Biologie

Wat zijn de twee betekenissen van ‘ademhaling’

Wat zijn de twee betekenissen van ‘ademhaling’

• Uitwendige ademhaling: Een gaswisseling van O² tot CO²

• Celademhaling: Het geheel van chemische reacties uit energierijke organische stoffen, die energie opleveren aan de hand van dissimilatie of katabolisme.

Katabolisme

Dat is de afbraak van grote moleculen, in kleinere moleculen. Deze kunnen volgende doeleinden bevatten:

• Chemische energie: Opbouw van energierijke organische stoffen

• Mechanische energie: Beweging van het organisme en cellen en/of celonderdelen

• Elektrische energie: Zenuwen, en contractie van spiercellen

• Lichtenergie of Bioluminescentie: Lichtcellen.

Substraat

Een energierijke organische stof

Aërobe ademhaling met volledige oxidatie van het substraat

Het oxideren van het substraat, met behulp van zuurstof. De eind producten zijn H²O en CO². Het is de meest voorkomende waarbij het kortweg Aërobe of ademhaling wordt genoemd.

Anaërobe ademhaling met volledige substraatoxidatie

Deze komt voor bij nitraatreducerende of denitrificerende bacteriën. Zij zullen zuurstof atomen ontrekken uit nitraten, dit heten we het denitrificatie proces.

Aërobe ademhaling met onvolledige substraatoxidatie

Deze komt voor bij azijnzuurbacteriën, waarbij ethanol wordt omgezet in azijnzuur zoals bij bier of wijn. Vaak wordt dit benoemd tot een azijnzuurgisting.

Anaërobe ademhaling met onvolledige substraatoxidatie

Gisting

(1) De glycolyse

Deze vindt plaats in het cytoplasma. Hierbij wordt één molecule glucose omgevormt tot twee moleculen trisefosfaat, en die wordt op zijn beurt geoxideerd tot pyrodruivenzuur.

Herkenning reactie: Glucose → …COOH

(2) Omzetting van pyrodruivenzuur in acetyl-coënzym A

In een aërobe setting wordt pyrodruivenzuur gedecarboxyleerd en geoxideerd tot azijnzuur. Het azijnzuur gaat op zijn beurt binden met cöenzym A tot acetyl-coënzym A.

Herkenning reactie: …COOH → …CoA

(3) De citroenzuurcyclus of krebscyclus

Een acetyl-coënzym A wordt opgenomen in de matrix van de mitochondrie. Daar wordt azijnoxaalzuur gekoppeld om citroenzuur te vormen. Daar vindt er een cyclische reactie plaats waarbij er terug azijnoxaalzuur wordt gevormd. Daarbij komt 2CO² en 8H vrij. Hierbij zullen 4 H atomen binden met NAD+ en 2 met FAD. Ook komt er ATP vrij.

Herkenning reactie: …CoA → ATP + 2CO² + 3NAD + FAD + …

(4) Eindoxidaties (enigste die zuurstof gebruikt)

Als eerst worden de H atomen die in de vorige 3 fasen zijn voorgekomen, gelinkt aan de co-enzymen NAD en FAD. Deze H atomen via deze enzymen naar het binnen membraan van de mitochondrie gebracht: de ademhalingsketen. Hierdoor worden de elektronen overgebracht aan het zuurstof, en vormt zo H²0. Iedere schakel bestaat uit een elektronencarrier (zie volgende) die telkens gereduceerd wordt tot een carrier, en dan terug geoxideerd. We heten dit oxidatieve fosforylatie. NaDH² vormt 3 ATP, FADH² vormt er 2.

Herkenning reactie: Cirkels, met 3x ATP die erop staat.

Elektronencarriers

• Cöenzym Q - Vormt 2H+ om de cyclus terug te starten

• Cytochroom a³ : 1ATP tijdens de reductase

• Cytochroom c : 1ATP tijdens de oxidase

• Cytochroom b : 1ATP tijdens de reductase

#ATP per ademhalingscyclus (meeste wordt gemaakt bij de eindoxidaties)

• NADH+ → vormt 3 mol ATP per reactie

• FADH² → vormt 2 mol ATP per reactie

• Totaal: 36 tot 38 ATP → 38 als NADH+ de laatste reactie is

  → 36 als FADH² de laatste reactie is

Waarom kunnen we glucose niet in één keer verbranden?

Omdat de energie niet bruikbaar zou zijn. De kleine stappen zorgen ervoor dat er minder energie gemaakt wordt, maar dat deze wel bruikbaar is.

Gisting

Anaëroob, zonder volledige oxidatie doordat NADH+ geen zuurstof heeft om aan te binden, gaat het gaan binden met pyrodruivenzuur.

Alcoholische gisting

Hier wordt er slechts 2 mol ATP aangemaakt. Deze vindt plaats bij bier, wijn, brandstof en brood.

Melkzuur gisting

Komt voor bij spieren, Protozoa (Algen), Schimmels en melkzuurbacteriën (streptococcus latis en lactobacillus). Hier wordt melksuiker omgevormd tot melkzuur, door een splitsing. Uiteindelijk komt er een reductie van pyrodruivenzuur en wordt er melk gevormd.

Genotype

Dat is de verzameling eigenschappen dat een organisme overerft van zijn ouders.

Fenotype

De verschijningsvorm. Dat is het geheel van kenmerken dat het organisme vertoont.

Waardoor wordt het fenotype van een organisme bepaald?

Het wordt zowel bepaald door het genotype, als de invloeden van het milieu.

De 3 categorieën die het fenotype bepalen.

1) Genotype: Deze wordt enkel bepaald door de erfelijke aanleg, bv. Bloedgroepen

2) Milieu: Enkel door externe factoren, bv. Roken => Laag gewicht

3) Een wisselwerking: Zowel bepaald door de erfelijke aanleg, als het milieu. Voorbeelden zijn Bruinen, Metabolisme en dik worden, en resistentie tegen ziekten.

Parentale generatie

De oudergeneratie, dit zijn de kenmerken dat de ouders bezitten en kunnen doorgeven aan de nakomelingen.

Zelfbestuiving

Het stuifmeel van de plant komt op de stempel van diezelfde plant.

Kruisbestuiving

Het stuifmeel van een bloem komt terecht op de stempel van een andere bloem.

→ Mendel: Hij wou enkel kruisbestuiving doen, dus hij zorgde ervoor dat de planten niet meer aan zelfbestuiving konden doen door één van hun voorplantingsorganen te verwijderen, hetzij de meeldraden of de stempel.

Reciproque

De twee geslachten worden onderling uitgetest op elkaar.

• V(A) x M(a) = K(A)

• M(A) x V(a) = K(A)

In conclusie: Dat is een kruising waarbij het geslacht geen ruil maakt

Dominant x recessief

Dominant = Overheersend kenmerk

Recessief = Onderdrukt kenmerk

Factoren of Allelen

Uitingsvorm van een bepaald kenmerk

Conclusie van Mendel

Een plant kan door kruisbestuiving ofwel de dominante factor uiten (AA,Aa → 3/4 kans) ofwel de recessieve (aa → 1/4 kans).

Vierkant van Punnett

Een vierkant waarop de mogelijke fenotypen bepaald worden, aan de hand van de kenmerken van de ouders.

Codominantie of intermediaire overerving

Dat is een heterozygoot organisme waarbij beide fenotypen tot uiting komen.

F2:

• 1/2 kans op één van de twee dominante kenmerken

• 1/2 kans dat allebei de dominante kenmerken tot uiting komen

Intermediair kenmerk

Allebei de fenotypen komen tot uiting, en vormen een soort midden.

Waarom spreken we van grensgevallen bij codominantie, en dominantie-recessief?

Omdat de recessieve kenmerken niet altijd volledig onderdrukt zijn, evenmin de uiting van de dominante factoren. Meestal zijn organismen een overgang tussen de twee.

Uniformiteitswet

• Bij een Monohybride kruising tussen twee homozygote partners, zullen alle F1-nakomelingen hetzelfde uiterlijk vertonen.

• Reciprociteitsregel: Het geslacht van de ouders hebben geen invloed op het fenotype van de nakomelingen

• Dominantieregel: Alle nakomelingen van de F1 generatie vertonen het dominante kenmerk.

Splitsingswet

De F1 hybriden komen in een vaste getalsverhouding

• Dominant-recessief = 3 / 1

• Codominantie = 1 / 2 / 1

Onafhankelijkheidswet

Meerdere kenmerken (A en B) zullen onafhankelijk kruisen. A zal niet kruisen met B, enkel met een chromosoom die ook de factor A/a heeft

Letale aanleg

Homozygote drager die niet levensvatbaar is. Bijvoorbeeld gele muizen zijn altijd heterozygoot (Aa).

Pleiotropie (polyfenie)

Eén gen veroorzaakt meerdere verschillende kenmerken. Bijvoorbeeld Drosophila (= fruitvliegje), die hebben een andere vorm en patroon van vleugels, grootte ogen, beharing, vorm van borstels op de rug.

Polygenie

Verschillende genen zijn nodig voor één kenmerk. Bijvoorbeeld 5 genen zijn nodig om de vacht van een konijn te bepalen

Multipele allelen

Eén factor heeft meerdere vormen. Bijvoorbeeld ABO-groepen. De bloedgroepen worden bepaald door Isoagglutinogeen , Ia zorgt voor A, Ib zorgt voor B. De afwezigheid van beiden zorgen voor O, de aanwezigheid van beiden zorgen voor AB.

Overerving van het geslacht

Een vrouw produceert XX en man XY. In het leven worden er meer mannen geboren doordat, het Y chromosoom kleiner is waardoor de zaadcel die dat gen bevat, sneller kan voortbewegen. De sexratio, is de hoeveelheid mannen per 100 vrouwen, en daar kunnen we opmerken dat er dus meer mannen worden geboren. De hemizygote man heeft daarentegen wel een nadeel met het feit dat hij sneller kan aangetast worden met recessieve allelen.

Geslachtsgebonden kenmerken

Dit zijn kenmerken die op de gameten liggen.

Dihybride kruising

Hierbij worden twee kenmerken onderzocht. Deze zullen afzonderlijk kruisen, door de onafhankelijkheidwet van Mendel.

Cryptomerie

Omzettingsfactoren

Hierbij is er een bepaald kenmerk nodig, om een andere kenmerk om te zetten. Bij muizen moet A (=zwart) aanwezig zijn, voordat de allel B (=wit) het kan omzetten in grijs.

Inhibitiefactoren

Hierbij is een aanwezigheid van een bepaalde dominantie factor, een onderdrukker voor de andere factor. Bij hoenders (= een kip) is A (=gekleurd) tov. a (=wit) dominant, maar als de inhibitie factor B voorkomt, dan kan de pigmentatie niet voorkomen en wordt deze terug wit.

Additionele of complementaire factoren

Hierbij moeten twee dominante factoren voorkomen, om een bepaald fenotype tot uiting te laten komen. Zoals bij pronkerwten met paarse bloemen.

Duplicate factoren

Hierbij zorgt één dominante allel meteen voor een verandering van fenotype. Bijvoorbeeld een herderstasje wordt aangepast tot een driehoekig

Cummulatieve factoren

Op basis van de hoeveelheid dominante factoren, wordt het fenotype bepaald. Bijvoorbeeld een tarwekorrel gaat van AABB (= donkerrood) tot aabb (= wit)

Polyhybride-kruisingen

n-Hybride kruisingen, met 4²,4³,… combinaties.

3 redenen waarom fruitvliegjes tijdens een experiment worden gebruikt

• Ze zijn klein, gemakkelijk kweekbaar en hebben een makkelijk dieet

• Ze leven slechts 14 dagen, en zijn constant vruchtbaar waardoor je snel generaties krijgt

• Ze verschillen al veel van elkaar

• Er zijn maar 8 chromosomen, die veel nuttige informatie geven zoals vorm en lengte

Wat zijn gekoppelde factoren?

Dat zijn twee eigenschappen die op hetzelfde chromosoom zitten, en dus tezamen worden overgeërfd, en zogenaamde koppelingsgroep.

Crossing-over + gevolgen

Dit is wanneer er tijdens de meiose, twee homologe chromosomenparen een stuk DNA met elkaar onderling gaan uitwisselen. Het gevolg hiervan, zijn recombinanten die ervoor zorgen dat er meer variatie in een populatie vrijkomt.

Recombinant

Een nakomeling heeft een andere combinatie allelen dan zijn twee ouders, doordat er tijdens de crossing-over een gewijzigde koppelingsgroep is ontstaan.

Bewijzen voor crossing-over

Koppelingsgraad

Dat is het percentage nakomelingen, waarin geen crossing-over heeft plaatsgevonden tov. het totaal aantal nakomelingen. Met andere woorden 100% - crossing-over frequentie.

Crossing-over frequentie, scheidingsgraad of recombinatiefrequentie

Zij geven het percentage recombinanten weer tov. het aantal nakomelingen.

Verband crossing-over frequentie en de positie

Hoe groter de kans op een crossing-over frequentie, hoe verder twee factoren van elkaar verwijderd zijn.

Waarom is de crossing-over frequentie maximaal 50%?

Omdat slechts 2/4 chromatiden stukken DNA kunnen uitwisselen tijdens de profase 1.

Kaarteenheid

1% van de 50% die mogelijk is bij de scheidingsgraad

Chromosomenkaart

Dat is een soort plattegrond van een chromosoom, die aangeeft waar elke eigenschap zich bevindt. Dit wordt gerealiseerd aan de hand van eigenschappen te vergelijken met hun crossing-over percentage.

Nut van chromosomenkaarten?

Het eventueel opsporen van genetische afwijkingen.

Waarom is erfelijkheidsonderzoek bij de mens minder ver gevorerd?

• Wegens ethische redenen is een kruisproef niet verantwoord

• Generatieduur is groot

• Weinig nakomelingen

• Extreem veel genen

• Polygenie

Welke vier methoden gebruiken we, om onderzoek te doen naar de mens?

• Statistisch onderzoek

• Stamboom onderzoek → Hier wordt elk heterozygoot genotype die tot uiting komt dominant verklaard. Symboliek, gewoon de figuren die gebruikt worden voor de (non-)geslachten. Boven-onder = Generatie → Links, rechts = Geboortedatum.

• Cytogenisch onderzoek: Onderzoek van de chromosomen in de metafase na de inwerking van eiwitsplitsende enzymen.

Welke soort tweelingen zijn interessant voor onderzoek?

Eéneiige tweelingen, doordat deze uit dezelfde zygote ontstaan, en dus dezelfde set chromosomen hebben waardoor je goed het verschil kan onderzoeken tussen de twee individuen.

Wat is de erfelijkheidsgraad, hoe wordt het berekent en wat leer je er uit?

• De erfelijkheidsgraad is de mate waarin het kenmerk door een genotype bepaald wordt

• Ze vergelijken twee broers/zussen

• Je kan leren dat sommige kenmerken altijd hetzelfde kunnen zijn

Bijzondere gevallen

We kunnen zien dat als je een tweeling uit elkaar brengt, dat deze op dezelfde momenten erfelijke ziekten kunnen krijgen. Statitisch gezien kunnen we moeilijk besluiten trekken.

Argumenten voor de evolutietheorie van de Paleontologie

• Fossielen passen in het huidige classificatiesysteem van levende organismen

• Oudere fossielen zijn eenvoudiger dan recente fossielen

• Er zijn overgangsvormen van kenmerken tussen twee groepen, bv reptiel → vogel

• We zien evolutieve lijnen, op basis van chronologie

Methoden voor datering

• Koolstof 14-methode

• K-Ar-methode

Evolutie walvis

Een landzoogdier is geëvolueerd tot een zwemmer, dan een zeedier met achterpoten, opdat uiteindelijk de achterpoten te laten verdwijnen en vinnen te krijgen.

Selectie Paarden

Natuurlijke selectie. Betere tanden voor het steppegras te eten, en betere voeten en handen om te kunnen wegrennen voor gevaar.

Aanwijzingen voor anatomie

• Homologe organen: ze hebben hetzelfde bouwplan, maar door veranderende omstandigheden zijn zij aangepast. Bijvoorbeeld alle voorste ledematen bij gewervelde dieren lijken op elkaar.

• Analoge organen: zelfde functie, andere anatomie. Bijvoorbeeld een vogel en een vleermuis hebben allebei vleugels, maar zijn op een andere manier opgebouwd.

• Rudimentaire organen: organen die aanwezig zijn, maar geen functie meer hebben. Bijvoorbeeld het staartbeen bij de mens.

Aanwijzingen uit de moleculaire genetica

Het DNA van organismen, dit kunnen we waarnemen door mutaties.

Cladogram

of verwantschapsboom. Hoe minder vertakkingspunten je kan waarnemen tussen baseparen, hoe nauwer ze verwant zijn.

Aanwijzing embryologie

We kunnen zien dat de embryo’s van alle dieren extreem sterk op elkaar gelijken.