InfoNu.nl > Educatie en School > Samenvattingen > Biologie voor jou - Samenvatting H4, H5 en H6

Biologie voor jou - Samenvatting H4, H5 en H6

Biologie voor jou - Samenvatting H4, H5 en H6 Hieronder volgt een samenvatting van de hoofdstukken 'biologische controle in ecosystemen', 'dynamiek' en 'de mens selecteert' uit het biologieboek 'biologie voor jou'.

Hoofdstuk 4 - Biologische controle in ecosystemen

De aarde bestaat uit schollen, die altijd in beweging zijn. De eerste theorie over het ontstaan van de continenten houdt in dat de ze zijn gevormd, doordat de schollen uit elkaar zijn gedreven, oorspronkelijk was er dus 1 continent.
Historische-biogeografen houden zich bezig met de verspreiding van dier en plantensoorten over de wereld. Sommige soorten hebben een gemeenschappelijke voorouder uit het verleden, naarmate de verschillende soorten echter langer van elkaar geïsoleerd zijn geweest door isolatie van de continenten, zijn er meer en meer verschillen ontstaan. Divergentie is het verschil in ontwikkeling vanuit gemeenschappelijke voorouders.
Door het verschuiven van de schollen zijn klimaatzones op de continenten veranderd. De klimaatzones hebben invloed op wat er groeit in het gebied. Als je nu kijkt kun je makkelijke verschillende natuurlijke gebieden op continenten aanwijzen. Zo’n makkelijk te herkennen gebied is een bioom, 6 verschillende; tropische bossen, loofbossen, naaldbossen, grasland, woestijn en toendra’s (alpine en arctische). Het ontstaan van een bioom is afhankelijk van de ligging van het gebied tov de zon. Een niet-levende factor die invloed heeft op het voorkomen van bepaalde plant en diersoorten, heet een abiotische factor (licht, temperatuur etc.). De levende factoren heten biotische factoren. Aan de hand van abiotische factoren kun je vaststellen welke bioom in een bepaald gebied voor kan komen. Door overeenkomsten in abiotische factoren, kun je overeenkomsten tussen soorten van verschillende continenten verklaren. Het ontstaan van overeenkomsten in soorten die weinig verwant zijn, heet convergentie. Een soort heeft voor iedere abiotische factor tolerantiegrenzen. Wanneer een abiotische factor daarbuiten komt, kan een soort niet meer overleven. Een individu functioneert het beste als alle abiotische factoren optimaal zijn, maar van elke factor moet in ieder geval het minimum aanwezig zijn.

Een min of meer begrenst gebied noem je een ecosysteem. De abiotische factoren van zo’n ecosysteem samen noem je de biotoop. Planten- en diersoorten, bacteriën en schimmels heten samen de levensgemeenschap. Biotoop en levensgemeenschap samen is dus een ecosysteem. Een populatie is de groep individuen van een soort in een bepaald gebied.
Het vermogen zich onder optimale omstandigheden voort te planten wordt de biotische potentiaal genoemd.
Het groeipatroon van een paar individuen in een nieuwe omgeving kan eruit zien als een S-vormige groeikromme. Er is dan eerst langzame groei, daarna exponentiële groei en ten slotte neemt de groei af tot een evenwichtsfase. De populatie heeft dan de maximumdichtheid, draagkracht van de omgeving voor dat soort, bereikt. De populatie schommelt normaal gesproken constant om dit maximum. Over en onderbevolking corrigeert zichzelf vanzelf (4.10). J-vormige groeikromme zijn typerend voor insectensoorten die maar 1 generatie nakomelingen per jaar krijgen. Deze begint met een langzame groei, daarna een hele steile groei en als het maximum is bereikt stort hij in. Deze soort hebben heel specifieke omgevingsfactoren vereisen, een verandering betekent het einde. J soorten hebben over het algemeen een enorme biotische potentiaal, zijn snel met veel en populatie stort snel in.
Wanneer individuen uit een ecosysteem verdwijnen heet dit emigratie. Komen er individuen bij, immigratie. De nettomigratie is het verschil tussen deze twee per tijdseenheid. Het geboortecijfer is het aantal individuen dat per tijdseenheid door voortplanting ontstaat en het sterftecijfer het aantal dat sterft. De populatiedichtheid is het aantal individuen vd populatie per eenheid van ruimte. Als het aantal individuen van een populatie in een ecosysteem schommelt rond dezelfde waarde spreek je van evenwicht in de populatie. Een ecosysteem is in evenwicht als al de populaties daarin in evenwicht zijn. Veranderingen in een ecosysteem kunnen verklaard worden met veranderingen in de populaties.

De sterfte in een populatie is afhankelijk van de populatiedichtheid (hoe dichter, hoe meer sterfte en andersom) door weerstand van de omgeving; voedselconcurrentie en ziekten. Een andere dichtheidsafhankelijke factor is predatie. Hoe meer prooidieren, hoe meer er gevangen wordt en neemt de prooidierpopulatie toe, neemt het aantal predators ook toe (4.14). Er zijn ook dichtheidsonafhankelijke factoren, zoals een hele strenge winter. Maar abiotische factoren zijn niet altijd dichtheidonafhankelijk. Bv. strenge winter, te weinig schuilplaatsen, toch weer een dichtheidsafhankelijke factor. Over het algemeen echter selecteren abiotische factoren en reguleren biotische reguleren.
Concurrentie (competitie) is ook een dichtheidsafhankelijke factor. Treed op als twee individuen een beperkt bron gebruikten, bv. voedsel. Soms verdwijnt door concurrentie een populatie of soms gaat een van de twee soorten een andere bron gebruiken. Competitieve uitsluiting, is wanneer twee soorten niet naast elkaar kunnen leven en co-existentie, wanneer ze vreedzaam naast elkaar kunnen bestaan.
Als twee populaties is met elkaar te maken krijgen heeft dat altijd invloed op de dichtheid van ten minste een van de twee populaties. Bij concurrentie groeien beide populaties minder goed. Maar er kan ook spraken zijn van coöperatie, dan hebben beide populaties voordeel. Sommige soorten zijn zo intiem, dat ze (bijna) niet meer apart kunnen leven. Deze samenwerking, ofwel symbiose, waarvan beide voordeel hebben, heet mutualisme. Bij commensalisme heeft de ene soort voordeel en de andere geen nadeel en bij parasitisme heeft de een voordeel en de ander nadeel.

Doordat mensen op een gegeven moment van het ene continent naar het andere continent ging reizen, namen ze allerlei onbekende ziektes, insecten en planten mee. Hierdoor ontstonden er plagen en epidemieën. Bijvoorbeeld de Opuntia cactus vormde in Australië een enorme plaag. Op andere continenten worden de Opuntia in bedwang gehouden door insecten, maar deze komen in Australië niet voor. Australische entomologen, insectendeskundigen, proberen in 1920 natuurlijke vijanden tegen de Opuntia te zoeken rondom de Opuntia, in de te verwachten habitat, woonplaats, van de insecten. Voorwaarde is dat het zich niet met andere plantensoorten voedt. In een lab worden ze op specificiteit getest, er wordt een plant aangeboden, als ze sterven van de honger, eten ze die blijkbaar niet. Zo wordt de rol van de soort in een ecosysteem onderzocht, deze rol heet ecologische niche of ecologische nis (heeft Eugene Odum bedacht). Ook moet de voortplantingssnelheid tov de te bestrijden soort groot zijn en de natuurlijke vijand moet zich in de omgeving kunnen handhaven. Ook parasieten kunnen gebruikt worden als natuurlijke vijand(plaagdieren).
De rol, niche, van een soort kan in verschillende omstandigheden verschillen, de ene mens eet vlees, de ander is veganist. Populaties hebben dan verschillende niche. Soorten verschillen ook in uitgebreidheid van de niche. Sommige insectensoorten voeden zich met een plantensoort, specialisten, andere eten 12 soorten, generalisten.
Sommige zien de niche als alle biotische en abiotische factoren waarmee een soort te maken heeft. Bv. het tolerantiegebied voor temp. is de ecologische niche van een soort in een dimensie. Neem je bv. ook de luchtvochtigheidgrenzen daarbij, is de niche 2D en vormt een vlak, als je dan nog een factor erbij haalt, bv. de zuurgraad, kun je een 3D beeld van de niche vormen. Als je alle factoren uitzet krijg je een n-dimensionale niche. Deze beschrijft het microklimaat waarin een soort zich kan handhaven. Ook voor iedere bron die een individu gebruikt, bv. voedsel etc., is een dimensie te weergeven. (Heeft Hutchinson bedacht).
In ieder geval is het zo dat wanneer de niches van 2 populaties elkaar helemaal overlappen, er een competitie is tot een van de twee soorten overblijft. Dus maar 1 soort per niche. Verschillende populaties kunnen samen voorkomen als ze verschillende niches bezetten.

De grootte van de oogst wordt bepaald door de beperkende factor, de abiotische factor die het minst optimaal aanwezig is. De groeisnelheid wordt dus door deze factor bepaald. Landbouwers verbouwen meestal een gewas op een akker, een monocultuur. Het hele gebied kan dan op dezelfde manier behandeld worden. De kans is dan echter wel het grootst dat de hele oogst kan mislukken, doordat er maar een factor nodig is.
Chemische middelen (DDT) zijn niet altijd goed om plagen te bestrijden, maar het blijkt dat er altijd wel een paar individuen overleven, hun nakomelingen hebben het rijk alleen en groeien exponentieel, weer meer gif, en weer hetzelfde. Op een gegeven moment is de schadelijke soort resistent tegen het gebruikte gif. Beter is dus biologische bestrijding. Bovendien dood DDT onschadelijke ongewervelde dieren in het gebied, het is een aselectief bestrijdingsmiddel. En ook blijkt het invloed te hebben op de sterfte van andere diersoorten. Bijvoorbeeld roofvogels die veel muizen eten, die geïnfecteerde insecten hebben gegeten. De toename van een gifstof in de voedselketen noemen we accumulatie.
Verschillende voedselrelaties met elkaar heten een voedselweb. DDT is ook een persistent bestrijdingsmiddel, wordt maar langzaam omgezet in onschadelijke stoffen. Daardoor komt DDT voor in organisme over de hele wereld. De tuinder gebruikt tegenwoordig meestal gecombineerde gewasbescherming, selectieve chemische middelen en biologische bestrijding gecombineerd.

Hoofdstuk 5 - Dynamiek

Elk meer heeft zijn eigen kenmerkende biotoop en daardoor zijn eigen levensgemeenschap. Elk meer is dus een levensgemeenschap op zich. Bijvoorbeeld Loch Ness. Het water is troebel, doordat het aangevoerd wordt vanuit regenwater en dat bevat veel turfdeeltjes die het licht weerkaatsen en absorberen. Regenwater bevat ook weinig mineralen, dat heet oligotroof. Gebieden die veel mineralen bevatten heten eutroof. Loch Ness is dus oligotroof. Wanneer het veel waait boven een meer beweegt het water ook constant. De horizontale beweging leidt tot een verticale beweging, waardoor de bovenste waterlaag wordt gemengd met de waterlaag daaronder, daardoor is het zuurstofgehalte en de temperatuur bij een meer waar het voortdurend waait overal vrijwel constant.
Hoe dieper in het meer, hoe minder licht en dus des te minder fotosynthese. De bruto primaire productie in het water is het hoogst waar het licht voor fotosynthese optimaal is. Op een bepaalde diepte hebben de producenten even veel productie als verbruik. Er is dan geen netto primaire productie, de plant kan niet groeien en voortplanten, de compensatiediepte. Onder deze diepte wordt fotosynthese overtroffen door dissimilatie, de planten teren hier dus op hun reserves.
Er zijn verschillende producenten, reducenten en consumenten aanwezig in een meer. Producenten zijn groene planten en autotrofe organisme, reducenten zijn bacteriën en schimmels en consumenten zijn de heterotrofe organisme. De producenten worden gegeten door de consumenten.
  • Herbivoren – Consumenten 1e orde (geen vlees)
  • Carnivoren die herbivoren eten – Consumenten 2e orde (vlees)
  • Omnivoren (carnivoren die carnivoren eten) – Consumenten 3e orde (alles)
Levende cellen en organisch materiaal zakken naar de bodem van het meer, daar, in de diepte, bestaat een uitgebreid ecosysteem. De meeste zijn filter feeders, die leven van het neerdwarrelende materiaal. Bv. de midge larf, als deze volgroeid is, gaan ze naar het water oppervlak om uit te vliegen, maar eerst moeten ze langs de vislaag, waar er veel opgegeten worden. Zo komt veel van de organische stof terug in het voedselweb bovenin het meer.
Verondersteld wordt dat dinosaurussen poikilotherm waren, niet in staat om hun lichaamstemperatuur op een constant niveau te houden (moeten eerst opwarmen). Volgens en zoogdieren zijn homoiotherme dieren, constante lichaamstemperatuur.

Een voedselpiramide van aantallen laat de aantallen individuen zien die in een bepaald gebied voorkomen. Alle organisme met hetzelfde voedingspatroon zijn dan bij elkaar gezet in een trofische niveau. Onderin het niveau van de producenten, dan consumenten 1e orde t/m de topcarnivoren, ofwel toppredatoren. Maar je krijgt misschien een beter beeld als je niet de aantallen maar de biomassa’s vergelijkt, omdat er soms meer consumenten dan producenten zijn. De biomassa wordt meestal uitgedrukt in drooggewicht, gewicht zonder water. Maar nu weergeef je bv. alleen de hoeveelheid vis die niet gegeten is, de standing crop en je wil weten hoeveel er wel gegeten wordt. Die hoeveelheid is afhankelijk van de hoeveelheid voedsel die de standing crop produceert per tijdseenheid. Deze productie vertaalt zich in groei en mate van voortplanting van de afzonderlijke vissen. Het gaat om de hoeveelheid voedsel die per tijdseenheid van het ene trofische niveau naar het volgende niveau stroomt. Deze hoeveelheden kun je weergeven in een energiestroomdiagram. Hierbij komt er dus zonne-energie binnen, vervolgens wordt deze voor een deel opgevangen door chloroplasten een deel van de energie wordt dan gebruikt voor dissimilatie, het overschot komt ter beschikking aan de consumenten van de 1e orde enz.. Bovendien worden sommige delen van planten en dieren niet gegeten, haren, tanden en sommige delen worden niet opgenomen. Die productie gaat dus verloren. Het gaat hier om Kj per m² per jaar.
Pi-1 = Vi + Di + Pi (Pi-1 is nettoproductie voorgaande niveau, V is verlies door allerlei zaken, D is dissimilatieverbruik, P is vermeerdering biomassa en i het trofische niveau)
In een piramide van energiestromen wordt weergeven hoeveel energie door elke trofisch niveau wordt geproduceerd. Op elk niveau verdwijnt een deel van de opgenomen energie door dissimilatie en door ongebruikte energie (hout, botten, haren, onomgezette stoffen etc.)

De meeste meren zijn geen gesloten ecosysteem, er kunnen stoffen van buiten komen en stoffen kunnen het ecosysteem verlaten. Mineralen doorlopen bijvoorbeeld een kringloop van producenten naar consumenten en reducenten. Ook komen mineralen uit de omgeving de kringloop binnen en daar ook weer uit verdwijnen, bv. doordat stoffen sedimenteren, door wind, water getransporteerd worden, en vissen de rivier opzwemmen. Producenten nemen de mineralen op en verwerken ze in stoffen als ATP, DNA en fosfolipiden. Consumenten eten de planeten en/of andere consumenten en gebruiken een deel van de opgenomen mineralen voor eigen gebruik. Reducenten zetten gestorven producenten en consumenten en hun producten om in anorganische stoffen, deze worden weer opgenomen door de producenten. Energie loopt echter niet in een kringloop, de hoeveelheid warmte die is vrijgekomen bij dissimilatie, kan niet meer worden omgezet in lichtenergie. (5.12)
In een kringloop worden voortdurend elementen doorgegeven van de ene voorraad naar de ander voorraad en uiteindelijk komt alles weer terug bij de eerste voorraad. Organisme kunnen namelijk gezien worden als voorraden van elementen en bovendien zijn er ook voorraden waarover de organismen niet beschikken. Zoals de voorraad mineralen in de rotsen van een meer.
Nitraat en fosfaat zijn vaak in zeer kleine concentraties aanwezig in grote meren en oceanen. Deze mineralen zijn dan ook vaak meer beperkend dan de hoeveelheid licht. Er zal dus zuinig mee worden omgesprongen. Hoe meer beschikbare mineralen, hoe meer productie en zonder nitraat en fosfaat kan er geen DNA gemaakt worden. Een ecosysteem zonder nitraat en fosfaat, verschil daarom na een tijdje nauwelijks meer van de biotoop. Je kunt onderzoeken met welke hoeveelheid en snelheid mineralen en stoffen van het ene naar het andere niveau gaan. Je voegt dan aan een ecosysteem binnen een aquarium een bekende hoeveelheid van een radioactief element toe. Je kunt dan na verloop van tijd de radioactiviteit van verschillende componenten in het aquarium bepalen. In een stroomdiagram staat hoe een element van de ene voorraad naar de andere voorraad gaat. (zie 5.15 en 5.16). Je kunt op deze manier ook een stikstofkringloop opstellen (5.17).

Aan de hand van de sliplagen, veroorzaakt door hevigere regenval en dus meer neerdwarreling in de winter en minder in de zomer, op de bodem van een meer kun je vaststellen welke verschuivingen er in de levensgemeenschap hebben plaatsgevonden. Ook de Tsjernobyl ramp is bijvoorbeeld feilloos terug te vinden in een verhoogde radioactiviteit van de desbetreffende jaarlaagjes. Zo is er bijvoorbeeld te zien dat het aantal mineralen in Loch Ness is toegenomen. Een belangrijke oorzaak hiervan is de landbouw. De mest die daarbij gebruikt wordt bevat namelijk nitraat, ammonium en fosfaat. Een deel van de mest komt in de bodem terecht en wordt later door de regen uitgespoeld, het komt in het grondwater en daarna in het oppervlaktewater terecht. Loch Ness krijgt het vervolgens via riviertjes aangevoerd. Overmatige toename van mineralen in een ecosysteem heet eutrofiëring. De wieren groeien goed door de mineralen en de primaire productie neemt toe.
Een oligotroof meer kan in de loop van de tijd zo een eutroof meer worden. Bij een oligotroof meer is de biomassa klein en het aantal soorten meestal groot. Bij een eutroof meer juist andersom, doordat een beperkt aantal soorten zich snel vermenigvuldigen door het aanbod van voedingsstoffen. De langzaam voortplantende soorten hebben minder snel toegang tot de voedselbronnen. Zo blijven er uiteindelijk maar een paar soorten over. Een eutroof meer bevat ook minder zuurstof, doordat veel organisch materiaal moet worden afgebroken. Bovendien is hij minder diep doordat er meer organische resten sedimenteren. Door verandering in de biotoop veranderd ook de levensgemeenschap, sommige soorten sterven uit, andere ontstaan. Een oligotroof meer dat veel organisch materiaal krijgt aangevoerd wordt dystroof genoemd, er is dan toch veel voedsel aanwezig.
Ook door ontlasting van toeristen worden heel wat organische resten, nitraten en fosfaten toegevoegd aan het meer. Het blijkt dat fosfaten de belangrijkste beperkende factor zijn voor de groei van wieren. Als er direct via de riolering fosfaten en nitraten in Loch Ness zouden worden geloosd, zou dit leiden tot vergaande eutrofiëring. En het afbreken van organische resten zou zoveel zuurstof kosten dat het meer zuurstofarm zal worden. Daarom wordt in een zuiveringsinstallatie het afvalwater van organische resten, nitraten en fosfaten ontdaan.
De zuivering heeft 3 fase:
  • Mechanische zuivering; het rioolslib komt tot bezinking in de voorbezinktank.
  • Biologische zuivering; mbv bacteriën worden organische bestanddelen afgebroken, hiervoor is veel zuurstof nodig.
  • Fysisch-chemische zuivering; fosfaten worden neergeslagen met calciumsulfaat.
Bij sommige zuiveringsinstallaties kan het fosfaat niet uit het rioolwater worden verwijderd. Ook het verwijderen van nitraten is niet eenvoudig. In het actieve slib bevinden zich denitrificerende bacteriën die nitraat omzetten in vrije stikstof, die in de atmosfeer terecht komt. Deze bacteriën zijn echter anaeroob, terwijl het actieve slib juist intensief wordt belucht. Daarom zijn er maatregelen genomen die moeten voorkomen dat fosfaten en nitraten in overmaat in het oppervlaktewater voorkomen.

Dieren in zeewater zijn hypo-tonisch tov hun omgeving. Dieren in zoetwater hypertonisch. Arctische zalmforellen waarin in staat de osmotische veranderingen in Loch Ness te overbruggen toen het meer afgesloten werd van de Noordzee.
Wanneer een ecosysteem verstoord wordt sterft een aantal van de oorspronkelijke soorten uit en een nieuw ecosysteem komt tot ontwikkeling. Soms veranderd een ecosysteem zonder verstoring langzaam vanuit zichzelf in een ander ecosysteem. De verandering van een ongestoord ecosysteem heet successie, opvolging. Soorten veranderen dan de abiotische omstandigheden zo, dat ze zelf verdwijnen en andere soorten verschijnen. De ene volgt de andere op. Vroeg in de successiereeks is het ecosysteem dynamisch, het veranderd voortdurend. Het proces begint met een beperkt aantal planten en dieren, de pioniers. In het begin neemt het aantal soorten snel toe, later kan dat iets afnemen. Ten slotte ontstaat een climaxstadium, wanneer die bereikt is veranderd er weinig meer aan het ecosysteem, stabiel.
In het begin van de successiereeks gaat het vooral om wie zich het snelst kan voorplanten, maar later vindt selectie plaats op andere eigenschappen. Specialisten nemen de overhand, zij nemen een niche in die hen verzekert van voortbestaan. Samenwerking en het kunnen opslaan van stoffen zijn uiteindelijk ook eigenschappen die belangrijk zijn.
Op het begin van de successie, is er een overmaat mineralen en weinig organisme, daardoor is er een snelle groei van producenten en neemt de biomassa van de consumenten ook toe. De brutoproductie is dan veel groter dan de dissimilatie, een grote nettoproductie dus. De biomassa van de totale levensgemeenschap neemt dus snel toe. Op dat moment zijn de producenten voor de aanvoer van mineralen nog voornamelijk afhankelijk van de abiotische omgeving, want reducenten zijn er nog onvoldoende. Later ontstaat er een tekort aan mineralen, doordat de biomassa van de producenten zo sterk ik toegenomen. De producenten worden afhankelijk van de snelheid waarmee de mineralen de kringloop doorlopen en afgegeven worden door de reducenten. De kringloop raakt steeds meer gesloten. De mindere mineralen beschikking leidt tot een beperkte bruto primaire productie. In het climaxstadium is de brutoproductie ten slotte ongeveer gelijk aan de dissimilatie. Er is dan geen nettoproductie meer en de biomassa van de levensgemeenschap blijft constant.

Het inwonersequivalent is de hoeveelheid water in liters die per persoon per dag geloosd wordt, vermenigvuldigd met de B.O.C. (Biological Oxygen Demand, zuurstofverbruik in O2 per L) (54 gram). Des te meer zuurstofverbruik dus, des te meer bacteriën actief zijn, dus des te meer organische stof wordt geloosd, vervuiling. Wanneer dit afvalwater dus onbehandeld in een meer stroomt, zou de B.O.D. van dat meer sterk toenemen. Micro-organisme en andere afvaleters vermeerderen zich snel. Ze verbruiken allemaal zuurstof zonder dat er extra zuurstof geproduceerd wordt. Het meer wordt steeds zuurstofarmer. Sommige soorten sterven uit, andere verschijnen. Verschuiving soortensamenstelling.
Bij saprobie gaat het om de afbraak van organische stoffen. Met een saprobiebepaling kun je zien in hoeverre het water is vervuild met organische stoffen. Je hebt verschillende indicatorsoorten (bv. een bepaalde larf). Bij een indicatorsoort gaat het niet om de soortensamenstelling, maar om de dominantieverhoudingen. Deze geven de verschuivingen in de levensgemeenschap weer in antwoord op de mate van vervuiling (tellen dus).

Hoofdstuk 6 - De mens selecteert

Een menselijke lichaamscel bevat 46 chromosomen. Deze chromosomen bestaan voor het overgrote gedeelte uit DNA en eiwit. DNA bestaat uit nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit desoxiribose (een suiker), een fosfaatgroep en een van de basen adenine, guanine, cytosine en thymine. 3 van deze genen vormen samen een erfelijke code, een triplet. Er zijn 64 verschillende tripletten mogelijk, de meeste coderen voor aminozuren. In een menselijke cel zijn maximaal 20 verschillende aminozuren. Voor een type aminozuur is er dus meer dan een code. Een triplet werkt niet alleen. Een aantal tripletten samen vormen de code voor een aantal aminozuren samen. Ongeveer 3000 tripletten zijn zo in staat een aminozuurketen te maken van 3000 aminozuren. Een verbinding bestaande uit veel aminozuren is een eiwit. Een combinatie van tripletten is dus een code voor een eiwit, zo’n combinatie heet een gen.
De codes in het DNA worden pas werkzaam na een aantal processen. Eerst wordt een stuk DNA enkelstrengs. Er gaan dan tegenover een van de openliggende DNA-strengen, RNA-nucleotiden liggen. De tripletten van het DNA krijgen RNA-nucleotiden tegenover zich. Van deze RNA-nucleotiden zijn er 3 nagenoeg hetzelfde als die van het DNA. RNA bevat ipv thymine echter uracil en de suiker in DNA-nucleotiden is desoxiribose en in RNA ribose(een zuurstofatoom minder dan desoxiribose). RNA-nucleotiden worden mbv enzymen samengevoegd en er ontstaat een molecuul mRNA. Dit verlaat de kern en gaat via het e.r. naar een ribosoom. Daar krijgen de mRNA-tripletten weer tripletten tegenover zich, anticodons van tRNA. Moleculen tRNA hebben een aminozuur bij zich. Welk aminozuur door een tRNA wordt vervoerd hangt af van de samenstelling van het anticodon. De aminozuren worden op het opp van het ribosoom samengevoegd door enzymen. Een eiwit ontstaat en na nog een aantal bewerkingen is hij werkzaam.
Een chromosoom bevat verscheidene moleculen DNA. Deze bestaat op zijn beurt uit 2 strengen nucleotiden, die een soort touwladder vormen. Daarin zijn de tripletten van de ene streng verbonden aan tripletten van de andere streng door waterstofbruggen. Bv. AAA gebonden aan TTT. Een gen wordt pas werkzaam als zijn tripletten worden ‘bevrijd’ door enzymen. De tripletten liggen niet netjes naast elkaar. Tussen werkzame tripletten liggen reeksen tripletten die niet meeoden. De reeks onwerkzame heten de introns en de reeks werkzame exons.
Bij transcriptie en translatie wordt eerst van een DNA-streng een pre-mRNA gemaakt, doordat de exons aangevuld worden door RNA. Dan worden door enzymen de introns eruit geknipt. De mRNA-streng wordt dan begrens door poly-A en cap. Poly-a bestaat uit 20000 adeninenucleotiden en cap bestaat uit een gemethyleniseerd guanosine. Beide helpen op een of andere manier met de translatie. Het geheel gaat van kern naar ribosoom, waar translatie plaatsvindt van mRNA naar aminozuurvolgorde. Er ontstaat een pro-eiwit, dat nog wordt bewerkt door enzymen voor het zelf een structuureiwit een enzym of een eiwit met een andere functie zal worden. Het eiwit moet nog allerlei chemische reacties ondergaan, die stuk voor stuk ook weer tot stand gebracht worden door enzymen. Die op hun beurt natuurlijk ook weer zijn ontstaat door een serie van reacties. Het hangt dus van meerdere genen af of een werkzaam eiwit zal worden geproduceerd.
Een gen is pas defect als een ernstige ziekte of handicap op het gen is terug te voeren. Ziekte die terug te voeren zijn op de minder goede werking van één gen worden monogene ziekten genoemd. In lichaamscellen zijn er van bijna alle genen twee. Als het defecte gen recessief is, kan de ziekte pas tot uitdrukking komen als beide genen het defect hebben. Wanneer het gen dominant is komt het al bij één defect gen van de twee tot uiting.

Tijdens de zwangerschap kan vanaf de achtste week besloten worden tot een DNA-test op het embryo, vanaf een week na het geboorte kan een baby getest worden op de samenstelling van zweet (bij cf). aërosoltherapie is de therapie die gebruikt wordt bij patiënten met taaislijmziekte, de medicijnen worden dan toegediend door een nevelapparaatje. Tegenwoordig zijn ze bezig met gentherapie wat inhoudt dat ze een niet goed werkend gen proberen te vervangen door een normaal gen. De eerste manier is om cellen van de patiënt buiten het lichaam te halen en ze dan met een virus te behandelen waarin het gewenste gen aanwezig is. Vervolgens worden de cellen weer teruggeplaatst en het is de bedoeling dat die dan gaan delen en iig een gedeelte van de ziekteverschijnselen terugdringen. Dit is de ex-vivobehandeling. Hierbij worden retrovirussen gebruikt? Het voordeel daarvan is dat ze vrij stabiele veranderingen aan kunnen brengen, maar ze werken een beetje rommelig en kunnen het functioneren van de cel aantasten. De tweede manier is een behandeling met adenovirussen (DNA-virussen). De virussen zijn behandeld zodat ze niet agressief meer zijn en voorzien van een goed functionerend gen. Deze virussen kunnen met de aërosolmethode worden ingebracht. De virussen infecteren de cellen en worden ingebouwd in het DNA van de cellen van de patiënt. Een virus is in principe een gevaar voor het lichaam en cellen hebben dan ook een afweermechanisme tegen het binnendringen van virussen. Ook worden de veranderde cellen meestal door T-lymfocyten vernietigd. Een therapie met virussen kan daarom alleen slagen als het afweersysteem onderdrukt wordt met medicijnen. De kans is dan dus groot op bv. longontsteking door verzwakking van het afweersysteem. Daardoor is gentherapie nog geen doorslaand succes. Met adenovirussen kun je wel grote stukken DNA overbrengen. De goede stukjes DNA kunnen ook in de cel komen door liposomen, vetbolletjes die versmelten met het celmembraan en de inhoud in het grondplasma vrijgeven. Er is dan geen afweerreactie, maar deze methode is zeer oneffectief. Wanneer cellen niet goed op elkaar afstemmen (bv. bij kanker) wordt dat veroorzaakt door defecte regelgenen. Door regelgenen in de kankercellen te brengen zouden ze weer ‘aanspreekbaar’ kunnen worden voor andere cellen.

Een transgeen dier is een dier met de genen van een andere diersoort. Deze kunnen ontstaan door micro-injectie van cellen van andere embryo’s in bevruchte eicellen. DNA-experimenten zijn experimenten waarbij met stukken DNA worden geëxperimenteerd, die losgeknipt zijn uit chromosomen. Zo kan er dus ook menselijk DNA in een dierlijke eicel worden geïmplanteerd, het menselijk DNA wordt dan gekopieerd en er ontstaat een volwassen transgeen dier met in elke cel menselijk DNA, dat weer menselijke eiwitten produceert. Wanneer bij een onbevruchte eicel van een eiceldonor een kern wordt ingebracht van een kerndonor met de beoogde eigenschappen, ontstaat er een nakomeling die nagenoeg identiek is aan de kerndonor. Dit is dus klonen.
Bij het schaap Dolly is er eerst een transgeen schaap geboren, met het menselijke gen, dat de code bevat voor een eiwit dat mensen kan helpen met longemfyseem en vervolgens werd dat schaap weer gekloond tot Dolly. Zo kun je dus een transgeen dier met de gewenste eigenschappen maken om het vervolgens naar wens te klonen, je hebt dan geen last meer van onverwachte uitkomsten van een normale kruising. We spreken hierboven dus over genetische modificatie. Er kan echter ook veel mis gaan bij genetische modificatie, het gen kan op een verkeerd moment actief worden, of helemaal niet, of het kan andere gene remmen, waardoor het dier ziek wordt en doodgaat. Bij de op deze manier ontwikkeling van geneesmiddelen zijn veel commerciële belangen. Maar er komen steeds meer twijfels of het wel ethisch verantwoord is deze dieren als medicijnfabriek te gebruiken.

Aardappelplanten worden vaak volop bespoten, maar als je we zorgen dat een aardappel zelf is opgewassen tegen virussen e.d. zou dat een heleboel spuitwerk schelen. Bij gentherapie wordt het erfelijke materiaal van RNA-virussen veranderd en dit wordt vervolgens ingebouwd in cellen die de virussen kunnen binnendringen. Zo is er bijvoorbeeld een bacterie die planten met een speciale plasmide aan kan zetten tot tumorvorming. Deze Ti-plasmide of Ti DNA kan worden gewijzigd door een vreemd stukje DNA in het Ti-plasmide in te brengen. Door middel van restrictie enzymen kunnen dan de niet gewenste genen uit de plasmide van een plant worden geknipt en bij een andere plant knippen de restrictie enzymen dan een gewenst genstuk uit, deze wordt verbonden met het eerdere stuk zonder de ongewenste genen. Deze nieuwe plasmide wordt dan in de bacterie geplaatst, deze gaan de cellen binnen op het snijvlak, alleen de veranderde plantcellen overleven en daar groeit een nieuwe plant uit. Dit moet wel op een speciaal medium gebeuren, op een opl. met de bacterie.(?)
Plantencellen zijn veel makkelijker te klonen dan dierlijke cellen. In principe hoef je alleen maar de celwant te verwijderen met een enzym. De blote cellen, ofwel protoplasten, maken een nieuwe celwand en gaan vervolgens zichzelf delen totdat er een nieuwe plant is ontstaan. Micro-injectie van DNA in de protoplast voorafgaande aan het klonen kan een manier zijn om de kern genetisch te modificeren. Injectie met een RNA-virus is ook een middel. Ook worden de protoplasten soms ‘gebombardeerd’ met gouddeeltjes waar DNA aan vastgeplakt zit. Deze worden de kern ingeschoten en met een beetje geluk wordt het DNA ingebouwd. Genetische modificatie bij planten heeft al heel wat nieuwe soorten opgeleverd. Ook kan het celmembraan onder stroom gezet worden, zodat het geen DNA meer tegen houdt, de doorlaatbaarheid wordt dan namelijk sterk verhoogd.
Ook door middel van kruisen en selectie kun je planten creëren die ‘beter’ zijn. Het risico is echter dat nakomeling dan steriel zijn door een oneven chromosoomaantal. Zo levert tarwe (28) en rogge (14) een nakomeling op met 21 chromosomen, dus in principe steriel. Meiose is namelijk alleen mogelijk met een even aantal chromosomen. Wanneer deze planten echter op een speciaal medium ontwikkeld worden en vervolgens behandeld worden met colchicine, een gifstof die verhinderd dat twee cellen gescheiden raken na een mitose waardoor het aantal chromosomen per cel verdubbelt. Ontstaat er een plant met 42 chromosomen die wel vruchtbaar is.

Niet alleen je genen maar ook je gedrag hebben invloed op je gezondheid. Bijvoorbeeld roken, bewegen en voeding. Maar ook milieufactoren hebben invloed, zoals luchtvervuiling en UV-straling. De ozonlaag ontstaat doordat tussen ongeveer 15 en 20 km hoogte zuurstof onder invloed van licht reageert tot ozon. De ozon neemt UV-straling op. UV-straling met een golflengte onder de 290 nm wordt volledig opgenomen, dit is UV-C. UV-B zit tussen de 280 en 320 nm, ook deze wordt bijna volledig geabsorbeerd en UV-A komt er redelijk goed doorheen. UV-A kan worden geabsorbeerd door kleurstof in de huid, melanine. UV-A stimuleert de vorming van melanine, dus iemand wordt bruiner. Door UV-B wordt de keratinelaag in de huid dikker, dus hoe dikker de huid wordt. Zonnebaden levert dus een dikke, bruine huid op. UV-B draagt het meest bij aan het ontstaan van huidkanker. Dus hoe minder ozon, hoe meer UV-B, hoe meer huidkanker. Er zijn 3 soorten huidkanker, een basilioom (glanzend bultje), spinalioom (soort zweer) en melanoom (uitzaaiende moedervlek, delingsactiviteit melanocyt slaat op hol). Een volgorde van redelijk onschuldig naar gevaarlijk. Een basiloom ontstaat in de glanslaag, in de korrellaag ontstaan melanomen en in de stekellaag spinaliomen.

Er zijn ontzettend veel restrictie-enzymen bekend. Tegenwoordig is het ook mogelijk een restrictie-enzym te zoeken bij een bepaalde nucleotidevolgorde. Zo hebben de enzymen dus een ‘specifieke’ maaltijd.
© 2010 - 2014 Fleurw, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Habitat en niche (biologie)Habitat en niche (biologie)De habitat is de werkelijke (fysieke) plaats of ruimte waar een soort zich bevindt. Het woord habitat komt van het Latij…
Biologie Uitgelegd - EcosystemenBiologie Uitgelegd - EcosystemenEen ecosysteem is een gebied waarbinnen organismen verschillende relaties hebben. Factoren hebben invloed op deze relati…
Deelgebieden BiologieDeelgebieden BiologieBiologie is de leer van levende wezens, levensvormen en levensverschijnselen. Biologie kent vele deelgebieden en indelin…
Parabiologie, het paranormale in de biologieParabiologie, het paranormale in de biologieDe parabiologie is een discipline binnen de parapsychologie die alle wetenschappelijk niet aanvaarde feiten en claims bi…
Nectar biologie 2 deel 2: 14. Grenzen aan groeiNectar biologie 2 deel 2: 14. Grenzen aan groeiDit is de samenvatting van Nectar vwo bovenbouw biologie 2 deel 2. Dit boek wordt gebruikt in 6 vwo in het voortgezet on…

Reageer op het artikel "Biologie voor jou - Samenvatting H4, H5 en H6"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Infoteur: Fleurw
Rubriek: Educatie en School
Subrubriek: Samenvattingen
Schrijf mee!