Biologie Thema 4 DNA
Basisstof 1 Van genotype tot fenotype
In de chromosomen bevindt zich de informatie voor de erfelijke eigenschappen van een individu.
Vrijwel alle erfelijke eigenschappen komen tot uiting door de werking van bepaalde enzymen, die in de cellen worden gesynthetiseerd.
Enzymen zijn eiwitten.
eiwitmolecuul: bestaat uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde aminozuren. In het lichaam zijn er 20 verschillende aminozuren.
Synthese van enzymen en andere eiwitten vind plaats in ribosomen.
Een chromosoom bevat 1 zeer lang molecuul van de stof DNA (desoxyribonucleïnezuur), en veel eiwitmoleculen.
Een DNA-molecuul ligt opgerold om eiwitmoleculen.
Een DNA-molecuul bestaat uit twee ketens, die in een dubbele spiraal om elkaar heen gewonden liggen.
Een keten bestaat uit vele duizenden aan elkaar gekoppelde nucleotiden.
Een nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, desoxyribose en een stikstofbase.
In een DNA-molecuul 4 verschillende stikstofbasen voor: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G).
Deze vormen vaste paren (basenparen), namelijk A met T en C met G.
Een chromosoom bevat een aantal genen. Eén gen bestaat uit honderden nucleotiden.
Basisstof 2 Mitose en celdeling
Ook als organismen niet groeien komen er nieuwe cellen bij.
Nieuwe cellen ontstaan door mitose (kerndeling) en celdeling.
Bij mitose deelt een celkern zich in tweeën, waarna er twee cellen ontstaan. Door plasmagroei worden de twee dochtercellen net zo groot als de moedercel. Na een tijdje is er ook mitose in dochtercellen.
interfase: de periode tussen 2 mitosen.
celcyclus: mitose + interfase
DNA-replicatie: Voordat mitose begint vormt elke chromosoom een tweede draad erbij. Nu wordt van het DNA-molecuul een nauwkeurig kopie gemaakt.
De ketens worden verbroken en vormen nieuwe ketens. Doordat de stikstofbasen steeds vaste paren vormen, zijn beide DNA-moleculen identiek.
chromatiden: twee identieke delen van een chromosoom die bij DNA-replicatie bestaat.
De twee chromatiden van een chromosoom bevatten dezelfde informatie voor erfelijke eigenschappen.
centromeer: de plaats waar chromatiden aan elkaar vastzitten
Hierna gaan chromatiden spiraliseren > chromosomen worden korter en dikker. Daardoor worden de chromosomen zichtbaar met de microscoop. Diploïde cellen worden schematisch weergegeven door 2n. Mitose wordt schematisch weergegeven door 2n -> 2n + 2n. Na afloop van een mitose verdwijnt de spiralisatie van de chromosomen. De chromosomen worden weer dun, lang en niet zichtbaar. Basisstof 3 Ongeslachtelijke voortplanting ongeslachtelijke voortplanting: een deel van een individu groeit uit tot een nieuw individu. Dit kan op verschillende manieren : - deling bij eencellige planten en dieren. Bij zaadplanten op natuurlijke wijze door: - knollen: verdikte stengels met knoppen (bijv. bij aardappels). Een knol is een verdikte stengel die veel reservevoedsel bevat. Een knol heeft knoppen (ogen). Bij het ‘pitten’ van een aardappel verwijderen we die ogen. Uit een knop die gaat uitlopen ontstaat een aardappelplant. De knol verschrompelt, doordat het reservevoedsel wordt verbruikt voor de groei van de plant. De aardappelplant vormt nieuwe knollen, waaruit nieuwe aardappelplanten kunnen ontstaan. - uitlopers: horizontaal groeiende stengels (bijv. bij aardbeien). - bollen: verdikte bladeren (rokken) met knoppen (bijv. bij tulpen). Een bol bestaat uit een bolschijf met rokken. Rokken zijn verdikte bladeren met veel reservevoedsel. Tussen de rokken bevinden zich knoppen. Als in het voorjaar een tulpenbol gaat uitlopen, ontstaat uit een van de knoppen (de eindknop) een plant. Hierbij wordt een deel van het reservevoedsel uit de rokken verbruikt, waardoor de rokken verschrompelen. De andere knoppen ontwikkelen zich tot nieuwe bollen. Meestal wordt de oude bol uit de grond gehaald en gepeld. De nieuwe bollen worden in het najaar geplant. Ze kunnen het volgende voorjaar elk weer uitlopen tot een plant. Bij zaadplanten op kunstmatige wijze: - stekken: stuk van stengel/blad afsnijden, op snijvlak ontwikkelt zich wortels. (bijv. bij kamerplanten). - enten: takken vastzetten op een afgeknipte onderstam (bijv. bij fruitbomen). Ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats door mitose en celdeling. De dochtercellen bevatten dezelfde erfelijke eigenschappen als de moedercel. Hierdoor hebben nakomelingen hetzelfde genotype als de ouder. kloon: groep individuen die door ongeslachtelijke voortplanting uit één organisme is ontstaan. Zo wordt een gunstig genotype behouden. weefselkweek: uit een gezonde, goed groeiende plant wordt een stukje weefsel gesneden. Dit weefsel wordt ontsmet en op een geschikte voedingsbodem met voedingsstoffen en plantenhormonen (groeistoffen) gebracht. De cellen gaan delen, er ontstaat na enkele weken callus. callus: ongedifferentieerd weefsel. Het callus wordt in stukjes verdeeld en op een andere voedingsbodem met andere plantenhormonen gebracht. Door deze plantenhormonen gaan de cellen zich differentiëren en specialiseren en groeien er kleine plantjes uit het callus, de embryoïden. Deze worden weer gesplitst en weer opnieuw apart opgekweekt op weer een andere voedingsbodem. Als de plantjes zijn uitgegroeid, worden ze uitgeplant in een kwekerij. Alles wordt steriel gehouden tot aan het uitplanten. Voordeel van deze methode: snel groot aantal planten met hetzelfde genotype kweken en kan je bepaalde gewenste eigenschappen op celniveau selecteren. De weefselkweektechniek is nog niet voor alle gewassen in de land- en tuinbouw bruikbaar. Ook wordt veel onderzoek verricht om de weefselkweektechniek toe te passen bij de productie van chemische stoffen. Planten zijn een belangrijke bron van zogenaamde fijnchemicaliën zoals geneesmiddelen, enzymen en reuk-, smaak-, geur- en kleurstoffen. Via de weefselkweektechniek wordt bijv. de kleurstof shikonine (zit in cosmetica en geneesmiddelen) commercieel geproduceerd. Basisstof 4 Meiose Geslachtelijke voortplanting: versmelten de kernen van geslachtcellen. In de geslachtscellen komen de chromosomen enkelvoudig voor; haploïd (n). Bij de vorming van geslachtscellen vindt meiose plaats. meiose: een deling waarbij de chromosomen van een paar uit elkaar gaan. Meiose bestaat uit twee opeenvolgende delen: - bij meiose I: uit 1 diploïde cel ontstaan 2 haploïde cellen (wordt ook reductiedeling genoemd). - bij meiose II: uit 2 haploïde cellen ontstaan 4 haploïde cellen. reductiedeling: omdat het aantal chromosomen per kern wordt gereduceerd (verdubbeld). Als een man meiose ondergaat in een zaadcelmoedercel in de teelbal, ontwikkeld elk van de 4 haploïde cellen zich tot een zaadcel. De kop van een zaadcel is gevuld met de kern. De hals bevat veel mitochondriën. Met de zweepstaart kan de zaadcel zich voortbewegen. Als bij een vrouw in een eierstok een eicelmoedercel meiose I ondergaat, ontstaan dochtercellen die ongelijk van grootte zijn. Bijna al het cytoplasma komt terecht in 1 dochtercel. Beide cellen ondergaan meiose II, nu komt ook bijna al het cytoplasma in 1 dochtercel terecht, deze ontwikkelt zich tot eicel. In het cytoplasma is reservevoedsel opgeslagen, bestemd voor de eerste ontwikkeling van een embryo. De 3 andere dochtercellen worden poollichaampjes genoemd, deze gaan ten gronde. Pas vanaf de puberteit gaan de eicellen rijpen. Nadat een ovulatie heeft plaatsgevonden, wordt in de vrijgekomen eicel de meiose afgemaakt. Basisstof 5 Geslachtelijke voortplanting Bij meiose I gaan de chromosomen van een chromosomenpaar uit elkaar. Doordat de allelen in de chromosomen van een paar verschillen, kun je er zeker van zijn dat de dochtercellen een verschillend genotype hebben. Bij organismen waarvoor geldt n = 2, kunnen na meiose geslachtcellen ontstaan met 4 (2²) verschillende combinaties van chromosomen. Bij de mens (n = 23) kunnen geslachtcellen ontstaan met 2²³ verschillende combinaties van chromosomen. Het nieuwe individu zal altijd een andere combinatie van erfelijke eigenschappen bezitten dan de ouders. recombinatie: het ontstaan van nieuwe combinaties van genen. Door recombinatie ontstaat een grote verscheidenheid (diversiteit) in genotypen binnen een soort. Hierdoor heeft de soort een grotere overlevingskans. Het ligt aan de milieuomstandigheden of er geslachtelijke- of ongeslachtelijke voortplanting plaats vindt. Bij geslachtelijke voortplanting bij zaadplanten spelen bloemen een belangrijke rol. De meeldraden en de stamper zijn de voortplantingsorganen. In de helmknoppen van de meeldraden vindt meiose plaats. De haploïde cellen die hierbij ontstaan ontwikkelen zich tot stuifmeelkorrels (pollenkorrels). In het vruchtbeginsel van een stamper bevinden zich 1 of meer zaadbeginsels. In elk zaadbeginsel ontstaat 1 eicel na meiose. bestuiving: door insecten of wind worden stuifmeelkorrels van de meeldraden overgebracht naar stempels van stamper. zelfbestuiving: stuifmeel komt terecht op een stempel van een andere plant. kruisbestuiving: stuifmeel komt terecht op een stempel van een andere plant van dezelfde soort. Na bestuiving groeit er uit de stuifmeelkorrel een stuifmeelbuis door de stijl naar een zaadbeginsel. Bij bevruchting versmelt de kern van de stuifmeelkorrel met de kern van de eicel. Uit de zygote kan een nieuwe plant ontstaan. Bij het kweken van landbouwgewassen en bij het fokken van dieren worden door middel van kruisingen nakomelingen verkregen met een grote verscheidenheid in genotypen. selectie: alleen de nakomelingen met de meest gunstige erfelijke eigenschappen worden gebruikt voor verdere kruisingen. Zo probeert men een combinatie van gunstige eigenschappen in één nakomeling te verkrijgen, bijv. grote vruchtbaarheid, hoge voedingswaarde en grote weerstand tegen ziekteverwekkers. veredeling: door kruisen en selecteren gunstige eigenschappen in één nakomeling te verkrijgen. Als de veredeling goed is, wordt bij landbouwgewassen klonering toegepast. zuivere lijn: een groep planten die door geslachtelijke voortplanting is ontstaan en die homozygoot is voor een of meerdere (gewenste) eigenschappen. Men krijgt een zuivere lijn door uit te gaan van één ouderplant die homozygoot is voor deze eigenschap(pen). zaadvast: door zelfbestuiving kweekt men namkomelingen. Deze nakomelingen laat men zich onderling voortplanten. Doordat al deze planten homozygoot zijn, ontstaan steeds nakomelingen met hetzelfde genotype (voor de gewenste eigenschappen). fokzuiver: dieren die homozygoot zijn voor de gewenste eigenschappen, bijv. rashonden. bastaard: wanneer honden van verschillend ras worden gekruist, ontstaan heterozygote nakomelingen. Basisstof 6 Mutaties DNA-moleculen zijn kwetsbaar: ze kunnen beschadiging oplopen. mutatie: plotselinge verandering van het genotype. De volgorde van de stikstofbasen in het DNA is blijvend veranderd, doordat DNA-moleculen beschadigingen hebben opgelopen en niet is hersteld onder invloed van bepaalde speciale enzymen. Mutaties kunnen in elke cel plaatsvinden. In de meeste cellen zal een gemuteerd allel niet tot uiting komen. Dit komt doordat een groot deel van de genen in een celkern niet actief is. Mutaties hebben geen grote uitwerking als: - een groot deel van de gemuteerde genen in cel niet actief is. - de meeste gemuteerde allelen recessief zijn. - de uitwerking van een mutatie die is opgetreden in een lichaamscel meestal beperkt blijft bij die ene cel. De informatie voor de synthese van eiwitten bevindt zich in de chromosomen in de celkern. De eiwitten worden gesynthetiseerd in de ribosomen in cytoplasma. De stof RNA (ribonucleïnezuur) brengt informatie voor de eiwitsynthese over van het DNA in de celkern naar de ribosomen in het cytoplasma. Een RNA-molecuul bestaat uit een enkelvoudige keten van nucleotiden. RNA-moleculen worden in de celkern gevormd, langs delen van DNA-molecuul. Op plaatsen waar zich actieve genen in een DNA-molecuul bevinden, worden de bindingen tussen de basenparen verbroken. De vorming van RNA-moleculen is vergelijkbaar met DNA-replicatie. Bij RNA wordt in een deel van een DNA-molecuul langs slechts 1 keten een nieuwe nucleotidenketen gevormd. Bij DNA is dit 2 nucleotidenketens. De volgorde van stikstofbasen in een RNA-molecuul vertoond een grote overeenkomst met de volgorde van stikstofbasen in dit deel van het DNA-molecuul. Genetische code: de gedoceerde vorm over de synthese van een eiwit. Als vorming van RNA-molecuul is voltooid, laat het molecuul los van het DNA. Het RNA-molecuul verlaat de celkern via de poriën in het kernmembraan. Als RNA-molecuul bij de ribosomen aankomt, kan het daar de synthese van eiwit op gang brengen. Mutaties in lichaamscellen hebben meestal geen grote uitwerking, omdat de gevolgen meestal beperkt worden tot die cel waar de mutatie is opgetreden. Mutaties hebben wel een grote uitwerking in een eicelmoedercel, zaadcelmoedercel, eicel, zaadcel, zygote of een cel van een embryo. De meeste gemuteerde alellen zijn recessief, hierdoor komen de meeste mutaties niet tot uiting in het fenotype. mutant: een individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het fenotype. wildtype: fenotype waarbij geen enkele mutatie waarneembaar is. Mutaties zijn meestal ongunstig voor organismen. Onder natuurlijke omstandigheden komen mutaties niet vaak voor. mutageen: blootstelling aan kortgolvige straling (bijv. radioactieve straling, röntgenstraling of ultraviolette straling), bepaalde chemische stoffen (bijv. stoffen in sigarettenrook of asbest) of virussen. Mutagene straling komt vrij bij het gebruik van röntgenapparatuur, kerncentrales en atoombommen. tumor: een gezwel dat ontstaat doordat cellen zich soms ongeremd gaan delen. Deze tumor kan goedaardig (bijv. vetknobbels) of kwaadaardig zijn. Bij kwaadaardige tumor in de bouw van het weefsel verstoord. Het vermoedelijk ontstaan van kanker is dat in een cel een aantal mutaties hebben plaatsgevonden, waardoor de cel ongevoelig is geworden voor stoffen die de celdeling remmen. Primaire tumor kan operatief worden verwijderd, ook door bestraling (radiotherapie), en is meestal niet dodelijk. metastase (uitzaaiing): cellen uit primaire tumor komen in het bloed of in de lymfe terecht en veroorzaken in een ander orgaan secundaire tumoren. Nu is een genezing moeilijk. Bij chemotherapie worden cytostatica toegediend: stoffen die celdeling remmen (ook in gezonde weefsels). Mutagene invloeden zijn meestal ook carcinogeen (kankerverwekkend).
Basisstof 7 Erfelijkheidsonderzoek
Vormen van erfelijkheidsonderzoeken:
- tweelingonderzoek.
- preïmplantatiediagnostiek bij in-vitrofertilisatie .
- prenatale diagnostiek.
prenatale diagnostiek: wordt uitgevoerd om al voor de geboorte van een kind te onderzoeken of het kind eventuele afwijkingen heeft.
De meest gebruikte vormen hiervan zijn:
- echoscopie.
- vlokkentest.
- vruchtwaterpunctie.
echoscopie: de groei en ligging van het embryo of de foetus wordt gecontroleerd met behulp van een echoscoop. Echoscopie kan vanaf de 6de week van de zwanger worden toegepast.
echoscoop: zendt hoogfrequente trillingen uit die door weefsels en organen in verschillende mate worden teruggekaatst. De teruggekaatste trillingen worden zichtbaar gemaakt op een scherm.
vlokkentest: een klein beetje vlokkenweefsel wordt uit de groeiende placenta weggehaald. Deze vlokken bevatten celkernen met hetzelfde genotype als het embryo. Door cellen tijdens mitose te doden en te kleuren, kan een karyogram worden gemaakt. Hierdoor kan in een vroeg stadium afwijkingen in de chromosomen worden geconstateerd en het geslacht van het kind vastgesteld worden.
Vanaf de 8e week kan een vlokkentest plaatsvinden.
vruchtwaterpunctie: via de buikwand en de wand van de baarmoeder wordt wat vruchtwater weggezogen. In het vruchtwater bevinden zich vellen van de foetus, die worden gebruikt voor chromosoomonderzoek d.m.v. een karygram, en voor het opsporen van bepaalde stofwisselingsziekten.
Een vruchtwaterpunctie kan vanaf de 16e week van de zwangersschap worden uitgevoerd.
erfelijkheidsadvisering: men onderzoekt hoe groot de kans is op een ernstige ziekte of afwijking bij een kind. De ouders kunnen dan beslissen over een eventuele zwangerschap. Via erfelijkheidsonderzoek in de familie probeert men vooraf vast te stellen hoe groot de kans is op een ernstige ziekte of afwijking bij een toekomstig kind. Tijdens de zwangerschap kan de ziekte of afwijking worden geconstateerd door prenatale diagnostiek.
syndroom van Down: ontstaat doordat er bij de bevruchting een geslachtscel is betrokken waarin het 21e chromosoom dubbel voorkomt. De oorzaak is vermoedelijk een afwijkend verloop van meiose.
trisomie: als er bij een chromosomenpaar een extra chromosoom voorkom. Trisomie 21 ontstaat doordat er bij de bevruchting een geslachtscel is betrokken waarin het 21e chromosoom drievoudig voorkomt.
Vermoedelijk is bij meiose bij een ouder non-disjunctie opgetreden.
non-disjunctie: - bij meiose I beide chromosomen van een paar of beide chromatiden van een chromosoom gaan naar dezelfde pool van een cel. Hierdoor ontstaan geslachtscellen waaraan één chromosoom ontbreekt. Na bevruchting kan een levensvatbare zygote ontstaan met één chromosoom te veel of te weinig.
- bij meiose II gaan de beide chromatiden van een chromosoom niet uit elkaar. Ook hierdoor kunnen geslachtscellen ontstaan waarin één chromosoom dubbel voorkomt en geslachtscellen waaraan één chromosoom ontbreekt.
Basisstof 8 Biotechnologie
biotechnologie: de tak van biologie waarbij organismen worden gebruikt om producten te vervaardigen voor de mens, vooral gebruikt bij bereiding van voedingsmiddelen. Brood, bier en wijn wordt bijvoorbeeld bereid met behulp van gist, en kaas met behulp van chymosine (lebferment).
chymosine: een stof uit de maag van pasgeboren kalveren die wordt gebruikt bij de bereiding van kaas.
polyploïdie: behandeling met colchicine, waardoor na mitose geen celdeling optreedt. Hierdoor ontstaan de tetraploïde cellen (met 4n chromosomen) of polyploïde cellen (met een veelvoud aan chromosomen).
Polyploïde planten dragen meestal grotere bladeren, grotere bloemen en grotere vruchten.
recombinant-DNA-techniek: een stukje DNA uit cellen van het ene organisme weg te halen, eventueel te veranderen en vervolgens in te brengen in cellen van een ander organisme. Op deze manier kunnen erfelijke eigenschappen van verschillende soorten organismen met elkaar worden gecombineerd.
genetische modificatie: bij een organisme is kunstmatig DNA van een ander organisme ingebracht. Een transgeen organisme is genetisch gemodificeerd.
Een recombinant-DNA-techiek biedt veel mogelijkheden bij de productie van voedsel en geneesmiddelen. Bijv. landbouwgewassen kunnen resistent (ongevoelig) worden gemaakt voor ziekten en plagen. Voedingsmiddelen kunnen worden geproduceerd met een gunstiger samenstelling aan voedingsstoffen. Voedingsstoffen kunnen worden veranderd zodat ze geen problemen meer geven met allergieën. Hormonen (o.a. insuline) en geneesmiddelen (o.a. lactoferrine) kunnen door bacteriën op goedkope wijze in zuivere vorm worden geproduceerd.
Celfusietechniek: twee typen cellen versmelten tot één hybridecel.
Als de cellen afkomstig zijn van verschillende soorten organismen, kunnen zo nieuwe soorten worden gecreëerd.
DNA-fingerprinting: ieder persoon heeft een eigen uniek DNA-patroon.
DNA-fingerprinting kan een rol spelen bij de bewijsvoering tegen personen die van misdrijven worden verdacht
Hierna gaan chromatiden spiraliseren > chromosomen worden korter en dikker. Daardoor worden de chromosomen zichtbaar met de microscoop. Diploïde cellen worden schematisch weergegeven door 2n. Mitose wordt schematisch weergegeven door 2n -> 2n + 2n. Na afloop van een mitose verdwijnt de spiralisatie van de chromosomen. De chromosomen worden weer dun, lang en niet zichtbaar. Basisstof 3 Ongeslachtelijke voortplanting ongeslachtelijke voortplanting: een deel van een individu groeit uit tot een nieuw individu. Dit kan op verschillende manieren : - deling bij eencellige planten en dieren. Bij zaadplanten op natuurlijke wijze door: - knollen: verdikte stengels met knoppen (bijv. bij aardappels). Een knol is een verdikte stengel die veel reservevoedsel bevat. Een knol heeft knoppen (ogen). Bij het ‘pitten’ van een aardappel verwijderen we die ogen. Uit een knop die gaat uitlopen ontstaat een aardappelplant. De knol verschrompelt, doordat het reservevoedsel wordt verbruikt voor de groei van de plant. De aardappelplant vormt nieuwe knollen, waaruit nieuwe aardappelplanten kunnen ontstaan. - uitlopers: horizontaal groeiende stengels (bijv. bij aardbeien). - bollen: verdikte bladeren (rokken) met knoppen (bijv. bij tulpen). Een bol bestaat uit een bolschijf met rokken. Rokken zijn verdikte bladeren met veel reservevoedsel. Tussen de rokken bevinden zich knoppen. Als in het voorjaar een tulpenbol gaat uitlopen, ontstaat uit een van de knoppen (de eindknop) een plant. Hierbij wordt een deel van het reservevoedsel uit de rokken verbruikt, waardoor de rokken verschrompelen. De andere knoppen ontwikkelen zich tot nieuwe bollen. Meestal wordt de oude bol uit de grond gehaald en gepeld. De nieuwe bollen worden in het najaar geplant. Ze kunnen het volgende voorjaar elk weer uitlopen tot een plant. Bij zaadplanten op kunstmatige wijze: - stekken: stuk van stengel/blad afsnijden, op snijvlak ontwikkelt zich wortels. (bijv. bij kamerplanten). - enten: takken vastzetten op een afgeknipte onderstam (bijv. bij fruitbomen). Ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats door mitose en celdeling. De dochtercellen bevatten dezelfde erfelijke eigenschappen als de moedercel. Hierdoor hebben nakomelingen hetzelfde genotype als de ouder. kloon: groep individuen die door ongeslachtelijke voortplanting uit één organisme is ontstaan. Zo wordt een gunstig genotype behouden. weefselkweek: uit een gezonde, goed groeiende plant wordt een stukje weefsel gesneden. Dit weefsel wordt ontsmet en op een geschikte voedingsbodem met voedingsstoffen en plantenhormonen (groeistoffen) gebracht. De cellen gaan delen, er ontstaat na enkele weken callus. callus: ongedifferentieerd weefsel. Het callus wordt in stukjes verdeeld en op een andere voedingsbodem met andere plantenhormonen gebracht. Door deze plantenhormonen gaan de cellen zich differentiëren en specialiseren en groeien er kleine plantjes uit het callus, de embryoïden. Deze worden weer gesplitst en weer opnieuw apart opgekweekt op weer een andere voedingsbodem. Als de plantjes zijn uitgegroeid, worden ze uitgeplant in een kwekerij. Alles wordt steriel gehouden tot aan het uitplanten. Voordeel van deze methode: snel groot aantal planten met hetzelfde genotype kweken en kan je bepaalde gewenste eigenschappen op celniveau selecteren. De weefselkweektechniek is nog niet voor alle gewassen in de land- en tuinbouw bruikbaar. Ook wordt veel onderzoek verricht om de weefselkweektechniek toe te passen bij de productie van chemische stoffen. Planten zijn een belangrijke bron van zogenaamde fijnchemicaliën zoals geneesmiddelen, enzymen en reuk-, smaak-, geur- en kleurstoffen. Via de weefselkweektechniek wordt bijv. de kleurstof shikonine (zit in cosmetica en geneesmiddelen) commercieel geproduceerd. Basisstof 4 Meiose Geslachtelijke voortplanting: versmelten de kernen van geslachtcellen. In de geslachtscellen komen de chromosomen enkelvoudig voor; haploïd (n). Bij de vorming van geslachtscellen vindt meiose plaats. meiose: een deling waarbij de chromosomen van een paar uit elkaar gaan. Meiose bestaat uit twee opeenvolgende delen: - bij meiose I: uit 1 diploïde cel ontstaan 2 haploïde cellen (wordt ook reductiedeling genoemd). - bij meiose II: uit 2 haploïde cellen ontstaan 4 haploïde cellen. reductiedeling: omdat het aantal chromosomen per kern wordt gereduceerd (verdubbeld). Als een man meiose ondergaat in een zaadcelmoedercel in de teelbal, ontwikkeld elk van de 4 haploïde cellen zich tot een zaadcel. De kop van een zaadcel is gevuld met de kern. De hals bevat veel mitochondriën. Met de zweepstaart kan de zaadcel zich voortbewegen. Als bij een vrouw in een eierstok een eicelmoedercel meiose I ondergaat, ontstaan dochtercellen die ongelijk van grootte zijn. Bijna al het cytoplasma komt terecht in 1 dochtercel. Beide cellen ondergaan meiose II, nu komt ook bijna al het cytoplasma in 1 dochtercel terecht, deze ontwikkelt zich tot eicel. In het cytoplasma is reservevoedsel opgeslagen, bestemd voor de eerste ontwikkeling van een embryo. De 3 andere dochtercellen worden poollichaampjes genoemd, deze gaan ten gronde. Pas vanaf de puberteit gaan de eicellen rijpen. Nadat een ovulatie heeft plaatsgevonden, wordt in de vrijgekomen eicel de meiose afgemaakt. Basisstof 5 Geslachtelijke voortplanting Bij meiose I gaan de chromosomen van een chromosomenpaar uit elkaar. Doordat de allelen in de chromosomen van een paar verschillen, kun je er zeker van zijn dat de dochtercellen een verschillend genotype hebben. Bij organismen waarvoor geldt n = 2, kunnen na meiose geslachtcellen ontstaan met 4 (2²) verschillende combinaties van chromosomen. Bij de mens (n = 23) kunnen geslachtcellen ontstaan met 2²³ verschillende combinaties van chromosomen. Het nieuwe individu zal altijd een andere combinatie van erfelijke eigenschappen bezitten dan de ouders. recombinatie: het ontstaan van nieuwe combinaties van genen. Door recombinatie ontstaat een grote verscheidenheid (diversiteit) in genotypen binnen een soort. Hierdoor heeft de soort een grotere overlevingskans. Het ligt aan de milieuomstandigheden of er geslachtelijke- of ongeslachtelijke voortplanting plaats vindt. Bij geslachtelijke voortplanting bij zaadplanten spelen bloemen een belangrijke rol. De meeldraden en de stamper zijn de voortplantingsorganen. In de helmknoppen van de meeldraden vindt meiose plaats. De haploïde cellen die hierbij ontstaan ontwikkelen zich tot stuifmeelkorrels (pollenkorrels). In het vruchtbeginsel van een stamper bevinden zich 1 of meer zaadbeginsels. In elk zaadbeginsel ontstaat 1 eicel na meiose. bestuiving: door insecten of wind worden stuifmeelkorrels van de meeldraden overgebracht naar stempels van stamper. zelfbestuiving: stuifmeel komt terecht op een stempel van een andere plant. kruisbestuiving: stuifmeel komt terecht op een stempel van een andere plant van dezelfde soort. Na bestuiving groeit er uit de stuifmeelkorrel een stuifmeelbuis door de stijl naar een zaadbeginsel. Bij bevruchting versmelt de kern van de stuifmeelkorrel met de kern van de eicel. Uit de zygote kan een nieuwe plant ontstaan. Bij het kweken van landbouwgewassen en bij het fokken van dieren worden door middel van kruisingen nakomelingen verkregen met een grote verscheidenheid in genotypen. selectie: alleen de nakomelingen met de meest gunstige erfelijke eigenschappen worden gebruikt voor verdere kruisingen. Zo probeert men een combinatie van gunstige eigenschappen in één nakomeling te verkrijgen, bijv. grote vruchtbaarheid, hoge voedingswaarde en grote weerstand tegen ziekteverwekkers. veredeling: door kruisen en selecteren gunstige eigenschappen in één nakomeling te verkrijgen. Als de veredeling goed is, wordt bij landbouwgewassen klonering toegepast. zuivere lijn: een groep planten die door geslachtelijke voortplanting is ontstaan en die homozygoot is voor een of meerdere (gewenste) eigenschappen. Men krijgt een zuivere lijn door uit te gaan van één ouderplant die homozygoot is voor deze eigenschap(pen). zaadvast: door zelfbestuiving kweekt men namkomelingen. Deze nakomelingen laat men zich onderling voortplanten. Doordat al deze planten homozygoot zijn, ontstaan steeds nakomelingen met hetzelfde genotype (voor de gewenste eigenschappen). fokzuiver: dieren die homozygoot zijn voor de gewenste eigenschappen, bijv. rashonden. bastaard: wanneer honden van verschillend ras worden gekruist, ontstaan heterozygote nakomelingen. Basisstof 6 Mutaties DNA-moleculen zijn kwetsbaar: ze kunnen beschadiging oplopen. mutatie: plotselinge verandering van het genotype. De volgorde van de stikstofbasen in het DNA is blijvend veranderd, doordat DNA-moleculen beschadigingen hebben opgelopen en niet is hersteld onder invloed van bepaalde speciale enzymen. Mutaties kunnen in elke cel plaatsvinden. In de meeste cellen zal een gemuteerd allel niet tot uiting komen. Dit komt doordat een groot deel van de genen in een celkern niet actief is. Mutaties hebben geen grote uitwerking als: - een groot deel van de gemuteerde genen in cel niet actief is. - de meeste gemuteerde allelen recessief zijn. - de uitwerking van een mutatie die is opgetreden in een lichaamscel meestal beperkt blijft bij die ene cel. De informatie voor de synthese van eiwitten bevindt zich in de chromosomen in de celkern. De eiwitten worden gesynthetiseerd in de ribosomen in cytoplasma. De stof RNA (ribonucleïnezuur) brengt informatie voor de eiwitsynthese over van het DNA in de celkern naar de ribosomen in het cytoplasma. Een RNA-molecuul bestaat uit een enkelvoudige keten van nucleotiden. RNA-moleculen worden in de celkern gevormd, langs delen van DNA-molecuul. Op plaatsen waar zich actieve genen in een DNA-molecuul bevinden, worden de bindingen tussen de basenparen verbroken. De vorming van RNA-moleculen is vergelijkbaar met DNA-replicatie. Bij RNA wordt in een deel van een DNA-molecuul langs slechts 1 keten een nieuwe nucleotidenketen gevormd. Bij DNA is dit 2 nucleotidenketens. De volgorde van stikstofbasen in een RNA-molecuul vertoond een grote overeenkomst met de volgorde van stikstofbasen in dit deel van het DNA-molecuul. Genetische code: de gedoceerde vorm over de synthese van een eiwit. Als vorming van RNA-molecuul is voltooid, laat het molecuul los van het DNA. Het RNA-molecuul verlaat de celkern via de poriën in het kernmembraan. Als RNA-molecuul bij de ribosomen aankomt, kan het daar de synthese van eiwit op gang brengen. Mutaties in lichaamscellen hebben meestal geen grote uitwerking, omdat de gevolgen meestal beperkt worden tot die cel waar de mutatie is opgetreden. Mutaties hebben wel een grote uitwerking in een eicelmoedercel, zaadcelmoedercel, eicel, zaadcel, zygote of een cel van een embryo. De meeste gemuteerde alellen zijn recessief, hierdoor komen de meeste mutaties niet tot uiting in het fenotype. mutant: een individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het fenotype. wildtype: fenotype waarbij geen enkele mutatie waarneembaar is. Mutaties zijn meestal ongunstig voor organismen. Onder natuurlijke omstandigheden komen mutaties niet vaak voor. mutageen: blootstelling aan kortgolvige straling (bijv. radioactieve straling, röntgenstraling of ultraviolette straling), bepaalde chemische stoffen (bijv. stoffen in sigarettenrook of asbest) of virussen. Mutagene straling komt vrij bij het gebruik van röntgenapparatuur, kerncentrales en atoombommen. tumor: een gezwel dat ontstaat doordat cellen zich soms ongeremd gaan delen. Deze tumor kan goedaardig (bijv. vetknobbels) of kwaadaardig zijn. Bij kwaadaardige tumor in de bouw van het weefsel verstoord. Het vermoedelijk ontstaan van kanker is dat in een cel een aantal mutaties hebben plaatsgevonden, waardoor de cel ongevoelig is geworden voor stoffen die de celdeling remmen. Primaire tumor kan operatief worden verwijderd, ook door bestraling (radiotherapie), en is meestal niet dodelijk. metastase (uitzaaiing): cellen uit primaire tumor komen in het bloed of in de lymfe terecht en veroorzaken in een ander orgaan secundaire tumoren. Nu is een genezing moeilijk. Bij chemotherapie worden cytostatica toegediend: stoffen die celdeling remmen (ook in gezonde weefsels). Mutagene invloeden zijn meestal ook carcinogeen (kankerverwekkend).
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden