Hoofdstuk 1: ‘LEVEN’: ontstaan en
def.
1.1 inleiding
Biologie als studiegebied
- biologie = studie van het leven, eerst gebruikt in 19 de eeuw
Biosfeer
= laag op aarde waar alle levend dingen voorkomen ( zie later)
- 1% van aardmassa
- Alle levende dingen = organismen
Geschiedenis onderzoek biologie
Copernicus en Galileo: voorlopers van moderne biologie
Dan :
- Vesalius (1514-1564) belangrijke ontdekkingen humane anatomie
- W. Harvey (1578-1657) bloedsomloop bij hogere dieren beschreven
- A. van Leeuwenhoek (1632-1723) zelf microscoop gemaakt → minuscule structuren
visualiseren
1862: Pasteur weerlegde theorie van spontaan ontstaan van leven
19de eeuw: verhoging observaties en experimenten
20ste eeuw: kennis van chemie en fysica → nieuwe onderzoeksmethoden
1950: opsplitsing groep Biologie: morfologie, anatomie, systematiek, microscopie, cytologie,
histologie,…
Celbiologie als studiegebied
Cel= kleinste eenheid van leven
Zowel 1celligen en meer celligen→ ver doorgedreven differentiatie heeft geleid tot organen.
Celtheorie
Schwann:
- Alle organismen op aarde zijn samengesteld uit één of meerdere cellen
- De cel vormt de structurele eenheid van leven
Rudolf Virchow
- Cellen kunnen enkel ontstaan door deling van een oudere cel
1.2 het onstaan van leven
1.2.1 het onststaan van onze huidige aarde
- 4,5 miljard jaar: begin atomaire evolutie
- 4,0 miljard jaar: begin chemische evolutie
- 3,5 miljard jaar: begin biologische evolutie
1
, 1.2.2 ontstaan van biosfeer
biosfeer = de omgeving van de aarde waarin leven mogelijk is; omvat hydrosfeer, lage
atmosfeer, hoge atmosfeer en het geheel van levende materie op aarde. De biosfeer bestaat
dus uit het bovenste deel van de aardkorst, het aardoppervlak en het laagste deel van de
atmosfeer, dat wordt bewoond door ( levende) organismen.
Ontwikkeling door 3 belangrijke processen
- geologische ontwikkeling
- chemische ontwikkeling van biotopen en atmosfeer
- biologische ontwikkeling op en in het aardoppervlak
1.2.3 ontstaan van aarde en zijn atmosfeer
Heelal bestaat uit 92,8% H 7,1% H en 0,1% andere elementen
Oeratmosfeer is ontstaan na de afkoeling van de aarde uit gassen van vulkaanuitbarstingen.
Oceanen zeer warm door UV-straling en veel onweer
Oersoep met beperkt aantal elementen, wisselende drukken en temperaturen. Ook
elektrische ladingen
1.2.4 de globale chemische samenstelling van abiotisch en biotisch
materiaal
De kwalitatieve samenstelling van levende en niet levende org. is gelijkend
De kwantitatieve samenstelling heeft grote verschillen
Deze verschillende samenstellingen wijzen op een sterke selectie tijdens de ontwikkeling van
levensvormen. Dit door:
- selectieve permeabiliteit van bio-membranen
- variatie van org. moleculen
- veel elementen hebben toxische effecten op ontstane metabolismen
Naast covalente bindingen bij opbouw org. bio-moleculen. Zijn Van der Waals-interacties, H-
bruggen en ioneninteracties erg belangrijk bij de ontwikkeling van de functionaliteit van de
moleculen en structuren
1.2.5 het ontstaan van org. stoffen
Experiment van S.Miller en H. Urey
Opstelling: gesloten circuit met reducerende atmosfeer, rijk aan H 2, H2O, ammoniak (NH4+),
CO, en methaan (CH4) + schommelende hoge temperaturen en elektrische stroomstoten
Resultaat:
Na 1 week:
15% van de C uit methaan gebruikt in opbouw klien org. moleculen zoals mierenzuur en
ureum
Langere experimenten:
Vorming van 30 verschillende kliene org moleculen zoals, kleine AZ, precursoren voor
opbouw van org basen, bouwstenen voor DNA en RNA
→chemische evolutie
Polymerisatie heeft geleid tot de vroming van macromoleculare structuren zoals eiwitten en
nucleïnezuren (E nodig)
In water ontstonden polyfosfaten en kleinere org. moleculen met zowel hydrofobe al
hydrofiele zijden → basis van membraanopbouwende moleculen.
2
, 1.2.6 ontstaan van micellen waarin selectief chemische reacties
kunnen gebeuren
ontstaan celachtige deeltjes:
- verschillende combinaties van polymeren geven co-acervaten (soort blaasjes)
- Deze polymeren zorgen voor afgezonderde compartimenten, waarin verschillende
chemische reacties kunnen plaatsgrijpen
- Als het enzym fosforylaseI aanwezig is, concentreert zich dat in de co-acervaten
- Als er dan ook nog glucose-1-fosfaat aanwezig is, diffundeert dit in de co-acervaten
en wordt dit afgebroken: het fosfaat verdwijnt en de glucose wordt omgezet in
zetmeel. Hierdoor groeien co-acervaten en ze vallen bij bepaalde grootte uiteen
- Alleen co-acervaten die dan nog fosforylase hebben kunnen verder groeien
Co-acervaten kunnen door gelijke chemische structuur gemakkelijk fuseren
In de co-acervaten kunnen micellen ontstaan → verschillende reacties IN co-acervaten
Echte micellen = indien omhulling opgebouwd is uit enkelvoudige of en dubbele laag
vetmoleculen
= vergelijkbaar met basisstructuur van een cel of celorganel
1.2.7 het ontstaan van voortplanting
Zichzelf zelfstandig kunnen voortplanten = eigenschap van leven
- 1ste moleculaire duplicatie van RNA en DNA → mitose
- Later geslachtelijke vermenigvuldiging → meiose
Ontstaan van DNA en RNA nog niet bewezen.
Van zodra zich zelf voortplantende cellen werden ontwikkeld begon de biologische evolutie
- (1) van anaeroob naar aerobe cellen
- (2) van prokaryoten naar eukaryoten
- (3) van eencellige naar meercellige
- (4) van water naar land ( en weer naar water)
1.2.8 Van anaeroob naar aerobe cellen (1)
Ontwikkeling van zuurstof als restproduct van fototrofe prokaryoten en via foto-chemische
reacties
Ook de ontwikkeling van ozon ( O3) is zeer belangrijk: UV-stralen tegenhouden → vorming
van complexere en meercellige organismen
→ stabiliteit in luchtlagen → ontwikkeling ecosystemen → voedselketens
1.2.9 Van prokaryoten naar eukaryoten (2)
Eerst eukaryoten
- Anaeroob, heterotroof (leven van org. moleculen uit oersoep) bacteriën.
- Hieruit ontstonden autotrofe org. die aan fotosynthese doen (voorouders
blauwwieren)
Van prokaryoot naar eukaryoot via reeks instulpingen die naar membraan omgeven
organellen hebben geleid
3
def.
1.1 inleiding
Biologie als studiegebied
- biologie = studie van het leven, eerst gebruikt in 19 de eeuw
Biosfeer
= laag op aarde waar alle levend dingen voorkomen ( zie later)
- 1% van aardmassa
- Alle levende dingen = organismen
Geschiedenis onderzoek biologie
Copernicus en Galileo: voorlopers van moderne biologie
Dan :
- Vesalius (1514-1564) belangrijke ontdekkingen humane anatomie
- W. Harvey (1578-1657) bloedsomloop bij hogere dieren beschreven
- A. van Leeuwenhoek (1632-1723) zelf microscoop gemaakt → minuscule structuren
visualiseren
1862: Pasteur weerlegde theorie van spontaan ontstaan van leven
19de eeuw: verhoging observaties en experimenten
20ste eeuw: kennis van chemie en fysica → nieuwe onderzoeksmethoden
1950: opsplitsing groep Biologie: morfologie, anatomie, systematiek, microscopie, cytologie,
histologie,…
Celbiologie als studiegebied
Cel= kleinste eenheid van leven
Zowel 1celligen en meer celligen→ ver doorgedreven differentiatie heeft geleid tot organen.
Celtheorie
Schwann:
- Alle organismen op aarde zijn samengesteld uit één of meerdere cellen
- De cel vormt de structurele eenheid van leven
Rudolf Virchow
- Cellen kunnen enkel ontstaan door deling van een oudere cel
1.2 het onstaan van leven
1.2.1 het onststaan van onze huidige aarde
- 4,5 miljard jaar: begin atomaire evolutie
- 4,0 miljard jaar: begin chemische evolutie
- 3,5 miljard jaar: begin biologische evolutie
1
, 1.2.2 ontstaan van biosfeer
biosfeer = de omgeving van de aarde waarin leven mogelijk is; omvat hydrosfeer, lage
atmosfeer, hoge atmosfeer en het geheel van levende materie op aarde. De biosfeer bestaat
dus uit het bovenste deel van de aardkorst, het aardoppervlak en het laagste deel van de
atmosfeer, dat wordt bewoond door ( levende) organismen.
Ontwikkeling door 3 belangrijke processen
- geologische ontwikkeling
- chemische ontwikkeling van biotopen en atmosfeer
- biologische ontwikkeling op en in het aardoppervlak
1.2.3 ontstaan van aarde en zijn atmosfeer
Heelal bestaat uit 92,8% H 7,1% H en 0,1% andere elementen
Oeratmosfeer is ontstaan na de afkoeling van de aarde uit gassen van vulkaanuitbarstingen.
Oceanen zeer warm door UV-straling en veel onweer
Oersoep met beperkt aantal elementen, wisselende drukken en temperaturen. Ook
elektrische ladingen
1.2.4 de globale chemische samenstelling van abiotisch en biotisch
materiaal
De kwalitatieve samenstelling van levende en niet levende org. is gelijkend
De kwantitatieve samenstelling heeft grote verschillen
Deze verschillende samenstellingen wijzen op een sterke selectie tijdens de ontwikkeling van
levensvormen. Dit door:
- selectieve permeabiliteit van bio-membranen
- variatie van org. moleculen
- veel elementen hebben toxische effecten op ontstane metabolismen
Naast covalente bindingen bij opbouw org. bio-moleculen. Zijn Van der Waals-interacties, H-
bruggen en ioneninteracties erg belangrijk bij de ontwikkeling van de functionaliteit van de
moleculen en structuren
1.2.5 het ontstaan van org. stoffen
Experiment van S.Miller en H. Urey
Opstelling: gesloten circuit met reducerende atmosfeer, rijk aan H 2, H2O, ammoniak (NH4+),
CO, en methaan (CH4) + schommelende hoge temperaturen en elektrische stroomstoten
Resultaat:
Na 1 week:
15% van de C uit methaan gebruikt in opbouw klien org. moleculen zoals mierenzuur en
ureum
Langere experimenten:
Vorming van 30 verschillende kliene org moleculen zoals, kleine AZ, precursoren voor
opbouw van org basen, bouwstenen voor DNA en RNA
→chemische evolutie
Polymerisatie heeft geleid tot de vroming van macromoleculare structuren zoals eiwitten en
nucleïnezuren (E nodig)
In water ontstonden polyfosfaten en kleinere org. moleculen met zowel hydrofobe al
hydrofiele zijden → basis van membraanopbouwende moleculen.
2
, 1.2.6 ontstaan van micellen waarin selectief chemische reacties
kunnen gebeuren
ontstaan celachtige deeltjes:
- verschillende combinaties van polymeren geven co-acervaten (soort blaasjes)
- Deze polymeren zorgen voor afgezonderde compartimenten, waarin verschillende
chemische reacties kunnen plaatsgrijpen
- Als het enzym fosforylaseI aanwezig is, concentreert zich dat in de co-acervaten
- Als er dan ook nog glucose-1-fosfaat aanwezig is, diffundeert dit in de co-acervaten
en wordt dit afgebroken: het fosfaat verdwijnt en de glucose wordt omgezet in
zetmeel. Hierdoor groeien co-acervaten en ze vallen bij bepaalde grootte uiteen
- Alleen co-acervaten die dan nog fosforylase hebben kunnen verder groeien
Co-acervaten kunnen door gelijke chemische structuur gemakkelijk fuseren
In de co-acervaten kunnen micellen ontstaan → verschillende reacties IN co-acervaten
Echte micellen = indien omhulling opgebouwd is uit enkelvoudige of en dubbele laag
vetmoleculen
= vergelijkbaar met basisstructuur van een cel of celorganel
1.2.7 het ontstaan van voortplanting
Zichzelf zelfstandig kunnen voortplanten = eigenschap van leven
- 1ste moleculaire duplicatie van RNA en DNA → mitose
- Later geslachtelijke vermenigvuldiging → meiose
Ontstaan van DNA en RNA nog niet bewezen.
Van zodra zich zelf voortplantende cellen werden ontwikkeld begon de biologische evolutie
- (1) van anaeroob naar aerobe cellen
- (2) van prokaryoten naar eukaryoten
- (3) van eencellige naar meercellige
- (4) van water naar land ( en weer naar water)
1.2.8 Van anaeroob naar aerobe cellen (1)
Ontwikkeling van zuurstof als restproduct van fototrofe prokaryoten en via foto-chemische
reacties
Ook de ontwikkeling van ozon ( O3) is zeer belangrijk: UV-stralen tegenhouden → vorming
van complexere en meercellige organismen
→ stabiliteit in luchtlagen → ontwikkeling ecosystemen → voedselketens
1.2.9 Van prokaryoten naar eukaryoten (2)
Eerst eukaryoten
- Anaeroob, heterotroof (leven van org. moleculen uit oersoep) bacteriën.
- Hieruit ontstonden autotrofe org. die aan fotosynthese doen (voorouders
blauwwieren)
Van prokaryoot naar eukaryoot via reeks instulpingen die naar membraan omgeven
organellen hebben geleid
3
