ANDLEIDING LEWENSWETENSKAPPE GRAAD 10 n Publikasie van Impak nderwysdiens (Edms) Bpk Kopiereg voorbehou. Afgesien van enige billike gebruik vir die doel van navorsing, kritiek of resensie soos toegelaat onder die Kopieregwet, mag geen gedeelte van hierdie boek gereproduseer of versend word in enige vorm of op enige manier, elektronies of meganies, insluitend fotokopiëring en opname, sonder skriftelike toestemming van Impak nderwysdiens (Edms) Bpk nie. KABV-aangepas Ë1510-A-LIS-SG01 Î
LEWENSWETENSKAPPE ANDBEK WERKBEK GRAAD 10 (NKABV) INUDSPGAWE Die studie van lewe 1-6 1. Biochemie Die molekule van lewe 7-29 2a. Die sel Die basiese eenheid van lewe 30-47 2b. Seldeling Mitose 48-59 3. Plantweefsels 60-72 4. Soogdierweefsels 73-95 5. Blare Plantorgane vir fotosintese 96-101 6a. Anatomie van tweesaadlobbige plate 102-113 6b. ndersteuning in plante 114 6c. Transpirasie 115-123 6d. Vervoer in plante 124-130 7. ndersteuningstelsels in diere Die menslike skelet 131-146 8. Vervoerstelsels in die menslike liggaam 147-167 9. Biosfeer tot ekosisteme 168-192 10. Biodiversiteit en klassifikasie 193-204 11. Geskiedenis van lewe op aarde 205-237 iii
FSTUK 1: BICEMIE DIE MLEKULE VAN LEWE Biologie is n opwindende en dinamiese wetenskap wat elke aspek van ons lewens raak, van ons gesondheid en gedragspatrone tot die uitdagende omgewingskwessies waarmee ons gekonfronteer word. Navorsing wat in die afgelope aantal jare gedoen is, het ons opnuut n besef gegee van die eenheid, maar ook die diversiteit van prosesse en aanpassings. ns kan opnuut waardering hê vir ons interafhanklikheid met al die onder organismes waarmee ons die planeet aarde deel. Biologie is die wetenskap van lewe - vandaar die naam Lewenswetenskappe wat vandag aan die vak gegee word. EIENSKAPPE VAN LEWE rganismes bestaan uit selle - organismes kan eensellig of meersellig wees, maar almal bestaan uit selle. (Die selteorie wat hierdie konsep verder uitbou, word in die volgende hoofstuk bespreek.) rganismes groei en ontwikkel - selle groei in grootte of in getal of in albei. Groei kan verskil van plek tot plek. ntwikkeling behels al die veranderinge wat plaasvind vanaf die ontstaan van die organisme tot aan die einde van sy natuurlike lewe, asook die prosesse wat vir die ongelooflike aanpassings by organismes verantwoordelik is. rganismes plant voort - ons weet dat organismes uit reeds bestaande organismes ontstaan. Die vermeerdering van individue (voortplanting) vind geslagtelik of ongeslagtelik plaas. rganismes en bevolkings pas aan by die omgewing - aanpassings (selfs oor miljoene jare) in bevolkings is n uiters belangrike meganisme watorganismes en hele bevolkings in staat stel om in n veranderende omgewing te oorleef. Dié proses van aanpassing word evolusie genoem. BILGIESE RGANISASIE f ons nou n enkele organisme of n hele bevolking bestudeer, ons kan agterkom dat daar n duidelike hiërargie van biologiese organisasie is. ns kan elkeen van die vlakke in die biologiese hiërargie bestudeer deur na sy komponente te kyk. Elke vlak van biologiese organisasie toon sy eie kenmerke; n bevolking sal kenmerke hê wat nie by n individuele organisme voorkom nie. rganismes het verskeie vlakke van biologiese organisasie: rganismes reguleer hulle metaboliese prosesse - chemiese reaksies en energie-oordragprosesse vind in alle lewende organismes plaas. Al hierdie prosesse en reaksies is saam bekend as n organisme se metabolisme.metaboliese reaksies vind só plaas dat homeostase gehandhaaf word. Dink aan prosesse soos vertering, sellulêre respirasie, proteïensintese, uitskeiding, en die gepaardgaande chemiese reaksies. rganismes reageer op prikkels - alle organismes reageer op prikkels uit hulle inwendige of uitwendige omgewing. Prikkels kan iets soos kleurveranderinge, veranderinge in ligintensiteit, temperatuur, druk, waterpotensiaal, ens. wees. rganismes reageer dikwels deur beweging - weg of na die oorsprong van die prikkel. Biologiese organisasie van atome tot organisme, bevolking tot biosfeer. 7
Atome is die mees basiese vlak van organisasie. Die kleinste deeltjie van n element is n atoom. Atome kombineer om molekule te vorm. Sommige molekule is makromolekule; reusegroot molekule soos die proteïenmolekuul. Molekule en atome vorm saam die strukture waaruit selle bestaan, die organelle. rganelle vorm n lewende eenheid met al die funksies van lewe, die sel. Wanneer n groep selle dieselfde struktuur en n gemeenskaplike funksie het, praat ons van n weefsel (ons bespreek later plant- en soogdierweefsels). Weefsels werk saam as funksionele strukture wat ons organe noem. rgane is saamgevoeg in n stelsel met n gemeenskaplike funksie of groep funksies, naamlik orgaanstelsels(onthou hierdie definisie wanneer ons van die vervoer- en ondersteuningstelsels by plante en diere leer). n rganisme bestaan uit n aantal orgaanstelsels wat saam funksioneer om homeostase te bewerkstellig. ns kry ook vlakke van ekologiese organisasie bv. bevolking, gemeenskap en ekosisteem. (ns behandel dit volledig in die afdeling mgewingstudies.) BICEMIE - DIE ATME EN MLEKULE VAN LEWE Jy het al geleer dat ons sekere minerale en vitamiene in ons dieet benodig, en dat die organiese verbindings in ons liggame sekere belangrike funksies het. Wat word dan bedoel met die terme organiese en anorganiese verbindings? rganiese verbindings 1. het oor die algemeen hulle oorsprong in lewende organismes, 3. is gewoonlik groot en ingewikkelde molekule, en 4. is brandbaar in suurstof en vorm dan o.a. koolstofdioksied. Anorganiese verbindings 1. het nie n lewende oorsprong nie, 2. bevat nie koolstof nie (met die uitsondering van C2, C koolstofmonoksied en CN - sianiedverbindings), 3. is elemente en eenvoudige molekule, en 4. brand nie noodwendig in suurstof nie. ANRGANIESE VERBINDINGS EN NDSAAKLIKE ELEMENTE Sekerlik die mees belangrike anorganiese verbinding wat ons lewe daagliks raak, is water 2. WATER Die grootste deel van die meeste lewende organismes bestaan uit water. Sowat 20% van beenweefsel in die menslike liggaam bestaan uit water en sowat 85% van selle in die brein; ons liggame bestaan gemiddeld uit sowat 70% water. Water is nie net n belangrike bestanddeel van ons liggame nie, dit is ook, deur fotosintese, die bron van die suurstof wat ons inasem. Die waterstofatome in water vorm deel van organiese verbindings in lewende organismes. Water is die oplosmiddel vir en medium waarin die meeste biologiese reaksies plaasvind, en is in baie gevalle n reagens in hierdie reaksies. Water is ook een van die mees belangrike omgewingsfaktore waardeur organismes beïnvloed word. Dit is n habitat vir n groot aantal organismes. Dit word as een van die belangrikste faktore beskou in lewe op aarde en dievoortbestaan daarvan. (ns praat weer oor hierdie aspek in die gedeelte oor ndersteuning en Vervoer in plante, Transpirasie en ook in mgewingstudies.) 2. bevat groot hoeveelhede koolstof, gewoonlik saam met waterstof, suurstof, stikstof en/of fosfor (,, N en P), 8
Watermolekule is polêr; een kant van n watermolekuul het n effens negatiewe lading, terwyl die ander kant n effens positiewe lading het. Waterstofbindings tussen watermolekule. In water vorm die molekulewaterstofbindings met mekaar; hierdie redelik sterk intermolekulêre kragte is verantwoordelik vir die kohesiekragtetussen watermolekule. Water se polêre aard is ook die rede waarom dit sterk adhesiekragte met nverskeidenheid van stowwe kan vorm. Kohesie- enadhesiekragte is verantwoordelik vir kapillariteit, die verskynsel waar water opstyg in nou, kapillêre buisies, selfs teen swaartekrag (onthou hierdie feite wanneer ons oor die Vervoer van water in plante praat). Stowwe wat geredelik met water reageer of daarin oplosbaar is, word hidrofilies genoem (bv.sukrose en tafelsout), terwyl stowwe wat nié in wateroplos nie (bv. vette enolies), hidrofobies is. MINERALE Sekere elemente is uiters noodsaaklik vir die normale funksionering van selle, metaboliese prosesse en algemene gesondheid (sien tabel aan einde van hoofstuk). Minerale wat elke dag in groot hoeveelhede benodig word, is makrovoedingstowwe, bv. C,,, N, P, S, Ca, Mg. Minerale wat net so belangrik is, maar in kleiner hoeveelhede benodig word, is mikrovoedingstowwe bv. Fe, Na en I2. SURE, BASISSE EN SUTE Die p-skaal is n manier om die mate van suurheid of alkaliniteit aan te dui; n p van 0 tot 6 dui n oormaat ione aan (suur), 7 is n neutrale p en 7,1 tot by 14 dui n oormaat - aan (alkalies/basies). Maagsap en die soutsuur in maagsap is suur, en die inhoud van die dunderm is weer alkalies. Tog is die inhoud van selle in die liggaam neutraal en, met uitsondering van die spysverteringsensieme, verkies die meeste ensieme n neutrale medium van 7,2 tot 7,4 waarin hulle kan funksioneer. Die p van bloed word tussen baie nou grense op n gemiddelde van 7,4 gehandhaaf. Word die bloed te suur (bv. as gevolg van versmoring) kan n koma en selfs die dood volg. Alkaliese bloed lei weer tot senuprobleme en selfs stuiptrekkings. rganismes het heelwat natuurlike buffers. n Buffer is n stof of kombinasie van stowwe wat p-veranderinge teenwerk, selfs al word n suur of basis bygevoeg. (Meer daaroor wanneer ons oor gaswisseling in graad 11 praat.) Wanneer n suur met n basis reageer, word n sout gevorm bv. : Cl Na NaCl 2 Wanneer soute in water oplos, dissosieer die ione (bv. Na en Cl - ) om elektroliete te vorm. Elektroliete kan elektriese stroom gelei en speel n uiters belangrike rol in die geleiding van senuwee-impulse en spierwerking. Verskeie homeostatiese prosesse het die handhawing van hierdie elektrolietkonsentrasies ten doel bv. uitskeiding. Toenemende suurheid Neutraal Toenemende alkaliniteit p skaal Batterysuur0.0 Soutsuur 0.8 Maagsuur 1.0 Maagsap 2.0 Asyn 3.0 Bier 4.5 Swart koffie 5.0 Reënwater 6.25 Koeimelk 6.5 Gedistilleerde water 7.0 Bloed 7.4 Seewater 8.0 Bleikmiddel 9.0 uishoudelike ammoniak 11.5 ondskoonmaker 13.0 Karbolseep 14.0 Die p van n aantal bekende stowwe en liggaams vloeistowwe. 9