Í2+È-A-LIS-SG01IÎ 1
8
1 2
-
A
-
L
I
S
-
S
G
0
1
LEWENSWETENSKAPPE HANDLEIDING
Graad 12
A member of the FUTURELEARN group
Lewenswetenskappe Handleiding
1812-A-LIS-SG01
Í2,È-A-LIS-SG01KÎ
Graad 12
Aangepas vir KABV
ALLE REGTE VOORBEHOU ©KOPIEREG DEUR DIE SKRYWERS Geen gedeelte van hierdie boek mag sonder skriftelike verlof van die uitgewer gereproduseer of in enige vorm of deur enige elektroniese of meganiese middel weergegee word nie, hetsy deur fotokopiëring, opnames, databasis of enige ander stelsel van inligtingsbewaring. Alles moontlik is gedoen om kopiereg te verkry op alle gedrukte aspekte van die publikasie. Indien enige materiaal wat kopiereg benodig, onwetend gebruik is, word die kopiereghouer versoek om die saak onder die aandag van die uitgewer te bring sodat die nodige erkenning gegee kan word.
Lewenswetenskappe Handboek & Werkboek Graad 12 NKABV ISBN-13:
978-1-86921-883-6
Produksiekode:
LFS 74
Skrywers:
Jen Grogan Ruth Suter
DTP: Grafieke: Strokiesprente:
Kerry Thomas © Kerry Thomas © Tony Grogan
Eerste uitgawe:
November 2015 (Aanpassings gebaseer op Eksamenriglyne - Graad 12, van 2014)
Tweede uitgawe: Mei 2016 (Geringe veranderinge aangebring, sluit bylae in)
UITGEWERS ALLCOPY PUBLISHERS POSBUS 963 Sanlamhof, 7532
Tel: (021) 945-4111 Faks: (021) 945-4118 E-pos: info@allcopypublishers.co.za Webwerf: www.allcopypublishers.co.za
i
INLIGTINGSBLADSY LEWENSWETENSKAPPE GRAAD 12 NKABV VOORDELE van die HANDBOEK & WERKBOEK Die inligting is opgedateer en aktueel. Die uitleg is gebruikersvriendelik en die diagramme is duidelik, logies en informatief. Sleutelwoorde word deurgaans donkerder gedruk. Die boek sluit die volgende in: • Leeraktiwiteite Dit word gegee vir konsolidasie en huiswerk, punte ingesluit. Dit sluit verskeie soorte vrae soos essays, kortvrae, veelvuldige keusevrae en meng-en-pas-vrae wat in die boek beantwoord kan word, in. • Ondersoeke en eksperimente • Projekte • Disseksies • Addisionele inligting: Het jy geweet? Dit is besondere of interessante feite. Iets ekstra Dit is ekstra inligting om die belangstellende leerders uit te daag.
ENDOSSEMENT “Abbotts College is bekend vir die resultate van sy matrieks. Jen Grogan en Ruth Suter is twee van die suksesvolste onderwysers wat nog ooit by die Kollege skoolgehou het en hul nalatenskap leef voort; nie net in die blywende voorbeeld wat hulle gestel het nie, maar ook in die feit dat hul handboeke die basis van ons onderrig bly. Ons beveel hulle werk sonder voorbehoud aan; die bewys is in die uitstekende resultate van ons studente.” Malcolm Law (oud-hoof van die Suid-Afrikaanse Abbotts kolleges)
Die SKRYWERS Jen Grogan B.Sc., U.E.D.; 28 jaar onderwysondervinding op Graad 12-vlak by Victoria Girls’ High (Grahamstad), Alexander Road High School (Port-Elizabeth) en Abbotts College (Kaapstad); medeskrywer van Lewenswetenskappe—Hand– en werkboek Graad 11 (2010) & Graad 12 (2011). Ruth Suter B.Sc., STD; 33 jaar onderwysondervinding op Graad 12-vlak by Westerford High School en Abbotts College (Kaapstad); medeskrywer van Lewenswetenskappe—Hand– en werkboek Graad 11 (2010) & Graad12 (2011).
ii
LEWENSWETENSKAPPE HANDBOEK EN WERKBOEK GRAAD 12 NKABV INHOUD
Bladsy
1.1
DNA: Die kode van lewe
1
1.2
Meiose
19
1.3
Genetika & Erflikheid
35
2.1
VoorplantingstrategieĂŤ
73
2.2
Menslike voortplanting
83
2.3.1
Die menslike senuweestelsel
117
2.3.2
Reseptore
151
2.4
Die mens se endokrienstelsel
179
2.5
Homeostase in die mens
197
2.6
Plante se reaksie op die omgewing
207
3
Impak van die mens op die omgewing
217
4.1
Evolusie
265
4.2
Evolusie van die mens
305
4.3
Hominien fossielterreine
337
4.4
Alternatiewe vir evolusie
357
Bibliografie
360
iii
DNA: Die kode van lewe
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?
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
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.
Chromosome en gene
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.
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.
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.
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.
Op hierdie manier beheer nukleïensure by uitstek die bou en funksionering van alle lewende organismes.
Daar is byna twee meter DNA in elke menslike sel ingedruk.
Die twee nukleïensure wat in selle voorkom, is: 1. Deoksiribonukleïensuur (DNA/DNS) 2. Ribonukleïensuur (RNA/RNS)
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.
DNA-molekule rondom die kern van histone proteïene gedraai
Deel van ’n chromosoom
chromatien = chromosoommateriaal wat uit DNA, RNA en histone proteïene bestaan soos dit in ’n nieverdelende sel voorkom
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
DNA: Die kode van lewe 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 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.
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.
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
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.
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)
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.
________________________________ 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)
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.
________________________________ 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
DNA: Die kode van lewe
Die bou van DNA
Byvoorbeeld:
DNA se vorm is soos ’n lang, gedraaide leer wat ’n stabiele, 3-dimensionele dubbele heliks vorm.
Suiker-(deoksiribose) stikstofbasis (timien)
S
T
P fosfaat
'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.
DNA dubbele heliks
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.
Wat is die basispare? Die vorm en grootte van die vier basisse is verskillend sodat:
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)
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.
fosfaatmolekule (P)
Hoe word die basispare geklassifiseer?
ʼn stikstofbasis wat – timien (T)
Daar is twee groepe stikstofbasisse – puriene en pirimidiene.
– guanien (G) of
– adenien (A)
– sitosien (C) kan wees
3
Puriene bestaan uit twee versmelte ringe stikstof-, suurstof en waterstofatome. Voorbeelde is guanien en adenien.
DNA: Die kode van lewe
Leeraktiwiteit 2
Pirimidiene bestaan uit een ring van soortgelyke atome en is daarom kleiner as puriene. Voorbeelde is timien, sitosien en urasiel (sien RNA, bladsy 9).
Struktuur en belangrikheid van DNA Vraag 1 1.
‘n Basispaar bestaan altyd uit een purien en een pirimidien.
_______________________________
Hoe verskil organismes? Die bepaling van die volgorde van basisse in ’n DNA ketting, staan bekend as DNA-sekwensie.
Dit is dus die volgorde van die vier basisse wat die genetiese kode van ʼn organisme bepaal.
Organismes verskil as gevolg sekwensie waarvolgens die aanmekaar gesit is.
2. Wat word die monomere van ’n DNA-molekule genoem? (1) _______________________________
van die basispare
3. Wat noem ons die suiker wat in DNA aangetref word? (1) _______________________________
Die reeks ACCTGA verteenwoordig byvoorbeeld ander inligting as AGTCCA op dieselfde manier as waarop die woord ‘spot’ ʼn ander betekenis het as ‘stop’ of ‘tops’, selfs al het hulle dieselfde letters.
Wat is die vorm van ‘n DNA-molekule? (1)
4. Bestudeer die simboliese voorstelling van ’n DNA-molekule en skryf dan die byskrifte van 1 tot 9. (9)
Die volgorde in sekere afdelings van DNA in een mens is verskillend van dieselfde afdelings in ʼn ander mens (behalwe by identiese tweelinge). Dit lei tot die verskille in mense.
4. 1.
Wat is die rol van DNA?
2.
DNA molekules: dra gekodeerde genetiese inligting in elke sel in die vorm van gene
wat die bloudruk is vir die groei en ontwikkeling van die organisme deur te kodeer vir ’n spesifieke proteïen. (Sien proteïensintese bl.12)
kan repliseer, m.a.w. dit kan ’n kopie van hulself maak (sien bl 7). So word ’n kopie van die genetiese inligting oorgedra na elke dogtersel wat tydens seldeling vervaardig word. Dit verseker dat die genetiese kode oorgedra word van geslag tot geslag.
3. 5.
9.
8.
6.
7.
Wat is nie-koderende DNA? Minder as 2% van ‘n menslike DNA kodeer vir proteïene; die res bestaan uit nie-koderende DNA.
Proteïenkoderende areas van ’n DNA-molekule staan bekend as eksone en hulle word onderbreek deur nie-koderende areas bekend as introne.
1.
2.
Komplekse organismes besit baie meer niekoderende DNA as minder komplekse organismes.
3.
4.
5.
6.
Die nie-koderende areas is eers beskou as ‘evolusionêre rommel’, maar ons weet nou dit vorm funksionele RNA molekules en het reguleringsfunksies.
7.
8.
9.
4
DNA: Die kode van lewe 5.
Verduidelik hoe purien dieselfde is asook verskil van pirimidien. Gee voorbeelde van beide groepe. (7)
Leeraktiwiteit 3
_______________________________
Doel:
Ondersoek:
van
DNA
uit
uieskille Om DNA uit uieskille te onttrek en die drade te ondersoek. Die chemiese eienskappe van DNA word gebreek om dit uit die uieselle te onttrek. Instruksies
_______________________________ _______________________________
Hierdie ondersoek kan as ’n demonstrasie gedoen word as toerusting skaars is, maar dit sal goed wees om die klas in groepe te verdeel – die getal hang af van die getal leerders in die klas.
_______________________________ _______________________________
Na afloop van die ondersoek moet elke leerder die vrae aan die einde van die ondersoek op ’n A4 beantwoord en dit inhandig. Wat word vir elke groep benodig?
_______________________________ _______________________________ _______________________________
Groot metaalhouer, mengbak, ’n ui, ’n skerp mes of ’n vysel en stamper (indien beskikbaar), 250ml koppie of beker, helder opwasmiddel, sout, koffiefilter, tregter, etanol, termometer, dun glasbuis. Metode:
[19] Vraag 2 1.
Onttrekking
Hoekom is DNA so belangrik? (2 x 3) _______________________________
1. Berei twee waterbaddens voor _______________________________
_______________________________
Gebruik ’n groot metaalhouer met ’n termometer vir die warmwaterbad om te verseker dat die water tussen 55° - 60°C bly.
Gebruik ’n mengbak met ys en water gehou teen 4°C vir die kouewaterbad. 2. Voorbereiding van die ui
_______________________________ _______________________________
Stamp ’n grof gekapte ui in ’n stamper of per hand fyn tot ’n pulp en gooi dit in die 250ml koppie of beker.
_______________________________
Deur dit te kap word die selle verdeel en die selwande afgebreek.
2. Wat is nie-koderende DNA? (2) _______________________________ _______________________________ 3. Watter persentasie van DNA in ’n sel is niekoderend? (1) _______________________________ 4. Watter rol speel hierdie nie-koderende DNA? (2)
Gekapte ui
_______________________________
3. Berei ’n seep-/soutoplossing
_______________________________
Los een eetlepel opwasmiddel en een gelyk ¼ teelepel tafelsout in 100ml gedistilleerde water in ‘n 250ml koppie of beker op. Roer versigtig om te verhoed dat dit skuim vorm. Hou aan
[11] Totaal [30]
5
DNA: Die kode van lewe roer vir ’n paar minute totdat die sout opgelos is.
’n 1cm laag alkohol bo-op die filtraat te vorm. Probeer verhoed dat die etanol en die filtraat vermeng.
Die opwasmiddel breek die selmembrane af sodat die DNA vrygestel kan word.
Etanol los die oplosbare komponente van die filtraat op en vorm ‘n oplossing.
Die sout (NaCl) veroorsaak dat die nukleïensuur uit ‘n alkoholoplossing presipiteer soos dit die DNA-drade laat saamkoek. 4. Giet die oplossing oor die gekapte ui.
proefbuis
alkohollaag filtraat (ui-ekstrak)
9. Presipitasie van DNA Laat staan die oplossing vir 2 – 3 minute sonder om dit te skud. Die DNA en sout wat onoplosbaar in alkohol is, koek saam om ‘n wit presipitasie op die skeidingsvlak tussen die etanol en die filtraat te vorm. Dié melkwit stof is die DNA van die ui.
5. Verhit in warm bad Plaas die oplossing in die warm bad vir 10 – 15 minute (nie langer nie). Druk in dié tyd die gekapte ui teen die wand van die koppie/beker met die agterkant van ’n lepel.
presipiteer = soliede materiaal wat uit ‘n oplossing kom as gevolg van ‘n chemiese of fisiese verandering.
Die hittebehandeling maak die fosforlipiede in die selmembrane sag en ‘dokter’ die ensieme wat, as teenwoordig, die DNA in klein fragmente sal sny sodat dit nie in lang drade onttrek kan word nie. 6. Koel in koue bad af Verkoel die mengsel in die yswaterbad vir 5 minute. Hou aan om die gekapte uiemengsel teen die kant van die koppie met die agterkant van ’n lepel te druk. Die DNA-molekules wat onttrek is, is broos en breek maklik. Die koel toestande laat die chemiese reaksies stadiger plaasvind en vertraag dus die spoed waarteen die DNA opbreek.
DNA-presipitasie 10. Opdraai van DNA Plaas ‘n glasbuis in die etanollaag in die proefbuis en draai dit stadig in een rigting om die ui se draderige DNA op te draai.
7. Filtreer die mengsel Filtreer die mengsel deur ’n koffiefilter in ’n skoon proefbuis. Dit is ’n stadige proses. Die filtraat bestaan uit opgeloste DNA sowel as ander biochemiese middels soos RNA en proteïene. DNA is ’n baie lang molekule maar dit is klein genoeg om deur die openinge van filtreerpapier te gaan. 8. Voeg etanol by
Wat is die doel van hierdie eksperiment? Hierdie eenvoudige eksperiment is ’n inleiding tot die prosedures vir die versameling van DNA wat in molekulêre biologie gebruik word om bv. siektes of genetiese afwykings te diagnoseer.
Giet die etanol (alkohol) in ’n proefbuis en koel dit dan af deur dit in die kouewaterbad te plaas. Giet die koue etanol stadig langs die binnekant van die proefbuis met die filtraat om 6
DNA: Die kode van lewe Hoekom is replisering nodig? Die DNA moet ʼn ander molekule identies aan homself maak om te verseker dat die genetiese kode oorgedra word na elke dogtersel wat tydens seldeling vervaardig word.
Vrae 1.
Beskryf die voorkoms van die DNA wat jy onttrek het. (2) _______________________________
Hoe vind replisering plaas? Die proses word gekataliseer deur die ensiem DNA-polimerase.
_______________________________ 2. Som in jou eie woorde die hoofstappe wat jy gevolg het om die DNA-molekules van die ui te onttrek op, en noem ook die belangrikheid van elke stap. (9)
Die dubbele heliks draai los van mekaar en dan vind die proses van replisering in drie stappe plaas: 1.
_______________________________
Die waterstofverbinding wat die basispare by mekaar hou, breek en die twee drade kom los. Dit is soos ʼn ritssluiter wat oopgemaak word. Elke draad met sy basisse is dan blootgestel en dien as ’n templaat (patroon) .
_______________________________ _______________________________ _______________________________
Basisse
_______________________________
blootgestel
_______________________________ _______________________________ DNA-basispare wat loskom
_______________________________
2. Vrydrywende nukleotiede in die sitoplasma verbind met hul komplementêre blootgestelde basisse.
3. Hoekom moet die glasbuis in dieselfde rigting gedraai word as jy die DNA opdraai? (2)
Die feit dat die basisparing komplementêr is, verseker dat ’n presiese duplikaat van elke DNA-molekule gemaak word.
_______________________________ _______________________________ 4. Sou jou resultate anders gewees het as jy ’n ander vrug of groente gebruik het? Verduidelik. (2) _______________________________ _______________________________
C
_______________________________ Totaal [15]
Replisering van DNA Replisering kan gesien word as die proses waardeur ʼn bestaande DNA-molekule ʼn nuwe DNA-molekule, identies aan die oorspronklike molekule, vorm.
Nuwe nukleotiede by elke draad vorm twee totaal nuwe drade
DNA wat homself repliseer
Dit vind in die selkern tydens interfase (tussen seldelings) in die selsiklus plaas.
7
DNA: Die kode van lewe Die feit dat A slegs met T en C slegs met G sal verbind, verseker dat die volgorde van die basisse in die dogter-DNA presies dieselfde is as in die DNA van die ouer. Een DNA dubbele heliks vorm dus twee identiese dubbele helikse, wat elk een oue en een nuwe gesintetiseerde draad bevat. ou draad strand
1.
nuwe draad
2.
nuwe draad 3. 4.
ou draad
DNA-draad wat repliseer
Twee nuwe DNA-molekules word gevorm; elk identies aan die oorspronklike molekule. 1.
3. Die twee dogter-DNA-molekules draai elkeen om ʼn dubbele heliks te vorm wat dan weer om die histone (proteïene) draai om ʼn chromosoom te vorm. Die hele prosedure duur slegs enkele sekondes.
Noem die ensiem wat die repliseringsproses kataliseer. (2) _______________________________
2. Wanneer vind replisering plaas? (1) _______________________________
Leeraktiwiteit 4 Replisering
3. Wat stel die twee DNA-drade in staat om te verdeel? (2)
Vraag 1 Verduidelik in jou eie woorde waarom replisering so belangrik is in die ontwikkeling van ʼn organisme. [4]
________________________________ 4. Watter DNA-draad in die diagram is die nuwe draad, die donker een of die ligter een? (1)
__________________________________
________________________________
__________________________________ 5.
__________________________________
Verskaf byskrifte vir die vier komplementêre basispare 1 – 4. (4)
__________________________________
_______________________________
__________________________________
_______________________________
[4]
_______________________________
Vraag 2
_______________________________ [10]
Die diagram langsaan is ’n voorstelling van ’n gedeelte van ’n DNA-molekule wat in twee verdeel het tydens replisering.
Totaal [14]
8
DNA: Die kode van lewe
DNA profilering/vingerafdrukke
Hoe word ’n DNA profiel gemaak?
Elke person se DNA is uniek (behalwe by identiese tweelinge), ten spyte van die feit dat 99.9% van menslike DNA identies is. Die verskille kom in die nie-koderende deel van DNA voor.
Wetenskaplikes kan hierdie herhaalde reekse wat verskil, gebruik om die DNA profiel van ’n individu te genereer deur voorbeelde te gebruik van bloed, hare en ander liggaamsweefsel en produkte. Die selle word met chemikalieë behandel om die DNA te onttrek. Restriksie-ensieme word gebruik om die begin en einde van elke herhaalde reeks te sny, wat verskillende fragmente van verskillende lengtes tot gevolg het. Tydens hierdie ingewikkelde proses bekend as DNA amplifikasie word groot hoeveelhede van hierdie fragmente gemaak om genoeg DNA beskikbaar te stel om mee te kan werk. Die DNA fragmente word dan geskei en op verskillende maniere soos elektorforese ondersoek . jel elektroforese = ’n manier om die groot molekules volgens grootte en elektriese lading te skei
DNA profilering behels die onttrekking en identifisering van die hoogs veranderlike areas van mense se DNA wat herhaalde reekse van basispare wat STR’e (kort tandemherhalings) genoem word, bevat, bv. CAGACAGACAGA is ’n driemaal herhaling van CAGA. Op dieselfde punt in die DNA van verskillende mense verskil die hoeveelheid herhaalde reekse aansienlik, om sodoende een DNA profiel van ’n ander te onderskei. Van 13 – 20 verskillende plekke op DNA molekules word ondersoek; genoeg om aan te dui dat elke persoon se profiel uniek is. DNA profiel = ’n individu se unieke DNA fragmente, geskei deur elektroforese DNA-oplossings – mengsel van verskeie lengtes DNA-stukke word in elke holte gegooi
5 bane
negatiewe elektrode (-) Holtes – gate in jel om DNA-oplossing te hou
groot stukke gaan moeilik deur die porieë (gate) in die jel en beweeg stadiger
'n Jel word voorberei uit 'n jellieagtige substansie, agaroos. Dit word in die bakkie gegooi en laat staan om te set. Die jel dien as sif vir die negatiefgelaaide DNA-stukke soos hulle na die positiewe terminaal beweeg wanneer 'n elektriese stroom toegedien word.
klein stukkies beweeg maklik deur die jel en beweeg vinniger
Die DNA -stukke word geskei op op geskei grond van lengte. Die grootte van die stuk deur hoe hoe ver dit deur stukword wordbepaal bepaal deur ver dit deur die jel beweeg het positiewe elektrode (+) Die jel word uiteindelik verwyder uit die bakkie. Nadat die aparte lane gekleur word, kan die aparte stukkies in elke laan gesien word as 'n reeks bande wat van een kant van die bakkie na die ander kant versprei is. Elke bank bestaan uit uit duisende stukkies van dieselfde lengte
Die proses van jel-elektroforese
Op hierdie manier word daar ’n patroon gevorm wat verskillende hoeveelhede basispare aandui wat in individue herhaal word; die lengte van ’n
spesifieke DNA fragment hang af van diehoeveelheid herhalings wat voorkom. Hierdie
9
DNA: Die kode van lewe geskeide DNA fragmente word as donker stroke op stukkies film aangedui.
of wat gevonnis is vir misdade. As die profiele ooreenkom, kan die misdadiger vasgetrek word.
Dit is ’n DNA vingerafdruk.
2.
Elkeen van ons selle dra ’n identiese stel van hierdie unieke DNA wat van alle ander mense verskil (behalwe by identiese tweelinge).
DNA profilering verskaf aan professionele mediese mense inligting om oorerflike siektes vas te stel. Dit stel hul in staat om oor geaffekteeerde swangerskappe te besluit en gee die vrou kans om vroegtydig die nodige behandeling vir die geaffekteerde kind te kry.
As twee genetiese profiele identiese stroke patrone wys, is dit feitlik seker dat dit van dieselfde persoon afkomstig is.
Die diagnose van oorerflike siektes
By familie is daar sommige dele wat ooreenkomste toon, maar niemand anders s’n sal presies dieselfde reekse in elke deel van hul DNA hê nie. Die volgende prent wys ’n stel DNA afdrukke van een familie.
3. Identifisering van sterfgevalle
Kan jy sien watter kind het gene (STR’e) van watter ouer?
Die korrekte gebruik van DNA profilering kan bydra daartoe dat vaderskaptoetse gedoen word en die man as die vader bewys word of nie. Sien bladsy 62
ma
kind1
kind 2
As die weermag ’n stel DNA vingerafdrukke van al die soldate neem, kan dit gebruik word om soldate wat sterf te identifiseer. 4. Vaderskaptoetse
pa
Wat is die profilering?
sienings
teen
DNA
1. Inbreuk op privaatheid Baie mense glo dat DNA profilering om identifisering van mense moontlik te maak, inbreuk maak op hul reg tot privaatheid. Dit kan skadelik wees bv. inligting oor genetiese eienskappe kan veroorsaak dat versekeraars sekere dekking of eise teenstaan.
Hoe kan word?
DNA
profilering
2. Kwessies van akkuraatheid
gebruik
Die akkuraatheid en effektiwiteit van DNA profilering hang af van die kwaliteit van toerusting, die bekwaamheid van laboratorium-personeel en ondervinding. Moontlike foute in die prosedure in laboratoriums kan tot verkeerde inligting lei.
1. Forensies K forensies = die gebruik van wetenskaplike tegnologie om misdaad te ondersoek
3. Manipulasie
Om die verskille in die DNA van individue te ondersoek, is ’n baie bruikbare metode in forensiese ondersoeke. Omdat elke individu se DNA reeks uniek is, kan DNA akkuraat genoeg in die hof as bewys gebruik word. Tekens van DNA wat op misdaadtonele gelos word, kan van kritieke belang in die hof wees, bv. bloedvlekke of semen op die slagoffer wat deur die vermeende misdadiger gelos word en met die DNA profilering ooreenkom, kan die persoon aan die pen laat ry. Boonop help hierdie tegnologie onskuldiges vry te laat kom.
ook
Om met data van genetiese profilering te torring, dit sleg te hanteer of te manipuleer kan ook tot verkeerde inligting lei.
Leeraktiwiteit 5 DNA profilering en forensies Vraag 1 1.
om
Hoeveel verskillende plekke op ’n DNA molekule word gewoonlik geanaliseer wanneer DNA profilering gedoen word? (1) _____________________________
Belangrik: Waar daar geen verdagte in ’n misdaad is nie, word DNA voorbeelde op die misdaadtoneel geneem en met die DNA profiele wat in die Nasionale DNA Databasis gestoor word, vergelyk. Dit is ’n bron wat DNA profiele bevat van mense wat verdagtes was
2. Wat maak hierdie plekke geskik vir DNA profilering? (2) _______________________________
10
DNA: Die kode van lewe
2. Ribonukleïensuur – RNA
3. Wat is kort tandemherhaling (STR)? (2) ________________________________
Die verskillende vorme van RNA word in die kern deur DNA vervaardig. Saam met die DNA is hulle noodsaaklik vir die bepaling van die struktuur en funksie van alle lewende organismes omdat hulle betrokke is by proteïensintese.
4. Wat onderskei een STR van ’n ander ? (1) ________________________________ [6] Vraag 2
Wat is die bou (struktuur) van RNA? RNA is ʼn enkele molekule (polimeer) wat uit nukleotiede bestaan
Elke nukleotied bestaan uit suiker (ribose), fosfaat en ’n stikstofbasis.
Die vier stikstofbasissse is adenien (A), urasiel (U), sitosien (C) en guanine (G).
slagoffer - Z
bewys - Y
verdagte 3
verdagte 2
verdagte 1
Die volgende DNA profiele is ’n hipotetiese voorbeeld waar die slagoffer, Z, verkrag en vermoor is. Daar was drie verdagtes en bloedmonsters is van elkeen getrek sodat hul DNA profiel opgestel kan word. ’n Voorbeeld van semen is geneem van die liggaam van die slagoffer en as bewys gebruik – Y op die X-straalfilm.
S
A
P S
U
P S
G
P S
C
RNA-draad Wat is die funksie van RNA? 1.
RNA dra instruksies van DNA in die kern na
Watter een van hierdie drie verdagtes was waarskynlik die moordenaar? (2)
die ribosome in die sitoplasma van ’n sel waar dit die sintese van proteïene uit aminosure beheer.
________________________________
Wat is die ooreenkomste tussen DNA en RNA?
2. Verduidelik hoe jy jou antwoord gekry het. (3) ________________________________ ________________________________ 3. Verduidelik waarom ’n voorbeeld ook van die slagoffer geneem en geanaliseer is. (2)
1.
DNA en RNA bestaan beide uit:
polimere
nukleotiede wat bestaan uit suiker (ribose), fosfaat en ’n stikstofbasis.
vier stikstofbasisse.
2. Hulle is albei proteïensintese.
________________________________ ________________________________ 4. Verduidelik die begrip forensies. (2) ________________________________ ________________________________ Totaal [15]
11
verantwoordelik
vir