Indeling van de levende natuur

Indeling van de levende natuur

• De aarde is 4,6 miljard jaar oud, de eerste eencelligen ontstonden 3,8 miljard jaar geleden, de eerste meercelligen 670 miljoen jaar geleden, en de eerste menselijke kenmerken 5 miljoen jaar geleden.
• De ontwikkeling van levensvormen heeft tot biodiversiteit geleid, met 2 miljoen beschreven organismen.
• Systematici en taxonomen ordenen, benoemen, en onderzoeken de verwantschap tussen groepen organismen.
• Biologen delen organismen in op basis van moleculaire eigenschappen en uiterlijke kenmerken.
• Organismen kunnen organische en anorganische stoffen opnemen.

Organische Stoffen

• Meestal afkomstig van organismen.
• Relatief grote, ingewikkelde moleculen.
• Bestaan uit 1 of meer H, O, en C atomen, en kunnen N, P, en S bevatten.
• Voorbeelden: vetten, eiwitten, koolhydraten.

Anorganische Stoffen

• Komen voor in de levenloze natuur en in organismen.
• Bestaan uit eenvoudige moleculen.
• Voorbeelden: CO2, H2O, NaCl, O2.
• Organismen zijn in te delen in autotrofe en heterotrofe organismen.

Autotroof

• Maken organische stoffen uit CO2 en andere anorganische stoffen (water, mineralen).
• Hebben geen andere organismen nodig als voeding.
• Organismen met bladgroen zijn autotroof.
• In bladgroenkorrels vindt fotosynthese plaats: glucose wordt gemaakt uit water en mineralen.

Heterotroof

• Hebben andere organismen als voedsel nodig.
• Kunnen niet alleen organische stoffen uit anorganische stoffen maken.
• Hebben organische en anorganische stoffen van andere organismen nodig.
• Schimmels en dieren zijn heterotroof.

Domeinen

• Alle levensvormen zijn in 3 domeinen verdeeld.
• Bacteriën en archaea behoren tot de prokaryoten: eencellige organismen met kleinere, eenvoudiger cellen dan eukaryoten.
• Prokaryoten hebben geen celkern, DNA ligt los in het cytoplasma, wel ribosomen maar geen andere organellen.
• Eukaryoten hebben een celkern in hun cellen.
• Schimmels, planten, en dieren behoren tot de eukaryoten.
• Eukaryote cellen zijn complexer gebouwd en bevatten verschillende organellen.

Bacteriën, virussen en schimmels

• Binaire naamgeving: Stam - Klasse - Orde - Familie - Geslacht - Soort.
• Een geslacht bestaat uit een aantal soorten die zich uit een gemeenschappelijke voorouder hebben ontwikkeld.
• Carl Linnaeus introduceerde de binaire naamgeving: eerst de geslachtsnaam (hoofdletter), dan de soortnaam (kleine letter).

Bacteriën

• Eencellige prokaryoten zonder celkern of interne membranen.
• Het erfelijk materiaal bestaat uit een groot cirkelvormig chromosoom; soms ook plasmiden (kleinere cirkelvormige chromosomen).
• Plasmiden bevatten verschillende genen, soms resistentie tegen antibiotica.
• Chromosomen bestaan alleen uit DNA, niet uit eiwitmoleculen.
• Planten zich ongeslachtelijk voort door deling bij gunstige omstandigheden.
• Chromosoom wordt gekopieerd maar niet uit elkaar getrokken; DNA-moleculen zitten vast aan het celmembraan.
• Worden gebruikt bij de productie van voedingsmiddelen (yoghurt, kaas), geneesmiddelen (na verandering van het DNA), afvalwaterzuivering en wasmiddelenzymen.
• Kunnen ook ziekten veroorzaken en voedsel bederven.

Virussen

• Geen organismen: niet levend, bestaan niet uit cellen, hebben geen cytoplasma/kernplasma, geen stofwisseling.
• Zijn geen prokaryoten of eukaryoten.
• Bestaan grotendeels uit erfelijk materiaal (DNA/RNA), waardoor DNA-virussen en RNA-virussen ontstaan.
• Erfelijk materiaal is omgeven door een eiwitmantel (capside).
• Hebben specifieke gastheercellen nodig voor stofwisseling/voortplanting.
• Bacteriofagen gebruiken bacteriën als gastheer.

Schimmels

• Hebben een celkern en een celwand, maar geen bladgroen.
• Zijn heterotroof: voeden zich met dode resten van organismen.
• Gisten zijn eencellig en planten zich voort door knopvorming en deling.
• Meercellige schimmels planten zich voort door sporen en bestaan uit lange schimmeldraden (hyfen).
• Worden gebruikt bij de bereiding van kaas, brood, en penicilline (antibioticum).
• Kunnen ziekten veroorzaken.

De evolutietheorie

• Evolutie is de ontwikkeling van het leven op aarde, waarbij soorten ontstaan, veranderen en verdwijnen.
• Jean de Lamarck stelde in de 18e eeuw een evolutietheorie op, maar toen was nog niet duidelijk dat genetische eigenschappen tijdens het leven niet veranderen.
• Milieufactoren kunnen de genexpressie (tot uiting komen van genen in het fenotype) beïnvloeden genen kunnen aan en uitgezet worden.
• Deze verandering kan aan nakomelingen worden doorgegeven, maar de erfelijke informatie veranderd niet.
• De evolutietheorie verklaart hoe erfelijke eigenschappen van populaties veranderen en hoe nieuwe soorten ontstaan.
• Evolutie vindt plaats doordat de best aangepaste aan de leefomgeving de meeste kans op overleven hebben (natuurlijke selectie).
• Deze selectie is mogelijk doordat organismen van een populatie een grote genetische variatie hebben, als gevolg van:
  • Recombinatie (herverdeling van erfelijke eigenschappen) door meiose en geslachtelijke voortplanting → nieuw genotype bij bevruchting.
  • Mutaties: veranderingen in genen door fouten tijdens het kopiëren van chromosomen. Gemuteerde genen kunnen in voortplantingscellen terechtkomen.
• Recombinatie en mutatie leiden tot verschillen in genotype en fenotype.
• Natuurlijke selectie geeft de slechtst aangepasten een kleinere overlevingskans → minder kans om genen door te geven.
• Genetische variatie en natuurlijke selectie leiden tot veranderingen in de erfelijke eigenschappen van populaties.
• Een geleidelijke verandering van een soort komt tot stand door:
  • Genetische variatie (mutatie, recombinatie).
  • Natuurlijke selectie (best aangepaste organismen overleven).
  • Voortplanting (gunstige eigenschappen doorgeven).
• Recombinatie en mutatie vergroten de genetische variatie, milieufactoren bepalen de invloed op genotypen en fenotypen. Selectiedruk: invloed van milieufactoren op de genetische variatie in een populatie.
• Hoge diversiteit betekend kansen, de best aangepaste hebben de grootste kans op nakomelingen (grotere fitness).
• Bij grote variatie hebben sommige individuen een genotype dat goede adaptatie aan nieuwe milieuomstandigheden mogelijk maakt.
• Creationisten baseren zich op de Bijbel, Koran, of Thora, waarin staat hoe de aarde is geschapen.

Soort

• Organismen die op elkaar lijken zijn niet altijd dezelfde soort.
• Een soort: organismen die zich onderling kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen krijgen.
• Een soort bestaat uit een of meer populaties: een groep individuen van dezelfde soort die leven in een bepaald gebied en zich onderling voortplanten.
• Twee populaties wisselen soms genen uit.
• Reproductieve isolatie is nodig voor nieuwe soorten: lange tijd geen voortplanting en geen uitwisseling van genen.
• Reproductieve isolatie gebeurt meestal door geografische isolatie (bergketen, rivier, zee) of door verschil in gedrag, of aankomst op een eiland.
• Het ontstaan van soorten komt door:
  1. Reproductieve isolatie
  2. Genetische variatie (mutatie, recombinatie)
  3. Natuurlijke selectie (best aangepaste organismen overleven)
  4. Voortplanting (gunstige eigenschappen doorgeven)

Evolutie in populaties

• Een genenpool is de verzameling allelen van alle individuen in een populatie.
• De allelfrequentie geeft aan hoe vaak een bepaald allel in een populatie voorkomt.
• Als er geen selectiedruk is, worden allelen willekeurig doorgegeven en blijven de allelfrequenties constant.
• Verandering in allelfrequenties kan ontstaan door:
  • Mutaties (verkleinde overlevingskans betekent dat het allel snel uit de populatie verdwijnt).
  • Selectiedruk.
  • Migratie.
  • Seksuele selectie.

Onderzoek naar evolutie

• Homologie (gelijkenis) is belangrijk bij het onderzoeken van verwantschap tussen organismen.
• Ledematen, organen, orgaanstelsels en genen kunnen homoloog zijn, ontstaan uit dezelfde grondvorm, maar aangepast aan verschillende milieus.
• Analoge lichaamsdelen hebben dezelfde functie, maar een ander bouwplan (aangepast aan hetzelfde milieu bij niet-verwante organismen).
• Rudimentaire lichaamsdelen hebben hun oorspronkelijke functie verloren.
• Soorten met een gemeenschappelijke voorouder vertonen verwantschap.
• DNA-analyse is belangrijk bij het bepalen van verwantschap (bepalen van de DNA-sequentie).
• Door te vergelijken kan de afstamming worden bepaald, en de verwantschap worden weergegeven in een evolutionaire stamboom.