HANDLEIDING GRAAD 12

Transcriptie

1 HANDLEIDING LEWENSWETENSKAPPE GRAAD 12 Kopiereg 2016 Impak Onderwysdiens (Edms.) Bpk. Afgesien van enige billike gebruik vir die doel van navorsing, kritiek of resensie soos toegelaat onder die Wet op Outeursreg, mag geen gedeelte van hierdie boek in enige vorm of op enige manier elektronies of meganies, insluitend fotokopiëring, bandopname, of enige inligtingstoring en herwinningstelsel, gereproduseer of versend word sonder die uitgewer se skriftelike toestemming nie. CAPS aligned Ë1612-A-LIS-SG01 µ Î

2 LEWENSWETENSKAPPE HANDBOEK EN WERKBOEK GRAAD 12 NKABV INHOUD Bladsy 1.1 DNA: Die kode van lewe Meiose Genetika & Erflikheid Voorplantingstrategieë Menslike voortplanting Die menslike senuweestelsel Reseptore Die mens se endokrienstelsel Homeostase in die mens Plante se reaksie op die omgewing Impak van die mens op die omgewing Evolusie Evolusie van die mens Hominien fossielterreine Alternatiewe vir evolusie 357 Bibliografie 360 iii

3 Lewe op molekulêre, sellulêre en weefselvlak Voordat jy nukleïensure bestudeer, is dit belangrik dat jy die bou van die tipiese sel hersien sodat jy weet wat sitoplasma en ribosome is, waar dit voorkom en waaruit die kern bestaan. 1.1 DNA: die kode van lewe Wat is nukleïensure? Nukleïensure word die molekules van lewe of die mees buitengewone molekules op aarde genoem omdat hulle oor die kapasiteit beskik om inligting wat sellulêre aktiwiteite beheer, te stoor, asook die: spesialisasie van selle om weefsels te vorm die ordening van weefsels om organe te vorm. Dit stel organismes in staat om al die nodige funksies waaruit basiese lewensprosesse bestaan, te verrig, m.a.w. beweging, voeding, respirasie, ekskresie, groei, voortplanting en reaksie op stimuli. Hulle doen dit deur die sintese van proteïene te beheer. Om proteïene te vorm klink allesbehalwe na die beheer van selaktiwiteite en hul ontwikkeling, maar dit is inderdaad die eerste stap in daardie rigting. Proteïene maak nie net baie van die bou van die liggaam uit nie, maar omdat ensieme proteïene is, beheer hulle ook die chemiese prosesse in selle. Op hierdie manier beheer nukleïensure by uitstek die bou en funksionering van alle lewende organismes. Die twee nukleïensure wat in selle voorkom, is: 1. Deoksiribonukleïensuur (DNA/DNS) 2. Ribonukleïensuur (RNA/RNS) Wat is ekstrasellulêre DNA? By plante en diere is daar klein hoeveelhede DNA wat buite die kern in mitochondria voorkom en in plante ook in chloroplaste. Dit word ekstrasellulêre DNA genoem. Sien Leeraktiwiteit 21 Chromosome en gene Wat is chromosome? Chromosome is in 1888 per ongeluk ontdek. Hulle absorbeer kleurstowwe baie goed vandaar die naam gekleurde liggaampies. Dit maak hulle onder n mikroskoop sigbaar, maar hulle kan net as individuele drade gesien word as die sel verdeel. Chromosome is lang, dun ineengevlegte draderige strukture wat bestaan uit n string DNA wat rondom proteïene wat histone genoem word, gedraai is. Sommige histone is vas aan die DNA en help dit om tydens seldeling op te draai. Die DNA-molekule is gedraai sodat hierdie lang strukture binne-in die kern pas. Daar is byna twee meter DNA in elke menslike sel ingedruk. 1. Deoksiribonukleïensuur DNA Waar word DNA aangetref? DNA kom hoofsaaklik in die kern van n sel voor waar dit n belangrike deel van chromosome wat die chromatiennetwerk vorm, uitmaak. chromatien = chromosoommateriaal wat uit DNA, RNA en histone proteïene bestaan soos dit in n nieverdelende sel voorkom DNA-molekule rondom die kern van histone proteïene gedraai Deel van n chromosoom In liggaamselle (somaties) kom chromosome in homoloë pare voor. Die chromosome van n homoloë paar het dieselfde grootte en vorm en het dieselfde gene op dieselfde plekke. Sien bladsy 19 1

4 Wat is gene? Gene is dele van DNA-molekules wat erflikheidseienskappe beheer, m.a.w. hulle is die basiese eenhede van erflikheid in lewende organismes. Sien 1.3 Genetika en Erflikheid vir verdere inligting oor gene. Wie het die bou van DNA ontdek? Maurice Wilkins en Rosalind Franklin het by King's College in Londen probeer vasstel wat die bou van DNA is. Hulle was eksperimenteel in hul benadering en het veral gekyk na x-strale se diffraksie van beelde van DNA. In die vroeë 1950 s het graadstudent, Francis Crick, en navorsingsgenoot James Watson van die Cavendish Instituut by die Universiteit van Cambridge ook begin belangstel daarin om die bou van DNA vas te stel. Hulle het n model uit geelkoperplate gebou en dit aan ander laboratoriumtoerusting vasgeklamp. Hulle het toe besef dat nukleïensure in die vorm van n gedraaide leer gerangskik is, met die twee lopers wat uit fosfate en suikers bestaan; die reeks sporte het bestaan uit pare organiese verbindings wat as basisse bekend staan. Wat van genetiese replisering? Watson en Crick het hul idees oor genetiese replisering verder ontwikkel en dit in n tweede artikel in Nature van 30 Mei 1953 gepubliseer. Die paring van die basisse, dit is A=T en C=G, het gesuggereer dat n gegewe reeks basisse in een string outomaties bepaal word. Dit beteken dat, wanneer twee stringe skei, elkeen as n templaat vir n komplementêre nuwe string dien, m.a.w. elke string kan repliseer. Na die model van die dubbele heliks was daar steeds vrae oor hoe DNA die sintese van proteïene laat plaasvind. In 1961 het Francis Crick en Sydney Brenner genetiese bewyse gelewer dat n driedubbele kode gebruik word om genetiese materiaal in DNA te lees; die inligting word dan via RNA oorgedra van die kern in die sitoplasma na waar proteïene gevorm word. Die twee het bewys dat, in DNA, vorm gelyk is aan funksie: die dubbele stringmolekule kan beide presiese kopieë van hulself maak (repliseer) en instruksies oordra, m.a.w. die volgorde van die basisse in DNA vorm n kode waardeur genetiese inligting gestoor en oorgedra kan word. Wie het die Nobelprys gewen? Rosalind Franklin was die enigste van die vier navorsers met n graad in chemie. Sy het meestal alleen gewerk. As gevolg van haar x-straal diffraksies het sy vermoed dat alle DNA-molekules heliksvormig is en dat die genoemde skakels in die middel van die heliks inpas. Sy was egter huiwerig om haar bevindinge bekend te maak voordat sy genoeg bewyse het. Sy is op 37-jarige ouderdom aan kanker oorlede voordat sy haar bevindinge kon bekend maak. Watson, Crick en Wilkins het in 1962 die Nobelprys vir fisiologie/medisyne gewen, ná Franklin se dood. Die Nobelprys word net aan lewende mense gegee en kan net deur drie mense gedeel word. Sou sy ingesluit gewees het by die prys as sy nog gelewe het? Leeraktiwiteit 1 DNA 1.1 Gee die name van die drie navorsers wat die bou van DNA vasgestel het en die Nobelprys vir fisiologie/medisyne in 1962 vir hul pogings ontvang het. (3) 1.2 Gee die naam van die navorser wat n graad in chemie gehad het, maar nie die Nobelprys gekry het nie. (1) Verduidelik waarom sy dit nie gekry het nie. (1) 1.3 Waar in die sel kom die meeste DNA voor? (2) 2.1. Noem twee ander organelle waarin DNA voorkom. (2) 3. Wat is: 3.1 chromatien? (2) 3.2 n chromosoom? (2) 3.3 n geen? (2) Totaal [15] 2

5 Die bou van DNA DNA se vorm is soos n lang, gedraaide leer wat n stabiele, 3-dimensionele dubbele heliks vorm. Byvoorbeeld: Suiker-(deoksiribose) S P fosfaat stikstofbasis (timien) T DNA dubbele heliks 'n Timiennukleotied Omdat daar vier verskillende stikstofbasisse is, is daar vier verskillende nukleotiede. Hierdie vier basisse is die basis van die genetiese kode en gee die selle opdrag oor hoe om ensieme en ander proteïene te sintetiseer. Die vier nukleotiede is dieselfde in alle diere en plante. n Adenien-nukleotied van n mens is dieselfde as die adenien-nukleotied van n padda of n sonneblom, ens. Voordat jy verder gaan, moet jy eers weer die name van die vier basisse leer totdat jy hulle onthou. Hoe word die dubbele heliksstruktuur gevorm? (Sien diagram in Leeraktiwiteit 2) die buitenste twee bene van die leer bestaan uit ʼn ketting van suiker/fosfaatskakels. Die verbinding tussen die suiker en die fosfaat is baie sterk die sporte word gevorm deur basispare wat deur swak waterstofverbindings geskakel is. die stikstofhoudendebasispare is vasgeheg aan die suikermolekule. Model van n DNA-molekule Nukleotiede Die tweeledige DNA molekule bestaan uit n reeks eenhede, boustene (monomere) bekend as nukleotiede, wat saam gedraai is om lang nukleotiedketting (polimeer) te vorm. Elke nukleotied bestaan uit n: suikermolekule - deoksiribose(s) fosfaatmolekule (P) ʼn stikstofbasis wat adenien (A) timien (T) guanien (G) of sitosien (C) kan wees Wat is die basispare? Die vorm en grootte van die vier basisse is verskillend sodat: Adenien slegs met timien (en timien met adenien) of urasiel (Sien RNA) deur twee waterstofverbindings sal verbind, bv. A=T, A=U. Sitosien net met guanien (en guanien met sitosien) deur drie waterstofverbindings sal verbind, bv. C=G. Die waterstofverbindings is swak. Hoe word die basispare geklassifiseer? Daar is twee groepe stikstofbasisse puriene en pirimidiene. Puriene bestaan uit twee versmelte ringe stikstof-, suurstof en waterstofatome. Voorbeelde is guanien en adenien. 3