Cellen van drie domeinen. CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

Transcriptie

1 Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres VO-content 16 december 2016 CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Inleiding Verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen Celwand in bacteriën, schimmels en planten Plastiden in planten Vacuole, turgor in planten Bacteriën Celwand DNA, ribosomen en endoplasmatisch reticulum Energievoorziening Virussen Bouw van een virus Fagen Erfelijk materiaal: DNA of RNA RNA virussen Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Inleiding In de loop van de geschiedenis hebben biologen de organismen op verschillende manieren ingedeeld. De modernste indeling is in drie domeinen: de oerbacteriën (archaea), de bacteriën (bacteria) en de eukaryoten (eukarya). Archaea zijn pas in 1977 ontdekt. Het zijn prokaryoten, die vaak onder extreme omstandigheden leven. Die omstandigheden (geisers en zwavelbronnen bijvoorbeeld) lijken vaak op de omstandigheden zoals ze in het begin van het ontstaan van het leven waren. Ze worden daarom ook wel oerbacteriën genoemd. Bacteriën zijn eenvoudig gebouwde eencellig organismen zonder celkern. Het DNA bestaat meestal uit een ringvormig chromosoom. Ze hebben overeenkomstige kenmerken met archaea, maar verschillen o.a. in bouw van celmembranen en ribosomen. Onder de bacteriën komen ziekteverwekkende soorten voor. Bij de archaea zijn tot nu toe geen ziekteverwekkende soorten bekend. De eukaryoten hebben een cel met een kern (omgeven door een kernmembraan) en andere organellen. Het domein van de eukaryoten wordt verdeeld in drie Rijken; het plantenrijk, het dierenrijk en het rijk van de schimmels (fungi). Verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen Pagina 2

4 Cellen van planten en dieren behoren beide tot de eukaryoten. Eukaryoten hebben een kern met DNA en een kernmembraan. Andere overeenkomsten zijn de aanwezigheid van organellen als mitochondriën, Golgi, E.R. Omdat planten en dieren in andere opzichten wel verschillen, worden ze in aparte rijken ingedeeld. Sommige soorten hebben zowel kenmerken van planten als van dieren. Een voorbeeld hiervan is Euglena. Deze eencelige soort heeft chloroplasten (plantaardig) en een oogvlek (dierlijk). Celwand in bacteriën, schimmels en planten De aanwezigheid van een celwand is een belangrijk indelingscriterium. Bacteriën, schimmels en planten hebben een celwand, dieren niet. De samenstelling van de celwand bij schimmels, bacteriën en planten verschilt. Schimmels hebben vooral chitine in hun celwanden. Bacteriën kunnen allerlei stoffen in hun celwand hebben. De celwand bij planten is een product van de cel. Bij de vorming van de celwand ontstaat eerst een laagje pectine. Als de cel zijn uiteindelijk vorm en grootte heeft bereikt, wordt hiertegen cellulose afgezet. In sommige cellen wordt als extra versteviging houtstof gevormd. Als de celwand geheel is verhout is, is de cel beperkt in groei en sterft. De celwand beschermt de cel, geeft de cel zijn vorm en voorkomt dat de cel teveel water opneemt. De celwanden van planten houden de plant overeind, tegen de zwaartekracht in. De celwand is doorlaatbaar voor allerlei kleinere moleculen. Plastiden in planten Pagina 3

5 Plantaardige cellen onderscheiden zich van dierlijke cellen doordat ze een celwand van cellulose hebben. Een ander verschil is dat plantencellen plastiden bezitten en dierlijke cellen niet. Er bestaan drie typen plastiden: chloroplasten, leucoplasten en chromoplasten. Chloroplasten zijn de bladgroenkorrels die een plant in staat stellen tot fotosynthese. Leukoplasten worden nog weer onderverdeeld. Zo onderscheidt men bijvoorbeeld de amyloplasten, die zetmeel opslaan. Leukoplasten zijn kleurloos, maar ze kunnen bij belichting groen worden. Chromoplasten zijn kleurstofkorrels. De oranje kleur van wortels wordt veroorzaakt door chromoplastiden. Chloroplasten zijn de bladgroenkorrels die een plant in staat stellen tot fotosynthese. Plastiden zijn waarschijnlijk overblijfselen van bacteriën die ooit een samenwerkingsverband zijn aangegaan met de plantencel. Plastiden bevatten hun eigen DNA en kunnen zichzelf vermenigvuldigen. Vacuole, turgor in planten In volgroeide plantencellen bevindt zich meestal een centrale vacuole, een grote centrale vochtholte die is gevuld met water en opgeloste stoffen. De vacuole kan zo groot zijn dat het cytoplasma alleen nog zichtbaar is als een dun laagje tussen vacuole en celwand. Als de concentratie opgeloste stoffen in de vacuole hoger is dan in het grondplasma en daarbuiten (celomgeving), dringt er als gevolg van het verschil in waterdruk water vanuit de omgeving de vacuole binnen. Hierdoor zwelt de cel op. Uiteindelijk kan er geen water meer bij, omdat de celwand maximaal uitgerekt is. De spanning die op de celwand wordt uitgeoefend, houdt de cel stevig en wordt turgor genoemd. Als de celomgeving meer opgeloste stoffen bevat (= een lagere waterdruk heeft) verlaat er water de cel. De cel krimpt dan, dit heet plasmolyse. De tussensituatie treedt op als er geen verschil in waterdruk is tussen de cel en zijn omgeving. Men spreekt dan van grensplasmolyse. Zie ook "De rol van diffusie, osmose en actief transport". Bacteriën Pagina 4

6 Bacteriën zijn bijna overal te vinden. De meeste zijn niet schadelijk voor de mens. Veel bacteriën doen zelfs nuttig werk voor ons lichaam, bijvoorbeeld in onze darmen (de darmflora) en op onze huid. Daar komen meer dan duizend verschillende bacteriën voor. In een mens zitten 10 maal zoveel microorganismen dan menselijke cellen! De meeste bacteriën zijn 1-5 μm lang. Daarmee zijn ze met een lichtmicroscoop nog net zichtbaar. Celwand Bacteriën hebben een celwand (al zijn er enkele uitzonderingen). De stevigheid van de celwand ontstaat door de aanwezigheid van eiwit-suiker-moleculen, die een stevig netwerk vormen. Stoffen die het peptidoglycaan kunnen aantasten zijn bij uitstek geschikt om ziekte verwekkende bacteriën te bestrijden. Bij eukaryote cellen komt deze stof in de celwand niet voor. Zo verstoort het antibioticum penicilline de opbouw van de bacteriële celwand; de cellen van de mens hebben er geen last van, doordat ze geen celwand vormen. DNA, ribosomen en endoplasmatisch reticulum Bacteriën zijn prokaryoten. Het DNA in bacteriën bevindt zich niet in een kern. Het bacterieel DNA bestaat uit één langer chromosoom en daarnaast meerdere kleine, ringvormige stukken DNA, plasmiden geheten. Het DNA van bacteriën wordt bij transcriptie omgezet in mrna. Dit mrna kan aan de ribosomen rechtstreeks worden vertaald naar eiwit. Het hoeft niet eerst te worden bewerkt. De eiwitsynthese vindt plaats aan de ribosomen in het cytoplasma. Bij eukaryoten zoals de mens worden eiwitten vervolgens nog bewerkt in het endoplasmatisch reticulum en het Golgi complex. Bij een bacterie ontbreekt dit netwerk en worden de eiwitten dus door het grondplasma vervoerd. Energievoorziening Er zijn verschillende manieren waarop bacteriën hun energie en voedingsstoffen verkrijgen. Pagina 5

7 Er zijn er die net als wij organische stoffen opnemen en ze gebruiken om energie uit vrij te maken. Meestal is voor die afbraak zuurstof nodig. Sommige bacteriën kunnen ook zonder aanwezigheid van zuurstof organische stoffen afbreken (gisting). Er zijn ook soorten waarvoor zuurstof zelf giftig is. Ze kunnen alleen anaeroob leven. Andere soorten benutten net als planten de energie van de zon om koolhydraten op te bouwen uit CO 2. Dat zijn onder andere de cyanobacteriën (ook wel blauwwieren of blauwalg genoemd). Als er veel meststoffen in het water zitten, planten cyanobacteriën zich bij warm weer heel snel voort. Ze scheiden stoffen af, die giftig zijn voor mensen en dieren. Er zijn er ook die anorganische stoffen zoals H 2 S of ammonia NH 3 oxideren. Dat levert hen energie, waarmee ze uit CO 2 en H 2 O hun koolhydraten kunnen opbouwen. Virussen Virussen staan vooral bekend als ziekteverwekkers. Denk maar aan het griepvirus, HIV of ebolavirus. Het is de vraag of een virus als een levend wezen te beschouwen is; sommigen zien een virus meer als een chemische stof. Misschien zijn virussen wel een vroege levensvorm of zijn het losgeraakte fragmenten van cellen? Gevaarlijk kunnen virussen in ieder geval wel zijn. In overleden er tientallen miljoenen mensen aan de Spaanse griep, die door een virus werd veroorzaakt. Het virus veroorzaakte meer doden dan de eerste Wereldoorlog zelf. Bouw van een virus Virussen zijn heel klein: de diameter ligt tussen de 20 en 300 nm. Ze bestaan uit erfelijk materiaal met daaromheen een eiwitmantel, capside genoemd. Virussen kunnen zich alleen vermenigvuldigen binnen een gastheer. Ze hebben geen stofwisselingsenzymen, en geen ribosomen om eiwitten te maken. Een geïsoleerd virus kan dus niets anders dan zich hechten aan een gastheercel. Om zich te hechten aan een gastheercel hebben sommige virussen nog een extra membraanachtig Pagina 6

8 omhulsel, de envelop. Zo n envelop bevat fosfolipiden en membraaneiwitten van de gastheer. Virussen zijn specifiek voor een bepaalde gastheer. Soms zelfs specifiek voor alleen een bepaald weefsel van de gastheer (bijvoorbeeld het slijmvlies van de luchtpijp). Ze herkennen de gastheer door middel van receptoren aan de celmembraan van de gastheer. Fagen Virussen die als gastheer een bacterie hebben heten bacteriofagen, of kortweg fagen. In het filmpje zie je wat er gebeurt als een faag een bacterie infecteert. Het virus vermenigvuldigt zich in de bacterie. De cel breekt open (lysis genoemd) en de fagen komen vrij om weer een nieuwe gastheer te infecteren. Er zijn ook fagen die niet niet direct leiden tot de vernietiging van de gastheer cel. Het faag DNA wordt ingebouwd in dat van de gastheer. Bij elke celdeling wordt het stukje virus DNA dus aan de dochtercellen doorgegeven. Men noemt deze fase een profaag. Op een bepaald moment kan een profaag toch actieve fagen gaan vormen, die na lysis van de gastheercel vrijkomen. Erfelijk materiaal: DNA of RNA Het erfelijk materiaal in een virus kan bestaan uit enkelstrengs of dubbelstrengs DNA of uit enkelstrengs of dubbelstrengs RNA. Virussen worden daarom ingedeeld in DNA of RNA virussen. Het genoom is gerangschikt in een lineair of cirkelvormig molecuul. Het molecuul varieert in lengte van vier tot enkele honderd genen. Als het erfelijk materiaal in de gastheer binnen is gedrongen, Wordt het daar gebruikt als recept voor de aanmaak van nieuwe virussen, DNA en eiwit. RNA virussen Er zijn RNA virussen die gebruik maken van de enzymen van de gastheer om hun RNA te Pagina 7

9 vermenigvuldigen. Het griepvirus is hier een voorbeeld van. Andere RNA virussen hebben een enzym dat RNA eerst terugvertaald in DNA, de omgekeerde volgorde dus. Deze virussen worden retrovirussen genoemd. Het HIV virus is daar een voorbeeld van. Het nieuw gevormde DNA gaat de kern in en wordt ingebouwd in het DNA van het chromosoom van de gastheer. Het virus DNA wordt dan net als DNA van de gastheer afgelezen en gebruikt voor de synthese van nieuwe virus eiwitten en RNA. Pagina 8

10 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur VO-content Laatst gewijzigd 16 december 2016 om 16:53 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerinhoud en doelen Eindgebruiker Moeilijkheidsgraad Trefwoorden ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; leerling/student gemiddeld leerlijn, reangeerbare, rearrangeerbare leerlijn Pagina 9