Functionele biologie van planten
Examen: 2 open hoofdvragen (50p), meerkeuzevragen: 15p
Ttt: 3 december
Hoorcollege 1
LES 1
Wat is leven?
Metabolisme en regulatie daarvan. Cellen / ‘bouwsteentjes’ moeten homeostase
kunnen handhaven, dus metabolisme moet stabiel en gereguleerd blijven (door
biochemische reacties)
Voortplanting & erfelijkheid: genetische informatie (DNA) doorgeven aan de volgende
generatie.
Orde & hiërarchische structuren: vb. de cellulaire organisatie: de cel is de
basisstructuur van organismen.
Cellen => weefsels => organen=> individu.
Additioneel effect. Eindigt vaak in een bepaalde orde: bv. mensen zijn symmetrisch
Evolutie: elke evolutie is gebaseerd op mutaties die leiden tot de mogelijke
biodiversiteit. Wezens kunnen zich ook aanpassen aan steeds extremere
omgevingsomstandigheden => zorgt voor nog meer biodiversiteit
vbn
Orde: zonnebloem = samengesteld bloemige plant omdat het een verzameling is van
100den kleine bloemetjes. Het lijkt op 1 bloem maar dat is het niet.
Energie processing: zonder energie kunnen er geen nieuwe cellen gevormd worden
*Adenosine: basismolecuul in de plantkunde => voorziet energie om dingen op te
bouwen => ATP
Regulatie: konijn met grote oren: je ziet de bloedvaten lopen => leeft in warme
klimaten
Niveaus waar biologie studies op kan uitoefenen:
Biosfeer– ecosystemen – levensgemeenschappen – populaties – organismen
(uitwendig)
Atomen – Moleculen – organellen – cellen – weefsels – organen – organismen
(inwendig)
Planten hebben 3 hoofdorganen: wortel, stengel en bladeren. In de bladeren zitten
bladweefsels met bladgroenkorrels. Deze bladgroenkorrels zorgen voor fotosynthese,
fotosynthese gebeurt in de bladgroenkorrels. Fotosynthese = dingen opbouwen m.b.v.
zonlicht. Energie wordt omgezet in ATP en CO2 wordt omgezet naar suiker.
,Hoe ontstond leven?
Gemeenschappelijke kenmerken / gemeenschappelijke oorsprong zoeken in al dat leeft:
alle organismen slaan hun genetische informatie op onder dezelfde vorm, nl. DNA.
Er wordt eenzelfde kopie gemaakt van die genetische informatie onder vorm van RNA.
RNA wordt met een genetische code vertaald tot aminozuursequentie van proteïnen.
Alle proteïnen bestaan uit 20 dezelfde aminozuren.
Proteïnen zijn in elk organisme de katalysatoren van metabolische reacties, nl.
enzymen.
in alle organismen komen dezelfde hoofdwegen van het metabolisme voor: glycolyse,
Krebs,...
Bij alle organismen wordt de cel langs de buitenkant geïsoleerd door een
plasmamembraan met een apolaire tussenlaag
Tussen verwante organismen kunnen vaak fossiele tussenvormen gevonden worden
Hoe groter de evolutionaire verwantschap, hoe groter de gelijkenis.
Alles ontstond uit één oercel, hoe ontstond dan die oercel?
Oorsprong van het leven
Hypothese 1
Leven is ontstaan op aarde. De jonge aarde had nog geen zuurstof, dat kwam pas later.
Er was een zuurstofloze, reducerende atmosfeer op aarde. C.a. 3,5 miljard jaar geleden
eerste cellen (en aarde) ontstaan door een aantal processen:
1. Abiotische synthese van kleine organische moleculen
2. Synthese van macromoleculen: koolstofverbindingen aan elkaar verbinden (oersoep
theorie)
3. Macromoleculen afschermen van de omgeving d.m.v. een membraan (dit is nog niet
levend)
4. Ontstaan van zelfreplicatie / genetische code: code ontwikkelen die in staat is om
bepaalde zaken die zijn vastgelegd, door te geven aan de volgende generatie =
eerste aanzet tot leven. Opbouwing van elektrochemische processen over het
membraan. Fosfaat afhalen van ATP heeft een heel groot effect op de energieinhoud
v/e molecule.
Jonge aarde: reducerend of niet?
Twee theorieen:
1. Enkel CO2, N2, H2O = moeilijkere synthese, neutraal
2. Extra H2, H2S, NH3, CH4 = makkelijkere synthese, reducerend
De reducerende atmosfeer van de aarde bevatte H2O, N2, NH3, CO2, CO, CH4, H2
(geen zuurstof)
,The miller-Urey experiment: de bouwstenen v/h leven (aminozuren) konden abiotisch uit
gassen worden gesynthetiseerd. Componenten zoals waterstof, waterdamp, methaan en
ammoniak, die waarschijnlijk aanwezig waren in de vroege atmosfeer, konden reageren
en organische verbindingen + aminozuren creëren, wanneer ze werden blootgesteld aan
een energiebron. Dit experiment duurde een week en het levert dus bewijs dat leven is
ontstaan door natuurlijke processen en dat abiotische synthese mogelijk was in de
omstandigheden van de vroege aarde.
Ontstaan van het leven: abiotische synthese
1. Abiotische synthese van organische biomoleculen
Worden opgebouwd uit aminozuren (6), sachariden, vetzuren, nucleotiden,... . Door
het verder koppelen gaan ze opbouwen tot grotere identiteiten die meer lijken op
grotere biomoleculen (nucleïnezuren, lipiden, koolhydraten, proteïnen,…). Suikers, de
4 DNA basen, purines en pyrimidines kunnen van eenvoudige moleculen afgeleid
worden. Vb. suiker kan worden afgeleid van formaldehyde
2. Vervolgens opstapeling en polymerisatie => geen afbraak met zuurstof omdat er toen
nog geen zuurstof en organismen waren (dia 20-23)
Voorwaarden: hoge concentratie monomeren en lage concentratie water => door
uitdroging & reducerende omgeving + adsorptie aan katalyserende kleimineralen
Elke levende cel is omringd door een plasmamembraan, om hen te beschermen van
de omgeving
Protobionten
Zijn aggregaten (=groepen van cellen / moleculen) van abiotisch geproduceerde
moleculen
Vertonen simpele reproductie en metabolisme en ze creëerden hun eigen chemische
omgeving
Afhankelijk van biomoleculen die gedeeltelijk afgebroken moesten worden, wordt er
energie geproduceerd
Kunnen zich spontaan vormen (vb: vorming van liposomen => membraan omgeven
druppeltjes met daarin bio-macromoleculen opgelost)
Er is een elektrochemische gradient over het membraan door ATP => schept
elektrische spanning. Er was een krachtig iets waardoor bepaalde dingen buiten
konden gaan en voedingsstoffen opgenomen worden.
Het eerste genetische materiaal was RNA, niet DNA => in het begin was het
zelfreplicerend RNA
Speciale RNA moleculen, ribozymen, werden gevonden die verschillende reacties
katalyseren. Rybozymen zijn primitieve enzymen die ervoor zorgen dat copyen
worden gemaakt van zichzelf of ander RNA.
Dia 27: verschil RNA & DNA: DNA heeft thymine, RNA heeft Uracil
Dia 30: hoe de RNA replicatie kon evolven => door (goede) mutaties die beter werken
dan het originele molecuul. Deze hebben een betere RNA replicase dan het originele RNA
molecuul.
, Mogelijke evolutie v/h genetische apparaat:
In het begin neemt men aan dat nieuw RNA altijd ontstond uit oud RNA en dat het zichzelf
voortplantte. De genetische code die RNA vertaald leidde tot de eerste proteïne. Deze
proteïenen zijn mee gaan helpen met de katalyse => ze zijn betere katalysatoren
geworden. Erna werd dubbelstrengig DNA gevormd vanuit enkelstrengig RNA. Maar de
tussenstap is weggegaan en dubbelstrenging DNA neemt functie van enkelstrengig RNA
als drager over.
Hypothese 2
Panspermie: het eerste genetische materiaal is naar hier gekomen uit de ruimte (via
meteoren, sterrenstof,..). Want het kwam meer voor dat meteorieten op aarde neervielen
i.p.v. opbrandde in de ruimte, omdat er weinig zuurstof was.
Verschil pro- en eukaryoten
Prokaryoot (bacteriën en archaea):
- Eenvoudige, kleine cel (kleiner dan eukaryote cel)
- Heeft geen specifieke kern en organellen
- Heeft wel membraan en genetisch materiaal (DNA)
Eukaryoot (plantencel, protisten, dierencel, fungi):
- nucleus waarin het genetische materiaal (DNA) zit
- Geen celwand, maar een membraan wat de organellen omgeeft
Classificatie van organismen:
- Shit over continentale drift enzo niet kennen (slide 36)!
- Eerst: onderverdeling dieren en planten door Aristoteles (meer dan 2000 jaar
geleden)
- Later werden Genera (vb felis= kat) ingevoerd. Dit was genoeg om katachtigen en
paardachtigen van elkaar te onderscheiden maar niet genoeg om binnen de
paardachtigen en katachtigen verschilledne types te onderscheiden. Dus nieuw
systeem nodig
- 1750: Carolus Linnaeus voerde het binominaal systeem in (genus species)
Genus + species => Apis mellifera = Europese honingbij. Genus moet altijd met
grote letter, species met kleine letter.
Groepen organismen:
- Carl Woese introduceerde een fylogenetische boom => splitst zich uit in 6 rijken
(bacteria, archae-bacteria, protista, plantae, fungi, animalia)
- Klassieke bacterien stonden dichter bij de oercel en zijn ook het oudste
Examen: 2 open hoofdvragen (50p), meerkeuzevragen: 15p
Ttt: 3 december
Hoorcollege 1
LES 1
Wat is leven?
Metabolisme en regulatie daarvan. Cellen / ‘bouwsteentjes’ moeten homeostase
kunnen handhaven, dus metabolisme moet stabiel en gereguleerd blijven (door
biochemische reacties)
Voortplanting & erfelijkheid: genetische informatie (DNA) doorgeven aan de volgende
generatie.
Orde & hiërarchische structuren: vb. de cellulaire organisatie: de cel is de
basisstructuur van organismen.
Cellen => weefsels => organen=> individu.
Additioneel effect. Eindigt vaak in een bepaalde orde: bv. mensen zijn symmetrisch
Evolutie: elke evolutie is gebaseerd op mutaties die leiden tot de mogelijke
biodiversiteit. Wezens kunnen zich ook aanpassen aan steeds extremere
omgevingsomstandigheden => zorgt voor nog meer biodiversiteit
vbn
Orde: zonnebloem = samengesteld bloemige plant omdat het een verzameling is van
100den kleine bloemetjes. Het lijkt op 1 bloem maar dat is het niet.
Energie processing: zonder energie kunnen er geen nieuwe cellen gevormd worden
*Adenosine: basismolecuul in de plantkunde => voorziet energie om dingen op te
bouwen => ATP
Regulatie: konijn met grote oren: je ziet de bloedvaten lopen => leeft in warme
klimaten
Niveaus waar biologie studies op kan uitoefenen:
Biosfeer– ecosystemen – levensgemeenschappen – populaties – organismen
(uitwendig)
Atomen – Moleculen – organellen – cellen – weefsels – organen – organismen
(inwendig)
Planten hebben 3 hoofdorganen: wortel, stengel en bladeren. In de bladeren zitten
bladweefsels met bladgroenkorrels. Deze bladgroenkorrels zorgen voor fotosynthese,
fotosynthese gebeurt in de bladgroenkorrels. Fotosynthese = dingen opbouwen m.b.v.
zonlicht. Energie wordt omgezet in ATP en CO2 wordt omgezet naar suiker.
,Hoe ontstond leven?
Gemeenschappelijke kenmerken / gemeenschappelijke oorsprong zoeken in al dat leeft:
alle organismen slaan hun genetische informatie op onder dezelfde vorm, nl. DNA.
Er wordt eenzelfde kopie gemaakt van die genetische informatie onder vorm van RNA.
RNA wordt met een genetische code vertaald tot aminozuursequentie van proteïnen.
Alle proteïnen bestaan uit 20 dezelfde aminozuren.
Proteïnen zijn in elk organisme de katalysatoren van metabolische reacties, nl.
enzymen.
in alle organismen komen dezelfde hoofdwegen van het metabolisme voor: glycolyse,
Krebs,...
Bij alle organismen wordt de cel langs de buitenkant geïsoleerd door een
plasmamembraan met een apolaire tussenlaag
Tussen verwante organismen kunnen vaak fossiele tussenvormen gevonden worden
Hoe groter de evolutionaire verwantschap, hoe groter de gelijkenis.
Alles ontstond uit één oercel, hoe ontstond dan die oercel?
Oorsprong van het leven
Hypothese 1
Leven is ontstaan op aarde. De jonge aarde had nog geen zuurstof, dat kwam pas later.
Er was een zuurstofloze, reducerende atmosfeer op aarde. C.a. 3,5 miljard jaar geleden
eerste cellen (en aarde) ontstaan door een aantal processen:
1. Abiotische synthese van kleine organische moleculen
2. Synthese van macromoleculen: koolstofverbindingen aan elkaar verbinden (oersoep
theorie)
3. Macromoleculen afschermen van de omgeving d.m.v. een membraan (dit is nog niet
levend)
4. Ontstaan van zelfreplicatie / genetische code: code ontwikkelen die in staat is om
bepaalde zaken die zijn vastgelegd, door te geven aan de volgende generatie =
eerste aanzet tot leven. Opbouwing van elektrochemische processen over het
membraan. Fosfaat afhalen van ATP heeft een heel groot effect op de energieinhoud
v/e molecule.
Jonge aarde: reducerend of niet?
Twee theorieen:
1. Enkel CO2, N2, H2O = moeilijkere synthese, neutraal
2. Extra H2, H2S, NH3, CH4 = makkelijkere synthese, reducerend
De reducerende atmosfeer van de aarde bevatte H2O, N2, NH3, CO2, CO, CH4, H2
(geen zuurstof)
,The miller-Urey experiment: de bouwstenen v/h leven (aminozuren) konden abiotisch uit
gassen worden gesynthetiseerd. Componenten zoals waterstof, waterdamp, methaan en
ammoniak, die waarschijnlijk aanwezig waren in de vroege atmosfeer, konden reageren
en organische verbindingen + aminozuren creëren, wanneer ze werden blootgesteld aan
een energiebron. Dit experiment duurde een week en het levert dus bewijs dat leven is
ontstaan door natuurlijke processen en dat abiotische synthese mogelijk was in de
omstandigheden van de vroege aarde.
Ontstaan van het leven: abiotische synthese
1. Abiotische synthese van organische biomoleculen
Worden opgebouwd uit aminozuren (6), sachariden, vetzuren, nucleotiden,... . Door
het verder koppelen gaan ze opbouwen tot grotere identiteiten die meer lijken op
grotere biomoleculen (nucleïnezuren, lipiden, koolhydraten, proteïnen,…). Suikers, de
4 DNA basen, purines en pyrimidines kunnen van eenvoudige moleculen afgeleid
worden. Vb. suiker kan worden afgeleid van formaldehyde
2. Vervolgens opstapeling en polymerisatie => geen afbraak met zuurstof omdat er toen
nog geen zuurstof en organismen waren (dia 20-23)
Voorwaarden: hoge concentratie monomeren en lage concentratie water => door
uitdroging & reducerende omgeving + adsorptie aan katalyserende kleimineralen
Elke levende cel is omringd door een plasmamembraan, om hen te beschermen van
de omgeving
Protobionten
Zijn aggregaten (=groepen van cellen / moleculen) van abiotisch geproduceerde
moleculen
Vertonen simpele reproductie en metabolisme en ze creëerden hun eigen chemische
omgeving
Afhankelijk van biomoleculen die gedeeltelijk afgebroken moesten worden, wordt er
energie geproduceerd
Kunnen zich spontaan vormen (vb: vorming van liposomen => membraan omgeven
druppeltjes met daarin bio-macromoleculen opgelost)
Er is een elektrochemische gradient over het membraan door ATP => schept
elektrische spanning. Er was een krachtig iets waardoor bepaalde dingen buiten
konden gaan en voedingsstoffen opgenomen worden.
Het eerste genetische materiaal was RNA, niet DNA => in het begin was het
zelfreplicerend RNA
Speciale RNA moleculen, ribozymen, werden gevonden die verschillende reacties
katalyseren. Rybozymen zijn primitieve enzymen die ervoor zorgen dat copyen
worden gemaakt van zichzelf of ander RNA.
Dia 27: verschil RNA & DNA: DNA heeft thymine, RNA heeft Uracil
Dia 30: hoe de RNA replicatie kon evolven => door (goede) mutaties die beter werken
dan het originele molecuul. Deze hebben een betere RNA replicase dan het originele RNA
molecuul.
, Mogelijke evolutie v/h genetische apparaat:
In het begin neemt men aan dat nieuw RNA altijd ontstond uit oud RNA en dat het zichzelf
voortplantte. De genetische code die RNA vertaald leidde tot de eerste proteïne. Deze
proteïenen zijn mee gaan helpen met de katalyse => ze zijn betere katalysatoren
geworden. Erna werd dubbelstrengig DNA gevormd vanuit enkelstrengig RNA. Maar de
tussenstap is weggegaan en dubbelstrenging DNA neemt functie van enkelstrengig RNA
als drager over.
Hypothese 2
Panspermie: het eerste genetische materiaal is naar hier gekomen uit de ruimte (via
meteoren, sterrenstof,..). Want het kwam meer voor dat meteorieten op aarde neervielen
i.p.v. opbrandde in de ruimte, omdat er weinig zuurstof was.
Verschil pro- en eukaryoten
Prokaryoot (bacteriën en archaea):
- Eenvoudige, kleine cel (kleiner dan eukaryote cel)
- Heeft geen specifieke kern en organellen
- Heeft wel membraan en genetisch materiaal (DNA)
Eukaryoot (plantencel, protisten, dierencel, fungi):
- nucleus waarin het genetische materiaal (DNA) zit
- Geen celwand, maar een membraan wat de organellen omgeeft
Classificatie van organismen:
- Shit over continentale drift enzo niet kennen (slide 36)!
- Eerst: onderverdeling dieren en planten door Aristoteles (meer dan 2000 jaar
geleden)
- Later werden Genera (vb felis= kat) ingevoerd. Dit was genoeg om katachtigen en
paardachtigen van elkaar te onderscheiden maar niet genoeg om binnen de
paardachtigen en katachtigen verschilledne types te onderscheiden. Dus nieuw
systeem nodig
- 1750: Carolus Linnaeus voerde het binominaal systeem in (genus species)
Genus + species => Apis mellifera = Europese honingbij. Genus moet altijd met
grote letter, species met kleine letter.
Groepen organismen:
- Carl Woese introduceerde een fylogenetische boom => splitst zich uit in 6 rijken
(bacteria, archae-bacteria, protista, plantae, fungi, animalia)
- Klassieke bacterien stonden dichter bij de oercel en zijn ook het oudste
