Samenvattingen · BiologieNL · VWO

Reproductie van het organisme: voortplanting

Hoe organismen zich voortplanten. Je bestudeert geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting, de vorming van geslachtscellen door meiose en de geslachtsorganen, de menstruatiecyclus met haar hormonale regeling (FSH, LH, oestrogeen, progesteron), en de bevruchting, zwangerschap en anticonceptie.

4 Onderdelen~12 min leestijd4 VaardighedenNiveau Basis 1 · Standaard 2 · Verdieping 1

T·0888 / 21

Examenprofiel

Geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting vergelijkenDe meiose en de gametenvorming beschrijvenDe menstruatiecyclus en haar hormonale regeling uitleggenBevruchting, zwangerschap en anticonceptie beschrijven

Operatoren:beschrijfleg uitverklaarvergelijkinterpreteer

basisniveau

Voor het CE beschrijf je de meiose, de cyclus en de bevruchting en verklaar je de werking van anticonceptie.

verhoogd niveau

Verdieping ligt in de precieze hormonale terugkoppeling van de menstruatiecyclus.

Diepte

Tekst

Inhoud · 4 onderdelen

Reproductie van het organisme: voortplanting

Geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting#

Basisgeslachtelijke voortplantingongeslachtelijke voortplantingkloonvariatie

Twee vormen van voortplanting

Afb. 1Afb. 1 — Ongeslachtelijke versus geslachtelijke voortplanting vergeleken op aantal ouders, genetische variatie en snelheid.

Organismen planten zich op twee manieren voort: ongeslachtelijk of geslachtelijk (afbeelding 1). Bij ongeslachtelijke voortplanting is één ouder betrokken en ontstaan de nakomelingen door gewone celdeling (mitose); ze zijn genetisch identiek aan de ouder en aan elkaar — klonen. Voorbeelden zijn de deling van bacteriën, het vormen van uitlopers bij planten (aardbei) en het knopvormen bij een poliep. Bij geslachtelijke voortplanting zijn twee ouders betrokken die elk een geslachtscel (gameet) leveren; die versmelten bij de bevruchting.

Het verschil in genetische uitkomst is groot en cruciaal voor de evolutie. Ongeslachtelijke voortplanting levert genetisch identieke nakomelingen op: er komt geen nieuwe combinatie van erfelijke eigenschappen tot stand. Geslachtelijke voortplanting daarentegen levert genetisch verschillende nakomelingen op, doordat de meiose en de bevruchting de allelen van twee ouders steeds opnieuw herschudden (zie de bronnen van variatie). De geslachtelijke voortplanting is dus de belangrijkste bron van genetische variatie binnen een populatie.

Beide strategieën hebben voor- en nadelen die je vanuit de fitness kunt afwegen. Ongeslachtelijke voortplanting is snel en efficiënt (geen partner nodig, alle nakomelingen kunnen zelf weer voortplanten) en gunstig in een stabiele omgeving waar de ouder al goed is aangepast. Geslachtelijke voortplanting is langzamer en kostbaarder (een partner vinden, maar de helft van de nakomelingen zijn mannetjes die zelf geen jongen dragen), maar levert variatie op waardoor de soort zich beter kan aanpassen aan veranderende omstandigheden en ziekteverwekkers.

Deze afweging verklaart waarom veel organismen beide strategieën benutten, afhankelijk van de omstandigheden. Bladluizen bijvoorbeeld planten zich in de gunstige zomer ongeslachtelijk en snel voort, en schakelen in de herfst over op geslachtelijke voortplanting die variabele, winterharde eieren oplevert. De keuze tussen snelheid (ongeslachtelijk) en variatie (geslachtelijk) is zo een evolutionaire afweging die per soort en per omgeving anders uitpakt — een mooie toepassing van het evolutionaire denken.

Uitgewerkt voorbeeld

Kwetsbaarheid van klonen

Verklaar waarom een uitsluitend ongeslachtelijk voortplantende populatie kwetsbaarder is voor een nieuwe ziekteverwekker.

Genetische samenstelling
Ongeslachtelijke voortplanting levert genetisch identieke klonen op; de hele populatie heeft vrijwel dezelfde allelen.
Reactie op de ziekteverwekker
Als de ziekteverwekker deze ene genetische variant kan aantasten, is de hele populatie even vatbaar; er zijn geen resistente varianten.
Vergelijking
Een geslachtelijk voortplantende populatie heeft variatie, zodat sommige individuen toevallig resistent kunnen zijn en de soort overleeft.

Resultaat: Doordat klonen genetisch identiek zijn, is een ongeslachtelijke populatie zonder variatie in haar geheel vatbaar; variatie uit geslachtelijke voortplanting biedt juist mogelijke resistentie.

Veelgemaakte fouten

Denken dat ongeslachtelijke voortplanting variatie oplevert; de nakomelingen zijn genetisch identieke klonen.
Aannemen dat geslachtelijke voortplanting altijd voordeliger is; ze is trager en kostbaarder, maar levert de variatie voor aanpassing.

Actieve herhaling

Leg uit waarom een populatie die zich uitsluitend ongeslachtelijk voortplant, kwetsbaarder is voor een nieuwe ziekteverwekker dan een populatie die zich geslachtelijk voortplant.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — voortplantingsstrategieën (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Gametenvorming en de meiose#

Standaardmeiosegameethaploïddiploïdspermatogeneseoögenese

De meiose als reductiedeling

Afb. 2Afb. 2 — De meiose: uit één diploïde cel (2n) ontstaan via twee delingen vier haploïde, genetisch verschillende gameten (n).

Bij geslachtelijke voortplanting versmelten twee geslachtscellen (gameten) tot een zygote. Als beide gameten het volledige aantal chromosomen zouden bevatten, zou het chromosoomaantal bij elke generatie verdubbelen. Om dat te voorkomen, worden de gameten gevormd door een bijzondere reductiedeling, de meiose, die het aantal chromosomen halveert (afbeelding 2). De lichaamscellen zijn diploïd (2n): ze bevatten van elk chromosoom twee exemplaren (een van elke ouder). De gameten zijn haploïd (n): ze bevatten van elk chromosoom maar één exemplaar.

De meiose bestaat uit twee opeenvolgende delingen. In de meiose I worden de homologe chromosomen (de paren) van elkaar gescheiden en over twee cellen verdeeld; hierdoor halveert het chromosoomaantal. In de meiose II worden vervolgens, net als bij een gewone deling, de chromatiden gescheiden. Uit één diploïde uitgangscel ontstaan zo vier haploïde gameten. Anders dan bij de mitose (die twee identieke diploïde cellen oplevert) zijn de vier gameten genetisch verschillend, doordat bij de meiose de onafhankelijke verdeling en de crossing-over de allelen herschudden.

Bij de bevruchting versmelten een haploïde eicel en een haploïde zaadcel tot een diploïde zygote, waarmee het volledige (2n) chromosoomaantal wordt hersteld. De helft van de chromosomen komt van de moeder, de helft van de vader. Zo blijft het chromosoomaantal van generatie op generatie gelijk (bij de mens 2n = 46), terwijl elke nakomeling een unieke combinatie van de ouderlijke allelen krijgt. Het samenspel van meiose (halveren) en bevruchting (verdubbelen) is dus de kern van de geslachtelijke voortplanting.

De gametenvorming verschilt tussen de geslachten. Bij de man vormt de spermatogenese in de teelballen voortdurend grote aantallen kleine, beweeglijke zaadcellen. Bij de vrouw vormt de oögenese in de eierstokken veel minder, maar grote eicellen die een voorraad voedingsstoffen bevatten; per cyclus rijpt doorgaans één eicel. Dit verschil in aantal en grootte van de gameten hangt samen met de investering in de nakomelingen en met de verschillen tussen de geslachten die bij de seksuele selectie ter sprake kwamen.

Uitgewerkt voorbeeld

Chromosoomaantal door meiose en bevruchting

Een menselijke lichaamscel heeft 46 chromosomen. Geef het aantal in een eicel, een zaadcel en de zygote, en leg uit hoe het constant blijft.

Gameten (haploïd)
De meiose halveert het aantal: een rijpe eicel en een zaadcel hebben elk 23 chromosomen (haploïd, n).
Zygote (diploïd)
Bij de bevruchting versmelten eicel (23) en zaadcel (23); de zygote heeft 23 + 23 = 46 chromosomen (diploïd, 2n).
Constant blijven
Het halveren in de meiose en het samenvoegen in de bevruchting compenseren elkaar, zodat het aantal per generatie 46 blijft.

Resultaat: Eicel en zaadcel hebben elk 23 chromosomen, de zygote 46; meiose (halveren) en bevruchting (samenvoegen) houden het aantal constant op 2n = 46.

Veelgemaakte fouten

Meiose en mitose verwarren: meiose halveert het chromosoomaantal en levert vier verschillende haploïde cellen, mitose levert twee identieke diploïde cellen.
Vergeten dat de vier gameten uit de meiose genetisch verschillend zijn door onafhankelijke verdeling en crossing-over.

Actieve herhaling

Een menselijke lichaamscel bevat 46 chromosomen. Geef het aantal chromosomen in een rijpe eicel, in een zaadcel en in de zygote na de bevruchting, en leg uit hoe het aantal constant blijft.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — meiose en gametenvorming (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

De menstruatiecyclus en de hormonale regeling#

VerdiepingmenstruatiecyclusFSHLHoestrogeenprogesteronovulatie

Hormoonspiegels tijdens de menstruatiecyclus

Afb. 3Afb. 3 — Hormoonspiegels tijdens de cyclus: oestrogeen stijgt vóór de ovulatie en lokt de LH-piek (dag 14, eisprong) uit; progesteron domineert daarna en houdt het slijmvlies in stand.

De menstruatiecyclus is de ongeveer 28-daagse cyclus waarin het vrouwelijk lichaam zich voorbereidt op een mogelijke zwangerschap. Ze wordt geregeld door vier hormonen die elkaar in een vast ritme opvolgen (afbeelding 3): FSH en LH (uit de hypofyse in de hersenen) en oestrogeen en progesteron (uit de eierstok). De cyclus omvat het rijpen van een eiblaasje (follikel), de eisprong (ovulatie) en de opbouw en eventuele afbraak van het baarmoederslijmvlies.

In de eerste helft van de cyclus stimuleert FSH de rijping van een follikel in de eierstok. De rijpende follikel geeft oestrogeen af, dat het baarmoederslijmvlies laat opbouwen en, bij een hoge concentratie, een piek van LH uitlokt. Deze LH-piek rond het midden van de cyclus (ongeveer dag 14) veroorzaakt de ovulatie: de eicel komt vrij uit de eierstok. De ovulatie is het scharnierpunt van de cyclus en valt samen met de LH-piek — een gegeven dat je op een grafiek moet kunnen aanwijzen.

Na de ovulatie blijft in de eierstok het gele lichaam achter, dat vooral progesteron (en oestrogeen) afgeeft. Progesteron houdt het baarmoederslijmvlies dik en goed doorbloed, klaar voor de innesteling van een bevruchte eicel. Wordt de eicel niet bevrucht, dan verdwijnt het gele lichaam, dalen oestrogeen en progesteron, en wordt het slijmvlies afgestoten: de menstruatie. Door de daling van deze hormonen komt de FSH-afgifte weer op gang en begint een nieuwe cyclus.

Het geheel is een fraai voorbeeld van hormonale regeling met terugkoppeling. De eierstokhormonen (oestrogeen en progesteron) werken terug op de hypofyse en remmen daar meestal de afgifte van FSH en LH — een negatieve terugkoppeling die de cyclus in balans houdt; alleen de hoge oestrogeenpiek werkt kortstondig stimulerend (positieve terugkoppeling) en veroorzaakt de LH-piek. Bij het interpreteren van een cyclusgrafiek redeneer je vanuit deze samenhang: welk hormoon veroorzaakt welke gebeurtenis, en waar valt de ovulatie?

Uitgewerkt voorbeeld

De ovulatie in de grafiek aanwijzen

Bepaal uit de hormoongrafiek op welke dag de ovulatie valt en welk hormoon die veroorzaakt, en beschrijf de rol van progesteron erna.

De LH-piek vinden
In de grafiek is er rond dag 14 een scherpe piek van LH.
Ovulatie koppelen
De LH-piek veroorzaakt de ovulatie; de eisprong valt dus rond dag 14, in het midden van de cyclus.
Progesteron erna
Na de ovulatie stijgt progesteron (uit het gele lichaam) en houdt het baarmoederslijmvlies dik en doorbloed voor een mogelijke innesteling.

Resultaat: De ovulatie valt rond dag 14, veroorzaakt door de LH-piek; daarna houdt het stijgende progesteron het baarmoederslijmvlies in stand.

Veelgemaakte fouten

De hormonen aan de verkeerde helft koppelen: FSH en oestrogeen domineren vóór de ovulatie, progesteron erna.
De ovulatie niet met de LH-piek verbinden; juist de LH-piek rond dag 14 veroorzaakt de eisprong.

Actieve herhaling

Bekijk een grafiek van de hormoonspiegels tijdens de menstruatiecyclus. Bepaal op welke dag de ovulatie plaatsvindt en welk hormoon die veroorzaakt, en beschrijf wat progesteron na de ovulatie doet.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — de menstruatiecyclus (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Bevruchting, zwangerschap en anticonceptie#

Standaardbevruchtinginnestelingzwangerschapanticonceptie

Van bevruchting tot innesteling

Afb. 4Afb. 4 — Na de bevruchting van de eicel door één zaadcel ontstaat de zygote, die zich delend naar de baarmoeder beweegt en zich daar innestelt (zwangerschap).

Na de ovulatie komt de eicel in de eileider terecht, waar de bevruchting kan plaatsvinden: het versmelten van één zaadcel met de eicel tot een diploïde zygote (afbeelding 4). Van de vele zaadcellen bereikt er maar één de eicel en dringt naar binnen; direct daarna wordt de eicel ondoordringbaar voor andere zaadcellen, zodat er precies één zaadcel bijdraagt. De zygote begint zich meteen door mitose te delen terwijl ze langzaam naar de baarmoeder beweegt.

In de baarmoeder nestelt het jonge embryo zich in het dikke, goed doorbloede baarmoederslijmvlies: de innesteling. Vanaf dat moment is er een zwangerschap. Het embryo en het baarmoederslijmvlies vormen samen de placenta, waarin het bloed van moeder en kind dicht bij elkaar stroomt zonder zich te mengen; via de placenta krijgt het kind voeding en zuurstof en raakt het afvalstoffen kwijt. Een zwangerschapshormoon houdt het gele lichaam (en daarmee de progesteronproductie) in stand, zodat het baarmoederslijmvlies niet wordt afgestoten en de menstruatie uitblijft.

Anticonceptie (voorbehoedsmiddelen) voorkomt een zwangerschap en grijpt op verschillende punten in de voortplanting aan. De anticonceptiepil bevat hormonen (oestrogeen- en/of progesteronachtige stoffen) die via de negatieve terugkoppeling de afgifte van FSH en LH remmen; zonder LH-piek vindt er geen ovulatie plaats, zodat er geen eicel vrijkomt om te bevruchten. Andere methoden werken mechanisch (condoom, dat de zaadcellen tegenhoudt en tevens tegen soa's beschermt) of beletten de innesteling.

Het begrijpen van anticonceptie berust dus op het begrijpen van de cyclus en de bevruchting: elke methode blokkeert een noodzakelijke stap. De pil voorkomt de eisprong (hormonaal), het condoom voorkomt dat zaadcellen de eicel bereiken (mechanisch), en weer andere middelen beletten dat een bevruchte eicel zich innestelt. Bij een examenvraag over een voorbehoedsmiddel redeneer je vanuit welke stap in de voortplanting het middel onderbreekt — een directe toepassing van de eerder behandelde cyclus- en bevruchtingsstof.

Uitgewerkt voorbeeld

Werking van de anticonceptiepil

Leg uit hoe de hormonen in de anticonceptiepil een zwangerschap voorkomen.

Hormonen in de pil
De pil bevat oestrogeen- en/of progesteronachtige stoffen; het lichaam ervaart een voortdurend hoge hormoonspiegel.
Negatieve terugkoppeling
Deze hoge spiegel remt via terugkoppeling de afgifte van FSH en LH door de hypofyse.
Geen ovulatie
Zonder de LH-piek vindt er geen ovulatie plaats; er komt geen eicel vrij, dus kan er geen bevruchting en zwangerschap optreden.

Resultaat: De hormonen in de pil onderdrukken via negatieve terugkoppeling FSH en LH, waardoor de ovulatie uitblijft en er geen eicel is om te bevruchten.

Veelgemaakte fouten

Denken dat meerdere zaadcellen de eicel bevruchten; na het binnendringen van één zaadcel wordt de eicel ondoordringbaar.
De werking van de pil verkeerd uitleggen; ze onderdrukt via terugkoppeling de FSH/LH-afgifte en voorkomt zo de ovulatie.

Actieve herhaling

Leg uit hoe de anticonceptiepil, die hormonen bevat, via de hormonale regeling van de cyclus een zwangerschap voorkomt.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma biologie VWO — bevruchting en anticonceptie (College voor Toetsen en Examens (CvTE))

Referenties en bronnen

Bronnen

College voor Toetsen en Examens (CvTE)

Examenprogramma biologie VWO — voortplantingsstrategieën

Reproductie van het organisme: voortplanting

4 Onderdelen~12 min leestijd4 VaardighedenNiveau Basis 1 · Standaard 2 · Verdieping 1

Reproductie van het organisme: voortplanting

Kernpunten

Kwetsbaarheid van klonen

Kernpunten

Chromosoomaantal door meiose en bevruchting

Kernpunten

De ovulatie in de grafiek aanwijzen

Kernpunten

Werking van de anticonceptiepil

Bronnen

Reproductie van het organisme: voortplanting

Kernpunten

Kwetsbaarheid van klonen

Kernpunten

Chromosoomaantal door meiose en bevruchting

Kernpunten

De ovulatie in de grafiek aanwijzen

Kernpunten

Werking van de anticonceptiepil

Bronnen