Je moet de kenmerken van chromosomen kunnen noemen.
• In de chromosomen bevindt zich de informatie voor de erfelijke eigenschappen van een organisme.
– Het aantal chromosomen per celkern is voor elk soort organisme constant.
– Karyogram (chromosomenportret): een afbeelding van de chromosomen van een cel, waarbij deze in paren zijn gerangschikt.
• Lichaamscellen zijn diploïd: de chromosomen komen er in paren voor (2n).
– De twee chromosomen van een paar zijn gelijk in lengte en in vorm (behalve de geslachtschromosomen bij een man).
– Bij de mens bevat elke lichaamscel 46 chromosomen.
• Geslachtscellen zijn haploïd: de chromosomen komen er enkelvoudig voor (n).
– Bij bevruchting ontstaat een zygote, die diploïd is.
– Bij de mens bevatten een zaadcel en een eicel elk 23 chromosomen.
Doelstelling 2
Je moet kunnen omschrijven wat het genotype en wat het fenotype van een organisme is. Ook moet je het doel van tweelingonderzoek kunnen beschrijven.
• Fenotype: de waarneembare eigenschappen van een individu.
• Het fenotype word bepaald door het genotype en milieufactoren
– Modificatie: verandering in fenotype, veroorzaakt door milieufactoren, een modificatie is niet erfelijk.
• Genotype: de verzameling genen in een cel
– Gen: een deel van een chromosoom dat de informatie bevat voor één erfelijke eigenschap.
- Autosomale overerving: een kenmerk erft autosomaal over als het NIET op een geslachtschromosoom ligt.
– Locus: plaats van een gen op het chromosoom.
– Allel is een synoniem voor gen
– Allelenpaar is een synoniem voor allelenpaar.
– In lichaamscellen komen genen in paren voor; in geslachtscellen komen genen enkelvoudig voor. Een synoniem voor genenpaar is allelenpaar.
• Door tweelingonderzoek probeert men meer zicht te krijgen welke invloed het genotype en welke invloed milieufactoren hebben op het fenotype.
– de individuen van een eeneiige tweeling hebben hetzelfde genotype
– een eeneiige tweeling kan dus alleen uit twee meisjes of uit twee jongens bestaan
– een eeneiige tweeling lijkt sprekend op elkaar
– een twee-eiige tweeling lijkt net zoveel op elkaar als andere broers of zussen, en kan van verschillend geslacht zijn.
– bij een eeneiige tweeling (die gescheiden opgroeit), kan worden onderzocht welke invloed milieufactoren en genotype hebben op het fenotype.
Doelstelling3
Je moet kunnen omschrijven wat homozygoot, heterozygoot, dominant , recessief, codominant, onvolledig dominant en intermediair betekent.
• Homozygoot: het genenpaar voor een eigenschap bestaat uit twee gelijke genen.
• Heterozygoot: het genenpaar voor een eigenschap bestaat uit twee ongelijke genen.
• Dominant allel: een allel dat altijd tot uiting komt in het fenotype.
– Individuen waarbij een dominant gen tot uiting komt in het fenotype, kunnen homozygoot of heterozygoot zijn voor deze eigenschap.
• Recessief allel: een allel dat alleen tot uiting komt in het fenotype als er geen dominant gen aanwezig is.
– Individuen waarbij een recessief gen tot uiting komt in het fenotype, zijn homozygoot voor deze eigenschap.
codominant (h/v): allelen zijn even sterk, beide eigenschappen komen dan tot uiting.
• Onvolledig dominant allel (h/v): een dominant allel dat bij een heterozygoot individu een recessief gen ook enigszins tot uiting laat komen in het fenotype.
– Intermediair fenotype: twee ongelijke allelen komen beide tot uiting in het fenotype.
Doelstelling4
Je moet van een monohybride kruising een kruisingsschema op kunnen stellen.
• Monohybride kruising: kruising waarbij wordt gelet op de overerving van één eigenschap.
– Bij een monohybride kruising is één genenpaar betrokken.
• Het opstellen van een kruisingsschema.
– Geef de genotypen van de ouders in een kruising weer (een dominant gen met een hoofdletter, een recessief gen met een kleine letter).
– Stel vast welke genen de geslachtscellen van beide ouders kunnen bevatten.
– Ga na welke mogelijkheden er bestaan voor de versmelting van een eicelkern en een zaadcelkern.
• Kruisingsschema van een monohybride kruising:
P
AA
x
aa
Geslachtscellen
A
a
F1
Aa
Geslachtscellen
A of a
A of a
F2
A
a
A
AA
Aa
A
Aa
Aa
– verhouding in de F2:
genotypen: AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1;
fenotypen: fenotype waarbij het dominante gen tot uiting komt: fenotype waarbij het recessieve gen tot uiting komt = 3:1.
Doelstelling5
Je moet bij een gegeven monohybride kruising genotypen en fenotypen van ouders en/of nakomelingen kunnen afleiden.
• P: Aa X aa.
Verhouding in de F1:
– genotypen: Aa : aa = 1 : 1;
– fenotypen: fenotype waarbij het dominante gen tot uiting komt: fenotype waarbij het recessieve gen tot uiting komt = 1:1.
• P: Aa x Aa.
Verhouding in de F1:
– genotypen: AA : Aa : aa = 1 : 2 : 1;
– fenotypen: fenotype waarbij het dominante gen tot uiting komt: fenotype waarbij het recessieve gen tot uiting komt = 3:1.
• Stambomen: als twee ouders met gelijk fenotype een nakomeling krijgen met een afwijkend fenotype, zijn beide ouders heterozygoot voor deze eigenschap (Aa).
– De nakomeling is dan homozygoot recessief voor deze eigenschap (aa).
Doelstelling6
Je moet kunnen beschrijven op welke wijze de geslachtschromosomen het geslacht van een mens bepalen.
• Bij de mens komen in een lichaamscel 23 paar chromosomen voor (2n):
– 22 paar autosomen;
– 1 paar geslachtschromosomen.
• Bij de mens komen in een geslachtscel 23 chromosomen voor (n):
– 22 autosomen;
– 1 geslachtschromosoom.
• Bij een man:
– in een lichaamscel 2 ongelijke geslachtschromosomen (XY);
– in een zaadcel een X-chromosoom of een Y-chromosoom.
• Bij een vrouw:
– in een lichaamscel 2 gelijke geslachtschromosomen (XX);
– in een eicel een X-chromosoom.
• Het geslacht van een individu komt vast te liggen op het moment van bevruchting. Bepalend hiervoor is het geslachtschromosoom in de zaadcel:
– een meisje ontstaat als een eicel (met een X-chromosoom) wordt bevrucht door een zaadcel met een X-chromosoom;
– een jongen ontstaat als een eicel (met een X-chromosoom) wordt bevrucht door een zaadcel met een Y-chromosoom.
Doelstelling7
Je moet bij een gegeven kruising genotypen en fenotypen van ouders en/of nakomelingen kunnen afleiden, wanneer er sprake is van X-chromosomale overerving.
• Bij X-chromosomale overerving liggen de genen voor deze eigenschap in de geslachtschromosomen:
– de X-chromosomen bevatten elk een gen;
– de Y-chromosomen bevatten geen gen.
• X-chromosomale genen worden weergegeven als XA of Xa.
– Een vrouw kan als genotype XAXA, XAXa of XaXa hebben.
Het uiterlijk van een organisme noemen we het fenotype. Dus het soort haar (krul, sluik, slag) haarkleur, bouw en vorm neus, kleur en vorm van je ogen, dat maakt allemaal deel uit van het fenotype. De informatie daarover is in het DNA in de celkern, en dat noemen we het genotype. Het genotype is het totaal van de erfelijke eigenschappen. Nu kan iemand gentotypisch blond haar hebben maar (omdat het geverfd is) fenotypisch bruin haar. En iemand kan genotypisch slank en tenger gebouw zijn maar (met veel training) fenotypisch krachtig gebouwd zijn.
De informatie van al die eigenschappen ligt in de celkern op de chromosomen.
Chromosomen bestaan onder andere uit de stof DNA. De mens heeft 46 chromosomen, 23 paren, 23 chromosomen van moeders kant en 23 van vaders kant. Het 23e paar kan een X chromosoom met nog een X chromosoom zijn. Vrouwen hebben twee X chromosomen. Mannen hebben een X chromosoom en een Y chromosoom. De foto toont de chromosomen van een man.
De informatie op de chromosomen bepaalt de vorm van het gezicht.
B. chromosomen, genen.
Met kleurstoffen kunnen genen op chromosomen zichtbaar worden als bandjes.
Erfelijke eigenschappen liggen op chromosomen. Chromosomen bestaan uit DNA en uit eiwitten. Het DNA is een dunne lange draad en is gewonden om een soort klosjes, de histonen. Die histonen zijn de eiwitten.
blauw: het DNA, groen: de histonen
De informatie voor een (1) erfelijke eigenschap noemt men een gen. Tegenwoordig zegt men dat een gen de informatie voor een eiwit is. De mens heeft rond de 27.000 genen, maar door een paar slimme truukjes kunnen die 27.000 genen coderen voor wel 100.000 eiwitten.
Het DNA kun je je voorstellen als een gedraaide trap, een wenteltrap. Wetenschappers hebben het dan over de dubbele helix. Elke trede van deze dubbele helix bestaat uit twee delen: een molecuul (base) A tegenover een molecuul (base) T of een molecuul (base) C tegenover een molecuul (base) G. De basen aan één (1) van de staanders (stijlen) van de dubbele helix vormen dus een lange reeks van de basen - "letters" - A, T, C en G. We spreken dan over de DNA-sequentie. Drie achtereenvolgende basen vormen als het ware een "woord". Dat "woord" is een code voor een aminozuur molecuul. Een hele reeks aminozuren aan elkaar vormen een eiwit, ander woord voor eiwit is proteine. Ons lichaam bestaat voor een deel uit eiwitten.
De "staanders" van het DNA bestaan uit reeks, afwisselend een suikermolecuul (desoxyribose) en een fostaatmolecuul. De base (A,C, T of G) zit aan het suikermolecuul vast. Suikermolecuul & fosfaatmolecuul & base wordt nucleotide genoemd
De code voor een eiwit dat bestaat uit 80 aminozuren is in het DNA (3 X 80) 240 basen lang.
In hoofdstuk A werd aangegeven dat een mens 23 chromosomen van vaders kant en 23 chromosomen van moeders kant heeft. Op de chromosomen bevinden zich genen. Genen zijn de code voor (bijvoorbeeld) een eiwit. Een eiwit is een keten aminozuren. Drie basen op het DNA vormen de code voor een (1) aminozuur. De code voor een eiwit dat 200 aminozuren lang is, is dus 3 maal 200 basen lang. De genen op chromosoom nummer 1 van vaders kant en de genen op chromosoom nummer 1 van moeders kant coderen voor dezelfde eigenschappen. Als een gen op chromosoom 1 codeert voor oogkleur heb je dus een gen voor oogkleur van vaders kant en een gen voor oogkleur van moeders kant. We spreken dan over een allelenpaar. En een (1) gen is een allel. Zo'n allelenpaar voor oogkleur kan wel verschillend zijn; misschien codeert het ene allel voor blauwe ogen en het andere allel voor groene ogen.
D. Geslachtschromosomen
Mensen hebben in hun celkernen 46 chromosomen, 23 afkomstig van vader en 23 afkomstig van moeder. Met andere woorden; 23 paren! Het laatste paar is bij mannen een X en een Y chromosoom. Bij vrouwen is dat 23e paar een X en een X chromosoom.
Geslachtscellen (spermacellen en eicellen) bevatten geen 46 chromosomen maar 23 chromosomen. De eicellen hebben altijd een X chromosoom. De spermacellen kunnen een X chromosoom of een Y chromosoom hebben. Een bevruchte eicel heeft normaliter altijd een (1) X chromosoom (van moeder) en een (1) X chromosoom (van vader) of een Y chromosoom (van vader), dus XX of XY. Met twee X chromosomen ben je van het vrouwelijk geslacht en met XY van het mannelijk geslacht. Genen die op het Y chromosoom liggen zijn slechts 1 keer aanwezig. Mannen hebben ook slechts een (1) X chromosoom. Dit verklaart waarom meer mannen kleurenblind zijn, genen voor kleuren zien liggen op het X chromosoom.
karyogram van een man (23e paar is X en Y chromosoom)
E. Genexpressie
In elke celkern staat op de chromosomen alle informatie over alles in je hele lichaam. Dus in de kern van een levercel is niet alleen de informatie over bouw en functie van de levercel, maar er is ook informatie over bouw en functie van spiercellen, huidskleur, vorm gezicht enzovoorts. Maar, in de kern van de levercellen staan alleen de genen die rechtstreeks te maken hebben met bouw en functie van de levercel aan. Alle andere genen staan "uit". Als de informatie van een gen daadwerkelijk uitgevoerd wordt dan noemt men dit de genexpressie.
In een lichaamscel zijn 23 chromosomenparen. Dat zijn diploide cellen, meestal aangeduid met 2N. De chromosomen bevatten genen. Zusterchromosomen (bijvoorbeeld chromosoom 3 van vader en chromosoom 3 van moeder) bevatten genen die coderen voor dezelfde eigenschappen, het is een allelenpaar.
Op chromosoom 3 zou de eigenschap (het gen) voor de neusvorm kunnen liggen. Misschien is het gen op het chromosoom van vader voor een spitse neusvorm en het gen op het chromosoom van moeder voor een ronde neusvorm. In zo'n geval ben je heterozygoot (hetero = ongelijk)voor de eigenschap neusvorm. Heb je een allelenpaar met twee genen voor spitse neus (of twee genen voor ronde neus) dan ben homozygoot (homo = gelijk) voor de eigenschap neusvorm.
Geslachtscellen bevatten geen 23 chromosomenparen (2N) maar 23 chromosomen (N). Zulke cellen zijn haploid (N). Een geslachtscel (zaadcel) van een man die heterozygoot is voor neusvorm zou dus een gen voor spitse neus op het chromosoom kunnen hebben. Een andere geslachtscel zou het gen voor ronde neus op het chromosoom kunnen hebben. Hetzelfde verhaal kun je voor de geslachtscellen (eicellen) van een vrouw houden.
De vorming van geslachtscellen (N) wordt meiose of ook wel reductiedeling genoemd.
Welke geslachtcellen met welke genen bij een bevruchting met elkaar versmelten is een kwestie van toeval. In het voorbeeld zijn er drie mogelijkheden; een bevruchte eicel met op de twee chromosomen drie, twee dezelfde genen (spitse neus & spitse neus of ronde neus & ronde neus) of twee verschillende genen (spitse neus op het ene en ronde neus op het andere chromosoom).
Tweelingen
Heel soms worden twee eicellen bevrucht (door twee zaadcellen). Er ontstaat dan een twee-eiige tweeling.
Heb je een allelenpaar voor oogkleur die allebei een code hebben voor groene ogen dan ben je voor de eigenschap oogkleur homozygoot. Een allelenpaar met allebei de code voor een bruine oogkleur is natuurlijk ook homozygoot.
Een allelenpaar waarvan het ene allel codeert voor blauwe ogen en het andere allel voor bruine ogen noemen we heterozygoot.
Dominante of recessieve genen
Genenparen wordten aangegeven met twee letters, je hebt namelijk altijd twee genen in een paar zitten. In deze twee letters wordt een verschil gemaakt in twee groepen. Dominante genen of recessieve genen.
Dominante genen zijn genen die heel sterk zijn en daardoor juist sneller worden overgenomen. donkerke oog- en haarkleur zijn hier voorbeelden van. Dit heeft als gevolg dat er over het algemeen meer mensen zijn met donker haar dan mensen met blond haar. Van dominante genen heb je er maar één nodig om deze eigenschap tot uiting te laten komen. Andere voorbeelden van dominante genen zijn: krullend haar, donkere ogen en rechtshandig zijn.
Recessieve genen zijn juist genen die zich sneller later onderdrukken en dan niet te zien zijn. Bijvoorbeeld blond haar, blauwe ogen en een heel bekend voorbeeld: rood haar.
Kijk maar om je heen, hoeveel klasgenoten hebben blond haar en hoeveel hebben er donker haar. Over het algemeen zal de meerderheid donker haar hebben, omdat dit gen dominanter is. Recessieve genen moeten in een paar voorkomen om tot uiting te komen, een homozygoot recessief genenpaar wordt dit genoemd.
Donker haar is dominant, we geven dat aan met een hoofdletter, bijvoorbeeld H. Blond haar is recessief, daarvoor gebruiken we een kleine letter: h.
Iemand met allelenpaar HH is dominant homozygoot. (Heeft donker haar)
Iemand met allelenpaar hh is recessief homozygoot. (Heeft blond haar)
Iemand met allelenpaar Hh is heterozygoot. (Heeft donker haar)
Stel de vachtkleur bij runderen is zwart (A) of rood (a).
Een homozygoot dominant rund (AA) wordt gekruisd met een homozygoot recessief rund (aa)
De geslachtscellen van het homozygoot dominante rund kunnen alleen maar A zijn, die van het recessieve rund kunnen alleen maar a zijn.
Een kruising kun je op de volgende manier voorstellen
A
A
a
Aa
Aa
a
Aa
Aa
Alle nakomelingen zijn heterozygoot en hebben genotype Aa. Omdat zwart dominant is zijn alle nakomelingen zwart (fenotype)
Kruisen we nu twee heterozygote runderen (genotype Aa) met elkaar dan kan het ene rund geslachtcellen A en geslachtscellen a vormen. Het andere rund ook.
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
aa
Een (1) nakomeling is homozygoot dominant (AA), is zwart. Twee nakomelingen zijn heterozygoot (Aa) en zijn zwart. Een (1) nakomeling is homozygoot recessief (aa) en heeft een rode vacht.
Nu kruisen we een homozygoot recessief (aa) rund met een heterozygoot (Aa).
De homozygoot recessief kan alleen geslachtscellen a vormen. De heterozygoot kan geslachtscellen type A en type a vormen.
De kruising ziet er dan als volgt uit
a
a
A
Aa
Aa
a
aa
aa
Nu zijn er twee nakomelingen die heterozygoot (Aa) zijn, een zwarte vacht hebben en twee nakomelingen de homozygoot recessief (aa) zijn en een rode vacht hebben.
Kruisen we een homozygoot dominant (KK) met een homozygoot recessief (kk) met elkaar dan zullen alle nakomelingen hetzelfde genotype hebben, namelijk Kk.
De ouders duiden we aan met P (van parents), de eerste generatie met F1
Kruisen we de F1 met elkaar ( Kk X Kk) dan ontstaat een F2 met genotype KK, Kk en kk in de verhouding 1 : 2 : 1
Als het verschil tussen dominant en recessief niet sterk is ontstaat een intermediair fenotype. Een plant met rode bloemen, gekruist met een plant met witte bloemen die een nakomeling geeft met roze bloemen. Je schrijft dan ArAr (rood), AwAw (wit), ArAw (roze).
leeuwenbekje
(havo/vwo) Dihybride kruisingen
Een kruising waarbij een (1) eigenschap betrokken is, is een monohybride kruising (bijv. Aa X AA). Een kruising waarbij twee eigenschappen betrokken zijn, is een dihybride kruising. Bijvoorbeeld AABB X aabb. Mogelijke geslachtscellen bij AABB (homozygoot dominant voor A en B) zijn AB en de mogelijke geslachtscellen bij aabb (homozygoot recessief voor a en b) zijn ab. Dus nakomelingen zijn 100% AaBb.
Bij een kruising AaBb X Aabb wordt het iets moeilijker. Om de mogelijke geslachtscellen bij AaBb te bepalen geven we elk allel een nummer: A1a2B3B4. Er zijn vier mogelijke combinaties van geslachtscellen, nl. 1-3 AB, 1-4 Ab, 2-3 aB, 2-4 ab. De mogelijke geslachtscellen bij Aabb zijn Ab, Ab, ab en ab, effectief dus twee varianten.
Nu kunnen alle mogelijke nakomelingen (F1) bepaald worden door net als bij een monohybride kruising een tabel te maken ( in dit geval twee bij vier ) zodat de acht genotypische nakomelingen te zien zijn. Een tweede manier is de vier mogelijke nakomelingen van Aa X Aa te berekenen en de nakomelingen Bb X bb te berekenen. Willen we het percentage AABb nakomelingen weten dan zien we dat AA 25% (1/4) is en Bb 50% (1/2) is. Percentage AABb zal dan 1/4 X 1/2 = 1/8 zijn.
Maak de toets dihybride kruisingen G2 (18 opgaven). Maak een screenshot van de resultaten.
Bij een dihybride kruising kunnen de genen op hezelfde chromosoom liggen. We zien dat bij de ene ouder allel A en allel B op hetzelfde chromosoom liggen. Bij de andere ouder liggen allellen a en b op het zelfde chromosoom. Beide ouders zijn homozygoot voor deze twee eigenschappen. Geslachtscellen kunnen alleen AB voor de ene en ab voor de andere ouder zijn. F1 zal 100% AaBb zijn, waarbij allelen A en B op een chromosoom liggen en op het zusterchromosoom liggen de allelen a en b.
Hierboven twee zusterchromosomen ( een van vader en een van moeder) waarbij A en B op hetzelfde chromosoom liggen (zij zijn gekoppeld) en a en b op het zusterchromosoom (zij zijn ook gekoppeld). Dat wil zeggen dat A en B altijd tezamen overgeerfd worden en dat a en b ook tezamen overgeerfd worden.
(havo/vwo) Multipele allelen.
Er zijn eigenschappen waarvoor meer dan twee allelen (dominant of recessief) voor bestaan. Bijvoorbeeld de bloedgroepen. Bij bloedgroep allelen is de schrijfwijze IA (bloedgroep A) of IB (bloedgroep B) of i (bloedgroep O). Dus er zijn 3 allelen voor de eigenschap bloedgroep, waarbij IA en IBcodominant zijn en i recessief.
Iemand met IAIA of IAi heeft bloedgroep A.
Iemand met IAIB heeft bloedgroep AB (immers; codominantie)
Op het Y chromosome liggen genen en op het X chromosoom liggen genen. Een dominant gen (allel) op een X chromosoom geef je aan met XK . Een recessief gen (allel) geef je aan met Xk of welke andere letter je ook gebruikt voor die eigenschap. Een vrouw met XKXK is voor die eigenschap homozygoot dominant. Een vrouw met XkXk is homozygoot recessief en XKXk is heterozygoot. Omdat mannen maar een (1) X chromosoom hebben zou je kunnen zeggen dat XKY dominant is en XkY recessief.
Een voorbeeld
Stel dat B = kleuren zien en b = kleurenblind. Een vrouw XBXb kan kleuren zien, zij heeft een B, maar is wel draagster van het recessieve gen b. Een man XBY ziet kleuren, een man met XbY is kleurenblind.
voorbeeld
Kinderen (F1) van een vrouw XBXb (ziet kleuren) en man XbY (kleurenblind);
XB
Xb
Xb
XBXb
XbXb
Y
XBY
XbY
50% van de meisjes is kleurenblind (homozygoot), 50% van de jongens is kleurenblind (recessief)
Hieronder zie je een stamboom. Een rondje betekent vrouw en een vierkantje betekent man. Zwart betekent 'korte vingers' en wit betekent 'lange vingers'. Korte vingers zijn recessief, m.a.w. iemand met korte vingers is homozygoot recessief. Laten we de letters b (recessief) en B (dominant gebruiken).
Linksboven zien we een kortvingerige vrouw met een langvingere man die twee kinderen hebben, zoon en dochter, allebei langvingerig. Het genotype van de vrouw kan niet anders zijn dan bb. Het genotype van de man kan BB zijn of Bb. Het genotype van beide kinderen kan alleen maar Bb zijn. Zij hebben b van moeder en B van vader. Probeer nu de stamboom zelf verder uit te werken.
Voortplanting kan geslachtelijk maar ook ongeslachtelijk. Bacterien delen zich. Aardappelplanten kunnen zich voortplanten door knollen. Telers van planten vermenigvuldigen hun gewassen door stekken of weefselkweek. Sommige planten kunnen uitlopers vormen. Bij ongeslachtelijke voortplanting is het genotype van de nakomelingen gelijk aan dat van de ouder.
Beschadigingen of plotselinge veranderingen in het DNA noemen we een mutatie. Een beschadiging in het DNA kan klein zijn of groot. Een mutatie heeft soms totaal geen gevolgen. De code van het DNA is weliswaar verandert maar de stof waarvoor het DNA codeert, werkt nog precies als voordat de verandering optrad. Als een groot stuk DNA muteert is neemt de kans dat het schadelijk is, toe. Heel soms zijn mutaties niet schadelijk, maar juist gunstig. Bijvoorbeeld de mutatie waardoor ook volwassenen melk kunnen verteren.
Lees het artikel over mutaties bij een duikersvolk waardoor zij echt heel lang onder water kunnen blijven.
Als de mutatie in geslachtscellen optreedt dan krijgen nakomelingen ook die mutatie mee.
Mutaties in het erfelijk materiaal kunnen vanzelf optreden. Maar vaker gebeurt dat door invloeden van buitenaf; straling, chemische stoffen. We spreken dan over mutagene invloeden.
bestudeer onderstaande lessen over 'mutaties en evolutie' en 'soorten mutaties'.
Je moet kunnen beschrijven wat de (neo)darwinistische evolutietheorie inhoudt.
• Evolutie is de ontwikkeling van het leven op aarde, waarbij soorten ontstaan, veranderen en/of verdwijnen.
– De (neo)darwinistische evolutietheorie gaat uit van 1) diversiteit in genotypen, 2) natuurlijke selectie en 3) soortvorming door reproductieve isolatie.
• Diversiteit (verscheidenheid) in genotypen.
– Door mutaties en recombinatie verschillen individuen van één soort van elkaar in genotype en in fenotype.
• Natuurlijke selectie;
– Individuen met een betere adaptatie (aanpassing) aan het milieu hebben een grotere overlevingskans.
– Van individuen met een gunstig genotype zullen meer nakomelingen in leven blijven en zich voortplanten dan van individuen met een minder gunstig genotype.
– Soorten evolueren (veranderen) als door natuurlijke selectie de mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijke vorm uitsterven.
– Door een grote diversiteit in genotypen heeft een soort een grote overlevingskans.
• Soortvorming door reproductieve isolatie.
– Er vindt gedurende lange tijd geen voortplanting plaats tussen individuen van verschillende populaties.
Doelstelling 2
Je moet kunnen omschrijven wat fossielen hebben bijgedragen aan de evolutietheorie.
• Fossielen.
– Versteende overblijfselen van organismen, of afdrukken van organismen in gesteenten.
– Ze ontstaan als resten van organismen van de lucht worden afgesloten door sedimenten, zodat deze resten niet vergaan.
– Uit fossielen van delen van organismen wordt een reconstructie gemaakt van het gehele organisme.
– De ouderdom van fossielen en gesteenten wordt vastgesteld aan de hand van radio-isotopen (bijv. 14C of 40K).
– Uit gevonden fossielen blijkt dat in de loop van de evolutie soorten zijn ontstaan, veranderd en/of verdwenen.
– Gidsfossielen: fossielen van soorten die zich in relatief korte tijd over grote gebieden hebben verspreid en daarna zijn uitgestorven.
Doelstelling 3
Je moet argumenten uit de vergelijkende anatomie, de embryologie en de biochemie kunnen noemen die hebben bijgedragen aan de evolutietheorie.
• Argumenten uit de vergelijkende anatomie.
– Homologe organen hebben veel overeenkomst in bouw en hebben een gelijke embryonale ontstaanswijze. Homologie duidt op verwantschap van organismen; de verschillen ontstaan door aanpassing aan verschillende milieus.
– Analoge organen vertonen overeenkomst in functie. Analogie berust niet op verwantschap; overeenkomsten bij niet-verwante organismen ontstaan door aanpassing aan hetzelfde milieu.
– Rudimentaire organen hebben geen functie meer en komen niet of nauwelijks tot ontwikkeling (bijv. het bekken bij een walvis, de pootresten bij reuzenslangen, de staartwervels en de blindedarm bij de mens). Door rudimentaire organen wordt het aannemelijk dat verschillende soorten organismen een gemeenschappelijke voorouder hebben.
• Argumenten uit de embryologie.
– De embryonale ontwikkeling van verschillende soorten organismen vertoont overeenkomst. Hierdoor wordt het aannemelijk dat deze organismen een gemeenschappelijke voorouder hebben.
– De mens heeft in een vroeg embryonaal stadium o.a. kieuwspleten en een staart.
• Argumenten uit de biochemie.
– Verschillende soorten organismen vertonen grote overeenkomst in samenstelling van stoffen (bijv. van DNA en eiwitten).
Doelstelling 4
Je moet kunnen beschrijven hoe natuurlijke selectie werkt, wat micro-evolutie is en wat co-evolutie is.
• natuurlijke selectie: van allelen met een selectievoordeel zal de genfrequentie toenemen.
– Door mutaties: van nieuwe, dominante allelen die een selectievoordeel veroorzaken, zullen de genfrequenties toenemen.
– Door toevallige gebeurtenissen (genetische drift), bijv. door migratie van een klein deel van de populatie.
• Micro-evolutie: de verandering van een genfrequentie in een populatie. Hierdoor evolueert de soort.
• Co-evolutie: een evoluerende soort beïnvloedt een andere soort, die daardoor ook evolueert.
Doelstelling 5
Je moet manieren van reproductieve isolatie kunnen beschrijven.
• Reproductieve isolatie door geografische oorzaken.
– Voorbeelden: een rivier deelt een populatie in tweeën, een groep vogels komt op een eiland terecht.
• Reproductieve isolatie door verschillen in gedrag.
– Voorbeelden: leeuwen en tijgers hebben een verschillende levenswijze; dieren met verschillend baltsgedrag herkennen elkaar niet als voortplantingskandidaat.
• Reproductieve isolatie door de factor tijd.
– Voorbeelden: dieren vertonen paringsgedrag op verschillende tijdstippen van de dag, planten bloeien in verschillende seizoenen.
Doelstelling 6 (havo/vwo)
Je moet kunnen beschrijven wat biogenese is en wat de endosymbiosetheorie inhoudt.
• Biogenese: het ontstaan van leven uit levenloze materie.
– De oeratmosfeer was waarschijnlijk een mengsel van stikstofgas (N2), waterdamp (H2O), koolstofmono-oxide (CO), koolstofdioxide (CO2), waterstofgas (H2), methaan (CH4) en waterstofsulfide (H2S). De oeratmosfeer bevatte geen zuurstof.
– In de oeratmosfeer ontstonden door o.a. bliksemontladingen kleine organische moleculen (bijv. aminozuren en nucleotiden).
– In de oerzeeën werd door indikking een organische oersoep gevormd, waarin grotere moleculen en vervolgens de eerste cellen zijn ontstaan.
– De eerste organismen waren prokaryoot. Het waren heterotrofe, anaërobe bacteriën.
• De endosymbiosetheorie geeft een verklaring voor het ontstaan van organellen.
– Door instulpingen van het celmembraan ontstond de celkern. Hierdoor ontstonden eukaryote eencelligen.
– Vrij levende aërobe bacteriën werden ingesloten en ontwikkelden zich tot mitochondriën.
– Vrij levende cyanobacteriën werden ingesloten en ontwikkelden zich tot chloroplasten.
• Argumenten voor de endosymbiosetheorie.
– Het kernmembraan is een dubbel membraan met kernporiën.
– Mitochondriën en chloroplasten bezitten een eigen, kringvormig DNA-molecuul.
– Bij een celdeling delen mitochondriën en chloroplasten zich zelfstandig.
Doelstelling 7
Je moet een geologische tijdschaal kunnen aflezen.
• In een geologische tijdschaal is de tijd sinds het ontstaan van de aarde weergegeven.
– Een geologische tijdschaal is verdeeld in tijdperken.
– Elk tijdperk is onderverdeeld in perioden.
Doelstelling 8
Je moet een stamboom van organismen kunnen aflezen.
• Een stamboom geeft verwantschapsrelaties tussen soorten weer.
– Soorten vertonen verwantschap als ze een gemeenschappelijke voorouder bezitten.
– De mate van verwantschap tussen twee soorten is afhankelijk van het aantal generaties dat heeft geleefd sinds de gemeenschappelijke voorouder leefde.
termen/begrippen evolutie
1
(neo)darwinistische evolutie
2
adaptatie
3
allel
4
anaeroob
5
Analoge organen
6
baltsgedrag
7
biogenese
8
co-evolutie
9
cyanobacterie
10
diversiteit
11
Endosymbiose theorie
12
fenotype
13
fossiel
14
Genetische drift
15
genfrequentie
16
genotype
17
heterotroof
18
Homologe organen
19
micro-evolutie
20
mutatie
21
mutatie
22
Natuurlijke selectie
23
oeratmosfeer
24
oerzee
25
populatie
26
prokaryoot
27
Recombinatie
28
Reproductieve isolatie
29
sedimenten
30
fitness
K. Evolutie
Intro
Evolutie
Het leven op aarde heeft een lange geschiedenis. We hebben aanwijzingen dat de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden ontstaan is. De eerste levensvormen ontstonden circa 3,5 miljard jaar geleden.
Vanaf het ontstaan van deze eerste organismen is er een voortdurende wisselwerking tussen de organismen en hun omgeving. De samenstelling van de aardkorst en de atmosfeer beïnvloeden de levende wezens.
De organismen veranderen en beïnvloeden de aardkorst en de atmosfeer, die daardoor weer veranderen….
Dat voortdurende proces van verandering van levensvormen op aarde noemen we evolutie.
Evolutie verloopt traag, je ziet het niet zomaar gebeuren.
Behalve misschien in dit filmpje:
De ontwikkeling van het leven en de verwantschap van soorten kun je op verschillende manieren bestuderen:
informatie uit fossielen gebruiken, en de aardlagen waarin ze voorkomen.
informatie uit fossielen en de aardlagen waarin ze voorkomen gebruiken.
overeenkomsten en verschillen op molecuulniveau zoeken, bijvoorbeeld van DNA of in eiwitten.
In dit thema bestudeer je de geschiedenis van het leven op aarde en de ontdekkingen van wetenschappers over de mechanismen die de evolutie sturen.
Ophalen voorkennis
Wat weet je al over evolutie?
Maak de volgende vragen:
Klik op de knop 'Test je kennis' om de toets te starten
Voor ieder goed antwoord krijg je 2 punten.
Je voorkennis is voldoende als je meer dan 21 punten haalt.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Alle soorten organismen zijn ontstaan uit vroeger soorten; evolutie! Door geslachtelijke voortplanting hebben nakomelingen een ander genotype dan hun ouders. Het genotype kan ook veranderen door mutaties. Dit betekent dat in een populatie van een soort er veel variatie in genotype is.
Natuurlijke selectie
De meeste organismen hebben meer nakomelingen dan nodig om de ouderdieren te vervangen. Om een vossenpaartje te vervangen zijn maar twee nakomelingen nodig. vrouwtjesvissen bijvoorbeeld schieten veel kuit (eitjes) en en het vissenmannetje bevrucht al dat kuit met zijn hom (sperma). Er komen dan honderden vislarven uit de eitjes. Het overgrote deel daarvan wordt opgegeten, plant zich niet voort. Die vislarven die de beste schutkleur hebben of het snelst kunnen zwemmen worden niet opgegeten. De vissen met de beste aanpassingen (gunstige genotypen) zullen zich wel voortplanten; survival of the fittest!
Binnen een populatie is er veel verschillende variatie in geno- en fenotypen. De exemplaren met het meest gunstige genotype zullen zich vaker kunnen voortplanten dan de exemplaren met een minder gunstig genotypen. Als, op den duur, de exemplaren met het minder gunstige genotype verdwijnen, is er sprake van een geevolueerde soort.
Stel dat een populatie gescheiden wordt in twee deelpopulaties door een overstroming, vulkaanuitbarsting, of een kloof. En stel dat de twee gebieden verschillen in mileuomstandighen. Na hele lange tijd zou het kunnen dat de individuen uit de twee deelpopulaties, als ze elkaar weer zouden ontmoeten, samen geen nakomelingen meer kunnen krijgen. Er zijn dan twee verschillende soorten ontstaan. We noemen dit allopatrische soortvorming.
De evolutietheorie is de theorie voor de evolutie van het leven op Aarde. Het beschrijft hoe een soort kan evolueren: erfelijke genen van een dier worden overgedragen op de jongen van dat dier; als een dier een bepaalde eigenschap heeft waardoor dat beter kan overleven dan een andere soort, heeft dat dier meer kans om jongen te baren en dus ook die goede eigenschap door te geven aan die jongen.
Charles Darwin (1809-1882) wordt beschouwd als de belangrijkste bedenker van de evolutietheorie, omdat hij het boek On the origin of species by means of natural selection (De oorsprong der soorten) schreef. Al vrij kort nadat dit boek in 1859 verscheen, werd de evolutietheorie door wetenschappers algemeen aanvaard als verklaring voor het ontstaan van diersoorten, inclusief de mens.
Evolutie
De evolutie zorgt ervoor dat diersoorten (over een periode van duizenden jaren) veranderen naar een andere diersoort. Die evolutie vindt nog steeds plaats. Je zou het kunnen vergelijken met de spelers van FC Barcelona: de selectie van Barcelona bestaat uit twintig getalenteerde topvoetballers, jammer genoeg kunnen er maar elf een wedstrijd spelen. Natuurlijk staan die twintig spelers dan onder fantastische druk om bij de beste elf te horen en doen ze goed hun best tijdens de trainingen. Een speler die de selectie niet haalt, zal moeten verhuizen naar een andere club, en als het hem daar niet goed lukt, zal hij moeten stoppen met voetballen voor de kost. Vett pech voor hem, de wet van de sterkste (Survival of the fittest) geldt hier.
Zo gaat het ook in de natuur. Van een soort worden er vaak veel meer dieren geboren dan er eigenlijk plaats is, slechts een klein deel van dat aantal zal volwassen worden. Ter illustratie: twee konijnen krijgen ongeveer 4 keer per jaar zo'n tien jongen, na een jaar of vijf zou dat koppel een paar biljard nakomelingen hebben! Als al die konijnen zouden overleven, zou er op iedere vierkante meter land meer dan honderd konijnen leven. Maar dat is niet zo, doordat er heel veel jongen sterven.
Tussen al die konijntjes zijn er dus een paar die overleven, maar wat maakt van die konijntjes overlevers? Wel, die konijntjes kunnen langer zonder eten, verdragen beter extreme temperaturen, zijn sneller enzovoorts. Die overlevers geven de goeie eigenschappen (en de slechte) door op hun jongen. Zo wordt een steeds groter gedeelte van de konijnen op aarde bijvoorbeeld sneller. Maar als het konijn ook een slechte eigenschap heeft, zoals hartfalen, geeft die het ook door.
Het doel van de evolutie is, dat een dier het best aanpassen aan zijn omgeving. Dus als de omgeving verandert, verandert het dier ook. Zo kan het dier overleven.
De 3 kenmerken van de evolutietheorie
De evolutietheorie baseert zich op drie onderdelen, deze drie onderdelen zijn zelfs de basis van de evolutietheorie. Natuurlijk selectie, variatie & veranderingen in genotype (dna) en leefomstandigheden. Natuurlijke selectie is de selectie wat er gebeurt in de natuur. Een voorbeeld: een kikker legt eitjes, in deze vijver kunnen natuurlijk niet alle kikkers leven, mede door alle natuurlijke vijanden die de kikker heeft. De kikkers met de beste schutkleuren en die het sterkste zijn overleven het, de andere zullen het niet overleven. De leefomstandigheden zijn ook belangrijk. Stel: we stoppen een kikker in een meer in Afrika en één in een meer in Europa. Over een miljoen jaar zou je kunnen zien dat deze 2 kikkers zich hebben aangepast aan hun leefomgeving.
Overeenkomsten in processen (bijvoorbeeld mitose + meiose), eiwitten, etc.
Rudimentaire organen: organen zonder functie (ontwikkelen zich niet)
Homologe organen: overeenkomst in bouw + embryonale ontwikkeling i.t.t. analoge organen: overeenkomst in functie (niet in verwantschap). Ofwel: Er is maar een beperkt aantal oplossingen voor ieder probleem en dit resulteert in convergente evolutie: bijvoorbeeld peddelvormige voorste ledematen bij de ichtyosaurus (uitgestorven reptiel), de dolfijn en rob (zoogdier) en de pinguïn (vogel)
biochemische onderzoek. Hoe meer overeenkomst in structuur en functie van een eiwit, hoe meer verwantschap.
Het is waarschijnlijk zo gegaan: het begon met de allereerste sterren na de oerknal die ontploften. Na de ontploffing kwamen er een soort van brokken vrij. Op een gegeef moment (ongeveer 4,7 miljard jaar geleden) begonnen die brokken te draaien, ze begonnen elkaar aan te trekken. Er zweefde dus een bal door het universum die gas en stof aantrok middenin zat het grootste brok, die trok het meeste gas en stof aan. Eromheen zweefde een paar andere brokken mee, die werden de planeten .
2: Hoe is het leven ontstaan?
Om te ontdekken hoe het leven is ontstaan moeten we naar het begin van de aarde gaan. De aarde was toen nog gloeiheet en heel giftig en kan niet bewoonbaar zijn geweest (behalve voor bacteriën dan). En als er toch leven zou zijn geweest zou dat uitgeroeid worden door de botsing met de andere planeet. Maar hoe zouden er dan toch dieren kunnen hebben geleefd?
Als je het over de aarde hebt, heb je het eigenlijk over miljoenen jaren geleden. In de eerste 3800 miljoen jaar dat de aarde bestond, leefde er nog niks op de aarde. Daarna veroverden levende cellen langzaam de aarde. Die cellen waren hartstikke klein, hadden geen celkern, waren chemo-autotroof, maar in ieder geval levend. In de 2800 miljoen jaar die daarop volgde gebeurde er op onze aarde niet zoveel. Wel werden de cellen steeds complexer. Dit betekend dat de in de eerste 3700 miljoen jaar de aarde alleen door eencellige wezentjes werd bewoond. Daarna ontstonden er bacterien die fotosynthese konden plegen. Daardoor kwam er zuurstof in de atmosfeer. Toen kwamen er meercellige organismen. Sommigen daarvan waren heterotroof.
Volgens de endosymbiose-theorie zouden sommige celorganellen, waaronder mitochondrieën, ontstaan zijn uit oerbacteriën die in al dan niet gewijzigde vorm nog steeds met deze cellen in symbiose verkeren.
stel in onderstaande film de taal in op nederlands
Ook door de meteorieten die op de aarde vielen ontstonden de oceanen en zeeen . Met hun inslagen lieten ze een hele hoeveelheid ijs achter. Dat ijs smolt en zo ontstonden er de eerste zeeën. De eerste zonnestralen maakte de aarde wel dodelijk, maar ze konden niet tot ver in de zee doordringen. In de zee had je bovendien geen dodelijke gassen. Er waren ook nog eens geen grote temperatuurverschillen in de zee, zo konden de eerste cellen zich uitbreiden tot echt leven in de zee.
2.3 Uit welk zeedier is de mens ontstaan?
De trilobieten die er waren toen de aarde nog maar net bestond hadden veel weg van de insecten van nu. Maar van welk zeedier stammen wij nou af? Nou, eigenlijk zijn wij ontstaan uit Slijmprikken, de slijmerigste dieren van de wereld. Dat zijn langwerpige, tandloze vissen die bij gevaar veel slijm aanmaken als bescherming. Zo kunnen ze een hele emmer vol water in heel wat slijm veranderen. En uit de slijmbal ontstonden de vissen, uit de vissen ontstonden haaien, dus wij zijn eigenlijk misschien een beetje familie van de haai…
Kan wetenschap de oorsprong van leven verklaren? (7 min).
Biotechnologie, kort gezegd, is technologie gebaseerd op biologie. Biotechnologie maakt gebruik van dieren, planten, bacteriën of andere levende wezens voor de ontwikkeling van medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen. Dat gaat van het maken van kaas tot het kweken van bacteriën die vaccins produceren. Ook wetenschappelijke onderzoekers maken veel gebruik van biotechnologie.
De klassieke biotechnologie was vooral begaan met de traditionele technieken om dieren en planten te kweken, en het gebruik van bacteriën, gisten en schimmels voor de productie van brood, bier, wijn en kaas.
De moderne biotechnologie duwt deze technieken een eind verder: ze past de eigenschappen van bacteriën, planten en dieren aan door rechtstreeks in te grijpen op het DNA, de code van alle erfelijke informatie.
genetische modificatie gebeurt door recombinant-DNA-techniek. In het DNA van een organisme wordt nieuw DNA ingebracht. Genetisch verandere organismen noemen we transgeen
Welke toepassingen kent biotechnologie?
Geneeskunde
Momenteel zijn er meer dan 250 biotechnologische geneesmiddelen en vaccins beschikbaar voor patiënten. Daarvan zijn er veel gericht op ziektes die vroeger onbehandelbaar waren. Dit wordt ook rode biotechnologiegenoemd. Vroeger werd insuline, die het suikergehalte van het bloed regelt, uit dieren gehaald. Tegenwoordig maken bacterien insuline. Zij zijn veranderd door recombinant-DNA technieken.
Landbouw
Miljoenen boeren over de hele wereld gebruiken biotechnologie om de opbrengst van landbouwgewassen te verhogen, schade door ziekten en plagen te voorkomen, of gewassen te beschermen tegen extreme omstandigheden zoals droogte.
Voeding
Biotechnologie speelt een belangrijke rol bij de productie van heel wat voedingsmiddelen. De belangrijkste toepassingen van biotechnologie in onze voeding vinden we in de levensmiddelenindustrie. Bij het bakken van brood en het produceren van fruitsap komt er flink wat biotech kijken.
Industrie
In de industrie wordt biotechnologie ingezet om productieprocessen sneller en duurzamer te laten verlopen. Enzymen, bacteriën en schimmels worden omgebouwd tot mini-fabriekjes. Die helpen bij het bleken van een hele rist aan toepassingen: het bleken van papier, de productie van waspoeders die werken op lage temperatuur, leerlooien... Toepassingen in voeding en industrie vallen onder de noemer witte biotechnologie.
Wetenschappelijk onderzoek
Wetenschappers gebruiken de technieken van de biotechnologie om inzicht te verwerven in hoe het leven in elkaar zit - tot in het fijnste detail. Hoe werkt een cel? Wat is DNA? Hoe gedragen eiwitten zich? Daarbij maken ze gebruik van bacteriën, schimmels en proefdieren. Die kennis levert inzicht in waarom de ene mens ziek wordt en de andere niet. Of het leert ons hoe planten groeien. Of hoe we gisten kunnen aanpassen. Dat is dan weer kennis die kan toegepast worden in geneeskunde, landbouw, voeding en industrie. Ook de wetenschappers van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) maken veelvuldig gebruik van biotech voor hun onderzoek.
Kloneren (www.allesoverdna.nl)
Kloneren is een kunstmatige manier van voortplanting, waarbij een genetisch identieke kopie van een organisme ontstaat uit één ouder. Naast complete organismen, kun je ook losse genen of cellen kloneren.
Identieke nakomelingen uit één ‘ouder’ komen ook voor in de natuur. De nakomelingen van planten die zich ongeslachtelijk voorplanten, zijn bijvoorbeeld klonen van de ouderplant. En celdeling bij bacteriën leidt tot twee genetisch identieke cellen. Deze vormen van reproductie bedoelen we hier echter niet met kloneren.
Reproductief kloneren
Kloneren om nieuwe individuen te maken, heet reproductief kloneren. Bij dieren gaat het meestal om kerntransplantatie, waarbij in het laboratorium de diploide celkern van een volwassen cel van de ouder getransplanteerd wordt in een lege eicel. De eicel groeit in een draagmoeder uit tot een nieuw individu dat genetisch identiek is aan de ouder. Kloneren bij mensen is nog nooit gelukt.
Therapeutisch kloneren
Uit cellen van een patiënt kan via kloneren een embryo worden gemaakt. Met stamcellen uit dat embryo kunnen celtypen of weefsels gekweekt worden die de patiënt nodig heeft. Doordat zulke cellen genetisch identiek zijn aan de lichaamscellen van de patiënt, vormt afstoting geen probleem bij transplantatie.
Voordat je de verwerkingsopdrachten gaat doen, bekijk onderstaande websites;
Het arrangement Erfelijkheid en evolutie is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
