Les 13 Eukaryoten PDF

Eukaryoten Hoofdstukken 28 en 32 in handboek 1  Overzicht 1. Oorsprong en classificatie van eukaryoten 2. Protisten (Protista) 3. Schimmels (Fungi) 4. Planten (Plantae) 5. Dieren (Animalia) A. Algemene kenmerken B....

Eukaryoten Hoofdstukken 28 en 32 in handboek 1  Overzicht 1. Oorsprong en classificatie van eukaryoten 2. Protisten (Protista) 3. Schimmels (Fungi) 4. Planten (Plantae) 5. Dieren (Animalia) A. Algemene kenmerken B. Evolutie lichaamsplan C. Classificatie D. Phylum Porifera (sponzen) E. Phylum Cnidaria (neteldieren) F. Bilateria 2  1. Oorsprong en classificatie Eukaryote cellen verschillen van prokaryoten: – Cytoskelet, ribosomen – Compartementalisatie – Meerdere, lineaire chromosomen Microfossielen dateren oorsprong ± 2 miljard jaar geleden. 3  Oorsprong en classificatie Kern en ER onstaan door invaginaties van de celmembraan. Endoplasmic reticulum (ER) Nuclear envelope Plasma membrane Nucleus Infolding of the plasma membrane Eukaryotic cell Plasma membrane DNA Prokaryotic ancestor of eukaryotic cells Prokaryotic cell 4  Oorsprong en classificatie Endosymbiose stond in voor de vorming van mitochondriën en chloroplasten. Photosynthetic Chloroplast Aerobic bacterium bacterium Mitochondrion Internal membrane system Endo- symbiosis Endo- symbiosis Eukaryotic cell with chloroplast Ancestral and mitochondrion Eukaryotic cell eukaryotic cell with mitochondrion 5 Oorsprong en classificatie 6  Oorsprong en classificatie Fruitvlieg Mens Erwt Vliegenzwam E. coli Domein Eukarya Eukarya Eukarya Eukarya Bacteria Rijk Animalia Animalia Plantae Fungi Bacteria Superphylum Protostomia Deuterostomia Phylum Arthropoda Chordata Magnoliophyta Basidiomycota Proteobacteria Subphylum Hexapoda Vertebrata Magnoliophytina Agaricomycotina Gammaproteobacteri Klasse Insecta Mammalia Magnoliopsida Agaricomycetes a Subklasse Pterygota Theria Rosidae Agaricomycetidae Orde Diptera Primates Fabales Agaricales Enterobacteriales Suborde Brachycera Haplorrhini Fabineae Agaricineae Familie Drosophilidae Hominidae Fabaceae Amanitaceae Enterobacteriaceae Subfamilie Drosophilinae Homininae Faboideae Amanitoideae Genus Drosophila Homo Pisum Amanita Escherichia Species D. melanogaster H. sapiens P. sativum A. muscaria E. coli 7  Oorsprong en classificatie Bacteria Archaea Protista Plantae Fungi Animalia BACTERIA ARCHAEA EUKARYA VIRUSSEN Vier rijken (geen leven) 8  Oorsprong en classificatie Eukaryoten worden opgedeeld in vier rijken: – Protisten (Protista) – Schimmels (Fungi) – Planten (Plantae) – Dieren (Animalia) 9  2. Protista Oudste eukaryote levensvorm Meest divers van alle eukaryoten – Unicellulair, kolonievormend of multicellulair – Alle mogelijke vormen en groottes – Alle mogelijke metabolische systemen 10  Protista Eukaryoten kunnen opgedeeld worden in 6 grote groepen. In elke groep komen vertegenwoordigers van het rijk Protista voor (in sommige groepen naast dieren, planten en schimmels). Protisten vormen dus geen monofyletische groep, maar een parafyletische groep. Protisten worden gedefinieerd als eukayoten die niet behoren tot Animalia, Fungi of Plantae. Eén of meerdere keren ontstaan in de evolutie? 11 Protista 12 Monofyletisch vs parafyletisch Zoogdieren = monofyletisch Vissen = parafyletisch; niet alle afstammelingen van een voorouder zijn in de groep inbegrepen 13 Monofyletisch vs parafyletisch 14  Kenmerken van Protista Celoppervlak – plasmamembraan – ECM, celwand of pellicula Cysten: ingekapselde cellen Cellulariteit – unicellulair – kolonievormend – multicellulair 15  Kenmerken van Protista Voortbeweging – Flagella (microtubuli) – Cilia – Pseudopodia Voeding – Fototrofen Amoebozoa – Heterotrofen – Mixotroof 16  Kenmerken van Protista Voortplanting – Meestal aseksuele reproductie door mitose – Soms geslachtelijke voortplanting door meiose Obligaat in sommige soorten, andere soorten enkel onder bepaalde omstandigheden. Ontstaan van meiose heeft bijgedragen tot de enorme diversiteit van eukaryoten. 17 Voorbeelden van Protista 18  Euglena - vrijlevend Trichomonas vaginalis - trichomonas Trypanosoma - slaapziekte Giardia intestinalis – diarree  Voorbeelden van Protista Dinoflagellata: unicellaire, fotosynthetiserende organismen met twee flagellen. Vertonen soms luminescentie. Algenbloei kan toxisch zijn (paralytic shellfish poisoning). 20  Voorbeelden van Protista Apicomplexa: spoorvormende parasieten van dieren. Ziekteverwekkers van malaria, toxoplasmosis, … Plasmodium - malaria Toxoplasma - toxoplasmosis 21 22  Voorbeelden van Protista Reuzenkelp Diatomeeën 23 Voorbeelden van Protista 24  Voorbeelden van Protista Choanoflagellaten: nauw verwant aan dieren – Eén flagel met beweeglijke kraag errond. – Kunnen kolonies vormen. – Hebben membraanreceptor die ook voorkomt bij sponzen. 25  3. Fungi Gisten, schimmels en paddestoelen Sessiele, heterotrofe organismen Geen chlorofyl (geen chloroplasten, wel vacuole) Celwand van glucaan en chitine Saprofyten of parasieten Verspreiding via sporen Sexuele en asexuele voortplanting 26  4. Plantae Sessiele, meestal autotrofe organismen Aanwezigheid van chlorofyl a en b Chloroplasten, vacuole, geen centriolen Celwand van cellulose Multicellulair Sexuele en asexuele voortplanting 27 5. Animalia 28  A. Algemene kenmerken dieren Multicellulair Heterotroof Geen celwand Actieve voortbeweging (meestal) Grote verscheidenheid Geslachtelijke voortplanting (meestal) Embryonale ontwikkeling via blastulastadium Voorkomen van weefsels 29  Algemene kenmerken Multicellulair: – Complex lichaamsplan – Gespecialiseerde cellen 30  Algemene kenmerken Heterotroof: – Halen energie uit organische verbindingen door consumptie van andere organismen Herbivoren: consumeren autotrofen (planten) Carnivoren: consumeren heterotrofen (dieren) Omnivoren: consumeren beide Detrivoren: consumeren dode organismen Bacterivoren: consumeren bacteriën 31  Algemene kenmerken Geen celwand: – Flexibel celmembraan – Individuele cellen worden samengehouden door extracellulaire structuren (bv. collageen) en intercellulaire verbindingen (bv. hechte juncties) 32  Algemene kenmerken Actieve voortbeweging: – Vaak complex; afhankelijk van zenuwcellen en spiercellen – Kruipen, lopen, zwemmen, vliegen,… – Sommige soorten zijn sessiel (verplaatsen zich niet). – Sommige soorten zijn sedentair (verplaatsen zich zelden). 33  Algemene kenmerken Grote verscheidenheid: – In vorm: allerlei verschillende symmetrieën komen voor – In afmeting: microscopisch kleine en enorme grote dieren – In habitat: dieren komen vrijwel overal voor 34  Algemene kenmerken Geslachtelijke voortplanting: − Groot onbeweeglijk eitje; kleine, geflagelleerde spermacel − Diplont: alleen gameten zijn haploïd − Asexuele voortplanting komt voor (bv. parthenogenese) 35  Algemene kenmerken Embryonale ontwikkeling: – Zygote ondergaat mitotische delingen tot een blastula. – Vervolgens wordt een holle zak gevormd met 1 opening, de blastoporus. – Het embryo wordt nu gastrula genoemd. – De verdere ontwikkeling verschilt tussen de verschillende diergroepen. 36 37  Algemene kenmerken Weefsels: – De cellen van alle dieren, behalve sponzen, organiseren zich in structurele en functionele eenheden. – Elk weefsel heeft zijn eigen taak. 38  B. Evolutie lichaamsplan Vijf cruciale evolutionaire transities, die zich soms meerdere keren tijdens de evolutie hebben voorgedaan: 1. Weefsels 2. Symmetrie 3. Lichaamsholte 4. Ontwikkelingspatronen 5. Segmentatie 39  Evolutie lichaamsplan 1. Evolutie van weefsels ̶ Parazoa (sponzen of Porifera) hebben geen afgelijnde weefsels of organen. Kunnen desintegreren en zichzelf weer opbouwen. Cellen kunnen van functie wisselen. ̶ Eumetazoa (alle andere dieren) hebben duidelijke, afgelijnde weefsels. Onomkeerbare differentiatie van cellen (specialisatie) 40 geen weefsels weefsels Parazoa Eumetazoa 41  Evolutie lichaamsplan 2. Evolutie van symmetrie: – Sponzen hebben geen bepaalde symmetrie. – Eumetazoa bezitten een symmetrie. Radiale symmetrie (Cnidaria of neteldieren): – Lichaamsdelen geordend rond een centrale as Bilaterale symmetrie (Bilateria, meeste dieren): – Linkse en rechtse helft zijn elkaars spiegelbeeld 42  Radiale symmetrie Bilaterale symmetrie Dorsaal Bovenkant Sagittaal vlak Achterkant Posterieur Frontale vlak Voorkant Anterieur Transversaal vlak Ventraal 43 Onderkant radiale symmetrie bilaterale symmetrie Radiata  Bilateria 44  Evolutie lichaamsplan Bilaterale symmetrie heeft 2 voordelen: – Cefalizatie: evolutie van een gespecialiseerd hersengebied – Grotere mobiliteit 45  Evolutie lichaamsplan 3. Evolutie van een lichaamsholte: Bilateria ontwikkelen 3 kiembladen (triblastisch) ̶ Ectoderm: buitenste laag ̶ integument en zenuwstelsel ̶ Mesoderm: middelste laag ̶ skelet, spieren en bloedvatenstelsel ̶ Endoderm: binnenste laag ̶ verteringsstelsel en ademhalingsstelsel 46  Evolutie lichaamsplan Acoelomata: geen lichaamsholte Pseudocoelomata: lichaamsholte tussen mesoderm en endoderm (pseudocoeloom) Coelomata: lichaamsholte omringt door mesoderm (coeloom) Lichaamsholte ontstaat verschillende keren tijdens de evolutie van de Bilateria. 47 Coelomaat Acoelomaat Pseudocoelomaat Pseudo- Coeloom coeloom Ectoderm Mesoderm Darmlumen Endoderm 48  Acoelomaat Ectodermaal weefsel Endodermaal weefsel Darm- lumen Mesodermaal Platworm weefsel Pseudocoelomaat Endodermaal Ectodermaal weefsel weefsel Darm- lumen Rondworm Mesodermaal Pseudocoeloom weefsel Coelomaat Ectodermaal weefsel Endodermaal weefsel Darm- lumen Gelede worm Mesodermaal Coeloom weefsel 49  Evolutie lichaamsplan Voordelen lichaamsholte: – Maakt het mogelijk om orgaansystemen te maken. – Interne organen kunnen onafhankelijk bewegen van de rest van het lichaam. – Coelomata ontwikkelden een bloedvatenstelsel om nutriënten aan te voeren en afval te verwijderen. 51  Evolutie lichaamsplan Open bloedvatenstelsel: – Bloed komt via bloedvaten in lichaamsholte terecht waar het vermengt met andere lichaamsvloeistoffen. Gesloten bloedvatenstelsel: – Bloed verplaatst zich enkel via bloedvaten, volledig gescheiden van andere lichaamsvloeistoffen. 52  Evolutie lichaamsplan 4. Evolutie ontwikkelingspatronen: − Bij alle dieren ontwikkelt de zygote tot een blastula en vervolgens na gastrulatie tot een gastrula: Blastoporus: opening in gastrula Archenteron of oerdarm: primitieve lichaamsholte 53  Evolutie lichaamsplan Blastula Gastrula 54  Evolutie lichaamsplan Bilateria kunnen worden opgedeeld in: – Protostomia: “mond eerst”, mond ontwikkelt uit blastoporus. – Deuterostomia: “mond tweedst”, anus ontwikkelt uit blastoporus en mond wordt later aangelegd. 55  Klieving Bestemming van de Bestemming van Vorming van de embryonale cellen de blastoporus coeloomholte PROTOSTOMIA Determinerende klieving 4 cellig Blastoporus embryo wordt mond Darm Mesoderm Cel weghalen Mond Spiralige Ontwikkeling gestopt Coeloom klieving DEUTEROSTOMIA Niet determinerende klieving 4 cellig embryo Anus Cel weghalen Mesoderm Blastoporus wordt anus Radiale Darm klieving Normale 56 embryo’s  Evolutie lichaamsplan Andere verschillen tussen Protostomia en Deuterostomia: – Klievingspatroon van embryonale cellen Protostomen: (meestal) spirale klieving Deuterostomen: radiale klieving – Bestemming van de cellen Protostomen: gedetermineerde bestemming Deuterostomen: ongedetermineerde bestemming 57  Evolutie lichaamsplan Andere verschillen tussen Protostomia en Deuterostomia: – Vorming van het coeloom Protostomen: coeloom wordt gevormd uit welbepaalde cellen in de gastrula. Deuterostomen: coeloom wordt gevormd uit cellen afgesnoerd van het archenteron. 58  Evolutie lichaamsplan 5. Evolutie van segmentatie: – Voordelen: Maakt redundante orgaansystemen mogelijk die functie kunnen onderhouden bij schade aan één systeem. Efficiëntere en meer flexibele voortbeweging mogelijk; elk segment beweegt onafhankelijk. – Meerdere keren ontstaan in de evolutie 60 61  C. Classificatie van dieren Traditioneel: – Multicellulaire dieren (Metazoa) worden traditioneel verdeeld over ca. 35 phyla of stammen, op basis van hun anatomie en ontwikkeling. Heden: – Herdefiniëring door rijkdom aan moleculaire data – Sommige verwantschappen zijn moeilijk te doorgronden – Soms tegenstrijdige data – Constante herevaluatie 62  Classificatie van dieren Bv. segmentatie is verschillende keren ontstaan in de evolutie. Bv. Protostomia worden onderverdeeld in Ecdysozoa (vervellende dieren) en Spiralia (dieren met spirale klieving). Bv. coeloom is eenmalig ontstaan; pseudocoeloom is ontstaan als een reductie van het coeloom. 63  Classificatie van dieren * * * * * * * Gesegmenteerde dieren 64 Classificatie van dieren 65 D. Phylum Porifera 66  Phylum Porifera Porifera of sponzen – Multicellulair – Geen weefsels, aggregaten van cellen – Geen symmetrie – Ca. 7000 soorten 67  Phylum Porifera Vrijlevende larvae, sessiele adulten Multicellulair Geen weefsels Meestal geen echte symmetrie Geen zenuwstelsel Reaggregatie van cellen mogelijk 68  Phylum Porifera Drie functionele lagen: – Buitenste epitheellaag (pinacoderm) – Mesohyl Gelatineuze tussenlaag Cellen die collageen afscheiden Cellen die spongine afscheiden Spicula of kalknaalden – Binnenste epitheellaag (choanoderm) Kraagcellen of choanocyten Geflagelleerd Nemen voedsel op 69  Osculum Amoebocyt Ostium Afgeplatte epitheelcel Ostium Water Spiculum Spongine Choanocyt pinacoderm mesohyl choanoderm Flagellum Kraag Choanocyt kern 70 71  Phylum Porifera Voeding: – Filtervoeders – Intracellulaire vertering Ademhaling via diffusie Voortplanting: – Ongeslachtelijk: knopvorming – Geslachtelijk: choanocyt transformeert tot spermacel, amoebocyt tot eicel. – Meestal vivipaar, zygote blijft bij ouderspons tot mobiel larvaal stadium bereikt is. 72 E. Phylum Cnidaria 75  Phylum Cnidaria Cnidaria of neteldieren I.t.t. Parazoa wel afgelijnde weefsels: – Diblastisch (niet triblastisch zoals Bilateria) – Gastrodermis en epidermis met mesoglea tussen beide – Geen organen of orgaanstelsels Primitief zenuwstelsel (net) Radiaal symmetrisch Ca. 10.000 soorten 76  Phylum Cnidaria zeeanemoon koraal kubuskwal Portugees oorlogsschip schijfkwal 77  Phylum Cnidaria Twee lichaamsvormen – Poliepen: cylindrisch en sessiel – Medusa: parapluvormig en vrijlevend Cnidaria gebruiken nematocysten om een prooi te vangen – Liggen in netelcellen of cnidocyten – Sommige dragen toxines 78  Phylum Cnidaria Gastrovascular cavity Mesoglea Gastrodermis Epidermis Mouth Tentacles Gastrodermis Mouth Gastrovascular cavity Medusa Mesoglea Epidermis Polyp 79  Mouth Tentacles Gastrodermis Epidermis Cnidocyte Trigger (Cnidocil) Undischarged nematocyst Discharged Tubule nematocyst Sensory Mesoglea Cnidocyte 3.3 mm Hydra cell with nematocyst 80 81  Phylum Cnidaria Voeding: – Extracellulaire vertering in gastrovasculaire holte – Verdere intracellulaire vertering na fagocytose Ademhaling via diffusie Netwerk van zenuwcellen aanwezig Geslachtelijke of ongeslachtelijke voortplanting met generatiewisseling: – Ongeslachtelijke poliepgeneratie – Geslachtelijke medusageneratie 82  Phylum Cnidaria Levenscyclus: – Sommigen leven enkel als poliep (bv. zeeanemonen). – Sommigen leven enkel als medusa. – Meeste neteldieren alterneren tussen beide stadia. Gescheiden geslachten Zygote ontwikkeld tot planktonische planula-larve Metamorfose tot poliep Poliep produceert medusa’s of andere poliepen via knopvorming 83  Kwal Ovarium Testis Voedings- poliep Seksuele voortplanting Medusa knop Eicellen Spermatozoa Voortplantings- poliep Zygote Blastula Vrijzwemmende Volwassen planula larve kolonie Nieuwe kolonie met Planula larve hecht zich vast 84 aseksuele knopvorming F. Bilateria 87