Thema 4 Evolutie
Basisstof 1 - Ontwikkeling van het leven
Geschiedenis van het leven op aarde
Zie BiNaS 94A → alle informatie over de geologische tijdrekening
Ontstaan van organische stoffen
Chemische evolutie → Stoffen werden gevormd waaruit de eerste eencellige kon ontstaan.
Oeratmosfeer → Tot 3 miljard jaar geleden bevatte de atmosfeer geen zuurstof, maar bestond uit een
mengsel van stikstofgas, waterdamp, koolstofmonoxide, koolstofdioxide, waterstofgas, ammoniak,
methaan en waterstofsulfide.
Door toevoer van energie (bijv.botsingen met meteorieten) kunnen deze gassen ioniseren. Er ontstaat
dan koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Deze ionen reageren onmiddellijk met elkaar en zo
ontstonden in de oeratmosfeer uit anorganische stoffen de eerste organische stoffen.
- Anorganische stoffen → komen zowel voor in de levenloze natuur als in organismen. De
stoffen zijn opgebouwd uit kleine, eenvoudig gebouwde moleculen. (bijv. CO, CO 2, H2O)
- Organische stoffen → zijn afkomstig van organismen. Ze hebben grote ingewikkeld gebouwde
moleculen, die altijd een of meer atomen koolstof (C) en waterstof (H) en meestal ook
zuurstof (O) bevatten. (Bijv. C6H12O6) Daarnaast kunnen ze stikstof, fosfor en zwavel bevatten.
Miller-Urey-experiment → Bootste het ontstaan van organische stoffen uit anorganische stoffen in
het laboratorium na.
Ontstaan van levende cellen
Oersoep →Volgens een theorie over het ontstaan van leven kwamen de eerste organische stoffen
terecht in oerzeeën. Door verdamping uit binnenzeeën van indikking plaats waardoor een organische
oersoep ontstond. In die oersoep verenigden kleine organische moleculen zich tot grotere moleculen
die zich rangschikte in ‘druppeltjes’ (protobionten) Daaruit ontstonden de eerste cellen die
waarschijnlijk al een vorm van DNA bevatten.
De vorming van cellen uit organische stoffen is een voorbeeld van zelforganisatie.
Zelforganisatie → wanneer eenheden met nieuwe eigenschappen op een hoger organisatieniveau
ontstaan. Ook celdifferentiatie en apoptose zijn voorbeelden van zelforganisatie.
Volgens een recente theorie kunnen protobionten ook zijn ontstaan bij black smokers op de bodem
van de oceaan → vulkanische schoorstenen waar water tot 400 graden uit de zeebodem spuit.
Een derde theorie is dat de bouwstenen voor leven afkomstig zijn uit de ruimte.
Geen fossielen van eerste levensvormen → eencelligen bezaten geen harde delen
Oudste fossiel → 3.5 miljard jaar oud
Alle gevonden fossielen ouder dan 1.4 miljard jaar → prokaryote organismen
→ Eencellige organismen zonder celkern/zichbare organellen
→ Bezitten kringvormig DNA-molecuul los in het cytoplasma
Eerste prokaryote organismen → waren anaeroob & heterotroof → konden uitsluitend leven in milieu
zonder O2 + verkregen energie uit opname + afbraak organische stoffen uit oersoep.
Heterotroof? → kan geen organische stoffen maken uit anorganische stoffen (organische stoffen als voedsel)
→ ze maken organische stoffen uit organische stoffen
Anorganische stoffen nodig voor opbouw (nemen ze op uit omgeving).
2.8 miljard jaar terug → ontstaan cyanobacteriën/blauwalg → in staat tot fotosynthese
↳ Autotrofe organismen (alleen anorganische stoffen nodig)
↳ Ze maken organische stoffen (organische stof neemt toe op aarde) + ze produceerden zuurstof
, O2 was giftig voor anaerobe levensvormen. 2 miljard jaar geleden → atmosfeer werd zuurstofrijker
→ Anaerobe organismen werden vergiftigd (Rond die tijd ontstonden 1e aerobe heterotrofe bacteriën):
Ze gebruikten beschikbare O2 om opgenomen energierijke organische stoffen af te breken.
Ontstaan van eukaryoten
1.5 miljard terug → Eukaryoten ontstonden → cellen met celkern, dubbele membranen & organellen
Endosymbiosetheorie: → BiNaS 94C
- Eukaryoten ontstonden uit relatief grote prokaryoten
- Door instulping van celmemebraan rondom DNA onstond kernmembraan, celkern en ER.
- Ingesloten aerobe, heterotrofe bacteriën → ontwikkelden zich tot mitochondriën
- Ingesloten (autotrofe) cyanobacteriën → ontwikkelden zich tot chloroplasten
Mitochondriën en chloroplasten → waren ooit vrij levende bacteriën want:
- Beide organellen hebben kringvormig DNA-molecuul en dubbel membraan
- Binnenste membraan hetzelfde als celmembraan van prokaryote organismen
- Celdeling verloopt hetzelfde als bij prokaryoten
- Cytoplasma van planten en dieren kan zelf geen mitochondriën en chloroplasten vormen
- Deling organellen geprogrammeerd in eigen kringvormige DNA-molecuul, niet DNA celkern
→ DNA lijkt in samenstelling meer op DNA van nu levende bacteriën, dan DNA in celkern
Indeling in domeinen
Ontwikkeling levensvormen miljarden jaren → geleid tot enorme biodiversiteit (verscheidenheid)
Taxonomen → beschrijven, ordenen en benoemen groepen organismen.
Systematici → onderzoeken verwantschap van organismen a.d.h.v. gemeenschappelijke afstamming
↳ Gebruiken daarvoor uiterlijke kenmerken van organismen en cellen (morfologie)
→ & gebruiken moleculaire eigenschappen. Bv: bouw van membranen, eiwitten en het DNA
Vaststellen van evolutionaire verwantschap? → moleculaire eigenschappen vaak doorslaggevend
Organismen op basis van microsopisch zichtbare ingedeeld: bacteriën, schimmels, planten & dieren.
Door vergelijking van de bouw van ribosomen bestaat de hoofdindeling van alle levensvormen nu uit 3
domeinen: bacteriën, archaea en eukaryoten!
Prokaryoten
De domeinen bacteriën en archaea bestaan uit eencelligen
zonder celkern of andere door membranen begrensde organellen
→ dus prokaryoot
Microbioloog gebruikt biochemische reacties in cel, bouw
DNA & bouw celwand als indelingscriteria!
Archaea:
- Kunnen overleven onder extreme milieuomstandigheden
- Biochemie verschilt veel van andere vormen van leven → worden als apart domein beschouwt
- Nauwer verwant aan eukaryoten dan aan bacteriën
→ Bouw van celwand van bacteriën en archaea verschilt
→ Sommige vetten in celmembraan komen meer overeen met eukaryoten
Eukaryoten
Domein eukaryoten → onder meer schimmels, planten en dieren.
Eukaryoten kunnen meercellig zijn, en zijn complexer dan prokaryoten.
Basisstof 1 - Ontwikkeling van het leven
Geschiedenis van het leven op aarde
Zie BiNaS 94A → alle informatie over de geologische tijdrekening
Ontstaan van organische stoffen
Chemische evolutie → Stoffen werden gevormd waaruit de eerste eencellige kon ontstaan.
Oeratmosfeer → Tot 3 miljard jaar geleden bevatte de atmosfeer geen zuurstof, maar bestond uit een
mengsel van stikstofgas, waterdamp, koolstofmonoxide, koolstofdioxide, waterstofgas, ammoniak,
methaan en waterstofsulfide.
Door toevoer van energie (bijv.botsingen met meteorieten) kunnen deze gassen ioniseren. Er ontstaat
dan koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Deze ionen reageren onmiddellijk met elkaar en zo
ontstonden in de oeratmosfeer uit anorganische stoffen de eerste organische stoffen.
- Anorganische stoffen → komen zowel voor in de levenloze natuur als in organismen. De
stoffen zijn opgebouwd uit kleine, eenvoudig gebouwde moleculen. (bijv. CO, CO 2, H2O)
- Organische stoffen → zijn afkomstig van organismen. Ze hebben grote ingewikkeld gebouwde
moleculen, die altijd een of meer atomen koolstof (C) en waterstof (H) en meestal ook
zuurstof (O) bevatten. (Bijv. C6H12O6) Daarnaast kunnen ze stikstof, fosfor en zwavel bevatten.
Miller-Urey-experiment → Bootste het ontstaan van organische stoffen uit anorganische stoffen in
het laboratorium na.
Ontstaan van levende cellen
Oersoep →Volgens een theorie over het ontstaan van leven kwamen de eerste organische stoffen
terecht in oerzeeën. Door verdamping uit binnenzeeën van indikking plaats waardoor een organische
oersoep ontstond. In die oersoep verenigden kleine organische moleculen zich tot grotere moleculen
die zich rangschikte in ‘druppeltjes’ (protobionten) Daaruit ontstonden de eerste cellen die
waarschijnlijk al een vorm van DNA bevatten.
De vorming van cellen uit organische stoffen is een voorbeeld van zelforganisatie.
Zelforganisatie → wanneer eenheden met nieuwe eigenschappen op een hoger organisatieniveau
ontstaan. Ook celdifferentiatie en apoptose zijn voorbeelden van zelforganisatie.
Volgens een recente theorie kunnen protobionten ook zijn ontstaan bij black smokers op de bodem
van de oceaan → vulkanische schoorstenen waar water tot 400 graden uit de zeebodem spuit.
Een derde theorie is dat de bouwstenen voor leven afkomstig zijn uit de ruimte.
Geen fossielen van eerste levensvormen → eencelligen bezaten geen harde delen
Oudste fossiel → 3.5 miljard jaar oud
Alle gevonden fossielen ouder dan 1.4 miljard jaar → prokaryote organismen
→ Eencellige organismen zonder celkern/zichbare organellen
→ Bezitten kringvormig DNA-molecuul los in het cytoplasma
Eerste prokaryote organismen → waren anaeroob & heterotroof → konden uitsluitend leven in milieu
zonder O2 + verkregen energie uit opname + afbraak organische stoffen uit oersoep.
Heterotroof? → kan geen organische stoffen maken uit anorganische stoffen (organische stoffen als voedsel)
→ ze maken organische stoffen uit organische stoffen
Anorganische stoffen nodig voor opbouw (nemen ze op uit omgeving).
2.8 miljard jaar terug → ontstaan cyanobacteriën/blauwalg → in staat tot fotosynthese
↳ Autotrofe organismen (alleen anorganische stoffen nodig)
↳ Ze maken organische stoffen (organische stof neemt toe op aarde) + ze produceerden zuurstof
, O2 was giftig voor anaerobe levensvormen. 2 miljard jaar geleden → atmosfeer werd zuurstofrijker
→ Anaerobe organismen werden vergiftigd (Rond die tijd ontstonden 1e aerobe heterotrofe bacteriën):
Ze gebruikten beschikbare O2 om opgenomen energierijke organische stoffen af te breken.
Ontstaan van eukaryoten
1.5 miljard terug → Eukaryoten ontstonden → cellen met celkern, dubbele membranen & organellen
Endosymbiosetheorie: → BiNaS 94C
- Eukaryoten ontstonden uit relatief grote prokaryoten
- Door instulping van celmemebraan rondom DNA onstond kernmembraan, celkern en ER.
- Ingesloten aerobe, heterotrofe bacteriën → ontwikkelden zich tot mitochondriën
- Ingesloten (autotrofe) cyanobacteriën → ontwikkelden zich tot chloroplasten
Mitochondriën en chloroplasten → waren ooit vrij levende bacteriën want:
- Beide organellen hebben kringvormig DNA-molecuul en dubbel membraan
- Binnenste membraan hetzelfde als celmembraan van prokaryote organismen
- Celdeling verloopt hetzelfde als bij prokaryoten
- Cytoplasma van planten en dieren kan zelf geen mitochondriën en chloroplasten vormen
- Deling organellen geprogrammeerd in eigen kringvormige DNA-molecuul, niet DNA celkern
→ DNA lijkt in samenstelling meer op DNA van nu levende bacteriën, dan DNA in celkern
Indeling in domeinen
Ontwikkeling levensvormen miljarden jaren → geleid tot enorme biodiversiteit (verscheidenheid)
Taxonomen → beschrijven, ordenen en benoemen groepen organismen.
Systematici → onderzoeken verwantschap van organismen a.d.h.v. gemeenschappelijke afstamming
↳ Gebruiken daarvoor uiterlijke kenmerken van organismen en cellen (morfologie)
→ & gebruiken moleculaire eigenschappen. Bv: bouw van membranen, eiwitten en het DNA
Vaststellen van evolutionaire verwantschap? → moleculaire eigenschappen vaak doorslaggevend
Organismen op basis van microsopisch zichtbare ingedeeld: bacteriën, schimmels, planten & dieren.
Door vergelijking van de bouw van ribosomen bestaat de hoofdindeling van alle levensvormen nu uit 3
domeinen: bacteriën, archaea en eukaryoten!
Prokaryoten
De domeinen bacteriën en archaea bestaan uit eencelligen
zonder celkern of andere door membranen begrensde organellen
→ dus prokaryoot
Microbioloog gebruikt biochemische reacties in cel, bouw
DNA & bouw celwand als indelingscriteria!
Archaea:
- Kunnen overleven onder extreme milieuomstandigheden
- Biochemie verschilt veel van andere vormen van leven → worden als apart domein beschouwt
- Nauwer verwant aan eukaryoten dan aan bacteriën
→ Bouw van celwand van bacteriën en archaea verschilt
→ Sommige vetten in celmembraan komen meer overeen met eukaryoten
Eukaryoten
Domein eukaryoten → onder meer schimmels, planten en dieren.
Eukaryoten kunnen meercellig zijn, en zijn complexer dan prokaryoten.
