4A - Thema 1 - Inleiding in de biologie
1.1 Wat is biologie?
Biologie is de studie van organismen (levende wezens). Alle organismen vertonen
levensverschijnselen, zoals voortplanting, stofwisseling (chemische reacties), groei en
ontwikkeling (verandering in bouw of functioneren). Een organisme zonder
levensverschijnselen is dood. Dingen die nooit geleefd hebben zijn levenloos (gesteenten,
water).
Elk individu (individueel organisme) heeft een levensloop, die eindigt met de dood van het
individu. Elke soort heeft een levenscyclus. Individuen behoren tot dezelfde soort als ze
onderling kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen kunnen voortbrengen. Enzymen
versnellen (katalyseren) chemische reacties van stofwisselingsprocessen.
Er zijn verschillende natuurwetenschappen, waartussen overgangsgebieden bestaan. Vaak
werken biologen samen in teams met wetenschappers uit andere vakgebieden
(multidisciplinaire teams).
Kennis en inzicht in biologische processen en systemen is steeds belangrijker voor de
toekomst, vooral op het gebied van voeding en voedselzekerheid, gezondheid, duurzame
ontwikkeling, energie en veiligheid. Biologie wordt vaak benaderd vanuit de praktijk waarin
biologie wordt gebruikt (de context).
1.2 Organisatieniveaus van de biologie
Organismen zijn georganiseerd in biologische eenheden. De kleinste biologische eenheid
is een molecuul; bouwstenen van stoffen (zoals DNA met de erfelijke informatie).
Organismen bestaan uit een of meer cellen die verschillend opgebouwd kunnen zijn.
Prokaryoten zijn eencellige organismen zonder celkern (los DNA). Een organel is een deel
van een cel dat naar bouw en functie apart is te onderscheiden (vaak omgeven door
membraan). Cellen van eukaryoten (een-/meercellig) bevatten wel een celkern (met DNA)
en andere organellen. Cellen met dezelfde vorm en functie liggen vaak in groepen bij elkaar;
een weefsel.
Een orgaan is een deel van een organisme met een specifieke bouw en functie, vaak
opgebouwd uit meerdere weefsels. Een organenstelsel bestaat uit een aantal organen die
samen een bepaalde functie uitoefenen (bladerstelsel, verteringsstelsel). Sommige
organismen bestaan uit meerdere organenstelsels.
Organismen behoren tot een populatie; een groep individuen van dezelfde soort die in een
bepaald gebied leven en zich onderling voortplanten. Binnen een gebied leven populaties
van verschillende soorten; een levensgemeenschap (rivier). Een ecosysteem is een min of
meer begrensd gebied (bos, meer) met bepaalde eigenschappen waarbinnen abiotische en
biotische factoren (invloeden uit de levende/levenloze natuur) een eenheid vormen. Het
geheel aan ecosystemen op aarde vormt de biosfeer of het systeem aarde.
Op verschillende niveaus wordt onderzoek gedaan. Op elk hoger organisatieniveau
verschijnen vaak nieuwe eigenschappen; emergente eigenschappen.
1.3 Hoofdthema’s in de biologie
Organismen vertonen overeenkomsten waarvan sommige als hoofdthema’s van de biologie
worden beschouwd. In deze paragraaf uitleg over: zelfregulatie, zelforganisatie, interactie,
reproductie en evolutie.
, Zelfregulatie
Biologische eenheden houden zichzelf in stand door zelfregulatie. Dit omvat herstel,
ademhalen, voeden, aanpassen, verplaatsen, etc. Zelfregulatie komt tot stand door
hormonen, zenuwen, zintuigen en stoftransport. Dit kost energie. Autotrofe organismen
maken hun eigen voedsel en leggen daarbij zonlicht vast in chemische energie d.m.v.
fotosynthese. Heterotrofe organismen verbruiken de vastgelegde chemische energie
waardoor een energiestroom en kringloop van stoffen op niveau van biosfeer te zien is.
Zelfregulatie van complexe biologische eenheden kan alleen doeltreffend verlopen wanneer
ze goed zijn georganiseerd.
Zelforganisatie
Door zelforganisatie zijn biologische eenheden in staat zichzelf te organiseren tot
‘biologische eenheden van een hogere orde’. Daardoor ontstaan nieuwe structuren (cel tot
weefsel tot orgaan), waardoor emergente eigenschappen ontstaan. De erfelijke informatie is
belangrijk; deze bevat het bouwplan van het organisme. Chromosomen bestaan uit DNA,
een gen is een stuk DNA dat informatie bevat voor één (deel van een) erfelijke eigenschap.
Genen kunnen aan- en uitgezet worden, soms onder bepaalde omstandigheden.
Genexpressie is het tot uiting komen van een gen. Tijdens de embryonale ontwikkeling van
organismen gaan cellen van het embryo steeds meer verschillen tonen (celdifferentiatie),
waarbij in elk celtype steeds andere genen actief zijn. Door wisselende genexpressie zullen
genen precies op het juiste moment en plaats worden aan- of uitgezet, dit is dus
georganiseerd.
In de ontstane structuren is ordening waar te nemen. Er is een verband te zien tussen vorm
en functie, bijvoorbeeld bij lichaamsvorm (stroomlijnvorm) of zenuwcellen met uitlopers.
Interactie
Biologische eenheden reageren op andere eenheden en abiotische factoren; interactie op
elk niveau met andere betekenis. Stofuitwisseling tussen cellen en organismen met hun
omgeving.
Reproductie
De meeste biologische eenheden kunnen zichzelf reproduceren (vermeerderen). Bij
celdeling ontstaan dochtercellen waardoor weefsel, orgaan, organenstelsel en organisme
blijft bestaan. Organismen kunnen voortplanten waardoor populatie en soort blijft
voortbestaan.
Evolutie
Door geslachtelijke voorplanting en mutaties ontstaan verschillende genotypen; genetische
variatie door verscheidenheid in genotypen (genotype = het totale genenpakket in een cel
van een organisme). Organismen krijgen vaak veel nakomelingen. Door natuurlijke selectie
hebben individuen met de beste aanpassingen de grootste kans nakomelingen te krijgen,
waardoor in een generatie hun genen relatief vaker voorkomen.
Uit één soort kunnen meerdere soorten ontstaan, doordat populaties gescheiden raken en
niet meer onderling kunnen voortplanten: reproductieve isolatie. Door natuurlijke selectie
raken individuen aangepast aan de verschillende milieus. Evolutie is de ontwikkeling van het
leven op aarde waarbij soorten ontstaan, veranderen en verdwijnen wat leidt tot de huidige
verscheidenheid aan levensvormen (biodiversiteit). De evolutietheorie is gebaseerd op
verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en reproductieve isolatie. De bekendste
onderzoeker was de Engelse Charles Darwin.
Alle organismen zijn door evolutionaire processen aangepast aan hun omgeving en zijn een
product van hun ontwikkelingsgeschiedenis. De best aangepasten zullen door zelfregulatie,
1.1 Wat is biologie?
Biologie is de studie van organismen (levende wezens). Alle organismen vertonen
levensverschijnselen, zoals voortplanting, stofwisseling (chemische reacties), groei en
ontwikkeling (verandering in bouw of functioneren). Een organisme zonder
levensverschijnselen is dood. Dingen die nooit geleefd hebben zijn levenloos (gesteenten,
water).
Elk individu (individueel organisme) heeft een levensloop, die eindigt met de dood van het
individu. Elke soort heeft een levenscyclus. Individuen behoren tot dezelfde soort als ze
onderling kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen kunnen voortbrengen. Enzymen
versnellen (katalyseren) chemische reacties van stofwisselingsprocessen.
Er zijn verschillende natuurwetenschappen, waartussen overgangsgebieden bestaan. Vaak
werken biologen samen in teams met wetenschappers uit andere vakgebieden
(multidisciplinaire teams).
Kennis en inzicht in biologische processen en systemen is steeds belangrijker voor de
toekomst, vooral op het gebied van voeding en voedselzekerheid, gezondheid, duurzame
ontwikkeling, energie en veiligheid. Biologie wordt vaak benaderd vanuit de praktijk waarin
biologie wordt gebruikt (de context).
1.2 Organisatieniveaus van de biologie
Organismen zijn georganiseerd in biologische eenheden. De kleinste biologische eenheid
is een molecuul; bouwstenen van stoffen (zoals DNA met de erfelijke informatie).
Organismen bestaan uit een of meer cellen die verschillend opgebouwd kunnen zijn.
Prokaryoten zijn eencellige organismen zonder celkern (los DNA). Een organel is een deel
van een cel dat naar bouw en functie apart is te onderscheiden (vaak omgeven door
membraan). Cellen van eukaryoten (een-/meercellig) bevatten wel een celkern (met DNA)
en andere organellen. Cellen met dezelfde vorm en functie liggen vaak in groepen bij elkaar;
een weefsel.
Een orgaan is een deel van een organisme met een specifieke bouw en functie, vaak
opgebouwd uit meerdere weefsels. Een organenstelsel bestaat uit een aantal organen die
samen een bepaalde functie uitoefenen (bladerstelsel, verteringsstelsel). Sommige
organismen bestaan uit meerdere organenstelsels.
Organismen behoren tot een populatie; een groep individuen van dezelfde soort die in een
bepaald gebied leven en zich onderling voortplanten. Binnen een gebied leven populaties
van verschillende soorten; een levensgemeenschap (rivier). Een ecosysteem is een min of
meer begrensd gebied (bos, meer) met bepaalde eigenschappen waarbinnen abiotische en
biotische factoren (invloeden uit de levende/levenloze natuur) een eenheid vormen. Het
geheel aan ecosystemen op aarde vormt de biosfeer of het systeem aarde.
Op verschillende niveaus wordt onderzoek gedaan. Op elk hoger organisatieniveau
verschijnen vaak nieuwe eigenschappen; emergente eigenschappen.
1.3 Hoofdthema’s in de biologie
Organismen vertonen overeenkomsten waarvan sommige als hoofdthema’s van de biologie
worden beschouwd. In deze paragraaf uitleg over: zelfregulatie, zelforganisatie, interactie,
reproductie en evolutie.
, Zelfregulatie
Biologische eenheden houden zichzelf in stand door zelfregulatie. Dit omvat herstel,
ademhalen, voeden, aanpassen, verplaatsen, etc. Zelfregulatie komt tot stand door
hormonen, zenuwen, zintuigen en stoftransport. Dit kost energie. Autotrofe organismen
maken hun eigen voedsel en leggen daarbij zonlicht vast in chemische energie d.m.v.
fotosynthese. Heterotrofe organismen verbruiken de vastgelegde chemische energie
waardoor een energiestroom en kringloop van stoffen op niveau van biosfeer te zien is.
Zelfregulatie van complexe biologische eenheden kan alleen doeltreffend verlopen wanneer
ze goed zijn georganiseerd.
Zelforganisatie
Door zelforganisatie zijn biologische eenheden in staat zichzelf te organiseren tot
‘biologische eenheden van een hogere orde’. Daardoor ontstaan nieuwe structuren (cel tot
weefsel tot orgaan), waardoor emergente eigenschappen ontstaan. De erfelijke informatie is
belangrijk; deze bevat het bouwplan van het organisme. Chromosomen bestaan uit DNA,
een gen is een stuk DNA dat informatie bevat voor één (deel van een) erfelijke eigenschap.
Genen kunnen aan- en uitgezet worden, soms onder bepaalde omstandigheden.
Genexpressie is het tot uiting komen van een gen. Tijdens de embryonale ontwikkeling van
organismen gaan cellen van het embryo steeds meer verschillen tonen (celdifferentiatie),
waarbij in elk celtype steeds andere genen actief zijn. Door wisselende genexpressie zullen
genen precies op het juiste moment en plaats worden aan- of uitgezet, dit is dus
georganiseerd.
In de ontstane structuren is ordening waar te nemen. Er is een verband te zien tussen vorm
en functie, bijvoorbeeld bij lichaamsvorm (stroomlijnvorm) of zenuwcellen met uitlopers.
Interactie
Biologische eenheden reageren op andere eenheden en abiotische factoren; interactie op
elk niveau met andere betekenis. Stofuitwisseling tussen cellen en organismen met hun
omgeving.
Reproductie
De meeste biologische eenheden kunnen zichzelf reproduceren (vermeerderen). Bij
celdeling ontstaan dochtercellen waardoor weefsel, orgaan, organenstelsel en organisme
blijft bestaan. Organismen kunnen voortplanten waardoor populatie en soort blijft
voortbestaan.
Evolutie
Door geslachtelijke voorplanting en mutaties ontstaan verschillende genotypen; genetische
variatie door verscheidenheid in genotypen (genotype = het totale genenpakket in een cel
van een organisme). Organismen krijgen vaak veel nakomelingen. Door natuurlijke selectie
hebben individuen met de beste aanpassingen de grootste kans nakomelingen te krijgen,
waardoor in een generatie hun genen relatief vaker voorkomen.
Uit één soort kunnen meerdere soorten ontstaan, doordat populaties gescheiden raken en
niet meer onderling kunnen voortplanten: reproductieve isolatie. Door natuurlijke selectie
raken individuen aangepast aan de verschillende milieus. Evolutie is de ontwikkeling van het
leven op aarde waarbij soorten ontstaan, veranderen en verdwijnen wat leidt tot de huidige
verscheidenheid aan levensvormen (biodiversiteit). De evolutietheorie is gebaseerd op
verscheidenheid in genotypen, natuurlijke selectie en reproductieve isolatie. De bekendste
onderzoeker was de Engelse Charles Darwin.
Alle organismen zijn door evolutionaire processen aangepast aan hun omgeving en zijn een
product van hun ontwikkelingsgeschiedenis. De best aangepasten zullen door zelfregulatie,
