MODUL 5

SAINS TINGKATAN 4

BAB 5: Genetik

Pembahagian sel
Pewarisan
Mutasi
Teknologi kejuruteraan genetik
Variasi

5.1 Pembahagian sel kromosom DNA

nukleus • Asid deoksiribonukleik
• Unit asas : nukleotida
sel • Struktur bebenang halus
• Asid nukleik dan protein (gula deoksiribosa, bes
bernitrogen, kumpulan
• Panjang dan berlingkar fosfat)
• Dua rantai polinukleotida
berpintal secara antiselari
• Struktur heliks ganda dua

gen

• Unit asas pewarisan yang
menentukan ciri-ciri individu

• Mengawal ciri-ciri yang boleh
diwarisi

• Segmen dalam DNA

Kromosom wujud berpasangan Kromosom homolog Kariotip

Kariotip lelaki Kariotip perempuan

Kromosom Kromosom Seks X
(sifat) Y

Autosom
(jantina)

MITOSIS • Proses pembahagian sel yang membentuk dua sel anak yang seiras (bilangan kromosom

Profasa dan kandungan bahan genetik yang sama dengan sel induk).
• Berlaku dalam sel soma di dalam badan manusia dan haiwan dan tisu meristem seperti di

hujung akar dan pucuk tumbuhan.

Anafasa Telofasa

Metafasa

• Kromosom memendek • Kromosom tersusun di • Sentromer membahagi • Kromatid sampai ke kutub
• Kromatid kembar berpisah
dan menebal satah khatulistiwa • Bergerak ke kutub sel bertentangan.
• Kromosom jelas • Gentian gelendong • Membran nukleus dan
bertentangan
kelihatan melekat pada sentromer nukleolus terbentuk
• Gentian gelendong (pengutuban)
semula.
terbentuk
• Membran nukleus dan • Dua sel anak terbentuk. • Sitoplasma membahagi

nukleolus terurai.

MEIOSIS I Anafasa I Telofasa I

Profasa I Metafasa I

• Kromosom memendek • Kromosom homolog • Kromosom homolog • Sitoplasma membahagi.
berpisah dan bergerak ke • Peringkat akhir meiosis
dan menebal tersusun di satah kutub yang bertentangan
• Kromosom jelas kelihatan Itamat.
• Kromosom homolog khatulistiwa
• Gentian gelendong
berpasangan
• Pindah silang berlaku melekat pada sentromer

MEIOSIS II Metafasa II Anafasa II Telofasa II

Profasa II

• Gentian gelendong mula • Kromosom tersusun di • Sentromer membahagi dua • Empat sel anak yang
terbentuk dan kromatid kembar berpisah tidak seiras terbentuk
satah khatulistiwa dan bergerak ke kutub sel
• Gentian gelendong yang bertentangan
(pengutuban)
melekat pada sentromer

Jenis pembahagian sel Mitosis • Replikasi DNA
Meiosis • Pembahagian sel

MITOSIS MEIOSIS

Sel soma Sel pembiakan
Dua sel anak Empat sel anak
Tiada pindah silang Ada pindah silang
Sel anak seiras dari segi genetik Sel anak berbeza dari segi genetik
Bilangan kromosom sel anak sama dengan sel induk Bilangan kromosom sel anak separuh daripada sel induk
Tiada variasi
Ada variasi

Kepentingan pembahagian sel Meiosis Penghasilan gamet
Mitosis Pertumbuhan organisma
Menggantikan sel rosak

Pembiakan aseks

5.2 Pewarisan Pemindahan ciri daripada ibu bapa kepada anak-anaknya

Ciri • Sifat ketara yang diwarisi dan ditentukan oleh gen
• Contoh: warna mata
Trait 2
Trait 1 • Varian bagi ciri khusus yang membezakan antara individu
• Contoh: warna mata hitam, warna coklat dan warna biru.
Trait 3

A lokus a mempamerkan ciri yang h
B b dikawalnya dan menutupi
kesan alel resesif

H

c C Alel dominan Alel resesif
d d
Boleh gulung lidah Tidak boleh gulung lidah
Rambut hitam Rambut perang muda
Cuping telinga melekap
Cuping telinga bebas

alel menunjukkan ciri yang
dikawal apabila alel yang
dominan tidak hadir

Gregor Mendel

• Orang pertama yang menemui mekanisme pewarisan
secara teratur dan mendalam

• Menggunakan pokok kacang pea berbaka tulen
• Eksperimen kacukan monohibrid: melibatkan satu ciri

pada satu masa

Fenotip induk: Pokok kacang pea x Pokok kacang pea
Genotip induk: tinggi berbaka tulen kerdil berbaka tulen

Gamet: TT tt

meiosis T tt

T

persenyawaan

Genotip anak F1 :
Fenotip anak F1:

Fenotip induk F1: xPokok kacang pea tinggi Pokok kacang pea tinggi
Genotip induk F1:
Tt Tt
Gamet:
meiosis

persenyawaan

Genotip anak F2 :
Fenotip anak F2:

Fenotip induk: xBapa (Boleh gulung lidah) Ibu (Tidak boleh gulung lidah)
Genotip induk:
BB bb
Gamet:
meiosis

persenyawaan

Genotip anak F1 :
Fenotip anak F1:

Penentuan Jantina Anak

Ibu Bapa
44 + XX 44 + XY

ovum sperma

22 + X 22 + X 44 + XX
22 + Y 44 + XY

Induk: xBapa Ibu

Genotip : 44+XY 44+XX

meiosis

Gamet:

persenyawaan

Genotip anak :
Jantina anak :

5.3 Mutasi

• Perubahan spontan dan rawak yang berlaku kepada gen dan

kromosom
• menyebabkan perubahan ciri kepada anak yang mewarisi

bahan genetik terubah suai tersebut

Mutasi kromosom Mutasi gen

• Perubahan dalam bilangan atau • Perubahan kimia yang berlaku

struktur kromosom pada sesuatu gen
• Disebabkan kecacatan semasa • Menyebabkan perubahan dalam

proses pembahagian sel ciri yang dikawal oleh gen

Mutasi kromosom

Sindrom Down Sindrom Turner Sindrom Klinefelter
(+1 di 21) (XO) (XXY)

• penambahan satu kromosom pada • kurang bilangan kromosom seks • lebih bilangan kromosom seks
pasangan kromosom ke-21 • (44 + XO) • (44+ XXY).
• ciri-ciri seks sekunder perempuan • lelaki dengan ciri-ciri perempuan
• Ciri-ciri: kerencatan fizikal dan
mental, leher pendek, mata sepet tidak berkembang seperti mempunyai payudara dan
dan badan lebih rendah testis yang kecil serta mandul.

Mutasi kromosom

Anemia sel sabit Hemofilia

Buta warna • gen yang terlibat menghasilkan Talasemia • gen yang menghasilkan
hemoglobin (autosom)
• gen mutan resesif pada faktor pembekuan darah
kromosom X • bentuk sel darah merah • darah sukar membeku
berbentuk sabit • kehilangan darah berterusan
• tidak dapat membezakan
antara warna merah • menjejaskan pengangkutan jika terluka atau tercedera.
dengan hijau oksigen

• lazim berlaku pada lelaki • gen yang mengawal

penghasilan hemoglobin
• sel darah merah yang kecil
• jangka hayat sel pendek
• menyebabkan kekurangan

darah

Sinar -X Sinaran Semulajadi
radioaktif
Sinaran Kehamilan
ultraungu Faktor pada usia
Mutasi
lewat
Karsinogen

Trait terangkai seks Gen terangkai seks

Gen “penyakit”  Huruf kecil
Gen “normal”  Huruf besar

♂♀ ♀ ♂♀
XBY XBXB
XbY XbXb XBXb
Penghidap Pembawa Normal

Bapa Ibu

Induk: x XBXb
(Pembawa)
Genotip : XbY
Gamet: (Buta warna)

meiosis

persenyawaan

Genotip anak :

Fenotip anak :

Hemofilia H @ h Bapa (Normal) x Ibu (Pembawa)

Induk:

Genotip : meiosis
Gamet:

persenyawaan

Genotip anak :
Fenotip anak :

Hemofilia H @ h Bapa (Normal) x Ibu (Pesakit)

Induk:

Genotip : meiosis
Gamet:

persenyawaan

Genotip anak :
Fenotip anak :

Cara mengesan penyakit gangguan gen Amniosentesis untuk mengesan keabnormalan sel fetus pada
minggu ke- 15 hingga ke-20 kehamilan
Jarum dimasukkan melalui
abdomen ibu menembusi dinding

uterus

Bendalir amnion yang
mengandungi sel fetus yang

terampai diekstrak keluar

Bendalir amnion diemparkan
untuk mengasingkan bendalir

amnion dan sel fetus

Sel fetus yang terasing akan
digunakan untuk mendapatkan

kariotip

Cara mengesan penyakit gangguan gen Kariotip

Inkubasi Bahan kimia lain Sel dipindah ke
( 2 / 3 hari ) ditambah. dalam
tiub dan
Sampel sel fetus/tisu Hentikan mitosis
badan peringkat diemparkan untuk
metafasa. memekatkan sel.
( + bahan kimia )
Sel dipindah
Gambar Slaid Larutan daripada ke dalam tiub
kromosom diperhatikan di tiub disedut dan baharu yang
dipotong dan bawah mikroskop berisi bahan
dititiskan
disusun dan diambil ke atas slaid penetap.
membentuk gambarnya. mikroskop.
( + pewarna )
kariotip

Aplikasi Penyelidikan Genetik dalam Meningkatkan Kualiti Kehidupan

terapi gen genealogi genetik

sains forensik

• menjalankan kajian tentang

penyiasatan jenayah

• mengenal pasti dan

mengesahkan kronologi sesuatu

kejadian berdasarkan bukti-bukti

saintifik

• Menyediakan maklumat

berasaskan saintifik melalui

analisis bukti fizikal

• Proses: semasa siasatan, bukti

dikumpulkan, dianalisis di

makmal dan kemudian

dibentangkan di mahkamah

Aplikasi Penyelidikan Genetik dalam Meningkatkan Kualiti Kehidupan

sains forensik genealogi genetik

terapi gen 1 2

• bertujuan untuk membaiki gen-gen Sel stem dikeluarkan Gen normal
mutan daripada pesakit. dimasukkan ke

• sistik fibrosis, hemofilia dan anemia sel 6 dalam virus
sabit.
Sel-sel menghasilkan
protein atau hormon

yang diingini.

Sel-sel tersebut
disuntik ke dalam

5 pesakit.

Virus yang 3
termodifikasi
4
dicampur
Sel stem pesakit berubah dengan sel stem
secara genetik.
pesakit.

Aplikasi Penyelidikan Genetik dalam Meningkatkan Kualiti Kehidupan

sains forensik terapi gen

genealogi genetik

• kajian pengumpulan genetik
• menentukan salasilah atau susur galur

tentang keluarga, keturunan dan sejarah
• gunakan ujian DNA

Sosial Ekonomi Etika

Kesan
Penyelidikan
Genetik terhadap
Kehidupan

Manusia

Psikologi

5.4 Teknologi Kejuruteraan Genetik • Teknologi DNA Rekombinan
• Organisma Termodifikasi Genetik
• pengubahsuaian genetik sesuatu organisma

Teknologi DNA Rekombinan

• Menggabungkan dua sepsis yang berbeza untuk menghasilkan satu
ciri genetik baru

DNA dan DNA
plasmid dipotong
menggunakan enzim

pemotong

Bakteria rekombinan Pengekstrakan dan
mengganda di dalam penulenan insulin

tangki penapaian manusia

DNA rekombinan
dimasukkan ke
dalam sel bakteria

Organisma Termodifikasi Genetik (GMO)

• Genetically Modified Organism, iaitu organisma yang diubah suai
secara genetik untuk tujuan tertentu.

• Menggabungkan gen daripada dua spesies yang berbeza untuk
menghasilkan organisma termodifikasi genetik (GMO) dengan ciri
baharu

• untuk ciri yang tidak boleh dihasilkan melalui proses persilangan
tradisional.

• mengandungi perubahan yang diperlukan untuk meningkatkan kualiti
komersil

daya rintangan terhadap serangan perosak dan penyakit.

nilai nutrisi yang lebih tinggi

buah yang lebih besar

Kesan Teknologi Kejuruteraan Genetik dalam Kehidupan

KEBAIKAN KEBURUKAN

• Mengenal pasti dan merawat penyakit baka • Memberikan alahan dan kesan-kesan
• Tanaman dan ternakan yang berkualiti sampingan kepada pengguna
• Daya tahan penyakit yang tinggi
• Menghasilkan tanaman yang lebih banyak, • Menghasilkan spesies baharu
menyebabkan spesies asal akan pupus
masa tuaian singkat
• Membantu kesihatan manusia (insulin) • Kesan sampingan seperti mutasi pada
pengguna

• Tidak beretika seperti membuat senjata
biologi yang boleh membahayakan
manusia

• Menghasilkan organisma yang
mempunyai daya tahan yang tinggi
terhadap pestisid

Etika dalam Teknologi Kejuruteraan Genetik

• integriti yang tinggi - tidak menyalahi moral
• membantu manusia dari segi kesihatan
• membantu manusia dalam menyelesaikan masalah

kekurangan makanan dan kerosakan tanaman
• amalkan etika dan nilai murni agar tidak menyentuh

sensitiviti agama dan moral
• kuatkuasakan undang-undang bagi mendidik para pengkaji

memahami dan mengikuti perkembangan kejuruteraan
genetik.

5.5 Variasi Perbezaan ciri antara individu daripada spesies yang sama

Variasi Selanjar Variasi Tak Selanjar

variasi yang menunjukkan perbezaan vang tidak variasi yang menunjukkan perbezaan ketara
ketara antara individu dalam populasi yang sama antara individu dalam populasi yang sama

kuantitatif kualitatif
(boleh diukur) diwakili oleh carta bar
diwakili oleh lengkung taburan normal
(berbentuk diskrit)
dipengaruhi genetik + persekitaran dipengaruhi genetik
ketinggian kebolehan menggulung lidah

Faktor-faktor yang menyebabkan variasi

Faktor genetik Faktor persekitaran

Pindah silang - menghasilkan kombinasi Contoh: pH, cahaya matahari, suhu, air,
genetik yang baharu iklim dan pemakanan

Penyusunan kromosom secara bebas

Persenyawaan secara rawak antara
gamet jantan dengan gamet betina

Mutasi kromosom dan gen

Kepentingan Variasi

Menyesuaikan diri terhadap perubahan persekitarannya. Jika semua
individu adalah serupa, mereka akan pupus apabila suatu perubahan

drastik berlaku dalam persekitaran.

Membezakan dan mengecam setiap individu dalam spesies yang
sama dengan mudah.

Membenarkan pemilihan semula jadi, iaitu organisma dengan ciri-
ciri yang sesuai akan terus hidup manakala organisma dengan ciri ciri

yang kurang sesuai akan pupus.

Membantu organisma dalam penyamaran untuk melindungi diri
daripada pemangsa.

Meningkatkan nilai tambah sesuatu haiwan dan tumbuhan