Biologie samenvatting Thema 1 Inleiding in de biologie
3 Organen, cellen en weefsels
Orgaan = een deel van een individu met een of meer functies
Organenstelsel = bestaat uit een aantal organen die samen een bepaalde functie uitoefenen. Bv. verteringsstelsel en bloedvatenstelsel.
Vorm en functie
Diersoorten die in het water leven, hebben een lichaamsvorm die wienig weerstgand ondervindt van het water. Kop, romp en staart gaan geleidelijk in elkaar over.
Stroomlijnvorm = lichaamsvormen gaan geleidelijk in elkaar over.
Lichaamsvorm van een soort is verband te zien tussen vorm en functie. Vooral bij skelet zie je dat veel. Holle botten zodat ze zo licht mogelijk zijn, in de kop van een dijbeen lopen staaf- of plaaatvormige beenbalkjes in de richtingen waarin de grootste krachten op het bot worden uitgeoefend. Botten in de voeten hebben een gewelfde vorm om het gewicht goed op te vangen.
Hersenen van een mens bestaan voor het grootste deel uit neuronen (zenuwcellen). Deze neuronen staan zodanig met elkaar in verbinding dat verschillende signalen snel kunnen worden verwerkt.
Neutraal netwerk = verbindingen in de hersenen.
Dit netwerk staat model voor toepassingen in netwerken van computers, ook wel kunstmatige neurale netwerken genoemd.
Tegenstroomprincipe wordt toegepast bij:
- Industrie – warmtewisselaars bv. cv-ketel
- Zoogdieren en volgens die in een koud klimaat leven – bv bij een rendier kan het bloed in de poten 8 oC worden, terwijl de temperatuur van het bloed in de romp gehandhaafd blijft op 38oC. Warmteverlies in de poten wordt klein gehouden, doordat slagaders en aders dicht tegen elkaar aanliggen. Het bloed dat van de romp de poten instroomt, geeft het grootste deel van zijn warmte af aan het bloed dat vanuit de poten terugstroomt naar de romp. Als de slagaders en aders niet dicht tegen elkaar aan zouden liggen, zou het sterven door afkoeling van het bloed.
- In roganen als de nieren en placenta bij zoogdieren en bij de kieuwen van vissen, uitwisseling van warmte of van stoffen.
Recent onderzoek
Ribbels zijn beter voor de weerstand dan gestroomlijnd. Blijkt uit onderzoek. Haaien kunnen heel snel zwemmen komt door dat ze op hun schubben ribbels hebben.
Cellen
Organen zijn opgebouwd uit cellen.
In een orgaan kunnen cellen voorkomen die heel verschillen van vorm zijn.
De vorm van de cel hangt samen met de functie.
Meestal liggen cellen met dezelfde vorm en dezelfde functie(s) in groepen bij elkaar.
Weefsel = een groep cellen met dezelfde vorm en de zelfde funtie(s)
Meeste weefsels liggen cellen niet direct tegen elkaar, maar er zit tussencelstof tussen.
Tussencelstof: bestaat uit dood materiaal. Sommige weefsels is de tussencelstof hard, in andere zacht. Licht eraan wat de functie de tussencelstof heeft.
4 De microscoop
Zie boek blz 16
5 Plantaardige en dierlijke cellen
Organel = elk deel van een cel met een eigen functie
Cel bestaat uit:
- Cytoplasma – bestaat uit: grondplasma + organellen
= stroperige vloeistof – bestaat uit: water met alleerlei opgeloste stoffen (o.a. zouten eiwitten en vetachtige stoffen)
Kunnen vacuolen in voorkomen.
= ‘blaasje’gevuld met vocht omgeven door een vocuolmembraan.
- Celmembraan: een dun vlies aan de buitenkant van het cytoplasma
- Celkern – bestaat uit: kernplasma
Buitenste laag het kernmembraan
Regelt de stofwisselingsprocessen die in de cel plaatsvinden.
Vacuolen:
- Dierlijke cellen – weinig vacuolen, meestal klein en vaak ontbreken ze geheel
- Jonge plantencellen – meerdere vacuolen
- Oude plantaardige cellen – vacuolen samengevloeid tot één grote centrale vacuole. (-> spelen een rol bij de stevigheid van plantaardige cellen)
Wandstandig cytoplasma = cytoplasma wat in een dunne laag tegen de celwand aan ligt.
Bij plantencellen bestaat het vacuolvocht uit: water met opgeloste stoffen (o.a. zouten, glucose en andere reservestoffen, afvalstoffen en kleurstoffen)
Geven de kleur aan van bv. bloemen of vruchten. Wordt meestal veroorzaakt door de kleurstof anthocyaan. Bv. blauwe, paarse, rode of roze kleur van bloemen of rode ui.
Proplastiden = kleine korrels die zich tot plastiden kunnen ontwikkelen. Komt voor in het cytoplasma van jonge plantencellen. Komt niet voor in dierlijke cellen.
Uit proplatiden kunnen ontstaan:
- Chloroplasten – vind fotosyntehese in plaats
- Chromoplasten – (kleurstofkorrels) bevatten gele en/of rode kleurstoffen (pigmenten). Felle gele, oranje en rode kleuren van vloemen en vruchten word daar vaak door veroorzaakt.
- Leukoplasten – zijn kleurloos. Kunnen zich ontwikkelen tot chloroplasten, chromoplaten en amyloplasten (zetmeelkorrels). In amyloplasten is zetmeel opgeslagen
Chloroplasten en chromoplasten kunnen in elkaar overlopen. Bv. wanneer een tomaat rijpt wordt, verandert de kleur van groen naar rood.
Cytoplasma van een plantaardige cel vormt een stevig laagje om de cel heen: de celwand.
Celwand = tussencelstof en behoort niet tot de cel. Zorgen voor stevigheid. Celwanden van naburige cellen sluiten vaak niet precies aaneen. Tussen de celwanden komen de kleine holten voor: de intercellulaire ruimten. Holten zijn gevuld met lucht of water.
6 De submicroscopische bouw van cellen
Kern = centraal regelpunt van de cel.
Kernplasma -> liggen chromosomen ( bestaan uit moleculen DNA)
DNA:
- In het DNA bevindt zich de erfelijke informatie
- Vanaf het DNA kunnen boodschappen naar het cytoplasma gaan.
Boodschap doorgeven:
- Bepaald molecuul kan de code voor de productie van een eiwit bevatten.
- Molecuul gaat door een kernporie in het kernmembraan
- Richting cytoplasma
- Komt terecht in het membranenstelsel, aangesloten is op de kernmembraan (endoplasmatische reticulum)
- Eiwitten die in de robosomen zijn gesynthetiseerd, komen erecht in de ruimten tussen de membranen van het endoplasmatische reticulum.
- Eiwitmoleculen hebbben nog niet hun uieindelijke vorm gekregen.
- Van het endoplasmatisch reticulum snoeren zich blassjes af.
- Deze blaasjes versmelten met het Golgi-systeem
- Golgi-systeem krijgen de eiwitmoleculen hun uiteindelijke vorm.
- Van het Golgi-systeem snoeren zich blaasjes af.
- Sommig blaasjes bevatten eitwitten die buiten de cel worden afgegeven. (secretie)
Endoplasmatische reticulum:
- Is membranenstelsel, dat is aangesloten op de kernmembraan.
- Is een ingewikkeld netwerk van dubbele membranen in het cytoplasma. Doordat de twee membranen bijna tegen elkaar aanliggen, onstaan afgeplatte holten en kanaaltjes. De ruimte tussen de membranen staan met elkaar in verbinding. Vervult een functie bij het transport van moleculen in de cel.
- Op de membranen van het endoplasmatisch reticulum bevinden zich ribosomen
Ribosomen = bolvormige organellen waarop de synthese van eiwitten plaatsvindt. Het grootste deel van de ribosomen ligt op de membranen van het endoplasmatisch reticulum, de rest komt vrij in het cytoplasma voor.
Secretie = afgifte van stoffen door een cel . Veel secretie vind plaats in cellen van klieren (bv. speekselklier of hormoonklier) en in cellen van slijmvlies (bv. slijmvlies aan de binnenwand van de luchtwegen).
Golgi-systeem bestaat uit: opeengestapelde platte blaasjes, elk omgeven door een membraan. In dierlijke cellen worden ook lysosomen van het Golgi-systeem afgenoerd.
Lysosomen:
- Worden in dierlijke cellen afgenoerd van het Golgi-systeem
- Blijven in de cel.
- De eiwitten in lysosomen = enzymen
Enzymen:
- hebben een functie bij stofwisselingsprocessen.
- Kunnen deze reacties versnellen (Onder de omstandigheden die in cellen heersen, verlopen meeste chemische reacties zeer traag)
- In lysosomen hebben een fuctie bij de vertering van stoffen in de cel.
- Maken verbrandingen mogelijk bij mitochondrium.
Mitochondriën (mitochondrium):
- = ronde of boonvormige organellen.
- Bestaan uit: dubbel membraan, waarvan het binnenste membraan sterk is geplooid.
- Vindt verbranding plaats, vooral van glucose. Voor dit proces wordt zuurstof gebruikt. Enzymen die verbranding mogelijk maken, liggen op het binnenste membraan. De enerige die bij verbranding vrijkomt, wordt tijdelijk opgeslagen in moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat). Als op een later tijdstip ergens energie nodig is, wordt deze energie weer vrijgemaakt uit de ATP-moleculen.
- Aantal mitochondriën per cel is afhankelijk van de activiteit van de cel.
Chloroplasten in plantaardige cellen zijn gevuld met mebranen waartussen zich afgeplatte holten bevinden. Membranen:
- lijken gerangschikt te liggen als stapels munten.
- Op de membranen liggen de enzymen voor de fotosynthese
Celmembraan:
- vormt de grens tussen een cel en zijn omgeving.
- Bestaat uit: twee lagen fosfolipiden (vetachtige stoffen), waarin eiwitten liggen ingebed. De eiwitmoleculen verschillen in grootte. Sommige eiwitten en enkele fosfolipiden hebben koolhydraatketens die naar buiten steken.
Transport van stoffen tussen de cel en zijn omgeving vindt selectief plaats:
- het celmembraan laat bepaalde stoffen de cel ingaan, maar houdt andere stoffen tegen. Op deze manier wordt de samenstellign van het cytoplasma geregeld via het celmembraan.
- Celmembraan zorgt voor een zekere bescherming. (afb. 41 blz. 21 bouw celmembraan)
De organellen die tot nu toe in deze basisstof zijn genoemd, kunnen in plantaardige of dierlijke cellen worden aangetroffen.
Bacteriën:
- zijn met elektronenmicroscoop vrijwel geen organelleen te zien.
- Bezitten geen kernmembraan, waardoor er geen scheiding is tussen kernplasma en cytoplasma.
- Informatie voor erfelijke eigenschappen bevindt zich in één streng DNA, die los in het cytoplasma ligt. In het cytoplasma zijn geen enoplasmatisch reticulum, mitochondriën, plastiden of vacuolen te onderscheiden.
- Hebben een celmembraan met daaromheen een celwand.
7 Diffusie en osmose
Iedere cel stata in contact met zijn omgeving. Cellen nemen uit hun omgeving stoffen op en geven aan hun omgeving stoffen af. Bij deze opname en afgifte van stoffen spelen diffusie, osmose en actief transport een rol.
Concentratie
Oplossing bestaat uit:
- Oplosmiddel. Bij organismen is water het belangrijkste oplosmiddel.
- Een of meer opgeloste stoffen.
Concentratie: geeft meestal de hoeveelheid opgeloste stof per volume-eenheid van de oplossing aan. De concentratie van een oplossing kan worden uitgedrukt in bv.:
- Volumeprocenten of in gram per liter (g x l-1)
- Gewichtseenheid – massaprocenten of in milligram per kubike meter (mg x m-3)
Lage concentraties van een oplgeloste stof wroden uitgedruk in ppm (pats per million). 1 ppm = 0,0001%
Concentratie wordt alitjd berekend ten opzichte van de totale oplossing. Bv. in 95 gram water 5 gram suiker wordt opgelost, onstaat hierdoor 100 gram oplossing. In massaprocenten is de concentratie van de oplossing 5%, want van de totale massa van de suikeroplossing bestaat 5/100 deel uit suiker.
Concentratie bij gassen wordt het begrip druk (of spanning) gebruikt.
Gasmoleculen verplaatsen zich snel en botsen daardoor vaak tegen de wand van de ruimte waarin het gas zich bevindt. Door de botsingen wordt een druk op de wand uitgeoefend. Hoe meer gasmoleuclen per tijdseenheid tegen een wand botsen, hoe hoger de druk is die op de wand wordt uitgeoefend. De druk van een gas wordt aangegeven met het symbool p en uitgedrukt in pascal (Pa) of kilopascal (kPa).
Diffusie
Voorbeelden van diffusie:
- Gaskraan even openzet, is enige tijd later overal in de ruimte gas te ruiken. De gasmoleculen vermengen zich met de lucht en verspreiden zich over de hele ruimte.
- Een glas met een geconcentreerde oplossing van een kleurstof en daar bovenop water schenkt, vermengt de kleurstof zich met het water.
Diffusie = de verplaatsing van een stof van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een lage concentratie van de stof. Vindt plaats in een gasvormige of vloeibaar medium.
Diffusie komt tot stand doordat de moleculen van de gassen of van de vloeistoffen bewegen. Deze bewegingen zijn ongericht. Elk molecuul beweegt in een rechte lijn tot het tegen een andere molecuul botst. Door de botsing verandert de bewegingsrichting. Hierdoor bewegen moleculen naar alle kanten door de ruimte die het medium (vloeistof of gas) inneemt.
Diffusie leidt tot een homogene (gelijkmatige) verdeling van moleculen over de beschikbare ruimte.
Wanneer het schot wordt weggehaald tussen de bak, bewegen de glucosemoleculen en de watermoleculen door de hele bak. Na enige tij is er nettoverplaatsing opgetreden van glucosemoleculen van A naar B en van watermoleculen van B naar A. Door diffusie wordt de glucoseconcentratie in de hele bak gelijk.
Diffusiesnelheid = nettoverplaatsing van een stof per tijdseenheid. Deze is afhangelijk van de temperatuur.
stijgende temperatuur :
neemt de beweginssnelheid van de moleculen toe.
worden de botsingen tussen de moleculen krachtiger.
Diffusiesnelheid is afhankelijk van een aantal factoren:
- Diffusieoppervlak: hoe groter het diffusieoppervlak is, des te sneller vindt diffusie plaats. De rook ging door de deur sneller naar klas 2 dan door het raam.
- Afstand waarover difussie plaatsvind: hoe kleiner de afstand, des te sneller vindt diffusie plaats. De rook kwam sneller in klas 2 dan in klas 3
- Drukverschil of concentratieverschil: hoe groter het drukverschil of concentratieverschil is, des te sneller vindt diffusie plaats.
- Temperatuur
- Aard van de diffunderende stof (o.a. de groote van de moleculen)
- Medium waarin deffusie plaatsvind. Medium lucht (gassen) verloopt difussie ongeveer 300.000 keer zo snel als in het meduim water (vloeistoffen).
Osmose
Doorlatende of permeabele wand= wand waar alle moleculen doorheen kunnen gaan. Diffusie kan optreden (vloeistof of gassen zijn gescheiden). Poreuze bloempot van aardewerk.
Halfdoorlatende of semi-permeabele membranen= membramen met poriën die zo klein zijn dat alleen watermoleculen er doorheen kunnen gaan. Moleculen in het water opgeloste stoffen kunnen niet door deze membranen heen.
Osmose treeds op als twee oplossingen met een verschillende concentratie van elkaar zijn gescheiden door een semi-permeabel membraan -> treed nettowaterverplaatsing op de oplossing met de laagste concentratie (weinig deeltjes in de vloeistof dus veel water) naar de oplossing met de hoogste concentratie (veel deeltjes in de vloeistof dus weinig water). Hierdoor daalt de oplossing met de laagste oplossing. Doordat er bij de oplossing met de laagste concentraite water weggaat, stijgt de concentraite van deze oplossing. (gaat water uit, dus minder water, waardoor de verhouding water en deeltjes kleiner wordt).
Door de concentratie aan opgeloste stoffen heeft een oplossing een bepaalde osmotische waarde. Hoe hoger de concentratie van een oplossing -> des te hoger is de osmotische waarde.
Osmotische waarde van een oplossing is afhankelijk van het aantal opgeloste deeltjes per volume-eenheid. Dit is van belang bij stoffen die in ionen uiteenvallen. Keukenzout (NaCl) bv. valt in water uiteen in Na+- en Cl—ionen. Glucose valt in water niet uiteen in ionen. Oplossing met een bepaald aantal moleculen NaCl heeft een daardoor een hogere osmotische waarde dan een oplossing met hetzelfde aantal moleculen glucose. Als deze twee oplossingen gescheiden zijn door een semi-permeabel membraan treedt osmose op.
Osmose = verplaatsing van water door een semi-permeabel membraan, van een plaats met een lage osmotische waarde naar een plaats met hogere osmotische waarde.
8 Membranen en het transport van moleculen
Eencellige dieren (armoebe en pantoffeldiertje) leven in het water. Het celmembraan is voor eencelligen de scheiding met de omgeving, met het externe milieu.
Bij de meeste soorten bestaan de organismen uit veel cellen. Bij veelcellige dieren heeft een groot aantal celleen geen rechtsreeks contact meer met het externe milieu, doordat die cellen dipeer in het organisme zijn gelegen en worden omgeven door andere cellen.
Weefselvloeistof = dun laagje vloeistof waar door iedere individuele cel van een veelcellig dier door wordt omgeven.
Interne milieu = weefselvloeistof van een organisme dat één geheel vormt. Bloedplasma wordt ook meegerekend.
Voor veelcellige dieren geldt dat het celmembraan de grens vormt tussen een cel en zijn interne milieu. Bs 6 heb je behandeld dat het celmembraan selectief bepaalde moleculen de cel in laat gaan en andere moleculen tegenhoudt. Om deze reden wordt het celmembraan selectief permeabel genoemd.
Celmembraan bestaat uit: twee lagen fosfolipiden, waarin eiwitten liggen ingebed.
Zuurstofmoleculen en koolstofdiosidemoleculen diffunderen gemakkelijk door de fosfolipidenlagen heen.
Cytoplasma bestaat uit: voor het grootste deel uit water met opgeloste stoffen.
Doordat de fosfolipiden in het celmembraan vetachtige stoffen zijn, vormen ze een barrière voor in water oplosbare stoffen die minder goed in vet oplosbaar zijn. Deze moleculen kunnen niet zonder emer door het celmembraan heen diffunderen. Hierdoor zijn cellen in staat de concentratieverschillen tussen het cytoplasma en het milieu te handhaven.
Watermoleculen en moleculen van in wateroplosbare stoffen passeren een celmembraan via de eiwitten.
Sommige eiwitten bezitten een met water gevulde porie. Hierdoor kunnen watermoleculen en in water oplosbare stoffen met kleine moleculen de cel in en uit.
Het transport van water wordt gewoonlijk veroorzaakt door osmose, waarbij het celmembraan werkt als een semi-permeabel membraan.
Transportenzymen = andere eiwitten in het celmembraan die werkzaam zijn. Deze eiwitten kunnen bv. glucosemoleculen of Cl—ionen door het celmembraan heen transporteren.(zie afb. 52 blz. 24)
- Aan de ene zijde van het celmebraan wordt een molecuul of ion gebonden.
- Door deze binding verandert de vorm van het transportenzym waardoor het molecuul of ion wordt verplaats naar de andere zijde van het celmembraan.
- Daar wordt de binding tussen het transportenzym en het molecuul of ion verbroken.
De werking van deze transportenzymen kost de cel geen energie. Door diffusie komen molecuul of ion en transportenzym met elkaar in aanraking. Het transportenzym versnelt de diffusie van het moelecuul of ion door het celmembraan heen. Net als het transport door diffusie kan deze manier van transport dan ook alleen plaatsvinden met het concentratieverval mee. (het transport alleen kan plaatsvinden van een plaats met hoge concentratie van die stof naar een plaats met een lage concentratie van die stof)
Actief transport: Bij enkele stoffen kan het transport door celmembranen ook plaatsvinden tegen het concentratieverval in. Dit is bv. bij glucosemoleculen en bij Na+-, K+- en Ca2+-ionen. Dit transport vind plaats door speciale transportenzymen . transport dat tegen het concentratieverval in plaatsvindt, kost energie.
De energie die voor actief transport nodig is, wordt geleverd door ATP-moleculen. Celllen handhaven bv. een verschil in concentratie van Na+- en K+-ionen aan weerszijden van het celmembraan. In het cytoplasma is het Na+-inonenconcentratie lager en de en K+-ionenconcentratie hoger dan in de extracellulaire ruimte.
Natruim-kaliumpomp: Als er alleen passief ionentransport zou plaatsvinden, zou dit concentratieverschil verdwijnen. Maar speciale transportenzymen verwijderen voordruend Na+-ionen uit de cel en halen K+-ionen de cel binnen.
Het celmembraan kan ook receptoreiwitten bevatten (= speciale eiwitten die aan de buitenkant sotfen kunnen binden.) De verschillende tkypen weefsels hebben in hun celmembranen verschillende typen receptoreiwitten. Sommige typen receptoreiwitten reageren met antistoffen, andere met stoffen die door zenuwcellen worden afgegeven en weer andere met hormonen.
Stoffentransport binnen een cel
Stoffen kunnen ook door cellen worden opgenomen zonder dat ze daarbij het celmembraan passeren. De stof wordt dan ingesloten in een blaasje dat van het celmembraan wordt afgesnoerd.
- Facothese genoemd als vaste stoffen worden opgenomen
- Pinocytose genoemd als vloeistoffen worden opgenomen
De voedselopname bij eencelligen zoals pantoffeldiertjes en amoeben vindt op deze manier plaats. Aan het afgesnoerde blaasje worden verteringsenzymen toegevoegd, bv. doordat het blaasje versmelt met een lysosoom. De verteringsproducten uit het blaasje worden door actief transport via het membraan in het cytoplasma opgenomen.
Afvalstoffen en celproducten kunnen uit de cel worden verwijderd door een proces dat omgekeerd verloopt. Lysosomen kunnen bv. op deze manier met het celmembraan versmelten en hun inhoud afgeven.
Uit het feit dat een lysosoommembraan en een celmembraan kunnen versmelten, blijkt dat er geen grote verschillen in bouw zijn tussen deze membranen.
De meeste organellen in een cel zijn omgeven door een membraan. Al deze membranen lijken wat de bouw bereft op het celmembraan.
Behalve bij bacteriën bevat elke cel een uitgebreid stelsel van membranen, waardoor de cel in groot aantal compartimenten is verdeeld. Tussen deze compartimenten is zowel diffusie als actief transport van stoffen mogelijk. Ook blijkt in veel cellen het cytoplasma als geheel te kunnen stromen. We noemen dat plasmastroming.
Door de compartimentering van een cel is het mogelijk dat in een bepaald deel van de cel stoffen in andere concentraties voorkomen dan in andere delen. De membranen in een cel hebben een regelende en selecterende functie bij het stoffentransport tussen de organellen.
De membranen van organellen dienen ook als bindingsplaats voor enzymen. De functie van een organel wordt bepaald door de enzymen die het organel bevat.
Door de compartimentering kunnen in de verschillende organellen specifieke stofwisselingensprocessen plaatsvinden.
9 Stevigheid door diffusie van water
Als je dierlijke cellen, bv bloedcellen, in zuiver water legt, knappen ze kapot. De cellen hebben een hogere concentratie opgeloste deeltjes dan het water. Water gaat dud door osmose de cel in. De cellen zwellen op en het celmembraan knapt.
Wanneer je een stukje plantenweefsel in zuiver water legt, knappen de plantencellen niet. De celwanden rond plantencellen zijn volledig doorlaatbaar en doordrenkt met water en opgeloste stoffen. In natuurlijke omstandigheden heeft het vocht in de celwanden een lagere osmotische waarde dan het cytoplasma en het vacuolevocht. Het celmembraan en het vacuolemembraan gedragen zich als een semi-permeabel membraan. De plantencellen nemen door osmose water op uit de omringde celwanden. Daardoor zijn plantencellen ‘opgepompt’met water.
REACTIES
1 seconde geleden