V4 - TH4 evolutie - BS 1 en 2

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Thema 4

BS1 

Ontwikkeling 

van het leven

Leerdoelen BS1:

Na deze BS:

• weet je uit welke periode de eerste levende organismen op aarde stammen.
• kun je het ontstaan van prokaryoten en eukaryoten beschrijven. 
• kun je het ordenissysteem van organismen beschrijven en toepassen. 

Begrippen BS1

chemische evolutie

oeratmosfeer

anorganische stoffen

organische stoffen 

Miller-Urey-experiment

oersoep

zelforganisatie

black smokers

prokaryote

anaeroob

heterotroof

cyanobacteriën

autotrofe

aerobe

eukaryoten

endosymbiosetheorie

biodiversiteit

bacteriën

archaea

taxon

genus

binaire naamgeving

geslachtsnaam 

soortaanduiding

Geologische tijdsschaal (BINAS 94A)

De aarde ontstond ong. 4,6 * 10^9 jgl

 

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

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

ontstaan van leven: theorieën

1. oersoep
   
2. black smokers
3. uit de ruimte

1e theorie: oersoep

dus uit de atmosferische gassen 

+ bliksem + UV straling + meteorietbotsingen

-> ontstonden de organische stoffen...

-> voor het ontstaan van cellen is zelforganisatie nodig!! 

door moleculen die samen gaan ontstaan eenheden met een hoger organisatie niveau

Miller-Urey toestel

2e theorie: black smokers

vulkanen op de bodem van de oceanen 

400°C

hoge druk

mineralen uit het water

= zwart water

-> geeft voorwaarden voor een chemische evolutie 

3e theorie: ruimte

inslagen door meteorieten hebben de organische stoffen op de aarde gebracht

eerste leven: prokaryoten

simpele eencelligen: 

• zonder celkern
  
• zonder organellen 
  

-> circulair DNA/los RNA 

-> anaeroob -> leven zonder zuurstof!

-> heterotroof 

Autotroon <-> heterotroof

autotroof.      -> zelfvoedend

                           -> planten, cyanobacteriën (blauwalg) -> fotosynthese 

 heterotroof -> een ander nodig hebben voor voedsel

                           -> meeste schimmels, dieren, bacteriën, archaea

cyanobacterië

• eerste bacteriën!
  
• autotroof -> dus maken zelf organische stoffen uit anorganische
  
• produceren zuurstof!!! 
  

-> zuurstof was giftig voor de anaerobe levensvormen!

-> langzaam werden de zeeën overgenomen door de aerobe autotrofe bacteriën en maakten de zeeën steeds zuurstof rijker (2 miljard jaar geleden)

volgende stap: 

aerobe heterotrofe bacteriën 

-> gebruikten zuurstof om beschikbare 

energierijke organische stoffen af te breken

volgende stap: 

eukaryoten

•  dubbele membranen
• celkern
• organellen

Van prokaryoot (BS2) naar eukaryoot (BS3):

endosymbiosetheorie (BINAS 94C)

dit is weer een voorbeeld van zelforganisatie

endosymbiose

endo = binnen / symbiose = samenleven

Cel kenmerken

Biodiversiteit

Verscheidenheid in leven op aarde

Steeds groter naarmate aarde zich verder ontwikkelde boom van het leven

Taxonomie

Verscheidenheid in leven op aarde

Steeds groter naarmate aarde zich verder ontwikkelde boom van het leven

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

domeinen: prokaryoten

bacteriën en Archaea

• eencelligen
• zonder celkern
• ingedeeld op basis van morfologie (+ DNA)
• kunnen leven in extreme omstandigheden
• verschil in bouw celmembraan tussen bacteriën en Archaea  

Taxon / taxa

indelingseenheid die gezamenlijk een groep vormen

Indeling in rijken

op basis van celmorfologie

achterhaald en niet meer actueel

Indeling in domeinen

op basis van celmorfologie en moleculaire homologie

moderner maar omstreden

Van levenloos naar leven: zelforganisatie

energie

energie

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

anorganische stof

organische stof

prokaryote 

cel

Welke stoffen zijn organisch 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

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

zet de termen in volgorden van evolutie

(start bovenaan met de oerknal)

landleven

mensachtigen

zeeleven

meercellige

(oer)eukaryoot

(oer)prokaryoot

organische stoffen

planeten

oerknal

                                              De evolutietheorie gaat uit van:

1. variatie in        .................. 

2.      ......................             selectie

3. het       .....................           van nieuwe soorten en    ..........................       van soorten

Bij evolutie speelt ook  de     ..................................   in het genotype bij een soort een rol.

                        In elk soort komen in het genotype  ................................     verschillen voor. 

Soms is zo'n verschil handig om te ................................ 

ontstaan

natuurlijke

overleven

verandering

verdwijnen

genotype

toevallige

Witte kool (Brassica oleracea var. alba) en Groene kool (Brassica oleracea var. virida) zijn soortgenoten.

1. juist
2. onjuist

Maak gebruik van BINAS 94A

Het Mesozoïcum was het tijdperk waarin de dinosauriers de aarde domineerden.

1. juist
2. onjuist

Maak gebruik van BINAS 94A

In het Cambrium ontstonden de eerste landplanten.

1. juist
2. onjuist

Welke is het minst verwant aan de anderen?
A) hazelworm (Anguis fragilis)
B) hagedis (Lacerta viridis)
C) tijger python (Python molurus)

1. 
2. 
3. 

Thema 4

BS2 

Prokaryoten

Begrippen BS2

archaea

flagellen

bacteriën

plasmiden

transformatie

conjugatie

transactie

virussen

bacteriofagen

Leerdoelen BS2 

Na deze BS:

• kun je de kenmerken van prokaryoten noemen
  

3 domeinen

- bacterien

- archaebacterien

- eukaryoten

deze zijn opgedeeld in 5 of 6 rijken

- (eu)bacterien

- archebacterien

- protisten 

- planten

- schimmels

- dieren

Welke kenmerken horen bij een prokaryoot?

1. eencellig
2. celkern
3. ribosomen
4. celmembraan

Welke rijken behoren tot de prokaryote organismen?

1. bacterien en protisten
2. bacterien en archebacterien
3. bacterien, archebacterien en schimmels
4. bacterien

domein: Archaea

rijk: Archaea

- veel overeenkomsten met bacterien

- extremofiel: leven voornamelijk onder extreme omstandigheden

- hoofdzakelijk anaeroob

- primitief

domein: Bacteria

rijk: eubacteria

- veel meer biodiversiteit dan bij Archaea

- ongeslachtelijke voortplanting

- zeer klein

- circulair DNA

- geen membraangebonden organellen

- WEL een celwand

Domein: -

Rijk: -

virussen

- leven niet -> gastheer nodig

- DNA of RNA (enkel- of dubbelstrengs)

- eiwitmantel/capside (spike-eiwitten)

- soms een envelop (koolhydraten of eiwitten)

domein: Archaea - rijk: Archaea

• veel overeenkomsten met bacterien
  
• extremofiel: leven voornamelijk onder extreme omstandigheden (diep in de zee, bij een geothermische bron, zwavelput etc)
  
• hoofdzakelijk anaeroob
  
• primitief
  

domein: Bacteria rijk: eubacteria

- celonderdelen: BINAS 79A

- veel meer biodiversiteit dan bij Archaea

- ongeslachtelijke voortplanting

- zeer klein

- circulair DNA in 

- geen membraangebonden organellen (Golgi, ER, chloroplasten en mitochondrien

- WEL een celwand

Voortplanting bij prokaryoten

ongeslachtelijk

mitotische celdelingen

• wel: DNA replicatie
  
• niet: vorming van een spoelfiguur
  

onder optimale condities zeer hoge delingssnelheid: om de 20 minuten

Snel en handig genetische informatie uitwisselen: plasmiden

Extrachromosomaal

Circulair

Dubbelstrengs

Nuttige genen die snel selectievoordeel opleveren

ZEER nuttig in de bioindustrie

Alternatieve wijzen van voortplanting bij bacteriën

Conjugatie

• uitwisseling van plasmiden tussen soortgenoten

Transformatie

• opnemen van plasmiden

Geef voorbeelden van optimale condities voor snelle bacteriële groei.

Ongeslachtelijke voortplanting leidt tot weinig genetische variatie. Leg dit uit

De mutatiefrequentie tijdens de DNA-replicatie van het genoom van een bacterie ligt vele malen hoger dan die bij DNA-replicatie van een eukaryoot organisme.
- Geef een nadeel van een hogere mutatiefrequentie
- Geef een voordeel van een hogere mutatiefrequentie

Virussen

Domein: -

Rijk: -

geen organismen! 

Virussen zijn niet ingedeeld in een domein en rijk. Om welke reden is dit?

Globale opbouw van een virus (BINAS 77A en 77B)

nucleïnezuur

- DNA of RNA

- enkel- of dubbelstrengs

eiwitmantel/capside

- spike-eiwitten

soms een envelop

- koolhydraten

- eiwitten

Virale reproductie: ALTIJD afhankelijk van gastheercel

DNA-virus

retrovirus

bij BS 2

opdrachten 23 t/m 33