V4 - T4: Evolutie - Herhaling

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Herhaling

V4

Thema 4

Evolutie

BS1: 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 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

BS1: zelforganisatie

Eenheden uit een bepaald organisatieniveau (toevallig) samenkomen en daardoor nieuwe eigenschappen krijgen op een hoger organisatieniveau

Voorbeelden

• Organische moleculen uit de oersoep vormen gezamenlijk de eerste oercellen
• Celdifferentiatie
• Populatievorming

BS1: prokaryoot <-> eukaryoot

prokaryoot

• Organismen zonder een echte celkern in de cellen
• Altijd eencellig
• Domeinen: bacteriën en archaea

eurkaryoot

• Organismen met echte celkernen in de cellen
• Vaak meercellig maar kunnen ook eencellig zijn
• Domein: eukyaroten (rijken: schimmels, planten en dieren)

BS1: autotroof <-> heterotroof

autotroof

• Organismen produceren voor hun eigen organische stoffen
• Nemen alleen anorganische stoffen uit hun omgeving op
• Fotoautotroof (energie uit licht), chemo-autotroof (energie uit chemische processen)

heterotroof

• Organismen 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)

Zeeanemoon

In afbeelding 3 zie je bijzondere zeeanemonen. Deze organismen vangen hun prooi met tentakels. De zeeanemoon Anthopleura elegantissima kan een symbiose (langdurige samenleving) aangaan met de alg Symbiodinium californium.

Wat voor organismen zijn de anemoon en de alg vóórdat ze de symbiose aangaan?

1. De anemoon en de alg zijn beide autotroof.
2. De anemoon en de alg zijn beide heterotroof.
3. De anemoon is autotroof en de alg is heterotroof.
4. De anemoon is heterotroof en de alg is autotroof.

BS1: Welk celtype hoort bij welk domein/rijk?

prokaryota

funghi 

(schimmels)

animalia

(dieren)

plantae

(planten)

BS1: Aan welke eigenschappen is een dierlijke cel te herkennen?

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 dezelfde Genusnaam

Dus: Jansen, piet en Jansen, ko

BS2: archaea <-> bacteriën

Archaea

• heel erg klein (elektronenmicroscoop)
• klein domein 
• extremofiel (kunnen overleven in extreme omstandigheden)

Bacteriën

• heel erg klein (elektronenmicroscoop)
  
• groot domein 
  
• circulair chromosoom in cytoplasma met losse plasmiden
  
• heterotroof (behalve cyanobacterien/blauwalgen)

BS2: voortplanting en genetische diversiteit bij prokyaroten 

deling

• snel en kost weinig energie
• dochtercellen zijn genetisch identiek
• toch genetische diversiteit door hoge mutatiesnelheid

Conjugatie

• uitwisseling van plasmiden
• uitwisseling door seks pilum (buis)
• toch genetische diversiteit door hoge mutatiesnelheid

BS1: Virussen en bacteriofagen

• extreem klein
  
• afhankelijk van gastheercellen
• laten niet alle levenskenmerken zien
• bevatten oppervlakte-eiwitten, eiwitmantel en DNA/RNA

bacteriofaag

• type virus dat bacterien infecteert
• kan worden gebruikt bij bestrijding bacteriele infectie

BS3: schimmels

• heterotroof
• eencellig of meercellig
• celwanden bevatten chitine

ééncellig

• gisten (bakkersgist)
• voortplanting door deling

meercellig

• schimmeldraden (hyfen)
• voortplanting door sporen
• mycelium (netwerk van schimmeldraden)
• paddestoelen

Terugblik: bacteriën en schimmels

Dit is juist!

Dit is onjuist!

Schimmels bestaan uit meerdere cellen dit noem je meercellige schimmels

Schimmels ruimen resten van dode organismen op in de natuur

Alle schimmels kun je eten

Schimmels veroorzaken geen ziektes bij mensen

Bacteriën bestaan uit één cel

Bacteriën bewerken voedsel in je darmen zodat het beter te verteren is

Bacterien kunnen voedsel NIET laten bederven

BS4: zie afbeelding hiernaast. Deze giraffen evolueren volgens de leer van...

1. Jean Baptiste de Lamarck
2. Charles Darwin

BS4: Darwinisme - evolutie volgens Charles Darwin

Pijlers van het Darwinisme

• Er is variatie binnen de populatie / elk individu in de populatie is anders dan anderen
• Er is te weinig draagkracht voor elk individu in de populatie (struggle for life)
• Sommige individuen hebben een selectievoordeel ten opzichte van anderen 
• Individuen met selectievoordeel hebben een grotere voortplantingskans en daardoor een grotere overlevingskans
• Door onderlinge voortplanting van individuen met selectievoordeel neemt frequentie van eigenschap in populatie toe.

Neo-Darwinisme: de variatie binnen een populatie heeft een genetische oorzaak: mutaties

BS4: Het juiste antwoord op een 'Darwinvraag'. Hoe is in de evolutie een bepaalde eigenschap ontstaan?

Een 'Darwin-antwoord' bestaat altijd uit de volgende elementen

• Benoem letterlijk: "Er is sprake van genetische diversiteit in de populatie" 
• Beschrijf op welke wijze de omgeving selectiedruk uitoefent op de populatie
• Beschrijf welk selectievoordeel sommige individuen (dan) hebben
• Benoem letterlijk: "Door onderlinge voorplanting wordt de gunstige eigenschap doorgegeven aan het nageslacht"

Gebruik NOOIT: "het organisme heeft zich aangepast" Dit is echt FOUT! Mutaties ontstaan door toeval!!

Sleutelwoorden in een Darwin-antwoord: genetische variatie, selectiedruk, selectievoordeel, onderlinge voortplanting

De volgende tekst is evolutionair niet juist opgesteld.
De ijsbeer paste zich aan aan zijn nieuwe, sneeuwrijke omgeving door zijn vacht wit te laten worden

Maak van de bovenstaande omschrijving een juist 'Darwinantwoord'.

BS5: homologie <-> analogie

homologie

• zelfde ontstaansgeschiedenis
• zelfde bouwplan
• verschillende functies

verwantschap

analogie

• verschillende ontstaansgeschiedenis
• verschillend bouwplan
• zelfde functies

GEEN verwantschap

BS5: Rudimentaire organen

• organen die in de loop van de evolutie hun functie hebben verloren
• organen kunnen zelfs verdwijnen
• voorbeelden: blindedarm bij de mens, bekken bij een walvis, dijbeen bij een slang

BS5: Cladistiek

afstammingsboom

clade (= tak)

• een groep organismen met overeenkomstige voorouder

splitsingspunten in cladogram

• dichotoom (van een tak naar twee takken)
  
• een gemeenschappelijke voorouder
• boven splitsing verschillen clades slechts in 1 eigenschap

splitsingspunt

BS5: In welk cladogram zijn C en D het meest verwant aan elkaar én zijn zij het meest verwant aan soort E in vergelijking tot soorten A en B?

BS5: Hoe in clades indelen?

Tot ver in de 20e eeuw:

• op basis van uiterlijke kenmerken

Vrij recentelijk: op basis van moleculaire homologie

• overeenkomsten in DNA sequenties
• overeenkomsten in eiwitbouw (homologie in aminozuurvolgorde (primaire structuur))

Hierdoor kunnen cladogrammen er totaal verschillend uitzien!

Een recente ontdekking op basis van indeling in moleculaire homologie laat zien dat walvissen zeer nauw verwant zijn aan hoefdieren.

Een blauwe vinvis is nauwer verwant aan een giraffe dan aan een haai.

BS5: cladistiek
Hiernaast zie je twee verschillende cladogrammen met daarin dezelfde organismen opgenomen.
Geef een mogelijke verklaring voor de verschillen in de cladogrammen.

BS6: Populatiegenetica

populatie

• alle individuen van een soort in een bepaald gebied, samen onderling voortplantend

genenpool

• alle allelen op alle loci in een populatie

genenpool wordt beinvloed door:

• gene flow (uitwisseling van genen tussen verschillende populaties)
• natuurlijke selectie (een allel kan een selectievoordeel of -nadeel hebben)
• seksuele selectie (vrouwtjes kunnen een bepaalde eigenschap prettiger vinden)
• genetic drift (niet verklaarbare verschuivingen in frequenties)
• founder effect (een kleine groep sticht een nieuwe populatie met andere verhoudingen)
• bottleneck effect (door een gebeurtenis blijft er een klein deel met andere verhouding over)

BS6: Populatiegenetica

allelfrequentie

• geeft aan hoe vaak een allel (van één gen) voorkomt in de populatie;
• uitgedrukt als een getal tussen 0 en 1
• dus een allelfrequentie van 0,852 geeft aan dat 85,2 van alle allelen in de populatie dat betreffende allel is

genotypefrequentie

• geeft aan hoe vaak een genotype voorkomt in de populatie
• uitgedrukt tussen 0 en 1
• dus een genotype frequentie van 0,761 geeft aan dat 76,1 van de individuen van de populatie dat betreffende genotype hebben

• founder effect (een kleine groep sticht een nieuwe populatie met andere verhoudingen)
• bottleneck effect (door een gebeurtenis blijft er een klein deel met andere verhouding over)

BS6: Populatiegenetica - Hardy-Weinberg

er geldt

• indien er geen sprake is van welke vorm van selectie, gene flow, etc blijven allelfrequenties in  de volgende generaties gelijk
• p = allelfrequentie van dominante allel (A); 
• q = allelfrequentie van recessieve allel (a);
• p^2 = genotypefrequentie van de homozygoot dominante individuen
• 2pq = genotypefrequentie van de heterozygote individuen
• q^2 = genotype frequentie van de homozygoot recessieve individuen
• Er geldt dan ook: p + q = 1

genotypefrequentie

• geeft aan hoe vaak een genotype voorkomt in de populatie
• uitgedrukt tussen 0 en 1
• dus een genotype frequentie van 0,761 geeft aan dat 76,1 van de individuen van de populatie dat betreffende genotype hebben

• founder effect (een kleine groep sticht een nieuwe populatie met andere verhoudingen)
• bottleneck effect (door een gebeurtenis blijft er een klein deel met andere verhouding over)

p​2​​+2pq+q​2​​=1

BS6: Populatiegenetica - een voorbeeld

Bij een hagedissensoort komen twee allelen voor voor een gen in schubkleur. Het allel voor rode schubben is dominant over het allel voor oranje schubben. Er is geen sprake van een selectievoordeel op één van deze allelel en de populatie verkeert in Hardy-Weinberg evenwicht. 

Deze populatie blijkt uit 272 individuen te bestaan waarvan er 158 rode schubben heeft. 

Bereken op één decimaal nauwkeurig welk percentage hiervan heterozygoot is.

1. Werk deze opgaven op papier uit. 
   
2. Maak een foto van je uitwerking
   
3. Upload de foto op de volgende slide
   

Uitwerkingen oefenvraag Hardy-Weinberg

Stap 1

158 van 272 zijn rood-geschubd

158/272 = 0,581

dus p^2 + 2pq = 0,581

Stap 2

272 - 158 = 114 zijn 

oranjegeschubd

q^2 = 114/272

q^2 = 0,419

q = wortel(0,419)

q = 0,647

Stap 3

p = 1 - q

p = 1 - 0,647

p = 0,353

Stap 4

heterozygoot = 2pq

2pq = 2 * 0,353 * 0,647

2pq = 0,457

dus 45,7 procent van populatie is heterozygoot

Stap 5

0,457 * 272 = 124 individuen van de 158 roodgeschubden zijn heterozygoot

124/158 * 100% = 78,5 %

van de roden zijn heterozygoot 

BS7: Soortvorming

Cladogram = dichotoom

UIt een soort kunnen twee nieuwe soorten ontstaan

maar...

evolutionaire processen zoals mutatie, selectiedruk, selectie verklaren niet waarom meerdere soorten uit één voorouder kunnen ontstaan.

Het ontstaan van twee soorten uit één gemeenschappelijke soort voorouder wordt soortvorming genoemd.

BS7: Soortvorming door allopatrische soortvorming

Allopatrische soortvorming

• geografische isolatie
  
• verschil in selectiedruk in beide nieuwe omgevingen
  
• selectie op verschillende eigenschappen
  
• na verloop van tijd: populaties kunnen niet meer onderling voortplanten
  

BS7: Soortvorming door sympatrische soortvorming

Sympatrische soortvorming

• geen geografische isolatie: beide populaties blijven in zelfde habitat
  
• andere wijze van isolatie
  
• gevolg van isolatie: het niet meer herkennen van soortgenoten
  
• na verloop van tijd: populaties kunnen niet meer onderling voortplanten
  

BS7: isolatie bij sympatrische soortvorming
Bij sympatrische soortvorming isoleren populaties zich niet door een geografische barriere. Hoe kan er binnen hetzelfde ecosysteem toch sprake zijn van isolatie zodat er soortvorming kan plaatsvinden?
LET OP : meerdere antwoorden kunnen goed zijn

1. chronologische isolatie populaties planten zich voort in andere perioden van het jaar
2. ethologische isolatie vrouwtjes herkennen de balts van de mannetjes van de andere populatie niet meer
3. moleculaire isolatie door fouten tijdens de meiose is een individu niet meer in staat om voort te planten met soortgenoten behalve diegene die dezelfde afwijking hebben

BS7: Eiland theorie

De eiland theorie voorspelt de grootte van de biodiversiteit van geïsoleerde gebieden zoals eilanden, bergtoppen, meren en bossen.

BS7: Eiland-theorie
Welke conclusie kan je trekken uit de afbeelding?

1. Hoe meer soorten er al op een eiland aanwezig zijn, hoe groter de immigratie
2. Hoe meer extinctie er is op een eiland, hoe meer soorten er zullen zijn
3. De immigratie van nieuwe soorten en de extinctie van al aanwezige soorten zijn afhankelijk van de hoeveelheid soorten die er op het eiland zijn
4. Meer immigratie betekent meer extinctie

BS7: Eiland-theorie
Welke conclusie kan je trekken uit de afbeelding hiernaast?

Tips ter voorbereiding op de toets

• Leer alle begrippen eerst uit je hoofd
• Spendeer meer tijd aan oefenen dan aan leren
• Oefen vooral veel met de vaardigheden 
• Bekijk bronnen altijd kritisch

Waar vind je meer oefenmateriaal?

• Examentrainer in je boek (achterin het hoofdstuk)
• biologiepagina.nl (kies 4V > Evolutie in kolom biologie voor jou)
• bioplek.org (vooral animaties)

Succes!!!