The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by smiltze7, 2019-11-26 02:55:33

buku teks f4 kssm

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma
3.2 Konsep Pergerakan



Bahan Merentasi


Membran Plasma


Ciri bahan yang dapat merentasi membran

plasma

Terdapat tiga faktor umum yang menentukan sama ada sesuatu molekul
TMK 3.2
boleh bergerak merentasi membran plasma iaitu saiz molekul, kekutuban
Video: Pergerakan molekul molekul dan cas ion (Jadual 3.1).
dan ion merentasi membran
plasma
JADUAL 3.1 Faktor yang menentukan pergerakan bahan merentasi membran plasma
Molekul yang dapat merentasi dwilapisan Molekul yang tidak dapat merentasi
fosfolipid dwilapisan fosfolipid
Molekul yang larut dalam lipid, misalnya asid lemak • Molekul berkutub (tidak larut dalam lipid)
dan gliserol • Ion bercas

Pada amnya, ekor hidrofobik fosfolipid menghalang molekul berkutub
seperti air daripada merentasiya. Walau bagaimanapun, air masih boleh
bergerak merentasi membran plasma kerana molekul air adalah cukup
kecil untuk menggelongsor antara dwilapisan fosfolipid atau bergerak
menerusi protein liang.

JADUAL 3.2 Molekul yang memerlukan bantuan protein untuk diangkut merentas membran plasma
Contoh molekul Cara pengangkutan

Molekul besar (makromolekul) dan berkutub yang tidak Diangkut oleh protein pembawa
larut lipid, misalnya glukosa dan asid amino
Molekul kecil bercas, misalnya ion natrium dan ion kalium Diangkut oleh protein liang

molekul kecil bercas,
misalnya, ion molekul yang larut dalam lipid
molekul kecil tidak berkutub
H 2 O O 2 CO 2 molekul besar
dan berkutub





protein pembawa
H 2 O O 2 CO 2
protein
Kecerunan kepekatan liang


RAJAH 3.3 Pergerakan bahan merentas membran plasma
3.2.1 49

Jalankan eksperimen berikut untuk menunjukkan bahawa pergerakan merentasi membran
separa telap adalah berdasarkan kepada saiz molekul.


Aktiviti 3.1 Aktiviti 2.1 Pergerakan bahan merentasi membran
separa telap Eksperimen

Pernyataan masalah
Adakah saiz molekul zat terlarut mempengaruhi pergerakan bahan merentasi membran
separa tetap?

Hipotesis
Hanya saiz molekul kecil sahaja dapat meresap merentasi membran separa telap.


Pemboleh ubah
Dimanipulasikan: Saiz molekul zat terlarut di dalam tiub Visking
Bergerak balas: Warna larutan di dalam tiub Visking dan bikar
Dimalarkan: Suhu persekitaran, masa dan isipadu larutan

Bahan
Larutan Benedict, ampaian kanji 1%, larutan iodin, larutan glukosa 30%, air suling, tiub Visking
dan benang

Radas
Bikar, tabung uji, penunu Bunsen, penitis, silinder penyukat


Prosedur
1 Rendam tiub Visking dalam air selama 5 minit untuk melembutkannya. Simpulkan dan ikat
salah satu hujung tiub Visking dengan benang
supaya tidak bocor. 400 ml air
2 Isi tiub Visking dengan 10 ml larutan glukosa suling + 10 ml tiub Visking
dan 10 ml larutan kanji. Ikat hujung tiub Visking larutan iodin 10 ml larutan
menggunakan benang dengan ketat. Warna glukosa + 10 ml
larutan direkod. larutan kanji
3 Bilas bahagian luar tiub Visking dengan air
suling.
4 Campurkan 400 ml air suling dengan 10 ml larutan iodin dalam bikar. Rekod warna larutan.
5 Masukkan tiub Visking ke dalam bikar dan biarkan selama 40 minit.
6 Selepas 40 minit, keluarkan tiub Visking dan pindahkan ke bikar yang kering.
7 Perhati dan rekod warna larutan akhir di dalam tiub Visking dan warna larutan di dalam
bikar.
8 Jalankan ujian Benedict ke atas larutan di dalam tiub Visking dan larutan di dalam bikar.
Masukkan 2 ml setiap larutan ke dalam tabung uji yang berasingan dan campurkan 1 ml
larutan Benedict. Panaskan larutan di dalam kukus air selama kira-kira 5 minit dan rekod
perubahan warna.







50 3.2.2

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma



Keputusan

Kandungan Warna asal Warna akhir Ujian Benedict
Tiub Visking 10 ml larutan glukosa +
10 ml larutan kanji
Bikar 400 ml air suling +
10 ml larutan iodin


Perbincangan
1 Berdasarkan kepada keputusan, buat satu inferens berkaitan dengan saiz molekul iodin
berbanding dengan saiz molekul kanji.
2 Apakah inferens yang boleh dibuat berkaitan dengan saiz molekul kanji apabila
dibandingkan dengan saiz liang pada tiub Visking?
3 Apakah inferens yang boleh dibuat daripada keputusan ujian Benedict?
4 Berdasarkan kepada eksperimen, apakah analogi yang boleh dibuat antara tiub Visking dan
sistem pencernaan?

Kesimpulan
Cadangkan satu kesimpulan yang sesuai. Adakah hipotesis disokong?





Aktiviti 2.1
Aktiviti 3.2 Mengkaji pergerakan bahan merentasi tiub Visking
dengan menggunakan osmometer ringkas Eksperimen

Pernyataan masalah
Apakah bahan yang boleh bergerak merentasi membran separa telap?

Hipotesis
Molekul air dapat bergerak merentasi membran separa telap.

Pemboleh ubah
Dimanipulasikan: Masa (minit)
Bergerak balas: Kenaikan aras larutan sukrosa di dalam tiub kapilari
Dimalarkan: Suhu persekitaran dan kepekatan larutan sukrosa

Bahan
Larutan sukrosa 30%, tiub Visking 12 cm panjang, benang dan air suling.

Radas
Kaki retort lengkap dengan pengapit, tiub kapilari 25 cm panjang, picagari, pembaris,
bikar 50 ml, pen penanda, gunting dan jam randik

Prosedur
1 Potong tiub Visking sepanjang 8 cm.



3.2.2 51

2 Rendam tiub Visking dalam air selama 5 minit untuk melembutkannya.
3 Buka tiub Visking dan ikat salah satu hujung tiub ketat dengan benang untuk membentuk
satu beg.
4 Isi tiub Visking dengan larutan sukrosa 30% menggunakan picagari.
5 Hujung tiub Visking yang satu lagi diikat kepada tiub kapilari dengan ketat.
6 Bilas permukaan luar tiub dengan air suling.
7 Apitkan tiub kapilari kepada kaki retort
secara menegak.
8 Rendam tiub Visking dalam satu bikar berisi tiub kapilari
air suling.
9 Tandakan aras awal larutan sukrosa di aras awal
larutan sukrosa
dalam tiub kapilari dengan pen penanda
pada permulaan eksperimen. air suling
10 Tanda aras larutan sukrosa setiap 10 minit tiub Visking
selama 40 minit. Ukur dan rekod kenaikan larutan sukrosa
aras larutan sukrosa di dalam tiub kapilari 30%
setiap 10 minit.
11 Plotkan graf jarak kenaikan aras larutan sukrosa (mm) lawan masa (minit).

Keputusan

Masa 0 10 20 30 40

Jarak kenaikan aras larutan
sukrosa (mm)


Perbincangan
1 Huraikan graf yang anda plotkan.
2 Apakah yang menyebabkan perubahan dalam aras larutan sukrosa?
3 Apakah inferens yang boleh anda buat berkaitan dengan saiz molekul sukrosa dan air dan
saiz pada liang tiub Visking?
4 Ramalkan keputusan sekiranya eksperimen diulang dengan tiub Visking yang diisi air suling
dan bikar yang diisi larutan 30% sukrosa.

Kesimpulan
Beri kesimpulan untuk eksperimen ini. Adakah hipotesis anda dapat diterima?


Pergerakan bahan merentasi membran plasma berlaku melalui
Dunia Biologi Kita
pengangkutan pasif dan pengangkutan aktif.
Tahukah anda
membran telur Pengangkutan pasif
boleh digunakan
sebagai pengganti Proses pengangkutan pasif boleh dianalogikan seperti mengayuh
tiub Visking? basikal menuruni cerun. Proses ini tidak melibatkan penggunaan
Bolehkah anda cuba tenaga. Resapan ringkas, osmosis dan resapan berbantu adalah
membuat sebuah
osmometer telur? contoh pengangkutan pasif.

52 3.2.3

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma


Resapan ringkas
Resapan ringkas ialah pergerakan molekul atau ion dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan
yang berkepekatan rendah, iaitu molekul bergerak menuruni kecerunan kepekatan sehingga
keseimbangan dinamik dicapai. Ini berlaku sama ada melalui membran plasma atau tidak.

kepekatan
tinggi




Dwilapisan
Resapan fosfolipid


kepekatan
rendah

Bahan larut: oksigen karbon dioksida asid lemak gliserol

RAJAH 3.4 Molekul larut lemak seperti asid lemak dan gliserol serta molekul oksigen dan karbon dioksida meresap
melalui dwilapisan fosfolipid secara resapan ringkas

Osmosis (resapan air)
Osmosis ialah proses pengangkutan pasif yang serupa dengan resapan tetapi melibatkan hanya
molekul air. Osmosis ialah pergerakan bersih molekul air secara rawak dari kawasan keupayaan
air tinggi (kepekatan bahan terlarut rendah) ke kawasan keupayaan air rendah (kepekatan bahan
terlarut tinggi) merentasi membran separa telap. Membran separa telap adalah telap kepada air
tetapi tidak telap kepada sesetengah bahan larut seperti molekul sukrosa.


keupayaan air tinggi molekul air





Osmosis
protein
dwilapisan liang
fosfolipid
keupayaan air rendah


RAJAH 3.5 Proses osmosis melalui dwilapisan fosfolipid dan protein liang membran plasma



Resapan berbantu
Molekul yang tidak larut dalam lipid seperti ion, serta molekul bersaiz besar seperti asid amino dan
glukosa tidak dapat bergerak merentasi dwilapisan fosfolipid. Bahan-bahan ini bergerak merentasi
membran dengan bantuan protein pembawa dan protein liang. Proses ini disebut resapan
berbantu. Resapan berbantu tidak memerlukan tenaga kerana protein pembawa mengangkut
molekul menuruni kecerunan kepekatan. Proses ini berterusan sehingga keseimbangan dinamik
tercapai apabila kepekatan molekul adalah sama pada kedua-dua belah membran.


3.2.3 53

PROTEIN LIANG membentuk liang atau terusan untuk
membolehkan molekul kecil terlarut terutamanya ion
meresap merentasi membran plasma. Liang mengandungi
ciri dalaman spesifik yang hanya membenarkan ion
spesifik melaluinya.


PROTEIN PEMBAWA adalah spesifik dan hanya
boleh bergabung dengan molekul spesifik sahaja. protein liang protein pembawa
protein liang
protein pembawa
Misalnya, molekul glukosa hanya boleh bergabung
dengan tapak aktif yang spesifik pada protein pembawa RAJAH 3.6 Resapan berbantu melalui protein liang
dan protein pembawa
Proses pergerakan molekul glukosa merentasi membran plasma
berlaku secara resapan berbantu (Rajah 3.7).

Bendalir luar sel
glukosa
Molekul glukosa Glukosa
bergerak ke bergabung
arah protein dengan tapak
pembawa tapak aktif pada
yang spesifik aktif protein
untuk molekul pembawa.
glukosa.
protein pembawa
Sitoplasma



Protein
pembawa Protein pembawa
kembali ke berubah bentuk
bentuk asal dan untuk memboleh-
bersedia untuk kan molekul
mengangkut glukosa
molekul yang lain. melalui membran
plasma dan masuk
ke dalam sel.


RAJAH 3.7 Proses resapan berbantu
Pengangkutan aktif

Pergerakan bahan merentasi membran plasma juga boleh berlaku melalui pengangkutan aktif.
Pengangkutan aktif mempunyai ciri-ciri berikut:
• Pergerakan bahan molekul atau ion merentasi membran plasma menentang
kecerunan kepekatan.
• Memerlukan tenaga daripada molekul ATP (adenosina trifosfat) yang dijana semasa respirasi
dalam mitokondrion.
• Memerlukan protein pembawa spesifik yang mempunyai tapak aktif yang spesifik untuk
bergabung dengan molekul tertentu atau ion.
• Protein pembawa juga mempunyai reseptor untuk bergabung dengan molekul ATP. Protein
pembawa berubah bentuk apabila kumpulan fosfat bergabung kepadanya. Kemudian molekul
atau ion bergerak melalui membran (Rajah 3.8).

54 3.2.3

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma


Pengangkutan aktif mengakibatkan pengumpulan atau penyingkiran molekul atau ion dalam sel.
Protein pembawa yang terlibat dalam pengangkutan aktif biasanya dikenali sebagai pam.
Misalnya, dalam sel haiwan, protein pembawa yang mengangkut ion natrium ke luar sel dan
ion kalium ke dalam sel disebut pam natrium–kalium. Mekanisme pam natrium–kalium
digambarkan dalam Rajah 3.8.

1 Bendalir luar sel: 2 3
Kepekatan Na tinggi + Na +
+
Kepekatan K rendah Na + Na
+
+
Na + Na + Na
Na + Na +
Na + P
Sitoplasma: ADP ATP P
Kepekatan Na rendah
+
+
Kepekatan K tinggi Molekul ATP (adenosina trifosfat) Pergabungan fosfat membekalkan
terurai kepada ADP (adenosina difosfat) tenaga dan mengubah bentuk protein
Tiga ion natrium bergabung dan P (fosfat). Kumpulan fostat pembawa lalu ion natrium diangkut
dengan protein pembawa. bergabung dengan protein pembawa. keluar merentasi membran.

4 5 6


K +

K +
K + K +

P K +
K +
Dua ion kalium dari luar sel bergabung Kehilangan kumpulan fosfat
dengan protein pembawa. Kumpulan mengembalikan bentuk asal protein Ion kalium diangkut merentasi
fosfat meninggalkan protein pembawa. pembawa. membran ke dalam sel


RAJAH 3.8 Pam natrium-kalium


Terdapat sejenis lagi pam iaitu pam proton. – + bendalir luar sel
yang terdapat pada sel epitelium yang melapisi pH rendah
kepekatan ion hidrogen
rongga perut. Pam proton menyebabkan ATP – + H + tinggi
kandungan perut berasid. Mekanisme pam
proton digambarkan dalam Rajah 3.9. H + Protein pembawa H +

H +
– +
H +
RAJAH 3.9 Tenaga daripada ATP membolehkan ion hidrogen Sitoplasma – +
bergerak melalui protein pembawa (pam proton) ke luar sel. pH tinggi H +
Ini menyebabkan pengumpulan ion hidrogen dan penghasilan kepekatan ion – +
hidrogen rendah
asid dalam perut.

3.2.3 55

Peta buih berganda I-Think dalam Rajah 3.10 menunjukkan perbezaan antara pengangkutan aktif
dengan pengangkutan pasif.




Tidak
memerlukan Mengangkut
tenaga
bahan merentasi
membran
Berlaku
mengikut
kecerunan
kepekatan




Memerlukan
PENGANGKUTAN tenaga
PASIF


Berlaku
sehingga
keseimbangan PENGANGKUTAN
dinamik AKTIF
tercapai



Berlaku
menentang
kecerunan
kepekatan
Berlaku melalui
membran separa Berlaku
telap penggumpulan
dan penyingkiran
molekul atau
ion



RAJAH 3.10 Persamaan dan perbezaan antara pengangkutan pasif dengan pengangkutan aktif

Praktis Formatif 3.2

1 Berikan beberapa contoh bahan yang boleh merentasi dwilapisan fosfolipid.
2 Huraikan bagaimana ion natrium diangkut keluar sel.
3 Seorang ahli sains menjalankan eksperimen dengan merendamkan akar sejenis tumbuhan
dalam larutan yang mengandungi garam mineral pada kepekatan oksigen yang berlainan.
K3 Terangkan mengapa kepekatan garam mineral dalam akar bertambah apabila kepekatan
oksigen dalam larutan bertambah sebanyak 10%.


56 3.2.4

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma
3.3 Pergerakan Bahan Merentasi



Membran Plasma dalam

Organisma Hidup



Pengangkutan aktif dan pengangkutan

pasif dalam organisma hidup
Di manakah pengangkutan pasif dan pengangkutan aktif berlaku
dalam organisma hidup?

Pengangkutan pasif dalam organisma Pengangkutan aktif dalam organisma berlaku
berlaku semasa: semasa:
• pertukaran gas antara alveolus dan kapilari • penyerapan glukosa dan asid amino dalam
darah melalui resapan ringkas (Rajah 3.11) vilus
• penyerapan semula air dalam ginjal • penyerapan semula glukosa dalam ginjal
melalui osmosis
• penyerapan air oleh sel akar rambut • pengangkutan sukrosa dari daun ke tisu
floem
tumbuhan melalui osmosis (Rajah 3.12)
• penyerapan fruktosa dalam vilus melalui • penyerapan ion mineral oleh sel akar rambut
tumbuhan (Rajah 3.12)
resapan berbantu
Pergerakan udara
darah ke vena
pulmonari alveolus
lapisan air

darah dari kepekatan ion dan garam
arteri pulmonari mineral lebih tinggi dalam air
darah tanah. Ion dan garam mineral
beroksigen diangkut masuk ke dalam sel
akar secara pengangkutan air meresap secara
aktif menentang kecerunan osmosis dari air tanah
kepekatan. ke dalam sel akar
darah
molekul kurang
karbon oksigen
dioksida
meresap dari
kapilari darah
ke dalam alveolus garam
mengikut mineral
kecerunan
kepekatan molekul oksigen meresap masuk
melalui dinding alveolus ke kapilari
darah mengikut kecerunan kepekatan air
RAJAH 3.11 Pertukaran gas di alveolus berlaku melalui resapan ringkas
rambut akar
butir tanah Akar
RAJAH 3.12 Penyerapan air secara osmosis dan ion
mineral secara pengangkutan aktif
3.3.1 3.3.2 57

Larutan isotonik, hipotonik dan hipertonik

Secara amnya, terdapat tiga jenis larutan: larutan isotonik, larutan hipotonik dan larutan
hipertonik. Seperti yang anda telah pelajari, resapan air berlaku secara osmosis dari kawasan
keupayaan air tinggi ke kawasan keupayaan air rendah. Penerangan tentang setiap larutan
diringkaskan dalam Jadual 3.3.

JADUAL 3.3 Larutan isotonik, larutan hipotonik dan larutan hipertonik
Konsep Definisi Penerangan
Larutan Larutan A dan membran separa telap Larutan A dan B
membran separa telap
isotonik B mempunyai isotonik terhadap
kepekatan zat terlarut molekul air satu sama lain. Tiada
yang sama. molekul air pergerakan bersih air.
membran separa telap

molekul air





Larutan Larutan A Larutan A hipotonik
hipotonik mempunyai terhadap B. Air
kepekatan zat terlarut A A B B meresap dari larutan A
yang rendah dan ke B secara osmosis.
zat terlarut
keupayaan air yang zat terlarut
tinggi. A B
zat terlarut


A A B B
Larutan Larutan A A hipertonik terhadap
hipertonik mempunyai B. Air meresap dari B
zat terlarut
kepekatan zat terlarut A B zat terlarut ke A secara osmosis.
yang tinggi dan
keupayaan air yang
rendah. zat terlarut








Zon Aktiviti Lensa Biologi

Jalankan Sel darah merah adalah isotonik kepada 0.85%
eksperimen untuk atau 0.15 M larutan natrium klorida (atau 0.28 M
melihat kesan larutan glukosa). Larutan intravena yang diberikan
osmosis terhadap oleh doktor adalah larutan isotonik supaya sel tidak
membran plasma dimusnahkan oleh air berlebihan yang keluar atau
telur. masuk ke dalam sel.


58 3.3.3

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma


Kesan larutan hipotonik, hipertonik dan
isotonik terhadap sel haiwan dan sel

tumbuhan

Sitoplasma sel mengandungi zat terlarut seperti glukosa dan garam
mineral. Bendalir yang terdapat dalam sel dikenali sebagai bendalir
intrasel. Setiap sel juga dikelilingi oleh bendalir luar sel.
Oleh itu, sel sentiasa mengalami proses osmosis dan pergerakan air
merentasi membran plasma bergantung pada keupayaan air dalam
bendalir luar sel yang membasahi sel.




KESAN LARUTAN HIPOTONIK
• Apabila sel darah merah berada dalam
larutan hipotonik, air meresap masuk ke
dalam sel secara osmosis, menyebabkan
sel mengembang dan akhirnya meletus.
• Ini adalah kerana membran plasma
adalah terlalu nipis untuk menahan
tekanan osmosis yang terhasil dalam sel.
• Peletusan sel darah merah dikenali
sebagai hemolisis.




KESAN
LARUTAN AR
HIPOTONIK, KESAN LARUTAN
ISOTONIK DAN HIPERTONIK
HIPERTONIK
TERHADAP SEL • Apabila sel darah
merah dimasukkan
HAIWAN
ke dalam larutan
hipertonik, air
meresap keluar dari sel secara osmosis.
• Ini menyebabkan sel mengecut.
• Sel darah merah dikatakan mengalami
KESAN LARUTAN ISOTONIK krenasi.

• Air meresap masuk ke
dalam dan ke luar sel secara
osmosis pada kadar yang
sama.
• Tiada pergerakan bersih air
merentasi membran plasma.
• Sel mengekalkan bentuk
normalnya.

3.3.4 3.3.5 59

KESAN LARUTAN ISOTONIK

• Air meresap masuk ke dalam dan ke luar
sel secara osmosis pada kadar yang sama.
• Sel menjadi flasid.




KESAN LARUTAN HIPOTONIK

• Apabila sel tumbuhan dimasukkan ke dalam
larutan hipotonik, air meresap ke dalam vakuol
secara osmosis. KESAN
• Ini menyebabkan vakuol sel mengembang. LARUTAN
• Cecair dalam vakuol menekan sitoplasma dan HIPOTONIK,
membran plasma ke dinding sel. ISOTONIK DAN
HIPERTONIK
• Dalam keadaan ini, sel dikatakan berada dalam TERHADAP SEL
keadaan segah. TUMBUHAN
• Sel tumbuhan tidak meletus kerana dinding sel
adalah tegar dan kuat.
• Tekanan segah adalah penting
kepada sel tumbuhan kerana
dapat memberi sokongan dan
mengekalkan bentuk sel.
• Kesegahan sel menyebabkan sel
pengawal mengembang supaya
stoma terbuka untuk fotosintesis.






KESAN LARUTAN HIPERTONIK
• Apabila sel tumbuhan dimasukkan ke dalam larutan hipertonik, air
meresap keluar dari vakuol secara osmosis.
• Vakuol mengecut menyebabkan membran plasma tertarik dan menjauhi
dari dinding sel.
• Proses ini yang disebut plasmolisis menyebabkan daun dan batang
terlentur ke bawah. Kelayuan berlaku.
• Sel tumbuhan yang mengalami plasmolisis boleh menjadi segah semula sekiranya sel
tersebut dipindahkan ke dalam larutan hipotonik dalam tempoh masa yang singkat.
• Sel dikatakan mengalami deplasmolisis.






60 3.3.4 3.3.5

Aktiviti 3.3 Aktiviti 2.1 Mengkaji kesan larutan hipotonik, hipertonik
dan isotonik terhadap sel haiwan Eksperimen
Pernyataan masalah
Apakah kesan larutan yang berlainan kepekatan terhadap sel haiwan?

Hipotesis
Kepekatan yang berlainan boleh menyebabkan sel haiwan meletus, mengecut atau kekal
bentuk normal

Pemboleh ubah
Dimanipulasikan: Kepekatan larutan persekitaran
Bergerak balas: Keadaan sel darah ayam
Dimalarkan: Suhu persekitaran dan isipadu larutan

Bahan
Darah ayam segar, larutan natrium klorida 0.15 M dan 0.50 M, kertas turas dan air suling

Radas
Mikroskop cahaya, slaid dan kaca penutup

Prosedur
1 Sediakan empat slaid dan labelkan A, B, C dan D.
2 Titiskan setitis darah ayam ke atas slaid A dan tutup slaid dengan kaca penutup.
3 Perhatikan bentuk sel darah merah menerusi mikroskop cahaya.
4 Titiskan setitis air suling ke atas slaid B dan tutup slaid dengan kaca penutup.
5 Letak setitik darah di tepi kaca penutup supaya darah tertarik ke bawah kaca penutup
dengan meletak kertas turas pada hujung kaca penutup yang bertentangan.
6 Perhatikan slaid menerusi mikroskop cahaya dan lukis bentuk sel darah merah dalam
jadual di bawah.
7 Ulang langkah 4 hingga 6 dengan menggantikan air suling dengan larutan natrium klorida
0.15 M (slaid C) dan larutan natrium klorida 0.50 M (slaid D).
Slaid Pemerhatian Lukisan berlabel keadaan sel
A (sel darah merah)
B (sel darah merah dalam air suling)
(sel darah merah dalam larutan
C
natrium klorida 0.15 M)
(sel darah merah dalam larutan
D
natrium klorida 0.50 M)
Prosedur
1 Bincang dan terangkan keputusan yang diperolehi bagi setiap slaid.
2 Larutan yang manakah merupakan larutan hipotonik, hipertonik atau isotonik kepada sel
darah merah?
3 Apakah yang berlaku kepada sel darah merah dalam slaid B and D?

Kesimpulan
Apakah kesimpulan untuk pemerhatian ini?


3.3.4 61

Aktiviti 3.4 Aktiviti 2.1 Mengkaji kesan larutan hipotonik, hipertonik

dan isotonik terhadap sel tumbuhan Eksperimen

Pernyataan masalah
Apakah kesan larutan yang berlainan kepekatan terhadap sel tumbuhan?

Hipotesis
Kepekatan yang berlainan boleh menyebabkan sel tumbuhan menjadi segah, flasid atau
mengecut (plasmolisis).

Pemboleh ubah
Dimanipulasikan: Kepekatan larutan persekitaran
Bergerak balas: Keadaan sel tumbuhan
Dimalarkan: Suhu persekitaran dan isipadu larutan

Bahan
Larutan sukrosa 0.50 M dan 1.0 M, air suling, kertas turas dan bawang besar

Radas
Mikroskop cahaya, slaid kaca, kaca penutup, pisau kecil, jarum tenggek dan forsep

Prosedur
1 Sediakan empat slaid dan labelkan A, B, C dan D.
2 Kupil lapisan nipis epidermis daun sisik bawang dan letakkan di dalam setitis air suling di
atas slaid A. Tutup dengan kaca penutup.
3 Perhatikan sel epidermis daun sisik bawang menerusi mikroskop. Lukis dan label
pemerhatian anda.
4 Kupil satu lagi lapisan nipis epidermis daun sisik bawang dan letakkan di atas slaid B dan
tutup dengan kaca penutup.Titiskan setitis larutan sukrosa 0.50 M pada satu sisi kaca
penutup dan alirkan larutan dengan memegang kertas turas pada sisi bertentangan.
Perhatikan sel epidermis menerusi mikroskop dan lukis serta label pemerhatian anda.
5 Ulang Langkah 4 dengan menggantikan larutan sukrosa 0.50 M dengan larutan sukrosa
1.0 M (slaid C).
6 Pindahkan sel epidermis yang direndam di dalam larutan sukrosa 1.0 M (slaid C) ke
dalam setitis air suling (slaid D). Perhatikan sel menerusi mikroskop. Lukis dan label
pemerhatian anda.

Keputusan
Slaid Pemerhatian Lukisan berlabel keadaan sel
A (air suling)

B (larutan sukrosa 0.5 M)

C (larutan sukrosa 1.0 M)

(sel slaid C dipindah ke dalam
D
setitis air suling)


62 3.3.4

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma



Perbincangan
1 Bincang dan terangkan keputusan yang diperolehi bagi setiap slaid.
2 Larutan yang manakah merupakan larutan hipotonik, hipertonik atau isotonik kepada sel
tumbuhan?
3 Apakah yang berlaku kepada sel tumbuhan dalam slaid B and D?

Kesimpulan
Apakah kesimpulan untuk pemerhatian ini?




Aktiviti 3.5 Aktiviti 2.1 Mengkaji dan menentukan kepekatan larutan

luar yang isotonik dengan sap sel tumbuhan Eksperimen

Pernyataan masalah
Apakah kepekatan larutan luar sel yang isotonik terhadap sap sel ubi kentang?

Hipotesis
Kepekatan larutan 0.43 M yang isotonik kepada sap sel tumbuhan tidak mempunyai kesan
terhadap jisim sel tumbuhan.

Pemboleh ubah
Dimanipulasikan: Kepekatan larutan sukrosa
Bergerak balas: Perubahan jisim silinder ubi kentang
Dimalarkan: Tempoh masa rendaman, suhu persekitaran dan masa

Bahan
Ubi kentang, air suling, larutan sukrosa 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, 0.5 M, 0.6 M dan kertas tisu

Radas
Piring petri, penebuk gabus, pisau, forseps, pembaris, bikar 50 ml, silinder penyukat dan
penimbang elektronik

Prosedur Perhatian!
1 Tujuh piring petri disediakan dan dilabel A, B, C, D, E, F dan G. Jangan pegang ubi
2 Setiap bikar diisi dengan larutan berikut: kentang dengan
Bikar A: air suling Bikar E: 0.4 M larutan sukrosa tangan semasa
memotongnya.
Bikar B: 0.1 M larutan sukrosa Bikar F: 0.5 M larutan sukrosa Sebaiknya, guna
Bikar C: 0.2 M larutan sukrosa Bikar G: 0.6 M larutan sukrosa papan canai
Bikar D: 0.3 M larutan sukrosa sebagai alas.
3 Satu penebuk gabus bersaiz sederhana ditekan masuk ke dalam
sebiji ubi kentang.
4 Silinder ubi kentang dikeluarkan daripada penebuk gabus.
5 Kemudian, silinder ubi kentang dipotong sepanjang 50 mm.
6 Langkah 3 hingga 5 diulangi untuk menyediakan 6 silinder ubi kentang yang sama
panjang.


3.4.1 63

7 Setiap silinder ubi kentang dilap dengan kertas tisu dan ditimbang untuk mendapatkan
jisim awalnya.
8 Larutan dari bikar A hingga G dituangkan ke dalam piring petri berlabel A hingga G. Setiap
silinder ubi kentang direndam di dalam piring petri.
9 Selepas direndam selama 1 jam, setiap silinder ubi kentang dikeluarkan dari piring
petri masing-masing dan dilap. Setiap silinder ubi kentang ditimbang semula untuk
mendapatkan jisim akhir.
10 Keputusan direkodkan. Graf peratus perubahan jisim lawan kepekatan larutan
sukrosa dilukis.
Keputusan

Jisim silinder ubi
Larutan Bikar kentang (g) Perubahan jisim (g) Peratus perubahan Tekstur dan
jisim (%) keadaan
Jisim awal Jisim akhir
Air suling A
0.1 M larutan
sukrosa B


Perbincangan
1 Apakah tekstur dan keadaan silinder ubi kentang selepas direndam dalam larutan sukrosa
yang berlainan kepekatan?
2 Bagaimanakah anda menentukan kepekatan larutan sukrosa yang isotonik terhadap sap
sel ubi kentang dari graf anda?
3 Berdasarkan eksperimen, bincang proses osmosis dalam pelbagai kepekatan larutan
sukrosa.

Kesimpulan
Beri satu kesimpulan yang sesuai untuk eksperimen.









Praktis Formatif 3.3

1 Terangkan apa yang akan berlaku kepada sel-sel berikut apabila direndam di dalam larutan
yang berkepekatan zat terlarut lebih tinggi daripada kandungan dalam sel:
(a) sel darah merah, dan
(b) sel tumbuhan
2 Berdasarkan konsep osmosis, jelaskan situasi di bawah:
(a) Mengapakah penjual buah-buahan dan penjual sayur sentiasa menyembur air pada
K3
buah-buahan dan sayur-sayuran?
(b) Sekiranya gula ditaburkan ke atas buah strawberi, kenapa jus terkeluar daripada buah?


64 3.4.1

BAB 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma
3.4 Pergerakan Bahan Merentasi



Membran Plasma dalam


Kehidupan Harian


Anda pasti pernah makan jeruk, ikan masin dan buah-buahan yang
ditinkan. Bagaimanakah konsep osmosis dan resapan diaplikasikan
dalam pengawetan makanan?
Anda juga boleh mengaplikasikan konsep pergerakan
TMK 3.4 bahan merentasi membran plasma
dengan menjalankan aktiviti
Aktiviti: Mengaplikasikan
konsep pergerakan bahan dalam TMK 3.4. Bagaimanakah jeruk
merentasi membran plasma dihasilkan? Apakah
tujuan merendam
buah-buahan dalam
larutan cuka dan
gula yang pekat?
Makanan seperti buah-
Apakah konsep buahan diawet dengan cara
yang diaplikasikan merendam dalam larutan
dalam pembuatan gula berkepekatan 40%.
ikan masin? Bagaimanakah langkah
ini menghalang kerosakan
akibat tindakan bakteria?
















Fenomena kelayuan tumbuhan

Sekiranya pembajaan berlebihan dilakukan, tumbuhan akan
mengalami kelayuan. Baja larut dalam air tanah menyebabkan air
tanah menjadi hipertonik terhadap sap sel akar. Akibatnya, air akan
meresap keluar secara osmosis dari sap sel akar ke dalam tanah
dan sel akan mengalami plasmolisis. Sel dalam tumbuhan akan
pulih semula apabila disiram air. Akan tetapi, sekiranya tempoh
plasmolisis adalah panjang, tumbuhan yang
layu akhirnya akan mati.


Tumbuhan segah dan tumbuhan layu

3.4.2 65

Konsep pergerakan bahan merentasi membran plasma mempunyai pelbagai
aplikasi dalam kehidupan harian kita seperti contoh-contoh berikut.


Minuman penghidratan semula seperti Larutan saline yang digunakan dalam
garam penghidratan oral dapat perubatan lazimnya merupakan larutan
mengembalikan kehilangan isotonik terhadap plasma darah. Larutan
air dan elektrolit dalam saline mengandungi 0.85 –0.90 g natrium
pesakit cirit-birit. klorida per 100 ml.




ubat yang tidak larut
dalam air diangkut di
kawasan hidrofobik
Minuman isotonik
bagi atlet dapat ubat yang larut
mengganti bendalir dalam air diangkut
serta elektrolit seperti di kawasan hidrofilik
kalium dan natrium
badan yang hilang
melalui perpeluhan. Liposom ialah vesikel yang mengandungi larutan
akues dikepung oleh membran yang terdiri daripada
fosfolipid. Liposom digunakan untuk melindungi
ubatan atau bahan aktif yang dimakan secara oral
daripada dimusnahkan oleh jus gastrik. Dengan cara
ini, ubat dapat sampai ke sel sasaran.

membran
Osmosis berbalik ialah teknologi yang biasa Tekanan separa telap
digunakan untuk memperoleh air tawar daripada dikenakan
air laut melalui proses penyahgaraman. Dalam
peralatan osmosis berbalik, tekanan dikenakan air air tawar
ke atas air laut untuk melalui membran separa laut keluar
telap. Membran ini membenarkan molekul air masuk
melaluinya manakala zarah bendasing, garam dan
mikroorganisma dihalang. Maka air yang keluar zarah bendasing molekul air
ialah air tawar yang tulen. dan mikroorganisma


Zon Aktiviti
Kaji proses osmosis
berbalik dalam
penulenan air.

Praktis Formatif 3.4

1 Terangkan mengapa pengawetan cili hijau menggunakan
cuka dan gula.
K3
2 Jeruk nanas disediakan dengan merendam kepingan nanas
TMK 3.6
dalam larutan gula pekat. Nyatakan dua kebaikan dan
Video: Liposom dan aplikasi K3 dua keburukan kaedah ini berbanding dengan menyimpan
liposom dalam perubatan nanas segar.
dan kosmetik
3.4.3 3.4.4
66

Rumusan







PERGERAKAN BAHAN MERENTASI MEMBRAN PLASMA



Konsep Pergerakan Pergerakan Bahan Pergerakan Bahan
Struktur Membran Bahan Merentasi Merentasi Membran Merentasi Membran
Plasma Membran Plasma Plasma dalam Plasma dalam
Organisma Hidup Kehidupan Seharian


• Model mozek • Pengangkutan • Pengangkutan aktif • Fenomena
bendalir pasif dan pasif dalam kelayuan
• Membran - Resapan organisma hidup tumbuhan
plasma terdiri ringkas • Larutan isotonik, • Aplikasi konsep
daripada protein - Osmosis hipotonik dan membran
pembawa, - Resapan hipertonik plasma dalam
protein liang, berbantu • Kesan larutan kehidupan
dwilapisan hipotonik, seharian
fosfolipid, • Pengangkutan hipertonik dan • Proses osmosis
glikoprotein, aktif isotonik terhadap berbalik dalam
glikolipid, sel haiwan dan sel penulenan air
kolesterol tumbuhan









Refleksi Kendiri





Adakah anda telah menguasai konsep penting berikut?
• Keperluan pergerakan bahan merentasi membran plasma
• Komponen membran plasma dan fungsinya berdasarkan model mozek bendalir
• Sifat ketelapan membran plasma
• Ciri bahan yang dapat merentasi membran plasma
• Pengangkutan pasif dan pengangkutan aktif
• Larutan hipotonik, hipertonik dan isotonik
• Kesan larutan yang berlainan kepekatan terhadap sel tumbuhan dan sel haiwan
• Aplikasi konsep pergerakan bahan merentasi membran plasma dalam kehidupan harian



67

Praktis Sumatif 3







Bahagian A Antara berikut, yang manakah
menunjukkan kepekatan osmosis
1 Rajah 1 menunjukkan struktur model larutan P, Q, dan R berbanding dengan
membran plasma. kepekatan osmosis awal bagi setiap sel?
x
X Larutan P Larutan Q Larutan R
A Hipotonik Isotonik Hipertonik

B Isotonik Hipotonik Hipertonik
C Hipertonik Isotonik Hipotonik
RAJAH 1 D Hipertonik Hipotonik Isotonik
Apakah struktur X?
A Protein pembawa 4 Suatu sampel sel darah merah
dimasukkan ke dalam larutan sukrosa
B Protein liang 30%. Apakah akan terjadi kepada
C Fosfolipid sel tersebut?
D Kolesterol A Krenasi
B Segah
2 Penyataan di bawah adalah berkenaan C Hemolisis
pengangkutan bahan P.
D Plasmolisis
Resapan berbantu berlaku dengan bantuan
protein pembawa dan hanya membenarkan 5 Beberapa silinder ubi kentang dipotong
bahan P merentasi membran plasma. mengikut ukuran yang sama dan
Apakah bahan P? diletakkan ke dalam larutan natrium
klorida yang mempunyai kepekatan
A Air dan karbon dioksida berlainan. Jisim awal dan jisim akhir
B Glukosa dan asid amino setiap silinder ubi kentang direkodkan.
C Glukosa dan ion natrium Antara graf berikut, yang manakah
D Karbon dioksida dan asid amino menggambarkan keputusan tersebut?
(Paksi–y mewakili perubahan jisim,
3 Rajah 2 menunjukkan keadaan tiga paksi–x mewakili kepekatan
A
A
jenis sel yang berlainan iaitu sel pipi, sel natrium klorida.) C C
C
C
A
A
darah merah dan sel tumbuhan selepas
direndam dalam larutan P, Q, dan R A C
selama 10 minit.

B B D D
B
D
D
B
Larutan P Larutan Q Larutan R B D
Larutan P Larutan Q Larutan R
RAJAH 2
68

Bahagian B Bahagian C

1 Satu kajian tentang kesan kepekatan 1 (a) Sesetengah suri rumah merendam
larutan garam yang berlainan dijalankan sayur-sayuran dalam larutan garam
bagi sel-sel darah merah manusia. Setitis sebelum dimasak supaya racun
darah dititiskan ke dalam tiga tabung serangga dan ulat dapat dihapuskan.
didih (A, B dan C ) yang mengandungi (i) Huraikan mengapa sayur-sayuran
kandungan larutan yang berlainan. yang direndam terlalu lama dalam
Tabung A mengandungi larutan natrium larutan garam akan menjadi layu.
klorida 4.5%, tabung B mengandungi air
suling manakala tabung C mengandungi [4 markah]
larutan natium klorida 0.85%. Ketiga-tiga (ii) Cadangkan satu cara untuk
tabung didih dibiarkan selama 30 minit. mengembalikan kesegahan
(a) Terangkan keadaan larutan yang K3 sayur-sayuran tersebut.
dapat diperhatikan bagi setiap [4 markah]
K3 tabung didih selepas 30 minit. (b) Huraikan secara lengkap bagaimana
[3 markah] molekul asid amino diangkut
(b) Huraikan pemerhatian yang anda K4 merentasi membran plasma.
peroleh bagi tabung didih A dan B. [6 markah]
K4
[4 markah] (c) Krim kosmestik yang mengandungi
(c) Lukiskan bentuk sel darah merah liposom dikatakan lebih berkesan
yang diperolehi bagi setiap tabung K5 dalam penjagaan kulit. Berikan
K5 didih apabila dilihat menerusi penilaian anda mengenai pernyataan
mikroskop. ini.
[3 markah] [6 markah]
(d) Cadangkan satu kepekatan larutan
yang sesuai untuk menyimpan sel
K6 darah merah. Beri justifikasi bagi
jawapan anda.
[3 markah]
CABARAN Abad ke-21





Anda bekerja dalam syarikat yang
menghasilkan produk minuman untuk
kumpulan atlet berlainan. Kepekatan
karbohidrat yang disyorkan untuk
produk minuman adalah seperti
berikut: ahli gimnastik: 1 – 3%; pelari
jarak sederhana: 6 – 8% dan pemain
bola sepak: 10 – 12%. Beri justifikasi
untuk kepekatan produk minuman
yang telah anda hasilkan.




69

BAB







































Kawalan biologi

berdasarkan Tahukah ANDA…

unsur dan biologi • Apakah komposisi kimia dalam sel?

molekul Apakah sifat air dan
kepentingannya dalam sel?

Apakah unsur-unsur yang terdapat
Di Malaysia, kajian racun botani (biopestisid) dalam karbohidrat, protein, lipid
terhadap siput gondang telah berjaya dan asid nukleik?
dihasilkan oleh beberapa ahli sains kita. • Bagaimana polimer terhasil
Racun yang dihasilkan merupakan ekstrak daripada monomer?
daripada tumbuh-tumbuhan, menjadikannya •
mesra alam dan tidak merbahaya untuk Apakah kepentingan karbohidrat,
protein, lipid dan asid nukleik
organisma lain. Pasukan ahli sains tersebut dalam sel?
telah menggunakan pengetahuan mereka
mengenai unsur dan biologi molekul dan
memanipulasikannya untuk menghasilkan kawalan
biologi tersebut. Dalam bab ini, kita akan mengkaji
dengan lebih mendalam unsur-unsur dan molekul biologi
yang terdapat dalam organisma hidup.



70

4.1 Air 4.4 Lipid
4.1.1 Memerihalkan sifat 4.4.1 Menyenaraikan unsur
molekul air. dalam lipid.
4.1.2 Menghubung kait 4.4.2 Menjelaskan jenis lipid
sifat air dengan yang utama.
kepentingannya dalam 4.4.3 Memerihalkan
sel. pembentukan dan
penguraian trigliserida.
4.2 Karbohidrat 4.4.4 Menulis dan
4.2.1 Menyenaraikan unsur menerangkan
dalam karbohidrat. persamaan perkataan
4.2.2 Menjelaskan jenis bagi pembentukan
karbohidrat: dan penguraian
• monosakarida trigliserida.
• disakarida 4.4.5 Mewajarkan
• polisakarida kepentingan lipid
4.2.3 Mengkonsepsikan dalam sel dan
pembentukan dan organisma multisel.
penguraian:
• disakarida 4.5 Asid Nukleik
• polisakarida 4.5.1 Menyenaraikan unsur
4.2.4 Menulis dan dalam asid nukleik.
menerangkan 4.5.2 Menerangkan struktur
persamaan perkataan nukleotida:
bagi pembentukan • bes bernitrogen
dan penguraian • gula ribosa atau
disakarida. gula deoksiribosa
4.2.5 Mewajarkan • fosfat
kepentingan 4.5.3 Menghuraikan struktur
karbohidrat dalam sel. polinukleotida:
• asid
4.3 Protein deoksiribonukleik
4.3.1 Menyenaraikan unsur- (DNA)
unsur dalam protein. • asid ribonukleik
4.3.2 Mengkonsepsikan (RNA)
pembentukan dan 4.4.4 Mewajarkan
penguraian dipeptida kepentingan asid
dan polipeptida. nukleik dalam sel:
4.3.3 Menulis dan • pembawa
menerangkan maklumat
persamaan perkataan pewarisan
bagi pembentukan • penghasilan protein
dan penguraian 4.4.5 Memerihalkan
dipeptida. pembentukan
4.3.4 Mewajarkan kromosom daripada
kepentingan protein DNA dan protein.
dalam sel.




71

4.1 Dalam Tingkatan Dua, anda telah mempelajari secara ringkas tentang


air dan sebatian organik. Sebatian organik ialah sebatian yang
mengandungi unsur karbon dan berasal daripada organisma. Contoh
sebatian organik ialah karbohidrat, protein, lipid dan asid nukleik.
Apakah fungsi sebatian-sebatian organik dan air dalam sel organisma?



Sifat dan kepentingan air dalam sel


KEKUTUBAN AIR
Air merupakan sebatian tak organik yang terdiri
O daripada unsur-unsur hidrogen (H) dan oksigen (O).

H H Molekul air adalah molekul berkutub kerana elektron
H yang dikongsi di antara oksigen dan hidrogen akan
O ikatan hidrogen tertarik ke arah oksigen yang lebih elektronegatif.
Kekutuban ini menghasilkan ikatan hidrogen dan
membolehkan air bertindak sebagai pelarut semesta.
H RAJAH 4.1 Ikatan hidrogen Sifat pelarut semesta air membolehkan zat terlarut
antara molekul air
seperti glukosa dan elektrolit diangkut melalui membran
plasma ke dalam sel untuk tindak balas biokimia.


DAYA LEKITAN DAN DAYA LEKATAN AIR salur xilem
Molekul air melekat antara satu sama lain melalui molekul
air
daya lekitan. Pada masa yang sama, molekul
air juga melekat pada permukaan lain melalui daya
daya lekatan. Kedua-duanya menghasilkan lekitan
tindakan kapilari yang membolehkan air daya
memasuki dan bergerak di sepanjang ruang lekatan
yang sempit, misalnya dalam salur xilem. RAJAH 4.2 Daya lekatan dan daya lekitan dalam salur xilem



MUATAN HABA TENTU AIR
Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi iaitu sebanyak
GAMBAR FOTO 4.1 4200 J kg-1 °C atau 4.2 kJ/g/°C. Ini bermaksud 4200 J
–1
Bagaimanakah haiwan tenaga haba diperlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram
akuatik dapat hidup di
dalam air laut yang beku? air sebanyak 1 °C. Ini bermaksud ai r menyerap banyak tenaga
haba dengan kenaikan suhu yang kecil. Ciri ini sangat penting
untuk mengekalkan suhu badan organisma.




Praktis Formatif 4.1

1 Apakah ikatan kimia yang 2 Terangkan bagaimana
TMK 4.1 terurai semasa air berubah berpeluh membantu

Kuiz: Uji daripada cecair kepada K4 menurunkan suhu badan.
pemahaman anda wap air?
mengenai air

72 4.1.1 4.1.2

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel
BAB 4
4.2 Karbohidrat




Sebatian organik ialah sebatian kimia yang mengandungi unsur
karbon. Sebatian yang besar dan kompleks membentuk makromolekul.
Kebanyakan makromolekul ialah polimer yang terdiri daripada
molekul-molekul kecil yang dikenali sebagai monomer (binaan asas).
Karbohidrat, protein dan asid nukleik merupakan molekul polimer
sebatian organik.
Karbohidrat adalah penting sebagai sumber tenaga dan bahan asas
struktur sesetengah organisma. Karbohidrat adalah sebatian organik
yang terdiri daripada unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O)
dalam nisbah 1:2:1 dan formula kimia (CH O) .
2 n

Jenis-jenis karbohidrat

Terdapat tiga kelas utama karbohidrat iaitu:
• monosakarida (gula ringkas)
• disakarida
• polisakarida (gula kompleks)


Monosakarida

Monosakarida ialah monomer karbohidrat, iaitu unit karbohidrat yang
paling ringkas. Monosakarida boleh bergabung membentuk polimer
melalui tindak balas kondensasi. Kebanyakan monosakarida rasanya
manis, boleh membentuk hablur dan larut dalam air.
Contoh monosakarida:
• Glukosa ialah gula dalam tumbuhan seperti padi dan gandum
serta buah-buahan seperti anggur. Glukosa ialah monosakarida
yang paling lazim didapati dan kebanyakan polisakarida terbentuk
daripada gula ini.
• Fruktosa ialah gula yang terdapat dalam madu dan buah –buahan
manis.
• Galaktosa terdapat dalam susu.
Monosakarida mempunyai kuasa penurunan, iaitu boleh
menyingkirkan oksigen daripada sebatian lain. Apabila monosakarida
dipanaskan dalam larutan Fehling atau larutan Benedict,
monosakarida akan menurunkan kuprum (II) sulfat biru dalam
kedua-dua larutan ini kepada mendakan kuprum (I) oksida yang
berwarna merah bata dan tidak larut dalam air. Semua monosakarida
boleh melakukan tindak balas ini dan dikenali sebagai gula penurun.

GAMBAR FOTO 4.2
Makanan yang kaya dengan karbohidrat

4.2.1 4.2.2 73
4.2.2

Disakarida
Molekul disakarida terhasil apabila dua molekul gula ringkas
(monosakarida) bergabung melalui kondensasi untuk membentuk satu
unit disakarida. Proses ini melibatkan penyingkiran satu molekul air.
Disakarida juga dikenali sebagai gula kompleks.
Glukosa + glukosa kondensasi maltosa + air kondensasi
+
monosakarida
Glukosa + fruktosa kondensasi sukrosa + air hidrolisis
laktosa + air
Glukosa + galaktosa kondensasi OH HO

Disakarida juga boleh diuraikan kepada unit-unit monosakaridanya
disakarida
melalui hidrolisis dengan penambahan satu molekul air.
O
+
H2O
hidrolisis
Maltosa + air glukosa + glukosa
Sucrose = glukosa + fruktosa
Laktosa = glukosa + galaktosa
hidrolisis
Maltosa = glukosa + glukosa
Sukrosa + air glukosa + fruktosa
hidrolisis
Laktosa + air glukosa + galaktosa
Contoh-contoh disakarida termasuklah sukrosa, maltosa dan laktosa
(Gambar foto 4.3). Laktosa dan maltosa merupakan
gula penurun tetapi sukrosa bukan gula penurun.



Maltosa boleh
didapati dalam bijirin Laktosa dalam susu
yang bercambah










Fikirkan!

Maltosa dan
sukrosa merupakan
disakarida tetapi
mengapa maltosa
dikategorikan
sebagai gula
penurun tetapi
bukan sukrosa?
Sukrosa terdapat dalam tebu,
buahan manis dan gula bit

GAMBAR FOTO 4.3 Contoh disakarida dan sumbernya

74 4.2.3 4.2.4 4.2.5

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel



Polisakarida

Polisakarida ialah gula polimer yang terdiri
daripada monomer monosakarida. Seperti
disakarida, polisakarida terbentuk melalui proses kondensasi dan
melibatkan beratus-ratus monosakarida untuk membentuk rantai
molekul yang panjang. Polisakarida tidak boleh larut dalam air kerana
saiz molekulnya yang besar. Polisakarida tidak mempunyai rasa manis TMK 4.2
dan tidak menghablur. Kuiz: Uji pemahaman
anda mengenai
Polisakarida juga boleh diurai melalui hidrolisis dengan bantuan karbohidrat
asid cair, pendidihan dan tindakan enzim. Polisakarida mempunyai
pelbagai peranan di dalam organisma.

Kanji ialah simpanan polisakarida
utama dalam tumbuhan. Kanji juga
didapati dalam kloroplas. Sumber:
bijirin, ubi kentang dan kekacang.
Selulosa



Selulosa ialah struktur utama
dalam dinding sel tumbuhan.








Kitin membentuk rangka
luar serangga dan dinding
sel kebanyakan fungi.


Dunia Biologi Kita

Kitin, sejenis
GAMBAR FOTO 4.4 polisakarida,
Contoh-contoh polisakarida digunakan sebagai
benang pembedahan.
Glikogen ialah simpanan Kelebihannya, kitin
polisakarida utama yang didapati akan terurai selepas
dalam sel otot dan sel hati haiwan. luka yang dijahit
sembuh.

Praktis Formatif 4.2

1 Namakan unsur-unsur yang 3 Berikan contoh-contoh gula
terdapat dalam karbohidrat. penurun dan gula bukan
2 Senaraikan kelas-kelas penurun.
dalam karbohidrat.


4.2.3 4.2.5 75

4.3 Protein




Protein ialah sebatian kompleks yang terdiri daripada unsur karbon,
hidrogen, oksigen dan nitrogen. Kebanyakan protein juga mengandungi
unsur sulfur dan fosforus. Makanan yang kaya dengan protein termasuk
ikan, daging, susu, kacang dan telur. Semua protein terdiri daripada satu
atau lebih polimer yang dikenali sebagai polipeptida. Setiap polipeptida
pula dibina oleh monomer atau unit kecil yang dikenali sebagai asid
amino. Satu polipeptida boleh terdiri daripada lima puluh sehingga
beribu-ribu molekul asid amino. Asid amino terangkai bersama melalui
proses kondensasi.
Dipeptida terdiri daripada dua molekul asid amino yang dirangkai
bersama oleh ikatan peptida melalui proses kondensasi. Dalam proses ini,
satu molekul air disingkirkan. Kondensasi seterusnya boleh merangkai
lebih banyak asid amino untuk membentuk satu rantai polipeptida.

Asid amino + asid amino kondensasi Dipeptida
Dipeptida hidrolisis Asid amino + asid amino

GAMBAR FOTO 4.5
Makanan yang kaya Setiap dipeptida boleh diuraikan kepada amino asid melalui hidrolisis.
dengan protein
Terdapat kira-kira 20 jenis asid amino yang wujud secara semula jadi.
Pelbagai jenis molekul polipeptida dapat dibentuk daripada 20 jenis
asid amino. Ini adalah kerana setiap jenis protein berbeza dari segi
urutan asid amino dalam rantai polipeptidanya.


Kepentingan protein dalam sel

Protein diguna untuk membina sel baharu, membaiki tisu yang rosak
dan untuk sintesis enzim, hormon, antibodi, dan hemoglobin. Protein
juga membentuk bahan binaan seperti keratin pada kulit, kolagen pada
tulang dan miosin pada tisu otot.
Penguraian protein atau polipeptida oleh enzim pencernaan
memberikan kita tenaga untuk menjalankan aktiviti harian.
Seterusnya, asid amino ini digunakan semula untuk membina molekul
protein yang diperlukan oleh badan. Anda akan mempelajari dengan
TMK 4.4
lebih lanjut proses pencernaan protein dalam Bab 9.
Kuiz: Uji
pemahaman anda
mengenai protein Praktis Formatif 4.3

1 Nyatakan monomer bagi 2 Terangkan kesan
protein. kekurangan protein dalam
K4 pemakanan seseorang
terhadap rambut dan kuku
individu tersebut.


76 4.3.1 4.3.2 4.3.3

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel
4.4 Lipid




Lipid merupakan sebatian hidrofobik yang wujud secara semula jadi
di dalam tisu tumbuhan dan haiwan. Seperti karbohidrat, ianya terdiri
daripada unsur-unsur karbon, hidrogen dan oksigen tetapi nisbah atom
hidrogen kepada atom oksigen jauh lebih tinggi.
Lensa Biologi Lipid tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan organik lain,

Kehadiran lemak misalnya, alkohol, eter dan kloroform.
boleh diuji dengan
ujian emulsi etanol.
Pembentukan emulsi Jenis lipid
putih menunjukkan
keputusan positif Jenis-jenis lipid ialah lemak, lilin, fosfolipid dan steroid (kolesterol,
kehadiran lipid. testosteron, estrogen dan progesteron)

Lemak dan lilin
Lemak dan minyak ialah trigliserida. Trigliserida ialah sejenis ester yang
terbentuk dari kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asid
lemak. Trigliserida boleh dihidrolisiskan semula kepada asid lemak dan
GAMBAR FOTO 4.6 gliserol melalui tindak balas hidrolisis. Gliserol ialah sejenis alkohol yang
Makanan yang kaya
dengan lipid mengandungi tiga kumpulan hidroksil (–OH).
kondensasi
+ + 3H O
2
air
hidrolisis
gliserol asid lemak trigliserida

Terdapat dua jenis asid lemak iaitu asid lemak tepu dan asid
lemak tak tepu. Perbandingan antara lemak tepu dan lemak tak
tepu ditunjukkan di dalam Jadual 4.1.
H H H H H H H H H H H H H H H
JADUAL 4.1 Perbandingan antara lemak tepu dan lemak tak tepu C – C – H
O =
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C –
C–
H – O –
H
H
H
H
H
H
H
H
LEMAK TEPU H H LEMAK TAK TEPU H H H H H
Asid lemak hanya mempunyai ikatan tunggal Asid lemak mempunyai sekurang-kurangnya
antara karbon. satu ikatan ganda dua.
H H H H H
H H H H H H H H H H H H H H H H H C – C = C – C – H H
O = C – C – C – C – C – C – C – C – C – C– C – C – C – C – C – C – H H H C – C – C – C – H H
H – O – H C – C – C – H H H H C – H
H H H H H H H H H H H H H H H C –C – H ikatan H H C – C –
O = – H H H ganda dua H H H H
H – O
Tidak membentuk ikatan kimia dengan atom Ikatan ganda dua masih boleh menerima satu
H
H
H
H
hidrogen tambahan kerana semua ikatan atau lebih atom hidrogen tambahan
H
H
C =
C –
H
C –
H
H
C –
C –
H
antara atom karbon tepu. H H C – C – C – C – H H
H
C – C –
H
H
H
H
C –
C –C –
H
H
C –
H
H
C –
Didapati dalam bentuk pepejal pada suhu bilik. Didapati dalam bentuk cecair pada suhu bilik.
O =
H
H
H
H
H
H

H – O
Sumber: mentega, lemak haiwan Sumber: minyak sayuran seperti minyak zaitun
dan ikan
4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 77

Fungsi trigliserida adalah
sebagai simpanan tenaga
bagi haiwan. Satu gram lemak
bersamaan dengan dua kali
ganda tenaga yang terhasil daripada
satu gram karbohidrat. Selain
daripada itu, trigliseridea juga berfungsi
sebagai pelapik untuk melindungi organ-
organ dalaman serta bertindak sebagai
penebat haba bagi haiwan.
Lilin bersifat kalis air dan merupakan komponen
penting dalam kutikel yang menutupi epidermis dan
sebum yang dirembeskan oleh kulit kita.

Fosfolipid

Fosfolipid merupakan komponen utama membran plasma. Glikolipid
yang juga didapati dalam membran plasma terdiri daripada lipid
Dunia Biologi Kita
yang bergabung dengan karbohidrat. Fungsi glikolipid adalah untuk
Lemak tepu memastikan kestabilan membran plasma dan membantu dalam proses
tidak baik untuk pengenalpastian sel.
kesihatan kerana ia
meningkatkan paras
kolesterol di dalam Steroid (sterol)
darah dan paras Steroid ialah sebatian lipid yang tidak mengandungi asid lemak
kolesterol dalam
bentuk lipoprotein Rangka struktur steroid terdiri daripada empat cincin yang digabungkan
ketumpatan rendah dengan kumpulan berfungsi yang berbeza-beza (Rajah 4.3). Contoh
(LDL). Ini boleh steroid ialah kolesterol.
meningkatkan risiko Kolesterol penting bagi sintesis hormon steroid seperti estrogen
penyakit jantung.
Lemak tepu juga dan testosteron. Kolesterol juga merupakan sebahagian daripada
boleh meningkatkan membran plasma.
risiko penyakit
diabetes.






RAJAH 4.3 Struktur empat cincin steroid


Praktis Formatif 4.4

TMK 4.4
1 Nyatakan unsur-unsur yang 3 Beri pendapat anda
Kuiz: Uji terdapat dalam lipid. mengenai pengambilan
pemahaman anda 2 Senaraikan jenis-jenis lipid. K4 steroid sintetik untuk
mengenai lipid membina otot badan.


78 4.4.5

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel
4.5 Asid Nukleik








Asid nukleik merupakan satu atau dua rantaian polimer
yang terdiri daripada monomer nukleotida. Asid nukleik
terbentuk daripada unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen
dan fosforus. Setiap nukleotida terdiri daripada gula pentosa
(gula 5 karbon), bes bernitrogen dan kumpulan fosfat yang
digabung bersama melalui proses kondensasi (Rajah 4.8).
Terdapat dua jenis gula pentosa iaitu ribosa dan deoksiribosa
manakala bes bernitrogen pula terdiri daripada kumpulan
purina dan pirimidina. Kumpulan purina terdiri daripada:
adenina (A) dan guanina (G). Kumpulan pirimidina pula
terdiri daripada: sitosina (C), timina (T) dan urasil (U).


Terdapat dua jenis asid nukleik iaitu:
• asid deoksiribonukleik (DNA)
• asid ribonukleik (RNA) struktur
Asid ribonukleik (RNA) mengandungi gula ribosa heliks
ganda dua
manakala asid deoksiribonukleik (DNA) DNA
mengandungi gula deoksiribosa.

RAJAH 4.4 Struktur
Asid deoksiribonukleik (DNA) heliks ganda dua DNA rantaian
gula-fosfat
DNA terdiri daripada dua rantaian T
polinukleotida yang berpintal dalam arah A
yang bertentangan dan membentuk
heliks ganda dua (Rajah 4.4). Kumpulan bes
bernitrogen pada kedua-dua rantai polinukleotida C G
berpadanan dan diikat bersama oleh ikatan hidrogen.
Bes bernitrogen bagi DNA ialah (A), guanina (G),
timina (T) dan sitosina (C). Adenina akan
berpasang dengan timina sementara ikatan hidrogen A T
guanina akan berpasang di antara bes
dengan sitosina. bernitrogen
bes bernitrogen T A

gula deoksiribosa
kumpulan fosfat
C G
ikatan fosfat
TMK 4.5
Aktiviti: Membina
model DNA


4.4.5 4.5.1 4.5.2 79

A T
P S
S ikatan hidrogen P
G C
P S
Adenina Adenina P S T A P

H N N H H N N H S S P Petunjuk:
2
2
S = gula deoksiribosa
P A T S P = kumpulan fosfat
N N N N S P A = adenina
T = timina
H N gula dan H N P C G S C = sitosina
G = guanina
fosfat berpintal S pasangan bes P
secara heliks
RAJAH 4.5 Rantai DNA ganda dua dan unit nukleotida
Guanina Guanina
N
N Asid ribonukleik (RNA)
O
H
O H Struktur RNA pula merupakan rantai polinukleotida tunggal dan lebih
H-N
H-N N pendek berbanding dengan DNA (Rajah 4.6).
N
Bes bernitrogen bagi RNA adalah adenina, guanina, sitosina dan
N
NH
NH 2 N bes bernitrogen urasil. Timina di dalam DNA digantikan oleh urasil dalam RNA.
2
Terdapat tiga jenis utama RNA iaitu RNA pengutus (mRNA), RNA
ribosomal (rRNA) dan RNA pemindah (tRNA). Ketiga-tiga RNA ini
Sitosina terlibat dalam proses sintesis protein.
Sitosina
H NH 2 H NH 2
H N Kepentingan asid nukleik dalam sel
H
N
N
N O Tahukah anda bagaimana manifestasi dan perkembangan ciri
O
organisma seperti warna mata atau ketinggian berlaku? DNA adalah
penting sebagai pembawa maklumat pewarisan dan penentuan ciri
Thimina dalam organisma hidup. DNA mengandungi kod genetik yang dibawa
Urasil
oleh bes bernitrogen (A, G, C, dan T) untuk sintesis polipeptida yang
H C O membentuk sebahagian daripada enzim atau protein.
H
O
3
H N-H Kod genetik ditulis sebagai satu siri tiga nukleotida yang menentukan
H
N-H
urutan asid amino dalam protein atau enzim yang akan disintesiskan.
N
H-N O DNA RAJAH 4.6 Struktur RNA Misalnya, AAT (urutan bes : adenina, adenina, timina) merupakan
RNA
O
kod untuk asid amino leusina. Urutan tiga bes pada DNA ditranskripsi
pada kodon mRNA yang kemudiannya ditranslasi kepada urutan
asid amino untuk membentuk satu rantai polipeptida. Ini bermakna
urutan nukleotida dalam DNA menentukan urutan asid amino dalam
rantai polipeptida yang membina enzim atau protein yang berkaitan.
Pembentukan kromosom daripada DNA dan protein
TMK 4.6
Kromosom terbentuk daripada rantaian polinukleotida DNA yang
Kuiz: Uji berpintal dengan protein yang disebut histon. Histon tidak membawa
pemahaman anda maklumat genetik. Molekul DNA dengan protein histon membentuk
mengenai asid
nukleik nukleosom. Nukleosom akan berpintal membentuk struktur kromosom.

80 4.5.3 4.5.4

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel








DNA

HISTON
pasangan bes bernitrogen
adenina (A)
timina (T) gen
guanina (G) NUKLEOSOM
sitosina (C)

SEL
nukleus
KROMOSOM AR





RAJAH 4.7 Pembentukan kromosom daripada DNA dan protein


4.5
Praktis Formatif

1 Nyatakan dua jenis asid nukleik.

2 Berikan dua perbezaan struktur bagi DNA dan RNA. K4


Rumusan





KOMPOSISI KIMIA DALAM SEL




Air Karbohidrat Lipid Asid Nukleik



Sifat: Jenis: Jenis: lemak, lilin, • Setiap nukleotida
kekutuban air, monosakarida, fosfolipid, steroid terdiri daripada
muatan tentu air, disakarida, gula pentosa,
daya lekitan dan polisakarida bes bernitrogen
daya lekatan air dan kumpulan
fosfat
Protein • Jenis:
- DNA
- RNA
Asid amino dipeptida polipeptida

4.5.5 81

Refleksi Kendiri





Adakah anda telah menguasai konsep penting berikut?
• Sifat air dan kepentingannya dalam sel
• Jenis-jenis karbohidrat dan kepentingannya dalam sel
• Unsur-unsur protein dan kepentingannya dalam sel
• Jenis lipid dan kepentingannya dalam sel
• Struktur asid nukleik dan kepentingannya dalam sel
• Pembentukan kromosom
















Praktis Sumatif 4






Bahagian A
3 Antara lipid berikut, yang manakah terlibat
1 Antara berikut, yang manakah merupakan dalam sintesis hormon estrogen?
gula bukan penurun? A Lilin
A Sukrosa C Maltosa B Trigliserida
B Galaktosa D Glukosa C Steroid
D Fosfolipid
2 Antara yang berikut, yang manakah benar
tentang pembentukan protein? 4 Antara bes bernitrogen berikut, yang
A Asid amino + glukosa Dipeptida + air manakah hanya terdapat dalam RNA?
B Asid amino + asid amino Dipeptida + air A Timina
C Asid amino + asid amino Dipeptida + B Guanina
oksigen C Urasil
D Asid amino + sukrosa Glikogen + air D Adenina




82

BAB 4 Komposisi Kimia dalam Sel



Bahagian B Bahagian C

1 Rajah 1 menunjukkan struktur lipid. 1 Rajah 3 menunjukkan penghasilan
karbohidrat melalui proses
P
fotosintesis. Karbohidrat ialah sejenis
+ + H O makromolekul.
2

Q oksigen cahaya
K L M matahari (UV)
RAJAH 1
(a) (i) Namakan bahagian berlabel K, L dan M.
[3 markah] karbon
(ii) Nyatakan proses P dan Q. dioksida air
[2 markah]
(b) Asid lemak terbahagi kepada asid lemak
tepu dan asid lemak tak tepu. RAJAH 3
Nyatakan empat perbezaan antara lemak
K4
tepu dan lemak tak tepu. (a) Terangkan maksud makromolekul
[4 markah] sebatian organik.
(c) Salah satu contoh lipid ialah steroid. [5 markah]
Seorang atlet mengambil steroid untuk (b) Jelaskan pembentukan ikatan peptida
membina badan bagi pertandingan bina dalam pembentukan polipeptida.
badan. Terangkan kesan pengambilan [5 markah]
steroid terhadap atlet tersebut. (c) Bincangkan kepentingan sebatian organik
[3 markah] dalam sel.

K3 [10 markah]



CABARAN Abad ke-21







Hasil kajian biologi telah banyak diaplikasikan dalam
pelbagai industri bagi meningkatkan mutu dan
produktiviti serta mengatasi masalah. Antara kajian yang
kini dimanfaatkan oleh ahli sains alam sekitar ialah plastik
biodegradasi dan bateri mesra alam.Sekumpulan ahli
sains di Malaysia yang diketuai oleh Prof. Madya Dr. Juan
Joon Ching telah berjaya mencipta bateri mesra alam
dengan menggunakan pulpa rumpai laut. Pada
pendapat anda, bagaimanakah kajian mengenai unsur-
unsur kimia dalam rumpai laut membantu ahli sains
mencipta bahan mesra alam?

83

5
BAB

Metabolisme




dan Enzim








































Penggunaan enzim untuk

bahan api biologi Tahukah ANDA…


Penemuan terkini oleh para ahli sains menunjukkan • Jenis-jenis metabolisme?
enzim Lytic xylan oxidases yang diekstrak daripada • Apakah sifat-sifat umum
kulat berpotensi untuk menukarkan kayu-kayan enzim dan mekanisme
menjadi bahan api biologi (biofuels) yang lebih tindakannya?
kos efektif menggantikan petroleum. Dalam bab • Apakah faktor-faktor yang
ini, kita akan mempelajari mengenai enzim dan mempengaruhi enzim?
mekanisme tindakannya serta penggunaannya • Apakah aplikasi enzim
dalam kehidupan harian.
dalam kehidupan harian?








84

5.1 Metabolisme
5.1.1 Mendefinisikan metabolisme.
5.1.2 Menyatakan jenis metabolisme
dalam sel:
• anabolisme
• katabolisme

5.2 Enzim
5.2.1 Mendefinisikan enzim.
5.2.2 Menaakul keperluan enzim
dalam metabolisme
5.2.3 Memerihalkan penamaan enzim
dengan penambahan –ase
pada substrat.
5.2.4 Mencirikan sifat umum enzim.
5.2.5 Berkomunikasi tentang
penglibatan komponen sel khusus
dalam penghasilan:
• enzim intrasel
• enzim ekstrasel
5.2.6 Menerangkan mekanisme tindakan
enzim dengan menggunakan
hipotesis ‘mangga dan kunci’.
5.2.7 Mentafsir rajah tenaga untuk
menerangkan mekanisme
tindakan enzim.
5.2.8 Menghubung kait mekanisme
tindakan enzim dengan
perubahan faktor berikut:
• suhu
• pH
• kepekatan substrat
• kepekatan enzim
5.2.9 Mengeksperimen untuk mengkaji
kesan suhu dan pH terhadap
aktiviti enzim amilase dan pepsin

5.3 Aplikasi Enzim dalam Kehidupan
Harian
5.3.1 Menjelaskan dengan contoh
aplikasi enzim dalam
kehidupan harian.










85

5.1 Metabolisme





Metabolisme merujuk kepada kesemua tindak balas kimia yang
berlaku di dalam organisma hidup. Proses-proses dalam metabolisme
melibatkan penukaran bahan makanan kepada tenaga dalam bentuk
ATP dan bahan asas untuk pembentukan karbohidrat, protein, lipid
dan asid nukleik.

Jenis-jenis metabolisme dalam sel
Metabolisme terbahagi kepada dua jenis iaitu katabolisme dan
anabolisme. Katabolisme ialah proses penguraian bahan atau molekul
daripada bentuk yang kompleks kepada bentuk yang ringkas. Tindak
balas ini membebaskan tenaga. Sebagai contoh, penguraian glukosa
semasa respirasi sel untuk penghasilan tenaga.
Secara amnya, tindak balas katabolisme adalah seperti berikut:

AB A + B
(substrat) (produk)

Anabolisme merujuk kepada proses sintesis molekul kompleks
daripada molekul ringkas. Tindak balas ini menggunakan atau
menyerap tenaga. Sebagai contoh, penghasilan glukosa semasa
fotosintesis.
Secara amnya, tindak balas anabolisme adalah seperti berikut:


A + B AB
(substrat) (produk)

5.2 Enzim




Di dalam sel, tindak balas biokimia harus berlaku dengan kadar yang
cepat supaya proses-proses hidup sentiasa terpelihara. Tindak balas
biokimia dapat berlaku cepat dalam sel kerana terdapat enzim yang
membantu mempercepatkan tindak balas.
Lensa Biologi
Enzim ialah mangkin organik yang dibina kebanyakan daripada
Bukan semua enzim protein dan dihasilkan oleh sel organisma hidup. Namun, bukan semua
disintesis daripada
protein. Ribozim enzim disintesis daripada protein. Bahan tindak balas atau substrat
(enzim asid ribonukleik) yang diperlukan untuk tindak balas enzim dikenali sebagai substrat.
ialah molekul RNA Substrat akan bergabung dengan enzim pada tapak spesifik yang
yang berupaya dikenali sebagai tapak aktif dan membentuk kompleks
memangkinkan tindak enzim-substrat (Rajah 5.1).
balas biokimia yang
spesifik sepertimana
enzim yang diperbuat
daripada protein.

86 5.1.1 5.1.2 5.2.1 5.1.2
5.2.2
5.1.1

produk produk produk
BAB 5 Metabolisme dan Enzim


H O H O H O
2
2
2
tapak aktif tapak aktif tapak aktif

substrat substrat substrat
enzim enzim kompleks kompleks kompleks
enzim
enzim-substrat
enzim-substrat enzim-substrat
RAJAH 5.1 Pembentukan kompleks enzim-substrat
enzim enzim enzim
Penamaan enzim Zon Aktiviti
Pada tahun 1960an, The International Union of Biochemistry and Kumpul maklumat
Molecular Biology (IUBMB) telah memperkenalkan sistem penamaan tentang penamaan
enzim berdasarkan substrat atau tindak balas yang dimangkinkan. enzim secara
Nama enzim diperoleh dengan penambahan ‘-ase’ pada nama substrat konvensional
yang dimangkinkan. dan berdasarkan
International Union
Contoh penambahan ‘-ase’ kepada substrat ialah enzim laktase yang of Biochemistry and
memangkinkan hidrolisis laktosa. Molecular Biology
(IUBMB). Bentangkan
kepada kelas.
laktase
Laktosa glukosa + galaktosa

Namun, terdapat juga nama beberapa enzim yang tidak menurut sistem
penamaan ini, terutamanya enzim yang telah ditemui sebelum penamaan
sistematik diperkenalkan. Contohnya: tripsin, pepsin dan renin.


Sifat-sifat umum enzim
Enzim tidak berubah
Enzim bertindak rupa bentuk atau
dengan pantas. Enzim diperlukan dalam dimusnahkan oleh
kuantiti yang kecil
tindak balas yang
dan dapat digunakan dimangkinkan olehnya.
berulang kali.
Enzim ialah mangkin biologi
yang mempercepatkan Enzim mempunyai
tindak balas biokimia tapak aktif yang
yang berlaku. SIFAT-SIFAT spesifik untuk
UMUM ENZIM bergabung dengan
substrat spesifik.
Sesetengah enzim
memerlukan kofaktor
untuk berfungsi dengan Enzim yang sama
lebih berkesan. Kofaktor Aktiviti enzim boleh boleh memangkinkan
organik ialah vitamin B dan diperlahankan atau kedua-dua tindak
kofaktor bukan organik dihentikan oleh perencat. balas ke hadapan
ialah ion magnesium. Contoh perencat ialah dan ke belakang.
logam berat seperti
plumbum dan merkuri.

5.2.3 5.2.4 87

Lensa Biologi Enzim intrasel dan enzim ekstrasel
Glikolisis berasal Enzim yang disintesis di dalam sel untuk kegunaan sel itu sendiri
daripada perkataan dikenali sebagai enzim intrasel. Contohnya, enzim heksokinase ialah
‘glukosa’ dan ‘lisis’ enzim yang digunakan dalam proses glikolisis semasa respirasi sel.
(pemecahan),
dan merupakan Manakala, enzim yang disintesis di dalam sel tetapi dirembes keluar
pemecahan untuk bertindak di luar sel dikenali sebagai enzim ekstrasel. Contohnya,
glukosa oleh enzim enzim tripsin yang dihasilkan oleh sel pankreas dirembeskan ke dalam
heksokinase untuk duodenum untuk mencernakan polipeptida.
menghasilkan tenaga
dan asid piruvik. Bagaimanakah enzim ekstrasel dihasilkan? Penghasilan enzim
melibatkan beberapa komponen sel tertentu (Rajah 5.2).

1 2 3
Ribosom merupakan Enzim yang selesai disintesis Apabila sampai di hujung JE
tapak penghasilan di ribosom memasuki lumen kasar, bahagian membran
enzim protein. jalinan endoplasma kasar (JE di situ membentuk tunas
kasar) dan diangkut melaluinya. yang menggenting untuk
menghasilkan vesikel angkutan.



nukleus
protein dirembeskan
liang nukleus sebagai enzim
6
JE kasar
membran
plasma

2
1
5

ribosom
vesikel
JE licin rembesan


protein 4 jasad Golgi
3 vesikel angkutan


4 5 6
Enzim di dalam vesikel Di dalam jasad Golgi, enzim Vesikel rembesan akan
angkutan bergerak diubah suai dan dirembes bergerak menuju ke
menuju ke arah jasad dalam vesikel rembesan membran plasma dan
Golgi dan bercantum yang terbentuk di hujung berpadu dengannya, lalu
dengannya. jasad Golgi. merembeskan enzim ke
luar sel.


RAJAH 5.2 Penghasilan enzim ekstrasel

88 5.2.5

BAB 5 Metabolisme dan Enzim


Mekanisme tindakan enzim

Hipotesis ‘mangga dan kunci’

Kebanyakan enzim ialah protein kompleks yang terdiri daripada rantai
polipeptida yang berlipat-lipat menjadi bentuk tiga dimensi. Bentuk tiga
dimensi enzim mempunyai tapak aktif yang mempunyai konfigurasi
spesifik dan saling berpelengkap dengan molekul substrat yang spesifik.
Penggabungan molekul substrat pada tapak aktif enzim adalah amat
tepat dan jitu, seolah-olah satu gabungan ‘mangga dan kunci’.
Substrat dimuatkan ke dalam tapak aktif enzim bagi membentuk
kompleks enzim-substrat. Tindak balas berlaku dan produk terhasil.
Produk kemudiannya meninggalkan tapak aktif setelah tindak balas AR
selesai (Rajah 5.3).


substrat substrat produk produk
substrat
produk
kompleks
kompleks
kompleks
enzim-substrat
enzim-substrat
enzim-substrat




enzim
enzim enzim enzim enzim
enzim
RAJAH 5.3 Hipotesis mangga dan kunci
Kebanyakan tindak balas di dalam sel memerlukan tenaga pengaktifan
yang tinggi. Tenaga pengaktifan ialah tenaga yang diperlukan untuk
memecah ikatan dalam molekul substrat sebelum tindak balas boleh
berlaku. Enzim berfungsi menurunkan tenaga pengaktifan sebelum
tindak balas (Rajah 5.4). Dengan itu, kadar tindak balas biokimia
dipercepatkan dalam sel.





tenaga pengaktifan
tanpa enzim
tenaga pengaktifan
tenaga dalam sistem substrat
dengan enzim






produk RAJAH 5.4 Kehadiran enzim akan

masa tindak balas mengurangkan tenaga pengaktifan suatu
tindak balas
5.2.6 5.2.6 5.2.7 89
5.2.7

Mekanisme tindakan enzim dan perubahan faktor

Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi mekanisme tindakan enzim. Ikatan
kimia dalam enzim boleh diubah dengan mudah melalui perubahan kimia dan
fizikal persekitaran. Antara faktor tersebut ialah suhu, pH, kepekatan enzim dan
kepekatan substrat.


Kesan suhu
Rajah 5.5 menunjukkan kesan suhu terhadap kadar tindak kadar tindak balas
balas biokimia yang dikawal oleh enzim.
suhu
• Pada suhu yang rendah, kadar tindak balas yang optimum
dimangkinkan oleh enzim adalah rendah.
• Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik molekul substrat
dan enzim turut meningkat. Ini meningkatkan frekuensi
perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan
molekul enzim.
• Kadar tindak balas antara enzim dan substrat
dipercepatkan.
• Bagi setiap kenaikan suhu sebanyak 10 °C, kadar tindak
balas yang dikawal oleh enzim akan meningkat sebanyak 37 °C
dua kali ganda sehingga mencapai takat suhu optimum.
10 20 30 40 50 60
suhu (°C)
Pada suhu optimum, tindak balas enzim adalah pada tahap RAJAH 5.5 Kesan suhu terhadap kadar tindak
maksimum. Suhu optimum untuk tindakan enzim dalam
badan manusia adalah kira-kira 37 °C. balas pemangkinan enzim

• Selepas mencapai suhu optimum, peningkatan suhu yang seterusnya akan
mengurangkan aktiviti enzim dengan cepat sehingga aktiviti enzim berhenti sama sekali
pada suhu lebih kurang 60 °C.
• Pada suhu ini, enzim mengalami penyahaslian kerana ikatan serta daya antara molekul
enzim terputus pada suhu yang tinggi.


Kesan pH



pH optimum bagi Aktiviti enzim dipengaruhi oleh pH larutan
amilase dan kebanyakan persekitaran. Pada lazimnya, semua enzim
enzim dalam sel haiwan
bertindak dengan paling berkesan pada pH
pH optimum bagi tripsin
optimum. Kebanyakan enzim berfungsi paling
pH optimum
kadar tindak balas yang dikawal oleh enzim bagi pepsin cekap dalam julat pH 6 hingga 8. Misalnya,
enzim amilase air liur berfungsi pada pH 6.8.
Namun terdapat beberapa pengecualian,
misalnya enzim pepsin dan renin di dalam
perut bertindak pada pH optimum dalam julat
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pH 1.5 hingga 2.5. Enzim tripsin dalam duodenum
pula hanya dapat bertindak dengan baik dalam
medium beralkali, iaitu pada pH sekitar 8.5.
RAJAH 5.6 Kesan pH terhadap aktiviti enzim pepsin,
amilase dan tripsin

90 5.2.8


Click to View FlipBook Version