Samenvatting Biologie Hoofdstuk 1!!

Basisstof 1 Wat is biologie?

Biologie: is de studie van de organismen, zoals planten, dieren en mensen.

Alle organismen vertonen levensverschijnselen: groei, ontwikkeling, stofwisseling en voortplanting. Vertoont een organisme geen levensverschijnselen meer, dan is het dood. Dingen die nooit geleefd hebben zijn levenloos.

Stofwisseling: alle chemische (scheikundige) reacties.
Er worden veel stoffen omgezet in andere stoffen. Enzymen versnellen (katalyseren) deze reacties. Elk individueel organisme heeft een levensloop. Als hij doodgaat stopt deze. Er is geen extra exemplaar van deze persoon. Onder ontwikkeling verstaan we het optreden van veranderingen inde bouw en het functioneren van het individu of van bepaalde delen ervan.
• Elk soort heeft een levenscyclus, want na zijn/haar dood is er nageslacht die de cyclus voortzet.

Basisstof 2 Natuurwetenschappelijk onderzoek.

• Volgens de generatio spontanea theorie kunnen organismen vrij plotseling ontstaan uit levenloze of dode materie.
• Volgens Aristoteles bevatten deze sluimerende levenskrachten. Als de omstandigheden gunstig waren, kon er iets ontstaan.
• Redi (1626-1698) twijfelde als een van de eersten aan de generatio spontanea theorie. Hij probeerde z’n gelijk te bewijzen, maar dat mislukte.
• Van Leeuwenhoek (1632-1723) ontdekte met een microscoop veel eencellige organismen, daardoor kreeg de generatio spontanea theorie nog meer aanhang.
• Needham en Spallanzani probeerden te bewijzen dat de generatio spontanea onzin was. Maar niemand geloofde hen. Uiteindelijk gaf Louis Pasteur (1822-1895) de doorslag.

Fasen van een natuurwetenschappelijk onderzoek:

1. Observatie; hierbij wordt een bepaald natuurverschijnsel waargenomen dat in aanmerking komt voor verder onderzoek.
2. Probleemstelling; de onderzoeker ervaart de waarneming als een probleem.
3. Hypothesevorming logische verklaring geven;
4. Experimentele fase; testen of de hypothese juist of onjuist is. De onderzoeksvraag wordt beantwoord en verwachting wordt uitgesproken.
5. Resultaten; waarnemingen verrichten, (meet)gegevens verzamelen, weergeven in grafieken, tabellen en diagrammen
6. Conclusie; resultaten vergelijken met de verwachting, eventueel een nieuwe hypothese opstellen en naar aanleiding daarvan een nieuw experiment doen.

Verslag:

1. Titel.
2. Inleiding; achtergrondinformatie, beschrijving van wat je wilt onderzoeken, probleemstelling, hypothese, onderzoeksvraag, verwachting.
3. Werkplan; benodigdheden, proefopstelling, welke handelingen, wanneer.
4. Resultaten; verloop van de proef beschrijven, waarnemingen, meetresultaten in tabellen, grafieken en of diagrammen.
5. Conclusie en discussie; kritisch bekijken, analyseren, conclusie, hypothese beoordelen, eventueel nieuwe hypothese met onderzoeksplan.
6. Literatuur; bronvermelding

Basisstof 3 Organen, cellen en weefsels.

Orgaan: is een deel van een organisme met 1 of meer functies. Een groep samenwerkende organen noemen we een organenstelsel, zoals het verteringsstelsel en het bloedvaten stelsel.

Organen en organismen hebben vaak een vorm die past bij de functie.

[Het dijbeen is een bot. Botten mogen niet te zwaar zijn, maar moeten wel stevig zijn. Daarom is het bot langwerpig en hol. In de kop van het bot wordt de meeste kracht uitgeoefend, daarom lopen er plaatvormige beenbalkjes naar de plekken waar de meeste druk wordt uitgeoefend.]

Soms staat de vorm en het functioneren van een orgaan model voor een technisch ontwerp van een product.

In veel organen vindt uitwisseling van warmte of van stoffen plaats volgens het tegenstroomprincipe. Voorbeelden zijn de nieren en de placenta, en de kieuwen van vissen.

Organen zijn opgebouwd uit cellen. De cellen zijn heel verschillend van vorm. De vorm hangt samen met de functie. Meestal liggen de cellen met dezelfde vorm en functie bij elkaar. Zo’n groep heet een weefsel.
Tussen de cellen in de weefsels ligt tussencelstof. Het is dood materiaal en het kan hard of zacht zijn, dat hangt af van de functie.

Basisstof 4 De microscoop.

Microscopie:

Basisstof 5 Plantaardige en dierlijke cellen.

• Een ui is opgebouwd uit rokken. Rokken zijn sterk verkorte en verdikte bladeren

Organel: elk deel van een cel met een eigen functie. Een cel bestaat uit cytoplasma en kernplasma. In het plasma liggen alle organellen.
- Cytoplasma, daar komen verschillende typen organellen voor. Daar tussen bevind zich grondplasma (een stroperige vloeistof, bestaat uit water met allerlei opgeloste stoffen, o.a. zouten, eiwitten en vetachtige stoffen) De buitenste laag van het cytoplasma is een dun vlies, het celmembraan.
- Kernplasma, komt voor in de celkern. De buitenste laag van het kernplasma is kernmembraan. De celkern regelt de stofwisselingsprocessen binnen de cel.

Vacuolen: blaasje gevuld met vocht. Komt voor in het cytoplasma. Een vacuole is omgeven met een vacuolemembraan. Bij dierlijke cellen ontbreek de vacuole meestal. Bij plantaardige is hij er altijd. Bij jonge plantaardige cellen zijn er meerdere kleine die later samengevloeid tot één grote vacuole.

Wandstandig cytoplasma: als bij één grote centrale vacuole het cytoplasma in een dunne laag tegen de celwand ligt.

Bij planten bestaat het vacuolevocht uit water met opgeloste stoffen, zoals zouten, glucose en andere reservestoffen, afvalstoffen en kleurstoffen. De laatste zorgen voor de kleur bij bloemen en planten.
Dus: de kleur van bloemen en planten wordt dus veroorzaakt door de kleurstoffen in het vacuolevocht. De kleuren blauw, paars, roze en rood worden meestal door de kleurstof anthocyaan veroorzaakt.

Jonge plantencellen: proplastiden (kleine korrels)  Oudere plantencellen: plastiden  chloroplasten, chromoplasten en leukoplasten.

Chloroplasten (bladgroenkorrels): Er vindt fotosynthese (het proces waarbij doormiddel van licht glucose wordt gevormd uit water en koolstofdioxide) plaats. Er komt dan zuurstof vrij.
Chromoplasten (kleurstofkorrels): bevatten gele/rode pigmenten. Felle gele, oranje en rode kleuren worden hierdoor veroorzaakt. Chloroplasten en chromoplasten kunnen in elkaar overgaan Bv. bij het rijp worden van een vrucht, de kleur verandert dan. Denk maar aan een tomaat groen (onrijp)  rood (rijp).
Leukoplasten: kleurloos en kunnen zich ontwikkelen tot chloroplasten, chromoplasten en amyloplasten (zetmeelkorrels, daar is zetmeel in opgeslagen).

Het cytoplasma van een plantaardige cel vormt een stevig laagje om de cel, de celwand (de celwand zorgt voor stevigheid van de cel). Het is een tussenstof en behoort niet tot de cel. Tussen de cellen komt soms een intercellulaire ruimte voor. Die is gevuld met lucht.

Basisstof 6 De submicroscopische bouw van cellen.

Endoplasmatisch reticulum: netwerk van dubbele membranen die bijna tegen elkaar aanliggen in het cytoplasma zodat afgeplatte holten en kanaaltjes ontstaan. De ruimten tussen de membranen staan met elkaar in verbinding. Het zorgt voor transport van stoffen in de cel.

Het membranenstelsel van het ER gaat over in het kernmembraan. Dat is ook een dubbel membraan. De openingen in het kernmembraan, kernporiën, laten het kernplasma in contact komen met het cytoplasma.

In de kern komen één of meerde kernlichaampjes voor. In het kernplasma liggen chromosomen (deze zijn zichtbaar tijdens deling van de kern. Chromosomen bevatten de informatie voor erfelijke eigenschappen van een organisme. Deze informatie ligt vastgelegd in moleculen in de stof DNA).

Ribosomen: bolvormige organellen die een functie hebben bij de vorming van eiwitten (synthese). Ze liggen op de membranen van het ER, de rest komt vrij in het cytoplasma voor.

Golgi-systeem: bestaat uit opeengestapelde platte blaasjes, elk omgeven door een membraan. Eiwitten die in de ribosomen zijn ontstaan komen terecht in de ruimte tussen de membranen van het ER. Ze zijn nog niet af. Van het ER snoeren zich blaasjes af, die versmelten met het Golgi-systeem. Daar krijgen de eiwittenmoleculen hun uiteindelijke vorm.
Van het Golgi-systeem laten weer blaasjes los. Sommige blaasjes bevatten eiwitten, die buiten de cel worden afgegeven (secretie).

Op het ER liggen ribosomen  maken gedeelte eiwitten  van ER snoeren blaasjes af  blaasjes versmelten met het Golgi-systeem  eiwitten afgemaakt  Golgi-systeem snoeren blaasjes af (kunnen eiwitten bevatten)  blaasjes geven eiwitten af buiten de cel (secretie)

In dierlijke cellen worden ook lysosomen (bevat enzymen die een functie hebben bij de vertering van stoffen in de cel) van het Golgi-systeem afgesnoerd. Lysosomen blijven in de cel. De eiwitten in lysosomen zijn enzymen, ze versnellen de chemische reacties in ons lichaam.

Mitochondriën: zijn ronde of boonvormige organellen. In mitochondriën vind verbranding plaats (vooral glucose). Hierbij wordt met behulp van zuurstof energie vrijgemaakt voor processen in de cel. De energie die vrijkomt wordt tijdelijk opgeslagen in de moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat).
Ze bestaan uit een dubbel membraan, waarvan het binnenste membraan erg geplooid is.
De enzymen die verbranding mogelijk maken, liggen op het binnenste membraan.
Het aantal mitochondriën per cel is afhankelijk van de activiteit van de cel.

Chloroplasten in plantaardige cellen zijn gevuld met membranen, waartussen afgeplatte holten liggen. (De membranen lijken gerangschikt als stapels munten.) Op de membranen liggen de enzymen voor fotosynthese.

Het celmembraan vormt de grens tussen een cel en zijn omgeving. Het transport tussen de cel en zijn omgeving vind selectief (het celmembraan laat bepaalde stoffen de cel ingaan, maar houdt andere stoffen tegen) plaats. De samenstelling van het cytoplasma wordt dus geregeld via het celmembraan.

Celmembraan bestaat uit twee lagen fosfolipiden waar eiwitten in liggen. De eiwitmoleculen verschillen in grootte en sommigen hebben koolhydratenketens die naar buiten steken.

De organellen die tot nu toe zijn genoemd kunnen in plantaardige of dierlijke cellen worden aangetroffen. In bacteriën zijn bijna geen organellen te zien. Ze hebben geen kernmembraan. Ze hebben wel een celmembraan en een celwand. Een bacterie heeft geen ER, geen motochondrien, plastiden of vacuolen.

Deel: Bacterie Dierlijke cel Plantaardige cel
Celwand Ja Nee Ja
Celmembraan Ja Ja Ja
Vacuole Nee Soms Ja
Kernmembraan Nee Ja Ja
ER Nee Ja Ja
Mitochondriën Nee Ja Ja
Chloroplasten Nee Nee Ja
Chromoplasten Nee Nee Ja
Leukoplasten Nee Nee Ja

Basisstof 7 Diffusie en osmose.

Iedere cel staat in contact met zijn omgeving. Cellen nemen uit hun omgeving stoffen op of af. Bij op - en afname van deze stoffen spelen diffusie, osmose en actief transport een belangrijke rol.

Een oplossing bestaat uit een oplosmiddel en één of meerdere opgeloste stoffen.
Bij organismen is water het belangrijkste oplosmiddel. De concentratie geeft meestal aan hoeveel opgeloste stof er per volume-eenheid is.
Lage concentraties worden vaak uitgedrukt in ppm (parts per million) . 1ppm = 0.0001 %.

Bij gassen wordt het begrip druk (door het botsen van de moleculen tegen de wand van de beschikbare ruimte wordt er druk uitgeoefend op de wand) gebruikt i.p.v. concentratie. De druk wordt aangegeven met de letter p en wordt uitgedrukt in Pa (pascal) of in kPa (kilopascal).

Diffusie: De verplaatsing van een stof van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een lage concentratie van die stof. Diffusie vindt plaats in een gasvormig of vloeibaar medium. Diffusie komt tot stand doordat de moleculen van de gassen of van de vloeistoffen bewegen. Deze bewegingen zijn opgericht. Elk molecuul beweegt in een rechte lijn tot het tegen een ander molecuul botst. Hierdoor bewegen de moleculen naar alle kanten door de ruimte die het medium (vloeistof of gas) inneemt. Diffusie leidt tot een gelijkmatige verdeling van moleculen over de beschikbare ruimte.

De netoverplaatsing van een stof per tijdseenheid wordt diffusiesnelheid genoemd.

De diffusiesnelheid is afhankelijk van een aantal factoren:
- Van het diffusieopp. hoe groter het opp. des te sneller er diffusie plaats vindt.
- Van het druk- of concentratieverschil. Hoe groter het drukverschil of concentratieverschil is, des te sneller er diffusie kan plaatsvinden.
- Van de afstand, hoe kleiner de afstand des te sneller vindt er diffusie plaats.

Daarnaast is de diffusiesnelheid afhankelijk van de temperatuur, de aard van de diffunderende stof (o.a. de grootte van de moleculen) en het medium waarin de diffusie plaatsvindt. In gas verloopt de diffusie sneller dan in water.

Osmose: diffusie van water door een semi-permeabel (halfdoorlatend) (permeabel is doorlatend) membraan. Er treedt een netto-waterverplaatsing op van de oplossing met de laagste concentratie naar de oplossing met de hoogste concentratie. Hierdoor daalt de concentratie van deze laatste oplossing. Doordat er bij de oplossing met de laagste concentratie water weggaat, stijgt de concentratie van deze oplossing.

Osmotische waarde: is afhankelijk van het aantal opgeloste deeltjes per volume-eenheid. Hoe hoger de concentratie, des te hoger de osmotische waarde.
Osmose is diffusie van water door een semi-permeabel membraan. Osmose gaat van een plaats met een lage osmotische waarde naar een hogere osmotische waarde.

Basisstof 8 Membranen en het transport van stoffen.

Het celmembraan is voor eencellige de scheiding met de omgeving, met het externe milieu. (Enkele eencellige; het pantoffeldiertje en een amoebe.)

Elke individuele cel van een meercellig dier wordt omgeven door een dun laagje vloeistof, weefselvloeistof. De weefselvloeistof van een organisme vormt één geheel. Dat heet het interne milieu. Bloedplasma rekenen we ook hiertoe.

Het celmembraan noemen we selectief permeabel omdat het sommige stoffen wel doorlaat, en sommige stoffen niet.

Eiwitten in een cel zorgen voor de transporten van stoffen.

Concentratieverval: het transport kan alleen plaatsvinden van een plaats met een hoge concentratie van die stof naar een plaats met een lage concentratie van die stof.

Actief transport: Transport van stoffen door de celmembranen heen tegen het concentratieverval in. Dit is bijv. het geval bij glucosemoleculen en zij Na+, K+, en Ca² + ionen. Dit transport vindt plaats door andere transportenzymen. Dit kost energie. De energie die hier voor nodig is wordt geleverd door ATP-moleculen.

Passief transport: Transport van stoffen door de celmembranen heen met het concentratieverval mee. Dit gebeurt bijv. bij osmose. Dit kost geen energie.

Receptoreiwitten: sommige receptoreiwitten reageren met antistoffen, andere met stoffen die door de zenuwcellen worden afgegeven en weer andere met andere hormonen.

Stoffen kunnen een cel binnen zonder dat ze het celmembraan passeren. Ze gaan dan tegen de celwand aanliggen, en vormen op den duur een blaasje. Dat heet fagocytose bij vaste stoffen, en pinocytose bij vloeistoffen. Dit vindt veel plaats bij eencellige dieren. Aan het blaasje worden later verteringsenzymen (lysosomen bij dieren) toegevoegd.

Door een heleboel membranen is de cel verdeeld in een groot aantal compartimenten. Tussen deze compartimenten is diffusie en actief transport mogelijk. Ook blijkt het plasma als geheel te kunnen stromen.

Basisstof 9 Osmose bij planten.

Osmose speelt bij kruidachtige planten een belangrijke rol. De celmembraan en de vacuolemembraan bij plantencellen zijn volledig permeabele en vaak doordrenkt met vocht. Normaal heeft dat vocht een lagere osmotische waarde dan het cytoplasma en het vacuolevocht.
Gevolg hiervan: water stroomt vanuit de celwanden de cel in  het volume van de cel wordt groter  daardoor oefent de cel druk uit op de celwand (turgor)  de celwand rekt iets uit maar oefent tegelijk een tegendruk uit op de cel  het geheel wordt daardoor steviger.

Turgor: de druk die de cel uitoefent op de celwand door het in de cel stromen van water vanuit de celwanden door osmose. Hierdoor wordt het volume van de cel groter. De celwand rekt iets uit, maar oefent tegelijkertijd een tegendruk op de cel. Het geheel wordt steviger. Je kun dit vergelijken met wat er gebeurt als je een fietsband oppompt. De binnenband zet uit en oefent druk uit op de buitenband. Hierdoor wordt de band steviger. Als de osmotische waarden buiten en binnen de cel gelijk in, heeft de cel geen turgor.

Turgor bij planten noemen we turgecent. Door de turgor zijn de weefsels van kruidachtige planten stevig.

Plasmolyse: Als de osmotische waarde buiten de cel groter is dan binnen de cel, stroomt er water naar buiten. De cel wordt kleiner, maar de celwand niet. De cel laat los van de wand. Dat heet plasmolyse.

Verrijkingsstof 2 Biologische technieken.

In de biologie worden veel technieken gebruikt. Een daarvan is het kleuren van cellen.

Preparaten worden vaak gemaakt met een microtoom. Hiermee kun je dunne schijfjes mee worden gesneden. Na het snijden wordt het schijfje gefixeerd: ze worden in een bepaalde vloeistof ondergedompeld waardoor de structuur behouden blijft.

Celfractionering: De techniek die wordt gebruikt om organellen los van elkaar te kunnen bestuderen. Deze techniek berust op het verschil in dichtheid.

Om de organellen te bestuderen moet je de weefsels in een bepaalde vloeistof doen. Vervolgens doe je het goedje in een zgn. homogenisator. Doordat de homogenisator met een hoge snelheid ronddraait, worden de stukjes weefsel fijngewreven. Deze gekregen suspensie moet je dan centrifugeren op verschillende snelheden. Bij lage snelheden slaan de delen met de grootste dichtheid uit de suspensie neer. Zo wordt verder gewerkt op steeds hogere snelheden.

Verrijkingsstof 3 Leven in en bij de zee.

Osmosegulatie: de manier waarop dieren de osmotische waarde van het interne milieu in stand houden.

Bij de meeste ongewervelde dieren is de osmotische waarde van het interne milieu gelijk aan die van het zeewater.
- Als het dier in een gebied komt met een lagere osmotische waarde zou er osmose optreden. Maar dat gaan ze tegen doordat ze zouten uitscheiden doormiddel van urine of via het lichaamsoppervlak.
- Als het dier in een gebied komt met een hogere osmotische waarde geeft het dier door osmose water af. Dit wordt tegen gegaan door zouten op te nemen.

Het opnemen of afgeven van zouten kost echter energie en kan die niet onbeperkt doorgaan. De meeste dieren kunnen daarom maar kleine schommelingen in de zoutconcentratie van het zeewater overleven.

Sommige ongewervelde dieren die in zeegebieden leven met grote schommelingen in zoutconcentraties (mossels en krabben), kunnen hun osmotische waarde aanpassen door moleculen te splitsen of samen te voegen. Bovendien kunnen ze zich beschermen door hun schelp de sluiten of zich in te graven.

Het interne milieu van vissen heeft een lagere osmotische waarde dan zeewater. De vissen verliezen dan voortdurend water door osmose. Ze maken het dan weer goed door zeewater te drinken. (De overtollige zouten worden door de kieuwen of darmen afgevoerd.)

Zeereptielen hebben een lagere osmotische waarde. Zij verliezen minder water doordat ze een minder permeabele huid hebben dan vissen. Zij krijgen zouten binnen via het voedsel. Overtollige zouten worden via urine en zoutklieren boven de ogen afgevoerd.

Zeevogels verliezen veel water met de uitgeademde lucht. Via het voedsel en het drinken van zeewater krijgen ze weer zouten binnen. Overtollige zouten worden via urine of zoutklieren afgevoerd.

Zeezoogdieren verliezen veel minder water dan zeevogels. Ze hebben een impermeabele huid zonder zweetklieren en verliezen nauwelijks water met uitgeademde lucht. Doordat ze met het voedsel voldoende water binnenkrijgen hoeven ze niet te drinken. Overtollige zouten worden via urine afgevoerd. Zeezoogdieren hebben daardoor veel minder problemen met osmoregulatie dan zeevogels.