Hoofdstuk 5 V6 – Het Beste Biologie Platform

Samenhang van de biologie

Dit overzicht behandelt belangrijke onderwerpen uit de biologie vanuit verschillende organisatieniveaus (molecuul, cel, orgaan, organisme, populatie, ecosysteem, biosfeer). Zo leer je de samenhang kennen tussen verschillende biologiesche begrippen en processen. Hoewel het geen volledig overzicht is van de examenstof, helpt dit thema je wel om verbanden te leggen die bij het examen van pas kunnen komen.

Snel navigeren door HOOFDSTUK 5 van VWO 6

Paragrafen

1. Cellen, de basis van het leven

2. DNA en erfelijkheid

3. Organismen

4. De aarde als levend systeem

Paragraaf 1: Cellen, de basis van het leven

Alle organismen zijn opgebouwd uit een of meer cellen. Cellen zijn de kleinste biologische eenheden die alle levenskenmerken vertonen. De processen in cellen zijn essentieel voor groei, herstel en energieproductie.

Stofwisseling

In cellen vinden stofwisselingsprocessen plaats, waarbij stoffen worden omgezet. Er zijn twee typen:

Assimilatie: Hierbij worden organische stoffen opgebouwd uit anorganische stoffen. Dit proces kost energie en zorgt voor groei, herstel en reservestoffen. Een voorbeeld is fotosynthese, waarbij glucose wordt gevormd uit water, koolstofdioxide en zonlicht.
Dissimilatie: Hierbij worden organische moleculen afgebroken om energie vrij te maken, bijvoorbeeld bij de verbranding van glucose. Dit gebeurt met zuurstof (aerobe dissimilatie) of zonder zuurstof (anaerobe dissimilatie zoals gisting).

Een alternatieve vorm van assimilatie is chemosynthese, waarbij bacteriën energie verkrijgen door de oxidatie van anorganische stoffen, zoals ammoniak.

Enzymen en eiwitten

Eiwitten zijn essentieel voor de cel en hebben diverse functies:

Structuur (zoals het cytoskelet en celmembraan).
Transport (bijv. hemoglobine, porie-eiwitten).
Communicatie (hormonen, neurotransmitters).
Chemische reacties (enzymen).

Enzymen versnellen chemische reacties zonder zelf te worden verbruikt. Hun werking wordt beïnvloed door:

Temperatuur: Een te hoge temperatuur veroorzaakt denaturatie en verlies van functie.
pH: Enzymen werken optimaal bij een specifieke zuurgraad.

Soorten cellen

Organismen kunnen bestaan uit één cel (eencelligen) of meerdere cellen (meercelligen). Bij meercellige organismen zijn cellen gespecialiseerd in verschillende functies. Deze cellen ontwikkelen zich uit stamcellen, die kunnen differentiëren in specifieke celtypen.

Alle cellen delen enkele basiseigenschappen:

Selectief-permeabel celmembraan: Reguleert welke stoffen de cel in en uit gaan. Transport kan plaatsvinden via diffusie, osmose (passief transport) of actief transport, waarbij energie nodig is.
Genetische informatie: Alle cellen bevatten DNA, dat instructies bevat voor de aanmaak van eiwitten.

Celdeling

Celdeling is essentieel voor groei en herstel van weefsels. Dit proces verloopt in verschillende fasen:

DNA-replicatie: Voordat een cel zich deelt, verdubbelt het DNA.
Mitose: De celkern deelt zich, waarbij de chromosomen gelijk worden verdeeld.
Cytokinese: De cel splitst zich in twee dochtercellen.

Dit proces is onderdeel van de celcyclus, waarbij cellen groeien, delen en zich opnieuw voorbereiden op deling.

Paragraaf 2: DNA en erfelijkheid

DNA bevat de erfelijke informatie van een organisme en bepaalt eigenschappen zoals uiterlijk, stofwisseling en gedrag. Deze genetische informatie wordt overgedragen via voortplanting en speelt een cruciale rol in de evolutie.

Voortplanting en erfelijkheid

Organismen kunnen zich op twee manieren voortplanten:

Ongeslachtelijke voortplanting: Hierbij ontstaan nakomelingen die genetisch identiek zijn aan de ouder. Dit komt voor bij bacteriën, schimmels en sommige planten.
Geslachtelijke voortplanting: Hierbij worden genetische eigenschappen van twee ouders gecombineerd, wat leidt tot genetische variatie.

Bij geslachtelijke voortplanting smelten een eicel en een zaadcel samen tot een zygote, die zich verder ontwikkelt tot een nieuw organisme. Dit proces zorgt voor recombinatie, waarbij erfelijk materiaal wordt gemengd en genetische diversiteit ontstaat.

Chromosomen en genen

De erfelijke eigenschappen van een organisme liggen vast in het DNA, dat zich bevindt in de celkern.

Chromosomen bestaan uit lange ketens van DNA-moleculen en zijn opgebouwd uit genen.
Een gen is een stukje DNA dat de code bevat voor de productie van een eiwit.
In lichaamscellen komen chromosomen voor in paren.
De mens heeft 46 chromosomen (23 paren), waarvan één paar de geslachtschromosomen zijn.

De genetische informatie in een genenpaar kan op verschillende manieren worden doorgegeven:

Homozygoot: Twee identieke allelen voor een eigenschap.
Heterozygoot: Twee verschillende allelen voor een eigenschap.
Dominante allelen komen tot uiting in het fenotype, zelfs als er maar één aanwezig is.
Recessieve allelen komen alleen tot uiting als er geen dominant allel aanwezig is.

Van DNA tot eiwit

De genetische informatie in het DNA wordt gebruikt om eiwitten te maken via een proces dat bestaat uit meerdere stappen:

Transcriptie: In de celkern wordt een kopie van het gen gemaakt in de vorm van mRNA (messenger RNA).
Splicing: Onbruikbare delen van het mRNA (introns) worden verwijderd, en de bruikbare delen (exons) worden samengevoegd.
Translatie: Het mRNA wordt naar een ribosoom in het cytoplasma gestuurd, waar het wordt vertaald naar een eiwit.
Aminozuurvolgorde: De volgorde van codons in het mRNA bepaalt welke aminozuren aan elkaar worden gekoppeld om een functioneel eiwit te vormen.

Het startcodon (AUG) geeft aan waar de eiwitsynthese begint, en een stopcodon beëindigt het proces.

Paragraaf 3: Organismen

Organismen bestaan uit verschillende niveaus van organisatie, van cellen tot organen en organismen. Alle cellen in een organisme werken samen om het lichaam te laten functioneren en in stand te houden.

Organisatie in het lichaam

Cellen zijn gegroepeerd in weefsels, die specifieke functies uitvoeren.
Weefsels vormen samen organen, zoals het hart, de longen en de lever.
Organen werken samen in organenstelsels, zoals het verteringsstelsel, bloedvatenstelsel en ademhalingsstelsel.

Elk orgaanstelsel heeft een specifieke functie binnen het lichaam, zoals het verteringsstelsel, dat voedingsstoffen opneemt, of het ademhalingsstelsel, dat zorgt voor zuurstofopname en de afgifte van koolstofdioxide.

Homeostase

Homeostase is het vermogen van een organisme om een stabiel inwendig milieu te handhaven ondanks veranderingen in de omgeving. Dit is essentieel voor de overleving van cellen.

Cellen hebben een continue toevoer nodig van zuurstof, voedingsstoffen en moeten afvalstoffen kunnen afvoeren.
De extracellulaire lichaamsvloeistoffen, zoals bloed en weefselvloeistof, transporteren deze stoffen.
Hersencellen zijn bijvoorbeeld afhankelijk van een constante zuurstoftoevoer; zonder zuurstof sterven ze binnen enkele minuten.
Factoren zoals lichaamstemperatuur en pH-waarde beïnvloeden de werking van enzymen en dus de stofwisseling.
Veranderingen in de koolstofdioxidespanning kunnen leiden tot ademhalingsproblemen zoals hyperventilatie.

Het zenuwstelsel en hormonen spelen een belangrijke rol bij de regulatie van homeostase. Het lichaam past zich continu aan om een stabiel intern milieu te behouden.

Paragraaf 4: De aarde als levend systeem

De aarde kan worden gezien als een levend systeem, waarin organismen, ecosystemen en abiotische factoren op elkaar inwerken. Dit gebeurt op verschillende niveaus, van populaties tot de gehele biosfeer.

Populaties en ecosystemen

Een populatie is een groep organismen van dezelfde soort die in een bepaald gebied leeft en zich onderling voortplant.
Binnen een populatie spelen coöperatie en concurrentie een rol.
Ecosystemen zijn dynamische systemen waarin organismen en de abiotische omgeving met elkaar interageren.

Binnen ecosystemen bestaan voedselketens en voedselwebben, waarin producenten (planten), consumenten (dieren) en reducenten (bacteriën en schimmels) een rol spelen.

Zelfregulatie en zelforganisatie

Organismen kunnen zichzelf in stand houden door zelfregulatie, zoals herstel van schade en aanpassing aan de omgeving.
Zelforganisatie zorgt ervoor dat organismen samenwerken en zich organiseren tot hogere biologische eenheden, zoals cellen die weefsels vormen en weefsels die organen vormen.
Emergente eigenschappen ontstaan op hogere organisatieniveaus. Een bloedvatenstelsel bijvoorbeeld kan bloed rondpompen, iets wat individuele bloedcellen niet kunnen.

Kringlopen in de biosfeer

De koolstofkringloop regelt de circulatie van koolstofdioxide door fotosynthese en dissimilatie.
De stikstofkringloop is belangrijk voor de vorming van eiwitten en DNA.
De fosforkringloop speelt een rol bij de opbouw van ATP en nucleïnezuren.

Door menselijke invloed, zoals verbranding van fossiele brandstoffen, landbouw en industrie, worden deze kringlopen verstoord, wat kan leiden tot problemen zoals eutrofiëring en het versterkte broeikaseffect.