CURSUS BIOLOGIE
Auteur: Karen Somers
Deze cursus wordt uitgegeven door Centrum voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102 2018 Antwerpen
Copyright © Karen Somers © CVA, Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteur. Ondanks al de aan de samenstelling van de tekst bestede zorg, kan noch de auteur, noch de uitgever aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele schade die zou kunnen voortvloeien uit enige fout die in deze uitgave zou kunnen voorkomen.
Inhoud Inhoud ........................................................................................................................................ 3 Inleiding ...................................................................................................................................... 8 Handleiding................................................................................................................................. 9 Hoe kan ik huistaken inzenden?.............................................................................................. 9 Hoe kan ik inloggen op mijn persoonlijke studentenpagina? ................................................. 10 Hoe kan ik examen afleggen? ............................................................................................... 11 Hoe kan ik stage lopen? ........................................................................................................ 13 1
Het kleinste deeltje mens: de cel
1.1. De cel tot 1500 keer vergroot 1.2. De cel onder een superloupe 1.2.1 Het buitenste laagje van de cel 1.2.2 Een cel van een meercellig organisme eens dieper bekeken. 1.3. De stoffen in de cel 1.3.1 Water 1.3.2 Mineralen 1.3.3 Suikers als energiebron 1.3.4 Vetten 1.3.5 Eiwitten 1.3.6 De helpers bij de afbraak en opbouw. 1.3.7 De energieleverancier. 2
Bevruchting en geboorte bij de mens.
2.1. De noodzakelijke basis: het delen van de cel.
2.1.1 Het delen van de cel in twee identieke dochters. 2.1.2 De geslachtelijke voortplanting. 2.2. De bouw en de werking van de voortplantingsorganen. 2.2.1 Het basisverschil tussen man en vrouw. 2.2.2 Geslachtskenmerken die komen bij de puberteit. 2.2.3 We gedragen ons naar ons geslacht. 2.3. Het ontstaan en werking van onze geslachtscellen. 2.3.1 Het ontstaan van de spermacellen. 2.3.2 De vorming van vrouwelijke geslachtscellen. 2.4. Geen zwangerschap zonder seks 2.4.1 Geslachtsgemeenschap 2.4.2 Zwangerschap hoeft niet altijd 2.5. De ontwikkeling van het kindje en zijn geboorte 2.5.1 De bevruchting van de eicel 2.5.2 De ontwikkeling van een eicel tot het begin van een mens 2.5.3 Hoe een hoopje cellen een echt mensje wordt 2.5.4 De geboorte 2.5.5 De eerste levensweken 2.6. Medische zorg bij de zwangerschap 2.6.1 Genetisch advies 2.6.2 Zwangerschapstesten 2.7. Wat als zwanger raken niet lukt? 2.7.1 Kunstmatige bevruchting, bijvoorbeeld IVF
3
De erfelijke informatie in de cel
3.1. Wat is precies DNA en RNA? 3.1.1 Hoe zijn ze opgebouwd? 3.2. Ze spreken met een codetaal 3.3. Ze vermenigvuldigen zich 3.3.1 De genetische informatie wordt over geschreven 3.4. Eiwittenketens als basis van leven 3.4.1 Mogelijke veranderingen in de genetische informatie. 4
Een diepere kijk op alles wat we geërfd hebben
4.1. Enkele basisbegrippen 4.1.1 Genen en allelen 4.1.2 Fenotype en genotype 4.1.3 Homozygoot en heterozygoot genotype 4.1.4 Dominante en recessieve allelen 4.1.5 Terugkruising 4.1.6 Gekoppelde genen, overkruising, recombinantie en genenkaart 4.1.7 Seksratio en geslachtsgebonden overerving 4.1.8 Polygenie 4.1.9 Pleiotropie 4.1.10 Hypostasie en epistasie 4.1.11 Penetrantie 4.1.12 Expressiviteit 4.1.13 Cryptomerie
4.1.14 Letale factoren 4.2. De centrale figuur: Mendel 4.2.1 Waarmee het begon: het kruisen van erwtenplanten 4.2.2 Een kijk op één overgeërfd aspect per organisme 4.2.3 Een kijk op twee overgeërfde kenmerken 4.3. Een kijk op de erfelijkheid van de mens 4.3.1 Een aantal manieren om het te onderzoek 4.3.2 Wat kan er allemaal mis gaan? 4.3.3 Problemen met het genetisch materiaal van de mens 4.3.4 We proberen de genen weer op het rechte pad te krijgen 4.4. Biotechnologie en gentherapie 4.4.1 Genen van de een op de ander op een natuurlijke manier 4.4.2 Genen van de een op de ander op een kunstmatige manier 4.4.3 Enkele Ethische vragen 5
Even iets over de evolutie van het eerste leven tot nu
5.1. Enkele aanduidingen dat er een evolutie was 5.1.1 Het bestaan van verschillende soorten 5.1.2 De paleontologie geeft ons wat hints 5.1.3 De geologie en biogeografie geven hints 5.1.4 De moleculaire biologie geeft hints 5.2. Verschillende theorieën over de evolutie 5.2.1 De theorie van Jean-Baptiste Lamarck 5.2.2 De theorie van Charles Darwin
5.2.3 Wat na Darwin? 5.3. De afstamming van de mens 5.3.1 De mens en de aap lijken op elkaar 5.3.2 Toch grote verschillen tussen de mens en de apen 5.3.3 Ooit werd de aap meer mens 5.3.4 Hoe hebben de bijna – mensen zich verder ontwikkeld?
Inleiding Beste student, Fijn dat je start met de opleiding Biologie bij het CVA. Ik ben Karen Somers en ik zal je wegwijs maken in de wondere wereld van de biologie. Zelf heb ik mijn kennis opgedaan tijdens mijn studie Familiale en Seksuologische wetenschappen. Hier heb ik veel geleerd over de mens en over alle onderdeeltjes van zijn lichaam. Deze kennis komt goed van pas als ik over de mens moet spreken! Tijdens deze cursus wordt alle leerstof behandeld die is opgenomen in het officiële leerplan van de TSO-opleidingen. Daarom is deze cursus bijzonder geschikt als je erg snel jouw (deel)attest biologie wil behalen.
In een eerste hoofdstuk zal ik klein beginnen. Het kleinste deeltje van een lichaam is de cel. Om te weten hoe ons lichaam werkt, moeten we ook weten wat de basis is. We zullen samen onderzoeken hoe de cel er uit ziet en wat ze precies allemaal kan. Hoofdstuk twee gaat over de voortplanting. Er kunnen immers geen mensen op de wereld blijven lopen als we geen kindjes maken. We zullen het voortplantingsproces volgen, van bij de prille bevruchting tot na de geboorte. Dan weten wij ook eens wat wij allemaal hebben meegemaakt zoveel jaren geleden! Hoofdstuk drie zal een kort hoofdstuk zijn. Ik zal een beetje dieper in gaan op DNA. Zonder DNA kunnen we immers niets, dit is als het ware de hard drive van onze computer. Hoofdstuk vier gaat voort op hoofdstuk drie. Hoe hard we ons DNA nodig hebben wordt in dit hoofdstuk duidelijk. We zullen leren welke informatie in het DNA zit en hoe dit werkt. Ten slotte zullen we in hoofdstuk vijf kijken naar ons verleden. We gaan onderzoeken waar we vandaan komen en hoe het zo ver is kunnen komen. In de evolutieleer zullen we hier antwoorden op vinden! Ik wens je veel succes! Jouw docent, Karen Somers
Handleiding Hoe kan ik huistaken inzenden? Doorheen de cursus zal je oefeningen en huistaken vinden. De oplossingen zijn vaak te vinden op de studentenpagina. Heb je toch nog vragen, dan kan je deze opsturen via de post of per e-mail: 1. Huistaken versturen via de post: 1. Van zodra je één of meerdere huistaken hebt afgewerkt, kan je deze opsturen via de post. 2. Je stuurt best een kopie van je werk op. Het origineel bewaar je. 3. Stuur altijd een lege retourenveloppe mee met je huiswerk. Voorzie deze enveloppe van voldoende postzegels en schrijf je adres erop. Enkel wanneer je de enveloppe voldoende hebt gefrankeerd, zal het huiswerk verbeterd worden en teruggestuurd worden naar jouw thuisadres. 4. Stuur je huistaken naar: CVA, Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen 2. Huistaken versturen via e-mail; 1. Van zodra je één of meerdere huistaken hebt afgewerkt, kan je deze via e-mail doorsturen naar je persoonlijke docent. 2. Vermeld duidelijk je naam, voornaam en studentennummer.
Hoe kan ik inloggen op mijn persoonlijke studentenpagina? Inloggen op de studentenpagina is heel eenvoudig. Je opent je internet browser en typt www.studentenpagina.be in in de titelbalk bovenaan. Je komt terecht op volgende pagina:
JOUW LOGIN : Studentxx JOUW PASWOORD : xxxxxxx
Vervolgens wordt er een login en een paswoord gevraagd. Bij login typ je ‘studentxx’ in. Het paswoord is ‘xxxxxx’. Let er wel op dat je enkel kleine letters gebruikt en dat je alles aan elkaar typt. Druk vervolgens met de cursor (pijltje) op het vakje ‘enter’. Opgelet, deze informatie wordt regelmatig geüpdated. Je kan dus best af en toe een kijkje nemen op de studentenpagina.
Hoe kan ik examen afleggen? Als je heel de cursus hebt doorgenomen en alle huistaken hebt doorgestuurd, kan je examen afleggen. Je legt examen af op 1 van onze campussen (Antwerpen, Hasselt of Gent) tijdens de kantooruren. Hiervoor maak je ten laatste twee weken op voorhand een afspraak. Examenmogelijkheden: Antwerpen: iedere werkdag tussen 09u-17. Hasselt : Iedere dinsdag, donderdag en vrijdag tussen 09u-17u Gent: Iedere maandag en woensdag tussen 09u-17u. Tijdens de vakantieperioden zijn de campussen Hasselt en Gent gesloten. Je kan telefonisch een afspraak maken via 03/292.33.33. of je kan het inschrijvingsformulier op
de
volgende
pagina
ingevuld
terugbezorgen
aan
het
Centrale
Secretariaat,
Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen,
[email protected]. Let op: je afspraak is pas definitief van zodra deze bevestigd is. Vermeld dus zeker je emailadres en telefoonnummer, zodat wij jou zo snel mogelijk kunnen antwoorden.
Centrum Voor Afstandsonderwijs
Examen afleggen kan ook in:
Mechelsesteenweg 102 2018 Antwerpen 03/292.33.33
[email protected]
Elf Julistraat 39a 9000 Gent Simpernelstraat 27 3511 Kuringen
INSCHRIJVINGSFORMULIER EXAMEN ___________________________
Studentennummer
Naam
Voornaam
Datum + uur examen
Campus
ANTWERPEN/HASSELT/GENT
Telefoon/GSM
E-mailadres
Gelieve dit formulier ten laatste 2 weken voor het examen door te sturen naar
[email protected] of Centrale Secretariaat, Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen. Je kan ook telefonisch een afspraak maken op het nummer 03/292.33.33.
Hoe kan ik stage lopen? Om de praktijk onder de knie te krijgen, kan je stage lopen in jouw buurt. Deze stage is volledig vrijblijvend, maar wordt wel sterk aangeraden. Het is een goede referentie om later professioneel aan de slag te gaan. Hieronder vind je een voorbeeld van het stagecontract. Dit vraag je aan bij het Centrale Secretariaat in Antwerpen.
1
Het kleinste deeltje mens: de cel
1 1. De cel tot 1500 keer vergroot Met een lichtmicroscoop kunnen voorwerpen van 40 tot en met 1500 maal vergroot worden. Bij vergrotingen boven de 1000 maal wordt het beeld evenwel iets minder scherp. De
uitvinder
van
de
lichtmicroscoop
is
Anthonie
van
Leeuwenhoek.
Cellen kunnen goed bekeken en onderzocht worden onder zo een microscoop. Deze celdeeltjes kunnen we zien: het celmembraan, de celkern, het celplasma en de vacuolen. Als we meer willen zien moeten we nog meer vergroten. Dit kunnen we doen door een elektronenmicroscoop te gebruiken. Een elektronenmicroscoop kan structuren tot op 1 nanometer nauwkeurig zien. Hoe ziet die cel er uit? In de afbeelding hiernaast zie je een ééncellig organisme zoals het te zien is door een lichtmicroscoop. Bepaalde onderdelen kan je onderscheiden. Om echt een goed beeld te kunnen krijgen moet je wel nog meer vergroten.
1 2. De cel onder een superloupe 1.2.1 Het buitenste laagje van de cel Het buitenste laagje van de cel wordt het celmembraan genoemd. Dit laagje beschermt de cel tegen zijn omgeving. Bepaalde stoffen kunnen door dit membraan. Een uitwisseling van stoffen tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel is zo mogelijk. In de cel deelt
het
membraan de cel op in
verschillende
kleine ruimtes.
Dit is Compartimentering. Aan de binnenkant van het membraan zitten ribosomen vastgehecht.
a. Hoe ziet deze buitenste laag eruit?
De buitenlaag bestaat uit fosfolipiden, dit is de basisstructuur. Fosfolipiden hebben een kop, een fosfaatgroep en een dubbele staart, een koolstofketen. Je kan dit zien op de afbeelding.
CH2–OOC-R
1
-
│ CH–OOC-R2 │ CH2–HPO4-
Je
kan
het
natuurlijk
ook
veel
eenvoudiger
tekenen.
De kop trekt watermoleculen aan, de staart stoot watermoleculen af. Het membraan bestaat dus uit twee delen. De waterminnende of hydrofiele rij kopjes zitten aan de binnenkant en aan de buitenkant van de cel in een waterig milieu. De waterhatende of hydrofobe rij staartjes zitten in het binnenste van het membraan in een olieachtige materie. Tussen de fosfolipiden zitten cholesterolmoleculen. Deze maken het membraan een beetje stijver en minder doorlatend of permeabel. Het membraan wordt hierdoor stabieler. Het aantal cholesterolmoleculen verschilt van cel tot cel. In een plant, bijvoorbeeld, zitten er heel weinig.
Te veel cholesterol is niet goed!
We horen wel eens dat iemand een te hoge cholesterol heeft. Hiervoor
moet
er
dan
medicatie
genomen
worden.
Als we weten wat een cholesterolmolecule doet in een celwand kunnen we dit verklaren. Cholesterol maakt de celwand harder en minder doorlatend. Te veel cholesterol maakt die wand dus te hard en zorgt ervoor dat er minder stoffen binnen en buiten kunnen. De cel krijgt niet voldoende voeding en kan afsterven. Letten op je cholesterol, zeker als je ouder bent, is dus goed!
In het membraan zitten ook glycolipiden. Dit zijn een soort vetten waaraan suikerketens hangen. Deze zitten vooral aan de buitenkant van de cel. Ze zorgen ervoor dat de cel kan herkend worden. De celwand heeft ook eiwitten of proteïnen. Er zijn verschillende soorten eiwitten. Er zijn er die door de celwand door steken, en er zijn er die alleen aan de binnenkant of aan de buitenkant van de cel zitten. 50% van de celwand zijn eiwitten. Deze eiwitten kunnen verschillende functies hebben. Er zijn receptoreiwitten. Hierdoor kan de cel in contact komen met zijn omgeving. Hormonen, bijvoorbeeld, kunnen zich via zo’n eiwitten vastklikken aan een cel en er zo binnen komen. Een hormoon past op zo een eiwit zoals een sleutel in een sleutelgat. Er zitten ook glycoproteïnen in de celwand. Deze zorgen er ook voor dat de cel kan herkend worden. Ze zijn ook belangrijk voor de afweer. Er zijn ook nog kanaaleiwitten en transporteiwitten. Deze zorgen voor het heen – en- weer vervoeren van stoffen tussen de cel en zijn omgeving. Enzymen zijn eiwitten en zitten in de cel.
Op de onderstaande afbeelding kan je zien hoe dit alles er uit ziet.
Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
16
b. Wat doet dit buitenste cellaagje? Het vormt een muur rond de cel zodat deze beschermd is. Toch laat deze muur ook toe dat er stoffen kunnen door vervoerd worden. Er zitten eigenlijk kleine deurtjes in de muur. Een beetje meer uitleg is nodig. Ionen, suikers en hormonen geraken niet zomaar in de cel. Speciale transporten zorgen ervoor dat alleen het nodige kan vervoerd worden. Deze controle is nodig om een cel goed te laten werken.
* Diffusie als een transportmogelijkheid Kleine, in water oplosbare stoffen, gassen en ionen kunnen via diffusie door de celmembraan. Deze diffusie kan rechtstreeks zijn via de wand of via de kanalen van de kanaaleiwitten. Hierbij wordt geen energie gebruikt, het is eigenlijk een passief transport. Er is geen energie nodig omdat de verplaatsing altijd gebeurt van een plaats met hoge naar een met een lage concentratie.
Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
17
* De transporteiwitten controleren de diffusie Grotere deeltjes zijn iets moeilijker te verplaatsen en hiervoor dienen de transporteiwitten of carriers. Deze zijn een soort sluis en laten selectief een aantal stoffen door. Als dit gebeurt van een plaats met hoge naar een plaats met lage concentratie is dit passief. De term geleide diffusie komt omdat de transporteiwitten actief deelnemen aan het proces. Suikers worden, bijvoorbeeld, op deze manier opgenomen. Wat gebeurt er eigenlijk? Vaste deeltjes buiten de cel komen binnen in het transportkanaal van het eiwit. Het eiwit gaat open zodat het deeltje binnen kan. Als het deeltje binnen is sluit het eiwit zich aan de buitenkant. Het eiwit gaat open aan de binnenkant van de cel. In het transporteiwit zitten bindingsplaatsen. Op die plaatsen kunnen de vaste deeltjes zich vast zetten. En uiteindelijk worden ze los gelaten in de binnenkant van de cel. Niet alle vaste deeltjes kunnen de cel binnen! Alleen die, die passen op het holletje in het transporteiwit mogen door. Het is dus een heel selectief proces! De volgende afbeelding geeft een voorstelling van dit proces.
Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
18
* Actief transport door transporteiwitten Bij actief transport worden stoffen van een plaats met lage naar een plaats met een hoge concentratie vervoerd. Hiervoor is er energie nodig. Energie zit in het ATP (adenosinetrifisfaat).
De natrium-kaliumpomp is zenuwcellen werkt op deze manier. Zo wordt de Na+ concentratie in de cel lager gehouden als erbuiten en de K+ - concentratie hoger. Op de volgende afbeelding zie je een overzicht van het proces.
* Speciaal geval: het blaasjestransport Er zijn ook deeltjes die te groot zijn om via de transporteiwitten verplaatst te worden. Deze reizen in en uit de cel op een wel heel bijzondere manier. De membraan krijgt een instulping ter hoogte van die grote deeltjes. Dit zal deze deeltjes volledig omsluiten. Op deze manier ontstaat een zakje of vacuole die zich dan sluit. Dit zakje gevuld met deeltjes komt los van de celmembraan en komt binnen in de cel terecht. Dit wordt endocytose genoemd. Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
19
Op de afbeelding hiernaast krijg je een mooi overzicht van het hele proces.
Als deeltjes die moeten getransporteerd worden vast zijn, noemen we dit proces fagocytose. Op deze manier nemen, bijvoorbeeld, witte bloedcellen bacterieën op. Als het om grote vloeibare deeltjes gaat spreken we over pinocytose.
Het omgekeerde proces waarbij deeltjes vanuit het binnenste van de cel naar buiten worden gebracht noemt exocytose. De stoffen, verpakt in een zakje worden naar de celwand gebracht. Het blaasje zal versmelten met de wand. Zo kan zijn inhoud losgelaten worden in de buitenwereld. Op de volgende pagina zie je een afbeelding van dit proces van exocytose.
Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
20
Blaasjestransport is de verzamelnaam voor zowel endo- als exocytose.
Heb je alles goed geleerd? Tijd voor een test over hoofdstuk 1! Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
21
1) Wat hoort bij elkaar? Zet de letter bij het juiste cijfer.
1) Receptoreiwit
a)Ribosomen
2) ATP
b)Celademhaling
3) Actief transport
c)Eiwitten
4) Prokaryote cel
d)Energie
5) Ruw ER
e)Sleutelgat
6) Mitochondrium
f) Transport van lage naar hoge concentratie
7) Permeabel
g)Vertering
8) Turgor
h)diffusie
9) Aminozuren
i)Osmose
10) Enzymen
j)ééncelligen
1
2
3
4
5
6
7
Centrum Voor Afstandsonderwijs Mechelsesteenweg 102, 2018 Antwerpen www.thuisstudie.be
8
9
10
22
