Boek 5

Genetische drift: verandering genfrequentie door toevallige gebeurtenissen zonder selectievoordeel allelen.

• Migratie > allel met frequentie weg > verandering in samenstelling > afwijkende organismen

1. Ontstaan nieuwe soorten

Reproductieve isolatie: lange tijd geen voorplanting tussen individuen twee of meer populaties  > geen genenuitwisseling

• geografische isolatie
• gedrag: ‘vreemd’ baltsgedrag, in natuur sociaal / asociaal gedrag (alleen kunstmatig nakomelingen)
• tijd: geen zelfde seizoenen/ ritmes
• darwinvinken: verschillende snavels door verschillend voedsel na separatie eilanden

1. De eerste levensvormen

Oeratmosfeer: zonder zuurstof (net als nu uit vulkaanuitbarstingen). Organische stoffen door bliksem, UV, lava en botsing meteorieten.

Biogenese: ontstaan leven uit levenloze materie > oersoep: door indikking na verdamping uit binnenzeeën > DNA

Prokaryoten: alle fossielen ouder dan 1,4 miljard jaar. De eerste: anaëroob > energie door afbraak stoffen oersoep.

Autotrofe organismen: geen stoffen meer nodig. Produceerden zuurstof > giftig > aëroob. Fotosynthese door nu cyanobacteriën.

Eukaryoten: 1,5 miljard jaar geleden door endosymbiosetheorie > door instulpingen DNA/ER naar binnen, cyanobacteriën > chloroplasten, aërobe bacteriën > mitochondriën

1. De verdere geschiedenis van het leven op aarde

Kwastvinnigen: hieruit amfibieën ontwikkeld

Naaktzadige planten: 250 jaar geleden

hema 3 Energie

1. Vrije en gebonden energie

Vrije energie: kinetische energie

Gebonden (potentiële) energie: opgeslagen energie

Endotherm: vrije energie > chemische energie

Exotherm: energie vrij

Organische stoffen: grote moleculen, anorganische stoffen: kleine moleculen

Stofwisseling (metabolisme): geheel van chemische processen in cellen individu

Assimilatie: klein > groot = endotherm

• koolstofassimilatie: CO2 + H2O > glucose door autotrofe organismen
• fosforylering: vrije energie + ADP + P > ATP

Dissimilatie: groot > klein =exotherm

• ATP > ADP + P + energie

ATP: nucleotide

1. Enzymen

Enzym (katalyseert stofwisselingreacties, verlaagt drempel) op substraat (achtervoegsel –ase) > product

• reactiespecifiek: elk enzym op één (groep) stof
• enzymactiviteit: snelheid waarmee enzym reactie versneld
• co-enzym: benodigde ander organisch molecuul. Apo-enzym: eigenlijke enzymmolecuul

Activeringsenergie: nodig voor overschrijden energiedrempel

Enzym-substraatcomplex: substraat op actieve centrum  molecuul > benodigde activeringsenergie verlaagd.
Optimumkromme: verband tussen temperatuur en enzymactiviteit (nettoresultaat)

Activator: verhoging enzymactiviteit door stoffen bindingen met molecuul. Complex wordt makkelijker gevormd

Remstoffen (inhibitors): verlagen enzymactiviteit

• Concurrerende remming: remstof zelfde vorm als enzym, neemt plaats in. Reversebel
• Niet-concurrerende remming: remstof bindt buiten actieve centra, verandert ruimtelijke structuur. Terug wanneer weg

Negatieve terugkoppeling bij omzetting threonine in isoleucine

1. Aërobe dissimilatie van glucose

Drie voorwaardes aërobe dissimilatie van glucose

1. geleidelijk vrijkomen van energie
2. vrijgekomen elektronen overgedragen op acceptormoleculen
3. moet worden benut ATP-moleculen te bouwen

2NAD+ +e- + H+ > 2NADH

Elektronentransportketen: elektronen doorgegeven in keten van reacties (bij oxidatieve fosforylering)

1. Fotosynthese

Fotosynthese: koolstofassimilatie door licht in bladgroen (fotosynthetische pigmenten, liggend in chloroplast) in foto-autotrofe organismen

• glucose > zetmeel
• zetmeel + joodoplossing > blauw
• chlorofyl: a en b. Belangrijkste pigment
• NADP+: elektronenacceptor in chloroplast

6CO2 + 12H2O + lichtenergie > C6H12O6 +6 O2 + 6 H2O

1. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen

• Overige assimilatieprocessen:

Chemosynthese: koolstofassimilatie door energie vrijgekomen bij verbanding van anorganische stof (vastgelegd in ATP)

• voortgezette assimilatie: vorming van organische stoffen door vrijgekomen glucose
• door chemo-autotrofe bacteriën als zwavel, nitrificerende bacteriën (nitraat, nitraat)

Koolhydraten:

• polymerisatie: monosachariden > polysachariden (zetmeel; opslag amyloplasten, cellulose, glycogeen)

Eiwitten: glucose + stikstofhoudende ionen > aminozuur (energie door ATP) > proteïnen (polymeer aminozuren)

Vetten: 1 glycerol + 3 vetzuren/fosforzuren > lipiden/fosfolipiden

Anaërobe dissimilatie van glucose: dmv gisten

• Alcoholgisting: pyrodruivenzuur > ethanol
• Melkzuurgisting: pyrodruivenzuur > melkzuur

Eiwitturnover: ‘recycling’ eiwitturnover

• Het respiratoir quotiënt: verbruikt aantal zuurstof bij dissimilatie en ontstaan zuurstof

RQ = aantal afgegeven koolstofdioxidemoleculen (voor pijl) / aantal opgenomen zuurstofmoleculen

RQ aërobe diss : 1 =  koolhydraten, 0.7 = vetten, 0.8 = eiwitten. Gem = 0.85

• Basale metabolisme: stofwisselingsprocessen in rust doorgaand > O2-gehalte rust meten

Homoiotherm: constante lichaamstemperatuur (vogels + zoogdieren)

Poikilotherm: lichaamstemperatuur gelijk aan omgeving (meeste andere dieren)

1. Kringlopen

Producenten: autotrofe organismen

Consumenten: heterotrofe organismen

Reducenten: schimmels en heterotrofe bacteriën

Thema 4 Planten

1. Geslachtelijke voortplanting

Geslachtelijke voorplanting zaadplanten via bloem:

• Meeldraad + stamper(s): voortplantingsorganen
• Helmknoppen: meiose > haploïde cellen > stuifmeelkorrels
• Zaadbeginsels: in vruchtbeginsel stamper. Hieruit ontstaan eicellen na meiose
• Kruisbestuiving: bestuiving van stuifmeel op andere plant van dezelfde soort
• Stuifmeelbuis: komt uit stuifmeelkorrel (na bestuiving) richting zaadbeginsel.
• Zaad: zaadbeginsel met zygote
• Vrucht: tijdens ontwikkeling zaadbeginsel > zaden

1. Ontkieming, groei en ontwikkeling

Kiemplant: reservevoedsel uit zaadlobben (verschrompelen wanneer op), door enzymen amylum (zetmeel) > glucose. Plant boven grond > chlorofyl.

Dicotylen: tweezaadlobbigen (bruine boon). Monocotylen: eenzaadlobbigen (maïs)

Meristemen: enige plaats deling plant. Bevindt in groeipunten (toppen wortels en stengels) en in cambium

Celstrekking:  als cel buiten groeipunt komt. langwerpige groei door opname water in vacuolen (kleine > centrale) > wandstandig plasma > celdifferentiatie + celspecialisatie.

Cambium: ringvormig meristeem zorgt voor diktegroei. Deling:

• 1 dochtercel in cambium > naar binnen toe bijgevormd > houtcellen (meer dan bast) > houtvaten
• 1 doochtercel buiten cambium > naar buiten bijgevormd > bastcellen > bastvaten

Jaargrens: donkere zomerhout – lichte voorjaarshout (geen groei winter). Jaarring: al hout in één jaar. Mergparenchum in midden samengedrukt door houtcellen > moeilijke onderscheiden jaarringen oudere jaren.

Spinthout: houtvaten jonge jaarringen > vervoering water met opgeloste stoffen

Kernhout: samengedrukte houtvaten > stevigheid

Parenchymchellen: ipv houtvaten. Mergstralen in hout > radiaal transport (buitenkant naar midden van stam  en andersom)

• deling mergstralen bast > kurkcambium > kurk (scheuren bast en schors)

Auxinen: plantenhormonen voor lengtegroei

• licht invloed op concentratieverdeling > verlichte kant lager auxine > positieve fototropie (groei richting licht)
• geotropie: zwaartekracht als invloed groeirichting > negatieve geotropie: stengeltop tegen zwaartekracht in

postieve geotropie: worteltop (concentratie boven optimum: verhoging > remming, stengel omgekeerd)

Geïtoleerde planten: onvolledig ontwikkeld door te weinig licht, bleke stengels en bladeren

1. Opname, afgifte, transport en opslag  van stoffen

Pallisadeparenchym: vooral hier fotosynthese

Huidmondjes (’s nachts gesloten) + luchtholtes (intercellulaire ruimten): opname + afgifte CO2 en O2 door middel van diffusie.

• bij jonge planten en stengels door opperhuid (bij kruidachtige huidmondjes in opperhuid)
• kurkporiën: in schors houtige stengels. Diffusie naar en van centrale delen stengel

Intensiteit fotosynthese afhankelijk van: bepaald door beperkende factor. Afleiden: hoeveelheid O2 opgenomen in licht – in donker

• hoeveelheid en kleur licht
• CO2 en H2O
• temperatuur
• chlorofyl

Houtvaten. Secundaire celwanden: door houtcellen . Cellulose en houtstof (lignine) tegen primaire celwanden (+middenlamel: transport).

• Dwarswanden verdwijnen
• Ringvormige / spiraalvormige: groeiende plantendelen
• Netvormige: later gevormde houtvaten / hele primaire celwand bedekt > nodig voor zijwaarts transport
• Anorganische sapstroom: H2O + zouten van wortels > stengels > bladeren

Bastvaten:

• Organische sapstroom: H2O + assimilatieproducten van bladeren > alle andere delen planten
• Dwarswanden blijven > openingen > celkernen verdwijnen > dode bastvaten dichtgedrukt

Transport via celwanden wortel – centrale cilinder:

• Capillaire werking poriën: water + opgeloste stoffen van bodem > wortels
• Actief transport door endodermiscellen > osmotische waarde centrale cilinder groter dan schors > osmose; water > centrale cilinder > kurkbandjes verhinderen terugstroming > worteldruk (water met opgeloste stoffen stijgt)

Transport houtvaten:

• Verdamping water uit bladeren: huidmondjes open, buitenlucht geen waterdamp (voornamelijk uit celwanden) > capillaire werking vult water aan (uiteindelijk vanuit houtvaten in stengels) als soort draad
  • capillaire werking door cohesiekrachten (H2O bij elkaar) + adhesiekrachten (H2O aan houtvvatwand)

Waterstroom wortels > bladeren: passief transport

Waterporiën: speciale orgaantjes die water naar buiten persen

Watercultuur: onderzoeken welke mineralen plant nodig heeft. Spoorelementen nodig voor werking enzymen

Zetmeel > sacharose: vooral ’s nachts, via bastvaten > andere delen plant

Zaden + cellen verdikte delen: opslag reservestoffen.

• Amyloplasten: zetmeel
• Vacuolevocht: glucose, fructose en sacharose, eiwitten
• Druppels in cytoplasma: vetten, aleuronkorrels (eiwitten)

1. Stevigheid en bescherming

Stevigheid:

• Turgor
• Steunweefsels: skelerenchymvezels onstaan uit skelernchymcellen

Tegengaan uitdroging:

• Cuticula
• Kurklaag
• Huidmondjes (onderkant) gesloten (’s nachts + droge omstandigheden) > sluitcellen > afname turgor > kleinere opening
  • Turgor afhankelijk osmotische waarde. Verdamping, licht, CO2 gehalte
• Droge omgeving bladeren: klein oppervlak, dikke cuticula, weinig huidmondjes (diep verzonken), behaard

Thema 5 Ecologie

1. Organisatieniveaus van de ecologie

Biotische factoren: invloeden levende natuur

Abiotische factoren: invloeden levenloze natuur

Organisatieniveaus: bestudering relaties organismen en milieu

• individu > populatie > levensgemeenschappen
• ecosystemen: natuurlijk begrensde gebieden > biotisch: levensgemeenschap, abiotisch: biotoop
• biomen (vegetatiegordels): grote gebieden met bepalend klimaat voor soorten organismen (regenwouden, woestijnen etc.)
• biosfeer:  gedeelte van aarde en dampkring bewoond door organismen

1. Individuen

Tolerantie: vermogen van organismen om schommelingen abiotische factor te kunnen verdragen

Tolerantiegrens: uiterste waarde waarbij individuen van soort overleven. Werkt als beperkende factor buiten verspreidingsgebied

Marcroklimaat: grote gebieden vrijwel zelfde klimaat (combinatie verschillende abiotische factoren), elk plekje ecosysteem: microklimaat

- Poikilotherme dieren: 0—45 graden, homoiotherme: ook onder 0 graden’

Daglengte: zon boven horizon. Grote invloed, vooral voortplanting                                                                                                                                                                                                                                                     

Koolzuur: CO2 in water

Waterplanten: weinig stevige delen, huidmondjes bovenkant. 

Waterdieren: stromend water hoger zuurstofgehalte dan stilstaand

Zand ten opzichte van klei:

• grotere bodemdeeltjes
• water minder goed vast te houden
• minder vruchtbaar (minder zouten)
• makkelijker doordringen wortels

Humus: :  voedingszouten + verbetert structuur bodem (voor zowel zand als klei)

• Uitspoeling: regenwater zakt naar diepere lagen door humusarme bodem. Humus nodig tegen uitspoeling

Overige bodemeigenschappen van invloed: grondwaterstand, pH, zouten

1. Populaties

Competitie: concurrentie om voedsel, voortplanting, ruimte, of licht  (evt door territorium)

Coöperatie: balts/paring, voedsel, verdediging. Samenleven groepen tegen predatoren. Staten (insecten) > sterke taakverdeling

Bepalen populatiedichtheid: (individuen eigen habitat / verschillend verspreidingspatroon)

• Kwadrantmethode: kwadrant uitgezet, aantallen geteld. Bij regelmatige verspreiding anders transect
• Lijntransectmethode: lengte route evenredig aan oppervlakte in gehele ecosysteem
• Merken en terugvangen: gevangen > gemerkt > 2e vangst > % gemerkte dieren tweede vangst = % totale pop

Populatiedichtheid afhankelijk factoren:

• Dichtheidsafhankelijke factoren: predatie, parasitisme, ziekte, voedselconcurrentie > negatieve terugkoppeling > biologisch evenwicht
• Dichtheidsonafhankelijke factoren: klimaat. Soort herstelt zich weer
• Immigratie / emigratie

J-vormige groeicurve: groot geboortecijfer gunstige omstandigheden

S-vormige groeicurve: laag geboortecijfer gunstige omstandigheden

1. Levensgemeenschappen

Voedselketen : reeks soorten, elk een voedselbron voor volgende

• 1e trofische niveau: autotroof/producent
• 2e /3e / 4e trofische niveau : heterotroof/consumenten van 1e / 2e / 3e orde
• detritivoren: afvaleters > reducenten: mineralisatie (dode resten > anorgainsche stoffen)

Symbiose: langdurig samenleven verschillende soorten

• mutualisme: beide soorten voordeel
• commensalisme: één soort voordeel, ander soort egaal
• parasitisme: één voordeel, één nadeel. Parasiet (soms soortspecifiek) leeft op gastheer

1. Ecosystemen

Nis / niche: rol van een soort in geheel van relaties in ecosysteem

Bruto primaire productie: alle energie door producenten vastgelegd in biomassa

Netto primaire productie: organische stoffen niet benut bij dissimilatie, benut door vorming nieuw weefsel

Productiviteit: hoeveelheid energie vastgelegd in organische stoffen

Pionierecosysteem: verwering  > wind met fijne bodemdeeltjes > eerste diertjes tussen korstmossen

Bodemvorming: humus (organische + anorganische stoffen + reducenten) door dode korstmossen

Successie: verandering soortensamenstelling levensgemeenschap, zodat deze geleidelijk in andere overgaat.

• Climaxecosystemen: netto productie = afbraak weefsel > biomassa gelijk. Kringloop gesloten.
• Secundaire successie: humus al op bovenste laag. Kringloop stoffen open
• Toename biodiversiteit, gelaagdheid bodem

Eenjarige planten (pionierecosysteem) > tweejarige / overblijvende planten (climaxecosysteem)

Erosie: blootstelling bodem aan regen en wind. Bovenste laag bodem weg > geen humus > primaire successie

Nederlandse ecosystemen:

• Duinen: weinig humus. Biestarwegrad > helm > kruidachtige planten  > duinstruweel > duinbos
• Loofbos: strooisel > moslaag > kruidlaag > struiklaag > boomlaag. Naaldbos armer aan soort, onnatuurlijk
• Heide: door schapen in stand gehouden, boomstampjes geknabbeld
• Plassen: verlanding

1. waterplanten > dode plantenresten bodem > bodem opgehoogd
2. oeverplanten vanaf kant > plas kleiner
3. moerasplanten
4. broekbos

Thema 6 Mens en milieu

1.  Voedselproductie

Optimale omstandigheden door: bemesting, bodembewerking en bescherming tegen ziekte en plagen

• uitspoeling: mineralen met regenwater naar diepere lagen
• kunstmest: mineralen uit bodem toegevoegd (stikstofhoudende en fosfaat). Stalmest: uitwerpselen + urine via gier > afgebroken door reducenten > mineralen vrij
• monocultuur : vergrote kans op plagen > chemische bestrijdingsmiddelen (pesticiden), vaak niet soortspecifiek
  • insecticiden: insectenbestrijdingsmiddelen
  • herbiciden: onkruidbestrijdingsmmiddelen
  • resistentie
  • accumulatie: opstapeling persistentie (natuurlijke afbraak) > doorgegeven voedselketen
• biologische bestrijding: natuurlijke vijanden, lokken, vruchtwisseling/wisselteelt (bv aardappelcystenaaltjes)
• veredeling: gunstige eigenschappen geselecteerd voor kruising
• krachtvoer: energierijke stoffen + mineralen (+ geneesmiddelen + hormonen)

1. De lucht

Emissie: uitstoot van gassen (SO2 + NO na fossiele brandstoffen)

Natte zuurdepositie: neerslag stoffen op aardoppervlak door regen. Onveranderd: door droge zuurdepositie.

Verzuring: giftige stoffen opgelost in bodem > schaden wortels (opname) + bladeren > huidmondjes langer open > verdamping

Stikstofarme bodem > soortenrijk

Veroorzakers zure regen:

• industrie: olieraffinaderijen
• elektriciteitscentrales: stoken kolen of olie, radioactief afval (mutaties)
• verkeer
• bio-industrie: ammoniak (mestovershot)

Ozon: reactie koolwaterstoffen en CO met NO

Smog: vettige mist met O3 (ozon), SO2 en roet > korstmossenwoestijnen

Broeikaseffect:

• atmosfeer/dampkring: broeikasgassen (CH4, H2O, CO2)  zonnestraling doorlaten daarna tegenhouden > verwarming aarde
  • stijging CO2 concentratie door verbranden fossiele brandstoffen en ontbossing
  • ozonlaag: absorberen UV-straling, aangetast door (nu zachte) cfk’s (koelinstallaties, blaasmiddel, drijfgassen). Gat ozonlaag: dun boven zuidpool.

1. Water

Broeikaseffect:

• atmosfeer/dampkring: broeikasgassen (CH4, H2O, CO2)  zonnestraling doorlaten daarna tegenhouden > verwarming aarde
  • stijging CO2 concentratie door verbranden fossiele brandstoffen en ontbossing
  • ozonlaag: absorberen UV-straling, aangetast door (nu zachte) cfk’s (koelinstallaties, blaasmiddel, drijfgassen). Gat ozonlaag: dun boven zuidpool.

1. Water

Eutrofiëring: hoeveelheid mineralen (door zelfreinigend vermogen) neemt sterk toe. Voedselrijk/eutroof water > verdwijning planten:

• alleen in voedselarm milieu leven
• overwoekerd door beter aangepaste soorten
• waterbloei: kroos + algen nemen toe > troebel > minder licht > planten onder water sterven > detritus neemt toe > overvloed witvissoorten (brasem) > eten zoöplankton (kleine dierlijke organismen als watervlooien) > nog meer algengroei > sterfte algen grote hoeveelheid detritus > reducenten vermeerderen > O2 gebrek > stinkend water vrijwel geen leven

Waterzuivering:

• mechanische zuivering > voorbezinking > biologische zuivering > nabezinking > chemische zuivering rioolslib

1. De bodem

Zwerfbouw: bodem onvoldoende, van plaats veranderen

Erosie: grond plantengroei verdwenen (bv door overbeweiden) bovenste laag humus weg > onvruchtbare grond

Tropische regenwoud: genenpool. Verdroging: dalende grondwaterstand

Bodemsanering: reiniging vervuilde bodem

Katalysator: voor loodvrije benzine zodat geen lood meer langs weg is

Methoden afvalverwerking: recycling, compost, storten, verbranden: slakken als overblijfsel tegenhouden chemische stoffen

1. Milieubeleid en milieubeheer

Rookgasontzwavelingsinstallaties (giftige resten), evenwichtsbemesting, mineraalaangifte, mestinjectie, mestbank, areaalvergroting