1. Inleiding
1.1 Centrale dogma’s in biologie
• Cel theorie
o Alle organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen
o De cel is de eenheid van leven
o Alle cellen stammen af van andere cellen
• Informatie-overdracht:
o DNA
o Chemiosmose door ionkanalen in celmembraan
➢ Net zo universeel als genetisceh code
➢ Al aanwezig in LUCA
➢ Cellulaire ademhaling: gradient → energie
• Evolutionaire conservatie
o Alle organismen van vandaag stammen af van een gemeenschappelijke voorouder (3,6
miljard jaar)
o Levende materie heeft gemeenschappelijke eigenschappen
o Conservatie weerspiegelt de fundamentele functie van de systemen die door de evolutie
nauwelijks zijn gewijzigd (biochemische signaalwegen, genetica, enz.)
o Diversiteit ontstaat door evolutionaire verandering in de tijd
➔ 3 domeinen
➢ Bacteria – eencellige prokaryoten
➢ Archaea – eencellige prokaryoten
➢ Eukarya – eencellige of meercellige eukaryoten
LUCA had nog geen fosfolopidenmembraan?
• Voorouders van biologische membraan was anorganisch
en bezat natuurlijk protonengradiënten?
• Hydrothermale bronnen in de diepzee
o Minerale cellen (zonder fosfolopidenmembraan)
hadden natuurlijke protonengradiënt
o Drijven koolstofmetabolisme aan → vorming
van organische materie
1.2 Algemene kenmerken van dieren
Multicellulair: dieren zijn meercellige eukaryoten met verschillende celtypen
• Complexe lichamen
• Gespecialiseerde cellen
,Heterotroof: halen energie uit organische verbindingen door consumptie van andere organismen
• Herbivoren: consumeren autotrofen (planten)
• Carnivoren: consumeren heterotrofen (dieren)
• Omnivoren: consumeren beide
• Detrivoren: consumeren dode organismen
• Bacterivoren: consumeren bacteriën
• …
Geen celwand
• Flexibel celmembraan
• Individuele cellen worden samengehouden door extracellulaire matrix (bv. collageen) en
intercellulaire verbindingen (bv. tight junctions)
Actieve voortbeweging (meestal)
• Vaak complex, afhankelijk van zenuwcellen en spiercellen
• Kruipen, lopen, zwemmen, vliegen, …
• Sommige zijn sessiel: verplaatsen zich niet
• Sommige zijn sedentair: verplaatsen zich zelden
Grote verscheidenheid
• In vorm: allerlei verschillende symmetriëen komen voor
• In afmeting: microscopisch kleine en enorme grote dieren
• In habitat: dieren komen vrijwel overal voor
Sexuele voortplanting (meestal)
• Gameten:
o Eicel: groot onbeweeglijk
o Spermacel: kleine, geflagelleerd
• Syngamie
• Asexuele voortplanting komt voor
Homeostase
• bv. glucose, lichaamstemperatuur, ionenbalans, …
Embryonale ontwikkeling:
• Zygote ondergaat mitotische delingen tot blastula
• Vervolgens wordt een holle zak gevormd met 1 opening: de blastoporus
• Het embryo wordt nu gastrula genoemd
• De verdere ontwikkeling verschilt tussen de verschillende diergroepen
1.3 Variaties op algemene bouwplan
Bestaansproblemen steeds dezelfde:
• verkrijgen voedsel en zuurstof
• verwijderen afvalstoffen
• evenwicht in water- en zoutbalans
• in stand houden van de soort
Oplossing verschillend naargelang:
• Omgeving: aquatisch, terrestrisch, …
• Afmetingen: groot vs klein
• Mobiliteit: sessiel, vrijlevend, …
Hoe ontstaan die variaties? Afstamming met modificatie
, 2. De vroege embryonale ontwikkeling en de
stamboom van de dieren
2.1 De vroege embryonale ontwikkeling
Morfologische diversiteit dierenrijk: variaties in ontwikkelingsmechanismen
• Veranderingen in genregulatie tijdens embryonale ontwikkeling leiden tot evolutionaire innovaties
• 5 grote scharnierpunten:
1. Ontstaan van symmetrie
2. Ontstaan van echte weefsels
3. Ontstaan van mesoderm en triploblastie
4. Divergentie in ontwikkelingsprogramma’s (Protostomia–Deuterostomia)
5. Ontstaan van segmentatie
2.1.1 Klievingsdelingen
Direct na de bevruchting ondergaat de zygote snelle celdelingen zonder te groeien.
• Morula: Een massief bolletje van nieuwe cellen (blastomeren).
• Blastula: Een hol celbolletje met een met vocht gevulde holte.
• Ontwikkelingstype:
o kan determinerend: lot van de cel ligt direct vast door maternale
factoren
o of regulatief: cellen blijven langer flexibel en hun lot wordt
bepaald door interacties met buurcellen
• organenkaart = fate map: aanduiding van welke cellen naar wat
differentiëren
2.1.2 Gastrulatie
Tijdens deze cruciale fase plooit een deel van de cellen naar binnen, waardoor de oerdarm en de oermond
ontstaan.
• vastleggen van de lichaamsassen (voor-achter, links-rechts) en de overgang van een eenvoudige
celbol naar een complex embryo met drie weefsellagen (kiemlagen)
• Zonder gastrulatie is er geen correcte interne organisatie of plaatsing van organen mogelijk
Kiemlaag Positie in embryo Afgeleide weefsels en organen
Epidermis (buitenste huidlaag), volledig zenuwstelsel (hersenen en
Ectoderm Buitenste laag
ruggenmerg via de neurale buis)
Spierweefsel, skelet, bloed en bloedvaten, hart, nieren, gonaden
Mesoderm Middelste laag
(geslachtsorganen) en bindweefsel van de huid
Darmepitheel (de bekleding van het spijsverteringskanaal), lever en
Endoderm Binnenste laag
pancreas
, 2.1.3 Coeloomvorming
Bij veel dieren ontstaat er een met vloeistof gevulde lichaamsholte (het coeloom) die volledig wordt
omringd door het mesoderm
• biedt ruimte voor de ontwikkeling van interne organen
• fungeert als hydrostatisch skelet voor stevigheid
• geeft mogelijkheid aan organen (zoals de darm) om onafhankelijk van de lichaamswand kunnen
bewegen
2.1.4 Morfogenese
Na het aanleggen v/h bouwplan krijgt het embryo zijn definitieve vorm en functies
• Determinatie niet direct zichtbaar, geleidelijk aan differentiatie → weefselvorming
• Organogenese: weefsels groeperen tot organen
• Eerst neurulatie:
o chorda induceert vorming
van neurale plooien
o Versmelten en een neurale
buis vormen over de hele
lengte van de chorda
o Embryo hier een neurula
• Daarna hart en bloedvaten
Chemische stoffen in extracellulaire omgeving vertellen een cel waar ze zich bevindt en welke genen er tot
expressie komen
• Hox-genen in ontwikkelend embryo bepalen het bouwplan (afwezig in sponzen)
• Evolutionair sterk geconserveerd
• alle dieren zijn kleine variaties op een zeer specifiek gemeenschappelijk thema
Reproductief klonen: proces van celdeterminatie omkeren
Therapeutisch klonen: pluripotente cellen gebruiken om weefsels te herstellen of vervangen
1.1 Centrale dogma’s in biologie
• Cel theorie
o Alle organismen bestaan uit 1 of meerdere cellen
o De cel is de eenheid van leven
o Alle cellen stammen af van andere cellen
• Informatie-overdracht:
o DNA
o Chemiosmose door ionkanalen in celmembraan
➢ Net zo universeel als genetisceh code
➢ Al aanwezig in LUCA
➢ Cellulaire ademhaling: gradient → energie
• Evolutionaire conservatie
o Alle organismen van vandaag stammen af van een gemeenschappelijke voorouder (3,6
miljard jaar)
o Levende materie heeft gemeenschappelijke eigenschappen
o Conservatie weerspiegelt de fundamentele functie van de systemen die door de evolutie
nauwelijks zijn gewijzigd (biochemische signaalwegen, genetica, enz.)
o Diversiteit ontstaat door evolutionaire verandering in de tijd
➔ 3 domeinen
➢ Bacteria – eencellige prokaryoten
➢ Archaea – eencellige prokaryoten
➢ Eukarya – eencellige of meercellige eukaryoten
LUCA had nog geen fosfolopidenmembraan?
• Voorouders van biologische membraan was anorganisch
en bezat natuurlijk protonengradiënten?
• Hydrothermale bronnen in de diepzee
o Minerale cellen (zonder fosfolopidenmembraan)
hadden natuurlijke protonengradiënt
o Drijven koolstofmetabolisme aan → vorming
van organische materie
1.2 Algemene kenmerken van dieren
Multicellulair: dieren zijn meercellige eukaryoten met verschillende celtypen
• Complexe lichamen
• Gespecialiseerde cellen
,Heterotroof: halen energie uit organische verbindingen door consumptie van andere organismen
• Herbivoren: consumeren autotrofen (planten)
• Carnivoren: consumeren heterotrofen (dieren)
• Omnivoren: consumeren beide
• Detrivoren: consumeren dode organismen
• Bacterivoren: consumeren bacteriën
• …
Geen celwand
• Flexibel celmembraan
• Individuele cellen worden samengehouden door extracellulaire matrix (bv. collageen) en
intercellulaire verbindingen (bv. tight junctions)
Actieve voortbeweging (meestal)
• Vaak complex, afhankelijk van zenuwcellen en spiercellen
• Kruipen, lopen, zwemmen, vliegen, …
• Sommige zijn sessiel: verplaatsen zich niet
• Sommige zijn sedentair: verplaatsen zich zelden
Grote verscheidenheid
• In vorm: allerlei verschillende symmetriëen komen voor
• In afmeting: microscopisch kleine en enorme grote dieren
• In habitat: dieren komen vrijwel overal voor
Sexuele voortplanting (meestal)
• Gameten:
o Eicel: groot onbeweeglijk
o Spermacel: kleine, geflagelleerd
• Syngamie
• Asexuele voortplanting komt voor
Homeostase
• bv. glucose, lichaamstemperatuur, ionenbalans, …
Embryonale ontwikkeling:
• Zygote ondergaat mitotische delingen tot blastula
• Vervolgens wordt een holle zak gevormd met 1 opening: de blastoporus
• Het embryo wordt nu gastrula genoemd
• De verdere ontwikkeling verschilt tussen de verschillende diergroepen
1.3 Variaties op algemene bouwplan
Bestaansproblemen steeds dezelfde:
• verkrijgen voedsel en zuurstof
• verwijderen afvalstoffen
• evenwicht in water- en zoutbalans
• in stand houden van de soort
Oplossing verschillend naargelang:
• Omgeving: aquatisch, terrestrisch, …
• Afmetingen: groot vs klein
• Mobiliteit: sessiel, vrijlevend, …
Hoe ontstaan die variaties? Afstamming met modificatie
, 2. De vroege embryonale ontwikkeling en de
stamboom van de dieren
2.1 De vroege embryonale ontwikkeling
Morfologische diversiteit dierenrijk: variaties in ontwikkelingsmechanismen
• Veranderingen in genregulatie tijdens embryonale ontwikkeling leiden tot evolutionaire innovaties
• 5 grote scharnierpunten:
1. Ontstaan van symmetrie
2. Ontstaan van echte weefsels
3. Ontstaan van mesoderm en triploblastie
4. Divergentie in ontwikkelingsprogramma’s (Protostomia–Deuterostomia)
5. Ontstaan van segmentatie
2.1.1 Klievingsdelingen
Direct na de bevruchting ondergaat de zygote snelle celdelingen zonder te groeien.
• Morula: Een massief bolletje van nieuwe cellen (blastomeren).
• Blastula: Een hol celbolletje met een met vocht gevulde holte.
• Ontwikkelingstype:
o kan determinerend: lot van de cel ligt direct vast door maternale
factoren
o of regulatief: cellen blijven langer flexibel en hun lot wordt
bepaald door interacties met buurcellen
• organenkaart = fate map: aanduiding van welke cellen naar wat
differentiëren
2.1.2 Gastrulatie
Tijdens deze cruciale fase plooit een deel van de cellen naar binnen, waardoor de oerdarm en de oermond
ontstaan.
• vastleggen van de lichaamsassen (voor-achter, links-rechts) en de overgang van een eenvoudige
celbol naar een complex embryo met drie weefsellagen (kiemlagen)
• Zonder gastrulatie is er geen correcte interne organisatie of plaatsing van organen mogelijk
Kiemlaag Positie in embryo Afgeleide weefsels en organen
Epidermis (buitenste huidlaag), volledig zenuwstelsel (hersenen en
Ectoderm Buitenste laag
ruggenmerg via de neurale buis)
Spierweefsel, skelet, bloed en bloedvaten, hart, nieren, gonaden
Mesoderm Middelste laag
(geslachtsorganen) en bindweefsel van de huid
Darmepitheel (de bekleding van het spijsverteringskanaal), lever en
Endoderm Binnenste laag
pancreas
, 2.1.3 Coeloomvorming
Bij veel dieren ontstaat er een met vloeistof gevulde lichaamsholte (het coeloom) die volledig wordt
omringd door het mesoderm
• biedt ruimte voor de ontwikkeling van interne organen
• fungeert als hydrostatisch skelet voor stevigheid
• geeft mogelijkheid aan organen (zoals de darm) om onafhankelijk van de lichaamswand kunnen
bewegen
2.1.4 Morfogenese
Na het aanleggen v/h bouwplan krijgt het embryo zijn definitieve vorm en functies
• Determinatie niet direct zichtbaar, geleidelijk aan differentiatie → weefselvorming
• Organogenese: weefsels groeperen tot organen
• Eerst neurulatie:
o chorda induceert vorming
van neurale plooien
o Versmelten en een neurale
buis vormen over de hele
lengte van de chorda
o Embryo hier een neurula
• Daarna hart en bloedvaten
Chemische stoffen in extracellulaire omgeving vertellen een cel waar ze zich bevindt en welke genen er tot
expressie komen
• Hox-genen in ontwikkelend embryo bepalen het bouwplan (afwezig in sponzen)
• Evolutionair sterk geconserveerd
• alle dieren zijn kleine variaties op een zeer specifiek gemeenschappelijk thema
Reproductief klonen: proces van celdeterminatie omkeren
Therapeutisch klonen: pluripotente cellen gebruiken om weefsels te herstellen of vervangen
