Samenvatting Biologie Hoofdstuk 6 t/m 8

Transcriptie

1 Samenvatting Biologie Hoofdstuk 6 t/m 8 Samenvatting door een scholier 3148 woorden 24 april ,4 7 keer beoordeeld Vak Methode Biologie Nectar H6 Voortplanting 6.1 Het begin is er Wanneer een eicel vrijkomt, is zij omringd door cellen uit het ovarium (eierstok). De voorbereiding van de bevruchting ziet er als volgt uit: - een aantal zaadcellen dringt door de follikelcellen heen. Dan komen de zaadcellen in contact met de eischil, een laag eiwitten die de eicel omgeeft. (1) - de eischil bevat bindingsplaatsen, waaraan een zaadcel zich kan vasthechten. Zodra dit gebeurt, laat de zaadcel enzymen los die de eischil plaatselijk afbreken. (2) - zo dringt hij door tot het celmembraan van de eicel. De membranen van eicel en zaadcel versmelten met elkaar. (3) - de kern van de zaakcel dringt binnen in het cytoplasma van de eicel. (4) Een tweede zaadcel kan niet binnendringen, doordat het samensmelten van de membranen van zaadcel en eicel een nieuwe reactie in gang zet. Daarbij worden de bindingsplaatsen voor andere zaadcellen vernietigd. Bij de eerste delingen na de bevruchting worden de cellen niet groter, we spreken daarom van klievingsdelingen. De eischil beschermt het embryo tegen infecties. Trilharen aan de binnenkant van de eileiders vervoeren het embryo in ongeveer 5 dagen naar de baarmoeder. Wanneer het embryo in de baarmoeder aankomt, duurt het een of twee dagen voordat het zich in het baarmoederslijmvlies nestelt. Inmiddels hebben de cellen in het embryo een rangschikking ondergaan: er is een buitenste omhulsel van cellen, de trofoblast. Daarbinnen bevindt zich een laag cellen die we de kiemschijf noemen. Uit de kiemschijf ontstaat het embryo. De trofoblast vormt uitstulpingen, villi die tussen de cellen van het baarmoederslijmvlies ingroeien. De villi nemen voedingsstoffen en zuurstof op uit de bloedvaten van de baarmoederwand en geven CO2 e.a. afvalstoffen terug aan het bloed van de moeder. Het transport van deze stoffen verloopt door de hechtsteel, die de verbinding vormt tussen de trofoblast en de kiemschijf. De trofoblast produceert verschillende stoffen, o.a. het hormoon HCG. Pagina 1 van 9

2 In de kiemschijf ontstaan twee holten gevuld met vocht. Uit het omhulsel van de ene holte, samen met een groot deel van de trofoblast ontwikkelen zich later de twee vruchtvliezen: amnion en chorion. De andere holte is de dooierzak waar de eerste bloedcellen worden gevormd uit de groep cellen tussen beide holten vormt zich het embryo. Na ongeveer 3 weken is het bloedvatenstelsel gevormd. Een deel van de bloedvaten groeit naar buiten, door de hechtsteel van de trofoblast en wordt onderdeel van de navelstreng. Deze bevat twee slagaders en één ader. De ader voert voedingsstoffen en zuurstof aan vanuit het bloed van de moeder. In de slagaders is het bloed rijk aan CO2 e.a. afvalstoffen. Deze stoffen worden via het bloed van de moeder uitgescheiden. Na acht weken zijn alle organen in aanleg aanwezig, vanaf deze tijd wordt het embryo foetus genoemd. De vruchtvliezen groeien met de foetus mee. Ze vormen de buitenwand van een stootkussen van vruchtwater dat de foetus beschermt tegen schokken. De placenta ontstaat op de plaats waar de navelstreng met de baarmoeder is verbonden. Deze bevat bloedvaten van zowel de moeder als foetus. Hier vindt de uitwisseling van stoffen plaats tussen beide bloedsomlopen. Na de 3de maand van de zwangerschap gaat de placenta hormonen produceren. Als de moeder rookt, medicijnen of drugs gebruikt, komen deze stoffen voor een deel in de foetus terecht. 6.2 Zaadcel/eicel Voortplantingscellen (gameten) van de mens hebben 23 verschillende chromosomen. Zo n aantal noem je haploïd. Door de bevruchting ontstaat een diploïd aantal. Voortplantingscellen zijn het eindproduct van een speciaal type celdeling, de meiose: profase I: de chromosomen rollen zich op en de afbraak van het kernmembraan begint (begin). De afbraak van het kernmembraan gaat door, de centriolen delen (eind). metafase I: de chromosomen gaan paarsgewijs midden in de cel liggen, in het equatorvlak. Inmiddels is een spoelfiguur gevormd. anafase I: de chromosomenparen worden verdeeld, van elk paar chromosomen gaat één exemplaar naar de ene pool en één naar de ander pool. telofase I: de chromosomen despiraliseren enigszins en het kernmembraan is gedeeltelijk weer gevormd. profase II: de chromosomen rollen opnieuw op; het kernmembraan wordt afgebroken; de centriolen delen. metafase II: de chromosomen liggen in het equatorvlak; de spoelfiguur is gevormd anafase II: de chromosomen worden gesplitst; de chromatiden van elk chromosoom gaan van elkaar af. telofase II: het kernmembraan wordt gevormd. Het cytoplasma deelt. Eicellen samen met de follikelcellen vormen de follikels. Eicellen ontstaan uit oöcyten, een oöcyt begint al in het foetusstadium aan de meiose: dan wordt profase I voltooid. Vanaf het begin van de puberteit wordt in elke menstruatiecyclus in één van de follikels meiose I voltooid. Dit gebeurt onder invloed van hormonen. Een aantal follikels gaat tegelijk vocht opnemen. Daardoor zwellen ze op. Van deze follikels sterven de meeste af, slechts één ervan zal zijn ontwikkeling afmaken en een eicel opleveren. De meiose I levert twee haploïde cellen: een grote cel de toekomstige eicel en een kleine, het Pagina 2 van 9

3 poollichaampje dat later afsterft. De grote cel begint aan de meiose II, maar blijft steken in de metafase. In dat stadium komt de eicel vrij uit het ovarium (eisprong). Pas als er bevruchting optreedt, wordt de meiose II afgemaakt. Opnieuw ontstaan een grote cel (de eicel) en een poollichaampje, dat ook afsterft. Uiteindelijk is er dus slechts één haploïde cel ontstaan. Een enkele keer kan het gebeuren dat er uit een follikel tegelijkertijd twee eicellen vrijkomen. Als deze allebei bevrucht worden, ontstaat een twee-eiige tweeling. Twee-eiige tweelingen kunnen ook ontstaan door gelijktijdige rijping van twee follikels, hetzij in dezelfde eierstok, hetzij in beide eierstokken. Na meiose I en II blijven de 4 haploïde cellen onderling nog enige tijd verbonden door cytoplasmabruggen. Vervolgens gaan de cellen zich differentiëren tot zaadcellen. Vanuit de zaadbuisjes vervoeren trilharen de zaadcellen naar de bijbal waar ze verder rijpen en worden opgeslagen. Bij een zaadlozing komt ± 3 ml sperma vrij, waarvan ongeveer 10% uit zaadcellen bestaat (tot 350 miljoen). 6.3 Een oproep aan de organen Het hormoonstelsel (via de hypofyse) en je zenuwstelsel (via de hypothalamus) zijn betrokken bij de afgifte van je geslachtshormonen. De hypothalamus geeft via zenuwbanen hormonen door aan de hypofyse. De hypofyse geeft de hormonen FSH en LH aan het bloed af. Bepaalde cellen van je geslachtsorganen maken gameten of gaan zelf hormonen afgeven hierdoor. Bij jongens stimuleert FSH de productie van zaadcellen in de testes, LH stimuleert daar de afgifte van het hormoon testosteron, dat zorgt voor de secundaire geslachtskenmerken. Een aantal onrijpe follikels in de ovaria begint zich onder invloed van FSH te ontwikkelen. De follikels gaan hormonen maken: oestrogenen. Slechts één follikel ontwikkelt zich volledig: een follikel met een hoge oestrogenenproductie. Oestrogenen zorgen voor: - remming van de FSH-productie in de hypofyse. Hierdoor stopt de ontwikkeling van de andere follikels. - de oestrogenen zorgen ook voor de groei van een nieuw baarmoederslijmvlies. - rond 13e dag stimuleert de grote hoeveelheid oestrogenen de productie van LH. De plotselinge toename aan LH veroorzaakt de voltooiing van meiose I en de ovulatie. Wanneer de eisprong is geweest, neemt het achterblijvend follikel veel vetachtige stoffen op waardoor het gelig wordt en het daarom het gele lichaam genoemd wordt. Deze vormt naast oestrogenen, grote hoeveelheden progesteron: - dit hormoon remt de FSH- en LH-productie. - zorgt voor een verdere uitgroei van het baarmoederslijmvlies. Als de eicel niet bevrucht wordt, sterft het gele lichaam af de vorming van progesteron en oestrogeen stopt. Dit heeft twee gevolgen: - het baarmoederslijmvlies wordt afgestoten: de menstruatie begint. Pagina 3 van 9

4 - de FSH- en LH-productie komt weer op gang. Zodra de trofoblast is ingenesteld, gaat hij het hormoon HCG maken. Dit hormoon komt via de placenta in het moederlijk bloed. Effecten op moederlijk lichaam zijn: - het gele lichaam blijft in stand. - de vorming van FSH en LH blijven geremd geen rijping van nieuwe follikels. - te weinig aanmaak HCG miskraam kan ontstaan. De productie van HCG neemt na ± 3 maanden af, waardoor het gele lichaam afsterft. De placenta is intussen begonnen oestrogenen progesteron te vormen het baarmoederslijmvlies ontwikkelt zich verder. Na ± 9 maanden geeft de foetus zelf de signalen die de weeën, en daarmee zijn geboorte in gang zetten. Deze signalen zorgen ervoor dat de moeder prostaglandinen maakt, hormonen die o.a. de samentrekking van het spierweefsel van de baarmoederwand veroorzaken. De hypothalamus zet haar hypofyse aan tot de afgifte van het hormoon oxytocine dat de samentrekking van spieren van de baarmoederwand stimuleert. Dit zijn de weeën die het kind uitdrijven. Intussen is in de hypofyse van de moeder de vorming van prolactine op gang gekomen. Dit hormoon bevordert de melkvorming. Oxytocine bevordert de afgifte van de melk. 6.4 Ingrijpen in de vruchtbaarheid Verschillende soorten voorbehoedsmiddelen: - zie stencil Als men onvruchtbaar is, kan men toch tot een zwangerschap komen, dit kan door reageerbuisbevruchting of IVF (In Vitro Fertilisatie; vitro = glas; fertilisatie = bevruchting). Hierbij krijgt de vrouw hormonen toegediend om meerdere follikels te laten rijpen. D.m.v. een echo kan de arts zien hoe groot haar follikels zijn. Zodra een aantal follikels groot genoeg zijn, haalt een arts ze uit het ovarium. In een kweekschaal rijpen de eicellen nog enige tijd. Vervolgens gaat elke eicel apart naar een petrischaaltje met zo n zaadcellen: de inseminatie. Na 48 uur bestaat een embryo uit 4 tot 8 cellen en plaatst de arts een aantal embryo s in de baarmoeder van de vrouw. 6.5 Virussen AIDS wordt veroorzaakt door het HIV, een afkorting van humaan immunodeficiëntie virus. Dat betekent dat het virus het menselijk immuunsysteem aantast. Na besmetting met HIV kan een patiënt zware griepverschijnselen krijgen. Dit duurt enkele weken. Gedurende die tijd is in het bloed een groot aantal virusdeeltje aanwezig en het aantal afweercellen in het bloed daalt. Mensen met antistoffen tegen HIV zijn seropositief. Daarna volgt een fase waarin het virus verdwenen lijkt; er zijn nauwelijks virussen in het bloed aanwezig en het aantal afweercellen is weer normaal. Die fase kan 3 tot 10 jaar duren. Dan komt de laatste fase van de ziekte: aantal virusdeeltjes in het bloed stijgt enorm en aantal Pagina 4 van 9

5 afweercellen daalt dramatisch. Er is geen afweer meer tegen gewone bacteriën en virussen. Zo ontstaan allerlei bijkomende infecties waar de patiënt uiteindelijk aan overlijdt. Virussen bestaan uit DNA of RNA, dat omgeven is door een eiwitmantel. Wanneer een virus een cel binnendringt, hecht het zich eerst aan receptoren op het celmembraan. HIV is een zogenaamd retrovirus, hierbij bestaat het erfelijk materiaal uit RNA. Het HIV hecht zich vooral aan de receptoren die aanwezig zijn op de T-lymfocyten van het afweersysteem. Met het RNA gaat een bijzonder enzym mee de cel in, het reversetranscriptase. Dit enzym bouwt het virus-rna om tot DNA. In de kern van de T-lyfocyt wordt dit DNA ingebouwd in het eigen DNA. Het ingebouwde virus-dna zorgt voor vele RNAkopieën: het nieuwe virale RNA. Het zorgt ook voor nieuwe eiwitmantels. Als er heel veel virusdeeltjes gevormd zijn, valt de cel uiteen. Het virus Herpes simplex is een SOA en een DNA-virus. Bij een geboorte kan het op een kind worden overgebracht, 60% daarvan sterft, de andere zijn blind of hebben schade aan het zenuwstelsel. H7 Erfelijkheid 7.1 Je bent uniek De genetica onderzoekt hoe eigenschappen vastliggen en overerven. De toepassing van deze kennis neemt een grote vlucht. Door de variatie in verdeling bij meiose I (223 mogelijkheden) is de kans erg klein dat een man via twee verschillende zaadcellen precies dezelfde genencombinatie doorgeeft naar zijn kinderen. Bij vrouwen komen tijden de vruchtbare periode slechts zo n 400 tot 500 eicellen tot rijping. De kans op twee dezelfde eicellen is daarmee vrijwel nul. Dit hervedelen van erfelijke eigenschappen heet recombinatie. Behalve recombinatie zijn er nog 2 oorzaken van variatie in het erfelijk materiaal: - crossing-over; wanneer homologe chromosomen dicht tegen elkaar aanliggen, kunnen chromatiden van homologe chromosomen elkaar kruisen. - mutaties in het DNA door bijv. straling. Mensen lijken in genetisch opzicht meer dan 95% op elkaar. Je bent dus eigenlijk maar voor 5% uniek. 7.2 Wat je chromosomen vertellen De geslachtschromosomen bepalen je geslacht. De andere chromosomen worden autosomen genoemd. In de lichaamscellen van vrouwen blijft één van de twee X-chromosomen gespiraliseerd. Ze zijn daardoor ook zichtbaar in niet-delende cellen. Dit gespiraliseerde X-chromosoom wordt het lichaampje van Barr genoemd. Na een speciale kernkleuring is het zichtbaar als een donker bolletje tegen het kernmembraan aan. Pagina 5 van 9

6 Het SRY-gen (seksdeterminating region Y) activeert of remt een hele serie andere genen. Het bepaalt dat een embryo omstreeks de 8e week zaadballen ontwikkelt en zorgt dus dat een embryo een jongen wordt. Wanneer bij één van de 23 chromosomenparen een chromosoom ontbreekt spreek je van monosomie. Monosomie leidt vrijwel altijd tot een miskraam. Is er een extra chromosoom aanwezig, dan wordt dit trisomie genoemd. Beide afwijkingen zijn het gevolg van een fout tijdens de meiose. De chromosomenparen of chromatiden gaan tijdens de meiose niet uiteen (non-disjunctie) en komen samen in één geslachtscel terecht. Kinderen met een extra chromosoom 21 in elke lichaamscel hebben het syndroom van Down. 7.3 Een mens is meer dan zijn genen Al je waarneembare eigenschappen zoals de kleur van je haar wordt aangeduid als je fenotype. Je genen bevatten de erfelijke informatie voor deze eigenschappen; het genotype. Genotype + Milieu Fenotype Een aandoening veroorzaakt door niet goed functionerende genen is erfelijk. De stofwisselingsziekte PKU is zo n aandoening. PKU is het gevolg van één gen dat niet goed werkt waardoor het aminozuur fenylalanine uit het voedsel onvoldoende wordt afgebroken. Een verhoogd gehalte van dit aminozuur kan zwakzinnigheid veroorzaken. Bij de meeste eigenschappen (bijv. creativiteit, verlegenheid) is het niet zo duidelijk wat het aandeel is van de genen en wat van het milieu. Deze nature-nurture (genen-opvoeding) tegenstelling is al jarenlang onderwerp van onderzoek en leidt vaak tot heftige discussies. Een ééneiige tweeling heeft hetzelfde genotype: hun nature-pakket is identiek. 7.4 Je genen geef je door Het dominante allel wordt met een hoofdletter aangegeven en het recessieve allel met een kleine letter. Iemand kan homozygoot (TT) of heterozygoot (Tt) zijn. In de stamboom zet je een. (punt) op de plaats van het onbekende allel (T.). Als je heterozygoot bent, dan ben je een drager of draagster van het recessieve eigenschap. Kleurenblindheid en hemofilie zijn X-chromosomaal overervende aandoeningen. Als je gaat kruisen gebruik je de volgende letters; P (parentes), F1 (kinderen) en F2 (kleinkinderen (F1 * F1)) Als er geen sprake is van dominante en recessieve allelen, dan spreek je van intermediair (rode bloem * gele bloem oranje bloem). Bij de overerving van bloedgroepen is sprake van co-dominantie. Dat wil zeggen: er is sprake van meer dan één dominant allel voor deze eigenschap. Vb. bloedgroep AB heeft kenmerken van bloedgroep A én van bloedgroep B. 7.5 Als genen afwijken Pagina 6 van 9

7 Voor een gentest zijn cellen van het embryo nodig, zodat het DNA onderzocht kan worden. Deze cellen kunnen op verschillende manieren worden verkregen: - vlokkentest; dit zijn vlokken van de zich ontwikkelende placenta. Dit kan wanneer het embryo ± 10 weken oud is. - vruchtwaterpunctie; dit kan bij 16 weken, waarbij cellen uit het vruchtwater worden opgezogen. - navelstrengpunctie; bloedcellen van het embryo rond de 19e week. In alle drie de gevallen is het van belang om de juiste plaats in de baarmoeder op te zoeken. Dit gebeurt door een echoscopie (het kijken in de baarmoeder). Vlokkentest en vruchtwaterpunctie zijn niet geheel zonder risico. Er is een kans van 2% respectievelijk 0,5% op een miskraam. Een nieuwe techniek is het verzamelen van embryonale cellen (afkomstig van de placenta) uit het bloed van de moeder. Omdat dit onderzoek weinig risico met zich meebrengt en al in de 8e week kan worden toegepast, zal het de andere methoden waarschijnlijk gaan vervangen. Het doel van prenatale diagnostiek is het opsporen van eventuele afwijkingen bij een embryo of foetus. Bij een teleurstellende uitslag staan de ouders voor een moeilijke keus. H8 Werken met genen 8.1 Melk, melk en nog eens melk jaar geleden begon de mens runderen te fokken. De mens selecteerde de beste ouderdieren met als doel dat de nakomelingen beter zouden zijn dan de ouders. Op deze manier kreeg de mens langzamerhand verbeterde, verelede koeien. De eigenschap melkgift berust op een groot aantal allelenparen. Bovendien is de invloed van het genotype op de melkgift maar 30%. Pas als genotype en milieu erg gunstig zijn heeft de boer een koe met een supermelkproductie (bijv. voer ziekten en klimaat). 8.2 Mientje en Adelheid Een kruising waarbij je op twee genen tegelijk let heet een dihybride kruising (bijv. kleur en vachttekening). Uit het dambordschema kun je aflezen welke kans er is op elk van de geno- en fenotypen. Wanneer je op de nakomelingen van Mientje let, zie je twee nieuwe combinaties: zwart met bond en rood met effen. Zo n recombinatie van eigenschappen is alleen mogelijk als de betrokken genen op verschillende chromosomen liggen. Bij de meiose kunnen ze over verschillende geslachtscellen worden verdeeld. Wanneer twee genen gekoppeld op hetzelfde chromosoom liggen, erven ze samen over en ontstaan geen nieuwe combinaties. Bij een kruising tussen verwante dieren is er altijd een vergrote kans op inteelt. De kans dat in de nakomelingen eigenschappen te voorschijn komen die horen bij recessieve allelen is groter dan bij Pagina 7 van 9

8 kruisingen tussen niet verwante individuen. 8.3 Runderen uit glas Door Duifke (dochter van Adelheid) bepaalde hormonen toe te dienen, kunnen er zo n 10 tot 20 eicellen tegelijk bij haar rijpen, die daarna vrijkomen: superovulatie. Deze eicellen worden bevrucht met sperma van een andere stier. Een speciaal opgeleide inseminator brengt het sperma met een buisje in de baarmoeder van Duifke: KI, Kunstmatige Inseminatie. Er ontwikkelen zich 10 tot 20 embryo s. Een dierenarts bekijkt deze embryo s onder de microscoop. De goede embryo s gaan in diepgevroren toestand naar Australië. Daar worden de embryo s m.b.v. een buisje in de baarmoeders van draagkoeien ingebracht: ET, embryotransplantatie. Klonen zijn door ongeslachtelijke voortplanting uit één voorouder ontstaan. Onderzoekers kunnen tegenwoordig een embryo in vier of vijf stukjes delen d.m.v. embryosplitsing. Voor het klonen van een volwassen schaap werd de kern van een uiercel overgebracht in een lege eicel: kerntransplantatie. Van te voren was het gedetermineerd-zijn van de uiercel opgeheven d.m.v. een speciale hongerbehandeling. 8.4 Runderen met een menselijk trekje Bij de recombinant-dna techniek wordt een stukje DNA (of RNA) met de informatie voor een gewenste eigenschap in het DNA van een ander organisme ingebouwd. Hierbij ontstaat een transgeen individu. In het algemeen is het gemakkelijker om transgene, oftewel genetisch gemodificeerde micro-organismen te gebruiken voor de productie van stoffen die nuttig zijn voor mensen. Micro-organismen kunnen goed groeien in bioreactoren of fermentorvaten met de juiste voedingsvloeistof. Ze scheiden het gewenste product uit in de vloeistof die hen omringt. Een andere manier om DNA te combineren is d.m.v. celfusie. Hierbij laten onderzoekers twee gewone cellen samensmelten. Een voorbeeld van celfusie van dierlijk cellen is het samensmelten van tumorcellen met cellen die antistof vormen tegen een bepaalde ziekte. Hieruit ontstaat een kloon van cellen die snel delen én allemaal dezelfde monoklonale antistof maken. Er zijn drie methoden om dieren transgeen te maken: - micro-injectie; hierbij wordt vreemd DNA m.b.v. een ultrafijn hol glazen naaldje in de kern van een bevruchte eicel geïnjecteerd. Nadeel is dat je nooit weet waar de genen in het DNA van de ontvanger terechtkomen. - infectie met retrovirussen; hierbij wordt een RNA-virus in de gastcel gebracht en verdubbeld tot DNA. Voordeel is dat je makkelijker aan RNA kunt komen om te transplanteren dan aan het gewenste stukje DNA. - embryocellen; sommige ongedetermineerde embryonale cellen kunnen in een petrischaaltje worden gekweekt. Deze cellen worden genetisch gemodificeerd en vervolgens ingebracht in een embryo dat helmaal aan het begin van de ontwikkeling staat Pagina 8 van 9

9 8.5 Biotechnologie ter discussie Bij elk experiment bekijkt een speciale commissie van te voren een aantal ethische aspecten die betrekking hebben op de gezondheid en het welzijn van de dieren, het doel van het experiment en mogelijke alternatieven. Vragen over veiligheid en welzijn voor mens, dier en milieu spelen een rol bij de beoordeling van onderzoek en toepassingen van moderne biotechnologische technieken. Pagina 9 van 9