SITOLOGIE: MODULERAAMWERK

MODULERAAMWERKE EN STUDIE-DOELSTELLINGS VIR BIOLOGIE 124 (2015) Die kursus is gebaseer op die voorgeskrewe teksboek, Biology: The Dynamic Science, 2 de edition by Russell, Hertz & McMillan, Brooks/Cole Publishers, International Edition. Die getalle tussen hakies verteenwoordig die relevante bladsye in die boek. Inligting uit ander bronne sal as sulks gespesifiseer word. Gebruik jou boek as aanvullende leeswerk tot die lesings. Gebruik ook die relevante self-studie vrae om jou kennis en insig van die inhoud wat behandel is te toets. Addisionele leeswerk sal ook op SunLearn (http://learn.sun.ac.za) beskikbaar gestel word. SITOLOGIE: MODULERAAMWERK Die studiemateriaal soos uiteengesit in die 2 de Uitgawe van Russell, Hertz & McMillan, is verspreid in verskeie hoofstukke. Tema 1: Biologiese navorsing en die oorsprong en vroeë geskiedenis van lewe. (Hoofstukke 1 & 24, met verwysing na bladsye in 22, 23, 25, 26 & 47) Lesing 1 Die wetenskaplike benadering (12-18, hoofsaaklik selfstudie). Kenmerke en eienskappe van lewe (2-6). Die oorsprong van lewe (525-528). Die skepping van molekules wat nodig is vir lewe (526). Die Miller-Ureyeksperiment (528). Die fossiel-rekord en geologiese tydskaal (474-479; 526, Fig. 24.1) Lesing 2 - Die oorsprong van selle (529-530). Die vroegste prokariotiese selle (93; 531-532; 539-544). Archaebakterieë & Eubakterieë (547-552). Die eerste eukariotiese selle (94-95; 533; 559-560). Die endosimbiose teorie (533-534; 570-580, Fig. 26.23). Veelselligheid (535). Nie-geslagtelike (546; 1068) en geslagtelike voortplanting (219; 1069-1071). Die koninkryke van lewe (8-12; 521, Figs. 23.17, 23.18). Tema 2: Selstruktuur (Sitologie) (Hoofstuk 5) Lesing 3 - Die selteorie (fundamentele eenhede van lewe)(88-89). Bestudering van selle; mikroskopie en selgrootte (89-91); selfraksionering (95, Fig.5.8). Oppervlakte-volume verhouding (92). Die organelle van die sel: Prokarioties vs Eukariotiese selle (92-97). Plant en Dierselle (95-96, Fig.5.10). Lesing 4 & 5- Die selorganelle (96-112); selmembraan & glikokaliks (90; 94; 116-120, Fig. 6.5); nukleus & nukleolus (95-97); sentrale dogma (3, Fig. 1.3, 1.4; 308, Fig. 15.3); ribosome (98-99); endomembraansisteem (99-100); Golgi kompleks (100-101); lisosome (101-102); mitochondria (102-103; 156, Fig. 8.3, 8.4), chloroplaste (108; 178-179, Fig. 9.3), Endosimbiose teorie en oorsprong van mitochondria en chloroplaste (533-534; 570-580, Fig. 26.23) 1

Lesing 6 - Mikroliggame (perokisome & glioksisome) (103-104), sitoskelet (104-107), Plantselwand (109); diersel-oppervlakte (110-112). SITOLOGIE: STUDIE-DOELSTELLINGS Nadat u hierdie sub-module bestudeer het behoort u: 1. Die fundamentele kenmerke van lewe, insluitende die belang van oorerwing, te kan bespreek. 2. Die gedagtes rondom die oorsprong van lewe te kan bespreek. 3. Die Miller-Urey-eksperiment (asook die gevolgtrekkings wat daaruit gemaak kan word) te kan beskryf en bespreek. 4. Die belangrikste punte tov Oparin se blasie-teorie ( bubble theory ) en die ontstaan van die eerste selle te kan verduidelik. 5. Die hoofindelings (gebeurtenisse) van die geologiese tydskaal/rekord te ken. 6. Die kenmerke en verskille van Prokariote, en Eukariote te kan weergee. 7. Iets te kan sê oor die moontlike oorsprong van die kernmembraan, ER, Golgi apparaat en ander organelle. Die endosimbiose teorie verduidelik en bespreek. 8. Die betekenis van veelselligheid en geslagtelike voortplanting te kan bespreek. 9. Die ses Koninkryke waarin lewende organismes ingedeel word te kan noem en iets oor elke Koninkryk te kan sê. 10. Die moderne selleer (seldoktrine) kan omskryf/definieer. 11. Te kan sê wat met die volgende (tov mikroskopie) bedoel word: SEM, TEM, ultrastruktuur, elektronmikrograaf, resolusie-vermoë, okulêr, objektief. 12. Te kan verduidelik waarom selle nie groter as n sekere maksimumgrootte kan wees nie, asook waarom hulle nie kleiner as n sekere minimum-grootte kan wees nie. Die oppervlakte-volume verhouding kan verduidelik asook die implikasie vir selgrootte bespreek? 13. Te kan verduidelik waarna sel fraksionering verwys en waarvoor dit in biologie gebruik kan word. 14. Die strukturele organisasie van prokariotiese selle te kan beskryf. In hierdie geval moet u kan sê wat met die volgende bedoel word: 2

plasmiede (en hulle aanwending in die moderne Biologie) en Gramkleuring. 15. Die strukturele organisasie van eukariotiese selle te kan beskryf en bespreek. 16. Die grootste verskille tussen plant-en dierselle te kan noem. 17. Die struktuur van al die selorganelle te kan beskryf en hulle belangrikste funksies bespreek. 18. Die volgende terme te kan omskryf: Chromatien, histone, geen, transkripsie, translasie. Te verstaan waaroor die sentrale dogma handel? 19. Die rol van selorganelle in die sintese, modifikasie en sekresie van n proteïen (bv insulien) te kan skets. 20. Die samestelling, struktuur en funksies van plant-selwande te kan bespreek. 21. Die struktuur en samestelling van die komponente van die sitoskelet te kan bespreek. 22. Die hooffunksies van die sitoskelet te kan noem. 23. Die verskillende ekstrasellulêre strukture betrokke by beweging van die sel te kan beskryf. 24. Die verskillende intersellulêre aansluitings te kan beskryf. BIOCHEMIE: MODULERAAMWERK EENHEID EEN: MOLEKULES EN SELLE Lesing 1: Hoofstuk 2 Lewe, Chemie en Water. a) Elemente, Verbindings en Atome (pp. 23-25) b) Elektrone bepaal die chemiese gedrag van atome (pp. 26-28) c) Chemiese bindings en chemiese reaksies (pp. 28-32) d) Waterstofbindings en die eienskappe van water (pp. 32-36) e) Sure, basisse, buffers en ph (pp. 36-38) Lesing 2: Hoofstuk 3 Biologiese molekules: Die koolstof verbindings van lewe. a) Chemiese bindings met koolstof-atome (p. 43) b) Funksionele groepe van biologiese molekules (pp. 43-45) 3

c) Isomere (pp. 45-46) d) Makromolekule is polimere opgebou uit monomere (p. 46) Lesing 3: Hoofstuk 3 Biologiese molekules: Die koolstof verbindings van lewe. e) Koolhidrate (pp. 47-50) f) Lipiede (pp. 50-54) g) Proteïene (pp. 55-63) h) Nukleotiede en Nukleïensure (pp. 63-66) Lesing 4: Hoofstuk 6 Membrane en Vervoer. a) Membraanstruktuur en funksie (pp. 117-122) b) Passiewe vervoer oor membrane (pp. 122-127) Lesing 5: Hoofstuk 6 Membrane en Vervoer. c) Aktiewe vervoer oor membrane (p. 127-130) d) Eksositose en endositose (pp. 130-133) Lesing 6: Hoofstuk 4 Energie, Ensieme en Biologiese reaksies. a) Energie, lewe en die wette van termodinamika (pp. 71-73) b) Vrye energie en spontane reaksies (pp. 73-75) Lesing 7: Hoofstuk 4 Inleiding tot metabolisme. c) ATP is die dryfveer vir sellulêre werk deur die koppeling van eksergoniese reaksies aan endergoniese reaksies (pp. 75-77) d) Ensieme versnel metaboliese reaksies deur energieskanse te verlaag (pp. 77-79) e) Regulering van ensiem aktiwiteit help om metabolisme te beheer (pp. 79-83) Lesing 8: Hoofstuk 8 Oes van chemiese energie: Sellulêre respirasie. a) Kataboliese paaie stel energie vry deur organiese brandstowwe te oksideer (pp. 156-159) Lesing 9: Hoofstuk 8 Oes van chemiese energie: Sellulêre respirasie. b) Glikolise oes chemiese energie deur oksidering van glukose na pirovaat (pp. 159-162) 4

Lesing 10: Hoofstuk 8 Oes van chemiese energie: Sellulêre respirasie. c) Pirovaat oksidasie genereer die twee-koolstof brandstof van die sitroensuursiklus (pp162-163) d) Sitroensuursiklus voltooi die energie-gewende oksidasie van organiese molekule (pp. 163-165) Lesing 11: Hoofstuk 9 Sellulêre respirasie Oes van chemiese energie. e) Gedurende oksidatiewe fosforilering, koppel chemiosmosis elektrontransport aan ATP-sintese (pp. 165-170) Lesing 12: Hoofstuk 8 Oes van chemiese energie: Sellulêre respirasie. f) Fermentasie en anaerobiese respirasie laat selle toe om ATP te produseer sonder die gebruik van suurstof (pp. 170-172) g) Glikolise en die sitroensuursiklus sluit aan by baie ander metaboliese paaie (pp. 164-165) BIOCHEMIE: STUDIEDOELSTELLINGS Aan die einde van die Biochemie module behoort u die volgende te kan doen: Hoofstuk 2 Lewe, Chemie en Water. a) die name en omskrywing kan gee van die subatomiese deeltjies en kan aantoon watter van hierdie deeltjies betrokke is by isotoopvorming (pp. 24-25) b) die energievlakke (elektronskille of -doppe) van atome in die algemeen en, meer spesifiek die orbitale van die eerste twee vlakke kan omskryf en bespreek (pp. 26-28) c) 'n vereenvoudigde voorstelling van die atoomstruktuur vir enige atoom met 'n atoomgetal kleiner as, of gelyk aan 20 kan skets (p. 27) d) kan onderskei tussen ioniese-, kovalente-, waterstof- en Van der Waals bindings, en 'n voorbeeld van elk kan gee en teken (pp. 28-31) e) die chemiese eienskappe van water kan omskryf en die belang daarvan vir lewende organismes kan verklaar (pp. 32-36, Fig. 2.9) f) ionisasie van water kan verduidelik (p. 36) g) Die watersotioonkonsentrasie van 'n oplossing kan bereken (p. 37) h) die definisies van sowel 'n suur as 'n basis kan gee asook 'n omskrywing van die ph-skaal en 'n ph-berekening uitvoer (pp. 36-37) i) kan verduidelik wat die belang van buffers in lewende sisteme is (pp. 37-38) Hoofstuk 3 Biologiese molekule: Die koolstofverbindings van lewe. a) die verskillende bindingswyses van koolstof kan bespreek en met 5

voorbeelde toelig (p. 43) b) die verskillende funksionele groepe wat in sellulêre materiaal voorkom kan uitken (pp. 43-45) c) die verskillende isomere wat organiese molekule in kan voorkom, en en kan uitken (pp. 45-46) d) die onderskeid tussen die hidrolise van polimere en die kondensasie van monomere kan verduidelik (p. 46, Fig. 3.5) e) voorbeelde kan gee van monosakkariede, disakkariede en polisakkariede met hulle onderskeie funksies (pp. 47-49) f) die molekulêre en strukturele formule van glukose kan herken (pp. 47-48, Fig. 3.7) g) voorbeelde kan gee van verskillende lipiede met hulle funksies (pp. 50-54) h) die strukturele formules van onderskeidelik 'n versadigde vetsuur, 'n onversadigde vetsuur en 'n vet kan uitken (pp. 50-51, Fig. 3.10 & 3.11) i) verduidelik hoe fosfolipiede weens hulle hidrofobiese en hidrofiliese gedeeltes, lipied dubellaag strukture kan vorm (p. 53, Fig 2.14) j) voorbeelde kan gee van proteïene en hulle funksies (p. 55, Tabel 3.2) k) die ruggraat van 'n aminosuur kan uitken en aantoon hoe 'n peptiedbinding gevorm word (pp. 55-57, Fig. 3.19) l) die 20 aminosure kan uitken en groepeer op grond van hul syketting eienskappe (p. 56, Fig. 3.17) m) die vier vlakke waarop proteïenstruktuur bestaan in verband kan bring met die chemiese bindings wat by elke vlak ter sake is (pp. 57-60) n) primêre struktuur in verband kan bring met proteïen funksie en dat verandering van aminosuur volgorde met n verlies van proteïen funksie gepaard gaan (p. 57) o) proteïen vouing in verband kan bring met proteïen funksie en dat ontvouing of denaturasie met n verlies van proteïen funksie gepaard gaan (pp. 59-60) p) voorbeelde kan gee van nukleotiede en nukleïensure met hulle onderskeie funksies (pp. 63-64, Fig. 3.30) q) die komponente van 'n nukleotied kan noem en verduidelik hoe hierdie monomere gekoppel word om 'n nukleïensuur te vorm (pp. 63-64, Fig. 3.28 & 3.29) r) te verduidelik hoe genetiese informasie van DNA na RNA oorgedra word om proteïen sintese te spesifiseer (sg. sentrale dogma) (p. 308, Fig. 15.3) s) die struktuur van DNA en sy replikasie, waardeer genetiese informasie behoue bly, kan bespreek (pp. 64-66, Fig. 3.30 & Fig. 3.33) Hoofstuk 6 Membrane en Vervoer. a) t.o.v. membraanstruktuur die "vloeistof-mosaïekmodel" kan verduidelik deur die gegewens wat dit ondersteun te weergee (pp. 119-121, Fig. 6.5; 6.6 & 6.7) b) die rangskikking van die lipiedkomponente in die membraan kan 6

omskryf en 'n funksie van elke tipe membraankomponent kan gee, asook hoe dit aanleiding kan gee tot die vloeibaarheid van memrane (pp. 117-119, Fig. 6.2 & 6.3) c) die rangskikking van die proteïen-komponente in die membraan kan omskryf en 'n funksie van elke tipe membraanproteïen kan gee (pp. 118-122, Fig. 6.4 & 6.5) d) diffusie en osmose kan definieer en verduidelik wat elkeen se belangrikheid in die selbiologie is (pp. 123-127) e) die voorkoms van sowel plant- as dierselle kan omskryf in isotoniese, hipotoniese, en hipertoniese oplossings (pp. 126-127, Fig. 6.10) f) twee tipes transport wat m.b.v. draerproteïene plaasvind kan noem en voorbeelde van elkeen kan gee (pp. 127-130) g) endositose en eksositose kan vergelyk. Gee die name van 3 vorme van endositose en onderskei duidelik tussen hulle (pp. 130-133) Hoofstuk 4 Energie, Ensieme en Biologiese reaksies. a) die twee energiewette kan gee wat belangrike gevolge vir alle lewensvorme inhou (pp. 71-73) b) die struktuur van ATP kan herken en die komponente kan benaam (p. 75, Fig. 4.5) c) beskryf die vorming van ATP en verklaar hoekom ATP as energie stoor kan dien en hoe ATP gebruik kan word om energie-eisende (endergonies) reaksies kan aandryf (pp. 75-76) d) aan die hand van die twee wette kan verduidelik waarom alle lewensvorme 'n buitebron van energie benodig (p. 77, Fig. 4.8??) e) die struktuur en funksies van ensieme, asook die kondisies wat die opbrengs van beïnvloed, kan omskryf (pp. 77-83) f) die regulering van ensiemreaksies d.m.v. inhibisie kan omskryf en spesifiek 'n vergelyking kan tref tussen kompetatiewe, niekompetatiewe, en terugvoerinhibisie (pp. 80-82) g) hoe dat die regulering van ensiem aktiwiteit metabolisme beheer (p. 82, Fig. 4.15) Hoofstuk 9 Oes van chemiese energie: Sellulêre respirasie. a) energievloei deur ekosisteme kan beskryf (p. 156, Fig. 8.1) b) beskryf hoe katabolisme energie vrystel deur die oksidasie van organiese brandstowwe (pp. 156-157) c) die gereduseerde en geoksideerde entiteite in 'n gegewe reaksie kan uitwys (p157, Fig. 8.2) d) die funksie van die koënsiem NAD + kan omskryf (p. 160, Fig. 8.6) e) die stappe van sellulêre respirasie kan omskryf (pp. 158-159) f) glikolise kan bespreek en in die bespreking, substraatvlakfosforilering verduidelik sowel as die begin- en eindprodukte van daardie reaksie in glikolise gee (pp. 158-162, Fig. 8.8) g) sowel die aërobiese as anaërobiese verwerking van pirovaat kan omskryf (p. 162 and 172) h) hoe die produk van glikolise (pirovaat) omskep word na asetiel-koa 7

(pp. 162-163, Fig. 8.10) i) die sitroensuursiklus kan bespreek met 'n uiteensetting van hoe verbindings daardeur wentel en ook die begin- en eindprodukte noem (pp. 163-164, Fig.8.11) j) die elektrontransportsisteem kan bespreek en verduidelik hoe dit bydra tot die vorming van ATP (pp. 165-169, Fig. 8.13) k) die rangskikking van die elektrondraers in die mitochondriale binnemembraan kan omskryf en verduidelik hoe chemiosmotiese ATP-sintese plaasvind (pp. 167-169, Fig. 8.14) l) die ATP-opbrengs per molekule glukose vir sowel glikolise as sellulêre respirasie bereken (pp. 169-170, Fig. 8.16) m) beide laktaat- en alkoholiese gisting kan beskryf (pp. 170-172, Fig. 8.17) n) die metabolisme van vette en proteïene verduidelik en in die verduideliking aantoon hoe hulle tot die energielewerende metabolisme bydra (pp. 164-165, Fig. 8.12) o) die regulering van aërobiese respirasie kan verduidelik na gelang van die energiebehoeftes van die sel (pp. 160-161) GENETIKA: MODULERAAMWERK Hoofstuk 10: Selsiklus and Mitose (p199-218) Lesing 1 Eukariotiese chromosome is hoogs-georganiseerde strukture Mitose vorm die sleutelfase van die selsiklus Beheer van die selsiklus: Die drie kontrolepunte Hoofstuk 11: Geslagsvoortplanting en Meiose (p219-232) Lesing 2 Meiose produseer haploïede selle vanaf diploïede selle Unieke eienskappe van meiose Meiose bestaan uit twee opeenvolgende kerndelings Hoofstuk 12: Mendel, Gene en Oorerflikheid (p234-254) Lesing 3 Ontdekking van die Wette van Oorerflikheid Mendel en die tuin-ertjie Hoofstuk 13: Gene, Chromosome en Mensgenetika (p256-277) Lesing 4 Mendel se model van oorerflikheid Monohibriede en Dihibriede Kruisings Mendeliese Oorerflikheid is nie altyd maklik analiseerbaar nie Veelvoudige Allele (ABO bloedgroepe) Gene is gelokaliseer op chromosome Hoofstuk 14: DNA Struktuur, Replisering, en Organisasie (p281-303) Lesing 5 Eksperimente wat die aard van genetiese materiaal onthul Die struktuur van DNA 8

Lesing 6 Replisering van DNA Hoofstuk 15: Van DNA na protein (p305-330) Lesing 7 Lesing 8 Lesing 9 Die Sentrale Dogma : DNA RNA Proteïen Genetiese inligting bestaan uit drieletter basisvolgordes Transkripsie vind plaas vóór translasie Eukariotiese geen-transkripte bevat introns wat uitgesplits word (modifikasie deur splytlassing) Hoofstuk 16: Beheer van Geen-uitdrukking (p333-352) Lesing 10 Transkripsie van die lac operon van E.coli word gereguleer deur AAN/AF skakeling GENETIKA: STUDIE-DOELSTELLINGS Aan die einde van die Genetika sub-module behoort u die volgende te kan doen: Hoofstuk 10: Selsiklus en Mitose (p199-218) 1) Die selsiklus kan beskryf 2) n Menslike chromosoom kan illustreer 3) "Supercoiling" van DNA in chromosome kan verduidelik 4) Onderskeid tref tussen seldeling in somatiese en kiemselle 5) Verskillende stadiums van mitose kan beskryf en illustreer 6) Kontrolepunte van die selsiklus kan beskryf Hoofstuk 11: Geslagsvoortplanting en Meiose (p219-232) 1) Meiose I en II kan beskryf 2) Mitose en Meiose te kan vergelyk met mekaar 3) Die belang van meiose verduidelik 4) Diversiteit en ooreenkomste tussen mense kan verklaar Hoofstuk 12: Mendel, Gene en Oorerflikheid (p234-254) 1) Verduidelik waarom n eienskap kan verdwyn in een generasie en weer te voorskyn kan kom in die volgende generasie 2) n Kort beskrywing van Mendel se eksperimente gee 9

3) Die terme homosigoties, heterosigoties, dominant en resessief kan definieer 4) Onderskei tussen genotipe and fenotipe 5) Die gebruik van n Punnet square kan demonstreer 6) Vyf faktore wat Mendeliese oorerflikheidspatrone kan beïnvloed kan noem (met voorbeelde) Hoofstuk 13: Gene, Chromosome en Mensgenetika (p256-277) 1) Veelvoudige allele (bv. ABO blood groepe) 2) Gene en chromosome en genetiese siektes Hoofstuk 14: DNA Struktuur, Replisering, en Organisasie (p281-303) 1) n Eksperiment, wat bewys dat die genetiese materiaal in die selkern voorkom, kortliks kan beskryf 2) Die belang van Griffith se eksperimente op lewendige, nie-patogeniese en dooie patogeniese bakterieë (S.pneumoniae) kan verduidelik. 3) Die struktuur en komponente van DNA kan verduidelik 4) Die komponente van DNA replisering en hul rol tydens die repliseringsproses kan beskryf Hoofstuk 15: Van DNA na protein (p305-330) 1) Die Sentrale Dogma" kan definieer. 2) n Oorsig van transkripsie en molekules wat n rol speel tydens die transkripsieproses kan beskryf. 3) n Oorsig van translasie en die molekules wat n rol speel tydens die translasieproses kan beskryf. 4) Die Genetiese Kode kan definieer. 5) n Definisie van introns, eksons and mrna kan gee 6) Vyf verskille tussen bakteriële and eukariotiese geen-uitdrukking noem Hoofstuk 16: Beheer van Geen-uitdrukking (p333-352) 1) Die lac-operon van E.coli kan beskryf 2) Definisies van n operon, CAP site, lac repressor en inducer kan gee 10

EVOLUSIE: MODULERAAMWERK Die Evolusie-submodule handel oor Hoofstukke 19-23 in die handboek, Russell, Hertz & McMillan (2de uitgawe). Ons werk direk uit die handboek maar sal deurlopend ander interessante voorbeelde insluit in lesingmateriaal om hoofpunte oor te bring. Die handboek is die sleutel tot die module en die lesings verduidelik aan u hoe die slot werk. Lesing 1 Hoofstuk 19. Geskiedenis oor die ontwikkeling van evolusionêre denkwyses. Lesing 2 Hoofstuk 20. Natuurlike variasie. Lesing 3 - Hoofstuk 20. Die meganismes agter mikro-evolusie. Lesing 4 Hoofstuk 21. Spesies en reproduktiewe isolering. Lesing 5 Hoofstuk 21. Geografie en genetiese meganismes wat die ontstaan van nuwe spesies onderskryf. Lesing 6 Hoostuk 22. Interpretering van evolusionêre verwantskappe vanaf die fossiel rekord. Lesing 7 Hoofstuk 22. Biogeografie en die geskiedenis van die aarde en lewe. Lesing 8 Hoofstuk 23. Herkonstruktuering van die Boom van Lewe. EVOLUSIE: STUDIE-DOELSTELLINGS Hierdie module sal u in staat stel om: 1. Die handboek effektief as n naslaanbron te gebruik. 2. Die werking en die belang van evolusie te verstaan en te kan verduidelik. 3. Die natuurlike omgewing vanuit n evolusionêre oogpunt te sien. 4. Die verwantskap tussen die verskillende onderafdelings van evolusie te kan bespreek. 5. Te kan onderskei tussen hipotese en teorie. 6. U woordeskat van wetenskaplike terme aansienlik uit te brei. **************************************** 11