Biologie
Vijf biologiecursussen, van een 3D-cel die je doorsnijdt tot een keverlab met natuurlijke selectie per generatie.
Van één cel naar de levensboom
Je bekijkt leven op verschillende schalen: celonderdelen, DNA in de kern, hele planten, onzichtbaar kleine microben en populaties die over generaties veranderen. Voor biologieleerlingen en volwassenen die de redenering achter nieuws over een gen of ziektekiem willen begrijpen. Het dierenrijk wordt nog geschreven.
Cellen, dan genen, dan evolutie
Cellen komt eerst. Robert Hooke benoemt in 1665 vakjes in kurk. Je meet cellen in micrometers, met een rode bloedcel van ongeveer 8 µm breed, vergelijkt dierlijke en plantaardige cellen en eindigt bij een menselijke cel die vóór deling alle 46 chromosomen kopieert.
Genetica gaat de kern in: basenparen, chromosomen, Mendels erwten en kruisingsschema's, daarna mutaties en technieken om DNA te kopiëren, lezen en bewerken. Dertig PCR-ronden maken van één DNA-stuk ongeveer een miljard kopieën.
Evolutie gebruikt beide. Je volgt Darwin en Wallace, natuurlijke selectie, fossielen, stambomen en soortvorming, tot menselijke evolutie en ongeveer 70 voetafdrukken die circa 3.6 miljoen jaar geleden bij Laetoli achterbleven.
Planten en Microben passen overal in de route. Planten begint met Van Helmonts wilg, die in vijf jaar 164 pond won terwijl de aarde ongeveer 2 ons verloor. Je zoekt waar die massa vandaan kwam. Microben behandelt bacteriën, archaea, schimmels, protisten, virussen en het bewijs dat ziektekiemen bestaan.
Labs die per generatie lopen
Het evolutielab begint met verzonnen kevers op schors in vijf tinten. Vogels eten de opvallende kevers. Schuifregelaars bepalen selectiedruk en mutatiesnelheid. Druk op 10 generaties en bekijk de verschuivingen in het staafdiagram. Bij druk 0 veranderen ze alleen door toeval. Het plantenlab verandert licht, CO₂ en temperatuur en tekent fotosynthesesnelheid. Hetzelfde lab kweekt een bacteriecultuur op een grafiek. Een 3D-cel wordt doorgesneden terwijl de schaalbalk het zoomen volgt. Het DNA-model draait de eerste 27 basen van het menselijke bètaglobinegen en toont kopiëren en aflezen. Elk hoofdstuk heeft flitskaarten en uitleg bij elke quizvraag.
Antwoorden die juist klinken maar het niet zijn
Van Helmont besloot dat zijn boom uit water was opgebouwd. Hij had het deels goed, maar de meeste droge boommassa is koolstof uit de lucht. Schleiden en Schwann dachten dat nieuwe cellen uit niet-cellulair materiaal konden ontstaan. Remak en Virchow toonden dat cellen uit cellen komen. Sportschoolspieren gaan niet naar de volgende generatie: selectie werkt alleen op erfelijke verschillen. Afzonderlijke vinken krijgen geen kleinere snavel als hun voedsel verandert. Antibiotica veroorzaken niet de mutaties die bacteriën resistent maken, zoals proeven aantonen. En virussen bestaan niet uit cellen en vallen daarom buiten de levensboom.
Vragen over dit vak
Wat verschilt tussen plantaardige en dierlijke cellen?
Beide zijn eukaryote cellen met een kern binnen een membraan en veel gedeelde organellen, waaronder mitochondriën en ribosomen. Plantencellen hebben daarnaast een stijve cellulosewand buiten het membraan, chloroplasten voor fotosynthese en een grote centrale vacuole. Dierlijke cellen hebben geen celwand en kunnen daardoor van vorm veranderen, zoals witte bloedcellen die zich tussen andere cellen door persen. Cellen
Hebben plantencellen ook mitochondriën?
Ja: mitochondriën behoren tot de celonderdelen die planten en dieren delen. Via celademhaling maken ze ATP, het molecuul waarmee cellen energie vervoeren. Chloroplasten doen iets anders: met lichtenergie zetten ze koolstofdioxide en water om in suiker en zuurstof. Dat een cel chloroplasten heeft, neemt de behoefte aan mitochondriën dus niet weg. Cellen
Waarom verwelkt een plant bij waterverlies?
De grote centrale vacuole slaat water op en drukt in gevulde toestand naar buiten tegen de celwand. Die druk houdt zachte stengels en bladeren stevig. Als vacuolen water verliezen, missen de wanden die inwendige steun en verwelkt de plant. Dat betekent dus niet dat de stijve celwanden zelf plotseling uit de cellen zijn verdwenen. Cellen
Waarom blijven cellen klein?
Bij een groeiende cel neemt het volume sneller toe dan het oppervlak. Elk stukje membraan moet daardoor meer celinhoud voorzien. Een kubus met zijden van één millimeter heeft een oppervlak-volumeverhouding van zes op één. Bij verdubbeling van de zijde daalt die naar drie op één. Cellen omzeilen die beperking door te delen of met vormen en membraanplooien die extra oppervlak bieden. Cellen
Wat verschilt tussen celkern en ribosoom?
De kern bewaart DNA. De instructies van een gen kunnen de kern verlaten als boodschapper-RNA. Ribosomen lezen die boodschap en verbinden aminozuren tot een eiwit, in plaats van de oorspronkelijke DNA-instructies te bewaren. Sommige liggen vrij in het cytosol, andere op het ruwe endoplasmatisch reticulum. Daar worden eiwitten voor uitvoer verder verwerkt. Cellen