V4 - T4: BS1 Ontwikkeling van het leven

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

BS1: Ontwikkeling van het leven

V4

Thema 4

Evolutie

Leerdoelen

1. Je hebt een algemeen inzicht in het ontstaan van leven op aarde;
2. Je kunt onderscheid maken in anorganische en organische stoffen;
3. Je kunt onderscheid maken tussen autotrofe en heterotrofe organismen;
4. Je kunt willekeurige organismen indelen in domeinen en rijken;

Hoe oud is de aarde?

4,6 miljard jaar

Hoeveel jaar geleden ontstond het eerste leven op aarde?

3,8 miljard jaar

Geologische tijdsschaal (BINAS 94A)

De aarde ontstond ong. 4,6 miljard jaar geleden

 

Eerste eencellige organismen ontstonden ong. 3,8 * 10^9 jgl in het PRECAMBIUM

Eerste meercellige organismen ontstonden ong. 670 * 10^6 jgl

Eerste landplanten: ong. 400 * 10^6 jgl in DEVOON

Eerste vaatplanten: ong. 350 * 10^6 jgl

Eerste dinosauriers (reptielen): ong. 250 * 10^6 jgl in het MESOZOICUM (Trias, Jura en Krijt)

Massa-extinctie dinosauriers: 65 * 10^6 jgl; start CENOZOICUM, zoogdieren worden dominant

Eerste mensachtigen: ong 5 * 10^6 jgl

De rode lijn in de grafiek geeft de zuurstofspanning aan in de atmosfeer van de aarde, waarbij de x-as van rechts naar links gelezen moet worden. Hoe verder naar links, hoe langer geleden. 1 Ga op de x-as betekent 1 miljard jaar geleden.
Geef een verklaring voor stijgen van de zuurstofspanning in stage 4 van de grafiek.

Stijgen van de zuurstofspanning

De eerste organismen waren anaerobe prokaryoten

Cyanobacteriën = blauwalgen

- autotroof

- produceren zuurstof 

- anaerobe organismen werden vergiftigd 

- zuurstofconcentratie in atmosfeer nam toe (2miljard jaar geleden) 

- Eerste aerobe heterotrofe organismen ontstaan  

Wat is anorganische stof?
Leg het begrip uit en geef voorbeelden

organisch <-> anorganisch

Anorganische stoffen zijn:

• klein en eenvoudig gebouwd
• bestaan maar uit een paar atoomsoorten
• belangrijkste voorbeelden: O2, CO2, H2O, NO3-, N2 etc

Organische stoffen zijn:

• ingewikkelder van bouw
• bestaan ten miste uit C, H en (meestal) O atomen (vaak N en/of P en soms S en andere soorten)
• zijn door organismen geproduceerd 
• belangrijkse voorbeelden: glucose, zetmeel, aminozuren, eiwitten, DNA/RNA, chlorofyl

organisch <-> anorganisch

Welke stoffen zijn anorganisch? en welke zijn anorganisch?

Sleep de moleculen naar de juiste categorie.

anorganische moleculen

organische moleculen

water

glucose

zetmeel

zuurstof

aminozuur

eiwit

CO2

nitraat

DNA

stikstof (N2)

RNA

bladgroen

prokaryoot <-> eukaryoot

prokaryoot

• Geen celkern: DNA los in cytoplasma 
• Evolutie: anaeroob --> aeroob, enkel heterotroof --> hetero + autotroof
• Altijd eencellig
• Domeinen: bacteriën en archaea

eukaryoot

• Celkern aanwezig
• Vaak meercellig (soms eencellig)
• Domein: eukyaroten (rijken: schimmels, planten en dieren)

Archaea zijn oerbacterien die op zeer extreme plaatsen leven 

BS1: autotroof <-> heterotroof

autotroof

• Nemen alleen anorganische stoffen uit hun omgeving op
• Produceren hun eigen organische stoffen  
• Foto-autotroof (energie uit licht), chemo-autotroof (energie uit chemische processen)

heterotroof

• Produceren eigen organische stoffen uit andere organische stoffen
• Nemen ook organische stoffen op uit omgeving want zijn daarvan afhankelijk
• Domein: eukyaroten (rijken: schimmels, planten en dieren)

in afwezigheid van zuurstof

maakt organische stof uit anorganische stof

cellen van dit organisme hebben (echte) celkernen

cellen van dit organisme hebben geen celkernen

in aanwezigheid van zuurstof

organismen die organische stof maken uit andere organische stof

autotroof

prokaryoot

anaeroob

eukaryoot

aeroob

heterotroof

Van levenloos naar leven: zelforganisatie

anorganische stof

organische

 stof

prokaryote cel

energie

energie

Zelforganisatie: ontstaan van nieuwe eenheden waarbij nieuwe eigenschappen ontstaan op een hoger organisatieniveau (emergente eigenschap)

Zelforganisatie

= het proces waarbij in een chaotisch systeem structuren ontstaan doordat de onderdelen van het systeem ongeleid interacties met elkaar aangaan.

Voorbeelden

• Organische moleculen uit de oersoep --> eerste oercellen
• Celdifferentiatie
• Populatievorming

Miller-Urey experiment

Creeren van organische stof (o.a. suikers en aminozuren) uit een mengsel van anorganische stoffen ammoniak, methaan, water en waterdamp.

Elektrische ontladingen uit bliksem als katalysator voor chemische evolutie.

Ontstaan van anorganische stoffen

Oeratmosfeer:

- Geen zuurstof

- mengsel van ANORGANISCHE N2, H2O, CO, H2, NH3, CH4, H2S

- door energie ioniseren deze gassen tot koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof

--> ORGANISCHE STOFFEN

Miller-Urey experiment: ontstaan aminozuren en nucleotiden

Ontstaan van levende cellen dmv zelforganisatie

THEORIE 1: OERZEEEN

Eerste organische stoffen kwamen terecht in de oerzeeëen

- Verdamping: indikking

- Kleine organische moleculen 

--> grote organische moleculen (protobionten druppels, voorlopers van cellen)

--> eerste cellen

Ontstaan van levende cellen dmv zelforganisatie

THEORIE 2: BLACK SMOKERS

- vulkanische schoorstenen 

- 400C water, hoge druk 

- zwart door mineralen 

--> Voorwaarden aanwezig voor vorming van protobionten

THEORIE 3: 

Bouwstenen voor leven afkomstig uit de ruimte

Van prokaryoot naar eukaryoot:

endosymbiosetheorie (BINAS 94C)

weer een voorbeeld van zelforganisatie

Endosymbiosetheorie

Eukaryoten zijn ontstaan uit grote prokaryoten 

--> instulping celmembraan: ontstaan kernmembraan, celkern, endoplasmatisch reticulum

--> ingesloten bacteriën: mitochondrien, chloroplasten

Aanwijzingen voor de endosymbiosetheorie

1. Mitochondrien en chloroplasten hebben eigen, ringvormig DNA dat lijkt op DNA van bacterien 

2. Dubbel membraan

3. Zelfde afmetingen als bacterien

Welke twee organellen zijn volgens de endosymbiose theorie onderdeel gaan uitmaken van eukaryote cellen?

Biodiversiteit

= Verscheidenheid aan organismen

Steeds groter naarmate aarde zich verder ontwikkelde

boom van het leven

Taxonomie

Systematisch orderen van organismen op basis van uiterlijke overeenkomsten en moleculaire homologie

Taxon / taxa

indelingseenheid die gezamenlijk een groep vormen

Indeling in 3 domeinen

op basis van celmorfologie en moleculaire homologie

moderner maar omstreden

1. Bacterien 

2. Eukaryoten 

3. Archaea

3 domeinen

6 rijken

stam

BS1: Zet de taxa in de juiste volgorde. Boven in de grootste en onderin de kleinste.

soort (species)

ondersoort (ras)

geslacht (genus)

familie

orde

klasse

stam

rijk

domein

Welk celtype hoort bij welk domein/rijk?

prokaryota

funghi 

(schimmels)

animalia

(dieren)

plantae

(planten)

BS1: taxonomie (indelingsbiologie)

taxon (mv taxa)

indelingsrang

binaire naamgeving

Genusnaam soortnaam

vb Canis lupus (wolf)

genusnaam met hoofdletter

soortaanduiding met kleine letter

Er is sprake van verwantschap bij zelfde Genusnaam

Twee binomiale namen van organismen zijn:

Trifolium repens
Trifolium pratense

Trifolium is....

1. de genusnaam (geslachtsnaam)
2. de soortnaam

Twee binomiale namen van organismen zijn:

Pinus sylvestris
Angelica sylvestris

Er is...

1. wel sprake van verwantschap
2. geen sprake van verwantschap

Leerdoelen

1. Je hebt een algemeen inzicht in het ontstaan van leven op aarde;
2. Je kunt onderscheid maken in anorganische en organische stoffen;
3. Je kunt onderscheid maken tussen autotrofe en heterotrofe organismen;
4. Je kunt willekeurige organismen indelen in domeinen en rijken;

Zelfstudie

1. Maak een conceptmap waarin je alle begrippen van BS1 verwerkt
2. Maak oefn van bvj