HOOFDSTUK 0: INLEIDING
- Doel:
§ Mens plaatsen in biologische context
§ Verbanden zien tussen menswetenschappen
1) Oorsprong van het leven
- Oerexplosie:
§ Enkele microseconden na de oerexplosie groepeerden overgebleven deeltjes zich tot
protonen, neutronen en mesonen
§ Deze vormden samen de eerste atoomkern
§ Door afkoeling vormden zich de eerste lichte elementen (Helium, Lithium,…)
§ Later werden zwaardere elementen in de sterren gevormd
§ De oeratmosfeer:
• Gasmengsel: waterstofgas (H2), stikstofgast (N2), methaangas (CH4), ammoniakgas
(NH3), koolstofdioxide (CO2), koolstofmonoxide (CO),waterdamp (H2O)
• Zuurstofgas en ozongas kwamen niet voor
• Afkoeling: waterdamp begon te condenseren -> VORMING OCEAAN
2) Synthese van elementaire organische stoffen
- Alexander oparin: inwerking van eletrische energie van bliksems, van warmte-energie bij vulkanische
uitbarstingen en van sterke ultraviolette zonnestralen die toen niet door de ozonlaag werden gefilterd
- Harold urey & Stanley miller: primitieve aarde nabootsen
§ Acht dagen een gasmengsel (waterstofgas, methaangas, ammoniakgas en waterdamp) +
elektrische ontlading -> GEEN O2
§ Er vormden zich verbindingen (methanol, mierenzuur, melkzuur, aminozuren: alanine en
glycine)
§ Als men uv-stralen en hitte inschakelde ontstonden er aminozuren, vetzuren, bestanddelen
van nucleotiden, hemoglobine en cytochroom1
§ DUS: de experimenten tonen aan dat de anorganische stoffen spontaan organisch werden en
dat die anorganische stoffen de bouwstenen zijn van de macromoleculen waaruit levende
organismen zijn opgebouwd
3) synthese van complexe organische moleculen
- elementaire organische stoffen die lange perioden in de oeroceaan hebben opgehoopt = oersoep
- op sommige plaatsen kunnen die stoffen met elkaar hebben gereageerd -> er ontstonden grotere
moleculen
§ = complexe moleculen polymeriseren tot macromoleculen
- anorganische stoffen kunnen organische verbindingen vormen
§ zo ontstaan RNA, DNA en polypeptiden, membranen en enzymen
- ontstaan LUCA: ‘last universal common ancestor’ of voorlopercel
4) ontstaan van de eerste cellen
- vetzuren -> in water organiseren vetzuurmoleculen zich spontaan tot kleine blaasjes met binnen en
buiten een waterige fase
- deze zullen de binnen- en buitenwereld van elkaar scheiden
- er kwamen eenvoudige celachtige systemen tot stand
- celachtige systemen -> prokaryoten met DNA-replicatie -> transcriptie naar RNA -> translatie naar
proteinen (eiwitten) => deze stap is nog zeer groot
- DUS: hieruit kunnen we afleiden dat de eerste levensvormen uit eenoudige anorganische stoffen zijn
ontstaan
1
Enzym van de elektronentransportketen in het inwendig membraan van mitochondrien
,5) van prokaryote naar eukaryote cel: endosymbiose
- primitieve prokaryote cel -> endosymbiose -> ingewikkelde eukaryote cel met kernmembraan en
organellen
§ deze treffen we aan bij alle dieren, planten, zwammen en sommige eencelligen
- de endosymbiosetheorie: celorganellen (mitochondrien en chloroplasten) waren oorspronkelijk
prokaryote cellen
= eukaryote cellen uit een ‘symbiose’ van verschillende prokaryoten
§ argumenten endosymbiosetheorie:
• mitochondrien en chloroplasten zijn gedeeltelijk autonome celorganellen -> ze
bezitten elke een eigen cirkelvormig DNA en eigen ribosomen waarmee ze in staat
zijn een deel van hun eigen proteinen op te bouwen
• het DNA van mitochondrien en chloroplasten is ringvormig en naakt zoals bij de
prokaryote cel
• de ribosomen in mitochondrien en chloroplasten zijn van het prokaryote type
• het dubbele membraan van de mitochondrien en chloroplasten suggereert een
opname in een cel
• de afmetingen van mitochondrien en chloroplasten komen overeen met die van
bacterien
6) opkomst en ondergang
- gemiddelde levensduur van een soort: 1 tot 10 miljoen jaar
§ er zijn soorten die veel langer bestaan (= levende fossielen -> bv. Coelacanth -> al 400 jaar
ongewijzigd gebleven)
- ontwikkeling van een soort of groep uit 4 fasen:
§ fase van opkomst: de nieuwe vorm treed voor het eerst op
§ exponentiële fase:één of meer perioden van snelle toename in aantallen
§ een periode van consolidatie en stabilisatie
§ fase van het afnemen: gaat aanvankelijk langzaam, daarna steeds sneller, tot het moment van
uitsterven
- oorzaak van uitsterven:
§ wereldwijde veranderingen in levensomstandigheden
• bv. Relatief snelle klimaatsverandering, verplaatsing van continenten naar een
warmer of kouder gedeelte
• planten en dieren kunnen zich niet snel genoeg aanpassen
- gevolg:
§ snelle expansie + biodiversiteit neemt toe
- gemiddeld duur het 10 miljoen jaar tot het ecosysteem zich van een uitstervingsgolf heeft hersteld
- er bestaan 5 omvangrijke gevallen van plotselinge uitsterving, 2 voorbeelden
§ perm: trias extinctie
• 251milj. Jaar geleden
• door vorming supercontinent pangea
• 96% vd soorten verdwenen
• gevolg: combinatie van verdwijning kusten + verlagen zeespiegel
• zuurstofgehalte id lucht daalde met de helft
§ krijt: extinctie
• 65 milj. Jaar geleden
• verdwijnen van 75% - 80% van de soorten
• door inslag grote meteoriet
• veroorzaakt een enorme klimaatsverandering
• dinosauriërs overleefden het niet
,7) hoe oud kan leven worden?
- Ontdekking Otzi (1991) H. sapiens van 5300 jaar oud
§ Niet veer verschillen met nu
§ “ we zitten gevangen in een genoom van miljoenen jaren oud” -> obesitas
§ oudste bomen : amber
§ uitgestorven termiet in een oud stuk barnsteen -> insect geïsoleerd
§ massa-instinctie: perioden met massaal biodiversiteitsverlies in korte tijd ten gevolge van
incidenten
• inslag astreoïde v 10 km op aarde -> verdwijning mensheid
• inslag astreoïde v 150 km op aard -> volledige sterilisatie ??
• tot nu toe zijn er 5 grote periodes van massale uitsterving
• huidig probleem: opwarming, uitputting en vervuiling
8) enkele getallen
- 4,6 miljard jaar geleden: ontstaan zon, aarde,…
- 1953: proef van miller en urey
- 3,7 miljard jaar: prokaryote cellen = eerste bacterien
- 2,5 miljard jaar: eukaryote cellen
- 1,5 miljard jaar: multicellulariteit
- 0,5 miljard jaar: cambrium periode -> ontstaan veel soorten
- 520 miljoen jaar: eerste planten
- 550 miljoen jaar: eerste dieren
- 200.000 jaar: homo sapiens
- 200.000 – 30.000 jaar: homo neanderthalensis
- 7 miljoen jaar: eerste mensapen
, HOOFSTUK 1 BOUWSTENEN VAN HET LEVEN
1) Inleiding
- Er zijn verschillende organisatie niveau’s op aarde
o Atomen, moleculen, macromoluculen, organellen, cellen, weefsel, organen
a) Water
o Gemiddelde samenstelling van planten en dierenlichaam
1. Water ¾ = 75%
2. Macromoleculen ¼
3. Anorganische stoffen 2,5%
o Watersamenstelling
1. = afhankelijk van: sp., individu, ouderdom, geslacht,…
• speeksel 98%
• zeewater: 96,6%
• foetus: 94%
• kwal: 94%
• plander zonder hout: 80%
• hart,nieren,bloed: 80%
• mens: 70%
2. actieve delen hebben een hoog H2O gehalte
• weefsel met veel activiteit (sportman) -> veel water
• weefsel met weinig activiteit (oude man) -> minder water
3. fysiologische water: 0,9% zouten
4. zeewater: 3,5% zouter
5. er bestaan verschillende soorten water, maar niet al het water is goed voor de mens
bv. Soms teveel nitraten/ te veel mineralen -> niet altijd goed voor babyvoeding
nitraten binden met hemoglobine -> veroorzaakt de blauwziekte
SPA REINE water is goed voor babyvoeding
o eigenschappen
1. water vorm waterstofbruggen (zwakke aantrekkingskrachten)
2. water zorgt dat ionen en bepaalde organische stoffen opossing (vb. NaCl)
o functies
A. maakt deel uit van de structurele opbouw van cellen
B. treedt op als oplosmiddel en transportmiddel
o veel biomoleculen zijn pas actief als ze opgelost zijn
o O2, CO2, glucose, afvalstoffen: worden verplaatst in het bloed
C. Neemt zelf deel aan reacties als reagentia
o Hydrolyse, hydratatie, dehydratatie reacties
D. Creeert reactiemilieu
E. Belangrijk in zuur-base evenwichten
• Lever H+ en OH- ionen
• Tandglazuur lost op bij pH< 5,5
o Cola, bier, azijn, wijn -> zorgen ervoor dat tandglazuur oplost
• pH bloed: 7,4
o homeostatisch evenwicht -> ons lichaam doet er alles aan om het
evenwicht te behouden
o als we veel azijn binnennemen -> pH 7,2
acidosis -> kan lijden tot dood -> dit gebeurd amper
o bij hyperventilatie -> tekort aan O2 -> alkalosis
F. bezit hoge warmtecapaciteit
• ideaal voor isotherme stelsels bij dieren
o poikilothermen: koud bloedige organismen
§ uitwendige thermostaat
- Doel:
§ Mens plaatsen in biologische context
§ Verbanden zien tussen menswetenschappen
1) Oorsprong van het leven
- Oerexplosie:
§ Enkele microseconden na de oerexplosie groepeerden overgebleven deeltjes zich tot
protonen, neutronen en mesonen
§ Deze vormden samen de eerste atoomkern
§ Door afkoeling vormden zich de eerste lichte elementen (Helium, Lithium,…)
§ Later werden zwaardere elementen in de sterren gevormd
§ De oeratmosfeer:
• Gasmengsel: waterstofgas (H2), stikstofgast (N2), methaangas (CH4), ammoniakgas
(NH3), koolstofdioxide (CO2), koolstofmonoxide (CO),waterdamp (H2O)
• Zuurstofgas en ozongas kwamen niet voor
• Afkoeling: waterdamp begon te condenseren -> VORMING OCEAAN
2) Synthese van elementaire organische stoffen
- Alexander oparin: inwerking van eletrische energie van bliksems, van warmte-energie bij vulkanische
uitbarstingen en van sterke ultraviolette zonnestralen die toen niet door de ozonlaag werden gefilterd
- Harold urey & Stanley miller: primitieve aarde nabootsen
§ Acht dagen een gasmengsel (waterstofgas, methaangas, ammoniakgas en waterdamp) +
elektrische ontlading -> GEEN O2
§ Er vormden zich verbindingen (methanol, mierenzuur, melkzuur, aminozuren: alanine en
glycine)
§ Als men uv-stralen en hitte inschakelde ontstonden er aminozuren, vetzuren, bestanddelen
van nucleotiden, hemoglobine en cytochroom1
§ DUS: de experimenten tonen aan dat de anorganische stoffen spontaan organisch werden en
dat die anorganische stoffen de bouwstenen zijn van de macromoleculen waaruit levende
organismen zijn opgebouwd
3) synthese van complexe organische moleculen
- elementaire organische stoffen die lange perioden in de oeroceaan hebben opgehoopt = oersoep
- op sommige plaatsen kunnen die stoffen met elkaar hebben gereageerd -> er ontstonden grotere
moleculen
§ = complexe moleculen polymeriseren tot macromoleculen
- anorganische stoffen kunnen organische verbindingen vormen
§ zo ontstaan RNA, DNA en polypeptiden, membranen en enzymen
- ontstaan LUCA: ‘last universal common ancestor’ of voorlopercel
4) ontstaan van de eerste cellen
- vetzuren -> in water organiseren vetzuurmoleculen zich spontaan tot kleine blaasjes met binnen en
buiten een waterige fase
- deze zullen de binnen- en buitenwereld van elkaar scheiden
- er kwamen eenvoudige celachtige systemen tot stand
- celachtige systemen -> prokaryoten met DNA-replicatie -> transcriptie naar RNA -> translatie naar
proteinen (eiwitten) => deze stap is nog zeer groot
- DUS: hieruit kunnen we afleiden dat de eerste levensvormen uit eenoudige anorganische stoffen zijn
ontstaan
1
Enzym van de elektronentransportketen in het inwendig membraan van mitochondrien
,5) van prokaryote naar eukaryote cel: endosymbiose
- primitieve prokaryote cel -> endosymbiose -> ingewikkelde eukaryote cel met kernmembraan en
organellen
§ deze treffen we aan bij alle dieren, planten, zwammen en sommige eencelligen
- de endosymbiosetheorie: celorganellen (mitochondrien en chloroplasten) waren oorspronkelijk
prokaryote cellen
= eukaryote cellen uit een ‘symbiose’ van verschillende prokaryoten
§ argumenten endosymbiosetheorie:
• mitochondrien en chloroplasten zijn gedeeltelijk autonome celorganellen -> ze
bezitten elke een eigen cirkelvormig DNA en eigen ribosomen waarmee ze in staat
zijn een deel van hun eigen proteinen op te bouwen
• het DNA van mitochondrien en chloroplasten is ringvormig en naakt zoals bij de
prokaryote cel
• de ribosomen in mitochondrien en chloroplasten zijn van het prokaryote type
• het dubbele membraan van de mitochondrien en chloroplasten suggereert een
opname in een cel
• de afmetingen van mitochondrien en chloroplasten komen overeen met die van
bacterien
6) opkomst en ondergang
- gemiddelde levensduur van een soort: 1 tot 10 miljoen jaar
§ er zijn soorten die veel langer bestaan (= levende fossielen -> bv. Coelacanth -> al 400 jaar
ongewijzigd gebleven)
- ontwikkeling van een soort of groep uit 4 fasen:
§ fase van opkomst: de nieuwe vorm treed voor het eerst op
§ exponentiële fase:één of meer perioden van snelle toename in aantallen
§ een periode van consolidatie en stabilisatie
§ fase van het afnemen: gaat aanvankelijk langzaam, daarna steeds sneller, tot het moment van
uitsterven
- oorzaak van uitsterven:
§ wereldwijde veranderingen in levensomstandigheden
• bv. Relatief snelle klimaatsverandering, verplaatsing van continenten naar een
warmer of kouder gedeelte
• planten en dieren kunnen zich niet snel genoeg aanpassen
- gevolg:
§ snelle expansie + biodiversiteit neemt toe
- gemiddeld duur het 10 miljoen jaar tot het ecosysteem zich van een uitstervingsgolf heeft hersteld
- er bestaan 5 omvangrijke gevallen van plotselinge uitsterving, 2 voorbeelden
§ perm: trias extinctie
• 251milj. Jaar geleden
• door vorming supercontinent pangea
• 96% vd soorten verdwenen
• gevolg: combinatie van verdwijning kusten + verlagen zeespiegel
• zuurstofgehalte id lucht daalde met de helft
§ krijt: extinctie
• 65 milj. Jaar geleden
• verdwijnen van 75% - 80% van de soorten
• door inslag grote meteoriet
• veroorzaakt een enorme klimaatsverandering
• dinosauriërs overleefden het niet
,7) hoe oud kan leven worden?
- Ontdekking Otzi (1991) H. sapiens van 5300 jaar oud
§ Niet veer verschillen met nu
§ “ we zitten gevangen in een genoom van miljoenen jaren oud” -> obesitas
§ oudste bomen : amber
§ uitgestorven termiet in een oud stuk barnsteen -> insect geïsoleerd
§ massa-instinctie: perioden met massaal biodiversiteitsverlies in korte tijd ten gevolge van
incidenten
• inslag astreoïde v 10 km op aarde -> verdwijning mensheid
• inslag astreoïde v 150 km op aard -> volledige sterilisatie ??
• tot nu toe zijn er 5 grote periodes van massale uitsterving
• huidig probleem: opwarming, uitputting en vervuiling
8) enkele getallen
- 4,6 miljard jaar geleden: ontstaan zon, aarde,…
- 1953: proef van miller en urey
- 3,7 miljard jaar: prokaryote cellen = eerste bacterien
- 2,5 miljard jaar: eukaryote cellen
- 1,5 miljard jaar: multicellulariteit
- 0,5 miljard jaar: cambrium periode -> ontstaan veel soorten
- 520 miljoen jaar: eerste planten
- 550 miljoen jaar: eerste dieren
- 200.000 jaar: homo sapiens
- 200.000 – 30.000 jaar: homo neanderthalensis
- 7 miljoen jaar: eerste mensapen
, HOOFSTUK 1 BOUWSTENEN VAN HET LEVEN
1) Inleiding
- Er zijn verschillende organisatie niveau’s op aarde
o Atomen, moleculen, macromoluculen, organellen, cellen, weefsel, organen
a) Water
o Gemiddelde samenstelling van planten en dierenlichaam
1. Water ¾ = 75%
2. Macromoleculen ¼
3. Anorganische stoffen 2,5%
o Watersamenstelling
1. = afhankelijk van: sp., individu, ouderdom, geslacht,…
• speeksel 98%
• zeewater: 96,6%
• foetus: 94%
• kwal: 94%
• plander zonder hout: 80%
• hart,nieren,bloed: 80%
• mens: 70%
2. actieve delen hebben een hoog H2O gehalte
• weefsel met veel activiteit (sportman) -> veel water
• weefsel met weinig activiteit (oude man) -> minder water
3. fysiologische water: 0,9% zouten
4. zeewater: 3,5% zouter
5. er bestaan verschillende soorten water, maar niet al het water is goed voor de mens
bv. Soms teveel nitraten/ te veel mineralen -> niet altijd goed voor babyvoeding
nitraten binden met hemoglobine -> veroorzaakt de blauwziekte
SPA REINE water is goed voor babyvoeding
o eigenschappen
1. water vorm waterstofbruggen (zwakke aantrekkingskrachten)
2. water zorgt dat ionen en bepaalde organische stoffen opossing (vb. NaCl)
o functies
A. maakt deel uit van de structurele opbouw van cellen
B. treedt op als oplosmiddel en transportmiddel
o veel biomoleculen zijn pas actief als ze opgelost zijn
o O2, CO2, glucose, afvalstoffen: worden verplaatst in het bloed
C. Neemt zelf deel aan reacties als reagentia
o Hydrolyse, hydratatie, dehydratatie reacties
D. Creeert reactiemilieu
E. Belangrijk in zuur-base evenwichten
• Lever H+ en OH- ionen
• Tandglazuur lost op bij pH< 5,5
o Cola, bier, azijn, wijn -> zorgen ervoor dat tandglazuur oplost
• pH bloed: 7,4
o homeostatisch evenwicht -> ons lichaam doet er alles aan om het
evenwicht te behouden
o als we veel azijn binnennemen -> pH 7,2
acidosis -> kan lijden tot dood -> dit gebeurd amper
o bij hyperventilatie -> tekort aan O2 -> alkalosis
F. bezit hoge warmtecapaciteit
• ideaal voor isotherme stelsels bij dieren
o poikilothermen: koud bloedige organismen
§ uitwendige thermostaat
