LES 1 VOORKENNIS ACTIVATIE: CELLEN STAAN AAN DE BASIS - VOORTPLANTING - EVOLUTIE

VOORTPLANTING EN BIODIVERSITEIT

Doel:

Leerlingen begrijpen het belang van geslachtelijke voortplanting voor de biodiversiteit, aan de hand van het voorbeeld van de sneeuwluipaard. Ze leren de basisbegrippen van de celdeling (mitose en meiose) en de rol van DNA en chromosomen hierin.

Belangrijke begrippen:

chromosomen / DNA / geslachtelijke voortplanting / mitose en meiose (celdelingen) / bevruchting / genetische variatie /  crossing-over / biodiversiteit / genetische variatie / natuurlijke selectie

Stel je voor dat alle sneeuwluipaarden er hetzelfde uitzien en dezelfde eigenschappen hebben. Wat zou dat betekenen voor hun overlevingskansen?

Het belang van biodiversiteit en geslachtelijke voortplanting voor het ecosysteem

Het uitsterven van de sneeuwluipaard zou een aanzienlijke verstoring veroorzaken in het delicate evenwicht van het hooggebergte-ecosysteem. De gevolgen zouden zich niet alleen beperken tot de directe prooi van de sneeuwluipaard, maar zouden zich door het hele ecosysteem verspreiden.

Stabiliteit: Een ecosysteem met veel verschillende soorten is stabieler. Als één soort verdwijnt, zijn er vaak andere soorten die dezelfde functie kunnen overnemen.

Resilientie (weerbaarheid): Een biodiverse omgeving kan beter omgaan met veranderingen, zoals klimaatverandering of natuurrampen.

Ecosysteemdiensten: Biodiversiteit levert ons talloze 'ecosysteemdiensten', zoals het zuiveren van lucht en water, bestuiving van planten en de productie van voedsel.

En hoe zorgt geslachtelijke voortplanting voor die biodiversiteit?

Genetische variatie: Bij geslachtelijke voortplanting worden genen van twee ouders gecombineerd. Dit zorgt voor genetische variatie binnen een soort.

Aanpassing: Dankzij die variatie kunnen soorten zich beter aanpassen aan veranderende omstandigheden. Sommige individuen zullen bijvoorbeeld beter bestand zijn tegen droogte of ziektes.

Natuurlijke selectie: Individuen met gunstige eigenschappen hebben een grotere kans om te overleven en zich voort te planten. Op deze manier worden gunstige eigenschappen doorgegeven aan de volgende generaties en toenemen in de populatie.

Wat is het effect van natuurlijke selectie?

1. Het heeft geen invloed op populaties
2. Het vermindert genetische variatie
3. Gunstige eigenschappen worden doorgegeven

Wat is een voordeel van een biodiverse omgeving?

1. Verlies van ecosysteemdiensten
2. Grotere kans op uitsterven
3. Minder soorten in het ecosysteem
4. Beter omgaan met veranderingen

Wat bevordert geslachtelijke voortplanting?

1. Vermindering van aanpassingsvermogen
2. Afname van biodiversiteit
3. Genetische variatie binnen een soort
4. Verlies van natuurlijke selectie

Wat is een gevolg van het uitsterven van de sneeuwluipaard?

1. Verstoring van het ecosysteem
2. Meer stabiliteit in het ecosysteem
3. Toename van de biodiversiteit
4. Geen invloed op andere soorten

Chromosomen

Chromosomen zijn lange dunne draden die gevormd worden uit eiwitten en DNA.

Het DNA bevat de erfelijke informatie.

Een gen is een stukje DNA die de informatie bevat voor één erfelijke eigenschap.

Bijvoorbeeld: vachtdikte of staartlengte. 

Een sneeuwluipaard heeft 38 chromosomen in de lichaamscellen die 19 chromosoomparen vormen. Een cel die chromosoomparen bevat noemen we een diplo 

 Dit noteren we als:  2n = 38

 

Elke chromosoom van een chromosomenpaar bevat dezelfde erfelijke informatie. Bijvoorbeeld:  een gen voor vachtdikte van moeder en een van vader.

Mitose

Mitose wordt ook wel 'gewone celdeling' genoemd.

Mitose produceert nieuwe lichaamscellen voor...

Groei: Als je groeit, worden er voortdurend nieuwe cellen gemaakt door mitose.

Herstel: Wanneer je bijvoorbeeld een snee hebt, delen huidcellen zich door mitose om de wond te dichten.

Vervanging: Oude of beschadigde cellen worden vervangen door nieuwe cellen die ontstaan door mitose.

Fasen mitose

Interfase: De cel bereidt zich voor op de deling door DNA te dupliceren.

Profase: De chromosomen worden zichtbaar en de kernmembraan verdwijnt.

Metafase: De chromosomen rangschikken zich in het midden van de cel.

Anafase: De chromatiden (helften van een chromosoom) worden uit elkaar getrokken naar tegenovergestelde polen van de cel.

Telofase: Er ontstaan twee nieuwe kernmembranen rond de chromosomen en de cel deelt zich in twee.

Alle nieuwe lichaamscellen krijge dezelfde genetische informatie ofwel erfelijke informatie. Informatie die van generatie op generatie wordt doorgegeven.

Wat is mitose?

1. Een type mutatie
2. Gewone celdeling

Hoeveel chromosomen heeft een sneeuwluipaard?

1. 46 chromosomen
2. 38 chromosomen

Wat zijn chromosomen?

1. Dunne draden van eiwitten en DNA
2. Structuren in de mitochondriën

Meiose

Geslachtscellen worden gemaakt uit lichaamscellen. 

Een lichaamscel van een sneeuwluipaard heeft 2n = 38.

De celdeling waarmee geslachtscellen gemaakt worden, noemen we meiose.

Meiose is een reductiedeling en dat betekent dat het aantal chromosomen gehalveerd wordt. 

De mannelijke geslachtscellen worden zaadcellen genoemd.

De vrouwelijke geslachtscellen worden eicellen genoemd.

Een geslachtcel van een sneeuwluipaard is een haploïde cel en dat geven we aan met 1n = 19 chromosomen.

Er is sprake van een bevruchting wanneer de celkern van een zaadcel samensmelt met de celkern van een eicel. 

Haploïde en diploïde

De bakkerij-analogie

Haploïde cel: Stel je een bakker voor die maar één recept heeft voor een brood. Dit is een haploïde cel: hij heeft slechts één set instructies (genen) om een brood te maken.

Diploïde cel: Nu heeft de bakker twee kookboeken met dezelfde recepten. Dit is een diploïde cel: hij heeft twee sets instructies, één van elke ouder.

De bibliotheek-analogie

Haploïde cel: Stel je een bibliotheek voor met slechts één exemplaar van elk boek. Dit is een haploïde cel: hij heeft slechts één set genen (de "boeken" in de bibliotheek).

Diploïde cel: Nu heb je een bibliotheek met twee exemplaren van elk boek. Dit is een diploïde cel: hij heeft twee sets genen.

Wat gebeurt er tijdens de meiose?

1. Nieuwe lichaamscellen ontstaan
2. Genetisch materiaal verdubbelt
3. Chromosomen worden gehalveerd
4. Cellen delen zich volledig

01:37

Hoe wordt een chromosomenportret genoemd?

1. kartogram
2. kargogram
3. karyogram
4. karpogram

02:09

Wanneer is er sprake van een bevruchting?

02:35

Wat wordt bedoeld met het begrip 'diploïde' en 'haploïde'?

02:45

Hoe wordt de eerste fase van de mitose en meiose genoemd?

1. Anafase
2. Telofase
3. Profase
4. Interfase

Over welk onderdeel van deze les zou je graag nog een extra uitleg willen ontvangen?

Plaats de begrippen in de juiste volgorde.

Telofase

Cytokinese

Profase

Anafase

metafase

Einde van les 1

Belangrijk om te onthouden is dat door middel van geslachtelijke voortplanting genetische variatie ontstaat. 

Zonder overdracht van erfelijke informatie en de afwezigheid van genetische variatie zou evolutie niet mogelijk zijn. 

Les 2 Genotype en fenotype

LEERDOELEN

De leerlingen kunnen het verschil tussen genotype en fenotype uitleggen.

De leerlingen kunnen de begrippen erfelijke eigenschap, chromosoom, chromosoompaar, genetische variatie en natuurlijke selectie toepassen op een organisme (de sneeuwluipaard) en op populatieniveau.

De leerlingen kunnen het verband leggen tussen genetische variatie, genotype en fenotype en het belang ervan voor het behoud van biodiversiteit.

Heb je je wel eens afgevraagd waarom sommige dieren er zo anders uitzien dan andere van dezelfde soort? Bij tijgers zien we bijvoorbeeld dat sommige een prachtige oranje vacht hebben met zwarte strepen, terwijl andere helemaal wit zijn. Hoe kan dat nou komen? 

Genotype

Het antwoord ligt in onze genen, de bouwstenen van ons lichaam. Elke eigenschap die we hebben, van onze oogkleur tot onze haarkleur, wordt bepaald door onze genen. Deze genen krijgen we van onze ouders (overerving) en ze bepalen ook hoe we eruit zien.

Bij tijgers is er een bijzonder gen dat ervoor zorgt dat sommige van hen een witte vacht krijgen in plaats van een oranje. Dit gen is eigenlijk een soort foutje in de code van het DNA. Dit foutje zorgt ervoor dat de tijger geen pigment aanmaakt in zijn vacht, waardoor hij wit wordt.

De verzameling van alle genen van een organisme, noemen we het genotype.

Maar waarom is dit zo belangrijk om te weten?

Het feit dat sommige tijgers een witte vacht hebben, vertelt ons iets over genetische variatie. Dat betekent dat er binnen een soort, zoals tijgers, verschillende versies van genen kunnen bestaan. Deze variatie is ontzettend belangrijk voor het overleven van een soort. Stel je voor dat alle tijgers er precies hetzelfde uitzien. Als er dan een ziekte komt die specifiek een bepaalde kleur vacht aanvalt, zouden alle tijgers in gevaar zijn. Maar als er verschillende kleuren zijn, is de kans groter dat er een aantal tijgers overleven die niet gevoelig zijn voor die ziekte.

En wat heeft dit nou te maken met de sneeuwluipaard waar we het in de les over hadden?

Net als bij tijgers, zorgt genetische variatie ervoor dat sneeuwluipaarden verschillende eigenschappen hebben. Sommige hebben een dikkere vacht, andere zijn beter in het klimmen. Al deze verschillen maken dat de soort als geheel beter bestand is tegen veranderingen in de omgeving.

Fenotype

De manier waarop het genotype zich uit of zichtbaar wordt, noemen we het fenotype. 

Oogkleur = genotype

Blauwe of bruine ogen = fenotype

Hoe heet het proces tijdens meiose waardoor genetische variatie ontstaat?

Deze vraag maakt een koppeling met les 1 over de uitleg crossing-over tijdens meiose.

Genotype

Stel je voor dat je een uitgebreide bouwtekening hebt voor een huis. Deze tekening bevat alle details, van de fundering tot de kleur van de muren. Het DNA in elke cel van je lichaam is als zo'n gedetailleerde bouwtekening. Het bevat alle informatie die nodig is om jou te maken, van je oogkleur tot je lengte. Dit hele pakket aan genetische informatie noemen we het genotype.

Fenotype

Het fenotype is het zichtbare resultaat van je genotype. Het zijn alle eigenschappen die je kunt waarnemen, zowel aan de buitenkant (zoals kleur bakstenen, geplastificeerdde raamkozijnen, zwarte voordeur van hout, luifel boven het terras) als aan de binnenkant (zoals een bruin bankstel, een vloerkleed van wol, schilderijen aan de muur).

Je kunt niet zien welke bloedgroep je hebt, maar je kunt het wel meetbaar maken door een bloedtest.

Kun je zelf een voorbeeld bedenken waarbij de begrippen genotype en fenotype toegepast kunnen worden? Zoek op het internet afbeeldingen op om jouw antwoord te visualiseren.