H21 Op weg naar het examen

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

H21 Op weg naar het examen

Leerdoelen ST7

DNA en genetisch modificeren:

1. Je kent het proces van DNA naar eiwit (transcriptie -> splicing ->  translatie -> vouwing) en kunt deze kennis toepassen in een context

2. Je kent de volgende DNA technieken en kunt hun nut en toepassing toelichten:

- DNA Sequencing

- Kloneren (Plasmide toevoegen aan bacteriën)

- CRISPR-CAS 

- Knock-out genes

Orgaanfuncties en orgaanstelsels:

3. Je kunt de warmteregulatie in organismen beschrijven 

4. Je kunt  de functie van hemoglobine uitleggen aan de hand van hoe zuurstofverzadiging van hemoglobine is geregeld. 

Evolutie:

5. Je kunt  het proces van evolutie uitleggen aan de hand van de volgende begrippen:

- Genetische variatie

- Natuurlijke selectie

- Fitness

6. Je kunt fylogenetische stambomen (cladogrammen) interpreteren 

Leerdoelen ST7 vervolg

Ecologie, mens en milieu

7. Je kunt de energiestromen in een ecosysteem beschrijven en toelichten hoe deze door ecologische ontwikkelingen kan veranderen

8. Je kunt het versterkt broeikaseffect uitleggen

- Je het concept van gwp van ieder broeikasgas toelichten

9. Je kunt het concept van kantelpunten en stabiliteit van evenwichten in ecosystemen toelichten.

10. Je kunt bedenken en toelichten hoe organismen invloed kunnen hebben op de abiotische factoren van een ecosysteem

Evolutie

Evolutie

Voorwaarden:
- Genetische variatie 

- Strijd om voorzieningen (voedsel, ruimte, partners)

Natuurlijke selectie:
De individuen in de populatie die vanwege hun erfelijke eigenschappen het best aangepast zijn aan de omgeving en daardoor de strijd om voorzieningen winnen en meer voortplanten geven hun eigenschappen door aan de volgende generatie. 

De natuur selecteert dus de gunstige eigenschappen voor overleven en verwijderd de ongunstige eigenschappen

Op welke twee manieren ontstaat genetische variatie in een populatie?

Selectiedruk

In een natuurlijke omgeving heersen er altijd verschillende typen selectiedruk op iedere populatie organismen

De selectiedruk kan zijn:

- Een predator in de omgeving

- Het voedselaanbod 

- De temperatuur 

- hoeveelheid zonlicht 

- Hoeveelheid water

- sneeuw

Belangrijk verband:

Is er weinig selectiedruk -> veel genetische variatie

Hoge selectiedruk -> weinig genetische variatie

Verwantschap

Volgens de evolutieleer zijn alle organismen op aarde aan elkaar verwant 

Alle organismen op aarde delen namelijk één gemeenschappelijke voorouder.

Fylogenetische stamboom / cladogram

- Hoe langer geleden de gemeenschappelijke voorouder hoe minder verwant twee soorten aan elkaar

- De stamboom is verdeeld in clades

- Iedere organisme van één clade delen een gemeenschappelijke eigenschap

Allelfrequentie

W = 13/18 

w = 5/18

Belangrijke begrippen binnen de evolutie

Gene flow

Flessenhalseffect 

Stichtereffect

Genetic drift: Flessenhalseffect en stichtereffect zijn voorbeelden van genetic drift: een grote verandering in de allelfrequentie door toeval

DNA en genetische modificatie

Genetisch modificeren

Belangrijke voorkennis:

Bouw van DNA 

DNA -> Transcriptie -> mRNA -> translatie -> Eiwit (aminozuurketen)

Eiwitstructuur (Primair, secundair, tertiair)

Genexpressie

CRISPR-CAS

Clustered Regular Interspaced Palindromic Repeats

Palindroom

Palindroom

CRISPR-Cas gentechnologie

Door het injecteren van een CRISPR-Cas complex in een cel kun je specifieke genen opsporen (doordat je een specifiek gidsDNA gebruikt).

CRISPR-Cas gentechnologie

Als een target gen wordt geknipt door CRISPR-Cas wordt het daarna door de cel hersteld maar meestal verkeerd: knock-out genen (het gen is uitgeschakeld)

Je kunt dan de functie van het gen onderzoeken.

Veel onderzoek bij muizen: knock-out muizen.

CRISPR-Cas gentechnologie

Je kunt zelfs een defect gen knippen en een nieuw gen toevoegen als gentherapie.

Je knipt dan het defecte 

gen eruit en voegt een 

werkend gen toe in de hoop

dat het werkende gen wordt

ingebouwd bij herstelacties.

Hemoglobine verzadiging

Hemoglobine

Elk hemoglobine-molecuul kan 4 O2 moleculen binden.

Dan ontstaat HbO2 = oxihemoglobine

De bindingsreactie is een evenwichtsreactie.

                                    Hb + O2 <-> HbO2

Transport O2

Hb + O2 ---> HbO2

Pijl naar rechts (zuurstofbinding) wanneer:

veel O2 aanwezig is in een vloeistof / weefsel = hoge zuurstofspanning (pO2)

weinig CO2 aanwezig is in een vloeistof/ weefsel = lage koolstofdioxidespanning (pCO2)

relatief lage temperaturen

relatief basisch milieu 

Transport O2

Hb + O2 <--- HbO2

Pijl naar links (zuurstofbinding) wanneer:

weinig O2 aanwezig is in een vloeistof / weefsel = lage zuurstofspanning (pO2)

Veel CO2 aanwezig is in een vloeistof/ weefsel = hoge koolstofdioxidespanning (pCO2)

relatief hoge temperaturen

relatief zuur milieu 

Situatie in longblaasjes 

(zuurstofopname van hemoglobine)

• hoge pO2
  
• lage pCO2
• relatief lage temperaturen
• relatief basisch milieu (hoge pH)

Situatie in alle andere weefsels / organen

(zuurstofafgifte van hemoglobine)

• lage pO2
  
• hoge  pCO2
• relatief hoge temperaturen (door verbranding)
• relatief zuur milieu (lage pH)  (door veel CO2 van dissimilatie)

Verzadigingskromme

zuurstofverzadiging = de waarde die aangeeft hoeveel procent van de hemoglobine in de rode bloedcellen zuurstof heeft gebonden.

Temperatuur

Bij een hogere temperatuur verschuift de curve naar rechts.

Bij hogere temperaturen laat zuurstof makkelijker los van Hb

pCO2

Bij een hogere CO2 concentratie verschuift de curve naar rechts.

Bij meer CO2 laat O2 makkelijker los van Hb

pH

Bij een lagere pH waarde verschuift de curve naar rechts.

In een zuurder milieu laat O2 makkelijker los van Hb.

Wat is de O2 verzadiging in de bovenstaande situaties?

Hoeveel % zuurstof wordt dus afgegeven aan de hartspier en aan het vetweefsel?

Hemoglobine

Elk hemoglobine-molecuul kan 4 O2 moleculen binden.

Dan ontstaat HbO2 = oxihemoglobine

De bindingsreactie is een evenwichtsreactie.

                                    Hb + O2 <-> HbO2

Myoglobine

In de spieren zit myoglobine. 

Dit bindt bij lage zuurstofspanningen 

beter aan zuurstof dan hemoglobine. 

Dit is handig om in de spieren extra 

zuurstof over te nemen van Hb. 

Foetaal hemoglobine

In ongeboren kind: foetaal 

hemoglobine dat net iets beter

zuurstof bindt dan hemoglobine:

kan daardoor in de placenta het

zuurstof overnemen van de

hemoglobine van de moeder.

Oefenopdrachten

In eindexamensite.nl

Warmteregulatie

De hypothalamus 

De hypothalamus is het regelcentrum van het lichaam. 

Het krijgt informatie van receptoren (sensoren) in het lichaam over:

Lichaamstemperatuur:

- Kerntemperatuur

- Schiltemperatuur

Bloedsamenstelling:

- Bloedsuikerspiegel

- Osmotische waarde bloed

- Hormoonspiegels

Bloeddruk en hartslag

Stress en emoties

Slaap en waakritme

Spijsvertering en verzadiging

Wat doet de hypothalamus met deze informatie?

Moet iets worden aangepast dan stuurt de hypothalamus signalen via zenuwcellen of via hormonen door naar de hypofyse.

De hypofyse:

• Belangrijkste hormoonklier van het lichaam.
• Maakt heel veel verschillende hormonen
• Wordt aangestuurd door de hypothalamus

De hypothalamus verteld met behulp van Releasing Hormonen de hypofyse welk hormoon er moet worden afgegeven. 

Lichaamstemperatuur kern

Norm: 37°C

Regelcentrum: Hypothalamus

Receptor: Hypothalamus

Effector: Kringspieren in de bloedvaten/ zweetklieren/ stofwisseling/ spieren

Effect: verhoging/ verlaging warmteverlies

Lichaamstemperatuur schil

Norm: variabel

Regelcentrum: hypothalamus

Receptor: huid

Effectoren: kringspieren in de bloedvaten/ zweetklieren/ stofwisseling/ spieren

Effect: verhoging/ verlaging warmteverlies

Te koud/ te warm

Bij onderkoeling: enzymen werken trager, afweersysteem werkt niet meer goed, vitale organen raken verstoord.

Bij oververhitting: uitdroging, flauwvallen, nierschade.

Koorts

Reactie van je lichaam op een infectie.

Bij een infectie produreren witte bloedcellen cytokine (soort waarschuwingsstofje).

Cytokine beinvloed de hypothalamus -> de normtemperatuur wordt verhoogd. 

Bij een hogere temperatuur is er een hogere productie van afweerstoffen/ antistoffen.

Inhoud / oppervlakte 

Ecologie, mens en milieu

Duurzaamheid

Kenmerken:

De gebruikte voorraad gaat niet op:

- Wind

- Zonlicht

- Biobrandstof

Komt de brandstof uit de korte koolstofkringloop (=duurzaam) of uit de lange koolstofkringloop (= niet duurzaam)?

Criteria:

Kun je het product langdurig gebruiken zonder het milieu te vervuilen of het broeikaseffect te versterken?

Versterkt broeikaseffect

Toename broeikasgas -> meer zonlicht terug gereflecteerd naar aarde opp. door ozonlaag

GWP van verschillende broeikasgassen:

Definitie GWP: 

Aardopwarmingsvermogen is een aanduiding voor de mate waarin een broeikasgas kan bijdragen tot de klimaatopwarming. De internationaal gebruikte afkorting is GWP (van global warming potential). Het is een relatieve maat, die het aardopwarmingsvermogen van een broeikasgas aangeeft vergeleken met dat van koolstofdioxide (CO2); meer bepaald, het opwarmingsvermogen in een periode van 100 jaar van 1 kg van het gas ten opzichte van 1 kg CO2.

Kantelpunten

Processen waarbij een positieve feedbackloop wordt gestart:

Voorbeeld:

Smelten ijskap

Wit ijs -> reflecteert licht (warmte) 

Gesmolten ijs -> water -> absorbeert warmte -> meer opwarming -> meer ijs smelt -> meer water -> meer absorptie warmte -> etc. 

3 documentaire / Film

The serengeti rules 

Life on our planet Episode 8

Gattaca