FUNCTIONELE BIOLOGIE VAN PLANTEN
Wat is leven?
• Biologie is de wetenschap van het leven, deze is doorspekt van het concept
evolutie dat leidt tot biodiversiteit. In de biologie stelt men vragen zoals: Hoe
ontwikkelt een cel zich tot een organismen; Hoe functioneert het menselijk
brein… De biologie bestudeert dit op meerdere niveaus (van de biosfeer tot
moleculair niveau)
Kenmerken van levende wezens:
− Ver doorgedreven orde: … → cellen → weefsels → organen → …
− Metabolisme (en regulatie ervan): biochemische reacties leiden tot groei en
ontwikkeling, ook houdt het zo het organisme in evenwicht
− Voortplanting
− Evolutie: past zich aan → biodiversiteit
− TWIJFELGEVAL: het reageren op prikkels van buiten af (leeft iemand die in
coma ligt?)
1 HOE ONSTOND HET LEVEN?
Aanwijzingen op een gemeenschappelijke voorouder:
• DNA → RNA → eiwit:
Alle organismes slaan hun genetische info op onder dezelfde vorm, DNA. Als
hiervan een werkkopie wordt gemaakt is dit altijd in de vorm van RNA. Deze
RNA codeert voor een proteïne, deze ‘codetaal’ is in elk organisme hetzelfde. Elke
proteïne bestaan tevens ook uit een andere combinatie van 20 aminozuren
• Metabolisme:
Enzymen zijn in elk organismen de katalysator voor hun metabolisme. De
hoofdwegen van de metabolisme zijn in elk organisme (bijna) hetzelfde:
glycolyse, Krebscirkel…
• Cel membraan heeft in elke cel dezelfde opbouw
• Van verwante organismes worden soms fossiele tussenvormen gevonden
• Hoe groter de verwantschap, hoe groter de gelijkenis in de basensequentie van
het DNA voor dezelfde genen en dezelfde proteïnen
1.1 Hoe ontstond de oercel?
De aarde ontstond ongeveer 4,5 miljoen jaar geleden
1.1.1 Hypothese 1: op de aarde
STAP 1 Abiotische synthese van organische moleculen → kleine moleculen voegen zich
samen tot grotere macromoleculen
a De aanwezige stoffen waren H2, H2S, NH3, CH4: reducerend, er vindt
makkelijker elektronenoverdracht plaats en dus is er een makkelijkere
synthese. Groep b zijn neutrale stoffen en daar vindt zich synthese moeilijker
plaats
, b De aanwezige stoffen waren: CO2, N2 en H2O (dit is de Miller-Urey theorie.)
Miller heeft door een experiment kunnen aantonen dat door deze stoffen men
tot alle basis moleculen en structuren kan komen die men nodig heeft in een
cel (zoals cyaanzuur, glycine, purines…)
→ Dit gebeurde in geconcerteerde poelen (oersoep) in de buurt van vulkanen
of andere warmen bronnen (black smokers.)
STAP 2 Opstapeling (a) en polymeratie (b):
a Er gebeurt geen afbraak aangezien er geen zuurstof of andere organismes
zijn.
b Voorwaarden: een hoge concentratie monomeren (= een eenvoudig
organisch molecuul) en een lage concentratie water
Hoe? uitdroging, reducerende omgeving en door de adsorptie aan
(katalyserende) kleimineralen (en door UV en bliksem)
STAP 3 Protobionten of oercellen zijn samenraapsels van abiotisch geproduceerde
moleculen omringd door een membraan. Deze cellen vertoonden simpele versies van
reproducties en metabolismes, twee kenmerken van leven. Ook creëerden ze een eigen
chemische omgeving en gebruikten ze ATP voor hun elektrochemische gradiënt 1 over
hun membraan.
a TWIJFEL: primitief metabolisme: chemoautotroof heterotroof
b Experimenten tonen aan dat protobionten zich spontaan kunnen vormen
(vb. vorming liposomen)
STAP 4 Het ontstaan van genetische reduplicatie:
a Eerste genetisch materiaal was waarschijnlijk RNA: speciale RNA
moleculen: ribozymen werden gevonden die verschillende reacties
katalyseren en ook kopieën van (kortere stukken van) zichzelf konden maken,
of van ander RNA. De proteïnen die het RNA maakte katalyseerde de RNA
duplicatie.
b Toen de dubbele helix van DNA erbij kwam (hoogstwaarschijnlijk een
gunstige mutatie) zagen ze dat de eiwitsynthese efficiënter kon door
DNA → RNA → eiwit en niet door het RNA steeds weer te kopiëren
1.1.2 Hypothese 2:
Panspermie: het leven ontstond ergens anders en is door meteoren, sterrenstof (etc.) naar hier
gebracht.
2 CLASSIFICATIE VAN ORGANISMES
2.1 Eukaryoot vs prokaryoot
Eukaryote cellen Prokaryote cellen
− Apart membraan omgeven door − Bevat geen kern of organellen, het
organellen die elk een eigen functie erfelijk materiaal zit los in het
hebben cytoplasma
− Planten, dieren, fungi… − Bacteriën en archaea
1Een elektrochemische gradiënt ontstaat wanneer het elektrische potentiaal en het chemische potentiaal in de
ruimte variëren. Het elektrische potentiaal is het gevolg van een scheiding van ladingen.
,Hoe ontstond zuurstofgas?
Doordat cyanobacteriën aan fotosynthese begonnen te doen en hierdoor water scheidt,
ontstond er zuurstofgas.
2.2 Classificatie van organismen
Geschiedenis: Aristoteles onderverdeelde dieren en planten → het genera wordt ingevoerd (=
dierenfamilies → binomiaal systeem: Apis mellifera
Opbouw: klasse → orde → familie → geslacht → soort
2.3 Groepen organismen
• Carl Woese: 6 domeinen systeem
− Groen en organje: prokaryoot
− Roze: eukaryoot
▪ Prostisa: een mengvorm, de klassen waar twijfelgevallen in worden
geklasseerd
• 3 domeinen systeem:
− Als je de fylogenetische boom (gebaseerd op rRNA analyse) uittekent zie je dat
Archaea en eukaryoten dichter verwant zijn dan met bacteriën
, 3 HOE KAN DE BIOLOGIE BIJDRAGEN BIJ HET OPLOSSEN VAN
WELDPROBLEMEN
De problemen
1. Populatie toename → meer monden om te voeden
2. Levensstandaarden → mensen gaan niet graag een stapje achteruit (bv. Stoppen niet
graag met vleeseten)
3. Klimaatwijzigingen → het telen van gewassen is niet zo eenvoudig meer (ook zouden
we al erg veel moeite moeten doen om de klimaatwijzigingen te stoppen)
Oplossing: stress-tolerante planten die aangepast zijn aan de nieuwe
klimaatomstandigheden, liefst door biotechnologische toestanden (CRISPR…) want klassieke
selectieve selectie gaat te traag
Voorbeelden:
• Ug99 killer schimmel op tarwe zorgde voor heel wat mislukte oogsten waardoor er een
heleboel mensen honger leden en boeren in de problemen kwamen → oplossing:
Ug99-residente variëteiten
• Fructosyl transferase werd in rijst geïntroduceerd opdat die beter zou kunnen resisteren
tegen temperatuurschommelingen, deze aanpassing is best speciaal want het fenotype is
helemaal normaal: bij GGO’s heb je vaak dwerggroei of andere (kleine) afwijkingen
4 VERSCHILLEN IN ONTWIKKELING DIEREN VERSUS PLANTEN
Planten Dieren
Embryogenese: − Gesloten ontwikkeling, alleen de
1. Celdeling proporties verandern nog maar het
2. Morfogenese: het vormgeven van de bouwplan ligt al snel vast
plant − Pluripotent = 1 cel differentieert naar
3. Differentiatie: planten hebben meer anderen
‘soorten’ cellen aangezien ze zich
sneller moeten kunnen aanpassen
Suspensor = rijtje cellen die moeder- en
dochterplant verbindt
Eindmeristemen = plantdeel die voor de
levenslange groei van een plant zorgt, te
vinden in stengel en wortel
Eigenschappen:
− Open ontwikkeling → het bouwplant
kan nog veranderen naar gelang de
prikkels
− Zeer flexibele organismen, reageren
snel op prikkels van buitenaf
− Evenveel genen als de mens
− Totipotent: elk deeltje van de plant
kan terug een volwaardige plant
worden
Wat is leven?
• Biologie is de wetenschap van het leven, deze is doorspekt van het concept
evolutie dat leidt tot biodiversiteit. In de biologie stelt men vragen zoals: Hoe
ontwikkelt een cel zich tot een organismen; Hoe functioneert het menselijk
brein… De biologie bestudeert dit op meerdere niveaus (van de biosfeer tot
moleculair niveau)
Kenmerken van levende wezens:
− Ver doorgedreven orde: … → cellen → weefsels → organen → …
− Metabolisme (en regulatie ervan): biochemische reacties leiden tot groei en
ontwikkeling, ook houdt het zo het organisme in evenwicht
− Voortplanting
− Evolutie: past zich aan → biodiversiteit
− TWIJFELGEVAL: het reageren op prikkels van buiten af (leeft iemand die in
coma ligt?)
1 HOE ONSTOND HET LEVEN?
Aanwijzingen op een gemeenschappelijke voorouder:
• DNA → RNA → eiwit:
Alle organismes slaan hun genetische info op onder dezelfde vorm, DNA. Als
hiervan een werkkopie wordt gemaakt is dit altijd in de vorm van RNA. Deze
RNA codeert voor een proteïne, deze ‘codetaal’ is in elk organisme hetzelfde. Elke
proteïne bestaan tevens ook uit een andere combinatie van 20 aminozuren
• Metabolisme:
Enzymen zijn in elk organismen de katalysator voor hun metabolisme. De
hoofdwegen van de metabolisme zijn in elk organisme (bijna) hetzelfde:
glycolyse, Krebscirkel…
• Cel membraan heeft in elke cel dezelfde opbouw
• Van verwante organismes worden soms fossiele tussenvormen gevonden
• Hoe groter de verwantschap, hoe groter de gelijkenis in de basensequentie van
het DNA voor dezelfde genen en dezelfde proteïnen
1.1 Hoe ontstond de oercel?
De aarde ontstond ongeveer 4,5 miljoen jaar geleden
1.1.1 Hypothese 1: op de aarde
STAP 1 Abiotische synthese van organische moleculen → kleine moleculen voegen zich
samen tot grotere macromoleculen
a De aanwezige stoffen waren H2, H2S, NH3, CH4: reducerend, er vindt
makkelijker elektronenoverdracht plaats en dus is er een makkelijkere
synthese. Groep b zijn neutrale stoffen en daar vindt zich synthese moeilijker
plaats
, b De aanwezige stoffen waren: CO2, N2 en H2O (dit is de Miller-Urey theorie.)
Miller heeft door een experiment kunnen aantonen dat door deze stoffen men
tot alle basis moleculen en structuren kan komen die men nodig heeft in een
cel (zoals cyaanzuur, glycine, purines…)
→ Dit gebeurde in geconcerteerde poelen (oersoep) in de buurt van vulkanen
of andere warmen bronnen (black smokers.)
STAP 2 Opstapeling (a) en polymeratie (b):
a Er gebeurt geen afbraak aangezien er geen zuurstof of andere organismes
zijn.
b Voorwaarden: een hoge concentratie monomeren (= een eenvoudig
organisch molecuul) en een lage concentratie water
Hoe? uitdroging, reducerende omgeving en door de adsorptie aan
(katalyserende) kleimineralen (en door UV en bliksem)
STAP 3 Protobionten of oercellen zijn samenraapsels van abiotisch geproduceerde
moleculen omringd door een membraan. Deze cellen vertoonden simpele versies van
reproducties en metabolismes, twee kenmerken van leven. Ook creëerden ze een eigen
chemische omgeving en gebruikten ze ATP voor hun elektrochemische gradiënt 1 over
hun membraan.
a TWIJFEL: primitief metabolisme: chemoautotroof heterotroof
b Experimenten tonen aan dat protobionten zich spontaan kunnen vormen
(vb. vorming liposomen)
STAP 4 Het ontstaan van genetische reduplicatie:
a Eerste genetisch materiaal was waarschijnlijk RNA: speciale RNA
moleculen: ribozymen werden gevonden die verschillende reacties
katalyseren en ook kopieën van (kortere stukken van) zichzelf konden maken,
of van ander RNA. De proteïnen die het RNA maakte katalyseerde de RNA
duplicatie.
b Toen de dubbele helix van DNA erbij kwam (hoogstwaarschijnlijk een
gunstige mutatie) zagen ze dat de eiwitsynthese efficiënter kon door
DNA → RNA → eiwit en niet door het RNA steeds weer te kopiëren
1.1.2 Hypothese 2:
Panspermie: het leven ontstond ergens anders en is door meteoren, sterrenstof (etc.) naar hier
gebracht.
2 CLASSIFICATIE VAN ORGANISMES
2.1 Eukaryoot vs prokaryoot
Eukaryote cellen Prokaryote cellen
− Apart membraan omgeven door − Bevat geen kern of organellen, het
organellen die elk een eigen functie erfelijk materiaal zit los in het
hebben cytoplasma
− Planten, dieren, fungi… − Bacteriën en archaea
1Een elektrochemische gradiënt ontstaat wanneer het elektrische potentiaal en het chemische potentiaal in de
ruimte variëren. Het elektrische potentiaal is het gevolg van een scheiding van ladingen.
,Hoe ontstond zuurstofgas?
Doordat cyanobacteriën aan fotosynthese begonnen te doen en hierdoor water scheidt,
ontstond er zuurstofgas.
2.2 Classificatie van organismen
Geschiedenis: Aristoteles onderverdeelde dieren en planten → het genera wordt ingevoerd (=
dierenfamilies → binomiaal systeem: Apis mellifera
Opbouw: klasse → orde → familie → geslacht → soort
2.3 Groepen organismen
• Carl Woese: 6 domeinen systeem
− Groen en organje: prokaryoot
− Roze: eukaryoot
▪ Prostisa: een mengvorm, de klassen waar twijfelgevallen in worden
geklasseerd
• 3 domeinen systeem:
− Als je de fylogenetische boom (gebaseerd op rRNA analyse) uittekent zie je dat
Archaea en eukaryoten dichter verwant zijn dan met bacteriën
, 3 HOE KAN DE BIOLOGIE BIJDRAGEN BIJ HET OPLOSSEN VAN
WELDPROBLEMEN
De problemen
1. Populatie toename → meer monden om te voeden
2. Levensstandaarden → mensen gaan niet graag een stapje achteruit (bv. Stoppen niet
graag met vleeseten)
3. Klimaatwijzigingen → het telen van gewassen is niet zo eenvoudig meer (ook zouden
we al erg veel moeite moeten doen om de klimaatwijzigingen te stoppen)
Oplossing: stress-tolerante planten die aangepast zijn aan de nieuwe
klimaatomstandigheden, liefst door biotechnologische toestanden (CRISPR…) want klassieke
selectieve selectie gaat te traag
Voorbeelden:
• Ug99 killer schimmel op tarwe zorgde voor heel wat mislukte oogsten waardoor er een
heleboel mensen honger leden en boeren in de problemen kwamen → oplossing:
Ug99-residente variëteiten
• Fructosyl transferase werd in rijst geïntroduceerd opdat die beter zou kunnen resisteren
tegen temperatuurschommelingen, deze aanpassing is best speciaal want het fenotype is
helemaal normaal: bij GGO’s heb je vaak dwerggroei of andere (kleine) afwijkingen
4 VERSCHILLEN IN ONTWIKKELING DIEREN VERSUS PLANTEN
Planten Dieren
Embryogenese: − Gesloten ontwikkeling, alleen de
1. Celdeling proporties verandern nog maar het
2. Morfogenese: het vormgeven van de bouwplan ligt al snel vast
plant − Pluripotent = 1 cel differentieert naar
3. Differentiatie: planten hebben meer anderen
‘soorten’ cellen aangezien ze zich
sneller moeten kunnen aanpassen
Suspensor = rijtje cellen die moeder- en
dochterplant verbindt
Eindmeristemen = plantdeel die voor de
levenslange groei van een plant zorgt, te
vinden in stengel en wortel
Eigenschappen:
− Open ontwikkeling → het bouwplant
kan nog veranderen naar gelang de
prikkels
− Zeer flexibele organismen, reageren
snel op prikkels van buitenaf
− Evenveel genen als de mens
− Totipotent: elk deeltje van de plant
kan terug een volwaardige plant
worden
