Biologie. L. Standaert

Biologie L. Standaert 2006-2007

Deze cursus werd samengesteld door L. Standaert, Schooljaar 2006-2007, Heilig Graf Een digitale kopie van deze cursus vind je op http://standaert.classy.be Voor problemen of vragen over de leerstof kan je me contacteren op [email protected] Reken op 24 uur voor een antwoord, dus best niet wachten tot de avond voor het examen! Animaties en tekeningen vind je op http://www.bioplek.org/inhoudbovenbouw.html

2

3

Hoofdstuk 1: Celleer Algemeenheden omtrent cellen Vragen: Waar in ons lichaam zitten cellen? Hoe groot is zo'n lichaamscel? Hoe ziet zo'n cel eruit? Wat is de taak van zo'n cel? Hebben alleen levende wezens cellen? Welke andere organismen (levende wezens) hebben cellen? Kan je de cellen van die organismen vergelijken met onze cellen?

4

Algemene bouw van een dierlijke cel Hoewel cellen dus onderling erg van elkaar verschillen, zijn er grote overeenkomsten tussen (bijna) al de dierlijke cellen. We bekijken de algemene bouw van een dierlijke cel. (Plantaardige cellen verschillen op een aantal punten grondig van deze dierlijke cellen!)

1 : celkern 2 : kernlichaampje 3 : kernmembraan 4 : porie 5 : celmembraan 6 : cytoplasma 7 tot 12 : organellen van het cytoplasma

Over organellen van het cytoplasma De organellen uit de dierlijke cel zijn allemaal delen van de cel die in het cytoplasma zitten. Deze hebben allemaal een specifieke functie in de werking van de cel. 7 mitochondrium : energie-productie 8 lysosoom : afvalverwerking 9 ribosomen : hier worden de eiwitten gemaakt 10 endoplasmatisch reticulum : een netwerk van kanaaltjes in de cel voor ruwe materiaalopslag. Er bestaan 2 soorten endoplasmatisch reticulum, glad en ruw: bij het ruw E.R. zitten er ribosomen op het membraan. 11 Golgi-apparaat : een set van verbonden holle en platte schijfjes in de cel. Zij staan in voor de afwerking en de opslag van stoffen die in de cel worden gemaakt en die binnen of buiten de cel nodig zijn. Vb speekselkliercellen zijn rijk aan golgi- apparaten. 12 centriolen : deze hebben enkel een rol in de celdeling, we zullen verder ingaan op hun taak bij de bespreking van de celdeling. 5

Celcyclus en kerninhoud De celkern is het belangrijkste organel van de cel: wie voortplanting bestudeert moet celdeling bespreken: omdat al onze cellen identieke erfelijke informatie bevatten, moet deze informatie bij celdeling worden doorgegeven aan de nieuwe cellen. We kijken hoe deze erfelijke informatie precies in onze cellen zit. Er is een tweede probleem: deze informatie zit er niet steeds in dezelfde vorm: als de cel gaat delen gaat ze de kerninhoud anders rangschikken. Dit is een beetje zoals de vorming van klassen aan het begin van het schooljaar: alle leerlingen worden eerst per studierichting gegroepeerd, en dan in klassen verdeeld. Zonder deze verdeling is het niet mogelijk aan het schooljaar te beginnen.

We bekijken eerst de fasen die een cel doorloopt tijdens haar leven, de celcyclus.

Dan bekijken we de inhoud van de celkern in de verschillende stadia van de celcyclus: eerst de kerninhoud van een cel in het interfase-stadium, daarna de kerninhoud in het delings-stadium

Chromosomen uit cellen klaar voor microscopisch onderzoek

6

Geordende chromosomenkaart

Je vindt een goede animatie over de bouw van een chromosoom op:

http://www.bioplek.org/animaties/erfelijkheidsleer/chromosoom2.html

Vragen:

Waar in de cel bevinden zich het erfelijk materiaal? Wanneer worden de chromosomen zichtbaar? Hoeveel chromosomen zijn er in één menselijke cel? Hoe zijn de chromosomen geordend op de kaart? Wat is een homoloog paar chromosomen en wat hebben deze gemeenschappelijkl? Waaruit zijn chromosomen opgebouwd? Wat is een gen?

7

fig. a

fig. b : 2 homologe paren

Lichaamscellen & voortplantingscellen Er zijn twee fundamenteel verschillende soorten cellen: degene die instaan voor de bouw en werking van het lichaam, en de cellen die instaan voor de voortplanting. Omdat een voortplantingscel wordt samengevoegd met een andere voortplantingscel om één nieuwe cel te vormen, zijn voortplantingscellen haploïd, terwijl lichaamscellen diploïd zijn.

8

Structuur van het DNA

De 4 basen Guanine, Cytosine, Thymine en Adenine passen enkel 2 aan 2 op elkaar. A past enkel op T. C past enkel op G.

9

10

Vragen Waar zitten jouw chromosomen ? Hoeveel chromosomen bevat een lichaamscel van een mens ? Hoeveel chromosomen bevat een voortplantingscel van een mens ? Wat is een gen? Waar of niet waar : al onze lichaamscellen bevatten hetzelfde erfelijk materiaal?

Een paard heeft 64 chromosomen en een ezel 62. Het jong van een ezelin en een paardenhengst is een muilezel. Hoeveel chromosomen zal deze hebben ?

Een muilezel is onvruchtbaar. Hij of zij kan zich niet voortplanten. Hoe komt dit denk je ?

11

Celdeling ( = celvermeerdering) Opdat organismen zouden kunnen groeien, of zichzelf kunnen herstellen, moeten zij nieuwe cellen kunnen vormen. De nieuw gevormde cellen moeten eenzelfde code bezitten als de oudere cellen. In hetgeen dat volgt gaan we eens van naderbij kijken hoe een celdeling verloopt.

Cel van een ui, terwijl die deelt in 2. 1: één cel, je ziet enkel een donkere vlek waar de celkern is. 2-4: vorming chromosomen / verdubbeling DNA 5- de chromosomen zijn gevormd 6-9: celdeling 10: celdeling voltooid, nu 2 kleinere cellen

12

Mitose De mitose heeft als doel om vertrekkende vanuit één cel twee cellen te maken die elk hetzelfde erfelijk materiaal bevatten.

Je vindt een heel duidelijke animatie van de mitose op http://www.bioplek.or g/animaties/cel/mitos e.html

Deze celdeling of ook wel mitose genoemd bestaat uit vier fasen, te weten: de profase, de metafase,de anafase en de telofase. Het geheel van interfase en mitose wordt de celcyclus genoemd. •

Profase. In de profase gaat eerst de kernwand verdwijnen. Daarna gaan de uiterst dunne chromatinedraden door sterke spiralisatie steeds korter en dikker worden. Het worden chromosomen. Chromosomen bestaan dus uit twee chromatiden, exacte kopieën van elkaar, die nog op één punt aan elkaar vasthangen. Dit punt wordt de centromeer genoemd. In deze profase gaan de centriolen zich verdubbelen en begeven ze zich elk naar een celpool. Vanuit deze centriolen groeien er nu ragfijne draden van celpool tot celpool. Dit worden de spoeldraden genoemd. Andere draadjes groeien ondertussen vanuit de celpolen tot aan de centromeren. Dit worden de trekdraadjes genoemd. Zodra dit alles klaar is kan de volgende fase beginnen, de metafase.

•

Metafase In de metafase zijn de chromosomen allemaal naast elkaar te vinden. De trekdraden worden nu korter en daardoor worden de chromosomen ter hoogte van de centromeren uit elkaar getrokken.

•

Anafase Tijdens de anafase worden de chromatiden van elkaar gescheiden en gaan als “vrije chromosomen” elk naar één van de celpolen.

•

Telofase In deze fase ontrollen de chromosomen zich weer tot chromatine en wordt er rond de twee groepjes chromatine opnieuw een kernwand gelegd. Er zijn nu twee kernen in de cel, exacte kopieën van elkaar. De cel snoert zich in en deelt zich.

Besluit: Bij een mitose worden cellen gekopieerd. Hierdoor kunnen organismen groeien . Eenvoudig organismen kunnen zich zelfs met een dergelijk systeem voortplanten. Versleten cellen vervangen of wonden herstellen behoort allemaal tot de mogelijkheden van dit proces. 13

Meiose Je vindt een heel duidelijke animatie van de mitose op http://www.bioplek.or g/animaties/cel/meio se.html En een overzicht op http://www.bioplek.or g/sheets/sheet_meio semitose1.html

Meiose is de celdeling om van moedercellen met 46 chromosomen (2n) voortplantingscellen te maken (n chromosomen, of 23 bij de mens) Bij de mens is dit bij de vorming van de voortplantingscellen in de voortplantingsorganen. Bij de meiotische deling maakt men een onderscheid tussen de eerste en de tweede meiotische deling.

Eerste meiotische deling

Je moet de verschillende fasen van de meiose kunnen tekenen en stap voor stap kunnen uitleggen wat er gebeurt bij de meiose. De namen hoef je niet te kennen, het is belangrijker om te begrijpen hoe het genetisch materiaal dooreen gehusseld wordt.

In de eerste meiotische deling onderscheiden we volgende fasen, profase1, metafase 1, anafase 1 en de telofase 1. • Profase 1 De chromatinedraden wikkelen zich op tot chromosomen. Homologe paren chromatiden van moederlijke en vaderlijke afkomst komen zeer nauw met elkaar in contact. Ze grijpen in elkaar en vormen verdikte lussen waarin beide helften niet meer van elkaar te onderscheiden zijn. Homologe stukken genetisch materiaal kunnen nu uitgewisseld worden. Dit verschijnsel wordt crossing-over genoemd. Dit heeft tot gevolg dat de chromatiden die door eenzelfde centromeer verbonden zijn nu niet meer volledig identiek zijn. • Metafase 1 De homologe chromatidenparen komen naast elkaar in het midden van de cel te liggen, per 2 . Aan beide kanten kunnen zowel vaderlijke als moederlijke chromosomen terechtkomen. • Anafase 1 De trekdraden zitten vast op één kant van de centromeren. De homologe chromosomen gaan via de spoelfiguur uit elkaar en bewegen elk naar één pool. Op het einde van deze beweging zijn de homologe chromosomen willekeurig verdeeld over de twee celpolen. • Telofase 1 Er ontstaan twee dochterkernen die elk de helft van het oorspronkelijke aantal chromosomen hebben. Elk chromosoom bestaat echter nog uit twee chromatiden. Deze zijn door crossing-over niet meer identiek. In de twee nieuw gevormde cellen komt van ieder gen nog steeds tweemaal

14

informatie voor. Deze cellen kunnen dus nog niet als voortplantingscellen fungeren; in een voortplantingscel mag van ieder gen immers maar eenmaal de informatie voorkomen. Vandaar dat er voor de vorming van geslachtscellen een tweede deling nodig is.

Tweede meiotische deling In deze tweede meiotische deling onderscheiden we : profase 2, metafase 2, anafase 2 en telofase 2. •

Profase 2 In iedere cel wordt een spoelfiguur gevormd loodrecht op de richting van de eerste.

•

Metafase 2 De chromatiden komen in het midden te liggen.

•

Anafase 2 De chromatiden komen ter hoogte van het centromeer los van elkaar. De gepaarde chromatiden worden dus van elkaar gescheiden en bewegen ieder naar een tegengestelde pool van de cel.

•

Telofase 2 De spoelfiguren worden afgebroken en de chromosomen despiraliseren tot chromatinedraden. Er worden nieuwe kernmembranen gevormd en het plasma wordt door insnoering van de celmembraan verdeeld. Vier haploïde cellen met verschillende genetische samenstelling zijn ontstaan.

Samenvatting: Bij een meiose deling worden vier verschillende haploïde cellen gevormd. In de eerste meiotische deling kunnen door crossing-over vier chromatiden van eenzelfde homoloog paar verschillend worden. Bij de tweede meiotische deling zullen de chromatiden van eenzelfde paar uiteindelijk over vier cellen verdeeld worden. Een cel is haploïd als er geen homologe chromatinedraden aanwezig zijn. Een cel is diploïd als de chromatinedraden twee aan twee homoloog zijn.

15

Illustratie: de meiose

Testvragen -kan je een overzicht geven van de verschillen tussen mitose en meiose -Zijn de 4 cellen op het eind van een meiotische deling identiek? -Zijn de 2 cellen op het eind van een mitose identiek? -Wordt het geslacht van een baby bepaald door het erfelijk materiaal van de papa of van de mama ? Waarom ? -Waar of niet waar : al onze lichaamscellen bevatten hetzelfde erfelijk materiaal -Waar of niet waar : alle zaadcellen van een man bevatten hetzelfde erfelijk materiaal

16

Spermatogenese en ovogenese Zowel bij de vorming van zaadcellen als bij de vorming van eicellen vindt meiose plaats. Er zijn evenwel een aantal verschillen.

17

Hoofdstuk 2: Menselijke Voortplanting

De geslachtsorganen bij de man

↓

doorsnede van de penis

doorsnede van de teelbal

* prosta

18

Schrijf de juiste naam bij elk orgaan. * Teelballen *GESLACHTSKLIEREN van de man, deze zorgen voor de vorming van mannelijke geslachtshormonen (welk is dit?) en de vorming van de voortplantingscellen (welke zijn dit?). • Binnenin is er een onderverdeling in 2 à 3OO lobjes waarin de zaadkanaaltjes liggen : hier gebeurt de vorming van de zaadcellen. • Tussen de zaadkanaaltjes liggen kliercellen (cellen van Leydig) die instaan voor de productie van het mannelijk geslachtshormoon. • De ligging is buiten de buikholte, in een huidplooi (balzak of scrotum). Dit is noodzakelijk zo voor een optimale spermatogenese (bij een lagere temperatuur dan lichaamstemperatuur) • De teelballen zijn opgehangen aan de zaadstreng, die kan verkorten (bij koude) of verslappen (bij warmte).

* Bijbal * SET VAN GEKRONKELDE BUISJES OP DE TEELBAL, MET EEN TOTALE LENGTE VAN ONGEVEER 5 METER. • •

Hierin worden de zaadcellen omgeven met een slijmerig eiwit ; dit dient als een beschermlaagje tegen her urinezuur. Als de zaadcellen niet afgevoerd worden, worden ze hier afgebroken en de afbraakproducten worden terug opgenomen.

* zaadleider *DEZE BEGINT WAAR DE BIJBALGANG MET EEN KNIK NAAR BOVEN OMBUIGT. • Het transport van de zaadcellen gebeurt door ritmische samentrekkingen van de •

spieren in de wand.

De zaadleiders monden uit in de urineleider net onder de blaas.

* zaadblaasje * KLIER WAARIN HET ZAADVOCHT WORDT GEPRODUCEERD, DAT DOOR DE ZAADCELLEN (OP HUN LANGE EN ZWARE TOCHT) ALS ENERGIEBRON GEBRUIKT WORDT – het bevat fructose, een suiker. Vroeger dacht men dat het zaad hierin werd opgeslagen, maar dat is niet waar. Zaadcellen die toevallig hierin terecht komen, kunnen wel een tijdlang overleven. at * KLIER DIE ROND DE EJACULATIEBUIS LIGT. Ze produceert een vocht dat het zaad beschermt tegen het zure milieu van de vagina, door stremming van de vochten. Dit gebeurt pas in de vagina. Bij mannen van middelbare leeftijd kan deze klier gaan opzwellen (prostatitis). Plassen wordt dan moeilijk en tenslotte onmogelijk. Het probleem is eenvoudig te verhelpen met medicijnen of een ingreep. * klier van Cowper * KLIEREN DIE EEN SLIJM PRODUCEREN DAT DE TOP VAN DE EIKEL GLAD MAAKT BIJ DE ERECTIE. Zij leveren het vocht dat het urinezuur neutraliseert. Dit gebeurt vóór de ejaculatie.

19

* penis *MANNELIJK, UITWENDIG PARINGSORGAAN, OOK GEBRUIKT VOOR DE URINELOZING. • Binnenin zit de ejaculatiebuis, daaromheen en erboven zitten 3 zwellichamen van sponsachtig weefsel. • Bij sexuele prikkeling vullen deze zwellichamen met bloed, en wordt de bloedafvoer stopgezet waardoor de penis vergroot en verstijft. EIKEL *VERDIKKING VOORAAN AAN DE PENIS, WAAROMHEEN EEN LOSSE VOORHUID ZIT. • De voorhuid wordt soms verwijderd om verschillende redenen (medische of godsdienstige).

20

De geslachtsorganen bij de vrouw

De

*

Schrijf de juiste naam bij elk orgaan. okken * AMANDELVORMIGE ORGANEN WAARIN DE EICELLEN HUN ONTWIKKELING BEGINNEN EN WAARIN DE VROUWELIJKE GESLACHTSHORMONEN GEPRODUCEERD WORDEN. Bij de geboorte van een meisje zitten hierin de moedercellen (diploïd) klaar. Tot de puberteit blijven deze in rust, vanaf dan ontwikkelen moedercellen verder tot eicellen tijdens de menstruele cyclus ; maandelijks wordt één

21

eicel (haploïd) gevormd.

* eileiders * DEZE ZITTEN AAN WEERSZIJDEN VAN DE BAARMOEDER, ELK ONG. 10 CM LANG. • Het begin hiervan stulpt als een TRECHTER over de eileider heen. • Aan de binnenzijde (die bekleed is met plooien en trilharen) wordt de eicel geholpen tijdens haar weg naar de baarmoeder (een eicel is onbeweeglijk, in tegenstelling tot een zaadcel). Op deze weg wordt de eicel ook gevoed, door kliercellen in de wand.

* baarmoeder * PLAATS WAAR DE VRUCHT GEDRAGEN WORDT TIJDENS DE ZWANGERSCHAP. ter grootte van een (kleine) vuist. • De buitenwand is een stevige spier, die fel kan vergroten, de binnenwand is bekleed met een slijmvlies-laag dat in de menstruele cyclus van samenstelling verandert. • Onderaan de baarmoeder zit de baarmoederhals. Deze is het grootste deel van de tijd afgesloten met een slijmpropje, zodat er bescherming is tegen infecties van buitenaf.

* vagina / schede

* VROUWELIJK PARINGSORGAAN • Heeft een rekbare buitenwand. • Als bescherming tegen infecties heerst hier een zuur milieu. • De ingang naar de vagina is gedeeltelijk afgesloten door het maagdenvlies , een dunne maar taaie ringvormige huidplooi. Deze scheurt in bij de eerste geslachtsgemeenschap, of (mogelijk) eerder bij het gebruik van tampons of hevige bewegingen. • Hier zitten de klieren van Bartholin, die bevochtigen de vagina bij sexuele prikkeling. • Voor de ingang van de vagina ligt de urineopening. Hierin mondt de urineleider uit.

Uitwendige vrouwelijke geslachtsorganen * grote schaamlippen * BUITENSTE SCHAAMLIPPEN, dikke huidplooien met veel zweet en talgklieren, en met een behaarde buitenzijde. De ruimte hiertussen is de schaamspleet.

* klein schaamlippen * BINNENSTE SCHAAMLIPPEN, geen onderhuids vet en geen beharing, wel talgklieren, sluiten middenin op elkaar.

* clitoris * Kegelvormig orgaan dat bestaat uit 2 zwellichaampjes, op de plaats waar de schaamlippen vooraan samenkomen. Deze vullen zich met bloed bij seksuele prikkeling.

22

Primaire en secundaire geslachtskenmerken Wat is het verschil tussen primaire en secundaire geslachtskenmerken?

Maak in je nota’s een overzicht zoals hieronder weergegeven en vul dit aan: mannelijk

vrouwelijk

primaire geslachtskenmerken secundaire geslachtskenmerken

figuren

23

Video: Ontstaan van het leven

24

De eisprong

Vanaf de pubertijd rijpen in de eierstokken de eicellen. Elke maand beginnen een aantal eicellen te rijpen, elk in een follikel – een blaasje op de eierstok. Enkel de grootste/snelst rijpe hiervan barst open. Dit proces noemt men de eisprong of ovulatie. Een eisprong vindt ongeveer eenmaal in de vier weken plaats. De eicel die ongeveer 0,2 mm groot is wordt opgevangen in door de eileider en door het trilhaar in de eileider naar de baarmoeder voortbewogen. Het transport naar de baarmoeder en de innesteling duurt 4 a 5 dagen. Uit de achterblijvende lege follikel ontstaat het zogenaamde gele lichaam. Dit vormt de vrouwelijke hormonen. Als er geen bevruchting plaatsvindt sterft het gele lichaampje na ongeveer 14 dagen af. Noot: dit is een vereenvoudiging. Elk hormoon heeft méér dan een invloed op ons lichaam. Zie ook http:/ /nl.wikipedia.org/ wiki/Oestrogeen

Geslachthormonen De 2 voornaamste vrouwelijke geslachtshormonen zijn: Oestrogeen: wordt geproduceerd door het follikel -oestrogeen regelt de rijping van de eicel Progesteron: wordt geproduceerd door het geel lichaam na de eisprong -progesteron regelt de voorbereiding van de baarmoeder

25

De menstruele cyclus

26

Tijdens het rijpen van de eicellen in de follikels verandert maandelijks ook het slijmvlies van de baarmoeder. Het slijmvlies wordt dikker door groei en vermeerdering van de cellen. Deze periode heet de proliferatiefase. Na de eisprong gaat het baarmoederslijmvlies meer slijm afscheiden. Dit wordt de secretiefase genoemd; deze duurt tien à twaalf dagen. Het baarmoederslijmvlies bereidt zich hiermee voor op een mogelijke zwangerschap. Wordt de eicel niet bevrucht, dan gaat het gele lichaam te gronde en sterft het slijmvlies van de baarmoeder af. Het wordt ongeveer veertien dagen na de eisprong afgestoten. Dit gaat met bloedverlies gepaard: men noemt deze fase de menstruatie of ongesteldheid.

27