Het ontstaan van drie dimensies in de ruimtetijd en de vier natuurkrachten samen met de bewustzijnsgolvingen

Afbeeldingsresultaat voor inflatie heelal

Met de inflatie werden samen met de bewustzijnsgolvingen, ook de drie dimensies en tijd, en de vier natuurkrachten het universum ingeblazen.

Op extreem microscopische schaal gedragen de vrijgekomen krachten en de energie ervan zich quantummechanisch, en de vraag is nu: wat is het quantummechanische equivalent van ruimte en tijd?

In de quantumwereld van het zeer kleine hoort bij elke afmetingsschaal een bepaalde energie of massa van een deeltje dat die afmeting heeft…..hoe kleiner het deeltje, hoe groter de energie….én er hoort een bepaalde tijdschaal bij, die aangeeft hoe snel iets verloopt.

De afstotende zwaartekracht ‘pompte’ het universum op en de fluctuaties van dit proces hebben uiteindelijk geleid tot de vorming van de eerste sterrenhopen en sterrenstelsels binnenin gigantische gas-en stofwolken (zie iets verder terug)

De vaccuümenergie van het tijdperk vlak vóór de inflatie, wordt omgezet in thermische straling in de vorm van lichtgolven en de eerste lichtdeeltjes
(fotonen) ontstaan in deze golven. De afgekoelde thermische straling is in onze huidige tijd nog aanwezig als achtergrondstraling.

Het allereerste licht…..

Tevens is materie en antimaterie ontstaan, naast ’n mysterieuze donkere materie……


Alledaagse, normale materie is opgebouwd uit de lichtste quarks.
Protonen en neutronen zijn opgebouwd uit quarks

Een iets grotere hoeveelheid quarks en elektronen dan anti-quarks en anti-elektronen heeft z’n sporen nagelaten in de huidige overvloed van gewone materie in de vorm van Atomen….atomaire en subatomaire deeltjes…

Vóór het ontstaan van materie en anti-materie gingen protonen en neutronen ongehinderd in elkaar over, met als gevolg dat er “toevallig” geleidelijk aan meer protonen dan neutronen zijn ontstaan…waardoor het heelal grotendeels uit waterstof bestaat! 

Donkere materie verdwijnt in donkere uithoeken…….

Ontstaan van atoomkernen van lichte elementen

Het denkende bewustzijn

De chemie van denken en bewustzijn

Welke hormonen regelen het menselijk bewustzijnsniveau en maken het denken mogelijk? bron Dr. S. Bosman, biologe SOTHIS Research, Culemborg en Stichting Milieubewustzijn, ’s-Graveland

De pijnappelklier (epifyse) produceert hormonen die invloed uitoefenen op ons denken. Daarnaast zijn het neurotransmitters,  die de hersencellen activeren of afremmen en daardoor de communicatie in onze hersenen bepalen. 

pineal gland에 대한 이미지 검색결과
De epifyse ligt centraal in ons hoofd

Het ligt in een gebied behorend bij het limbische systeem, dat te maken heeft met ’t emotionele leven. De epifyse is ook betrokken bij het dag- en nachtritme. Hier wordt melatonine geproduceerd uit serotonine en wordt in een met de tijd van de dag variërende hoeveelheid aan bloed en hersenvocht afgegeven. 

De pijnappelklier reageert dus op veranderingen in licht en donker door het uitscheiden van hormonen. Onze biologische klok in de suprachiasmatic-nucleus reageert op deze hormonen en bepaalt ons ritme van waken en slapen, dus ook ons bewustzijn.

  • De Pijnappelklier als schakel tussen hormonale- en neuronale regulatie De verschillende hormonen die de pijnappelklier afgeeft aan bloed en hersenvocht beïnvloeden waarschijnlijk het Reticulair Activerend Systeem (RAS). Dit is een bundel zenuwvezels dat tussen pons en kleine hersenen door de hersenstam loopt en van waaruit een netwerk van zenuwvezels doorloopt naar de hersenschors. Dit bepaalt mede het hersengolfpatroon en hiermee het niveau van wakkerheid van de mens.

            Nuclei raphes in de formatio reticularis

Serotonergische circuits hebben interactie met andere neurotransmittersystemen op een groot aantal verschillende moleculaire niveaus. Bij mensen speelt serotonine (5-HT) een modulerende rol in bijna elke fysiologische functie. Bovendien wordt gedacht dat serotonerge disfunctie betrokken is bij verschillende psychiatrische en neurodegeneratieve stoornissen.

           

  • De reticulaire formatie komt in de hersenstam, in de tussenhersenen, in het verlengde merg en in het ruggenmerg voor. Deze formatie coördineert de hersenzenuwen en stemt de activiteiten daarvan op andere delen van het centrale zenuwstelsel af. Om die reden wordt de reticulaire formatie ook wel regelkamer van ons bewustzijn genoemd. 
  • De vele zenuwprikkels (elektrische signalen die elk moment in de reticulaire formatie aankomen, worden hier gesorteerd, geïnterpreteerd, gefilterd en eventueel opgeslagen. De reticulaire formatie (formatio reticularis) zorgt ervoor, dat alleen ‘belangrijke’ informatie de grote hersenen en daarmee ons bewustzijn bereiken. In veruit de meeste gevallen wordt door de reticulaire formatie onderbewuste reacties teweeggebracht. De formatio reticularis is ook een belangrijk onderdeel van het Reticulaire Activerings Systeem…..Door een bepaald verlangen aandacht te geven wordt dit systeem automatisch geactiveerd. Het komt dus in werking als je ergens echt interesse in hebt, in iets dat jij energie geeft. Of je nu iets juist wel of niet wilt, het gaat altijd om het onderwerp waarop jij je op focust.

Wat is bewustzijn? 

Afbeeldingsresultaat voor bewustzijn is een aggregatietoestand
…..ik denk namelijk dat ’t bewustzijn een bepaalde structuur is waar we ons niet van bewust zijn, maar wat door iedereen en zelfs door elk levend organisme anders wordt omgezet……

Het is de structuur, het patroon wat informatie tot informatie maakt.                             Wat zijn dan die structuren en wat zijn hun samengestelde eigenschappen?………Het zijn niet de samengestelde deeltjes en eigenschappen, maar het is de structuur van informatie dat er echt toe doet……….

…..wat doet iemand, op een bepaald moment, op een bepaalde plaats, in een bepaalde gemoedstemming op iets afgestemd…….met informatie dat binnenkomt…..Wat word je je dan bewust en wat doe je ermee?

Alle informatie uit de buitenwereld, komt ons lichaam binnen via de zintuigen.

Onze zintuigen geven ons informatie over de omgeving waarin we zijn via onze ogen, oren, neus, tong en onze tast maken het mogelijk om ons te oriënteren. Al deze zintuigen ontvangen prikkels en worden door neuronen omgezet in elektrische signalen. Elektrische signalen worden via neuronen óf rechtstreeks naar de hersenen gestuurd óf eerst naar het ruggenmerg en dan naar de hersenen gestuurd, waar deze contact maken met andere neuronen.
De overgrote meerderheid van de elektrische signalen gaat in de hersenen allereerst naar de thalamus, een centraal gelegen structuur in de hersenen, het regelcentrum. Hier worden de signalen doorgestuurd naar het gebied in de hersenen waar het goed geïnterpreteerd en verwerkt kan worden.

naamloos
Elk zintuig-specialisme heeft een eigen, specifiek gebied in de hersenen waar de informatie wordt verwerkt. Zo bevindt ‘het zien’ zich in de Occipitaal kwab (visuele cortex, rood gebied), ‘de reuk’ en ‘het gehoor’ in de temporale kwab (geel en groen gebied) en ‘de smaak’ en ‘tast’ in de pariëtale kwab (paars en blauw gebied).

De manier waarop de informatie wordt verwerkt en op complexe manieren wordt omgezet in patronen en structuren, is voor iedereen verschillend. Ze zijn onwillekeurig verbonden aan een bepaalde plaats op een bepaalde tijd. Bovendien zijn ook de gevoelens van dat moment en waarop je bent afgestemd bepalend voor de complexiteit van de informatie. En vergeet ook niet het ouder wordend brein, of het ontstaan van hersenaandoeningen zoals angststoornissen, depressie, dementie en Alzheimer waardoor de informatie ánders vanzelfsprekend binnenkomt, bewust of onbewust…….

In hoeverre zijn we ons bewust van ons bewustzijn?

  • Bewustzijn is een bepaalde structuur van innerlijke en van buitenaf gekregen informatie. Hoe ervaar je je bewustzijn  als de structuur ervan uiteenvalt?

Het ouder wordend brein is zich aanvankelijk bewust dat ‘het dingen begint te vergeten’. 
Het geheugen werkt wat trager en als we niet meer zoveel dingen tegelijk kunnen onthouden, maken we ons daarover niet ongerust. Maar het wordt anders als u het gevoel krijgt dat u niet zo goed meer kunt nadenken. Of dat het warrig is in uw hoofd. Of dat er iets niet goed is. Dat vage ‘niet pluis’ gevoel waarmee u geen raad weet, maakt u misschien onzeker en u kunt zich er onbehagelijk bij voelen. Mensen om u heen merken subtiele maar terugkerende veranderingen; u vergeet dingen en soms gedraagt u zich wat anders. Is het nu vergeetachtigheid of dementie?

Wat is dementie?

Krimp hippocampus voorspelt Alzheimer. Het tempo waarin verlies van hersenweefsel optreedt, en voornamelijk in de hippocampus, voorspelt het risico op het ontwikkelen van de ziekte van Alzheimer al in een vroeg stadium. 

Tekening van de hersenen, waarin de hippocampus en gebieden van de hersenen van betrokkenheid bij de ziekte van Alzheimer Stockfoto - 13842536

De hippocampus is een hersenstructuur die belangrijk is voor het geheugen

Alzheimer en andere vormen van dementie ontstaan niet van de ene op de andere dag. Het begint sluipend en de achteruitgang neemt langzaam maar zeker toe. Wat zijn oorzaken van alzheimer?

1. Samenklontering van amyloid

video samenklontering amyloïde plaques  beta-amyloid-in-alzheimer

Amyloïde is een algemene term voor eiwitfragmenten die het lichaam normaal aanmaakt. Bèta amyloïde is een eiwitfragment van het veel grotere APP-eiwit (Amyloid Precursor Protein, ofwel amyloïde voorloper eiwit). Dit APP speelt een belangrijke rol bij de groei van zenuwcellen. Daarnaast is het ook betrokken bij het repareren van schade aan deze cellen. Het APP in de zenuwcellen wordt regelmatig vervangen. Daarbij wordt het oude APP door enzymen in kleinere stukjes geknipt.

  • Meestal ontstaan hierbij fragmenten die geen schade kunnen aanrichten. Onder bepaalde omstandigheden kunnen losse bèta-amyloïdeiwitten samenplakken tot onoplosbare draden. Deze draden kleven aan elkaar en aan stervende zenuwcellen vast. Hierbij vormen ze steeds groter wordende structuren: de plaques.
  • Het is nog niet duidelijk of plaques een oorzaak zijn van de ziekte van Alzheimer of een gevolg. Veel wetenschappers nemen aan dat bèta-amyloïde schadelijk is voor zenuwcellen. Mogelijk veroorzaken de plaques een ontstekingsreactie in de hersenen waarbij ons afweermechanisme schade aanricht aan onze neuronen.

2. Tau eiwitkluwen

video Tau eiwitkluwen beta-amyloid-and-tau-proteins

Neurofibrillaire tangles (knopen). Deze bestaan uit onoplosbare samengestrengelde vezels die in de hersencellen te vinden zijn. Zij bestaan voornamelijk uit het tau-eiwit.

Afbeeldingsresultaat voor neurofibrillaire tangles of knopen

Links een gezonde zenuwcel, rechts een zenuwcel zoals gezien bij Alzheimer. Buiten de cel bevinden zich plaques die de communicatie met andere zenuwcellen verstoren. Binnen de cel bevinden zich tangles.

De hersenen van mensen die Alzheimer hebben verschillen met die van gezonde ouderen. In deze hersenen bevinden zich namelijk plaques en tangles. Plaques zijn ophopingen van een bepaald eiwit tussen de hersencellen. Dat eiwit heet amyloïde . Bij ouderen en in het bijzonder bij ouderen met Alzheimer verloopt de afbraak van dit eiwit niet goed meer. Hierdoor ontstaan een soort eiwitbergjes tussen de hersencellen die de overdracht van berichten tussen de hersencellen kunnen belemmeren.

Op den duur worden ook de zenuwcellen zelf aangetast. Dit is onder andere te zien aan de aanwezigheid van tangles (kluwen). Dit is een wirwar van draadvormige eiwitten binnen een zenuwcel, die het functioneren van de zenuwcel onmogelijk maakt. De schade aan de hersencellen ontstaat mogelijk, doordat het lichaam met een ontstekingsreactie reageert op de aanwezigheid van plaques. Het afweersysteem probeert de plaques onschadelijk te maken met giftige stoffen. Dat lukt helaas niet, maar het tast op den duur wel de zenuwcellen aan. 


Door veroudering kan de structuur van het tau-eiwit veranderen. Dit veranderde of gemuteerde tau-eiwit is niet meer in staat bij te dragen aan de stevigheid van de cel. Als gevolg hiervan raakt ook de communicatie tussen zenuwcellen aangetast. Uiteindelijk kan een aangetaste zenuwcel zelfs geheel afsterven. 

Onder normale omstandigheden speelt het tau-eiwit een belangrijke rol bij het instant houden van de stevigheid van het ‘skelet’ van de zenuwcellen, de microtubuli. Ik maak nu even letterlijk een ’n aantal cruciale stapjes in de richting van ons bewustzijn.    

Afbeeldingsresultaat voor microtubuli

Dit skelet, dat uit minuscule buizen of ‘microtubuli’ bestaat, met een dikte van ongeveer 25 nanometer, is o.a. van belang voor het transport van  voedingsstoffen van de zenuwcel.


De meeste organellen zweven niet vrij in een cel, zoals een gewoon microscopisch beeld of een schematische tekening suggereren. Door de hele cel is een groot aantal draadvormige structuren te vinden die de functie van ‘skelet’ en ‘spieren’ hebben…..dit zijn de microtubuli en de microfilamenten

De microtubili spelen verder een belangrijke rol bij het transport van sommige onderdelen binnen de cel. Het transporteren zelf wordt gedaan door motoreiwitten. Deze ‘pakken’ de te vervoeren deeltjes vast en slepen ze langs microtubuli naar de plaats van bestemming. Daarbij bewegen deze eiwitten op een manier die nog het meest doet denken aan lopen: het eiwit heeft twee “voetjes” waarmee het beurtelings bindt aan de vezel. Bekijk dit filmpje een-dag-uit-het-leven-van-een-motoreiwit waarin de maker een artist impression gemaakt heeft over hoe dit zou kunnen gebeuren.

Een andere stap: Dr. Stuart Hameroff een Amerikaanse anesthesist en medisch specialist ontwikkelde samen met Roger Penrose, de Orchestrated Objective Reduction (Orch-OR) een bewustzijnstheorie. Hierin wordt verondersteld dat ons bewustzijn een Quantumproces zou kunnen zijn, dat in gang wordt gezet door microtubuli in de hersencellen.


De aard van het bewustzijn blijft mysterieus en diepgaand belangrijk, met existentiële, medische en ook spirituele implicaties. We ervaren hoe het is om bewust te zijn – om bewustzijn te hebben, een bewust ‘verstand’ te hebben…..maar wie of wat ‘zijn wij’ die zulke dingen echt kunnen weten? Hoe moet de subjectieve aard van de fenomenale ervaring – ons ‘innerlijke leven’ – in wetenschappelijke termen worden uitgelegd?

Wat bewustzijn in wezen is, en hoe het tot stand komt, blijft mysterieus. De algemene aanname in de moderne wetenschap en filosofie is, dat het bewustzijn voortkomt uit een complexe berekening van hersenneuronen….een berekening van het neuronale afvuren (‘spikes’) en synaptische transmissies, worden zelfs gelijkgesteld aan binaire ‘bits’ in het digitale computergebruik. Bewustzijn wordt verondersteld emergent te zijn, ‘tevoorschijn’ te komen uit complexe neuronale berekeningen en is tijdens de biologische evolutie ontstaan ​​als een aanpassing van levende systemen, dat niet wezenlijk verbonden is met de oorspronkelijke structuur van het universum, extrinsiek dus……. 

Aan de andere kant beschouwen spirituele en contemplatieve tradities en sommige wetenschappers en filosofen bewustzijn als intrinsiek, ‘geweven in de structuur van het universum’

Het  onderzoek van Stuart Hameroff betreft een theorie van bewustzijn die de twee benaderingen extrinsiek en intrinsiek kan overbruggen, een theorie die de afgelopen 20 jaar is ontwikkeld met de eminente Britse fysicus Sir Roger Penrose. Deze theorie, de georchestreerde objectieve reductie’ (‘Orch OR’), suggereert dat bewustzijn voortkomt uit quantumvibraties in eiwitstructuren, microtubuli genaamd, in de neuronen van de hersenen. 

  • Bewustzijn lijkt meer op muziek dan op berekenen. Trillingen die interfereren, ‘inklappen’ en resoneren in hersengolven (door het neuronale afvuren….de elektrische pulsjes…spikes) en genereren het  bewustzijn om uiteindelijk met de ‘diepere orde-rimpelingen in ruimtetijdgeometrie verbonden te worden’.

“De oorsprong van het bewustzijn weerspiegelt onze plaats in het heelal, is het wezen van ons bestaan. Ontwikkelde het bewustzijn zich uit complexe ‘berekeningen’ in de hersencellen, zoals wetenschappers veronderstellen? Of was bewustzijn er al in de een of andere vorm, zoals anderen beweren”

Hieronder is de video te zien waarin Stuart Hameroff zijn visie over het Quantumbewustzijn uiteenzet in een ingewikkeld betoog. Daarom converteerde ik de video niet…….de YouTube versie heeft ondertiteling.  

Zelf heeft mij de volgende video geïnspireerd, waar ik overigens mijn verdieping in het  Bewustzijn mee begon.

En dat ik ga combineren met 

Kwantummechanica wordt door wetenschappers aangemerkt als het startpunt van de moderne natuurkunde en gebruikt om een breed scala van verschijnselen te verklaren. Voorbeelden hiervan zijn de verspreiding van röntgenstralen, de baan van elektronen om de atoomkern en het gedrag van atomen en atoomkernen. 

De Duitse natuurkundige Max Planck ontwikkelde deze theorie en publiceerde zijn bevindingen in het toonaangevende natuurkundetijdschrift Annalen der Physik in de verhandeling Zur Theorie des Gesetzes der Energie­verteilung im Normalspektrum.

In de laatste decennia van zijn leven behandelde Planck vooral filosofische vragen van zijn fysieke wereldbeeld. Hij bevestigde stevig het bestaan ​​van God en zag in de wetenschap een zoektocht naar zijn empirische kennis, maar zonder ooit in staat te zijn om dat doel op deze manier volledig te bereiken.

Max Planck zei over het bewustzijn:

Ik beschouw het bewustzijn als fundamenteel en materie als afgeleide van het bewustzijn. We kunnen echter het bewustzijn niet doorgronden en komen er nooit achter waar het precies vandaan komt……

Max Planck over materie en God

“Als een mens die zijn hele leven gewijd heeft aan de meest helderhoofdige wetenschap, aan de studie van de materie, kan ik u als een resultaat van mijn onderzoek over atomen zo veel zeggen: er bestaat geen materie op zich”.

  •  “Volgens mijn onderzoek van het atoom, zeg ik dit: er is geen materie op zichzelf. Alle materie ontstaat en bestaat alleen door een kracht die de atoomdeeltjes vibreert en ze samenhoudt. Maar omdat er geen intelligente kracht of eeuwige kracht in het hele universum bestaat, moeten we achter deze kracht een bewuste intelligente geest accepteren. Deze geest is de oorsprong van alle materie. Niet de zichtbare maar de onzichtbare ‘geestelijke’ materie is het echte, het ware, want materie bestaat helemaal niet zonder de geest. Het onzichtbare, onsterfelijke geestelijke is de waarheid! ” 

Maar omdat er geen geest op zichzelf kan zijn, en elke geest tot een wezen behoort, moeten we noodzakelijkerwijze geestelijke wezens accepteren. Maar aangezien geesten er niet van zichzelf kunnen zijn, maar gecreëerd moeten worden, ben ik niet bang om deze mysterieuze schepper een naam te geven, zoals alle volkeren op aarde die al duizenden jaren noemen: God!

Hiermee komt de natuurkundige, die z’n hele leven met de aard van materie te maken had, van het rijk der materie naar het rijk van de geest…..en hiermee op het terrein van de filosofie?

Er waren tijden dat filosofie en wetenschap onvriendelijk tegen elkaar waren.               Filosofen hebben zich gerealiseerd dat het niet is toegestaan ​​om natuurwetenschappers voor te schrijven volgens welke methoden en voor welke doeleinden ze zouden moeten werken. Voor natuurwetenschappers is het inmiddels duidelijk geworden dat het uitgangspunt van hun onderzoek niet alleen in de zintuiglijke waarnemingswereld ligt en dat zelfs de wetenschap niet zonder een bepaalde dosis metafysica kan.

Religie en wetenschap sluiten elkaar niet uit, zoals sommigen tegenwoordig geloven of vrezen, maar vullen elkaar zelfs hier en daar aan. Het meest historische bewijs van de compatibiliteit van religie en wetenschap, zelfs in een grondig kritische analyse, is het gegeven…..dat de grootste natuuronderzoekers allertijden, mannen zoals Kepler, Newton, Leibniz doordrongen waren van diepe religiositeit.

Volgens hen kent de onsterfelijke en ontoegankelijke Godheid dezelfde ondoorgrondelijke principes als de meest onwaarschijnlijke natuurwetten, waartoe het denkvermogen en de zintuigen tot op zekere hoogte door de onderzoekende mens kunnen worden geïnformeerd.

  • Dit geldt ook voor het bewustzijn, wat in wezen extreem toegankelijk is, omdat het overal om ons heen aanwezig is in alles. Maar ons denkvermogen het bewustzijn niet doorgronden….ook de religie niet of de wetenschap. We zoeken gewoon een houvast…..érgens in ….. 

In Scientias vond ik dit artikel

Religie is een fundamentele levensbehoefte. Mensen hebben een God nodig om diepe betekenis te geven aan hun leven. De god van het Christendom vervulde de meeste menselijke behoeften en werd daarom ‘gekozen’ als ‘ware’ godsdienst. Dat schrijft Selina O’Grady in haar nieuwste boek ‘En de mens schiep God’.

“We proberen altijd voor onszelf betekenis te vinden waarom en waarvoor we leven. Het biedt troost want het geeft een levensdoel, vertelt hoe je je moet gedragen en geeft betekenis aan het leven. Bovendien brengt het mensen samen. En dat hebben we nodig: een gemeenschap, een groep, waar je bij hoort en waarbinnen iedereen belangrijk is.”

Mensen wisten niet waarom ze er waren, wat nu eigenlijk de bedoeling was van alles (het leven) en wat er zou gebeuren als ze stierven. “Goden waren een antwoord op de onbekende krachten van de natuur en het lot; ze zouden je wellicht ook kunnen beschermen als je ze ‘omkocht’ met de juiste offers,” vertelt O’Grady. De monotheïstische god gaf iemand ook nog eens het gevoel dat hij geliefd werd en van waarde was. Iemand had een betekenis voor zijn bestaan in de wereld. Hij beloofde je zelfs een hiernamaals als je je goed had gedragen op de wereld, als beloning.

Oorsprong “godsdiensten” 

Ik ga nog wat dieper: 
Het overgrote deel van de bewoners op deze aardbol gelooft ‘ergens in’.

Het animisme is al heel vroeg ontstaan doordat wereldwijd mensen verklaringen zochten voor de dingen die gebeurden. Zij dachten dat alles op aarde het werk was van bepaalde krachten. 
Animisme is een natuurgodsdienst waarbij geesten- en voorouderverering het belangrijkst zijn. Een animist gelooft in het bestaan van goede en kwade geesten, die kunnen huizen in onder meer bomen, dieren en gebruiksvoorwerpen. De geesten moeten goed gestemd worden door ze offers te brengen, het houden van rituelen, rituele dansen en het houden van taboeregels. Animisme doordrenkt het hele leven van de aanhangers ervan. Het is een filosofisch, religieus of spiritueel concept waarbij zielen of geesten niet alleen bestaan in mensen en dieren, maar ook in planten, stenen of natuurlijke fenomenen zoals donder en geografische zoals bergen en rivieren. Animisme wijst verder ook bezieling toe aan abstracte concepten zoals woorden, eigennamen of metaforen uit de mythologie. Religies waarin animisme voorkomt behoren meestal tot volksgeloof of etnische religies zoals sjamanisme, shinto of bepaalde stromingen binnen het Hindoeïsme.

Terugkomend op het bewustzijn
De oorsprong van het  besef van bewustzijn weerspiegelt onze plaats ergens op deze aardbol op ’n zeker tijdstip en bepaald het wezen van ons bestaan. Ontwikkelde het bewustzijn zich uit complexe ‘berekeningen’ in de hersencellen, zoals wetenschappers het nu kunnen veronderstellen? Of wás bewustzijn er altijd al in de één of andere vorm. Waarschijnlijk het laatste en ik denk zelfs in elke denkbare vorm en elk denkbaar organisme.  Het is een ongrijpbaar energieveld wat volgens mij niks te maken heeft met religie of esoterie, maar dat het universum ingeblazen werd toen het ontstond. De mensheid heeft beide stromingen ingeblazen uit onwetendheid, angst en manipulatie……

Mijn eigen interpretatie van het bewustzijn is, dat dit ‘bewustzijnsveld’ tijdens het ontstaan van dit heelal de ruimte in werd geblazen. Het gaf aan alle atomaire en subatomaire deeltjes een intrinsieke kracht mee. Ik denk hierbij aan de quantumzwaartekracht die in ’n extreem kort tijdsbestek opzwol.

Het kunnen ontstaan van het Aardse organisme

Hieraan gaat bijna 15 miljard jaar aan vooraf…….

Afbeeldingsresultaat voor inflatie heelal

De inflatietheorie beschrijft wat er gebeurde met het heelal in de eerste 0,00000000000000000000000000000000001 (10-35) seconde.  In die extreem korte tijd werd het heelal 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (1028) keer zo groot.  Hiermee werd ook het bewustzijnsveld de ruimte ingeblazen
Afbeeldingsresultaat voor hansdaemen heelalstructuren
Tijdlijn vanaf de inflatie.
De Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) is een satelliet die de temperatuurfluctuaties van de kosmische achtergrondstraling in kaart brengt.

Het universum was voornamelijk gevuld met waterstofgas en het andere lichte gas helium. Door verdichtingen in deze gas- en stofwolken ontstonden de eerste sterren.

Afbeeldingsresultaat voor hansdaemen heelalstructuren

Gas- en stofwolken verdichten zich door de zwaartekracht en hierin werden sterren gevormd

De eerste zware sterren explodeerden al na enkele miljoenen jaren. Met deze Supernovae werden stelselmatig periodieke systemen der elementen de ruimte in geslingerd.

Bij het ontstaan van ’n middelmatig sterretje kwamen er restproducten in een baan rond de tollende ster terecht. Door de heersende zwaartekracht werden uit de restanten in vele miljoenen jaren planeten gevormd, waaronder een steenachtige planeet….de Aarde

De groei van een planeet: rond een jonge zon ligt een schijf van stof en gas waarin planeten ontstaan die groeien door hevige botsingen met andere ruimtestenen.
Ontstaan van ons zonnestelsel

Ruim 11 miljard jaar later waren de omstandigheden  
op deze steenachtige planeet gunstig, om in een warme ondiepe binnenzee leven te laten ontstaan. Waarschijnlijk zijn de benodigde  moleculen meegebracht door op de planeet neerstortende kometen tijdens het Late Heavy Bombardment (LHB, letterlijk het late hevige bombardement) een periode van ongeveer 4 miljard jaar geleden)……

Afbeeldingsresultaat voor kometen bevatten leven

Brachten kometen leven op aarde?

Toen de Aarde zo’n 4,5 miljard jaar geleden ontstond, was leven nog niet mogelijk door  de intense hitte en de giftige gassen. De voorwaarden voor leven moesten nog worden gecreëerd. De aardkorst was nog vloeibaar en hete gesteenten stegen naar het oppervlak en probeerden daar af te koelen. Het afgekoelde gesteente zakte echter weer naar beneden met als resultaat ‘n voortdurende convectiestroming.

Afbeeldingsresultaat voor hansdaemen heelal structuren

Dankzij deze convectiestromingen bleek het mogelijk om hete gassen naar buiten te brengen. De Oeratmosfeer bestond uit een mengsel van stikstof, waterstof, zwavelwaterstof, methaan en koolmonoxide. Deze gassen komen vrij bij vulkaanuitbarstingen. 

20181213_111358 (3)

Honderden miljoenen jaren was dit de aanblik van de vroege Aarde
20181213_125103 (1)

Talloze kometen en meteorieten brachten al het water op de vroege Aarde en vormden de eerste oceanen.
20181213_112610 (1)
De eerst zeeën en oceanen

Uitonderzoek is gebleken dat er bij de inslagen van kometen ook aminozuren kunnen ontstaan. Het zijn deze aminozuren die de basis vormen van eiwitten. Ze zijn onmisbaar voor het ontstaan van leven. Bovendien bevatten kometen elementen, die het ontstaan van leven op planeten mogelijk hebben  gemaakt

  • Waterstof….Koolstof…..Zuurstof….Stikstof….Calcium….Zwavel….Cilicium…IJzer 

Alle elementen werden de ruimte ingeslingerd tijdens een Supernova, zijn verbindingen aangegaan en hebben uiteindelijk het periodiek systeem der elementen gevormd.

Afbeeldingsresultaat voor periodiek systeem

Ik ga me later verdiepen hoe deze verbindingen tot stand zijn gekomen en wel zeer zeker door ’n aantrekkende kracht der dingen, onbewust waarschijnlijk..…..in één of andere vorm van gewaarwording van een ander element

Bij stervorming ontstaan schijven van restproducten, rest-elementen die planeten vormden en uit het dáárvan resterende puin ontstonden dan weer kometen als reusachtige steenachtige ijsrotsen. Deze bevatten dus ook vele van de genoemde elementen en gigantisch veel ijs….water dus. En tijdens het Late Heavy Bombardment 4 miljard jaar geleden werd de Aarde getroffen door talloze kometen en meteorieten die al dat elementair puin en water op de zich vormende Aarde brachten……

Ontstaan Planetair Leven uit dat elementair puin

Niemand was er bij toen het leven op Aarde begon. De aarde ontstond zo’n vierenhalf miljard jaar geleden, en de eerste levensvormen waren 3,7 miljard jaar geleden al ontstaan op
het zogenoemde Archaeïsche Schild van het Noord-Atlantische gebied.
Dit schild (of kraton) is één van de oudste delen van de continentale aardkorst. Door tektonische verschuivingen, is dit korstgesteente aangetroffen bij Isua, aan de Godthåbsfjord in West-Groenland
in West-Groenland, zie natuurinformatie.

Deze afbeelding heeft een leeg alt-atribuut; de bestandsnaam is Isua.jpg

Isua-formatie West Groenland

De fundamentele bouwstenen van het leven (organische moleculen en aminozuren) komen overal in het heelal voor, onder andere in de interstellaire ruimte. De scheikundige evolutie die aan de biologische evolutie voorafging, vond dus voor een groot deel al in het heelal plaats.

Afbeeldingsresultaat voor Moleculaire gaswolken in het sterrenbeeld Boogschutter

Moleculaire gaswolken in het sterrenbeeld Boogschutter.

Al in de jaren vijftig toonden Stanley Miller en Harold Urey met een beroemd, maar tevens omstreden experiment aan, dat de bouwstenen voor eiwitten – aminozuren – kunnen ontstaan uit een oersoep van water, methaan, ammoniak en waterstofgas waar elektrische schokken doorheen jagen. Video Stanley-Millers-Experiment

……de gassen uit de Oeratmosfeer kunnen door de gigantische energie uit bliksemontladingen en UV-straling ioniseren (elektron worden weggekaatst). Ook de hitte van magma en lava spelen hierbij een rol evenals de energie die vrijkomt bij komeet- en meteorietinslagen. Hierbij komen koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof vrij. Deze ionen kunnen ook met elkaar reageren , waardoor onder meer koolhydraten, vetzuren, aminozuren en nucleotiden kunnen ontstaan (nucleotiden zijn de bouwstenen van het DNA)

……Omstreden omdat de Aarde zelf er ’n miljard jaar voor nodig had om te experimenteren hoe het leven te laten ontstaan, en niet slechts enkele weken……..in het ‘echie’ waren de omstandigheden wel anders! 

Het eerste echte leven en de gewaarwordingen door de eerste organismen

De eerste levensvormen, die 3,8 miljard jaar geleden het aardse licht zagen, leefden zonder zuurstof: het was in hoge concentraties zelfs giftig voor ze. Hier waren deze organismen zich al op één of andere manier al van bewust, evenals wat ik eerder al zei over de elementen Zelfs atomaire deeltjes hebben dat ‘aanvoelen’ van elkaars aanwezigheid door één of meerdere van de-vier-natuurkrachten. Dit “onbewuste bewustzijn” was volgens mij al in het DNA van deze allereerste levensvormen aanwezig en heeft in alles ’n heersende factor. We dienen ons echter wél bewust te zijn, dat deze organismen en alle levensvormen erna, totdat de mens verscheen, zich niet bewust waren van tijd en ruimte. Het leven is en was volgens mij, een ‘zijn in een golvende evolutionaire ontwikkeling voorwaarts’………

Cyanobacteriën  leefden van zonlicht en stikstofverbindingen ‘lieten scheetjes van zuurstof’. In eerste instantie werd zuurstof opgenomen in rotsen, zeeën en oceanen, maar kwam uiteindelijk ook in de atmosfeer terecht. Dit gaf leven, dat voor de ademhaling afhankelijk is van zuurstof, de kans om zich te ontwikkelen. Het nieuwe leven verdrong blauwalgen voorgoed naar plekken met weinig zuurstof. Tijdens een hete zomer kan in stilstaand water zuurstoftekort ontstaan en dan zie je blauwalgen nog weleens opduiken……

Blauwalgen bestaan natuurlijk niet alleen uit een serie aan elkaar gekoppelde aminozuren. Het zijn complete cellen. Om zulk leven te maken, moeten moleculen zichzelf kunnen kopiëren. Dat kopiëren geeft uiteindelijk ook de mogelijkheid tot voortplanting en erfelijkheid. De moleculen pakken zich samen in iets wat lijkt op een waterdruppeltje. Dit druppeltje schermt de moleculen af van hun omgeving, waardoor een primitieve cel ontstaat. Het belangrijkste kenmerk van zon cel is dat het een min of meer zelfstandige eenheid is met z’n eigen interne huishouding (stofwisseling), die anders is dan de stofwisseling van zijn omgeving.

Is leven een kenmerk dat alleen bij onze planeet hoort? Is het alleen op Aarde ontstaan, of is biogenese, het ontstaan van leven uit dode materie, een proces dat in het hele universum plaatsvindt? Levend organisme heeft het vermogen om mengsels van koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof tot complexe verbindingen om te vormen, én .….om zichzelf te kopiëren. Levende organismen zijn door een membraan begrensde systemen die continu materie en energie met hun omgeving uitwisselen.…ziehier het ‘onbewuste bewustzijn’ van levend organisme…… 

  • De eerste organismen op Aarde ‘waren zich organisch bewust’ van de chemisch elementen, (UV)licht van de Zon en van een warme en vochtige omgeving.  

Organische verbindingen kwamen uiteindelijk vanzelf terecht in oceanen. Door verdamping van het water, vooral in ondiepe wateren, werd de concentratie van het aantal organische verbindingen groter. Hierdoor was voor kleinere moleculen de mogelijkheid ontstaan om grotere verbindingen te vormen. Ook op bodems van oceanen kon leven ontstaan van bacteriën, voor wie zuurstof giftig was en die zicht huis voelden in extreme omstandigheden zoals bij Black Smokers, waar de temperatuur kan oplopen tot wel 400 graden…Video Life-on-Black-Smokers.

De eerste vormen van leven en de evolutionaire fasen van het bewustzijn

Van de allereerste vormen van leven zijn geen fossielen gevonden, omdat deze geen harde delen bevatten. Het waren gewoon losse cellen zonder bescherming. Er zijn twee soorten cellen: cellen met en zonder celkern. Planten en dieren hebben wel een celkern, bacteriën hebben er geen. De oudste fossielen hadden geen celkern. Door de fossielen is bekend dat cellen zonder celkern 3.500 miljoen jaar oud zijn en cellen met celkern maar 1.700 miljoen jaar oud. Dus de cellen zónder celkern zijn prokaryoten. Later zouden deze cellen zich ontwikkelen tot cellen mét kern, de eukaryoten.

Voor het volgende heb ik Natuurinformatie als bron gebruikt.

De eerste eencelligen             

Eerst ontstonden zeer eenvoudige cellen zonder celkern. 
Cellen zonder celkern zijn prokaryote cellen. De eerste prokaryote organismen verkregen hun energie uit de afbraak van organische stoffen die in water ronddreven. Het waren  koolwaterstoffen opgebouwd uit koolstof en waterstof.


Bij oerbacteriën stulpte de celmembraan in en omhulde het erfelijk materiaal, het DNA, in de cel. 
Om het voedsel zo goed mogelijk te benutten, namen sommige eencelligen met kern (eucaryoten)  weer andere bacteriën in hun lichaam op. Dit wordt endosymbiose genoemd. Hierbij gaan twee organismen verder als één organisme en hebben beide organismen voordeel bij de samenwerking.
De opgenomen bacteriën hielpen bijvoorbeeld bij het verteren van voedsel en vormden de eerste mitochondriën
27_2_1endosymbiose

Endosymbiose 
Als een organisme symbiotisch leeft in de cellen of in het lichaam van een gastheer-organisme, spreken we van endosymbiose. Dit verschijnsel zou ook de oorsprong zijn van sommige organellen. Bekijk de
animatie op Bioplek

Hoe zijn die prokaryote cellen dan ontstaan uit de biomoleculen?

Biomoleculen kunnen chemisch uiteindelijk worden herleid tot de elementen koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor die volop aanwezig waren op de vroege Aarde…..in wel of niet opgeloste vorm in ondiepe wateren en, zoals gezegd op bodems van oceanen.

step0007[1]

Voor het ontstaan van de prokaryote cel waren vier belangrijke onderdelen nodig. 

  1. Eiwitten
  2. Stofwisseling
  3. Membraan
  4. DNA
  • Eiwit als katalysator (versneller)
    • In een RNA-wereld vervult RNA de functie van katalysator. Het RNA is een keten die is opgebouwd uit vier verschillende nucleotiden. 
      Tegenwoordig gebruikt de cel vooral eiwit als katalysator. Eiwit is een ketting met 20 verschillende soorten kralen, de aminozuren. 
Afbeeldingsresultaat voor rna

RNA 
(een afkorting van ribonucleïnezuur, in het Engels ribonucleic acid) is een molecuul dat, net als DNA, bestaat uit een reeks aan elkaar gekoppelde nucleotiden. RNA is meestal enkelstrengs, in tegenstelling tot DNA, dat dubbelstrengs is.

Ontstaan stofwisseling (is al in celcyclus behandeld)

Door mutaties ontstonden biomoleculen die iets bijzonders konden. Ze konden stoffen, die leken op de bouwstoffen, omzetten naar de bouwstoffen…..dat waren ze zich bewust….Deze biopolymeren groeiden sneller dan de anderen, omdat ze meer bouwstoffen tot hun beschikking kregen. Het zelf produceren van de bouwstoffen heeft duidelijk voordelen, wel was energie nodig om de bouwstoffen te maken. Deze energie kwam vrij bij de afbraak van andere organische moleculen.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen de opbouw van stoffen onder gebruik van energie (anabolisme) en de afbraak van biomoleculen, waarbij energie vrijkomt (katabolisme). een ‘doordacht systeem’


Schema van de stofwisseling van het leven. Het maken (opbouw) van bouwstoffen is anabolisme (blauw). Het afbreken van stoffen om energie vrij te maken heet katabolisme (rood). 
  • Ontstaan van het membraan

Onbeschermd RNA was kwetsbaar voor gevaren van buitenaf. Zuren en zware metalen konden het RNA afbreken. Het was daarom beter om een beschermingsmantel te maken. Het celmembraan werd in de loop van misschien wel ’n miljoen jaar gevormd uit vetachtige stoffen, die al in de buurt van het RNA aanwezig waren.

  • Zie ook hier een soort bewustzijn: zowel de ‘vraatzucht’ van de zuren als de ‘angst’ van het RNA om aangeverten te worden…..


Bepaalde vetachtige stoffen (fosfolipiden) hadden een polaire kop, die in water wil zijn, en twee apolaire (vettige) staarten, die water afstoten.

 

Als de vetachtige stof in water zat, gingen de staarten bij elkaar zitten om contact met water te vermijden. Een manier om dat te doen was door een dubbellaag te maken.


Deze dubbellaag kon een bolletje vormen. Alle koppen hadden contact met water en alle staarten hadden alleen contact met andere staarten.

Dit membraan werd in fasen van, laat ik zeggen ’n miljoen jaar, het omhulsel om een cel. De concentratie bouwstenen (fosfolipiden) moest wel hoog genoeg zijn…..

Door het membraan had de cel nu een afscheiding tussen een binnen en buiten. Het membraan laat alleen bepaalde stoffen door en hield sommige schadelijke stoffen buiten. Zo had de cel meer controle over de interne omstandigheden.

  • Ontstaan van DNA als informatiedrager.

Door de evolutie ontstonden er steeds langere ketens RNA. RNA is niet erg stabiel. Lange ketens RNA vallen relatief snel uit elkaar. DNA is veel stabieler.

Wat is DNA?

DNA is net als RNA een keten van nucleotiden. DNA heeft in vergelijking alleen een andere suiker, deoxiribose in plaats van ribose, en een andere base, thymine in plaats van uracil. Door deze aanpassingen zit DNA meestal in één structuur: de dubbele helix.


Johan Friedrich Miescher ontdekte DNA. Hij vond het in witte bloedcellen die hij in het afval van het ziekenhuis had gevonden. De wetenschappers Watson en Crick ontdekten dat een DNA molecuul eruit ziet als een dubbele helix.

Maar hoe kwam de cel aan DNA? Deze kwam uit een onverwachte hoek vandaan: virussen…. 


Een virus is een stuk erfelijk materiaal verpakt in eiwit.

Een virus  is een stuk erfelijk materiaal verpakt in eiwit, dat een gastheercel nodig heeft om zich te kunnen vermenigvuldigen. Het erfelijk materiaal bestaat uit of RNA of DNA. Virussen waren waarschijnlijk de eerste, die DNA als erfelijk materiaal gebruikten.

De DNA-virussen zijn waarschijnlijk ontstaan doordat een viruseiwit de halffabrikaten van RNA kon omzetten naar die van DNA. Doordat DNA veel stabieler was dan RNA, waren de DNA-virussen in het voordeel in vergelijking tot RNA-virussen.

Deze virussen hebben waarschijnlijk het RNA van een gastheer ‘per ongeluk’ omgezet in DNA. DNA was hierna een back-up voor de genetische informatie. Dit gaf die gastheer een evolutionair voordeel, want als zijn onstabiele RNA uit elkaar was gevallen, maakte hij gewoon nieuwe met zijn DNA-backup.

Variatie

De prokaryote cellen verspreidden zich razendsnel over de aarde. Hierdoor kwamen ze in aanraking met verschillende omstandigheden, zoals zouten, zuren, hitte en vrieskou. Aanpassing aan de verschillende omstandigheden zorgde voor het ontstaan van variatie in prokaryote cellen. Er ontstonden bijvoorbeeld cyanobacteriën, die met fotosynthese zuurstof kunnen produceren en aerobe bacteriën, die deze zuurstof konden gebruiken voor verbranding.

Cyano

Zo’n drie miljard jaar geleden begonnen cyanobacteriën via fotosynthese de atmosfeer van zuurstof te voorzien, een atmosfeer die tot die tijd voornamelijk bestond uit koolzuurgas, stikstof en waterdamp. Zonder die zuurstof zou het leven zoals we dat nu kennen, zich onmogelijk hebben kunnen ontwikkelen.

Ontstaan van de eukaryote cel

Eukaryote cellen ontwikkelen al aparte onderdelen (organellen) die bacteriën niet hebben. Het belangrijkste organel is de celkern met het DNA.

step0007[1]
  • De eukaryote cel is rond 1700 miljoen jaar geleden geëvolueerd uit prokaryoten, oftewel: het duurde 1700 miljoen jaar totdat uit de eencelligen de meercellige organismen zijn ontstaan.

Cellen met celkern, eukaryoten, zijn geëvolueerd uit de prokaryoten. Voor de evolutie van prokaryoten tot eukaryoten zijn verschillende onderdelen nodig. Drie belangrijke onderdelen zijn:

  1. Cytoskelet
  2. Kern
  3. Mitochondriën en chloroplasten

Een prokaryote cel kan voedsel alleen opnemen via het zeer dunne celmembraan. De cel kan daarom alleen voedsel in de vorm van losse in water opgeloste biomoleculen opnemen zoals eiwitten, vetten en glucose. Deze biomoleculen kunnen chemisch uiteindelijk worden herleid tot de elementen koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, fosfor en sommige metalen.

Eiwitten hielpen de vorm van de cel te bepalen en vormden een compleet netwerk: het cytoskelet. Hierdoor hadden de cellen een grote controle over de celvorm en het celmembraan kon vervormd worden om de cellen grotere brokken voedsel opnemen en verteren (endocytose).

De celkern is ontstaan door instulping van het celmembraan.

Bij prokaryoten ligt het erfelijk materiaal los in het cytoplasma. De energievoorziening vindt plaats op diezelfde plek. Bij de chemische processen van de energievoorziening komen afvalstoffen vrij. Sommige daarvan zijn giftig, zoals vrije radicalen.

  • Dit zijn moleculen met een oneven aantal elektronen die reageren om weer stabiel te worden veelal heftig middels een kettingreactie. Daarbij kan één radicaal in seconden de structuur van honderden miljoenen deeltjes wijzigen door bij een van hen een elektron weg te stelen. Deze giftige stoffen kunnen het erfelijk materiaal beschadigen, waardoor cellen kapot gaan.
  • Om het genetisch materiaal te beschermen tegen deze giftige stoffen kwamen er instulpingen in het celmembraan. Deze instulpingen zijn een afscheiding tussen het DNA en de schadelijke stoffen….over bewustzijn gesproken: aanvallen en ervoor beschermd willen zijn……

Ontstaan van mitochondriën en bladgroenkorrels

Rond 1700 miljoen jaar geleden leefden allerlei soorten cellen op aarde, zowel eukaryoot als prokaryoot. In prokaryoten vinden de stofwisselingsreacties plaats in het cytoplasma. In eukaryote cellen vindt het plaats in speciale onderdelen: mitochondriën en chloroplasten.

  • In mitochondriën vindt verbranding plaats, dit is het vrijmaken van energie met zuurstof.
  • Planten hebben daarbij ook nog chloroplasten (bladgroenkorrels), hierin vindt fotosynthese plaats: het vastleggen van energie uit licht.
Mitochondriën zijn celorganellen die de in koolhydraten en vetten aanwezige energie overdragen aan ATP en zo ter beschikking stellen van energievragende reacties in de cel.
Daarom worden ze wel de ‘energiefabriekjes’ van de cel genoemd.

Bladgroenkorrels geven het blad de groene kleur.

Ontstaan van de bladgroenkorrel

Een cyanobacterie kan energie halen uit licht, maar ze is klein en kwetsbaar. Ze zocht bescherming bij een eukaryote cel, met mitochondriën. Die eukaryote cel had zuurstof nodig om  met mitochondriën veel energie te halen uit voedsel. De cyanobacterie maakte de zuurstof als bijproduct van fotosynthese

Ook hier weer een niet te onderkennen vorm van bewustzijn: er werd gekozen voor een samenwerking! De grote cel met mitochondriën sloot de cyanobacterie in. De cyanobacterie leefde verder binnenin de eukaryote cel en ontwikkelde zich langzaam tot bladgroenkorrel. Het nieuwe samenwerkingsverband kon energie halen uit licht en ontwikkelde zich tot plantencel.

Kolonievorming van cyanobacteriën

Cyanobacteriën maken dus gebruik van fotosynthese om in hun energiebehoeften te voorzien. Ze produceren daarbij zuurstof en waren de eerste organismen die dat deden.


‘Levende’ stromatolieten in Shark Bay (Australië).
Cyanobacteriën
vormden ter bescherming, zorgvuldig opgebouwde kolonies van stromatolieten in ondiepe opgewarmde zeeën. Stromatolieten zijn afzettingsgesteenten waarvan het sediment ingevangen en vastgehouden werd door deze eencellige bacteriën.

De zeespons was mogelijk het allereerste dier op aarde Earths-First-Animals

Zo’n  1,7 miljard jaar geleden gingen eencelligen over om meercellig organisme te vormen. Nog ‘ns ’n miljard jaar later evolueerde hieruit de allereerste primitieve diertjes, die ’n zweepstaartje hadden ontwikkeld om zich snel in het water te kunnen bewegen ( om op voedsel te jagen, om zich voort te planten, maar ook uit angst…………)

Choanoflagellaten, eencellige zweepdiertjes met staart, die beschouwd worden als de voorouders van meercellige sponsdieren. 

De belangrijke evolutionaire ontwikkeling van “het meercellig zijn”, leidde ertoe dat cellen zich konden gaan specialiseren. Die specialisatie leidde in de afgelopen 600 miljoen jaar tot de bijna oneindige variëteit in dierlijke levensvormen die we nu kennen. Dat kon echter alleen gebeuren doordat onze eerste dierlijke voorouder al beschikte over een bouwplan, het eerste DNA, dat steeds aan het nageslacht werd doorgegeven. De nakomelingen zorgden steeds voor verdere uitbouw en verfijningen.

Afbeeldingsresultaat voor ontstaan sponzen

Sponzen krikten de zuurstofconcentratie in oceanen flink op door organisch materiaal van bacteriën weg te kapen. Bacteriën verbruiken veel zuurstof bij het ‘verteren’ van dood organisch materiaal, maar door de opkomst van de sponzen bleef er minder voedsel voor hen over, het gevolg: de zuurstofconcentratie steeg.
Door de afname van organisch materiaal kon zonlicht doordringen tot de diepere oceaanlagen. Fytoplankton, ‘de kleine planten van de oceaan’, kon door de toegenomen lichtintensiteit zich vermenigvuldigen en in diepere lagen van oceanen zuurstof produceren. 

De Aarde is gedurende haar ontstaan voortdurend onderhevig is geweest aan tektonische- en klimatologische veranderingen

Afbeeldingsresultaat voor paleomap project
Sneeuwbal Aarde

Tegen het eind van het Proterozoïcum, 600 miljoen jaar geleden. vond de grootste ijstijd uit de geschiedenis van de Aarde plaats.
       De oceanen waren zelfs tot op grote diepte bevroren, hoewel er vermoedelijk rond de evenaar nog wel enig open water aanwezig was. Deze periode van sneeuwbal-aarde-duurde-12-miljoen-jaar.

Invloed van de ijstijd op het leven

De sterke zuurstoftoename na de ijstijd veroozaakte het uitsterven van veel soorten. Deze soorten konden zich niet aanpassen aan de veranderende omstandigheden en hadden met name problemen met de toename van de (voor hen giftige) zuurstof.

De soorten die het overleefden zorgden voor een enorme bloei van het leven. De periode na de ijstijd is te vergelijken met de lente na een strenge winter: De zwakkeren hadden het niet overleefd en de sterkeren begonnen zich voort te planten, waarbij vele nieuwe soorten ontstonden. Omdat er zoveel soorten waren uitgestorven, waren er ook veel leefgebieden (niches) vrijgekomen, die nu bezet konden worden door nieuwe soorten

Er ontwikkelden zich in de oceanen sponsdieren die zich gingen vasthechten aan de oceaanbodem, zoals manteldieren. Andere vastzittende sponsdieren ontwikkelden zich tot beweeglijke rondzwemmende platwormen met gespecialiseerde cellen, het beginsel van ‘n zenuwstelsel, zintuigen én……….van de allereerste hersenen!!


Het prototype van de hersenen is waarschijnlijk ontstaan als het allereerste primitieve brein van een manteldiertje, zo’n 500 miljoen jaar geleden. Het zenuwstelsel van dit zeediertje bestond uit niet veel meer dan ’n stel gespecialiseerde cellen, met ’n knetterende elektrische lading….de eerste synapsen…

Afbeeldingsresultaat voor knetterende synaps
……knetterende elektrische ladingen…
Afbeeldingsresultaat voor synaps
….van de allereerste communicerende synapsen

video Microscopic-View-synaps

Uit de beweeglijke manteldieren zijn kaakloze vissen ontstaan en slijmprikken.

Kaakloze vis

Slijmprikken kunnen hun lichaam in een knoop leggen en de knoop van hun staart naar hun kop bewegen. Op deze manier kunnen ze kracht zetten om stukken vlees van hun prooien los te trekken. Ook doen ze het om het slijm van hun huid af te stropen. Hun kleverige slijmlaag dient vooral om vijanden af te schrikken.S

Nadat de kaakloze vissen meer dan 130 miljoen jaar de zeeën hadden bevolkt, ontstonden er geleidelijk hoger ontwikkelde soorten en de meeste kaakloze vissen stierven uit. De nieuwe soorten ademen door kieuwen en bewegen zich voort met behulp van vinnen. Ze ontwikkelende een wervelkolom en primitieve hersenen die door een beschermende schedel worden omgeven.

step0002

Voor zover bekend kwamen de eerste hersenen voor in ’n oceanische oervis.
 Het herstel van de gaten en verdunningen in de ozonlaag is sinds 2000 met 1 tot 3 procent versneld.

De ozonlaag is eigenlijk flinterdun. Als je al het ozon in de atmosfeer samen zou brengen op de grond, bij normale luchtdruk, heb je een ozonlaagje van drie millimeter dik. Zonder deze drie millimeter ozon is het leven op aarde echter onmogelijk.


model van het ozonmolecuul

Ozonmoleculen ontstaan uit zuurstofatomen en zuurstofmoleculen in de atmosfeer onder invloed van elektrische ontladingen (bliksem) en door ultraviolette straling. De eerste 3 miljard jaar was er alleen leven mogelijk in ondiepe zeeën en oceanen, omdat zonnestralen de dieptes niet bereikten.


Eerste leven op land ruim 400 miljoen jaar geleden

Het betreden van het land door levende wezens kwam langzaam op gang. Al meer dan één miljard jaar geleden leefden er schimmels op land. Zij vormden met algen samen korstmossen, waardoor organische koolstof vrijkwam. Door verwering en opslag van deze organische koolstof nam het zuurstofgehalte in de atmosfeer geleidelijk toe. Met als gevolg dat er steeds meer complexere organismen ontstonden.

Afbeeldingsresultaat voor cambrische explosie
Cambrische explosie 540 miljoen jaar geleden

Men duidt het ‘plotseling’ ontwikkelen van zo veel verschillende soorten organismen aan met de Cambrische explosie. Het leven speelde zich wel nog steeds onder water af.
Met de Cambrische explosie wordt in wezen bedoeld, de explosieve ontwikkeling en uitbreiding van het dierenrijk….die er toen al was. Dit omhelst de bouw en de levenswijzen van zowel gewervelde dieren, schaaldieren, wormen als geleedpotigen waarin geen enkel dier superieur was t.o.v. ’n ander.

Verklaringen voor deze plotselinge ontwikkeling van soorten

Een verklaring voor een snelle toename van de soortenrijkdom moeten we misschien zoeken in bepaalde ecosystemen die alleen uit producenten bestaan, en altijd soortenarm: organismen die m.b.v. energie van de Zon en stoffen als koolstof..stikstof..zwavel hun eigen organische stoffen maken zoals cyanobacteriën. Zodra er consumenten verschijnen, ontstaat er veel meer variatie: dit zijn organismen die andere organismen of delen ervan als voedsel gebruiken zoals schimmels en de meeste bacteriën.

De soortenexplosie zou ontstaan kunnen zijn, doordat (eencellige of simpele meercellige) organismen zich gingen toeleggen op het eten van andere organismen. Een goed evenwicht tussen producenten en consumenten schept ruimte voor andere consumerende soorten.

Afbeeldingsresultaat voor larven manteldieren zwemmen

De kleurrijke wereld van de meest eenvoudige organismen

Na het Cambrium duurde het nog meer dan honderd miljoen jaar voor het leven op het land mogelijk werd. De ozonlaag, die alle levende wezens op het land beschermt tegen al te sterke ultraviolette straling, was pas rond 400 miljoen jaar geleden hecht genoeg van samenstelling om leven buiten het water veilig te maken. 

De overgang van water naar land begon ergens in het Siluur (
Silurian ca. 440 – 410 miljoen jaar geleden) op. Op het land is er meer licht en dus kan er op grote schaal fotosynthese plaatsvinden. In het water is het licht snel weggefilterd en na een paar meter is het donker. Ook zuurstof (O2) als basis voor de ademhaling en koolstofdioxide (CO2) als voedingsstof zijn op het land veelvuldig aanwezig en stromen vrij rond door de lucht. Ook een andere voedingsstof, stikstof (N2), is in ruime mate voorhanden.


Vaatplanten hadden vaten in hun stengels met water dat zorgde voor een druk tegen de wanden, waardoor ze stevig bleven en de plant rechtop kon blijven staan.

De eerste landplanten waren vaatplanten. Ze beschermden zich zeer geleidelijk aan tegen uitdroging door een waslaag “te verzinnen”. Iets waar “een miljoen jaar over is nagedacht”….

Tijdens het Devonian, zo’n 360 miljoen jaar geleden, bewogen twee supercontinenten langzaam naar elkaar toe. Gedurende 63 miljoen jaar verschijnen in rivieren, binnenzeeën en zoetwatermeren allerlei verschillende levensvormen.

In dit tijdperk werd het land gekoloniseerd door de eerste insecten, spinnen, duizendpoten en een verscheidenheid aan planten, die veel leken op de hedendaagse varens en wolfsklauwen. In het Laat-Devoon had een aantal van deze planten zich ontwikkeld tot de eerste bomen. De bladeren en resten van de landplanten vormden lagen organisch afval en creëerden woonplaatsen voor de eerste zoetwaterlevensgemeenschappen. Hier leefden verschillende soorten vissen, waaruit zich aan het eind van het Devoon de amfibieën ontwikkelden. 

Ichthyostega

De achterpoten van de Ichthyostega waren naar achteren gericht om in het water te kunnen peddelen

Hun verovering van het land was echter geen volledig succes – voor de voortplanting moesten de amfibieën nog steeds terug naar het water. Het zijn hun afstammelingen, de reptielen, die pas echt het land veroverden ruim 60 miljoen jaar later……..’n golvende periode verder…..

Het Carboon en het aaneensluiten van Pangea

Het Carboon is het steenkooltijdperk (= koolstof = carbon).  De grondstof (planten)  voor steenkool was in deze periode in grote hoeveelheden aanwezig. Bovendien waren de omstandigheden voor de vorming van steenkool gunstig in deze periode. Voor steenkoolvorming moet namelijk het moeras intact blijven, omdat al het organische materiaal onder water moet liggen. Moerassen waren als overblijfselen vanuit het Devoon voltallig aanwezig. Ongeveer de helft van alle bekende steenkoolvoorraden op aarde is afkomstig uit het Carboon

In kustgebieden ontstonden weelderige moerasbossen, die gonsden van het leven.  Vooral reusachtige insecten zijn hier opvallend. Sommige libellen hadden een spanwijdte van 70 cm. Uit bepaalde amfibieën ontwikkelden zich de eerste reptielen. Reptielen waren de eerste landdieren die voor hun voortplanting geen water nodig hadden. Hun eieren waren namelijk bestand tegen uitdroging. Zo konden zij het land verder veroveren. Verder ontwikkelden de slakken en de mosselachtigen zich sterk. Van de vissen vormden de kraakbeenvissen, zoals de haaien, de belangrijkste groep.

Pangea, het grote supercontinent

306.jpg (127699 bytes)


Ongeveer 300 miljoen jaar geleden ontstond Pangea uit de resten van een eerder supercontinent Rodinia….Animation-Breakup-of-Rodinia-Formation-of-Pacific……

Image

Zo’n 200 miljoen jaar geleden begon het echter uiteen te vallen in Laurazië en Gondwana. Uiteindelijk kregen de huidige zeven continenten hun vorm.

Het uiteenvallen van Pangea. Afbeelding: USGS.

Al eerder bracht ik de tektonische veranderingen van de Aarde in beeld.
Dit heeft alles te maken met temperatuurverschillen binnenin de Aarde.
In de Aarde zit warmte opgeslagen. Een deel is restwarmte (overgebleven na het ontstaan van de aarde) en een deel is het resultaat van radioactief verval van elementen in de aardmantel.

Afbeelding: KNMI.nl

In de Aarde stijgt het hete gesteente op en zakt afgekoelde korst naar beneden. Zo ontstaan convectiestromingen die de continenten met zich meevoeren.

Dat continenten soms uit elkaar vallen, heeft ook met warmte te maken. Continenten houden een enorme hoeveelheid hitte gevangen. Dat creëert een gigantische druk die er uiteindelijk voor zorgt dat het continent in stukken breekt.

Om het tektonische verhaal compleet te maken, noem ik ook nog het aller allereerste continentje van deze planeet.

Ur wordt verondersteld het oudste continentje te zijn bestaande uit kratons
(samengevoegde aardkorsten) namelijk 3,1 miljard jaar oud. Het zou een
half miljard jaar ouder zijn dan de kratons van
Vaalbara

Platentektoniek en dinosauriërs

Aan de dierenwereld uit het begin van het Mesozoïcum is goed te zien dat zich een supercontinent had gevormd. In grote delen van de wereld vinden we dezelfde diergroepen. Zo is de dicynodont Lystrosaurus gevonden in Zuid-Afrika, Australië en op Antarctica, en kennen we de prosauropode Plateosaurus uit China, Europa en Zuid-Amerika. Toen zo’n 160 miljoen jaar geleden de continenten uit elkaar begonnen te drijven, ontstonden op het continent grote binnenzeeën. Verschillende gebieden begonnen hun eigen dierenwereld te ontwikkelen. Toch vinden we in het Jura bijvoorbeeld Brachiosaurus nog in zowel Noord-Amerika als Afrika. De grootste diversiteit in dinosauriërs vinden we in het Krijt. De huidige continenten beginnen hun vorm aan te nemen. Zo’n 100 miljoen jaar geleden begon de zuidelijke Atlantische Oceaan te ontstaan. We vinden dan verschillende typen dinosauriërs in de verschillende continenten.

Wanneer zijn dino’s ontstaan…..

Uit reptielen van de groep der Archosauria — waarvan tegenwoordig alleen nog de krokodillen en de vogels over zijn — ontstonden de eerste dinosauriërs. De meer oorspronkelijke voorouders binnen de archosauriërs waren vermoedelijk kleine jagers die zich op vier poten voortbewogen. De poten stonden recht onder het lichaam in plaats van ernaast, zoals bij eerdere reptielen.

Dino’s zijn zo’n 230 miljoen jaar geleden ontstaan tijdens de Trias. De eerste dino’s waren veel behendiger dan de meeste andere reptielen. En dat heeft ze enorm geholpen.

Dinosauriërs hadden een slimmigheidje dat andere reptielen niet hadden. Ze hadden hun poten op een handige manier ónder hun lichaam en niet, zoals hagedissen en krokodillen dat nu nog hebben, heel onhandig aan de zijkant. Dat maakte ze veel behendiger, en we denken dat dat één van de redenen is waarom de dinosauriërs op het land zo succesvol waren.


Dinosauriërs leefden tijdens het Trias (230 miljoen jaar geleden) nog samen met een heleboel andere vreemde, vaak zelfs bizarre reptielen.
Tijdens het hierop volgende Jura en Krijt waren de dinosauriërs 140 miljoen jaar lang de heersende landdieren, de grootste die ooit geleefd hebben. Toen bij de overgang van de Trias naar de Jura de meeste van die vreemde reptielen uitstierven, kregen de dinosauriërs plotseling alle ruimte. In zéér korte tijd (minder dan 100.000 jaar, en dat is extreem kort voor geologen) ontstond er plotseling een enorme hoeveelheid verschillende soorten dino’s.

Afbeeldingsresultaat voor soorten dinosaurussen met foto

65 miljoen jaar geleden sloeg een meteoriet in, die een grote uitstervingsgolf veroorzaakte op aarde: het einde van het dinosauriërs tijdperk
Afbeeldingsresultaat voor meteoriet yucatan
Ontstaan nieuw bacterieel leven na de meteorietinslag 65 miljoen kaar geleden

Zoogdieren waren kleine dieren in de tijd dat de dinosauriërs heersten op de aarde. Toen de niet-vliegende dinosauriërs aan hun einde kwamen rond de Krijt-Tertiair grens kregen de zoogdieren hun kans. Minder concurrentie en meer voedsel zorgde ervoor dat ze veel groter en zwaarder werden en de heerschappij op aarde overnamen.


Purgatorius , onderdeel van een uitgestorven groep primaten genaamd plesiadapiformen, verschijnt voor het eerst in het fossielenbestand kort na het uitsterven van de niet-vliegende dinosaurussen. Dit kleine zoogdiertje wordt verondersteld ’n voorouder geweest te zijn van primaten…..chimpansees…..en dus van de mens…..

Het probleem is dat niet alle paleontologen het erover eens zijn dat Purgatorius een directe (of zelfs verre) voorloper van primaten was. Het is misschien een vroeg voorbeeld geweest van de nauw verwante groep zoogdieren die bekend staat als “plesiadapids”, naar het beroemdste lid van deze familie, Plesiadapis uit de orde die verwant is aan de Primates, maar die verwantschap is omstreden.

De eerste zoogdieren verschenen aan het eind van het Trias, ruim 200 miljoen jaar geleden. In uiterlijk en waarschijnlijk ook in levenswijze leken zij op de huidige spitsmuizen.

De eerste zoogdieren zijn vooral bekend van kleine kaken en kiesjes. Deze zijn gevonden in aardlagen uit het Boven Trias en zijn zo’n 220 miljoen jaar oud. Dat betekent dat de zoogdieren bijna tegelijkertijd met de dinosauriërs ontstonden. De dinosauriërs zouden echter de daaropvolgende 160 miljoen jaar de dominante levensvorm op aarde zijn, terwijl de zoogdieren in diezelfde periode (160 miljoen jaar!!??) een obscuur bestaan leidden in de schaduw van de reuzenreptielen. Pas na het verdwijnen van de dinosauriërs, zo’n 65 miljoen jaar geleden, namen zoogdieren de rol van de belangrijkste gewervelde diergroep op het land over.

Hiermee begon ’n 65 miljoen jaar durende evolutie, die uiteindelijk (of misschien wel voorlopig……) zal leiden tot de evolutie-van-de-mens. Hoewel we voor 98% hetzelfde DNA hebben, stamt de mens niet af van de chimpansee. Wel laat de genetische overeenkomst zien dat mens en chimpansee uit dezelfde voorouder zijn ontstaan. Dit was een aapachtige boombewoner die tussen zeven en vijf miljoen jaar geleden in Afrika leefde.

Kort na hun evolutionaire splitsing waren de verschillen tussen vroege mensachtigen en chimpansees klein. Maar in de loop van de tijd werden ze steeds groter. Chimpansees bleven min of meer hetzelfde, maar de mens kreeg grotere hersenen en ontwikkelde spraak. Twee miljoen jaar geleden begon hij ook met het maken van werktuigen, het begin van cultuur. In de loop van de evolutie zijn er 20 soorten mensachtigen ontstaan. Allemaal zijn ze ook weer uitgestorven, behalve de laatste in de reeks: Homo sapiens sapiens, de soort waartoe wij behoren……

Evolutie van de mens in beeld (bron Natuurinformatie)

Afbeeldingsresultaat voor natuurinformatie De vier grote stappen in de menselijke evolutie (stambomen en foto's van schedels)

Al deze bewustzijnsvormen en de gehele biologische evolutie heeft een oorsprong gekent…..een allereerste aanzet

Het ontstaan van drie dimensies in de ruimtetijd en de vier natuurkrachten samen met de bewustzijnsgolvingen

Afbeeldingsresultaat voor inflatie heelal
Met de inflatie werden samen met de bewustzijnsgolvingen, ook de drie dimensies en tijd, en de vier natuurkrachten het universum ingeblazen.

Het volgende vind ik cruciaal om te weten in welke periode energie/materie en de natuurkrachten zijn ontstaan.

Op extreem microscopische schaal gedragen de vrijgekomen krachten en de energie ervan zich quantummechanisch, en de vraag is nu: wat is het quantummechanische equivalent van ruimte en tijd?

In de quantumwereld van het zeer kleine hoort bij elke afmetingsschaal een bepaalde energie of massa van een deeltje dat die afmeting heeft. Hoe kleiner het deeltje, hoe groter de energie…én er hoort een bepaalde tijdschaal bij, die aangeeft hoe snel iets verloopt.
De afstotende zwaartekracht ‘pompte’ het universum in ’n flits op en de fluctuaties van dit proces hebben uiteindelijk geleid tot de vorming van de eerste sterrenhopen en sterrenstelsels binnenin gigantische gas-en stofwolken (zie iets verder terug).

De vaccuümenergie waaruit de inflatie ontvlamde, wordt direct erna omgezet in thermische straling in de vorm van lichtgolven. De eerste lichtdeeltjes (fotonen) worden één deze golven. De zeer verdunde en afgekoelde thermische straling is in onze huidige tijd nog aanwezig als een kosmische achtergrondstraling. Deze straling is inmiddels afgekoeld tot net iets boven het absolutie nulpunt van – 273,15°C. Deze was na de inflatie ” 50.000 miljard graden” (dit met enige terughoudendheid).

Atomen en moleculen

Het is nauwelijks voor te stellen dat atomaire processen zich afspelen op een ultra kleine schaal, een quantumschaal…….er gaan meer atomen in een glas water, dan er glazen water in alle oceanen op Aarde gaan....

Het is overigens ook heel frappant, op welke manier al deze minuscule processen zich afspelen. Alsof deze zich begeven op intrinsieke bewustzijnsgolvingen…….. 

Materie bestaat uit subatomaire deeltjes, uit fermionen: protonen, positief geladen deeltjes, en neutronen, niet geladen deeltjes, met daaromheen een wolk van elektronen, die negatief geladen zijn.

In de wereld om ons heen zijn atomen gebonden in moleculen: ze worden daarin bijeengehouden door de elektromagnetische kracht. Deze kracht speelt ook een rol in het atoom zelf dat bestaat uit een kleine positief geladen kern met daaromheen een wolk van negatief geladen elektronen, die door de elektromagnetische kracht bij de kern gehouden wordt.

Afbeeldingsresultaat voor atoom


De atoomkern zelf is weer opgebouwd uit kleinere deeltjes: de positief geladen protonen en de elektrisch neutrale neutronen. Deze worden in de kern bijeen gehouden door de sterke kernkracht. Protonen en neutronen bleken op hun beurt ook weer uit deeltjes te bestaan, quarks, en die zijn eveneens onderhevig aan de sterke kernkracht. Elk proton en neutron bevat steeds drie quarks.

Elk deeltje heeft ook een antideeltje……antimaterie

Daarnaast bevatten protonen en neutronen ‘lijmdeeltjes’ die de quarks bij elkaar houden. Deze zogeheten gluonen (glue = lijm) zijn op te vatten als de dragerdeeltjes van de sterke kernkracht. De eerste losse quarks zijn dus ontstaan in een plasma van gluonen.

Deze afbeelding heeft een leeg alt-atribuut; de bestandsnaam is Bouw_materie.PNG

Alledaagse, normale materie is opgebouwd uit protonen en neutronen
Protonen en neutronen zijn weer opgebouwd uit nog kleinere deeltjes…..quarks

Elk materiedeeltje heeft dus een antideeltje. Een iets grotere hoeveelheid quarks en elektronen dan anti-quarks en anti-elektronen heeft z’n sporen nagelaten in de huidige overvloed van gewone materie in de vorm van….atomaire en subatomaire deeltjes..

Vóór het ontstaan van materie en anti-materie gingen protonen en neutronen ongehinderd in elkaar over, met als gevolg dat er “toevallig” geleidelijk aan meer protonen dan neutronen zijn ontstaan…waardoor het heelal grotendeels uit waterstof is gaan bestaan!

Zijn er vrije neutronen en protonen?

Vrije neutronen komen voor als ze bijvoorbeeld door radioactief verval vrijkomen kunnen ze gewoon rondzweven door een vacuum. Ze zijn echter niet stabiel, en vervallen tot waterstof, met een halfwaardetijd van minder dan een kwartier.

Neutronen gaan relatief gemakkelijk door de meeste materie, of een barrière heen. Er zijn isotopen die redelijk gemakkelijk een neutron kunnen invangen….door het tunneleffect.

Een bewegend deeltje wat een barrière ontmoet kan alleen over deze barrière heenkomen als zijn energie groter is dan een bepaalde grens. Is de energie van het deeltje lager dan zal het de barrière nooit kunnen passeren. In de kwantummechanica blijkt het, onder bepaalde omstandigheden, wel mogelijk dat het deeltje de barrière passeert, ook als zijn energie niet groot genoeg is. Dit komt omdat de golffunctie van het deeltje aan de andere kant van de barrière wel heel klein is. Dit betekent dat er een, zeer kleine, kans is dat het deeltje toch aan de andere kant van de barrière komt.

Vrije protonen bevinden zich in kosmische straling bestaat daar voor een groot deel uit.

Afbeeldingsresultaat voor kosmische straling
Bij radioactiviteit
Atomen die vanuit de ruimte richting aarde komen, knallen op onze dampkring uit elkaar. Dat komt door de botsing met onze zuurstofatomen. Ze vallen dan uit elkaar en veranderen in protonen, neutronen, elektronen of iets anders. En die komen als een soort deeltjesdouche op aarde terecht.

Maar vrije protonen gaan we niet terugvinden in een stof: zodra ze met voldoende lage snelheid een elektron tegenkomen is het gevolg  een neutraal waterstofatoom.

Isotopen

Atomen kunnen verschillende aantallen “atoomdeeltjes” hebben d.w.z. hetzelfde aantal protonen, terwijl het aantal neutronen in de atoomkern verschilt. Sommige isotopen zijn stabiel, d.w.z. niet radioactief (die
door
radioactief verval overgaan in andere elementen, of andere isotopen van hetzelfde element waarbij radioactiviteit vrijkomt) andere zijn dat niet. Dit uit elkaar vallen gebeurt met een constante vaststaande snelheid. Dit betekent dat na bijvoorbeeld 10 miljoen jaar er nog maar de helft over is en na 20 miljoen jaar nog maar 1/4 deel. Deze “halfwaarde tijd” is voor iedere radioactieve isotoop verschillend.Van sommige radioactieve (d.w.z. onstabiele) isotopen is het bekend in welke hoeveelheden ze voor kwamen in vergelijking met stabiele isotopen.

Alle elementen hebben dus verschillende isotopen. Deze verschillen beïnvloeden de stabiliteit van het atoom.



Hier is te zien hoe dat er uit ziet voor de 3 isotopen van ’n waterstofatoom, de meest eenvoudige atoomsoort. Voor de notatie wordt het massagetal boven en het atoomnummer onder vermeld. 
De naam van het element staat eronder.

 

De grootte van een atoom wordt bepaald door de elektronenwolk. Afhankelijk van het atoomnummer varieert de straal van een atoom van circa 60 pm (helium met 2 protonen in de kern) tot 275 pm (francium met 87 protonen in de kern). Hoe meer protonen in de kern, dus ook hoe meer elektronen, des te groter is het atoom. De atoomkern is slechts een honderdste picometer in diameter…1 picometer = 0,000000001 mm.

  • Maar voor deze afmeting is ’t beter ’n atoomkern voor te stellen als ’n puntdeeltje. Maar dan wordt het bizar!!!.
  • In dat puntdeeltje bevinden zich twee atomaire deeltjes: protonen en neutronen. Om die waar te kunnen nemen, zou je in de kern 5 maal ’n 10 malige vergroting moeten toepassen…..
  • …..en dán zouden we “in de verte” quarks kunnen waarnemen….
  • Met andere woorden…..ik begin nu de snaartheorie te begrijpen….

Sinds begin jaren tachtig is het mogelijk om met behulp van atomic force microscopy (AFM) en scanning tunneling microscopy (STM) atomen en moleculen te kunnen waarnemen.

Afbeeldingsresultaat voor atoom met Atoomkrachtmicroscopie

* Video advanced-chemistry-how-big-is-an-atom.

Afbeeldingsresultaat voor afstand atoomkern elektron

Stel de atoomkern voor als een voetbal van 30 cm, dan cirkelt het elektron eromheen op een afstand van ongeveer 30 km. Voetbal in Amsterdam en elektron in Utrecht……
Als je met je hand ergens op duwt dan raken de atomen van hand en voorwerp elkaar niet maar blijven op grote afstand van elkaar.

Atoom zo groot als een voetbalstadion, de atoomkern is dan een erwt op de middenstip.
Een femtometer is gelijk aan 10^15 Om de protonen en de neutronen te kunnen zien, zou je 5x in de erwt moeten inzoomen met een vergroting van 10x

Binnenin de protonen en neutronen bevinden zich nóg kleinere deeltjes, namelijk 3 quarks

Drie van de vier fundamentele natuurkrachten die gekoppeld zijn aan het atoom

Alle natuurverschijnselen die we kunnen waarnemen worden veroorzaakt door vier krachten: Ik wil me beperken tot drie ervan: de sterke- en zwakke kernkracht en de elektromagnetische kracht, omdat ze atomair zijn d.w.z. deze krachten hebben betrekking op atomen.

De sterke kernkracht houdt protonen en neutronen bij elkaar. Deze kracht
is te danken aan de sterke wisselwerking tussen quarks.
Protonen zijn positief geladen en stoten elkaar af, neutronen hebben geen elektrische lading. In de atoomkern is een soort “lijm” werkzaam: kracht overbrengende gluonen (het Engelse glue). Deze “lijmen” de quarks aan elkaar vast zodat ze nooit meer los kunnen komen. Zonder gluonen zou de kern uiteenspatten door de elektrische afstoting tussen de protonen.


De elektromagnetische kracht houdt de elektronen rondom de kern. Bij een neutraal atoom is het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen. Wanneer een atoom een ongelijk aantal protonen en elektronen bevat, kan dit veroorzaakt zijn door ioniserende straling.

Ioniserende straling is voldoende energetisch is om een elektron uit de buitenste schil van een atoom weg te slaan. Hierdoor krijgt het atoom in totaal een positieve lading in plaats van een neutrale lading. Deze straling ontstaat bij radioactiviteit, dit is het spontane uiteenvallen van atoomkernen. Ioniserende straling wordt in de volksmond vaak ‘radioactieve straling’ genoemd, maar dit is eigenlijk een verkeerde term, want ‘radioactief’ betekent letterlijk ‘actief straling uitzendend’.

Radioactiviteit is het uitzenden van ioniserende straling. Hierdoor treedt bij sommige instabiele isotopen een spontane verandering op: deze desintegreren in een andere atoomsoort. dit is radioactief verval.
Na de desintegratie is de atoomkern veranderd van samenstelling en bevat dus meer of minder protonen en/of neutronen. Er is dan een andere atoomsoort ontstaan, dus een ander element (soms ook een andere isotoop van hetzelfde element). 
Dit wordt op quantumniveau mogelijk gemaakt door Quantum-Tunneling

Tunneling of tunneleffect is een proces in de kwantumfysica, waarbij een deeltje door een barrière heen gaat, terwijl het eigenlijk niet voldoende energie heeft om over die barrière heen te gaan.  Op een “veel grotere schaal” zien we ongeveer dit effect in de endosymbiose van cellen, maar dat even terzijde….. 

Afbeeldingsresultaat voor endosymbiose

Periodiek systeem der elementen

Al eerder gaf ik deze video aan Elementen-verbindingen-en-ontleden en met alles wat ik afgelopen week bestudeerd heb kan ik me hier nu in ga verdiepen. Later volgt de ontrafeling.

Periodiek/periodiek-systeem.  Bron Lenntech 

Atoomnummer

Het atoomnummer geeft het aantal protonen in de kern van het atoom aan en is een belangrijk begrip uit de chemie en de kwantummechanica. Een element en zijn plaats in het periodiek systeem zijn aan de hand van het atoomnummer vastgesteld. Wanneer het atoom als geheel elektrisch neutraal is, is het atoomnummer gelijk aan het aantal elektronen in de elektronenwolk rond de kern. De positie van de buitenste elektronen is essentieel bij het bepalen van atoombindingen. Bij atomen die niet elektrisch neutraal zijn is het aantal elektronen ofwel groter dan het atoomnummer, dit zijn ionen. Anionen zijn negatief geladen, kationen positief geladen. Deze atomen of isotopen zijn niet stabiel.

Is een atoom stabiel-of-instabiel?      

Elektronen bepalen het gedrag van het atoom

Elektronen springen van energieniveau naar energieniveau en daarbij komt straling vrij. Straling kan energie als elektromagnetische golf of als lichtdeeltje (een foton) overbrengen. Straling die zeer energetisch is kan atomen ioniseren. Een atoom wordt een positief ion doordat er een elektron verdwijnt en een negatief ion als er een elektron bijkomt. De lading van het atoom is dan niet langer neutraal.
Lees over straling

Straling

Kosmische straling is een verzamelnaam voor deeltjes en lichtdeeltjes (fotonen) met een zeer hoge energie die ons vanuit de diepe ruimte bereiken. Hieronder bevinden zich geladen deeltjes, zoals elektronen en protonen, neutrino’s en hoog-energetische fotonen van gammastraling.

In bepaalde kernen zitten de nucleonen (protonen en neutronen) als het ware ongelukkig geschikt m.a.w. de atomen zijn onstabiel. Door gammastraling (γ-straling) of door hoog energetische elektromagnetische straling met een snelheid van 300.000 km/s uit te zenden gaan de nucleonen zich herschikken tot een meer stabiele vorm. Gammastraling een hogere energie dan ultraviolet licht en röntgenstraling. Het ioniserende vermogen daarentegen is lager dan dat van alfastraling

De energie van de deeltjes die de kosmische straling uitzendt loopt uiteen van rond de 10^9 elektronvolt tot enkele malen 10^20 eV. Kosmische straling biedt véél hogere energieën dan de grootste deeltjesversnellers, zoals CERN, die nog niet verder komen dan 10^12 eV…..

Ter vergelijking: deeltjes die uitgezonden worden door de zon hebben energieën tót ongeveer 10^12 eV en deze veróórzaken al verschijnselen zoals poollicht….deze zórgen al voor aangeslagen elektronen:

  • Geladen deeltjes botsen met zuurstof- en stikstofatomen en worden geïoniseerd. De atomen komen in een aangeslagen toestand. De fotonen die een zuurstofatoom vervolgens uitstoten zijn groen of bruin-rood. Dit is afhankelijk van de hoeveelheid energie die het atoom absorbeert. Stikstof stoot blauw of rood uit, blauw als het atoom een elektron terugwint, rood als het atoom vanuit aangeslagen toestand naar de grondtoestand terugkeert. Simpelweg omdat de elektronen overtollige energie krijgen. Deze energie wordt verpakt in energiepakketjes, golfpakketjes ook wel fotonen genoemd en daar hoort nou eenmaal een bepaalde golflengte bij (in nanometers uitgedrukt). Vrijgekomen energie levert dus een belangrijke bijdrage.

Het is bekend dat voor nóg hogere energieën, supernovae een belangrijke bijdrage leveren aan de vorming van elementen, dus aan alle denkbare atoomsoorten en hun isotopen, dus.
Deeltjes met energieën tot ongeveer 10^16 eV zijn afkomstig van supernova’s. Deeltjes met nóg meer energie kunnen zelfs aan galactische magneetvelden ontsnappen en kunnen dus een extragalactische oorsprong hebben. Hierbij wordt gedacht aan Gamma-Ray Bursts (GRB), aan actieve kernen van ver weg gelegen sterrenstelsels (super- zwarte gaten) en aan Hypernova’s of andere verschijnselen die met zeer energetische plasmajets gepaard gaan.


Een kenmerk van radioactiviteit is dat de straling vanzelf met de tijd afneemt. Hoe meer tijd er verstrijkt, hoe minder straling.  De instabiele elementen zoeken naar een nieuw evenwicht. Als ze dat evenwicht bereiken, is de radioactieve stof stabiel geworden en zendt het geen straling meer uit.
Hoe lang dat duurt, drukken we uit met halveringstijd. Dat is de tijd die nodig is om telkens de helft van de radioactiviteit kwijt te raken. Na twee halveringstijden is de radioactiviteit de helft van de helft. Dat is dus een kwart van de beginwaarde. Een paar halveringtijden

Radon-2223,8 dagen
Thorium-23214 miljard jaar


Het invangen van een neutron door een atoomkern vindt plaats met een proces dat neutronenvangst wordt genoemd (daarover later meer bij supernovae). Soms resulteert dit in een nieuwe, stabiele isotoop van het atoom, maar het kan ook leiden tot het ontstaan van radioactieve isotopen van elementen met een onstabiele atoomkern die door radioactief verval overgaan in andere elementen, of andere isotopen van hetzelfde element, die al dan niet stabiel zijn. Bij de vangst van een neutron komt de kern meestal in een aangeslagen toestand. De overtollige energie komt vrij in de vorm van gammastraling.

Een aangeslagen kern geeft
gammastraling af om de toegenomen energie kwijt te raken. Omdat de gevormde kern vaak een neutronenoverschot heeft treedt ook vaak bètastraling op. Er wordt een elektron met zeer hoge energie uitgezonden en het aantal protonen neemt daardoor toe met één.
In de regel zijn lichte elementen met een klein neutronenoverschot (of klein tekort) stabiel, dat wil zeggen niet-radioactief d.w.z. dat die niet vervallen in een andere atoomsoort.

Radioactief verval treedt op wanneer een isotoop spontaan wordt omgezet in een ander isotoop, waarbij een deeltje (een elektron, een proton of een alfadeeltje) wordt uitgezonden of gecapteerd (elektronenvangst). Dit gebeurt hoofdzakelijk met instabiele isotopen.

Een alfadeeltje bestaat uit twee neutronen en twee protonen. Het is identiek aan een kern van de 4Heisotoop van helium.

Bij het radioactief verval van zware elementen wordt er vaak een alfadeeltje uitgestoten. Dit kan zijn omgeving ioniseren. Dit verschijnsel staat bekend als alfastraling.

Alfastraling ontstaat in het α-vervalproces, waarin een atoomkern een 4He-kern uitzendt; daarmee verliest de radio-isotoop twee protonen en twee neutronen. Dit wordt op quantumniveau mogelijk gemaakt door het tunneleffect. Het massagetal wordt daarmee met vier verminderd en het atoomnummer met twee. Er wordt dus een compleet ander element gevormd.

Door het beschieten van materialen met neutronen kunnen er óók elementen met hogere atoomgetallen worden geproduceerd. Dit proces komt ook voor in de mantel van sterren en is daar verantwoordelijk voor de vorming van zwaardere elementen dan door kernfusie zouden kunnen ontstaan.

Kernfusie in sterren is het samensmelten van kernen van atomen, waardoor er nieuwere, zwaardere kernen van atomen ontstaan. In de zon bijvoorbeeld, wordt als laatste silicium omgezet in ijzer. Dat ijzer kan niet meer verder worden omgezet.
Zie ook dit bericht over dit onderwerp.

Neutronenvangst.

Neutronenvangst of protonenvangst 

Een atoomkern vangt een extern neutron of proton in, waarbij een al dan niet stabiele zwaardere isotoop van dat element wordt geproduceerd.

Elektronenvangst Een elektron uit een van de onderste elektronenschillen wordt ingevangen in de atoomkern, waarbij een proton in een neutron verandert onder uitzending van een neutrino.

Bij elektronenvangst wordt een elektron, meestal afkomstig uit de K- of L-schil (’t dichtsbij de kern), door een proton opgenomen. Daarbij wordt het proton (met het opgenomen elektron) omgezet in een neutron en een neutrino (een elektrisch ongeladen elementair deeltje…..per seconde wordt elke vierkante cm van de Aarde, loodrecht op de richting van de zonnestralen, gepasseerd door 65 miljard zonneneutrino’s)

Afbeeldingsresultaat voor wat zijn neutrino's
Een neutrino
is een verwant van de elektron, een minuscuul, ongrijpbaar en onzichtbaar deeltje afkomstig uit het heelal. Dit deeltje laat zich door nagenoeg niets tegenhouden, miljarden schieten er elke seconde dwars door je lichaam, dwars door de aarde, dwars door alles wat je je maar kan bedenken

Bij elektronenvangst wordt in plaats van een elektron uit te zenden een elektron, meestal uit de binnenste elektronenschil, van het atoom opgenomen in de kern.

Deze afbeelding heeft een leeg alt-atribuut; de bestandsnaam is Electron_capture_NT.PNG


Het opgenomen elektron laat een gat achter in de K- of L-schil. Dit gat wordt opgevuld door een elektron uit een hogere schil, onder uitzending van remstraling of röntgenstraling. Het is te danken aan deze straling dat verval via elektronenvangst te detecteren is.

Afbeeldingsresultaat voor röntgenstraling


Nucleosynthese

Nucleosynthese is het proces waarbij kernen van zwaardere elementen, bestaande uit protonen en neutronen, worden opgebouwd uit lichtere elementen. “Oerknal-nucleosynthese” is de vorming van de lichtste atoomkernen, waterstof, kort na de inflatie. Zelf gebruik ik liever de term Inflatie voor het doen ontstaan van het heelal. Dit proces moet echter niet verward worden met nucleosynthese, dat pas 200 miljoen jaar later begon in sterren.

Toen het heelal nog klein en heet was, ontstonden uit een kwantumfluctuatie in het allesoverheersende vacuüm eerst vrije quarks, elektronen en losse atoomkernen, die ongebonden door elkaar heen bewogen. Quarks zijn mathematische puntdeeltjes of liever (volgens de snaartheorie) minuscule snaartjes.


Van puntdeeltjes naar snaren.

Quarks en gluonen vlogen vrij rond in een zogeheten quark-gluonplasma. (gluonen zijn de dragers van de sterke kernkracht…glue = lijm).

Afbeeldingsresultaat voor quark gluon plasma

fase van materie die ontstaat bij extreem hoge temperaturen en dichtheid


In een latere fase zijn quarks protonen en neutronen gaan vormen, ingevangen door atoomkernen. Deze deeltjes werden in de kern bij elkaar gehouden worden door opnieuw de sterke kernkracht.

Afbeeldingsresultaat voor protonen


Protonen zijn stabiel, maar een vrije neutron vervalt in 886 seconden door de zwakke kernkracht met bètaverval tot een proton, een elektron en een elektron-antineutrino. Zo ontstond in het zeer vroege heelal een verhouding protonen: neutronen 7:1.
Eerst werd gedacht, dat de optredende reactie enkel vorming van deuterium was: n + p → D. Latere metingen en berekeningen toonden aan, dat in dit vroeg stadium ook al tritium, helium-3, helium-4 en lithium-7 ontstaan moeten zijn. Alle zwaardere elementen zijn pas later door nucleosynthese in sterren ontstaan, door nucleosynthese ongeveer 200 miljoen jaar later.

Afbeeldingsresultaat voor nucleosynthese van de elementen


Supernovae

Sterren die exploderen als supernova, zijn de bron van het hele periodiek systeem der elementen dat de ruimte ingeslingerd wordt.

Afbeeldingsresultaat voor periodiek systeem


Bij de extreem hoge temperaturen die kort vóór de supernova-explosie in de ster heersen, zijn allerlei kernreacties mogelijk, waarbij elementen worden gevormd die veel zwaarder zijn dan ijzer.

Het einde van een zware ster, zwaarder dan circa 8 zonnemassa’s “vlak voor” de explosie 

Afbeeldingsresultaat voor fusie in zware sterren

Na de heliumverbranding (die plaatsvindt in onze Zon) zijn nog vier stadia te onderscheiden: namelijk koolstof-, neon-, zuurstof- en siliciumverbranding. Het eindproduct van de siliciumverbranding is ijzer

In het binnenste van de ster worden de atoomkernen zo dicht op elkaar geperst, dat er uiteindelijk een supercompacte bal ontstaat die vrijwel uitsluitend uit neutronen is opgebouwd – kerndeeltjes zonder elektrische lading. Die neutronenkern heeft een middellijn van enkele tientallen kilometers, maar is een paar keer zo zwaar als de zon. Hij laat zich niet verder samendrukken, en de buitenste gaslagen van de ster, die met hoge snelheid naar binnen vallen, komen abrupt tot stilstand op deze bolvormige ‘muur’ van neutronen. Bij die klap komt zo veel energie vrij, dat de buitenlagen van de ster vervolgens het heelal in geblazen worden. De ster spat uit elkaar in een geweldige explosie, die honderd miljard keer zo helder kan zijn als de zon.

Het eindproduct van de siliciumverbranding is ijzer. Het vormen van steeds zwaardere elementen houdt dus op bij ijzer: bij elementen zwaarder dan ijzer, levert kernfusie geen energie meer op, maar kost kernfusie juist energie. Op het moment dat dit gebeurt, implodeert de sterkern vrijwel meteen. Hierbij komen vele neutrino’s vrij, die samen met een schokgolf zorgen voor een enorme explosie in de buitenste lagen, die wij zien als een van de meest extreme gebeurtenissen die zich in het heelal voordoen: een supernova.
In de overblijvende kern worden gedurende de explosie de elektronen de atoomkernen ingeduwd, waar ze samensmelten met protonen en neutronen. De zware ster implodeert dan tot een zeer klein en zwaar object: een neutronenster.

Afbeeldingsresultaat voor neutronenster

Het ineenstorten van een zeer zware ster tot een super zwaar zwart gat veroorzaakt een hypernova en hierbij ontstaan gammaflitsen.

Afbeeldingsresultaat voor gammaflitsen

Tijdens zo’n flits is de energie-uitstoot honderden malen groter dan de straling die afkomstig is van een supernova-uitbarsting.

Ioniserende straling: deze hoogenergetische straling ontstaat voornamelijk bij radioactiviteit, dit is eigenlijk het spontane uiteenvallen van atoomkernen. Na het uiteenvallen is de atoomkern veranderd van samenstelling, hij bevat meer of minder protonen en neutronen. Zo ontstaan er andere atoomsoorten en daarmee ook een andere isotoop van hetzelfde element, maar meestal een ander element.

Bronnen van straling die atomen ioniseren door elektronen uit de buitenste schil weg te slaan zijn Supernovae, Hypernovae, Gammaflitsers, Kosmische straling alsook alfastraling. de van de meest voorkomende vormen van ioniserende straling. 

Ioniserende straling bestaat in verschillende vormen. Men onderscheidt:

Bij Supernovae en Hypernovae worden atoomkernen gebombardeerd met neutronen, totdat elementen binnen enkele seconden tot aan de zwaarste elementen gevormd worden.  Al deze zwaardere elementen worden vervolgens o.a. door de hele Melkweg verspreid door de immense kracht van de supernova.  Sterontploffingen zijn verantwoordelijk voor het veranderen van de samenstelling van het gas en atomen waaruit elke generatie sterren zich vormt. Zonder super- of hypernova-explosies zouden er geen zware elementen in het interstellaire gas zijn. Zouden er ook geen isotopen zijn van de atoomsoorten.

Er zou geen silicium zijn om rotsachtige planeten te vormen, geen zuurstof om water te vormen, geen van de elementen waarvan we hier op onze planeet afhankelijk zijn. Het is het materiaal waarvan onze hele aardse natuur inclusief wijzelf zijn gemaakt.

Afbeeldingsresultaat voor atomen en moleculen interstellaire wolken

Uit waarnemingen met onder andere het Infrared Space Observatory (ISO) en de Amerikaanse Spitzer Space Telescope blijkt dat er een enorme variatie aan atomen. isotopen en moleculen bestaat in gigantische gas-en stofwolken: er zijn nu meer dan 150 verschillende interstellaire moleculen bekend……

Door alle genoemde straling die aanwezig is in heelal, kan dit dus tot atoom- en moleculevorming leiden in gigantische gas-en stofwolken tussen de sterren. Met inbegrip van de aan alle atomen gebonden wel of niet radioactieve isotopen, zijn de enorme atomaire en moleculaire variaties dus ook terug te vinden op alle planeten van ons zonnestelsel.

Hiermee begin ik aan mijn ontrafeling van het Periodiek systeem der elementen, dat aan de Russische chemicus Dmitrij Ivanovič Mendeljejev in een droom werd geopenbaard.

Metalen en niet-metalen

Een belangrijke onderverdeling van de elementen in het periodiek systeem is die in metalen en niet-metalen. In het periodiek systeem hieronder zie je hoe die onderverdeling is. Merk op dat de meeste elementen tot de metalen worden gerekend.

Afbeeldingsresultaat voor periodiek systeem van de elementen aljevragen

Hoe is het periodiek systeem opgebouwd? – Aljevragen.nl

Om een duidelijk overzicht te geven van de 7 periodes en 18 groepen de volgende afbeelding

375px-periodic_table_(polyatomic).svg

De horizontale rijen van de tabel zijn de 7 periodes, de verticale kolommen zijn de 18 groepen.
De elementen met atoomnummers 58 (Ce) tot en met 71 (Lu), de lantaniden, en 90 (Th) tot en met 103 (Lr), de actiniden, worden onderaan in aparte rijen geplaatst.

Alle elementen zijn gerangschikt naar opklimmend atoomnummer en overeenkomsten in chemische eigenschappen.

Periodiek Systeem

Het atoomnummer is gelijk aan het aantal protonen dat in de kern aanwezig is.
  – Beryllium (Be) heeft atoomnummer 4 en bevat dus 4 protonen.
Elektronen bepalen de chemische eigenschappen van het atoom, en er zijn net zoveel elektronen als protonen in de kern (anders zou een atoom elektrisch geladen zijn). Beryllium heeft dus 4 elektronen.

Massagetal

Het massagetal is de som van het aantal protonen en neutronen in een atoomkern. Protonen zijn positief geladen, neutronen zijn ongeladen deeltjes. De atoomkern is dus positief geladen. Rondom kern bevindt zich een negatief geladen elektronenwolk. De negatief geladen elektronenwolk rond de kern compenseert de positieve lading van de kern zodat het atoom als geheel elektrisch neutraal is.

De meeste atomen kunnen meerdere massagetallen hebben. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat het aantal neutronen in de kern kan variëren. Het aantal protonen in een bepaald atoom (het atoomnummer) is echter altijd hetzelfde.

Voorbeeld
Helium (He) heeft atoomnummer 2. Dit betekent dat helium 2 protonen heeft. Om te weten hoeveel neutronen helium heeft kijken we naar het massagetal (Binas-tabel 25). .


De atoomkernen van drie heliumisotopen
D

Isotopen van dezelfde atoomsoort, dus met hetzelfde atoomnummer verschillen van elkaar in het aantal neutronen.

Chemische Bindingen

Even terug naar de Supernova-explosie. Daar werden immers elementen de ruimte ingeslingerd, voornamelijk gassen. In gassen bewegen atomen zich in alle richtingen door elektromagnetische velden: aantrekkingsvelden. Er bestaat nou eenmaal een aantrekkende kracht tussen twee of meer atomen. Het is niet eens “alsof”, maar atomen ‘voelen elkaar aan’ en verbinden zich…..

Soms lijkt de chemie op tovenarij…...uit het zeer brandbare waterstofgas en het eveneens brandbare zuurstofgas kan door reactie water gevormd worden.

Element Clipart hydrogen 19 - 1194 X 1300

Video schrödingers-cat-a-thought-experiment-in-quantum-mechanics-chad-orzel. Met hierin animatie covalente binding  watermolecule door superpositie elektronen

Superpositie lees je in dit artikel quantummechanica-info

Bindingstypen

  • Atoombinding ook wel covalente binding genoemd, is een binding tussen twee niet-metaalatomen. De atoombinding wordt gevormd door een zogenoemd gemeenschappelijk elektronenpaar tussen de atomen: één elektron van een atoom vormt samen met één elektron van een ander atoom een elektronenpaar. De atoombinding wordt aangegeven met een streepje in de structuurformule.
    Het aantal atoombindingen dat een atoom kan aangaan met een ander atoom noemen we de covalentie van een atoom.
Koolstof (C) heeft covalentie 4, Waterstof (H) covalentie 1, en Zuurstof (O) covalentie 2

Moleculaire stoffen

  • De vanderwaalsbinding is een zwakke binding die plaatsvindt tussen moleculaire stoffen. De sterkte van de binding hangt vooral af van de grootte van het molecuul: moleculen met een grotere massa oefenen dus een sterkere vanderwaalsbinding op elkaar uit dan moleculen met een kleinere massa. Moleculaire stoffen zijn stoffen die uitsluitend bestaan uit niet-metaalatomen.
  • Een waterstofbrug is een binding die plaatsvindt tussen moleculen. De moleculen waartussen een waterstofbrug kan voorkomen bevatten een waterstofatoom dat verbonden is aan een zuurstof- en/of stikstofatoom. Het H-atoom slaat als het ware een brug tussen twee moleculen.
Vereenvoudigde voorstelling van de vorming van waterstofbruggen.

In het DNA van levende cellen zijn de stikstofbasen van de beide nucleotidenketens door waterstofbruggen verbonden
  • Een metaalbinding is de binding van positieve metaalionen door vrij bewegende elektronen. Chemisch gezien zijn metalen stoffen die zijn opgebouwd uit metaalatomen.

Het gaat hierbij om elektronen die in de buitenste schil zitten van zo’n atoom, relatief ver van de kern, en in een relatief onstabiele situatie omdat die schil niet vol is. Met een beetje energie sla je al makkelijk eens wat elektronen “los”. Zo’n atoom raakt dus vrij makkelijk eventjes een elektron kwijt aan buurman A, maar kan er dan nét zo makkelijk eentje terug krijgen van buurman B, C, D, E of F als van A. Dat gaat in het ene metaal overigens ook veel beter dan in het andere. 

  • De valentiebinding. Met het begrip valentie wordt het maximale aantal atomen aangegeven, dat een chemische verbinding kan aangaan met een gegeven ander atoom. De binding kan hierbij zowel covalent als ionair (tussen ionen) van aard zij. Voor tal van elementen kan het aantal bindingen dat kan worden aangegaan – en daarmee dus ook de valentie – sterk variëren van verbinding tot verbinding.
  • Een covalente binding is een binding tussen atomen waarin de atomen een of meer gemeenschappelijke elektronenparen hebben. Niet-metalen gaan met elkaar covalente bindingen aan.
Afbeeldingsresultaat voor een covalente binding
  • Een elektronenpaar is een paar van elektronen in de buitenste schil van een atoom dat niet voor een valentiebinding gebruikt wordt. Deze elektronenparen horen bij het betreffende atoom, maar kunnen een tijdelijke band met een ander deeltje vormen. In dat laatste verband wordt ook vaak gesproken van een vrij elektronenpaar.
  • Een vrij elektronenpaar is een paar van valentie-elektronen dat niet betrokken is in een chemische binding.
  • Valentie-elektronen bevinden zich in de buitenste schil van de elektronenwolk, in een nog niet helemaal opgevulde elektronenschil, de valentieschil. Deze buitenste elektronen zijn het zwakst aan de atoomkern gebonden en worden daarom makkelijk afgestaan aan andere atomen, om op hun beurt weer een gevulde schil te krijgen. Deze elektronen bepalen op welke wijze een atoom door chemische bindingen met naburige atomen tot een molecuul verenigd kan zijn. De valentie van een atoom is het aantal bindingen dat een atoom kan aangaan met andere atomen.

Elektronenconfiguratie tot slot geeft aan, hoe de elektronen van een atoom over de verschillende energieniveaus zijn verdeeld.

deze shro-atom-1.gif
Het atoommodel kent energieniveaus om de positie van de elektronen aan te geven

Video elektronenconfiguratie energy-levels-energy-sublevels-orbitals

Erwin Schrödinger, een Oostenrijkse natuurkundige, beschreef de beweging van elektronen met golvingen in de elektronenwolk.

SCHRÖDINGER’S ATOMIC MODEL              Orbits Vs. Orbitals   2-D path                  3-D path   Fixed distance from    ...

Instead of being organized in Bohr’s 2-D orbits, electrons are actually found in 3-D orbitals. Each orbital defines an area where the probability of finding an electron is high. These orbitals are known as electron “clouds”.
atm1
Atomen variëren in grootte van miljoenste millimeters……dit heeft te maken met de grootte van de elektronenwolk.

Het kleinste atoom waterstof heeft een diameter van een halve Ångström. 1 Ångström = 100 picometer  = 10 miljoenste mm 0,5 Ångström = 50 Picometer = 5 miljoenste mm

Het kan overigens dat ik me vergis met het omrekenen van picometers in millimeters. Het zijn de allerkleinste afmetingen op nano- en quantumschaal.

Video Orbits or better Orbitals how-small-is-an-atom

Ik ga me nu verder verdiepen in de quantumfysica-van de-schrödingervergelijking

De cyclus is nu rond

Mijn eerste volzinnen waren:

…..Al het leven is, letterlijk ‘in wezen‘, gebaseerd op het vermogen van cellen om zich te delen in genetisch gelijkwaardige ‘dochtercellen’. Het proces dat zich afspeelt vanaf het samensmelten van twee cellen tot haar eigen splitsing en weer verder….en ik vervolgde met ‘de chemie van het denken en bewustzijn’…..

Het leven begint met een organische samenstelling van koolstof- waterstof-en zuurstofatomen

Hormonen regelen het menselijk bewustzijnsniveau en maken het denken mogelijk. In de Pijnappelklier worden immers hormonen geproduceerd die invloed uitoefenen op ons denken.

Serotonine en melatonine molecuul, hormoon van geluk en slaap hormoon. Structurele chemische formule royalty free serotonine en melatonine molecuul hormoon van geluk en slaap hormoon structurele chemische formule stockvectorkunst en meer beelden van antidepressiva
Het Serotonine- en Melatonine-molecuul, de hormonen van geluk en slaap

Koolstof-, waterstof-, zuurstof- en stikstofatomen en hun isotopen zijn slechts 4 van de 94 elementen, die hier sinds de begintijd van de Aarde voorkomen. 10 natuurlijke elementen zijn ontstaan tijdens het vervallen van die ‘oerelementen’ en de elementen met atoomnummer 95 tot 118 van het Periodiek Systeem zijn enkel gesynthetiseerd in laboratoria. Elk element heeft een klein of een groot aantal isotopen.

Atomen en atomaire deeltjes voelen elkaar aan door de sterke- en de zwakke kernkracht die in elk atoom, in elk atomair deeltje, protonen, neuronen en elektronen, én in deeltjes binnen die deeltjes, de quarks, al bijna 14 miljard jaar aanwezig zijn. Het is echter niet direct mijn bedoeling om hier te spreken van een bewustzijn in deze minuscule quantumdeeltjes, maar mogelijk tóch een vorm ván……..

Het onverklaarbare van dit alles werd vanaf de oertijd van de mens in vertrouwen gegeven aan goden. Daarna kwam er een verscheidenheid aan godsdiensten en werd er een godheid in vertrouwen genomen aan wie alles wat er is inclusief de schepping van het universum werd toevertrouwd.

Maar ik ben ervan overtuigd, dat het universum er al lang was en dat al de krachten en deeltjes ‘ontkiemd zijn’ nadat het universum een extreem
exponentiële uitdijing kende, zo’n 14 miljard jaar geleden. De golvingen ervan ondervinden we nog dagelijks, in de golfbewegingen van alles in en om ons heen…….

Afbeeldingsresultaat voor inflatie heelal


Uitgelicht

Celcyclus

Al het leven is, letterlijk ‘in wezen‘, gebaseerd op het vermogen van cellen om zich te delen in genetisch gelijkwaardige ‘dochtercellen’. Het proces dat zich afspeelt vanaf het samensmelten van twee cellen tot haar eigen splitsing en weer verder…..

Een mens bestaat uit zo’n 37,2 biljoen cellen. (biljoen is miljoen x miljoen…..dus een mens heeft zo’n 37.200.000.000.000 cellen).

We gaan ons nu op nanoschaal begeven:

  • Eén nanometer (nm) is ’n miljoenste mm
  • Diameter menselijke haar is 80.000 nanometer

Een gemiddelde lichaamscel heeft een diameter van ongeveer vijftien micrometer:   15 μm = 0,015 mm. (1 μm is één micrometer = ’n duizendste mm) dat is net zo dun als de helft van een vel aluminiumfolie. Een gemiddelde cel weegt ongeveer vijf nanogram = 5 miljardste gram….

Het meest verbazingwekkende is, dat het nu volgende zich uiterst nauwkeurig en perfect op elkaar afgestemd afspeelt in een voortdurend continu en nauwgezet proces…ongewilde mutaties uitgezonderd, daarover later meer.

En om dit alles te begrijpen moeten wij een universitaire studie volgen, omdat het eenvoudige proces zeer ingewikkeld uitgelegd dient te worden met encyclopedische termen. Het is vooralsnog volslagen onbegrijpelijk, dat deze in wezen vanzelfsprekende processen plaatsvinden in een minuscuul celletje met een afmeting van slechts enkele duizendsten van een millimeter……

    Afbeeldingsresultaat voor menselijke cel

               cel door elektronenmicroscoop

Binnenin deze cel met een diameter van 0,015 mm bevinden zich maar liefst 13 Organellen met ieder een eigen cruciale functie.
Ongeveer 300 miljard cellen worden dagelijks vervangen. Al deze cellen worden niet even snel vernieuwd : volgens hun functie worden ze na enkele dagen al of pas na jaren vervangen. Cellen hebben dus een eigen leeftijd.

Skeletcellen kunnen enkele tientallen jaren leven, spiercellen uit het ademhalingsstelsel  15 jaar, en alle neuronen (zenuwcellen) zijn zo oud als jezelf bent. Van alle hartcellen wordt jaarlijks vanaf je twintigste ongeveer 1% vervangen.
De meeste cellen delen zich gemiddeld om de 3 tot 4 maanden…..dus vanwege de gigantische hoeveelheid van 37,2 biljoen cellen is er een voortdurend en continu proces gaande van vervanging of deling en van apoptose (het afsterven van een cel).

Celdeling

Afbeeldingsresultaat voor celdeling ask

Hoe weten cellen wanneer ze moeten delen?

Celdeling begint met chemisch signaal om tot reproductie over te gaan…..“Bereid je voor om je te reproduceren….”

Afbeeldingsresultaat voor kinase

  • Eiwitkinasen en fosfatasen reguleren biologische signalen door te werken als enzymen, die fosforylatie (activering) en defosforylatie (inactivering) in biologische organismen katalyseren (versnellen).  Kinase is een enzym dat een fosfaatgroep aan een molecuul toevoegt  Een fosfatase is een enzym dat een fosfaatgroep juist afbreekt van een molecuul. 
  • Fosforylering gekatalyseerd door proteïnekinasen zendt inkomende signalen opnieuw uit door de substraten van de proteïnekinasen te activeren. Signaaloverdracht zal worden beëindigd door defosforylering (inactivering) van hun substraten, een reactie die wordt gekatalyseerd door eiwitfosfatasen.
  • Een substraat is in de biochemie een stof die via een chemische reactie wordt omgezet met behulp van een enzym als katalysator. Het enzym gaat daarbij tijdelijk een verbinding aan met het substraat. Nadat het substraat is afgebroken komt het enzym weer vrij.

Iets simpeler uitgelegd:

De signalen werken als aan-/uitknoppen die de cellen ‘vertellen’ wanneer ze moeten beginnen en stoppen met delen. Cellen regelen hun celdeling door met elkaar te communiceren. Dit doen ze door middel van chemische signalen van speciale eiwitten genaamd cyclinen.

Cyclinen vormen een eiwitfamilie die een belangrijke rol speelt bij de celcyclus door het activeren van kinase-eiwitten. Kinase is een verzamelnaam voor een groep enzymen, die een fosfaatgroep kan aanbrengen op een ander eiwit. Een kinase verbruikt bij deze een katalysatiereactie….die de snelheid van een bepaalde chemische reactie beïnvloedt zonder zelf verbruikt te worden.

Deze schakelfunctie kan op deze manier chemische reacties in de cel aansturen en vormt een belangrijke factor in de cel-interne signaaltransductie, dit is het doorgeven van signalen binnen een cel. Deze signalen worden weer doorgegeven via ‘paden’ van voornamelijk eiwitten. Naast de signalen binnen de cel komen er ook signalen van buiten de cel met speciale signaalstoffen, zoals hormonen, neurotransmitters en andere moleculen.

Een eiwit kan bijvoorbeeld ‘geschakeld’ worden door een fosfaatgroep op een bepaalde positie aan te hechten door een kinase. Op die manier kan een signaal door de cel geleid worden naar de plek waar dat nodig is, waarna er iets met de cel kan gebeuren, bijvoorbeeld beweging, doodgaan (of niet), starten met deling, enz.

Fasen van celdeling

De celcyclus bestaat uit vijf delen. De G0-fase, de G1-fase, de S-fase, de G2-fase en de M-fase. De G1-fase, S-fase, en G2-fase bij elkaar noemen we de interfase.

Afbeeldingsresultaat voor fasen celdeling

Celcyclus en fasen

G0-fase (G nul-fase)

Als een cel in de G0-fase zit, dan doet de cel gewoon zijn werk. Kliercellen produceren dan sappen, zenuwcellen geleiden dan elektrische impulsen en spiercellen zorgen dan voor beweging. De cellen in de G0-fase vervullen gewoon hun functie voor het organisme waar ze deel van uit maken. De cel bezit 46 strengen DNA, min of minder gecondenseerd, maar in het algemeen kan je spreken over chromatine..
G1-fase
Vanuit de G0-fase kan de cel terecht komen in de G1-fase. De cel gaat zich voorbereiden op een mogelijke celdeling. De cel heeft nog steeds 46 strengen DNA.
S-fase
In deze fase van de celcyclus gaat de cel zich voorbereiden op de naderende celdeling. Omdat na de celdeling alle dochtercellen weer 46 chromosomen moeten hebben, zorgt de cel ervoor dat in de S-fase al het DNA gekopieerd wordt. Voor een menselijke cel geldt dan dat er van elke streng DNA een kopie wordt gemaakt. Een cel in de S-fase van zijn leven heeft 92 strengen DNA in de celkern.
G2-fase
De cel gaat zich voorbereiden op de naderende kerndeling. De celkern heeft nog steeds 49 strengen DNA, die nog maar matig zijn opgerold tot chromatine.
De M-fase
De cel gaat zich daadwerkelijk delen. De celkern moet er zorg voor dragen dat het DNA nu heel goed opgevouwen wordt. De 92 strengen DNA wordt nu maximaal opgevouwen (gecondenseerd) tot 46 chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit twee chromatiden. De twee chromatiden van het chromosoom zijn exacte kopieën van elkaar.

  • De duur van de verschillende fasen is afhankelijk van het celtype en het organisme. Gemiddeld duurt in een celcultuur een celdeling 12 tot 24 uur.
  • Om de cyclus goed te begrijpen moet het duidelijk zijn dat de erfelijkheidsdrager van de cel zich in verschillende (drie) fasen kan bevinden. Fasen mitose 

Chromosoom 1: Chromatide 2: Centromeer 3: Korte arm 4: Lange arm

Interfase en stadia van de mitose

Interfase (inter = tussen): Gedurende het grootste deel van de celcyclus in deze interfase, is het DNA langdradig en onzichtbaar aanwezig in de celkern. De langdradige DNA-kluwen in de celkern wordt chromatine genoemd. Binnen de celcyclus verkeren cellen de meeste tijd in het stadium interfase. Interfase wordt beschouwd als de fase waarin cellen hun “normale” celfunctie uitvoeren, met name nutriënten (voedingsstoffen) opnemen, groeien, DNA aflezen en eiwitten aanmaken en waarin ze zich op de mitose voorbereiden door hun DNA te repliceren. In interfase kunnen soms nucleoli  (kernlichaampjes) of een enkele nucleolus  in de kern door een elektronenmicroscoop als bolvormige objecten onderscheiden worden.

Profase: de voorbereidingsfase, het eerste stadium van de mitose (celdeling).           Vroege profase: de chromosomen beginnen te spiraliseren.                                       Midden profase: de kernmembraan en de kernlichaampjes  fragmenteren en verdwijnen. De centrosomen(spoellichaampjes bestaande elk uit een paar centriolen komen alleen voor in dierlijke cellen), die in de G2-fase verdubbeld zijn, gaan nu uiteen. Een centriool heeft de vorm van een cilindertje, opgebouwd uit negen groepjes van drie microtubuli (buisjes) die gerangschikt zijn als de schoepen van een watermolen. 

Afbeeldingsresultaat voor centrosomen   Afbeeldingsresultaat voor spoellichaam spindles zijn microtubili video

  • Microtubili zijn holle buisjes, opgebouwd uit een soort ‘nano-lego’ die stevigheid geven aan een cel. Ook vormen ze een soort rails waarlangs allerlei onderdelen binnen de cel kunnen worden getransporteerd. Bij de celdeling worden ze bijvoorbeeld gebruikt om de chromosomen van elkaar te scheiden.
  • (zie video microtubili) In dierlijke cellen ligt net buiten de kernmembranen, het centrosoom (spoellichaampje), dat zich bij de kerndeling verdubbelt, waarna elk centrosoom zich langzaam naar één kant van de kern beweegt. Geleidelijk ontwikkelt zich in de buurt van elk van de centrosomen een structuur van draden, de spoelfiguur. Als de centrosomen bij de dierlijke cel elk aan één kant van de kern aangekomen zijn, is er een netwerk van draden ontstaan dat de gehele kern omspant. Deze draden zorgen ervoor dat de chromosomen in de cel (die bij de celdeling los in het cytoplasma zitten) in het midden gehouden worden.

Late profase: alle chromosomen zijn gecondenseerd tot staafvormige structuren die onder een lichtmicroscoop zichtbaar zijn. Ze bestaan nu uit twee chromatiden die op het centromeer nog aan elkaar vastzitten. Het centromeer deelt het chromosoom in twee armen.

Mitosis, Ciclo celular, Fase M, El ciclo celular, Mitosis celular, Bilogia, Que es la motisis, Division celular, Citocinesis, celula diploide, Cromosomas, Haploide, Profase, Prometafase, Fases de la mitosis, Metafase, Anafase, Telofase, mitosis y meiosis, mitosis celular, mitosis celular en español, mitosis en español, mitosis fases, mitosis en español explicacion, mitosis y meiosis educatina, reproduccion celular, reproduccion celular biologia, Reproducción celular, Mitosis y Meiosis. metafase GIF

Metafase (meta = midden): de middenfase. De chromosomen gaan weer in het equatoriale vlak tussen de polen liggen. Deze fase is afgelopen zodra de chromatiden loslaten, doordat het centromeer zich in tweeën deelt. De twee chromatiden vormen nu elk een zelfstandig chromosoom. De metafase is de fase waarin de chromosomen het duidelijkst bestudeerd kunnen worden. In de metafase zijn de chromosomen volledig gespiraliseerd. Er ontstaat een spoelfiguur van microtubuli (draadvormige structuren bestaande uit tubuline polymeren) van pool tot pool en van pool tot centromeer.

metáfase mitosis, cell, cycle, prophase, metaphase, anaphase, telophase, cytokinesis, chromosomes, spindle, fibers, DNA metafase GIF

Anafase (ana = opwaarts): de verdelingsfase. Van elk chromosoom worden de twee chromatiden aan een spoelfiguur van microtubuli gehecht zijn, uit elkaar getrokken richting tegenoverliggende polen. Elk losse chromatide wordt vanaf nu weer als chromosoom beschouwd. De centromeren worden gesplitst en de chromatiden worden over de bedrading van de microtubili naar de tegenoverliggende polen getrokken

Afbeeldingsresultaat voor anafase

Telofase (telos = eind): de eindfase. Dit is de afrondingsfase van de kerndeling. De spoelfiguur verdwijnt, de chromosomen despiraliseren, er ontstaat een nieuw kernmembraan en de nieuwe kernlichaampjes (nucleoli) worden zichtbaar.
 Cel in telofase

Tijdens de telofase despiraliseren de chromosomen en worden weer lange dunne draden (chromatine), die niet van elkaar te onderscheiden zijn met de lichtmicroscoop. De nucleoli verschijnen weer. De chromosomen worden opnieuw ‘verpakt’ in een kernenvelop en de vorming van twee complete kernen is dan voltooid. Alle resterende microtubili van de spoelfiguur depolymeriseren (uit elkaar gaan). Nadat de telofase ten einde is gekomen, is het resultaat twee nieuwe kernen. Hiermee is de mitose beëindigd.

Cytokinese (kytos = leeg vat = cel, en kinesis = beweging): de verzelfstandiging van de twee dochtercellen. Gedurende de cytokinese, die op de eigenlijke mitose aansluit wordt het cytoplasma van de twee dochtercellen via een tussenmembraan gescheiden. De scheiding van de twee nieuwe cellen gebeurt door insnoering van de celmembraan.

Het DNA

Eerst even dit:

DNA moleculen ontdekt in interstellaire ruimte

Afbeeldingsresultaat voor Bouwstenen DNA en aminozuren ontdekt in de ruimte   Afbeeldingsresultaat voor Bouwstenen DNA en aminozuren ontdekt in de ruimte

Vooraf is het noodzakelijk te weten hoe het DNA is opgebouwd.

 Van DNA naar eiwit

Genen zijn stukjes DNA die coderen voor een erfelijke eigenschap. Het gehele menselijke genoom bestaat ongeveer uit 20.000 genen. Een mens is dus het product van 20.000 erfelijke eigenschappen die verdeeld liggen over 46 chromosomen. Het gen codeert voor het eiwit. Een eiwit kan een erfelijke eigenschap tot uiting brengen, zoals bloedgroep of ….de kleur van een bloem. In tegenstelling wat je zou vermoeden, bestaat slechts een klein deel van alle DNA in een cel uit genen. De rest is DNA dat niet codeert voor eiwitten.

Het genoom

  • Het gehele erfelijke materiaal van een individu/organisme. Het genoom van de mens bestaat uit 46 chromosomen met daarop ongeveer 20.000 erfelijke eigenschappen.

Nucleotiden

Nucleotiden zijn bouwstenen van het DNA bestaande uit een fosfaatgroep, een desoxyribose (eenvoudige koolhydraten) en een stikstofbase. Er zijn vijf nucleotiden. Guanine (G) Cytosine (C) Adenine (A) en Thymine (T) en Uracil (U).                     Nucleotiden ‘voelen’ dat ze energie en signalen af kunnen geven binnen een cel.

  • Fosfaat is een verbinding van fosfor met zuurstof. Fosfaatverbindingen spelen een belangrijke rol in de energievoorziening. Zo is het molecuul adenosinetrifosfaat (ATP drager van chemische energie). In ons bloed regelt fosfaat de zuurgraad. De grootste hoeveelheid fosfaat vinden we terug in onze botten en
  • Desoxyribosen zijn de eenvoudigste koolhydraten (suikers), het zijn verbindingen van koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen
  • Stikstofbasen  de basen/onderdelen van het DNA. Er bestaan vier stikstofbasen voor de bouw van het DNA: Thymine, Cytosine, Guanine en Adenine.  In de volgorde van deze stikstofbasen liggen onze erfelijke eigenschappen geschreven.

Nucleobasen

De Nucleobasen voor DNA zijn de stikstofbasen adenine, thymine, cytosine en guanine….afgekort met de letters A, T, C en G.  Het zijn alle 4 stikstofbasen.
Aangezien het DNA bestaat uit een dubbelstreng, worden er tussen de basen waterstofbruggen gevormd.

Waterstofbruggen

Een waterstofbrug (H-brug) is een zwakke chemische verbinding die voorkomt tussen polaire -/+ moleculen.

Afbeeldingsresultaat voor waterstofbruggen dna

Een waterbrug ontstaat als een positief geladen waterstofatoom wordt aangetrokken wordt door een negatief geladen atoom van een ander molecuul. In levende cellen ontstaan waterstofbruggen meestal tussen negatief geladen zuurstof- en/of stikstofatomen.

DNA en chromosomen

Wat is nu eigenlijk het verschil tussen DNA en een chromosoom. Allebei zijn ze aanwezig in de celkern en beide zijn de erfelijkheidsdragers van het organisme. DNA is een extreem lang molecuul, van wel 2 meter lang….. Tijdens de deling in de celcyclus is het handig als de 46 lange strengen DNA netjes geordend worden. DNA kan zichzelf ordenen door zich dubbel te spiraliseren. Dit ordenen begint bij het binden van eiwitten (histonen) aan het DNA. Het zijn dan eiwitballetjes dat nog het meest op een kralenketting lijkt.

Afbeeldingsresultaat voor histonen

Deze kralenketting kan zich vervolgens gaan spiraliseren. Je spreekt dan niet meer van histonen omwikkeld door DNA, maar van chromatine. Als nu het chromatine zich ook nog eens gaat spiraliseren (tweede spiralisatie) dan ontstaat er een chromosoom. Een chromosoom is dan dus eigenlijk: dubbel gespiraliseerd DNA omwikkeld rondom eiwitten.

Het genoom, alle erfelijke eigenschappen bij elkaar, ligt op 46 chromosomen die zich in de celkern bevinden. Deze 46 chromosomen (2×23) bevatten gezamenlijk ongeveer 20.000 erfelijke eigenschappen. De bouw van het DNA-molecuul is in wezen verrassend simpel.

  • Een ruggengraat bestaande uit suiker- en fosfor moleculen en de treden van de trap die opgebouwd zijn met maar vier letters. G, C, A en T.
  • Het zijn deze vier letters van de treden van de trap, waarmee het leven van een organisme al 2,5 miljard jaar wordt geschreven in genetische codes.

De genetische code

Fragmenten van de genetische code – de vertaling van DNA naar eiwitten – die coderen voor een specifieke eigenschap wordt een gen genoemd. Op basis van deze code wordt door de Ribosomen, het Endoplasmatisch reticulum en het Golgiapparaat de eiwitten geproduceerd waar het organisme uit is opgebouwd.
In wezen is de genetische code een concept waarmee de cel eiwitten kan produceren.    Dit ontwerp is tijdens het eerste leven op Aarde al in gang gezet.

In ondiepe zeeën hadden zich allerlei organische moleculen, zoals eiwitten en organische zuren gevormd. Die werden onder invloed van energie (uit bliksem, vulkaanuitbarstingen en kosmische straling) gevormd uit anorganische stoffen. Vroege nucleïnezuurketens van nucleotiden, ontwikkelden het vermogen om zichzelf te verdubbelen en uiteindelijk om de aanmaak van eiwitten aan te sturen.
Sommige nucleïnezuurketens en eiwitten werden omsloten door uiterst kleine omhulsels: membranen. Membranen bestaan uit vetachtige moleculen en maken wisselwerking tussen eiwitten en nucleïnezuurketens mogelijk in een relatief beschermde omgeving. Op die manier werden de eerste bacteriën gevormd. 

DNA in een bacterie

Het erfelijk materiaal van de bacterie bestaat uit precies dezelfde bouwstenen als bij mens, dier en plant, namelijk uit DNA. De volgorde van de basen in het DNA bepaalt de volgorde van de aminozuren in het eiwit , en hiermee de eigenschappen van dit eiwit. Een eiwit is weer verantwoordelijk voor een bepaalde eigenschap, zoals Replicatie= kopiëren van het DNA

Replicatie

Replicatie van het DNA vindt plaats in de eerder genoemde S-fase in de celcyclus.

Mutaties

Bij de meeste mutaties die een rol spelen in de evolutie gaat het vaak om heel kleine veranderingen in het erfelijke materiaal.

Het positieve effect over opvolgende generaties kan aanleiding geven tot heel nieuwe eigenschappen en op termijn zelfs tot een nieuwe soort. Vele mutaties ontstaan echter spontaan en zijn meestal het gevolg van toevallige foutjes bij het kopiëren van het DNA tijdens de S-fase van de celcyclus, maar ze kunnen ook ontstaan tijdens de normale werkingsfase van de cel. Andere worden veroorzaakt door fysische of chemische invloeden uit de buitenwereld.

Celdeling en de verdubbeling van DNA zijn zulke complexe processen dat het niet verwonderlijk is dat er af en toe iets fout gaat.

  • Eigenlijk is het onvoorstelbaar dat het zo vaak goed gaat….

Het negatieve effect bij mutatie

….als rode kreeftjes….

Kanker wordt veroorzaakt door mutaties in het erfelijk materiaal van een cel. Door deze mutaties in het erfelijk materiaal verkrijgen de cellen met gemuteerd DNA eigenschappen die ze voorheen niet hadden. Een gezonde cel zou doodgaan bij een foute celdeling, maar voor een kankercel zijn die fouten juist prettig…..

Tijdens de celdeling worden alle chromosomen van de moedercel eerst gekopieerd en vervolgens verdeeld over twee dochtercellen. Als er in de voorbereidingen van deze chromosoomsplitsing iets fout gaat, treden er correctiemechanismen in werking en wordt de celdeling stopgezet. Tenminste, bij gezonde cellen. Kankercellen trekken zich van een verkeerde chromosoomsplitsing niks aan en gaan gewoon door met delen.

Is kanker erfelijk?

  • Erfelijkheid speelt maar een kleine rol bij het ontstaan van kanker, bij 5 tot 10% van de tumoren blijkt het erfelijk te zijn.

Een gezonde levensstijl, dus niet roken, matig alcoholgebruik en voldoende bewegen, biedt ook geen garantie. Onderzoekers verklaren het risico op het krijgen van kanker door het bijeffect van de celdeling. Bij iedere celdeling moet het gehele DNA van de cel gekopieerd worden en hierbij kunnen fouten ontstaan. Als deze plaatsvinden in de genen van de celgroei, dan kan dat tot een tumor leiden.

Kankercellen
Normale, gezonde cellen in ons lichaam wachten op een signaal van buitenaf voordat ze gaan delen. Zo’n signaal is een molecuul, een zogenoemde groeifactor, die de buurcellen afgeven en opgevangen wordt door een soort antenne aan de buitenkant van de cel. De antenne geeft het signaal door naar binnen, waarna het delingsproces start. Kankercellen apen die groeistimulerende signalen na. Ze maken antennes die ook zonder een groeifactor doen alsof ze een signaal hebben gekregen. Hierdoor blijven de kankercellen delen zonder dat daar opdracht voor gegeven is. Je zou kunnen zeggen dat hun moleculaire gaspedaal continue is ingedrukt. Bovendien luisteren kankercellen niet meer naar signalen die ze vertellen te stoppen met delen.

  • Als een tumor groeit, worden de andere cellen eromheen in elkaar gedrukt. Deze cellen sturen als waarschuwing chemische signalen die in een normale cel de celdeling stoppen. Kankercellen zijn ongevoelig voor die stopsignalen en gaan gewoon door met delen. Kortom, hun moleculaire rempedaal werkt niet meer. Het gevolg is dat de tumor blijft groeien ten koste van het eromheen liggende weefsel.
  • video van een groeiende tumor

Als er fouten gemaakt worden bij een volgroeid organisme, is dat meestal niet zo erg. Defecte cellen worden door cellen van het immuunsysteem ontdekt en onschadelijk gemaakt. Soms maken de defecte cellen zelf een einde aan hun leven (apoptose) door middel van enzymen of is er zelfs een herstelfase mogelijk….een reparatie van een verkeerde mutatie.

Celdeling en de verdubbeling van DNA zijn zulke complexe processen dat het niet verwonderlijk is dat er af en toe iets fout gaat. Eigenlijk is het onvoorstelbaar dat het zo vaak goed gaat. Het is tóch ’n kwestie van communicatie en goede informatie doorgeven!

Zenuwcellen zijn de informatie- en signaalverwerkers van het lichaam: ze ontvangen signalen en geven signalen door. Een mens heeft ongeveer 100 miljard zenuwcellen, waarvan het merendeel zich in de hersenen bevinden.

Het kan volgens mij geen toeval zijn, dat de hersenstructuur identiek is aan de grootschalige heelalstructuur. Het denkvermogen dat de mens heeft ontwikkeld zou  identiek kunnen zijn aan bepaalde kosmische impulsen, die ook een aanvang hebben gekend bij het ontstaan van de allereerste sterren.

Afbeeldingsresultaat voor de allereerste sterren ontstaan

  • ………elke ster en elk sterrenstelsel zendt evenals elke zenuwcel bepaalde signalen uit…..elektromagnetisch en/of elektrochemisch…..

Met onze hersenen zijn we ons bewust wie, wat, waar en waarom we zijn. Bovendien kunnen we proberen (….) het heelal te begrijpen…als je het aandurft tenminste!!
Alles wat we zien, zijn, horen, ruiken, voelen en denken is uiteindelijk na miljarden jaren evolutie kunnen ontstaan vanuit ’n kosmologisch proces en dit vind je ook terug in alle biologische- en biochemische processen.

De lijn van ontwikkeling van het heelal, kán nou eenmaal niet anders verlopen, dan dat er op vele duizenden miljarden planeten, willekeurig verspreid over het universum, uiteindelijk ergens heel simpel leven kan ontstaan – in ondiepe zeeën met welke vloeistof dan ook. 

Het is een vanzelfsprekend proces dat op een planeet of maan met een vaste bodem en ’n vloeibare substantie ’n levensvorm kan beginnen met andere woorden:

….het krioelt van leven in het universum. Elke levensvorm zal zich voortdurend blijven ontwikkelen en aanpassen aan de eveneens voortdurende veranderingen van z’n omgeving. Dit is een ingefluisterde wetmatigheid van het Universum…… 

De mensheid op onze planeet heeft door de evolutie van de hersenen, ’n eigen manier van leven kunnen ontwikkelen. Op elke plek van onze aardbol hebben zowel mensen, dieren als planten zich aan weten te passen aan de ook weer voortdurend veranderende tektonische, klimatologische, atmosferische en biologische omstandigheden. Dat is de “Survival of the fittest”…..wat zich aanpast, overleeft……

Wij mensen hebben hiervoor ’n eigen en dus ’n zeer uiteenlopende manier van denken  ontwikkeld, en ook in ons eigen denken kunnen voortdurend veranderingen en ontwikkelingen plaatsvinden……………..als we er tenminste voor open staan…….

  • Nog niet zolang geleden werd gedacht dat we met een bepaald aantal hersencellen werden geboren zonder dat er ook maar één hersencel bijkomt…….Tegenwoordig weten we dat er zich ook nog op latere leeftijd nieuwe cellen in ons brein kunnen ontwikkelen.
  • Als gevolg van studie en hersentraining, ontstaan tussen de neuronen nieuwe verbindingen, terwijl andere verbindingen verstevigd worden…….

      Impulsgeleiding in neuron

Neuronen, bouwstenen van ons brein

Bron: Natuurinformatie (gedeeltelijk overgenomen)

De hersenen van de mens zijn opgebouwd uit ongeveer 100 miljard neuronen. Deze zijn allemaal al bij de geboorte aanwezig. Bij alles wat er in de hersenen gebeurt draait het om de communicatie tussen de neuronen onderling. Er worden voortdurend miljarden chemische signalen en elektrische impulsen in millivolts rondgestuurd.

Complexe netwerken

Al bij het embryo wordt een begin gemaakt met het leggen van verbindingen tussen de neuronen onderling. Deze zijn geschikt voor het uitvoeren van een aantal basisfuncties die vlak na de geboorte nodig zijn. Na de geboorte gaat het aanleggen van verbindingen door en dat leidt uiteindelijk tot een complex netwerk waarin miljarden neuronen met elkaar zijn verbonden. Juist door zijn complexiteit is dit netwerk in staat gelijktijdig grote hoeveelheden informatie te ontvangen, te verwerken en door te geven.

      

  • Het netwerk is voortdurend aan verandering onderhevig. Afhankelijk van je ervaringen en leerprocessen worden verbindingen steeds aangepast. Dit wordt plasticiteit genoemd, een aanpassingsvermogen.

Neuronen delen zich na de geboorte niet meer zoals dit bij andere cellen gebeurt. Hun aantal neemt om die reden met het ouder worden fors af, hoewel de inzichten hierover aan het veranderen zijn:

  • Vroeger dacht men dat we met een bepaald aantal zenuwcellen worden geboren zonder dat er ook maar eentje bijkomt. Tegenwoordig weten we dat er op latere leeftijd nog nieuwe zenuwcellen bij kunnen komen. In de ventrikels (holtes/kamers) van de hersenen  liggen voorlopercellen (volwassen stamcellen) waaruit nieuwe zenuwcellen kunnen ontstaan. Als gevolg van leren en training kunnen tussen zenuwcellen nieuwe verbindingen gemaakt worden en anderen verstevigd worden. Dit wordt neuroplasticiteit genoemd plasticiteit-en-cognitiemaxresdefault Video Neuroplasticity
  • Een volwassene kan dus nog steeds nieuwe dingen leren, hoewel dit met het ouder worden steeds moeilijker wordt. Hoe meer we ons ontwikkelen hoe meer nieuwe verbindingen aangelegd worden. Hoe vaker bepaalde ‘routes’ in de hersenen gebruikt worden, hoe sneller contact met die bepaalde gebieden gelegd wordt. Omgekeerd worden weinig gebruikte, dus onrendabele, routes opgeheven.
  • Dankzij dit aanpassingsvermogen is er ook een kans (meer of minder) te herstellen van een beperkt hersenletsel. De complexiteit van het netwerk -er zijn veel meer verbindingen dan nodig zijn- maakt het mogelijk ‘omwegen’ aan te leggen als de ‘rechtstreekse route’ naar bepaalde hersengebieden afgesloten is. Reorganisatie, dat wil zeggen overname van functies door andere gebieden, en gebruik van onbenutte hersencapaciteit is dus mogelijk.

Bouw van het neuron

Net als andere cellen hebben neuronen een cellichaam met een kern. Alle onderdelen die ook bij andere cellen zorgen voor de cel huishouding zijn aanwezig. Het voornaamste verschil is de vorm: het cellichaam van het neuron heeft een aantal uitlopers: de neurieten. Het aantal neurieten kan per neuron verschillen.
Ook kan het cellichaam zich niet delen en vermenigvuldigen. Als het cellichaam beschadigd wordt bestaat het risico dat het hele neuron afsterft.

Celkern

In de kern is de genetische code, het DNA, opgeslagen die bepaalt hoe de cel zich ontwikkelt en hoe er duizenden chemische reacties worden verwerkt.

Mitochondriën

Dit zijn de energiecentrales van de cel. In de mitochondriën worden vetten en suikers omgezet in ATP, een chemische stof die de energie levert voor een groot aantal celfuncties.

Neurieten

Er zijn twee soorten neurieten: axonen en dendrieten. Neurieten kunnen zich door weefsels heen wringen om met andere neuronen in contact te komen. Zo kan het neuron via de axonen en dendrieten met andere neuronen communiceren.

Axon

Ieder neuron heeft maar één axon, deze vertrekt vanuit het cellichaam. Het is een kabel met meerdere eindvertakkingen. Een axon voert elektrische signalen vanuit het cellichaam weg naar andere neuronen.

Dendrieten

Ieder neuron heeft meerdere dendrieten. Dendrieten zijn korte twijgvormige uitlopers van het cellichaam. Deze uitlopers maken contact met de eindvertakkingen van de axonen van andere neuronen en ontvangen via hun receptoren de signalen die het axon aanvoert, dus naar het cellichaam toe. Maar deze signalen kunnen niet zonder meer van het ene aan het andere neuron worden doorgegeven, omdat neuronen omgeven zijn door een vlies ofwel membraan.

Synaps

Afbeeldingsresultaat voor synaps

Het doorgeven van de elektrische signalen gebeurt op speciale verbindingspunten, waar de membranen van de neuronen elkaar heel dicht naderen: de synaps. Dit is dus de plek waar neuronen contact met elkaar maken. Dat gebeurt via chemische stoffen die neurotransmitters worden genoemd. Tussen de celmembranen van twee neuronen is een kleine opening die de synapsspleet genoemd wordt. Synapsen zijn contactpunten die op de eindvertakkingen van axonen zitten. Deze contactpunten bevatten blaasjes waarin de neurotransmitters zitten. Zodra een elektrisch signaal aankomt op het uiteinde van een axon worden er neurotransmitters vrijgemaakt, die ‘uitgestort’ worden in de synapsspleet, deze ‘oversteken’ en het ontvangende neuron activeren.

Afbeeldingsresultaat voor synaps Meer en sterke synapsen zorgen voor efficiënte informatieverwerking in je brein, omdat dit de volgende keer dat de neuronen gaan communiceren sneller gebeurt.

Neurotransmitter

Een neurotransmitter zorgt voor de signaaloverdracht tussen de neuronen onderling. Vrijgemaakte neurotransmitters binden zich tijdelijk aan de receptoren van het ontvangende neuron. Via een ingewikkeld chemisch proces wordt er dan een nieuw elektrisch signaal opgewekt. De receptoren geven dit signaal weer af en sturen het door. Daarna wordt de neurotransmitter weer losgekoppeld en afgebroken of gaat terug naar het neuron waar hij vandaan kwam.

Myelineschede

Afbeeldingsresultaat voor myelineschede

De myelineschede zorgt voor isolatie en bescherming van de axonen en voorkomt dat signalen van het ene neuron op het andere kunnen overspringen. Wanneer de myeline beschadigd raakt ontstaan er problemen met het transport van de elektrische signalen. Elke myelineschede is een millimeter lang.

Celstofwisseling

Stofwisseling of metabolisme betekent verandering of omzetting. Dit proces vindt plaats in cellen en organismen. Enzymen (eiwitten) spelen bij de omzettingen een cruciale rol. Enzymen maken reacties mogelijk of versnellen reacties zonder daarbij zelf te worden verbruikt (katalyserende werking).
Er is een verschil tussen de opbouw van stoffen met gebruik van energie: anabolisme en de afbraak van stoffen waarbij energie weer vrijkomt: katabolisme.

De bouwstoffen van DNA (de basen Adenine, Cytosine, Guanine en Thymine) hebben veel energie nodig om ze te laten ontstaan. ATP is hierbij de energiedrager.

Afbeeldingsresultaat voor atp

Adenosine is een bio-organische verbinding. Ribose is een eenvoudige suiker. P is een fosfaat, ’n organische verbinding met fosfor (P)

ATP

Door evolutionaire veranderingen (mutaties) ontstonden biopolymeren, die uit meerdere moleculaire delen bestaan. Deze konden iets heel bijzonders: ze maakten stoffen, die leken op de benodigde bouwstoffen en zetten deze stoffen om in de échte bouwstoffen!!
Daardoor groeiden deze “nep-bouwstoffen” sneller dan de echte, omdat ze eenvoudigweg meer bouwstenen ter beschikking kregen! Op deze manier konden deze ook worden gemaakt uit eenvoudige suikers, die veelvuldig aanwezig zijn. Wel was er veel energie nodig om al deze bouwstoffen te maken, maar de energie kwam vrij tijdens de afbraak van andere organische moleculen….parasiterend dus……….

Schema van de stofwisseling bij elk levend organisme
Het maken (de opbouw) van bouwstoffen heeft energie nodig: anabolisme (blauw)
Bij het afbreken van stoffen komt energie vrij: katabolisme (rood)

De celstofwisseling omvat vele duizenden chemische reacties die voortdurend in de cel plaatsvinden. Nieuwe moleculen ontstaan op vele manieren. Dat kan door het ombouwen van uit het uitwendige milieu opgenomen (= assimilatie) of reeds aanwezige stoffen, door samenvoeging van soms zeer vele kleinere brokstukken tot één groot molecuul (= anabolisme) of door splitsing van grote in soms vele kleine moleculen (= katabolisme). Als het bij dit laatste proces gaat om afbraak van structuurelementen, spreekt men van dissimilatie. Zie beschrijving hierboven en video celstofwisseling.

Het mechanisme dat nodig is voor al deze reacties, wordt gevonden in de vele verschillende door de cel geproduceerde eiwitten, die reacties kunnen laten verlopen die in de chemische techniek soms uitsluitend onder omstandigheden van hoge druk of hoge temperatuur kunnen plaatsvindt.

Enzymen

Afbeeldingsresultaat voor enzymen Enzymstructuur

De eiwitten die als katalysator fungeren om de reacties bij normale temperatuur en druk te laten verlopen noemt men enzymen; ze vormen het belangrijkste bestanddeel van het cytoplasma (celvloeistof). Veel enzymen komen verspreid in het cytoplasma voor, maar er zijn ook enzymen te vinden in organellen (cel-organen) en daar dan de specifieke functie bepalen.

Enzymen versnellen in onze cellen het metabolisme: het proces waardoor talloze biomoleculen in onze cellen voortdurend worden omgezet in talloze andere biomoleculen om ons in leven te houden.

Enzymen zijn de motoren van het leven en is ervan afhankelijk. Van de allereerste microben die uit de oersoep sijpelden, via dinosauriërs die door de Jurassische bossen denderden, tot ieder nu levend organisme. Elke cel in je lichaam zit vol met honderden of zelfs duizenden van die moleculaire mechanismen, die helpen om dat voortdurende proces van het samenstellen en recyclen van biomoleculen op gang te houden, het proces dat wij leven noemen. De taak van enzymen is om allerlei biochemische reacties te versnellen, te ‘katalyseren’, die anders veel te langzaam zouden gaan. Men spreekt daarom van enzymatische katalyse.

Quantumbiologische aspecten

Enzymatische katalyse is voor bijna alle levensvormen een biochemisch grondbeginsel omdat het specifieke reacties laat verlopen die nodig zijn voor hun metabolisme, homeostase (het vermogen van meercellige organismen om het interne milieu in evenwicht te houden) en de synthese van alle biomoleculen, waarbij de energie o.a. kan worden geleverd door zonlicht zoals bij fotosynthese.

Er zijn nu nog maar weinig wetenschappers die betwijfelen dat elektronen zich door middel van een quantum tunneleffect voortbewegen langs de ademhalingsketens van de mitochondriën.

Tunnelen is vergelijkbaar met geluidsgolven die door ’n muur gaan. Wil een deeltje op dit niveau tunnelen, dan moet het golfachtig blijven om door ’n barrière heen te kunnen sijpelen.

Hiermee komen de belangrijkste reacties waarbij energie wordt aangewend in dierlijke en (niet-fotosynthetische) microbiële cellen duidelijk binnen het domein van de quantumbiologie:

  • Omdat de zéér ingewikkelde, maar uiterst nauwkeurige oxidatieve fosforylering zich afspeelt binnen een miniem orgaantje met een diameter van ongeveer één micrometer oftewel ’n duizendste mm……Afbeeldingsresultaat voor mitochondriën.

Kwantumtunneling werd een belangrijk aspect van de kernfysica. Het is fundamenteel voor het leven op aarde, omdat daardoor paren positief geladen waterstofkernen in het inwendige van de zon kunnen fuseren in de eerste stap van de omzetting van waterstof in helium, waarbij de enorme hoeveelheid energie van de zon vrijkomt. Maar tot voor kort dacht men niet dat het een rol speelde bij de processen van het leven!

Naar quantummaatstaven zijn levende cellen grote objecten, dus op het eerste gezicht lijkt het onwaarschijnlijk dat het quantum tunneleffect zou worden aangetroffen in warme, vochtige levende cellen waarvan de atomen en moleculen voor het merendeel op een incoherente (onsamenhangende) manier bewegen. Maar zoals we hebben ontdekt gaat het er in een enzym anders aan toe: daarvan voeren de deeltjes een gechoreografeerde dans uit en niet een chaotische rave. Bron: ‘Hoe het leven ontstaat’ van Jim Al-Khalili en Johnjoe McFadden

Zelf ben ik ervan overtuigd dat endosymbiose ook met quantumtunneling te maken heeft.

Afbeeldingsresultaat voor endosymbiose
  • de eerder genoemde barrière is hier het celmembraan van de gastcel

Quantumbiologische aspecten in de plantenwereld

Een ander quantumbiologisch aspect is de fotosynthese. Wie fotosynthese écht wil begrijpen, vindt antwoord in de kwantummechanica.

Sun rays through the woods 23597   Wallpapers landscape scenery

Elke seconde straalt de zon duizenden biljoenen lichtdeeltjes uit. Zonlicht landt op het blad in quantumpakketjes: fotonen. Dit is ’n zogenoemde lichtreactie.

Lichtdeeltjes zijn elektromagnetische golven met een welbepaalde energie. Allereerst komt deze energie aan bij een zogeheten ‘antenne’, ’n verzameling van honderdduizenden chloroplasten (bladgroenkorrels).

Gerelateerde afbeelding

Planten hebben een plantaardige celcyclus. In plantencellen bevinden zich bladgroenkorrels of chloroplasten. Bladgroenkorrels kennen ook een membraan, de thylakoid, die is opgebouwd uit eiwitten en vetten. Hierin liggen verzamelingen van enkele honderden chlorofyl-moleculen ingebed, de zogenaamde fotosystemen, dit zijn eiwitten en moleculen die samen de energietoelevering verzorgen voor de fotosynthese. Ze functioneren als ‘antennes’, die lichtdeeltjes van de zon opvangen. Fotosystemen absorberen vooral blauw en rood licht; groen licht wordt juist verstrooid. Daarom zijn planten groen.

Als het fotosysteem een lichtdeeltje (foton) opvangt, wordt de lichtenergie overgenomen door een electron, dat daardoor in een hogere baan komt. Dit verschijnsel heet excitatie. Het electron, in deze toestand wordt daarom ook exciton genoemd. Het exciton kan door trillingen van molecuul naar molecuul springen en zo door het fotosysteem bewegen.

Afbeeldingsresultaat voor aangeslagen elektronAan Afbeeldingsresultaat voor thylakoïde

Aan één zijde van de thylakoïde-membraan bevindt zich een gespecialiseerd molecuul, dat het reactiecentrum wordt genoemd. Het reactiecentrum kan het exciton binden en daardoor ontstaat een elektrische spanning over de membraan. Het fotosysteem functioneert dus als een foto-elektrische cel, die met behulp van licht een elektronenstroom genereert.

Gerelateerde afbeeldingReactiecentrum

De elektronen worden toegeleverd aan de fotosynthese reactie. Een elektron binnen deze bladgroenkorrels worden door het zonlichtdeeltje aangeslagen en in een hoger baan gezet…..

zonlicht (UV) botst op electron, zo ontstaat licht

…..en krijgt daardoor meer energie die wordt gebruikt om door het fotosysteem heen te ‘springen’ opzoek naar een overbrugging. Dit is voor te stellen als een “doolhof van touwbruggen” die, als de exciton de weg weten te vinden, leiden tot het zogeheten ‘reactiecentrum’.

How light energy is harvested by a reaction centre chlorophyll molecule - http://biomoocnews.blogspot.hu/2012/10/daily-newsletter-october-8-2012.html

In dit reactiecentrum vindt uiteindelijk een reactie plaats waardoor de energie van het foton wordt omgezet in chemische energie. Het reactiecentrum is te vergelijken met een batterij dat wordt opgeladen. Er zijn 2 verschillende reacties:

  • Tijdens de lichtreactie is de energie van het zonlicht omgezet in chemische energie en ‘opgeslagen’ in de moleculen ATP en NADPH (als in een batterij).
    ATP wordt in cellen gebruikt voor de opslag van energie
    NADPH is een molecuul dat in een chemische reactie elektronen kan afstaan en elektronen levert voor diverse andere reacties.
  • Tijdens de donkerreactie, de Calvinreactie genoemd die lichtonafhankelijk is, wordt de opgeslagen energie gebruikt om koolstofdioxide uit de lucht (CO2) biochemisch om te zetten in glucose en zuurstof.
    Glucose is de bron van energie voor de plant zelf, maar ook voor alle organismen die van de plant eten. Glucose wordt gebruikt bij de verbranding. Bij de verbranding wordt glucose met behulp van zuurstof afgebroken. Hierbij komt de vastgelegde energie weer vrij, samen met water en koolstofdioxide. Er wordt dus geen energie gemaakt, maar uit glucose gehaald, maar energie wordt vrijgemaakt. De zuurstof komt hierbij vrij als reststof/afvalstof.

Het overbruggingsgebied is een ware nachtmerrie, want ‘je moet er zo snel mogelijk door het doolhof heen zien te springen’.  De sprongen nemen alle energie op uit de lichtfotonen van de zon.

How light energy is harvested by a reaction centre chlorophyll molecule - http://biomoocnews.blogspot.hu/2012/10/daily-newsletter-october-8-2012.html

  • Als het namelijk te lang duurt om het reactiecentrum te bereiken heeft het exciton te weinig tijd om op tijd te komen en is al de energie reeds opgenomen
  • Slechts 1 nanoseconde heeft het aangeslagen electron hier de tijd voor, dit is ’n miljardste seconde……

Fotosynthese is een uiterst nauwkeurig, bijna uitgekiend biologisch quantumproces op ultra kleine schaal in ’n extreem kort tijdbestek, weliswaar……in een warme en natte omgeving….

  • …..onze hersenen hebben er moeite mee om ons dit alles bewust te worden, terwijl dit “ingewikkelde” biologische proces gewoon ’n eigen onbewuste en vanzelfsprekende misschien wel eigen intuïtief verloop kent…..