Inleiding tot de biologie en genetica
1. INLEIDING
➔ Aan basis alle levensvormen: één gemeenschappelijke voorouder
◆ Protocel = voorloper v/e cel: zichzelf repliceren → +/- identieke
nakomelingen
◆ Evolutie voorouder tot nieuwe soorten
➔ Samenhang tss die organismen bestudeerd in fylogenie
NATUURLIJKE SELECTIE
➔ Best aan omgeving aangepast wordt geselecteerd
➔ GENETISCHE VARIATIE: genotype
◆ (toevallige) mutaties
◆ op willekeurige manier verdeeld in populatie: unieke combinaties van reeds
aanwezige variaties creëren
◆ kenmerken (bv. lengte) met versch. kenmerktoestanden (bv. 1m65)
● FITTEST: meer nakomelingen & hogere overlevingskans
➔ Omgeving bevoordeelt niet constant dezelfde kenmerktoestanden! (micro-evolutie
keert om)
➔ Micro-evolutie die lang genoeg in zelfde richting doorgaat en stukken v/d populatie
v/e soort beïnvloedt ⇒ deelpopulaties v/e soort evolueren uit elkaar en gaan er
anders uitzien ⇒ soortvormingsmechanismen (bv. door barrière tss twee populaties)
➔ Genetische variatie: omgevingsselectie → fittere individuen selecteren →
verschuiving in frequentie versch. genotypes in populatie → soortvormings-
mechanismen → nieuwe soorten
INDELING VAN LEVENDE ORGANISMEN
➔ Aristoteles: 2 rijken: Plantae ( autotroof) & Animalia (heterotroof)
◆ A: organisme maakt van anorganische bronnen + energie organische
moleculen (bv. fotosynthese, chemoautotrofie)
◆ H: organisme maakt organische moleculen en haalt energie uit organische
bouwstenen (bv. de mens)
➔ Microscoop ⇒ PROTISTA (eencellige micro-organismen) vs. MEERCELLIGEN
(planten, dieren)
➔ Daarna pas onderscheid Prokaryoten-Eukaryoten
◆ Prokaryoot (bacteriën, archaea): geen kern, genetisch materiaal los in
cytoplasma
◆ Eukaryoot: echte kern met kernmembraan met genetisch materiaal erin
5-RIJKENSYSTEEM VAN WHITTAKER
➔ Protophyta: plantaardig protista
➔ Protozoa: dierlijke protista
1
, ➔ Monera = prokaryoten
➔ 4 eukaryote rijken
➔ Fungi = extra rijk (hoort niet bij Plantae/Animalia)
3-DOMEINENSYSTEEM-6-RIJKENSYSTEEM VAN WOESE
➔ Groot onderscheid in monera van Whittaker:
◆ ECHTE BACTERIËN
◆ ARCHAEA
➔ Zelfde 4 eukaryote rijken
EVOLUTIONAIRE VERWANTSCHAPPEN
Internationale code voor zoölogische nomenclatuur (ICZN)
Domein > Kingdom (rijk) > Fylum (stam) > Class (classis) > Order
(ordo) > Family > Genus > Species (soort)
➔ Cohorte en tribus minder gebruikt
➔ Nog systematisch niveau tss rijk en fylum
BINOMIALE NOMENCLATUUR (soort benoemen)
Genusnaam + soortepitheton + auteur + jaartal
- oorspronkelijke naam = basioniem
- naam blijft niet altijd dezelfde!
- bv. Rhabditis marina Bastian, 1865 → Litoditis marina (Bastian, 1865)
Andrassy, 2011
CLADISTIEK
= verdelen van groepen in clades (groep v/e voorouder met zijn afstammelingen)
1. Monofyletische clade: bevat alle afstammelingen van één gemeensch. voorouder
2. Parafyletische clade: bevat sommige afstammelingen van één voorouder
3. Polyfyletische clade: bevat afstammelingen van verschillende voorouders à
laatste gemeenschappelijke voorouder behoort niet tot deze clade
⇒ altijd streven naar monofyletische clade!
Symplesiomorfie: kenmerk ontstaan in een voorouder en gedeeld door alle nakomelingen
Synapomorfie: nieuw kenmerk uniek voor een bepaalde clade → onderscheidt
clade van alle andere clades
bv. wervelkolom = symplesiomorf binnen de vertebraten, maar synapomorf tov de invertebraten
2
,HOE VERWANTSCHAPPEN RECONSTRUEREN?
Homologie: structurele gelijkenis door gemeenschappelijke voorouder die dit kenmerk al
had
- bv. Tetrapoden en kwastvinnigen hebben allemaal humerus, ulna, radius en vingers
MAAR in een andere vorm
Analogie: vleugels van vleermuizen & vogels zijn analoog als vliegorganen → geen
gemeenschappelijke voorouder waarbij vleugels ontstaan zijn!
⇒ CONVERGENTE EVOLUTIE: oorsprong verschilt, functie grotendeels dezelfde
Als voorste ledematen zijn ze wél homoloog!
2. PROTISTEN
= eencellige eukaryoten
➔ Ontstaan uit eencellige (ancestrale) prokaryoot
➔ Voeding: f agocytose
➔ Delen van membraan invagineren en groeien verder → membraansystemen (ER,
Golgi, kernmembraan,...)
◆ buitenste celmembraan = dubbellaag: verschillende EW in beide lagen
◆ in kernmembraan vglb eiwitstructuren: in celmembraan aan buitenste zitten
in kernmembraan aan binnenste en omgekeerd
➔ Eukaryote organellen (mitochondriën, chloroplasten) ontstaan door primaire
endosymbiose
DIVERSITEIT VAN EUKARYOTEN
Eencellige neemt andere eencellige (bacterie) op, maar verteert die niet. Opgenomen
bacterie kan repliceren onafhankelijk van replicatie v/d opnemende cel → in dochtercellen
ook organellen. De opgenomen cel verliest veel van haar eigen functies (maakt gebruik van
energiehuishouding van de cel waar ze in zit) → genoom vereenvoudigd → geen
volwaardige cel meer, maar organel dat nieuwe functies kan uitvoeren die de opnemende
cel nog niet had.
= PRIMAIRE ENDOSYMBIOSE
➔ alle eukaryoten hebben mitochondriën (of overblijfsels), sommige plastiden
Primaire endosymbiose
➔ opname aërobe prokaryoot: mitochondria
➔ opname f otosynthetische cyanobacterie: chloroplast
◆ opnemende cel = eencellige eukaryoot, want waar je chloroplasten vindt,
vind je ook mitochondriën!
3
, Secundaire endosymbiose
1. cyanobacterie opgenomen door heterotrofe eencellige eukaryoot
2. membraan fagosoom primaire endosymbiose
3. cel met eigen chloroplast opgenomen door andere heterotrofe
protist
4. membraan fagosoom
Membraan oorspronkelijke cyanobacterie
Membraan fagosoom primaire endosymbiose
Celmembraan fotosynthetisch actieve protist
Membraan fagosoom opnemende protist
➔ plastiden omgeven door 4 (of drie) membranen! (bv.
heterokonta)
Bewijzen die hypothese van primaire symbiose ondersteunen
➔ membranen mito’s en plastiden ~ prokaryote plasmamembranen
➔ replicatie mito’s en plastiden ~ binaire fissie in prokaryoten (in middenvlak vormen
microtubuli een band die de mito in twee deelt)
◆ replicatie onafhankelijk van cel waarin ze zitten!
➔ ribosomen in mito’s en plastiden lijken meer op die van prokaryoten (subunits
verschillen in gewicht en omvang van die van eukaryoten)
➔ mito’s en plastiden bevatten eigen circulair DNA (zonder histonen) ~ DNA
prokaryoten
Diversiteit in…
➔ Cellulaire morfologie: alle functies uitgevoerd door celorganellen
➔ Voedingswijze
◆ Foto-autotrofen: omzetten van lichtenergie met chloroplasten
◆ Heterotrofen: absorptie van organische moleculen
◆ Mixotrofen: combinatie van fotosynthese en heterotrofe voeding
● secundaire endosymbiose:
○ opnemende cel = heterotroof
○ opgenomen cel = foto-autotroof
➔ Reproductie
◆ aseksuele vermenigvuldiging (tweedeling, sporenvorming)
◆ seksuele reproductie: meiose en bevruchting
➔ Combinatie: cycli van haploïde en diploïde generaties
VOEDING
➔ Heterotrofe protozoa verkrijgen organische moleculen gesynthetiseerd door andere
organismen
◆ Osmotroof: opname van opgelost voedsel (diffusie, metabolisch actieve
membraanEW)
◆ Fagotroof: vaste voedseldeeltjes opgenomen door uitstulping van de
cel(membraan) = FAGOCYTOSE
4
1. INLEIDING
➔ Aan basis alle levensvormen: één gemeenschappelijke voorouder
◆ Protocel = voorloper v/e cel: zichzelf repliceren → +/- identieke
nakomelingen
◆ Evolutie voorouder tot nieuwe soorten
➔ Samenhang tss die organismen bestudeerd in fylogenie
NATUURLIJKE SELECTIE
➔ Best aan omgeving aangepast wordt geselecteerd
➔ GENETISCHE VARIATIE: genotype
◆ (toevallige) mutaties
◆ op willekeurige manier verdeeld in populatie: unieke combinaties van reeds
aanwezige variaties creëren
◆ kenmerken (bv. lengte) met versch. kenmerktoestanden (bv. 1m65)
● FITTEST: meer nakomelingen & hogere overlevingskans
➔ Omgeving bevoordeelt niet constant dezelfde kenmerktoestanden! (micro-evolutie
keert om)
➔ Micro-evolutie die lang genoeg in zelfde richting doorgaat en stukken v/d populatie
v/e soort beïnvloedt ⇒ deelpopulaties v/e soort evolueren uit elkaar en gaan er
anders uitzien ⇒ soortvormingsmechanismen (bv. door barrière tss twee populaties)
➔ Genetische variatie: omgevingsselectie → fittere individuen selecteren →
verschuiving in frequentie versch. genotypes in populatie → soortvormings-
mechanismen → nieuwe soorten
INDELING VAN LEVENDE ORGANISMEN
➔ Aristoteles: 2 rijken: Plantae ( autotroof) & Animalia (heterotroof)
◆ A: organisme maakt van anorganische bronnen + energie organische
moleculen (bv. fotosynthese, chemoautotrofie)
◆ H: organisme maakt organische moleculen en haalt energie uit organische
bouwstenen (bv. de mens)
➔ Microscoop ⇒ PROTISTA (eencellige micro-organismen) vs. MEERCELLIGEN
(planten, dieren)
➔ Daarna pas onderscheid Prokaryoten-Eukaryoten
◆ Prokaryoot (bacteriën, archaea): geen kern, genetisch materiaal los in
cytoplasma
◆ Eukaryoot: echte kern met kernmembraan met genetisch materiaal erin
5-RIJKENSYSTEEM VAN WHITTAKER
➔ Protophyta: plantaardig protista
➔ Protozoa: dierlijke protista
1
, ➔ Monera = prokaryoten
➔ 4 eukaryote rijken
➔ Fungi = extra rijk (hoort niet bij Plantae/Animalia)
3-DOMEINENSYSTEEM-6-RIJKENSYSTEEM VAN WOESE
➔ Groot onderscheid in monera van Whittaker:
◆ ECHTE BACTERIËN
◆ ARCHAEA
➔ Zelfde 4 eukaryote rijken
EVOLUTIONAIRE VERWANTSCHAPPEN
Internationale code voor zoölogische nomenclatuur (ICZN)
Domein > Kingdom (rijk) > Fylum (stam) > Class (classis) > Order
(ordo) > Family > Genus > Species (soort)
➔ Cohorte en tribus minder gebruikt
➔ Nog systematisch niveau tss rijk en fylum
BINOMIALE NOMENCLATUUR (soort benoemen)
Genusnaam + soortepitheton + auteur + jaartal
- oorspronkelijke naam = basioniem
- naam blijft niet altijd dezelfde!
- bv. Rhabditis marina Bastian, 1865 → Litoditis marina (Bastian, 1865)
Andrassy, 2011
CLADISTIEK
= verdelen van groepen in clades (groep v/e voorouder met zijn afstammelingen)
1. Monofyletische clade: bevat alle afstammelingen van één gemeensch. voorouder
2. Parafyletische clade: bevat sommige afstammelingen van één voorouder
3. Polyfyletische clade: bevat afstammelingen van verschillende voorouders à
laatste gemeenschappelijke voorouder behoort niet tot deze clade
⇒ altijd streven naar monofyletische clade!
Symplesiomorfie: kenmerk ontstaan in een voorouder en gedeeld door alle nakomelingen
Synapomorfie: nieuw kenmerk uniek voor een bepaalde clade → onderscheidt
clade van alle andere clades
bv. wervelkolom = symplesiomorf binnen de vertebraten, maar synapomorf tov de invertebraten
2
,HOE VERWANTSCHAPPEN RECONSTRUEREN?
Homologie: structurele gelijkenis door gemeenschappelijke voorouder die dit kenmerk al
had
- bv. Tetrapoden en kwastvinnigen hebben allemaal humerus, ulna, radius en vingers
MAAR in een andere vorm
Analogie: vleugels van vleermuizen & vogels zijn analoog als vliegorganen → geen
gemeenschappelijke voorouder waarbij vleugels ontstaan zijn!
⇒ CONVERGENTE EVOLUTIE: oorsprong verschilt, functie grotendeels dezelfde
Als voorste ledematen zijn ze wél homoloog!
2. PROTISTEN
= eencellige eukaryoten
➔ Ontstaan uit eencellige (ancestrale) prokaryoot
➔ Voeding: f agocytose
➔ Delen van membraan invagineren en groeien verder → membraansystemen (ER,
Golgi, kernmembraan,...)
◆ buitenste celmembraan = dubbellaag: verschillende EW in beide lagen
◆ in kernmembraan vglb eiwitstructuren: in celmembraan aan buitenste zitten
in kernmembraan aan binnenste en omgekeerd
➔ Eukaryote organellen (mitochondriën, chloroplasten) ontstaan door primaire
endosymbiose
DIVERSITEIT VAN EUKARYOTEN
Eencellige neemt andere eencellige (bacterie) op, maar verteert die niet. Opgenomen
bacterie kan repliceren onafhankelijk van replicatie v/d opnemende cel → in dochtercellen
ook organellen. De opgenomen cel verliest veel van haar eigen functies (maakt gebruik van
energiehuishouding van de cel waar ze in zit) → genoom vereenvoudigd → geen
volwaardige cel meer, maar organel dat nieuwe functies kan uitvoeren die de opnemende
cel nog niet had.
= PRIMAIRE ENDOSYMBIOSE
➔ alle eukaryoten hebben mitochondriën (of overblijfsels), sommige plastiden
Primaire endosymbiose
➔ opname aërobe prokaryoot: mitochondria
➔ opname f otosynthetische cyanobacterie: chloroplast
◆ opnemende cel = eencellige eukaryoot, want waar je chloroplasten vindt,
vind je ook mitochondriën!
3
, Secundaire endosymbiose
1. cyanobacterie opgenomen door heterotrofe eencellige eukaryoot
2. membraan fagosoom primaire endosymbiose
3. cel met eigen chloroplast opgenomen door andere heterotrofe
protist
4. membraan fagosoom
Membraan oorspronkelijke cyanobacterie
Membraan fagosoom primaire endosymbiose
Celmembraan fotosynthetisch actieve protist
Membraan fagosoom opnemende protist
➔ plastiden omgeven door 4 (of drie) membranen! (bv.
heterokonta)
Bewijzen die hypothese van primaire symbiose ondersteunen
➔ membranen mito’s en plastiden ~ prokaryote plasmamembranen
➔ replicatie mito’s en plastiden ~ binaire fissie in prokaryoten (in middenvlak vormen
microtubuli een band die de mito in twee deelt)
◆ replicatie onafhankelijk van cel waarin ze zitten!
➔ ribosomen in mito’s en plastiden lijken meer op die van prokaryoten (subunits
verschillen in gewicht en omvang van die van eukaryoten)
➔ mito’s en plastiden bevatten eigen circulair DNA (zonder histonen) ~ DNA
prokaryoten
Diversiteit in…
➔ Cellulaire morfologie: alle functies uitgevoerd door celorganellen
➔ Voedingswijze
◆ Foto-autotrofen: omzetten van lichtenergie met chloroplasten
◆ Heterotrofen: absorptie van organische moleculen
◆ Mixotrofen: combinatie van fotosynthese en heterotrofe voeding
● secundaire endosymbiose:
○ opnemende cel = heterotroof
○ opgenomen cel = foto-autotroof
➔ Reproductie
◆ aseksuele vermenigvuldiging (tweedeling, sporenvorming)
◆ seksuele reproductie: meiose en bevruchting
➔ Combinatie: cycli van haploïde en diploïde generaties
VOEDING
➔ Heterotrofe protozoa verkrijgen organische moleculen gesynthetiseerd door andere
organismen
◆ Osmotroof: opname van opgelost voedsel (diffusie, metabolisch actieve
membraanEW)
◆ Fagotroof: vaste voedseldeeltjes opgenomen door uitstulping van de
cel(membraan) = FAGOCYTOSE
4
