Hoofdstuk 2

ANW HOOFDSTUK 2 §2.1, inleiding: Atomen zijn kleine, ondeelbare deeltjes die zijn opgebouwd uit elementaire deeltjes: protonen, neutronen en elektronen. Deze elementaire deeltjes bestaan op hun beurt uit nog kleinere deeltjes: quarks, leptonen, enz. Atomen kunnen moleculen vormen. Een eigenschap van een levend wezen is, dat het voortdurend voedingsstof (en energie) op moet nemen om in leven te blijven. §2.2, sterrenstof: Zonder de atmosfeer is leven op aarde niet mogelijk. Een mens bestaat uit anorganische stoffen (bijv. H2O) en organische stoffen (bijv. eiwitten, vitamines, koolhydraten en vetten). Organische stoffen bestaan vaak uit C, H, O, N, S en P. verder komt er calcium voor in onze botten en ijzer in ons bloed. In het heelal zijn maar heel weinig atomen aanwezig. De kosmos is vooral een vacuüm. Door de hoge temperatuur in sterren smelten waterstofatomen met elkaar samen: ze fuseren tot heliumatomen. Als alle waterstofkernen zijn verbruikt, gaan de heliumkernen met elkaar fuseren. Door steeds verdere fusieprocessen ontstaan steeds zwaardere kernen. Er komt fusie-energie vrij die in de vorm van straling uitgezonden wordt. Uiteindelijk stoppen de fusies en het materiaal van de ster verspreidt zich, vaak met een explosie, over het heelal. Hieruit kunnen weer nieuwe sterren ontstaan. In de ruimte is dus straling aanwezig. Er zijn veel soorten straling (zie aant). Als één van deze soorten een atoom treft, kan er een elektrische en magnetische wisselwerking optreden. Daarom noemen we deze elektromagnetische straling. Samen vormen zij het elektromagnetisch spectrum. Elektromagnetische straling beweegt zich in golven door het heelal met een snelheid van 3,0 * 10 m/s. Deze golven hebben geen materie nodig om zich te verspreiden. De stralingssoorten deelt men in naar hun golflengte. Elektromagnetische straling heeft een dubbel karakter: soms gedraagt het zich als een golf en soms als een stroom van fotonen (stralingsdeeltjes). Om leven te kunnen herbergen moet een planeet aan bepaalde voorwaarden voldoen: - de temperatuur moet goed zijn. Niet te laag: het is nodig dat water vloeibaar is. Niet te hoog: eiwitten moeten nog kunnen functioneren - er moet een goede atmosfeer zijn, goede samenstelling van gassen (fotosynthese en verbranding), atmosfeer houdt licht tegen: broeikaseffect Zonder broeikasgassen zou de aarde veel te koud zijn geweest - de zwaartekracht moet voldoende zijn om de atmosfeer vast te houden

Volgens de aanhangers van de evolutietheorie bestond de oeratmosfeer van de aarde voor een groot deel uit CO2 en was er geen zuurstof. Met de proef van Miller verklaren zij hoe leven is ontstaan. Miller ging uit van een mengsel van CH4, NH3 en H2. Dit werd blootgesteld aan elektrische ontladingen en na een poos waren er verschillende aminozuren ontstaan, de bouwstenen van eiwitten en daarmee één van de vele voorwaarden voor het leven. Ook uit andere gasmengsels kunnen aminozuren ontstaan. De aanhangers van de evolutietheorie verklaren hiermee hoe in de oeratmosfeer leven, in de vorm van blauwalgen, kan zijn ontstaan. Hiermee gaat de evolutie verder. De blauwalgen voerden fotosynthese uit zodat er steeds meer zuurstof kwam en uiteindelijk de huidige atmosfeer ontstond. Volgens de Gaia-hypothese zijn de aardse sfeer en de biosfeer nu met elkaar in evenwicht en houdt dit systeem zichzelf in stand. §2.3, wat een fijn leven: Kenmerken van leven: - voortplanting (geslachtelijk of ongeslachtelijk) - groei en vervanging, hiervoor is materiaal van buiten nodig dat wordt omgezet in soorteigen stoffen - stofwisseling, een organisme heeft energie nodig, dit kan komen uit zonlicht of uit afbraak van stoffen, meestal m.b.v. zuurstof (ademhaling) - uitscheiding, bij processen van groei, voeding en ademhaling ontstaan afbraakproducten die uitgescheiden moeten worden, bacteriën en schimmels scheiden stoffen uit die voor andere organismen giftig zijn (antibiotica) - waarneming, een organisme moet zijn omgeving kunnen waarnemen om bijvoorbeeld voedsel of een partner te vinden
Elk levend wezen gaat dood. Een organisme is dood wanneer de stofwisseling en andere levensverrichtingen zijn geëindigd. Hersendood: de gehele hersenfunctie is onherstelbaar geëindigd. Klinisch dood: de ademhaling en de hartwerking zijn opgehouden. §2.4, leven uit leven: Er zijn verschillende theorieën over leven uit leven: - pangenesis: alle lichaamsdelen, zowel bij mannen als bij vrouwen, zijn een bron van zaadvloeistof. Zaadvloeistof uit het hoofd zou ook weer het hoofd van de baby vormen, enz. Alle extracten komen via de ruggengraat in de voortplantingsorganen. Een kind die op de moeder lijkt, is vooral gevormd door het zaadvloeistof van de moeder. Deze theorie werd opgesteld door Leukippos (5e eeuw v. Christus) - generatio spontanea: sommige organismen ontstaan uit niet-levende stoffen. Bijvoorbeeld vliegen uit rottend afval of lintwormen in ingewanden. Deze theorie bestond ook al in de Griekse tijd - preformatieleer: in mannelijk zaad zijn alle lichaamsdelen van een embryo in miniatuurvorm aanwezig. Deze theorie was van de Griek Anaxagoras (450 v. Ch.) Malpighi (1628-1694) bouwde op deze theorie voort. Hij concludeerde dat zich in een kippenei een voorgevormd embryo bevond. Dit embryo bevatte ook alweer de volgende generatie, enz. (emboîtment). Door de ontdekking van de microscoop werden deze theorieën op losse schroeven gezet. Met ontdekte celorganellen en chromosomen. Chromosomen bestaan uit nucleïnezuren en eiwitten. Men heeft lang gedacht dat de eiwitten de erfelijke informatie droegen, maar later ontdekte men dat dat de nucleïnezuren waren. Het DNA zorgt voor de juiste ontwikkeling van de zygote. In het DNA is een groot aantal controle- en reparatiemechanismen ingebouwd. Bij volwassen organismen is ook nog groei. Versleten cellen of weefsels worden vervangen. Groeihormonen regelen de groei in ons lichaam. Groeistoornissen kunnen leiden tot reuzen- of dwerggroei. Deze stoornissen kunnen onder andere behandeld worden met groeihormonen. §2.5, de binnenwerelden: Bij meercellige organismen is de grens tussen binnen en buiten de huid. Daarbinnen heerst homeostase. Bij eencellige organismen is de grens de celmembraan. Ze staan dus in direct contact met de omgeving. Organen functioneren alleen bij niet al te grote veranderingen in de omgeving. Om dit inwendig milieu constant te houden, is energie nodig. Een organisme kan alleen blijven functioneren als het voortdurend stoffen opneemt en uitscheidt. Verstoring van het evenwicht, de homeostase, wordt door het lichaam herstelt, vaak met een feedback-mechanisme. Gedrag past zich aan aan de omgeving. Veel dieren houden zich bij voorkeur op in een zo gunstig mogelijk milieu, omdat dat de minste energie kost. In de winter trekken dieren bijv. weg of houden een winterslaap. Om het interne milieu stabiel te houden, om allerlei processen te laten verlopen en om zich te beschermen tegen aanvallen van buitenaf, verbruikt het organisme energie. Planten benutten de zonne-energie direct, planteneters halen deze energie uit groenvoer en vleeseters weer uit het vlees van planteneters. Stokt de energietoevoer, dan valt het organisme ten prooi aan dood en verrotting. Organische moleculen worden afgebroken. Warmbloedige (homoiotherme) dieren hebben een constante lichaamstemperatuur, koudbloedige (poikilotherme) dieren hebben een temperatuur die gelijk is aan de omgevingstemperatuur. Zij verbruiken minder energie dan warmbloedigen. Receptoren in ons lichaam meten de toestand van onze binnenwereld. Thermoregulatie houdt de lichaamstemperatuur binnen de grenzen. De hypothalamus kan bijvoorbeeld de bloedvaten aanzetten tot verwijding (vasodilatatie, er wordt meer warmte afgegeven) of vernauwing (vasoconstrictie, beperkt warmteverlies). Door een model op te stellen, kun je bepaalde processen in het menselijk lichaam verklaren. Je geeft dan schematisch (bijv. met blokken en pijlen) aan hoe onderdelen in het lichaam elkaar beïnvloeden. Oorzaken en gevolgen staan in zulke schema’s centraal. §2.6, lucht en ademhalen: Santorio (1561-1636) onderzocht het verband tussen voedsel en gewicht. Hij woog zichzelf vóór, tijdens en na het eten. Zijn excrementen (ontlasting) wogen minder dan zijn eten. Hij concludeerde dat hij stof afgaf als een ‘niet voelbare uitwaseming’. Vroeger wist men niet goed wat lucht was. Men vond het een magisch iets. Je kunt het niet zien, maar het kan wel bewegen en warm, koud, droog of vochtig zijn. Ook speelt het een rol bij de ademhaling. In de middeleeuwen werd aan de wind een bevruchtende werking toegeschreven. De Griek Anaximenes beschouwde lucht als een substantie waarin alle andere stoffen hun oorsprong hadden. ‘Lucht is overal en doordrenkt elk levend wezen. Het allerfijnste deel van de lucht in ons binnenste is de ziel’. Latere Grieken noemden lucht pneuma, levensadem. Galenus veronderstelde dat het lichaam iets uit de lucht nodig had (levensgeest) en dat dit aan het bloed werd overgedragen, waarbij dit dan helderrood kleurde. Dit alles zou zich in het hart afspelen. De oude Grieken deden weinig experimenten om hun theorieën te testen. Zij wisten meer door te denken, te redeneren. Handenarbeid had in die tijd geen status en men vond de zintuigen niet zo betrouwbaar. Bovendien had men niet zoveel goede instrumenten. Het tegenwoordige ‘weten’ komt veel meer voort uit waarneming (empirisme) en experimenten. Pas na de Renaissance veranderde de wijze waarop de natuur onderzocht werd. Bovendien was er technische vooruitgang waardoor bepaalde processen bestudeerd konden worden. Lavoisier (1743-1794) bewees dat bij verbranding geen materiaal verdwijnt, maar dat het zich verbindt met iets in de lucht. Hij toonde aan dat dit hetzelfde gas was dat Priestley in 1774 had weten te ontwikkelen uit metaaloxiden. De naam zuurstof was geboren. Pas tegen het einde van de 19e eeuw werd duidelijk dat warmte een bijproduct is van de omzetting van energie en dat dit in alle cellen van het lichaam plaatsvindt.