolecuul bestaat uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde aminozuren. Er zijn in totaal 20 verschillende aminozuren. De eigenschappen vh. eiwit wordt bepaald door het aantal aminozuren en de volgorde waarin ze gekoppeld zijn. Synthese van enzymen (e.a. eiwitten) vindt plaats in de ribosomen. Welke eiwitten wordt gesynthetiseerd, wordt bepaald door de chromosomen in de celkern.

Een chromosoom bevat 1 heel lang molecuul vd. stof DNA (desoxyribonucleïnezuur) en veel eiwitmoleculen. Het DNA ligt om de eiwitten en is spiraalsgewijs opgevouwen. Vorm van een dubbele helix (wenteltrap). Elke keten bestaat uit duizenden aan elkaar gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, desoxyribose en stikstofbase (Adenine, Thymine, Guanine of Cytosine). De stikstofbasen komen voor in paren (basenparing): A + T en G + C.

Een chromosoom bestaat uit heel veel genen; 1 gen bestaat uit honderden nucleotiden. De stikstofbasen in 1 gen zijn specifiek gerangschikt. Zo worden verschillende enzymen gemaakt; bij 1 iemand synthetiseert het enzym pigment voor bruine ogen, en bij iemand anders voor blauwe.

§2: Nieuwe cellen ontstaan door mitose (kerndeling) en celdeling. Bij mitose deelt de celkern in tweeën, en door plasmagroei worden de twee dochtercellen net zo groot als de moedercel. De periode tussen 2 mitosen wordt de interfase genoemd. Dan is het chromosoom een langgerekte dunne draad die je niet kunt zien.

Voordat de mitose begint, maakt het chromosoom een kopie van zichzelf. Dit heet DNA-replicatie. De verbindingen tussen de basenparen worden verbroken en de vrije nucleotiden die voorkomen in het kernplasma, verbinden zich aan de vrijkomende basen. Zo krijg je 2 DNA-moleculen (ze zijn identiek omdat de stikstofbasen vaste paren vormen). Na DNA-replicatie bestaat een chromosoom uit 2 identieke delen: chromatiden. De plaats waar de chromatiden aan elkaar vastzitten, heet de centromeer. Nu worden de chromosomen korter en dikker (ze rollen zichzelf op). De 2 chromatiden scheiden en despiraliseren (rollen zich uit).

Celcyclus:

1.       G­­₁-fase: de periode tussen celdeling en DNA-replicatie. Hierin vindt plasmagroei plaats

2.       S-fase: periode van DNA-replicatie

3.       G₂-fase: periode tussen DNA-replicatie en mitose

4.       M-fase: periode van mitose

5.       (evt.) G₀-fase: tijd van rust in de cel (bijv. spiercellen die niet delen)

De duur vd. celcyclus kan verschillen per soort cel & organisme.

NB: @ punt 4 in de afbeelding; De chromosomen liggen in een vlak midden, het equatoriaalvlak.

§3: Bij ongeslachtelijke voortplanting groeit een deel van een individu uit tot een nieuw individu. Dit kan door:

1.       Deling (natuurlijk): bij eencellige planten en - dieren.

2.       Knollen (natuurlijk): bijv. bij aardappelen. Een knol is een verdikte stengel die veel reservevoedsel bevat. Een knol heeft knoppen (ogen). Bij het “pitten” ve. aardappel verwijderen we die ogen. Uit een knop die gaat uitlopen ontstaat een aardappelplant. De knol verschrompelt (het reservevoedsel wordt opgebruikt) en nieuwe knollen ontstaan.

3.       Bollen (natuurlijk): bijv. uien. Een bol bestaat uit een bolschijf met rokken. Rokken zijn verdikte bladeren met veel reservevoedsel. Tussen de rokken bevinden zich knoppen. Uit 1 vd. knoppen (eindknop) ontstaat een plant.

4.       Stekken (kunstmatig): stuk ve. stengel of blad afsnijden. Op het snijvlak ontwikkelen wortels.

5.       Enten (kunstmatig): Takken worden vastgezet op een afgeknipte onderstam (de boom draagt dezelfde vruchten als waar de takken van afkomstig zijn)

Kloon: Een groep van individuen die door ongeslachtelijke voortplanting uit 1 organisme is ontstaan. Het kweken hiervan heet klonen/kloneren (veelgebruikt in tuinbouw om genotype sterk te houden). Zien er niet allemaal hetzelfde uit à andere invloeden van buitenaf. Gausse kromme: bijv. bij aardappelen à de gemiddelde grootte aardappel geeft de meeste nakomelingen (te gebruiken bij alles dat door veel factoren wordt beïnvloed).

Weefselkweek:

1.       uit een gezonde, goed groeiende plant een stukje deelvaardig weefsel snijden, dit ontsmetten en dit op een geschikte voedingsbodem met voedingsstoffen en plantenhormonen brengen. De cellen gaan delen en na enkele weken ontstaat hieruit een hoev. hetzelfde weefsel: callus.

2.       Het callus wordt in stukjes gedeeld en op een andere voedingsbodem aangebracht. De cellen gaan zich differentiëren (verschillend ontwikkelen) en specialiseren. Er groeien plantjes uit: embryoïden.

3.       De embryoïden worden gesplitst en en ieder plantje wordt apart opgekweekt op weer een andere voedingsbodem. Als ze zijn uitgegroeid worden ze uitgeplant in een kwekerij. Tot aan het uitplanten worden ze steriel gehouden.

Door deze methode kan je heel snel een groot aantal planten kan kweken met hetzelfde genotype en om bepaalde gewenste eigenschappen op celniveau te selecteren. Planten zijn een belangrijke bron van zogenaamde fijnchemicaliën (als geneesmiddelen, enzymen & geur-, reuk-, kleur- en smaakstoffen). Via weefseltechniek wordt bijv. de kleurstof shikonine commercieel geproduceerd (voor cosmetica en geneesmiddelen).

§4: Geslachtelijke voortplanting: de cellen van 2 haploïde cellen versmelten. Bij het vormen van geslachtscellen vindt meiose plaats: een deling waarbij de chromosomen van een paar uit elkaar gaan. Meiose bestaat uit 2 opeenvolgende delingen

1.       Meiose I: uit 1 diploïde cel ontstaan 2 haploïde cellen (chromosomenparen (homologe chromosomen) gaan uit elkaar)

2.       Meiose II: uit 2 haploïde cellen ontstaan 4 haploïde cellen (chromatiden gaan uit elkaar)

Als bij een man in de teelbal een zaadcelmoedercel meiose ondergaat, ontwikkelt elk vd. 4 haploïde cellen zich tot een zaadcel (kop gevuld met kern, hals met mitochondriën, en een zweepstaart)

Al bij een vrouw in een eierstok een eicelmoedercel meiose ondergaat, ontstaan 2 dochtercellen die ongelijk van grootte zijn. Bijna al het cytoplasma komt in 1 dochtercel terecht. Beide cellen ondergaan meiose II en weer komt het cytoplasma in 1 dochtercel terecht (en die dochtercel ontwikkelt zich tot eicel). De 3 andere dochtercellen worden poollichaampjes genoemd. Deze vergaan. Bij de geboorte zijn in de eierstokken ve. meisje alle cellen al aanwezig die zich tot eicel kunnen ontwikkelen. Enkele tienduizenden van deze cellen bevinden zich in een rusttoestand halverwege de meiose. Vanaf de puberteit gaan er eicellen rijpen en vindt er ovulatie plaats. Nadat een ovulatie heeft plaatsgevonden wordt in de vrijgekomen eicel de meiose afgemaakt.

§5: Geslachtelijke voortplanting; Recombinatie: ontstaan van nieuwe combinaties genen. Hierdoor ontstaat een grote diversiteit (verscheidenheid) in genotypen binnen een soort à de soort heeft een grote overlevingskans. Sommige soorten wieren planten zich onder goede milieuomstandigheden dan ook ongeslachtelijk voort (dan blijft hetzelfde genotype, dat goed overleeft onder deze omstandigheden) en als 

het wat minder gaat geslachtelijk.

Veredeling: planten/dieren met de beste productiviteit/eigenschappen verkrijgen door selectie, kruisingen of genetische modificatie. Men wil naar een homozygote plant of dier toe (voor die eigenschap(pen)). Een zuivere lijn is een groep planten die door geslachtelijke voortplanting is ontstaan en die homozygoot is voor 1 of meer gewenste eigenschappen. Dan is de plant zaadvast. Dieren die homozygoot zijn voor die eigenschap(pen) zijn fokzuiver. Wanneer honden van verschillende rassen gekruist worden, ontstaan heterozygote nakomelingen (bastaarden).

Lactatieperiode: periode dat de koe melk geeft (9 maanden per jaar, 3 maanden zwanger). 40-50 L per dag.

§6: Elke cel heeft dezelfde genen (doordat alle cellen uit 1 zygote zijn ontstaan), maar niet overal komen dezelfde tot uiting (actief en inactief). Tijdens de klievingsdelingen vd. zygote treedt er celdifferentiatie op (de cellen gaan verschillen vertonen). De verschillende typen krijgen verschillende functies (celspecialisatie). Cytoplasma wordt ongelijk verdeeld. Inductie: invloed van cellen op de ontwikkeling van elkaar.

Door het verschillen is cytoplasma en inducerende cellen worden telkens andere genencombi’s ingeschakeld. 

Hier door is al in een vroeg stadium determinatie: het bepalen welke cel welke specialisatie zal krijgen. Inductie kan ook leiden tot geprogrammeerde celdood (apoptose): lichaamsdelen die voorbestemd zijn af te sterven (bijv. vliezen tussen de vingers).

RNA (ribonucleïnezuur) speelt een rol bij de info van eiwitsynthese vd. celkern overbrengen naar het cytoplasma. mRNA/messenger RNA brengt de info over naar de ribosomen.

RNA (nucleïnezuur)	DNA (nucleïnezuur)
Fosfaatgroep	Fosfaatgroep
Ribose	Desoxyribose
Stikstofbasen (A, Uracil, C, G)	Stikstofbasen (A, T, C, G)
Enkele streng nucleotiden	Dubbele streng nucleotiden
Een paar nucleotiden	Heel veel nucleotiden

Op de locus van een ingeschakeld gen worden in het DNA-molecuul de bindingen verbroken (de 2 rijen gaan uit elkaar). 2 vd. ketens bevat de info voor een erfelijke eigenschap; de template-streng.

1.       Het enzym RNA-polymerase leest de streng af (van 3 naar 5 (elke suikermolecuul in een nucleotide heeft 5 C-atomen, die genummerd zijn van 1 tot 5)). In het kernplasma zitten losse nucleotiden waaruit RNA wordt opgebouwd. Dit heet transcriptie (DNA vertaalt naar RNA). NB: Dit kan op meerdere plekken in het DNA tegelijkertijd gebeuren. De mRNA bevat op deze manier in gecodeerde vorm info over synthese ve. eiwit à genetische code.

2.       De mRNA-streng gaat via de poriën in het kernmembraan naar buiten naar de ribosomen.

3.       Het ribosoom leest het mRNA. Dit heet translatie.

4.       Elke 3 opeenvolgende stikstofbasen (triplet of codon) vormen de code voor een aminozuur.

5.       Elk mRNA-molecuul begint met het codon AUG (die correspondeert met het aminozuur methionine). Dit is het startcodon. 3 codons corresponderen niet met een aminozuur. Dit zijn de stopcodons (UAA, UAG en UGA)

Genen zijn uitgeschakeld als een molecuul ve. bepaalde stof gebonden zijn aan het DNA, waardoor er geen RNA-moleculen langs kunnen worden gevormd.

Een virus zit tussen levend en levenloos in. Kenmerkend: erg klein, geen zelfstandig organisme (heeft een 

gastheer nodig).

Virus	Organisme
Geen cel	1 of meer cellen
Geen cytoplasma	Wel cytoplasma
DNA OF RNA	DNA EN RNA
Geen eigen stofwisseling	Stofwisseling
Planten zich alleen voort in gastheercellen	Vertonen zelfstandig alle levensverschijnselen

Bouw ve. virus: Stukje DNA of RNA (erfelijk materiaal) verpakt in een jasje van eiwit (capside). Het simpelste virus heeft 4 genen. Sommige virussen gebruiken bacteriën als gastheer. Deze virussen heten bacteriofagen.

Werking van virussen: Membranen versmelten en het virus geeft via mRNA aan de ribosomen opdracht om enzymen te maken die nodig zijn om het virus te kopiëren. De bacterie barst en de nieuwe bacteriofagen komen vrij om andere bacteriën te infecteren.