Revisi Sukses SPM Biologi

68 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Faktor Penjelasan Kepekatan enzim • Apabila kepekatan enzim meningkat, kadar tindak balas akan meningkat sehingga tindak balas mencapai kadar maksimum. • Penambahan kepekatan enzim akan meningkatkan kadar tindak balas atau bilangan molekul substrat yang ditukar menjadi produk per unit masa tetapi ini berlaku hanya jika molekul substrat adalah berlebihan. • Selepas kadar maksimum, kadar tindak balas menjadi malar seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.9. Kepekatan substrat menjadi faktor pengehad. Kadar tindak balas maksimum Kadar tindak balas Kepekatan enzim Rajah 5.9 Kesan kepekatan enzim terhadap tindak balas yang dimangkin oleh enzim Tujuan: Untuk mengkaji kesan suhu terhadap aktiviti amilase air liur Pernyataan masalah: Apakah kesan suhu terhadap aktiviti amilase air liur? Hipotesis: Kadar aktiviti amilase air liur meningkat apabila suhu meningkat sehingga mencapai suhu optimum 37 °C. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Suhu (b) Bergerak balas – Kadar tindak balas yang dimangkin oleh enzim (c) Dimalarkan – Isi padu dan kepekatan ampaian kanji, isi padu dan kepekatan ampaian air liur, pH medium tindak balas Bahan: Ampaian kanji 1%, air liur, larutan iodin, ketulan ais dan air suling. Radas: Bikar, tabung uji, tungku kaki tiga, kasa dawai, penunu Bunsen, termometer, penitis, rod kaca, picagari, jam randik, jubin berlekuk dan rak tabung uji. Eksperimen 5.1 Prosedur: (a) Termometer 4 m ampaian kanji Jubin berlekuk Bikar P Q Penitis 1 m ampaian air liur Larutan Iodin Tabung uji Ais pada 0 °C (b) 4 ml ampaian kanji Kukus air pada 20 °C 1 m ampaian PENERBIT air liur ILMU BAKTI SDN. BHD.

69 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 (e) 4 m ampaian kanji Kukus air pada 60 °C 1 m ampaian air liur (d) 4 ml ampaian kanji Kukus air pada 50 °C 1 m ampaian air liur (c) 4 ml ampaian kanji Kukus air pada 37 °C 1 m ampaian air liur Rajah 5.10 Susunan radas 1 Mulut dibilas dengan air suling. 2 Ampaian air liur disediakan dengan meludah ke dalam bikar kecil dan mencairkan air liur dengan air suling yang isi padunya sama dengan air liur. 3 Lima kukus air disediakan pada suhu berikut: 0 °C, 20 °C, 37 °C, 50 °C dan 60 °C. 4 Dua tabung uji dilabel P dan Q. 5 4 m ampaian kanji dimasukkan ke dalam tabung uji P dan 1 m ampaian air liur ke dalam tabung uji Q. 6 Kedua-dua tabung uji itu direndam di dalam kukus air pertama (pada 0 °C) selama 5 minit. 7 Setitis larutan iodin dititiskan ke dalam setiap lekuk pada jubin berlekuk. 8 Ampaian kanji daripada tabung uji P dituang ke dalam ampaian air liur di dalam tabung uji Q. Jam randik dimulakan dengan serta-merta. 9 Setitis ampaian diambil dari tabung uji Q setiap minit dan diuji dengan larutan iodin pada jubin berlekuk. 10 Tabung uji Q disimpan di dalam kukus air sepanjang eksperimen. 11 Masa yang diperlukan untuk hidrolisis kanji menjadi lengkap direkodkan dalam jadual, iaitu apabila larutan iodin tidak bertukar menjadi biru lagi. 12 Langkah 4 hingga 11 diulang untuk suhu 20 °C, 37 °C, 50 °C dan 60 °C. Susunan radas ditunjukkan dalam Rajah 5.9. 13 Keputusan direkodkan dalam jadual. 14 Graf kadar tindak balas, 1 t (minit–1) terhadap suhu (°C) diplotkan. Mulut perlu dibilas dengan air suling sebelum mengumpul air liur agar tiada kekotoran atau bendasing dalam ampaian air liur Peringatan Keputusan: Suhu kukus air (° C) Masa yang diambil untuk hidrolisis kanji menjadi lengkap, t (minit) Kadar tindak balas, 1 t (minit–1) 0 Tidak lengkap selepas 10 minit 0 20 8 0.13 37 3 0.33 50 6 0.17 PENERBIT 60 Tidak lengkap selepas 10 minit 0 ILMU BAKTI SDN. BHD.

70 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Perbincangan: 1 Tabung uji P dan Q direndam di dalam kukus air selama 5 minit di awal eksperimen untuk menstabilkan suhu ampaian di dalam tabung uji. 2 Larutan iodin berubah warna daripada kuning keperangan kepada biru tua dengan kehadiran kanji. Apabila amilase dalam air liur menghidrolisis kanji dengan lengkap kepada gula penurun, larutan iodin tidak lagi berubah warna daripada kuning keperangan kepada biru tua. 3 Rajah 5.11 menunjukkan lengkung berbentuk loceng yang diperoleh. (a) Pada suhu rendah, tindak balas berlaku dengan perlahan. (b) Apabila suhu semakin meningkat, kadar tindak balas meningkat sehingga suhu optimum 37 °C dicapai, iaitu suhu optimum amilase air liur. (c) Selepas mencapai suhu optimum, kadar tindak balas menurun dengan cepat dan tindak balas berhenti sepenuhnya pada 60 °C. Enzim ternyahasli pada ketika ini. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Kadar aktiviti amilase air liur meningkat apabila suhu meningkat sehingga mencapai suhu optimum 37 °C. Suhu air (°C) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 10 20 30 40 50 60 Kadar tindak balas, 1 t (minit–1) Rajah 5.11 Kadar tindak balas amilase air liur, 1 t melawan suhu Tujuan: Untuk mengkaji kesan pH terhadap aktiviti pepsin Pernyataan masalah: Apakah kesan pH terhadap aktiviti pepsin? Hipotesis: Aktiviti enzim pepsin adalah optimum dalam medium berasid dengan pH 2. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – pH medium tindak balas (b) Bergerak balas – Kadar tindak balas (c) Dimalarkan – Isi padu dan kepekatan ampaian albumen telur, isi padu dan kepekatan larutan pepsin, suhu medium tindak balas Bahan: Ampaian albumen telur, asid hidroklorik 0.1 M, larutan natrium hidroksida 0.1 M, larutan pepsin 1%, kertas pH dan air suling. Eksperimen 5.2 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

71 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Radas: Bikar, tungku kaki tiga, kasa dawai, penunu Bunsen, termometer, penitis, tabung uji, rak tabung uji dan picagari. Prosedur: Termometer P Q R Tabung uji Bikar Kukus air pada suhu 37 °C Rajah 5.12 Susunan radas 1 Ampaian albumen telur disediakan dengan menambahkan 1 g albumen telur yang kering ke dalam 100 ml air. Campuran itu kemudiannya dipanaskan ke 90 °C. 2 Tiga tabung uji masing-masing dilabel P, Q dan R. 3 5 ml ampaian albumen telur dan 1 ml larutan pepsin ditambahkan ke dalam setiap tabung uji menggunakan picagari. 4 5 titis air suling ditambahkan ke dalam tabung uji P. 5 5 titis asid hidroklorik cair ditambahkan ke dalam tabung uji Q. 6 5 titis larutan natrium hidroksida cair ditambahkan ke dalam tabung uji R. 7 Ketiga-tiga tabung uji direndam di dalam kukus air yang suhunya ditetapkan pada 37 °C selama 20 minit seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.12. 8 Keadaan kandungan di dalam setiap tabung uji direkodkan pada permulaan eksperimen dan akhir eksperimen. 9 Kandungan di dalam setiap tabung uji diuji dengan kertas pH. 10 Keputusan direkodkan dalam jadual. Perbincangan: 1 Tabung uji disimpan di dalam kukus air yang suhunya ditetapkan pada 37 °C kerana suhu ini ialah suhu optimum untuk pepsin. 2 Kandungan di dalam tabung uji Q jernih di akhir eksperimen. Ini kerana nilai pH kandungan di dalam tabung uji Q (pH 2) adalah optimum bagi aktiviti enzim pepsin. Albumen (protein) dihidrolisis dengan lengkap kepada polipeptida yang larut di dalam air. Ini menyebabkan kandungan itu kelihatan jernih. 3 Pepsin tidak memangkin hidrolisis albumen dalam keadaan neutral dan alkali. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Aktiviti enzim pepsin optimum dalam medium berasid dengan pH 2. Keputusan: Tabung uji pH Kandungan Keadaan kandungan Awal eksperimen Akhir eksperimen P 7 Albumen + pepsin + air suling Ampaian putih Ampaian putih Q 2 Albumen + pepsin + asid hidroklorik cair Ampaian putih Larutan jernih R 9 Albumen + pepsin + larutan natrium hidroksida cair Ampaian putih Ampaian putih semak cepat 5.2 1 Terangkan bagaimana enzim dapat mempercepat tindak balas biokimia. 2 Beri tiga sifat umum enzim. 3 Apakah yang dimaksudkan dengan istilah tapak aktif enzim? PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

72 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Aplikasi Enzim dalam Kehidupan Harian 5.3 1 Enzim boleh diasingkan daripada sumber semula jadi seperti tumbuh-tumbuhan, haiwan dan mikroorganisma atau dihasilkan secara sintetik di kilang. 2 Sebilangan besar enzim diperoleh daripada mikroorganisma, terutamanya daripada bakteria dan fungi yang dibiakkan dalam industri penapaian. 3 Enzim tersekat gerak ialah enzim yang bergabung secara fizikal dengan bahan yang lengai dan tidak larut, supaya rintangan enzim terhadap perubahan faktor seperti nilai pH dan suhu meningkat, membolehkan enzim berfungsi pada kadar maksimum. 4 Enzim itu terbatas secara fizikal atau setempat di kawasan tertentu sepanjang tindak balas pemangkinan dan boleh digunakan berulang kali dan secara berterusan sambil mengekalkan aktivitinya. 5 Teknologi yang menggunakan enzim tersekat gerak dikenali sebagai teknologi imobilisasi enzim. 6 Teknologi imobilisasi enzim digunakan untuk menghasilkan sebilangan besar produk industri dalam industri farmaseutikal, kimia dan makanan. 7 Kelebihan menggunakan enzim tersekat gerak: (a) Enzim itu dapat digunakan semula secara berterusan. (b) Enzim itu biasanya lebih stabil daripada enzim mobil. (c) Enzim itu mudah diasingkan daripada produk. (d) Kemungkinan berlakunya pencemaran produk adalah kurang. 8 Penggunaan enzim tersekat gerak dalam pelbagai industri adalah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 5.1. Jadual 5.1 Penggunaan enzim tersekat gerak dalam industri Industri Enzim yang digunakan Kegunaan 1 Pemprosesan makanan (a) Produk daging dan tenusu Protease Melembutkan daging Laktase Menghidrolisis laktosa kepada galaktosa dan glukosa dalam penghasilan susu bebas laktosa (b) Industri pemprosesan ikan Protease Menyingkirkan kulit ikan (c) Minuman Pektinase dan selulase Menghasilkan jus buah 2 Pembuatan bio detergen Protease, selulase, lipase dan amilase Menyingkirkan sisa minyak, protein dan kanji daripada pakaian 3 Tekstil Amilase Menyingkirkan kanji daripada kain 4 Kesihatan dan perubatan Tripsin Merawat keradangan 5 Kulit Tripsin Melembutkan dan menyingkirkan bulu daripada kulit haiwan untuk menghasilkan produk kulit • Enzim tersekat gerak – Immobilised enzymes • Kulit – Leather semak cepat 5.3 1 Namakan dua enzim tersekat gerak yang digunakan dalam bio detergen pencuci pakaian untuk PENERBIT menghilangkan kesan kotoran pada pakaian. Beri sebab mengapa enzim itu digunakan. ILMU BAKTI SDN. BHD.

73 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Praktis SPM 5 1 Rajah 1 menunjukkan kesan kepekatan enzim terhadap kadar tindak balas yang dimangkin oleh enzim. Kepekatan enzim Kadar tindak balas X Rajah 1 Mengapakah kadar tindak balas adalah tetap pada X? A Tapak aktif enzim telah tepu B Oksigen telah kehabisan C Semua enzim ternyahasli D Kekurangan substrat 2 Enzim ialah protein dan tindakan enzim adalah spesifik. Antara pernyataan berikut, yang manakah menerangkan sifat ini? A Molekul protein tidak dimusnahkan oleh suhu tinggi B Molekul protein terdiri daripada banyak asid amino C Molekul protein mempunyai konfigurasinya tersendiri D Molekul protein terdiri daripada struktur yang berlingkar 3 Rajah 2 menunjukkan hipotesis ‘mangga dan kunci’ bagi tindakan enzim. + Tapak aktif X Rajah 2 Apakah yang diwakili oleh X? A Produk B Enzim C Substrat D Kompleks enzim-substrat 4 Antara graf berikut, yang manakah menunjukkan dengan betul kesan kepekatan substrat terhadap kadar tindak balas enzim? A C B D 5 Rajah 3 menunjukkan mekanisme tindakan enzim. Tapak aktif Substrat Enzim Enzim Enzim Produk Rajah 3 Antara pernyataan berikut, yang manakah betul berdasarkan Rajah 3? I Molekul substrat biasanya lebih besar daripada molekul enzim II Molekul substrat mewakili mangga sementara molekul enzim mewakili kunci dalam hipotesis ‘mangga dan kunci’ yang menerangkan tindakan enzim III Tapak aktif enzim ialah tempat substrat muat ke dalamnya IV Tindak balas berlaku pada tapak aktif enzim tempat produk terbentuk dan dibebaskan A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV Kadar tindak balas Kepekatan substrat Kadar tindak balas Kepekatan substrat Kadar tindak balas Kepekatan substrat Kadar tindak balas Kepekatan substrat Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

74 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan kesan enzim ke atas tenaga pengaktifan bagi suatu tindak balas biokimia. EB EA Aras tenaga Tindak balas biokimia Kompleks enzim-substrat Hasil Substrat Rajah 1 (a) Beri maksud tenaga pengaktifan. [1 markah] (b) Berdasarkan Rajah 1, nyatakan simbol yang menunjukkan: (i) tindak balas tanpa enzim. (ii) tindak balas dengan enzim [2 markah] (c) Berdasarkan Rajah 1, terangkan bagaimana enzim mempengaruhi kadar tindak balas biokimia. [3 markah] Bahagian B dan C 2 (a) Terangkan bagaimana ciri-ciri enzim mempengaruhi aktivitinya. [5 markah] (b) Berikut adalah satu ciri enzim. Tindakan enzim adalah spesifik Berdasarkan pernyataan di atas, huraikan ciri enzim tersebut. [5 markah] (c) Rajah 2.1 menunjukkan sehelai baju yang dicemari dengan kuah kari. Kotoran kari Rajah 2.1 Terangkan bagaimana bio enzim dalam detergen pencuci boleh menghilangkan kotoran kari pada baju di atas. KBAT Mengaplikasi [4 markah] (d) Berdasarkan graf pada Rajah 2.2, huraikan hubungan antara kadar tindak balas dengan kepekatan enzim sukrase dalam pemangkinan sukrosa. [6 markah] Kadar tindak balas maksimum Kepekatan enzim Kadar tindak balas Rajah 2.2 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

75 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Tema 1: Asas Biologi 6.1 Pembahagian Sel 1 Semua organisma hidup terdiri daripada sel. 2 Kebanyakan sel menjalani pembahagian sel, iaitu pembelahan satu sel menjadi dua sel baharu. Kedua-dua sel baharu itu disebut sel anak. 3 Sel baharu membolehkan penggantian sel mati, pertumbuhan dan pembiakan aseks dalam organisma unisel. Pembahagian sel boleh dibahagikan kepada dua peringkat, iaitu kariokinesis dan sitokinesis. 4 Kariokinesis ialah proses pembahagian nukleus semasa pembahagian sel (mitosis atau meiosis), yang berlaku dalam empat peringkat, iaitu profasa, metafasa, anafasa dan telofasa. Pembahagian Sel bab 6 5 Sitokinesis ialah proses pembahagian sitoplasma. Dalam sitokinesis, semua sitoplasma dan organel sel induk bergerak ke setiap sel anak dan membahagi. Sel induk Kariokinesis Sitokinesis Sel anak Rajah 6.1 Proses kariokinesis dan sitokinesis 6 Nukleus sel mengandungi kromosom dan setiap kromosom terdiri daripada satu molekul DNA yang panjang yang membawa gen yang menentukan ciri individu sesuatu organisma. 7 Terdapat dua jenis sel dalam badan, iaitu sel soma (sel diploid) dan sel gamet (sel haploid). Perbezaan antara kedua-dua sel itu adalah dari segi bilangan kromosom. Jadual 6.1 Perbezaan antara sel soma dengan sel gamet Sel soma Sel gamet Semua sel badan seperti sel otot dan sel darah (kecuali sel pembiakan) Sel pembiakan seperti sperma dan sel telur Dihasilkan semasa pembiakan aseks melalui mitosis Dihasilkan semasa pembiakan seks melalui meiosis Berasal daripada sel stem Berasal daripada sel germa • Setiap sel mengandungi satu set pasangan kromosom homolog atau 2n • Pada manusia, 2n = 46 • Setiap sel mengandungi satu set kromosom individu atau n • Pada manusia, n = 23 Terdapat di seluruh bahagian badan Terdapat dalam organ pembiakan, iaitu testis pada lelaki dan ovari pada wanita DNA tidak diturunkan kepada anak DNA diturunkan kepada anak • Pembahagian sel – Cell division • Sel soma – Somatic cell • Kariokinesis – Karyokinesis • Gamet – Gamete • Sitokinesis – Cytokinesis PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

76 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 8 Pada manusia, sel haploid, n, memiliki satu set kromosom yang mengandungi 23 kromosom, manakala sel diploid, 2n, memiliki dua set kromosom yang mengandungi 46 kromosom. 9 (a) Sel soma mempunyai dua set bagi setiap kromosom; sepasang berasal daripada ibu dan sepasang lagi daripada bapa. (b) Sepasang kromosom maternal dan paternal dikenali sebagai pasangan kromosom homolog. Kedua-dua kromosom itu mempunyai ciri struktur yang serupa. (c) Kromatin, iaitu struktur seperti bebenang halus yang berlingkar merupakan gumpalan bahan genetik yang menjadi padat untuk membentuk kromosom semasa pembahagian sel. Kromosom homolog Kromosom maternal Kromosom paternal Rajah 6.3 Pasangan kromosom homolog semak cepat 6.1 1 Bezakan sel diploid dan sel haploid. 2 Beri definisi kariokinesis dan sitokinesis. 6.2 Kitar Sel dan Mitosis Fasa-fasa dalam Kitar Sel 1 Kitar sel ialah tempoh dari ketika sel baharu dihasilkan sehingga sel tersebut melengkapkan proses pembahagian sel dan menghasilkan dua anak. 2 Semua kejadian dalam kitar sel berlaku secara beransur-ansur dan berterusan. 3 Kitar sel terbahagi kepada interfasa dan pembahagian sel mitosis (atau dikenali sebagai fasa M). (a) Interfasa (90% daripada kitar sel) (i) Tiada pembahagian sel berlaku pada peringkat ini. (ii) Ini ialah peringkat sel membesar dan bersiap untuk pembahagian sel. (iii) Pada peringkat ini, nukleus adalah besar dan jelas. (iv) Subfasa bagi interfasa ialah G1 (fasa 1 pertumbuhan), S (sintesis DNA) dan G2 (fasa 2 pertumbuhan). (b) Pembahagian sel mitosis (fasa M) (i) Fasa M terbahagi kepada dua subfasa: • Mitosis (pembahagian nukleus) • Sitokinesis (pembahagian sitoplasma). (ii) Mitosis dapat dibahagikan lagi kepada empat fasa, iaitu profasa, metafasa, anafasa dan telofasa. (iii) Di akhir telofasa, sitoplasma membahagi. 4 Rajah 6.4 menunjukkan kitar sel yang lengkap. Interfasa Fasa mitosis Interfasa Interfasa Mitosis Sitokinesis Pembentukan dua sel anak G1 G2 S Sintesis DNA Pertumbuhan sel Pertumbuhan sel Rajah 6.4 Kitar sel • Kromatin – Chromatin • Kromosom paternal – Paternal chromosome • Kromosom homolog – Homologous chromosome • Kromosom maternal – Maternal chromosome Rajah 6.2 Kromosom dalam sel soma dan sel gamet Tiga pasang kromosom homolog (maternal dan paternal) (a) Dalam sel soma Tiga kromosom bukan homolog (individu) (b) Dalam gamet PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

77 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 • Sentriol – Centriol • Nukleolus – Nucleolus • Membran nukleus – Nuclear membrane Interfasa Fasa S (sintesis DNA) • DNA dalam nukleus menjalani replikasi. • Setiap kromosom yang diduplikasi terdiri daripada dua kromatid seiras yang disebut kromatid kembar. • Kromatid kembar mengandungi salinan molekul DNA yang serupa. Kromatid Sentromer Kromosom yang diduplikasi Kromatid kembar Fasa G2 (fasa 2 pertumbuhan) • Sel terus membesar dan kekal aktif secara metabolik. • Sel menjalankan respirasi secara aktif untuk menghasilkan banyak tenaga bagi melengkapkan persiapan terakhir untuk pembahagian sel (mitosis). Fasa G1 (fasa 1 pertumbuhan) • Sel mula memperoleh dan mensintesis bahan yang diperlukan untuk kitar pembahagian sel yang seterusnya. • Protein dan organel baharu dalam sitoplasma seperti mitokondrion dan kloroplas disintesis. • Kadar metabolisme sel adalah tinggi. • Kromosom kelihatan sebagai struktur bebenang halus yang disebut kromatin, dan tidak dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya. Sel pada peringkat interfasa Kromatin (struktur bebenang halus) Sentriol Nukleolus Membran nukleus Rajah 6.5 Subfasa dalam interfasa Pembahagian Sel Mitosis (Fasa M) Mitosis Peringkat Penerangan Profasa Sentriol berpindah ke kutub sel Nukleolus Kromosom Sentromer Gentian gelendong mula terbentuk • Kromosom dalam nukleus mula menjadi padat dan berlingkar dengan ketat. Kromosom itu kelihatan lebih pendek, tebal dan dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya. • Setiap kromosom terdiri daripada sepasang kromatid kembar yang bercantum di sentromer. • Dalam sel haiwan, gentian gelendong mula terbentuk dan memanjang di antara sentriol. • Setiap pasang sentriol kemudiannya berpindah ke kutub sel yang bertentangan. • Dalam sel tumbuhan, gentian gelendong terbentuk tanpa kehadiran sentriol. • Di akhir peringkat ini, nukleolus dan membran nukleus menghilang. Metafasa • Peringkat ini bermula apabila kromosom tersusun dalam satu barisan di satah khatulistiwa. • Satah khatulistiwa ialah satah khayalan merentas bahagian tengah sel. • Gentian gelendong kini terbentuk sepenuhnya. • Kedua-dua kromatid kembar melekat pada gentian gelendong di bahagian sentromer. Gentian gelendong Satah khatulistiwa PENERBIT Kromatid kembar ILMU BAKTI SDN. BHD.

78 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Peringkat Penerangan Anafasa • Pada peringkat ini, kedua-dua kromatid kembar bagi setiap kromosom berpisah di sentromer. • Kromatid kembar itu tertarik ke kutub yang bertentangan oleh pemendekan gentian gelendong yang menghubungkan kromosom ke kutub. • Kromatid kini disebut sebagai kromosom anak. • Kedua-dua kutub sel mempunyai set kromosom yang lengkap dan sama di akhir peringkat ini. Telofasa • Peringkat ini bermula apabila dua set kromosom sampai di kutub sel yang bertentangan. • Gentian gelendong menghilang. • Membran nukleus yang baharu terbentuk di sekeliling setiap set kromosom. • Nukleolus muncul semula dalam setiap nukleus. • Kromosom kembali ke keadaan asalnya, iaitu bentuk kromatin. Sitokinesis 1 Sitokinesis ialah pembahagian sitoplasma sel yang menyebabkan pemisahan setiap sel kepada dua sel anak, dengan organel dalam sel induk terbahagi kepada dua sel. 2 Sitokinesis dalam kedua-dua tumbuhan dan haiwan berlaku selepas peringkat telofasa pembahagian nukleus (mitosis). 3 Sitokinesis yang berlaku dalam sel tumbuhan berbeza daripada sel haiwan. (a) Gelang pencerutan mikrofilamen menyebabkan pengecutan pada bahagian tengah sel. (b) Belahan pencerutan terbentuk. (c) Belahan pencerutan semakin mendalam sehingga sel terpisah kepada dua sel anak. Gelang pencerutan filamen aktin (mikrofilamen) Belahan pencerutan Rajah 6.6 Sitokinesis dalam sel haiwan (a) Vesikel dari jasad Golgi bergerak ke bahagian tengah sel dan bercantum membentuk plat sel. (b) Kandungan plat sel membentuk dinding sel dan membran plasma yang baharu. (c) Plat sel membahagikan sel kepada dua sel anak. Vesikel Dinding sel Plat sel Nukleus sel anak Dinding sel baharu Rajah 6.7 Sitokinesis dalam sel tumbuhan Kutub Kromosom anak Membran nukleus terbentuk semula Membran plasma mengecut Nukleolus • Gelang pencerutan filamen aktin – Contractile ring of actin filaments • Belahan pencerutan – Cleavage furrow • Pencerutan – Constriction • Plat sel – Cell plate PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

79 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Jadual 6.2 Perbezaan antara sitokinesis yang berlaku dalam sel haiwan dengan sel tumbuhan Sel haiwan Aspek Sel tumbuhan Mikrofilamen dalam sitoplasma mengecut bagi menarik membran plasma ke arah dalam dan membentuk alur yang disebut belahan pencerutan Mikrofilamen Tiada mikrofilamen Tiada vesikel diselaputi membran Vesikel diselaputi membran Satu barisan vesikel diselaputi membran terbentuk di satah khatulistiwa antara kedua-dua nukleus dan bercantum membentuk plat sel Wujud belahan pencerutan di satah khatulistiwa sel. Belahan pencerutan Tiada belahan pencerutan Tiada plat sel Plat sel Plat sel tumbuh ke arah luar sehingga tepinya bercantum dengan membran plasma sel induk dan membentuk membran plasma dan dinding sel baharu daripada kandungan plat sel. Belahan pencerutan semakin mendalam sehingga sel terpisah menjadi dua sel anak. Bagaimana sel anak dihasilkan Plat sel membahagikan sel kepada dua sel anak. • Pembiakan aseksual – Asexual reproduction • Pengklonan – Cloning • Penjanaan semula – Regeneration • Pembentukan tunas – Budding • Pengkulturan tisu – Tissue culture Keperluan Mitosis 1 Mitosis ialah cara untuk menghasilkan lebih banyak sel yang sama secara genetik dengan sel induk dalam perkembangan embrio. Mitosis memainkan peranan penting dalam perkembangan dan pertumbuhan organisma multisel. 2 Mitosis menghasilkan sel-sel baharu bagi menggantikan sel-sel mati dan rosak. Mitosis membantu dalam penyembuhan luka dan kecederaan pada badan melalui pembentukan sel baharu. 3 Dalam organisma unisel, mitosis membantu menghasilkan individu baharu melalui pembiakan aseks. Contohnya, mitosis membantu hidra menghasilkan individu baharu melalui pembentukan tunas. Tunas kecil berkembang daripada hidra induk melalui pembahagian mitosis sel berulang kali. Tunas kecil itu memperoleh nutrien daripada hidra induk untuk pertumbuhannya. Akhirnya, tunas itu terpisah daripada induk dan menjadi individu baharu. Hidra induk Individu hidra yang baharu Tunas Tunas kecil yang sedang berkembang Rajah 6.8 Tunas dari hidra induk yang sedang berkembang 4 Regenerasi ialah kemampuan sesuatu organisma untuk menjalani pertumbuhan semula bahagian badan yang terputus. Contohnya, cicak dapat menjana semula ekornya yang terputus selepas suatu tempoh tertentu melalui pembahagian mitosis. 5 Pembahagian mitosis dalam tisu meristem (apeks dan lateral) memastikan pertumbuhan tumbuhan yang berterusan sepanjang hayatnya. 6 (a) Pengklonan penting dalam pertumbuhan organisma baharu yang sama secara genetik dengan sel induk, iaitu melalui mitosis. Pengklonan menghasilkan: PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

80 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 (i) pelbagai varieti tumbuhan dengan ciri-ciri yang diingini dapat dihasilkan dengan cepat dalam skala yang besar (ii) individu baharu daripada tanaman yang jarang ditemui dan terancam dapat dihasilkan, maka membantu memelihara spesies tersebut. (b) Pengkulturan tisu ialah salah satu cara pengklonan tumbuhan. Dalam pengkulturan tisu, tisu tumbuhan dikeluarkan dan ditanam dalam medium yang mengandungi nutrien dan hormon tumbuhan untuk merangsang pertumbuhan tisu itu. 7 (a) Salah satu inovasi makanan kini ialah pengkulturan daging untuk menghasilkan daging kultur atau dikenali sebagai daging yang tumbuh di makmal. (b) Dalam pengkulturan daging, sel stem daripada haiwan dibiarkan berkembang biak dalam medium kultur yang mengandungi mineral dan vitamin untuk menghasilkan daging kultur dengan nilai pemakanan yang setanding dengan daging konvensional. (c) Namun, daging kultur hanya sesuai digunakan untuk membuat produk daging yang diproses seperti daging burger atau sosej kerana hanya potongan kecil diperoleh melalui pengkulturan daging. Dagingnya juga berbeza dari segi rasa, warna, rupa dan tekstur berbanding dengan daging konvensional. Tisu diambil daripada otot haiwan Sel stem diekstrak daripada tisu Sel berkembang biak dalam medium kultur dan bertumbuh menjadi gentian otot Daging kultur dihasilkan i THINK Peta Alir Rajah 6.9 Daging kultur • Sel stem – Stem cell • Pemindahan sumsum tulang – Bone marrow transplant • Terapi sel stem – Stem cell therapy 8 (a) Sel stem ialah sel induk yang menjana semua sel lain dengan fungsi khusus. Sel ini digunakan dalam terapi sel stem. (b) Dua sumber sel stem ialah embrio yang berusia tiga hingga lima hari dan tisu dewasa seperti sumsum tulang. (c) Sel stem manusia boleh digunakan untuk terapi berasaskan sel kerana sel ini dapat memperbaharui dirinya menjadi sel stem baharu melalui pembahagian mitosis atau sel ini menjadi sel khusus dengan fungsi yang lebih spesifik, seperti sel darah, sel otak, sel otot jantung dan sel tulang. (d) Orang yang mungkin mendapat manfaat daripada terapi sel stem termasuk mereka yang mengalami kecederaan saraf tunjang, diabetes jenis 1, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, penyakit jantung, strok, luka terbakar, kanser dan osteoartritis. (e) Pemindahan sumsum tulang ialah contoh pemindahan sel stem dewasa. Sel sumsum tulang akan membeza membentuk jenis sel darah yang diperlukan oleh pesakit. Pemindahan sumsum tulang dilakukan untuk merawat pesakit kanser sel darah. semak cepat 6.2 1 Beri maksud kitar sel. 2 Nyatakan dua perbezaan sitokinesis antara sel haiwan dengan sel tumbuhan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

81 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 6.3 Meiosis 1 Meiosis ialah proses pembahagian nukleus yang mengurangkan bilangan kromosom menjadi separuh bilangan kromosom sel induk. 2 Meiosis ialah proses berterusan dan terdiri daripada dua pembahagian nukleus yang berasingan, iaitu meiosis I dan meiosis II. Namun, DNA setiap kromosom mengalami replikasi hanya sekali. 3 Meiosis I bermula dengan sel induk tunggal diploid (2n) dan di akhir meiosis II, empat sel anak yang haploid (n) dihasilkan, masing-masing berbeza dari segi kandungan genetik antara satu sama lain dan dengan sel induk. Meiosis I Meiosis II Sel induk 2 sel haploid 4 sel haploid (Sel gamet) Rajah 6.10 Meiosis I dan Meiosis II n n n n n n 2n 4 Setiap gamet menerima hanya satu kromosom dari setiap pasangan kromosom homolog. Maka, gamet mengandungi bilangan kromosom haploid (n). 5 Setiap gamet manusia mengandungi 23 kromosom (n = 23). 6 Semasa persenyawaan, percantuman dua gamet haploid menyebabkan pembentukan zigot diploid (2n). 7 Zigot manusia diploid mengandungi 46 kromosom (2n = 46). 8 Dalam manusia, meiosis berlaku di testis bagi lelaki dan di ovari bagi wanita. Keperluan Meiosis 1 Meiosis membentuk gamet yang bertanggungjawab bagi pembiakan seks. (a) Spermatogenesis ialah proses pembentukan sperma. (b) Oogenesis ialah proses pembentukan ovum (telur). 2 Dalam pembiakan seks, meiosis menyebabkan variasi genetik dalam generasi anak melalui dua cara: (a) Kromosom homolog disusun secara rawak pada satah khatulistiwa semasa metafasa I. Kemudian, gen dalam kromosom ditukarkan secara rawak dan separuh kromosom tersebut dipisahkan secara rawak ke dalam setiap gamet. (b) Pindah silang menghasilkan kombinasi sifat yang baharu dan variasi. 3 Meiosis mengekalkan bilangan kromosom yang tetap dalam sel anak atau gamet, iaitu separuh kromosom sel induk seperti dalam Rajah 6.11. Ini penting kerana bilangan kromosom akan berganda selepas persenyawaan. Induk betina diploid (2n = 46) Ovum haploid (n = 23) Embrio diploid (2n = 46) Zigot diploid (2n = 46) Sperma haploid (n = 23) Induk jantan diploid (2n = 46) Rajah 6.11 Mengekalkan bilangan kromosom diploid Peringkat-peringkat Meiosis 1 Meiosis boleh dibahagikan kepada dua peringkat, iaitu meiosis I dan meiosis II. (a) Meiosis I – profasa I, metafasa I, anafasa I dan telofasa I. (b) Meiosis II – profasa II, metafasa II, anafasa II dan telofasa II. 2 Interfasa berlaku sebelum meiosis I, iaitu peringkat ketika replikasi DNA dan organel berlaku dan tenaga disimpan untuk digunakan kemudian. 3 Sitokinesis berlaku di akhir meiosis I dan meiosis II. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

82 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 A Meiosis I (Profasa I Metafasa I Anafasa I Telofasa I) Profasa I Pasangan homolog (bivalen) Sentriol Gentian gelendong Kiasma • Kromosom mula menjadi padat, memendek, menebal dan jelas kelihatan. • Kromosom homolog berpasangan membentuk bivalen melalui proses yang disebut sinapsis. Kromosom homolog ialah pasangan kromosom (satu daripada setiap sel induk) yang sama dari segi panjang, kedudukan gen dan lokasi sentromernya. • Setiap bivalen dapat dilihat di bawah mikroskop sebagai struktur dengan empat bahagian yang disebut tetrad. Tetrad terdiri daripada dua kromosom homolog, setiap satu terdiri daripada dua kromatid kembar. • Kromatid bukan seiras menukar segmen DNA. Proses ini dikenali sebagai pindah silang. Pindah silang menyebabkan kombinasi gen yang baharu pada kromosom. • Tempat pindah silang berlaku disebut kiasma. • Di akhir profasa I, nukleolus dan membran nukleus menghilang. • Dua pasang sentriol berpindah ke kutub bertentangan. Gentian gelendong terbentuk antara sentriol. Metafasa I Satah khatulistiwa sel • Kromosom homolog tersusun sebelah-menyebelah sebagai tetrad pada satah khatulistiwa sel. • Satah khatulistiwa ialah satah khayalan yang berserenjang dengan gentian gelendong sel yang membahagi. • Satu kromosom daripada setiap pasangan terikat pada gentian gelendong dari satu kutub, sementara pasangan homolognya terikat pada gentian gelendong dari kutub yang bertentangan. Anafasa I Sentriol Kromosom homolog ditarik ke kutub bertentangan • Gentian gelendong menarik kromosom homolog menjauhi satu sama lain ke kutub sel yang bertentangan. • Setiap kromosom masih mempunyai dua kromatid kembar. • Walaupun sel bermula dengan empat kromosom, hanya dua kromosom bergerak ke arah setiap kutub. Telofasa I Membran plasma mencerut Nukleolus muncul semula Membran nukleus muncul semula • Kromosom tiba di kutub. • Setiap kutub sekarang mempunyai bilangan kromosom yang haploid kerana ia hanya mengandungi satu set kromosom. • Gentian gelendong menghilang. • Membran nukleus muncul semula untuk mengelilingi setiap set kromosom. • Nukleolus terbentuk semula dalam setiap set. • Sitokinesis biasanya berlaku serentak dengan telofasa I dan menyebabkan terbentuknya dua sel anak yang haploid, yang masing-masing menerima satu kromosom daripada pasangan homolog. Oleh itu, satu lagi pembahagian sel diperlukan kerana kromosom masih berganda. • Meiosis II berlaku sejurus selepas sitokinesis, biasanya tanpa interfasa antara meiosis I dan meiosis II. • Bivalen – Bivalents • Tetrad – Tetrad • Sinapsis – Synapsis • Kiasma – Chiasmata PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

83 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 B Meiosis II (Profasa II Metafasa II Anafasa II Telofasa II) Profasa II Dua sel anak haploid • Membran nukleus sel anak menghilang semula. • Gentian gelendong terbentuk dalam setiap sel anak. Metafasa II • Setiap kromosom masih mempunyai dua kromatid kembar. • Kromosom menyusun diri pada satah khatulistiwa sel. • Setiap kromatid kembar terikat pada gentian gelendong di bahagian sentromer. Anafasa II • Sentromer kromatid kembar berpisah. • Kromatid kembar kemudiannya berpisah dan bergerak ke kutub sel yang bertentangan. • Kini, setiap kromatid kembar merupakan kromosom individu. Telofasa II Empat sel anak haploid • Nukleolus dan membran nukleus terbentuk semula • Gentian gelendong menghilang. • Sitokinesis berlaku dan empat sel anak haploid (n) terbentuk, masingmasing mengandungi separuh bilangan kromosom sel induk dan berbeza secara genetik daripada sel induk. • Sel anak haploid (n) ini akan berkembang menjadi gamet. Perbandingan antara Meiosis I dengan Meiosis II Jadual 6.3 Persamaan dan perbezaan antara meiosis I dengan meiosis II Persamaan • Kromosom dalam kedua-dua peringkat ini menjadi lebih padat dan lebih pendek semasa profasa. • Kromosom dalam kedua-dua peringkat ini tersusun di satah khatulistiwa. • Kedua-dua peringkat ini melibatkan pembahagian nukleus dan sitoplasma. Perbezaan Meiosis I Fasa Meiosis II Kromosom homolog berpasangan dan pindah silang berlaku antara kromatid bukan seiras. Profasa Sinapsis kromosom homolog dan pindah silang tidak berlaku antara kromatid bukan seiras. Kromosom homolog tersusun di satah khatulistiwa. Metafasa Kromosom tersusun di satah khatulistiwa. Kromosom homolog berpisah dan bergerak ke kutub bertentangan. Kromatid kembar masih terikat bersama. Anafasa Kromatid kembar berpisah dan bergerak ke kutub bertentangan. Dua sel anak haploid terhasil. Setiap sel anak mempunyai hanya satu daripada setiap jenis kromosom; sama ada kromosom paternal atau kromosom maternal. Telofasa Empat sel anak haploid dihasilkan. Setiap sel anak mempunyai bilangan kromosom yang sama seperti sel haploid yang terhasil dalam meiosis I tetapi setiap sel mempunyai hanya satu daripada kromatid kembar. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

84 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Perbandingan antara Mitosis dengan Meiosis Jadual 6.4 Persamaan dan perbezaan antara mitosis dengan meiosis Persamaan • Kedua-dua proses melibatkan pembahagian sel. • Kedua-dua proses menghasilkan sel baharu. • Pembahagian nukleus berlaku dalam kedua-dua proses ini. Perbezaan Mitosis Aspek Meiosis Sel soma Tempat berlaku Sel pembiakan Menghasilkan sel untuk pertumbuhan dan pembaikan Fungsi Menghasilkan gamet Satu Bilangan pembahagian Dua Tidak berlaku Sinapsis kromosom homolog Berlaku semasa profasa I Tidak berlaku Pindah silang Berlaku semasa profasa I Dua Bilangan sel anak terhasil di akhir pembahagian Empat Diploid (2n), bilangan kromosom yang sama dengan sel induk 2n 2n 2n Bilangan kromosom dalam sel anak Haploid (n), separuh daripada bilangan kromosom sel induk 2n n n n n n n Sama dengan sel induk Kandungan genetik dalam sel anak Berbeza dengan sel induk Tiada variasi dihasilkan Variasi genetik Menghasilkan variasi genetik semak cepat 6.3 1 Bagaimanakah meiosis membantu dalam mengekalkan bilangan kromosom diploid daripada satu generasi ke generasi yang lain? 2 Di manakah meiosis berlaku dalam tumbuhan dan manusia? Isu Pembahagian Sel terhadap Kesihatan Manusia 6.4 1 Setiap jenis sel mempunyai waktu pembahagian sel dan kadar pembahagian selnya yang tersendiri. Keupayaan sel untuk membahagi mengikut kadar dan waktunya tersendiri disebut mitosis terkawal. 2 Kadar dan waktu pembahagian sel penting untuk pertumbuhan normal, perkembangan dan penyelenggaraan. Contohnya, sel kulit manusia membahagi sepanjang hidup seseorang, sementara sel saraf dan sel otot berhenti membahagi setelah sel-sel itu matang. 3 Pembahagian sel yang tidak normal boleh menyebabkan tumor atau kanser. 4 Sel kanser ialah sel yang membahagi tanpa kawalan, membentuk tumor atau darah dibanjiri dengan sel yang tidak normal. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

85 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Kesan Ketidaknormalan Mitosis terhadap Kesihatan Manusia 1 Mitosis yang tidak terkawal ialah keadaan apabila sel-sel mengalami pembahagian tidak terkawal disebabkan gen yang mengawalatur kitar sel bermutasi atau menjadi rosak. 2 Mitosis yang tidak terkawal boleh disebabkan oleh banyak faktor seperti pendedahan kepada terlalu banyak radiasi (sinar-X, sinar gama dan sinar ultraungu), virus dan bakteria tertentu, agen penyebab kanser (seperti tar dalam asap rokok dan pengawet makanan seperti formaldehid dan benzena) dan faktor genetik. 3 Sel yang tidak normal yang terhasil akan bertumbuh dengan cepat, membentuk gumpalan sel yang tidak normal, iaitu tumor. 4 Jika sel yang tidak normal kekal di tapak asal, gumpalan itu disebut tumor benigna. Tumor benigna tidak menyebabkan sebarang masalah serius dan boleh dibuang melalui pembedahan. 5 Sekiranya tumor menjadi invasif dan merebak ke tisu di sekelilingnya dan merosakkan fungsi satu atau lebih organ, maka tumor itu disebut tumor malignan (kanser). 6 Sel kanser boleh merebak melalui darah dalam sistem peredaran atau salur limfa dalam sistem limfa untuk membentuk lebih banyak tumor. Tumor sedang terbentuk Sel kanser membahagi Sel normal Sel normal Tumor bertumbuh dengan cepat dan menceroboh masuk sel Sel kanser terpisah dan boleh merebak ke bahagian badan yang lain Sel kanser keluar merentasi membran Rajah 6.12 Perkembangan tumor dan bagaimana sel kanser merebak dalam badan Kesan Ketidaknormalan Meiosis terhadap Kesihatan Manusia 1 Keupayaan organisma untuk membiak memastikan kesinambungan hidup. Organisma membiak melalui pembahagian sel mitosis atau meiosis untuk memastikan kemandirian spesies daripada satu generasi ke generasi yang lain. 2 (a) Dalam meiosis, pengagihan kromosom yang teratur memastikan sel anak yang terbentuk mengandungi bilangan kromosom yang sama dengan sel induk. (b) Namun, ada kalanya semasa meiosis, sepasang kromosom tidak terpisah dengan sama rata. Maka, gamet yang terbentuk akan mempunyai bilangan kromosom yang tidak normal. (c) Akibatnya, setelah persenyawaan, zigot yang terbentuk akan mempunyai bilangan kromosom yang tidak normal. 3 (a) Pergerakan kromosom diarah oleh gentian gelendong. Jika gentian gelendong gagal berfungsi, sel dengan bilangan kromosom yang tidak normal akan terbentuk. (b) Sekiranya kesilapan tersebut berlaku dalam meiosis, gamet yang terbentuk mungkin mempunyai satu kromosom tambahan berbanding dengan gamet normal. Gamet itu mungkin juga mempunyai satu kromosom kurang daripada gamet normal. (c) Fenomena pemisahan tidak sama rata dalam meiosis disebut tak disjunksi. (d) Apabila gamet abnormal ini disenyawakan, anak yang terbentuk akan mempunyai lebih satu kromosom atau kurang satu kromosom daripada anak yang normal. 4 (a) Sekiranya persenyawaan berlaku antara gamet normal (23 kromosom) dan gamet abnormal (24 kromosom), zigot yang terbentuk akan menjadi tidak normal dengan 47 kromosom. (b) Seseorang dengan sindrom Down mempunyai 47 kromosom. (c) Sindrom Down disebabkan oleh kehadiran satu kromosom tambahan pada kromosom nombor 21. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

86 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 (d) Tambahan kromosom pada kromosom nombor 21 menyebabkan seseorang itu mempunyai ciri-ciri tidak normal seperti: (i) muka leper (ii) mata sepet (iii) lidah terjelir (iv) kerencatan mental 5 Kariotip ialah gambaran kromosom dalam sesuatu sel. Rajah 6.13 menunjukkan perbandingan kariotip antara seorang lelaki normal dengan seorang lelaki sindrom Down. Rajah 6.13 Kariotip seorang lelaki normal dan kariotip seorang lelaki sindrom Down (a) Kariotip seorang lelaki normal 1 2 3 4 6 7 8 9 11 12 13 14 16 17 18 19 10 15 20 5 21 22 XY (b) Kariotip seorang lelaki sindrom Down 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 XY Praktis SPM 6 1 Rajah 1 menunjukkan sel haiwan semasa telofasa I. Rajah 1 Antara yang berikut, yang manakah menunjukkan sel anak di akhir meiosis? A C B D 2 Rajah 2 menunjukkan peringkat-peringkat mitosis. X Rajah 2 Apakah yang berlaku semasa peringkat X? A Kromosom mula memanjang B Gentian gelendong menghilang C Kromosom tersusun di satah khatulistiwa D Kromatid kembar setiap kromosom berpisah pada sentromer 3 Antara yang berikut, rajah pembahagian sel yang manakah dipadankan dengan betul dengan fasanya? Pembahagian sel Fasa A Telofasa B Anafasa C Profasa D Metafasa Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

87 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 4 Rajah 3 menunjukkan sel haiwan yang menjalani pembahagian sel mitosis. GI S G2 M Rajah 3 Pada fasa yang manakah replikasi DNA berlaku? A G1 C G2 B S D M 5 Rajah 4 menunjukkan sel haiwan yang menjalani pembahagian sel mitosis. Rajah 4 Apakah peringkat pembahagian sel mitosis itu? A Profasa B Anafasa C Telofasa D Metafasa 6 Rajah 5 menunjukkan suatu fasa semasa mitosis. Rajah 5 Antara pernyataan berikut, yang manakah benar tentang sel di akhir mitosis? A Empat sel anak terbentuk B Setiap sel anak mempunyai lapan kromosom C Sel anak adalah sama secara genetik antara satu sama lain D Kromosom dalam sel anak terdiri daripada dua kromatid kembar 7 Antara yang berikut, yang manakah bukan subfasa bagi interfasa? A Fasa sintesis B Sitokinesis C Fasa G1 D Fasa G2 8 Bilangan kromosom bagi suatu organisma ialah 12. Berapakah bilangan kromosom sel gamet, sel soma dan sel embrio organisma itu? KBAT Mencipta Sel gamet Sel soma Sel embrio A 12 12 12 B 6 12 6 C 6 12 12 D 12 6 12 9 Pernyataan di bawah menunjukkan keadaan sejenis sel. Sel membahagi dan membentuk suatu gumpalan sel abnormal. Pernyataan itu merujuk kepada A sel mati B sel soma C sel kanser D sel pembiakan 10 Semasa peringkat yang manakah dalam pembahagian sel, plat sel terbentuk untuk memisahkan dua sel anak dalam tumbuhan? A Profasa B Anafasa C Telofasa D Metafasa 11 Antara yang berikut, yang manakah menunjukkan bilangan kromosom sel dalam manusia dengan betul? Sel Bilangan kromosom A Sperma 46 B Sel otot 46 C Sel hati 23 D Sel darah merah 46 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

88 Pembahagian Sel TINGKATAN 4 6 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkah satu kitar sel. S G2 M Q P G1 Rajah 1 (a) Apakah fasa P dan fasa Q? [2 markah] (b) Apakah yang berlaku semasa subfasa G1 ? [2 markah] (c) Jelaskan apa yang akan berlaku semasa fasa M sekiranya tiada fasa P. KBAT Menganalisis [2 markah] (d) Jelaskan apa yang akan berlaku sekiranya pembahagian sel secara mitosis berlaku secara berterusan dan tidak terkawal. KBAT Menganalisis [2 markah] Bahagian B dan C 2 (a) Rajah 2 menunjukkan pembentukan sel normal, sel tidak normal dan sel kanser. P Q R Sel normal Sel tidak normal Sel kanser P Q R Rajah 2 (i) Huraikan bagaimana sel kanser boleh terbentuk. [3 markah] (ii) Nyatakan tiga kaedah yang dapat menghalang sel kanser daripada berkembang dan merebak. KBAT Mengaplikasi [3 markah] (iii) Terangkan secara ringkas bagaimana sel kanser boleh merebak ke organ-organ lain. [4 markah] (b) Pengklonan merupakan suatu teknik yang dapat menghasilkan individu klon yang mempunyai kandungan genetik yang serupa dengan penderma sel soma. Apakah kebaikan dan keburukan pengklonan tumbuhan dalam kehidupan seharian kita? KBAT Mengaplikasi [10 markah] PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

89 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Tema 1: Asas Biologi Respirasi Sel Penghasilan Tenaga Melalui Respirasi Sel 7.1 Keperluan Tenaga dalam Proses Metabolisme 1 Semua organisma hidup memperoleh tenaga melalui respirasi. 2 Tenaga diperlukan dalam pengecutan otot, sintesis protein daripada asid amino, pengaliran impuls saraf, pengangkutan aktif molekul dan ion merentasi membran plasma dan pembentukan protoplasma baharu untuk pertumbuhan dan pembahagian sel. 3 Semua tindak balas kimia yang berlaku dalam sel termasuk yang menggunakan tenaga dan yang membebaskan tenaga, dikenali sebagai metabolisme. 4 Metabolisme terdiri daripada dua jenis tindak balas biokimia, iaitu katabolisme dan anabolisme. (a) Katabolisme menguraikan molekul kompleks kepada molekul yang lebih ringkas dan membebaskan tenaga. (b) Anabolisme membina molekul kompleks daripada molekul yang lebih ringkas dan memerlukan tenaga. Substrat Utama dalam Penghasilan Tenaga 1 Respirasi ialah proses hidup penting yang berlaku dalam dua peringkat: (a) Respirasi luar (pernafasan) (b) Respirasi dalam (respirasi sel) 2 Respirasi sel ialah proses pengoksidaan dan penguraian molekul organik secara berperingkat untuk membebaskan tenaga. 3 Glukosa ialah substrat utama dalam respirasi sel. Tenaga kimia dalam glukosa dibebaskan untuk menghasilkan tenaga yang diperlukan oleh sel. 4 Sumber glukosa (a) Dalam manusia dan haiwan, glukosa diperoleh daripada makanan yang dimakan yang mengandungi karbohidrat. Karbohidrat akan dicerna menjadi glukosa. (b) Di dalam tumbuhan hijau, tenaga cahaya digunakan untuk mensintesis glukosa semasa fotosintesis. 5 Tenaga diperlukan dalam proses metabolisme untuk: (a) pengecutan otot bagi menghasilkan pergerakan (b) sintesis protein, lipid dan enzim (c) perkumuhan dan pembiakan (d) penghantaran impuls saraf bab 7 • Anabolisme – Anabolism • Respirasi anaerob – Anaerobic respiration • Katabolisme – Catabolism • Respirasi aerob – Aerobic respiration • Respirasi sel – Cellular respiration PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

90 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Jenis Respirasi Sel 1 Terdapat dua jenis respirasi sel, iaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. (a) Respirasi aerob berlaku dalam kehadiran oksigen. (b) Respirasi anaerob berlaku tanpa kehadiran oksigen. 2 Fermentasi ialah proses penguraian molekul seperti glukosa melalui respirasi anaerob. semak cepat 7.1 1 Apakah substrat utama untuk menghasilkan tenaga? 2 Mengapakah organisma hidup memerlukan tenaga? 7.2 Respirasi Aerob 1 Respirasi aerob ialah proses penguraian glukosa dalam kehadiran oksigen untuk membebaskan tenaga kimia. 2 Respirasi aerob berlaku dalam semua organisma multisel termasuk haiwan, tumbuhan dan organisma hidup yang lain. 3 Respirasi aerob berlaku dalam sitoplasma dan mitokondrion. 4 Terdapat dua peringkat dalam respirasi aerob seperti berikut: (a) Glikolisis (Peringkat I) (i) Glikolisis ialah peringkat pertama penguraian glukosa. (ii) Satu molekul glukosa diuraikan menjadi dua molekul piruvat dalam sitoplasma. (b) Pengoksidaan piruvat (Peringkat II) (i) Molekul piruvat yang dihasilkan di akhir glikolisis diangkut ke dalam mitokondrion. (ii) Molekul piruvat dioksidakan dalam satu siri tindak balas untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan tenaga. (iii) Sebahagian daripada tenaga yang dibebaskan digunakan untuk mensintesis adenosina trifosfat (ATP) daripada adenosina difosfat (ADP) dan kumpulan fosfat tak organik. Tenaga selebihnya dibebaskan sebagai tenaga haba. Glikolisis Pengoksidaan piruvat Glukosa piruvat (berlaku dalam sitoplasma) Piruvat karbon dioksida + air + tenaga (berlaku dalam mitokondrion) 5 Ringkasan respirasi aerob adalah seperti berikut: (a) Molekul adenosina trifosfat (ATP) dihasilkan apabila kumpulan fosfat tak organik ditambahkan kepada molekul adenosina difosfat (ADP). ADP + fosfat tenaga ATP (b) Molekul ATP (digambarkan sebagai A∼P∼P∼P) terdiri daripada tiga kumpulan fosfat tak organik. Ikatan (∼) antara dua kumpulan fosfat yang terakhir lemah dan mudah putus. Apabila ikatan fosfat dalam molekul ATP terputus, tenaga dibebaskan. Tenaga ini akan dibekalkan kepada selsel untuk menjalankan aktiviti harian. ATP ADP + fosfat (c) Persamaan berikut meringkaskan proses pengoksidaan glukosa: 6CO2 (Karbon dioksida) 6H2 O (Air) Tenaga (2 898 kJ atau 38 ATP) + + C6 H12O6 (Glukosa) 6O2 (Oksigen) + (c) Respirasi aerob melibatkan proses pengoksidaan glukosa secara lengkap dengan kehadiran oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan tenaga. tenaga PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

91 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 6 Klip skru ditutup. Semua sambungan pada radas disapu dengan vaselin untuk menjadikan radas kedap udara. 7 Ketinggian awal cecair berwarna di dalam tiub kapilari bagi kedua-dua tabung didih ditanda. 8 Radas dibiarkan selama satu jam. 9 Selepas satu jam, ketinggian cecair berwarna di dalam kedua-dua tiub diukur dan direkodkan. Keputusan: Tabung didih A B Ketinggian cecair berwarna (cm) Meningkat sebanyak 2 cm Kekal pada paras yang sama Perbincangan: 1 Tabung didih B disediakan sebagai radas kawalan. 2 Natrium hidroksida digunakan untuk menyerap karbon dioksida yang dibebaskan semasa respirasi. 3 Semasa respirasi lipas, karbon dioksida dibebaskan, manakala oksigen digunakan. Oleh kerana karbon dioksida diserap oleh natrium hidroksida, vakum separa dihasilkan di dalam tabung didih akibat penggunaan oksigen. Tekanan atmosfera yang meningkat di permukaan air menolak cecair berwarna naik di dalam tiub kapilari. Peningkatan ketinggian Tujuan: Untuk mengkaji proses respirasi aerob Pernyataan masalah: Adakah organisma hidup menjalankan respirasi aerob? Hipotesis: Organisma hidup menggunakan oksigen dan membebaskan karbon dioksida semasa respirasi aerob. Bahan: Air, cecair berwarna, lipas, natrium hidroksida dan vaselin. 6 Klip skru ditutup. Semua sambungan pada radas disapu dengan vaselin untuk menjadikan radas kedap udara. 7 Ketinggian awal cecair berwarna di dalam tiub kapilari bagi kedua-dua tabung didih ditanda. 8 Radas dibiarkan selama satu jam. 9 Selepas satu jam, ketinggian cecair berwarna di dalam kedua-dua tiub diukur dan direkodkan. Keputusan: Tabung didih A B Ketinggian cecair berwarna (cm) Meningkat sebanyak 2 cm Kekal pada paras yang sama Radas: Tabung didih, bikar 500 m, bikar 250 m, tiub kapilari, pembaris, klip skru dan kasa dawai. Prosedur: 1 Dua tabung didih bersaiz sama masing-masing dilabel A dan B. 2 Kedua-dua tabung didih ditambahkan dengan kuantiti natrium hidroksida yang sama (Amaran: natrium hidroksida bersifat mengakis). 3 Kasa dawai diletakkan di tengah-tengah setiap tabung didih A dan B. 4 Lipas diletakkan di atas kasa dawai di dalam tabung didih A. Tabung didih B tidak mengandungi sebarang organisma hidup. 5 Susunan radas adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.1. Perbincangan: 1 Tabung didih B disediakan sebagai radas kawalan. 2 Natrium hidroksida digunakan untuk menyerap karbon dioksida yang dibebaskan semasa respirasi. 3 Semasa respirasi lipas, karbon dioksida dibebaskan, manakala oksigen digunakan. Oleh kerana karbon dioksida diserap oleh natrium hidroksida, vakum separa dihasilkan di dalam tabung didih akibat penggunaan oksigen. Tekanan atmosfera yang meningkat di permukaan air menolak cecair berwarna naik di dalam tiub kapilari. Peningkatan ketinggian cecair berwarna selaras dengan isi padu oksigen yang digunakan oleh lipas dalam masa satu jam. Eksperimen 7.1 xxxxxxxxx xxxxxxxxx Klip skru Tiub getah Tiub kapilari Tiub getah Tiub kapilari Paras awal cecair berwarna Paras awal cecair berwarna Natrium hidroksida Kukus air (dikekalkan pada suhu yang sesuai) Tabung didih A Tabung didih B Lipas Kasa dawai Cecair berwarna Rajah 7.1 Susunan radas PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

92 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 4 Ketinggian cecair berwarna di dalam tabung didih B tetap sama setelah satu jam kerana tabung didih B tidak mengandungi organisma hidup. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Organisma hidup menggunakan oksigen dan membebaskan karbon dioksida semasa respirasi aerob. semak cepat 7.2 1 Mengapakah mitokondrion disebut sebagai penjana kuasa sel? 2 Bagaimanakah tenaga dihasilkan dalam respirasi aerob? 7.3 Fermentasi 1 Fermentasi ialah proses anaerob yang membebaskan tenaga apabila glukosa diuraikan secara tidak lengkap dalam keadaan tanpa oksigen atau oksigen yang terhad. 2 Perbezaan antara fermentasi dengan respirasi aerob ialah laluan metaboliknya selepas peringkat glikolisis. Piruvat yang dihasilkan di akhir glikolisis ditukar sama ada kepada karbon dioksida dan etanol (dalam fermentasi alkohol) atau asid laktik (dalam fermentasi asid laktik). Walau bagaimanapun, hanya sedikit tenaga dihasilkan melalui setiap laluan tersebut. Fermentasi Alkohol 1 Fermentasi alkohol, iaitu sejenis respirasi anaerob berlaku tanpa kehadiran oksigen dalam yis dan sesetengah bakteria. 2 Tenaga daripada glukosa diperoleh walaupun tanpa kehadiran oksigen. 3 Semasa fermentasi alkohol, glukosa diuraikan secara tidak lengkap menjadi etanol, karbon dioksida dan tenaga. Satu molekul glukosa ditukar kepada dua molekul etanol dan dua molekul karbon dioksida, menghasilkan dua molekul ATP dalam proses tersebut. Glukosa etanol + karbon dioksida + tenaga (2 ATP/210 kJ) 4 Hanya sedikit tenaga dibebaskan daripada molekul glukosa. Tenaga selebihnya masih disimpan dalam bentuk tenaga kimia dalam etanol yang dihasilkan. 5 Etanol dalam minuman beralkohol seperti wain dan bir berasal daripada fermentasi alkohol yang dilakukan oleh yis. 6 Yis digunakan dalam pembuatan roti. Karbon dioksida yang dihasilkan daripada fermentasi alkohol bertanggungjawab membentuk gelembung gas dalam doh dan dengan itu menjadikan roti ringan dan gebu. 7 Pokok padi yang ditanam di kawasan berair yang kekurangan oksigen menjalankan fermentasi alkohol. Walaupun etanol yang dihasilkan semasa fermentasi alkohol adalah toksik, namun sel pokok padi mempunyai toleransi yang tinggi terhadap etanol. Ini disebabkan pokok padi menghasilkan banyak enzim yang disebut alkohol dehidrogenase yang menguraikan molekul etanol kepada molekul karbon dioksida yang tidak toksik. Fermentasi Asid Laktik 1 Fermentasi asid laktik, iaitu sejenis respirasi anaerob berlaku dalam sel otot manusia apabila permintaan oksigen sel tidak dipenuhi. 2 Dalam fermentasi asid laktik, produk glikolisis yang merupakan piruvat ditukar menjadi asid laktik. 3 Sel otot manusia Rehat Senaman Pemulihan Hutang oksigen dibayar Hutang oksigen Pengambilan oksigen semasa senaman Pengambilan oksigen Permulaan senaman Akhir senaman Akhir pemulihan Masa (minit) Rajah 7.2 Hutang oksigen dan hutang oksigen dibayar PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

93 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 (a) Semasa senaman atau aktiviti cergas, otot menggunakan oksigen melebihi kadar yang dibekalkan oleh sistem peredaran darah. (b) Walaupun pernafasan dan kadar denyutan jantung meningkat, darah tidak dapat membekalkan oksigen yang cukup untuk respirasi aerob bagi menghasilkan tenaga tambahan yang diperlukan oleh otot yang mengecut. Otot berada dalam keadaan kekurangan oksigen dan dikatakan mengalami hutang oksigen. (c) Oleh itu, respirasi anaerob berlaku dalam keadaan tanpa oksigen untuk memenuhi permintaan tenaga yang meningkat oleh otot. (d) Sel-sel otot mula menjalankan fermentasi asid laktik untuk memperoleh tenaga. Molekul glukosa diuraikan secara tidak lengkap kepada asid laktik dan bukannya kepada karbon dioksida dan tindak balas ini menghasilkan tenaga. (e) Hanya sedikit tenaga dibebaskan, cukup untuk memastikan otot mengecut. Glukosa → asid laktik + tenaga (2 ATP/ 150 kJ) (f) Asid laktik ialah produk sampingan respirasi anaerob yang toksik. Apabila asid laktik terkumpul dalam sel-sel otot, otot akan terasa kejang dan lesu. (g) Apabila senaman atau aktiviti yang cergas berakhir ketika individu itu masih menarik nafas secara mendalam dan cepat, lebih banyak oksigen akan dibawa masuk. Oksigen itu digunakan untuk mengoksidakan sebahagian asid laktik kepada karbon dioksida, air dan tenaga. Asid laktik oksigen karbon dioksida + air + tenaga + → (h) Asid laktik yang selebihnya kemudian ditukar kepada glikogen dan disimpan dalam sel-sel otot. (i) Hutang oksigen telah dibayar apabila semua asid laktik disingkirkan. 4 Lactobacillus (a) Bakteria Lactobacillus digunakan dalam pembuatan yogurt melalui proses fermentasi. (b) Lactobacillus bertindak balas terhadap laktosa (sejenis gula dalam susu) dan menukarkan laktosa kepada asid laktik. (c) Asid laktik kemudiannya menggumpalkan kasein (sejenis protein dalam susu) untuk membentuk gumpalan yang disebut dadih atau yogurt. (d) Rasa masam yogurt berpunca daripada asid laktik. Tujuan: Untuk menyiasat proses fermentasi (respirasi anaerob) dalam yis Pernyataan masalah: Apakah hasil bagi fermentasi? Hipotesis: Fermentasi dalam yis menghasilkan karbon dioksida, etanol dan tenaga. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Kehadiran atau tanpa yis (b) Bergerak balas – Perubahan air kapur dan perubahan suhu larutan glukosa (c) Dimalarkan – Keadaan anaerob, suhu persekitaran dan jumlah/isi padu larutan glukosa Bahan: Ampaian yis 5%, larutan glukosa 5%, minyak parafin dan air kapur. Radas: Tabung didih, tabung uji, penutup gabus dengan tiub penghantar, silinder penyukat, termometer dan bikar. Eksperimen 7.2 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

94 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Tiub penghantar Tiub penghantar Termometer Tiub didih A Tiub didih B Minyak parafin Tabung uji B Air kapur Tabung uji A Air kapur Ampaian yis + larutan glukosa Larutan glukosa sahaja Rajah 7.3 Susunan radas Prosedur: 1 Larutan glukosa dididihkan untuk mengeluarkan oksigen terlarut. Larutan ini kemudiannya dibiarkan sejuk. 2 Tiub didih A diisi dengan 5 m ampaian yis dan 15 m larutan glukosa yang telah dididihkan. 3 Tiub didih B diisi dengan hanya 15 m larutan glukosa yang telah dididihkan. 4 Lapisan minyak parafin yang nipis 9 Radas dibiarkan selama satu jam. 10 Selepas satu jam, suhu akhir dicatat dan perubahan pada air kapur diperhatikan. Perbincangan: 1 Larutan glukosa dididihkan untuk menyingkirkan sebarang oksigen terlarut dalam larutan. Selapis minyak parafin kemudiannya digunakan untuk menutup larutan glukosa bagi menghalang resapan oksigen dari udara masuk ke dalam larutan glukosa. Oleh itu, keadaan anaerob diwujudkan di dalam tiub didih. 2 Tiub didih B disediakan sebagai kawalan. 3 Selepas satu jam, kandungan tiub didih A keruh dan berbuih. (a) Fermentasi telah berlaku di dalam tiub didih A kerana air kapur di dalam tabung uji A bertukar menjadi keruh, suhu kandungan meningkat dan bau etanol dikesan. (b) (i) Air kapur yang keruh menunjukkan kehadiran karbon dioksida. Kenaikan ditambahkan di atas kandungan kedua-dua tiub didih. 5 Tiub didih itu ditutup dengan penutup gabus yang dipasang pada tiub penghantar. 6 Hujung setiap tiub penghantar dicelup ke dalam tabung uji yang diisi dengan 2 m air kapur. 7 Suhu awal kandungan kedua-dua tiub didih direkodkan. 8 Susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.3. 11 Penutup dikeluarkan dan sebarang bau yang dibebaskan daripada tabung didih dikenal pasti. 12 Keputusan eksperimen direkodkan dalam jadual. suhu menunjukkan bahawa tenaga haba dibebaskan. (ii) Bau etanol mengesahkan bahawa respirasi anaerob telah berlaku di dalam tiub didih A. (c) Fermentasi dalam yis menghasilkan etanol, karbon dioksida dan tenaga. C6 H12O6 Glukosa 2C2 H5 OH etanol 2CO2 karbon dioksida 210 kJ → tenaga + + 4 Kandungan tiub didih B tetap jernih dan tidak berbuih setelah satu jam. Ini menunjukkan bahawa fermentasi tidak berlaku disebabkan ketiadaan yis. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Fermentasi yis menghasilkan karbon dioksida, etanol dan tenaga. Keputusan: Tiub didih A B Awal eksperimen Akhir eksperimen Awal eksperimen Akhir eksperimen Suhu (° C) 30 31 30 30 Air kapur Jernih Keruh Jernih Jernih Bau Bau etanol tidak dikesan Bau etanol dikesan Bau etanol tidak dikesan Bau etanol tidak dikesan PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

95 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Semasa fermentasi, yis merembeskan sejenis enzim disebut zimase. Zimase memangkinkan penguraian molekul glukosa kepada etanol, karbon dioksida dan tenaga. INFO dinamik Perbandingan antara Respirasi Aerob dengan Fermentasi Jadual 7.1 Persamaan dan perbezaan antara respirasi aerob dengan fermentasi Persamaan • Kedua-duanya ialah respirasi sel. • Kedua-duanya melibatkan penguraian glukosa. • Kedua-duanya bermula dengan glikolisis dalam sitoplasma apabila glukosa ditukar kepada piruvat. • Kedua-duanya membebaskan tenaga dalam bentuk ATP. Perbezaan Respirasi aerob Aspek Fermentasi Dalam hampir semua sel haiwan dan tumbuhan dari order yang lebih tinggi Organisma / Sel yang terlibat Yis, bakteria, sel otot manusia Diperlukan Keperluan oksigen Tidak diperlukan Lengkap Pengoksidaan glukosa Tidak lengkap atau sebahagian Karbon dioksida, air dan tenaga Produk/Hasil Sama ada asid laktik dan tenaga (dalam fermentasi asid laktik yang berlaku dalam sel otot manusia) atau etanol, karbon dioksida dan tenaga (dalam fermentasi alkohol dalam yis) Banyak: 2 898 kJ Tenaga yang dibebaskan oleh setiap molekul glukosa Sedikit: Sama ada 150 kJ (dalam fermentasi asid laktik) atau 210 kJ (dalam fermentasi alkohol) Mitokondrion dan sitoplasma Bahagian sel tempat ia berlaku Sitoplasma Glukosa karbon dioksida + + oksigen air + tenaga (2 898 kJ) Persamaan perkataan Fermentasi asid laktik: Glukosa asid laktik + tenaga (150 kJ) Fermentasi alkohol: Glukosa etanol + karbon dioksida + tenaga (210 kJ) 38 molekul Bilangan molekul ATP yang dihasilkan oleh satu molekul glukosa 2 molekul semak cepat 7.3 1 Nyatakan jumlah tenaga yang dibebaskan dalam fermentasi yis. PENERBIT 2 Beri satu perbezaan antara respirasi aerob dengan fermentasi. ILMU BAKTI SDN. BHD.

96 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Praktis SPM 7 1 Apakah produk akhir respirasi anaerob dalam yis? A Air C Etanol B 38 ATP D Asid laktik 2 Antara yang berikut, yang manakah produk respirasi aerob dan respirasi anaerob dalam sel otot? Respirasi aerob Respirasi anaerob A Karbon dioksida dan air Etanol B Karbon dioksida dan air Asid laktik C Asid laktik Etanol D Asid laktik Karbon dioksida dan air 3 Rajah 1 menunjukkan eksperimen untuk menyiasat fermentasi dalam yis. Termometer Minyak parafin Ampaian yis + larutan glukosa Tiub penghantar Penunjuk bikarbonat Rajah 1 Apakah perubahan warna pada penunjuk bikarbonat di akhir eksperimen? A Bertukar menjadi kuning B Bertukar menjadi merah C Bertukar menjadi ungu D Warna kekal sama 4 Apakah yang dihasilkan semasa respirasi anaerob dalam kedua-dua sel otot manusia dan yis? A Tenaga haba C Etanol B Asid laktik D Air 5 Persamaan yang manakah mewakili hutang oksigen? A Glukosa asid laktik + tenaga B Glukosa etanol + karbon dioksida + tenaga C Glukosa + oksigen karbon dioksida + air + tenaga D Glukosa + karbon dioksida asid laktik + air + tenaga 6 Antara yang berikut, yang manakah melibatkan respirasi aerob? A Fermentasi oleh yis B Fermentasi oleh bakteria Lactobacillus C Pengecutan otot semasa aktiviti cergas D Pengecutan otot jantung apabila seseorang itu dalam keadaan rehat 7 Rajah 2 menunjukkan suatu proses yang berlaku dalam organisma hidup. Tenaga tersedia untuk digunakan oleh organisma hidup Tenaga yang tersimpan dalam makanan Rajah 2 Proses yang manakah diwakili oleh anak panah dalam Rajah 2? A Pengawalaturan C Perkumuhan B Pertumbuhan D Respirasi 8 Antara yang berikut, yang manakah merupakan substrat utama dalam respirasi sel? A Sukrosa C Glikogen B Glukosa D Galaktosa 9 Di manakah berlakunya respirasi aerob di dalam sel? I Nukleus III Sitoplasma II Ribosom IV Mitokondrion A I dan II C II dan IV B I dan III D III dan IV Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

97 Respirasi Sel TINGKATAN 4 7 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan sejenis organel dalam sel haiwan. Proses biokimia yang berlaku dalam organel ini akan menjana sejumlah besar tenaga, manakala krista menyediakan permukaan yang luas untuk tindak balas biokimia berlaku. (a) (i) Namakan organel ini. [1 markah] (ii) Terangkan kenapa struktur kristae adalah berbentuk berlipat-lipat dan berkedut. [2 markah] (b) Berikut merupakan persamaan bagi proses biokimia yang berlaku dalam organel tersebut. Glukosa + Oksigen Karbon dioksida + air + tenaga (i) Namakan proses ini. [1 markah] (ii) Jika tiada bekalan oksigen, proses biokimia yang lain akan berlaku untuk membekalkan tenaga kepada badan manusia. Tuliskan persamaan bagi proses tersebut. [1 markah] (iii) Terangkan satu contoh aktiviti yang boleh mengakibatkan proses di 1(b)(ii) berlaku dalam badan kita. [2 markah] Bahagian B dan C 2 (a) Rajah 2.1 menunjukkan sekumpulan individu sedang berlari semasa acara marathon 20 km. (i) Terangkan proses respirasi yang berlaku dalam salah seorang individu tersebut. [5 markah] (ii) Selepas tamat acara larian marathon tersebut, seorang doktor telah mengambil sampel darah seorang pelari dan mendapati pH darahnya ialah 7.2 sedangkan pH darah normal individu biasa adalah antara 7.35 hingga 7.45. Terangkan mengapa. KBAT Menganalisis [5 markah] (b) Rajah 2.2 menunjukkan dua jenis makanan. (a) (b) Rajah 2.2 (i) Namakan jenis fermentasi yang berlaku dalam kedua-dua jenis makanan yang ditunjukkan dalam rajah di atas. [2 markah] (ii) Banding dan bezakan antara fermentasi yang berlaku bagi makanan yang ditunjukkan dalam Rajah 2.2 (a) dan Rajah 2.2 (b). KBAT Menganalisis [8 markah] Rajah 2.1 Krista Matriks Rajah 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

98 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Tema 2: Fisiologi Manusia dan Haiwan 8.1 Jenis Sistem Respirasi 1 Struktur respirasi ialah struktur khusus tempat pertukaran gas berlaku. 2 Struktur-struktur respirasi yang terlibat dalam pertukaran gas: (a) Membran plasma (b) Sistem trakea (c) Kulit lembap (d) Peparu 3 Nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu ( JLP / I) sesuatu organisma ialah jumlah luas permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas per unit isi padu badannya. 4 Permukaan respirasi organisma unisel seperti Amoeba sp. ialah membran plasmanya. Organisma ini mempunyai nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu yang besar. Oleh itu, resapan ringkas cukup untuk mengangkut gas-gas dengan mudah masuk dan keluar dari badannya. Membran plasma nipis dan lembap Oksigen Karbon dioksida Rajah 8.1 Resapan gas respirasi berlaku pada keseluruhan membran plasma Amoeba sp. bab 8 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan 5 Semakin besar saiz organisma, semakin kecil nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu organisma itu. Oleh itu, isi padu badan yang memerlukan oksigen bertambah lebih cepat daripada luas permukaan organisma itu. Organisma itu memerlukan struktur respirasi khusus untuk pertukaran gas yang cekap. 6 Penyesuaian struktur respirasi untuk pertukaran gas yang cekap bagi organisma bersaiz besar: (a) Nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu yang besar untuk memaksimumkan kadar pertukaran gas. (b) Permukaan respirasi yang lembap membolehkan gas melarut di dalamnya sebelum meresap merentasi permukaan respirasi. (c) Permukaan respirasi nipis, biasanya setebal satu sel untuk memudahkan resapan gas. (d) Struktur respirasi dilengkapi jaringan kapilari darah untuk membolehkan pengangkutan gas respirasi yang cekap. Struktur Respirasi Serangga Kantung udara Trakea Spirakel Rajah 8.2 Struktur respirasi serangga • Sistem trakea – Tracheal system • Trakea – Trachea • Kitin – Chitin • Spirakel – Spiracle PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

99 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 1 Sistem respirasi serangga ialah sistem trakea. Sistem ini terdiri daripada tiub udara yang disebut trakea. Trakea diperkuatkan dengan cincin kitin bagi mengelakkannya runtuh. 2 Udara memasuki trakea melalui spirakel yang terletak di bahagian toraks dan abdomen. 3 Spirakel mempunyai injap yang membolehkan udara masuk dan keluar dari badan. 4 Trakea dibahagikan kepada tiub yang lebih halus yang disebut trakeol. 5 Penyesuaian trakeol untuk pertukaran gas yang cekap: (a) Bilangan trakeol yang banyak menyediakan jumlah luas permukaan yang lebih besar bagi pertukaran gas. (b) Hujung terminal trakeol mempunyai dinding nipis yang telap dan diisi dengan bendalir bagi membolehkan pertukaran gas secara resapan berlaku dengan cepat antara udara atmosfera dan sel. Oksigen meresap ke dalam sel dari trakeol, manakala karbon dioksida meresap keluar dari sel ke dalam trakeol. 6 Serangga yang lebih besar seperti belalang mempunyai kantung udara dalam sistem trakeanya bagi mempercepat pengangkutan gas ke dan dari tisu serangga. Trakea dengan dinding yang diperkuatkan dengan cincin kitin Spirakel membolehkan oksigen masuk dan karbon dioksida keluar dari sistem trakea Kantung udara yang terdapat dalam sesetengah serangga besar Trakeol yang tidak mempunyai cincin kitin Sel otot Rajah 8.3 Sistem trakea serangga 7 Pergerakan otot abdomen akan memampatkan dan mengembangkan trakea untuk mempercepat resapan gas ke dalam sel. Struktur Respirasi Ikan 1 Struktur respirasi ikan disebut insang. Ikan bertulang mempunyai empat pasang insang yang dilindungi oleh operkulum. 2 Setiap insang terdiri daripada banyak filamen yang disokong oleh lengkung insang. Filamen mempunyai banyak unjuran nipis yang disebut lamela. (a) Insang ikan Lengkung insang Rongga mulut Operkulum Insang Arah aliran air (b) Sebahagian insang    Lengkung insang Lamela Filamen insang Aliran air Salur darah (c) Lengkung insang    Filamen insang Sisir insang Rajah 8.4 Struktur respirasi ikan 3 Penyesuaian insang untuk pertukaran gas yang cekap: (a) Membran lamela yang nipis memudahkan penyerapan gas respirasi ke dalam kapilari darah. (b) Lamela yang kaya dengan kapilari darah menyediakan permukaan respirasi yang besar dan cekap bagi pertukaran gas dan pengangkutan gas respirasi. (c) Insang dikelilingi oleh air membolehkan insang memperoleh oksigen terlarut daripada air. (d) Bilangan filamen dan lamela yang banyak menyediakan jumlah luas permukaan yang besar bagi pertukaran gas yang cekap. • Rongga mulut – Buccal cavity • Operkulum – Operculum • Trakeol – Tracheole • Filamen – Filament • Kantung udara – Air sac • Lamela – Lamella • Insang – Gill PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

100 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Arah aliran air Kapilari darah (darah mengalir dalam arah yang bertentangan dengan aliran air) Arah aliran darah Darah terdeoksigen Lamela Darah beroksigen Darah beroksigen (oksigen meresap ke dalam kapilari darah dari air) Darah terdeoksigen (karbon dioksida meresap keluar dari kapilari darah ke dalam air) Rajah 8.5 Aliran lawan arus merentas lamela insang 4 Kecekapan pertukaran gas ditingkatkan lagi dengan mekanisme tukar ganti lawan arus. Insang sangat cekap mendapatkan oksigen yang hadir sedikit sahaja di dalam air. 5 Dalam mekanisme tukar ganti lawan arus, arah aliran darah dalam kapilari darah lamela insang bertentangan dengan arah aliran air melalui insang. Pola aliran ini memastikan darah mengalir melalui insang dan mendapat oksigen daripada air apabila bertemu air tawar yang banyak dengan kepekatan oksigen tinggi yang berterusan membebaskan oksigen ke dalam darah. Struktur Respirasi Amfibia Gas respirasi meresap masuk dan keluar dari kulit Peparu Bronkus Glotis Lubang hidung Rongga mulut Udara atmosfera yang mengandungi oksigen memasuki lubang hidung Rajah 8.6 Struktur respirasi katak 1 Pertukaran gas dalam katak berlaku terutamanya melalui kulit dan peparu. 2 Penyesuaian peparu katak untuk pertukaran gas yang cekap: (a) Permukaan peparu mempunyai banyak lipatan dalaman untuk menambahkan jumlah luas permukaan bagi pertukaran gas. (b) Peparu mempunyai jaringan kapilari darah untuk mempercepat pengangkutan oksigen ke sel-sel badan. (c) Membran peparu nipis dan lembap untuk memudahkan resapan gas respirasi. 3 Penyesuaian kulit katak untuk pertukaran gas yang cekap: (a) Kulit nipis dan sangat telap untuk membolehkan penyerapan gas respirasi ke dalam kapilari darah. (b) Terdapat jaringan kapilari darah di bawah kulit untuk menerima oksigen dan mengangkutnya ke sel-sel badan. (c) Kulit yang sentiasa lembap disebabkan rembesan mukus oleh kelenjar pada permukaan badan memudahkan pertukaran gas yang cepat dan cekap antara kulit dengan persekitaran. Rajah 8.4 Struktur respirasi ikan • Mekanisme tukar ganti lawan arus – Countercurrent exchange mechanism PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

101 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Struktur Respirasi Manusia 1 Pertukaran gas dalam manusia berlaku di alveolus. Kapilari darah Lubang hidung Rongga hidung Farinks Bronkus Bronkiol Alveolus Diafragma Tulang rusuk Trakea Larinks Rajah 8.7 Struktur respirasi manusia 2 Penyesuaian alveolus untuk pertukaran gas yang cekap: (a) Bilangan alveolus yang banyak dalam peparu meningkatkan jumlah luas permukaan untuk resapan gas respirasi. (b) Dinding alveolus yang nipis, iaitu setebal satu sel memudahkan resapan gas merentasinya kerana jarak resapan gas yang lebih dekat. (c) Dinding alveolus adalah lembap, maka gas dapat melarut dengan mudah dan meresap merentasi dinding alveolus. (d) Alveolus dikelilingi oleh jaringan kapilari darah yang banyak bagi mempercepat pengangkutan oksigen ke sel dan karbon dioksida keluar dari sel. Perbandingan antara Struktur Respirasi Manusia dengan Organisma Lain Jadual 8.1 Persamaan dan perbezaan antara struktur respirasi manusia dengan organisma lain Persamaan • Nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu yang besar membolehkan pertukaran gas yang cekap. • Lapisan sel nipis yang melapisi permukaan respirasi memudahkan resapan gas dengan cepat. • Permukaan respirasi lembap yang membolehkan gas respirasi melarut di dalamnya. • Jaringan kapilari darah (melainkan serangga) yang membolehkan pengangkutan gas respirasi dengan cepat. Perbezaan Ciri Protozoa Serangga Ikan Amfibia Manusia Struktur respirasi Membran plasma Trakeol Filamen dan lamela insang Peparu dan kulit Alveolus Nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu yang besar dicapai dengan mempunyai Unisel, badan yang leper dan kecil Bilangan trakeol yang banyak Bilangan filamen dan lamela insang yang banyak • Peparu dengan banyak lipatan dalaman • Seluruh permukaan kulit Bilangan alveolus yang banyak 8.2 Mekanisme Pernafasan Mekanisme Pernafasan Serangga 1 Bagi serangga, udara masuk ke dalam dan keluar daripada sistem trakea dibantu oleh pengecutan dan pengenduran otot abdomennya. 2 Mekanisme pernafasan serangga diterangkan dalam Rajah 8.8. semak cepat 8.1 1 Nyatakan struktur respirasi (a) manusia (b) ikan (c) belalang (d) katak 2 Namakan unjuran nipis yang terdapat dengan banyaknya pada setiap filamen seekor ikan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

102 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Mekanisme Pernafasan Katak 1 Katak bernafas dengan menyedut udara melalui lubang hidungnya dan kemudian udara masuk ke peparunya. 2 Katak tidak mempunyai diafragma yang digunakan untuk mewujudkan kecerunan tekanan bagi mengambil masuk udara ke dalam peparunya. 3 Mekanisme pernafasan katak diterangkan dalam Jadual 8.2. Jadual 8.2 Proses tarik nafas dan hembus nafas pada katak Tarikan nafas Hembusan nafas Lubang hidung terbuka Peparu Dasar rongga mulut diturunkan Lubang hidung tertutup Glotis terbuka Dasar rongga mulut dinaikkan Glotis tertutup Lubang hidung Glotis terbuka terbuka 1 Dasar rongga mulut diturunkan dan glotis tertutup. 2 Oleh kerana isi padu rongga mulut meningkat, tekanan udara dalam rongga mulut berkurang. 3 Udara dari luar disedut masuk ke dalam rongga mulut melalui lubang hidung. 4 Lubang hidung tertutup, manakala glotis terbuka. 5 Dasar rongga mulut naik, isi padu rongga mulut berkurang lalu menyebabkan tekanan udara dalam rongga mulut bertambah. 6 Udara dari rongga mulut dipaksa masuk ke dalam peparu yang menyebabkannya mengembang. 1 Otot peparu mengecut. 2 Udara disingkirkan daripada peparu dan memasuki rongga mulut. 3 Lubang hidung terbuka dan sebahagian udara keluar melalui lubang hidung. 4 Udara yang selebihnya bercampur dengan udara dalam rongga mulut. Mekanisme Pernafasan Ikan 1 Pernafasan ikan dibantu oleh ventilasi yang dihasilkan oleh tindakan mulut dan operkulum. 2 Pembukaan dan penutupan operkulum membolehkan air memasuki mulut dan kemudian mengalir melalui insang. 3 Mekanisme pernafasan ikan diterangkan dalam Jadual 8.3. Tarikan nafas Otot abdomen mengendur dan injap spirakel terbuka. Isi padu abdomen bertambah. Tekanan udara dalam trakea menurun. Udara memasuki trakea dan trakeol melalui spirakel. Hembusan nafas Otot abdomen mengecut. Isi padu abdomen berkurang. Tekanan udara dalam trakea meningkat. Udara dipaksa keluar melalui spirakel. Rajah 8.8 Mekanisme pernafasan serangga i THINK Peta Alir PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

103 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Jadual 8.3 Proses tarik nafas dan hembus nafas pada ikan Tarikan nafas Hembusan nafas Mulut terbuka Dasar rongga mulut diturunkan Lengkung insang Bukaan operkulum ditutup Ruang operkulum Mulut tertutup Dasar rongga mulut dinaikkan Bukaan operkulum dibuka 1 Apabila mulut dibuka, dasar rongga mulut diturunkan. 2 Pada masa yang sama, ruang operkulum dibesarkan dan bukaan operkulum ditutup. 3 Ini mengurangkan tekanan di dalam rongga mulut. 4 Air yang mengandungi oksigen terlarut disedut masuk ke dalam mulut. 1 Apabila mulut ditutup, dasar rongga mulut dinaikkan. 2 Air mengalir melalui lamela dan pertukaran gas antara kapilari darah dengan air berlaku. 3 Pada masa yang sama, ruang operkulum menjadi lebih kecil. 4 Isi padu rongga mulut berkurang, menyebabkan tekanan dalam rongga mulut menjadi lebih tinggi daripada tekanan di luar. 5 Tekanan air yang lebih tinggi memaksa operkulum terbuka dan air mengalir keluar melalui bukaan operkulum. Mekanisme Pernafasan Manusia 1 Mekanisme pernafasan manusia melibatkan pergerakan udara yang kaya dengan oksigen dari persekitaran ke peparu dan penyingkiran udara yang kebanyakannya mengandungi karbon dioksida dari peparu. 2 Mekanisme pernafasan manusia diterangkan dalam Jadual 8.4. Jadual 8.4 Proses tarik nafas dan hembus nafas pada manusia Tarikan nafas Hembusan nafas Udara mengalir masuk Diafragma turun dan menjadi leper Udara mengalir keluar Diafragma kembali kepada bentuk asalnya 1 Otot interkosta luar mengecut, sementara otot interkosta dalam mengendur. 2 Ini menyebabkan sangkar rusuk bergerak ke atas dan ke arah luar. 3 Otot diafragma mengecut dan diafragma turun ke bawah dan menjadi rata. 4 Isi padu rongga toraks bertambah, menyebabkan tekanan udara di rongga toraks berkurang. 5 Tekanan atmosfera yang lebih tinggi di luar memaksa udara masuk ke dalam peparu. 1 Otot interkosta luar mengendur, sementara otot interkosta dalam mengecut. 2 Ini menyebabkan sangkar rusuk bergerak ke bawah dan ke dalam. 3 Otot diafragma mengendur dan diafragma melengkung ke atas (berbentuk kubah). 4 Isi padu rongga toraks berkurang menyebabkan tekanan udara di rongga toraks bertambah. 5 Udara dipaksa keluar daripada peparu. INFO dinamik Lubang hidung Rongga hidung Farinks Larinks Trakea Bronkus Bronkiol Alveolus Laluan udara semasa menarik nafas PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

104 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Perbandingan antara Mekanisme Pernafasan Manusia dengan Organisma Lain Jadual 8.5 Persamaan dan perbezaan antara mekanisme pernafasan dalam manusia dengan organisma lain Persamaan • Terdapat perubahan dalam isi padu dan tekanan dalam rongga yang terlibat dalam respirasi. • Terdapat struktur otot khas yang mengembang dan mengecutkan rongga yang terlibat dalam respirasi. Perbezaan Ciri Serangga Ikan Amfibia Manusia Struktur respirasi Trakea Insang Kulit dan peparu Peparu Bukaan pada struktur respirasi Spirakel Mulut dan operkulum Lubang hidung Lubang hidung Struktur yang membantu pernafasan Toraks, abdomen Operkulum dan dinding berotot pada dasar rongga mulut Dinding berotot yang kuat pada dasar rongga mulut Diafragma, sangkar rusuk dan otot interkosta Mekanisme pernafasan Dibantu oleh pengecutan dan pengenduran otot abdomen Dibantu oleh pergerakan dasar rongga mulut dan operkulum Dibantu oleh pergerakan pantas dasar rongga mulut dan sifat kekenyalan peparu Dibantu oleh pengecutan dan pengenduran otot interkosta dan otot diafragma serta pergerakan sangkar rusuk 8.3 Pertukaran Gas dalam Manusia Tekanan Separa Oksigen dan Karbon Dioksida serta Pertukaran Gas 1 Pertukaran gas yang berlaku antara permukaan alveolus dan kapilari darah yang mengelilingi alveolus disebabkan oleh perbezaan antara tekanan separa oksigen dengan karbon dioksida dalam alveolus dan kapilari darah. 2 Resapan gas berlaku dari kawasan bertekanan separa yang tinggi ke kawasan bertekanan separa yang rendah. A Pertukaran gas yang berlaku antara permukaan alveolus dengan kapilari darah Gas Tekanan separa gas dalam Kesan Alveolus Kapilari darah Oksigen Tinggi Rendah Oksigen meresap dari alveolus ke dalam kapilari darah. Karbon dioksida Rendah Tinggi Karbon dioksida meresap dari kapilari darah ke dalam alveolus. semak cepat 8.2 1 Apakah yang berlaku kepada sangkar rusuk semasa tarikan nafas pada manusia? 2 Terangkan mekanisme pernafasan katak semasa hembusan nafas. 3 Nyatakan satu penyesuaian pada insang ikan bagi pertukaran gas yang cekap. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

105 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Pertukaran gas antara permukaan alveolus dengan kapilari darah Alveolus Eritrosit Kapilari darah Sel-sel badan Tekanan separa oksigen lebih tinggi Tekanan separa karbon dioksida lebih tinggi Pertukaran gas antara kapilari darah dengan sel badan O2 O2 CO2 CO2 CO2 O2 Rajah 8.9 Pertukaran gas antara permukaan alveolus dengan kapilari darah dan antara kapilari darah dengan sel atau tisu badan Pengangkutan Gas Respirasi 1 Pengangkutan oksigen dari peparu ke sel badan (a) Oksigen dalam darah yang meninggalkan alveolus bergabung dengan pigmen, iaitu hemoglobin dan diangkut ke sel badan untuk respirasi sel. peparu sel badan Hemoglobin + oksigen oksihemoglobin (b) Oksigen diangkut dalam bentuk oksihemoglobin ke seluruh bahagian badan. 2 Pengangkutan karbon dioksida dari sel badan ke peparu (a) Karbon dioksida yang dibebaskan oleh sel badan yang menjalani respirasi diangkut ke peparu dalam tiga bentuk: (i) Sebagai karbon dioksida terlarut dalam plasma darah (7%) (ii) Bergabung dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk membentuk karbaminohemoglobin (23%) (iii) Diangkut dalam plasma darah dalam bentuk ion bikarbonat (HCO3 – ) (70%). (b) Pengangkutan karbon dioksida dari sel badan ke kapilari darah (i) Karbon dioksida yang dibebaskan oleh sel badan meresap ke dalam plasma darah dan memasuki eritrosit (sel darah merah). (ii) Karbon dioksida bertindak balas dengan air (H2 O) untuk membentuk asid karbonik (H2 CO3 ). (iii) Tindak balas ini dimangkin oleh enzim karbonik anhidrase dalam eritrosit. (iv) Asid karbonik kemudiannya terurai kepada ion hidrogen (H+ ) dan ion bikarbonat (HCO3 – ). (v) Ion bikarbonat meresap ke dalam plasma darah dan diangkut ke peparu. (c) Pengangkutan karbon dioksida dari kapilari darah ke alveolus (i) Setibanya di peparu, ion bikarbonat meresap dari plasma darah ke dalam eritrosit dan membentuk asid karbonik (H2 CO3 ) sekali lagi. (ii) Asid karbonik terurai menjadi karbon dioksida dan air. (iii) Karbon dioksida meresap dari kapilari darah ke dalam alveolus dan kemudiannya disingkirkan semasa menghembus nafas. semak cepat 8.3 1 Terangkan pengangkutan karbon dioksida dari kapilari darah ke dalam alveolus. 2 Terangkan pengangkutan oksigen antara darah dengan sel badan. B Pertukaran gas yang berlaku antara kapilari darah dengan sel atau tisu badan Gas Tekanan separa gas dalam Kapilari Kesan darah Sel atau tisu badan Oksigen Tinggi Rendah Oksihemoglobin terurai dan membebaskan oksigen yang kemudiannya meresap melalui dinding kapilari ke dalam sel badan. Karbon dioksida Rendah Tinggi Karbon dioksida yang dihasilkan dari respirasi sel meresap dari sel atau tisu badan ke dalam kapilari darah. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

106 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Istilah Penting Isu Kesihatan Berkaitan Sistem Respirasi Manusia 8.4 1 Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) ialah sekumpulan penyakit radang peparu yang progresif, iaitu yang bertambah buruk dari semasa ke semasa. 2 COPD menghalang aliran udara lalu menyebabkan kesukaran bernafas serta gejala lain. 3 Bronkitis kronik dan emfisema tergolong dalam COPD. Penyebab utama COPD ialah merokok. Tiub bronkiol dengan lapisan mukus yang nipis Dinding tiub bronkiol (a) Tiub bronkiol yang normal Dinding tiub bronkiol yang mengalami keradangan Tiub bronkiol dengan mukus (b) Tiub bronkiol pesakit bronkitis Rajah 8.10 Bronkiol normal dan bronkiol pesakit bronkitis 4 Bronkitis kronik ialah keradangan bronkiol, iaitu laluan udara ke peparu. Bronkiol akan membengkak dan tersumbat lalu mengurangkan aliran udara dan menyebabkan pesakit sukar bernafas. Penghasilan mukus yang berlebihan menyebabkan batuk yang kerap. Silium yang rosak menjadikannya sukar untuk menyingkirkan mukus. (a) Alveolus normal (b) Alveolus pesakit emfisema Rajah 8.11 Alveolus normal dan alveolus pesakit emfisema 5 Emfisema ialah penyakit yang menyebabkan dinding alveolus dan kapilari darah pada alveolus menjadi rosak. Dinding alveolus yang rosak meregang dan ini mewujudkan ruang udara yang lebih besar dan bukannya ruang udara kecil yang banyak. Ini mengurangkan luas permukaan peparu dan seterusnya jumlah oksigen yang sampai ke aliran darah. Kebanyakan pesakit emfisema juga mengalami bronkitis kronik. Otot licin normal (a) Bronkiol normal Otot licin Dinding yang menegang mengalami keradangan dan menebal (b) Bronkiol pesakit asma Rajah 8.12 Bronkiol normal dan bronkiol pesakit asma 6 Asma ialah keadaan apabila keradangan kronik bronkiol berlaku. Bronkiol membengkak dan menjadi sempit. Ini menyebabkan otot menjadi tegang dan mukus berlebihan terhasil. Pembengkakan, penegangan otot dan penghasilan mukus menyukarkan seseorang itu untuk bernafas. Namun, perubahan ini dapat dipulihkan dan boleh berulang kembali. Asma sering berpunca daripada reaksi alahan. 7 Asma dan bronkitis kronik mempunyai gejala yang serupa. 8 Virus atau faktor persekitaran seperti asap tembakau, wasap bahan kimia dan pencemaran udara boleh menyebabkan bronkitis. 9 Perubahan dalam gen dan faktor persekitaran seperti asap, debu atau debunga dalam udara boleh menyebabkan asma. semak cepat 8.4 1 Apakah maksud Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD)? 2 Huraikan keadaan bronkiol seseorang yang menghidap asma. 3 Huraikan keadaan alveolus seseorang yang menghidap emfisema. Istilah Penting PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

107 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Istilah Penting Praktis SPM 8 1 Rajah 1 menunjukkan keratan rentas alveolus dan kapilari darah. Pergerakan udara A B C D Darah mengalir ke alveolus Darah mengalir menjauhi alveolus Rajah 1 Bahagian manakah, A, B, C atau D, mengandungi tekanan separa karbon dioksida tertinggi setelah melakukan senaman cergas? 2 Pernyataan di bawah adalah berkaitan dengan mekanisme pernafasan ikan. • Ruang operkulum dibesarkan • Operkulum ditutup Antara yang berikut, yang manakah benar? A Tekanan di dalam rongga mulut menurun B Tekanan di dalam rongga mulut meningkat C Tidak ada perubahan tekanan di dalam rongga mulut D Operkulum ditutup disebabkan tekanan di dalam rongga mulut 3 Rajah 2 menunjukkan struktur respirasi suatu organisma akuatik. Rajah 2 Apakah penyesuaian pada struktur yang ditunjukkan bagi pertukaran gas yang optimum? A Lamelanya kaya dengan kapilari darah B Insangnya dilindungi oleh operkulum C Permukaan filamennya berlapis-lapis D Membran lamela adalah tebal 4 Apakah yang berlaku semasa seekor serangga menarik nafas? I Tekanan udara dalam trakea menurun II Isi padu abdomen mengurang III Spirakel terbuka IV Otot abdomen mengecut A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV 5 Pertukaran gas antara kulit katak dengan kapilari darahnya berlaku melalui A pengangkutan aktif B resapan C hidrolisis D osmosis 6 Graf dalam Rajah 3 menunjukkan perubahan tekanan udara dalam alveolus semasa pernafasan. Masa (saat) Tekanan atmosfera 760 P R Q Tekanan alveolus (mm Hg) Rajah 3 Apakah yang berlaku pada peringkat Q? KBAT Menganalisis I Udara atmosfera disedut II Sangkar rusuk dinaikkan III Diafragma melengkung ke atas IV Otot interkosta luar mengendur A I dan II C II dan IV B I dan III D III dan IV Istilah Penting Kertas 1 Arahan: Jawab semua soalan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

108 Sistem Respirasi dalam Manusia dan Haiwan TINGKATAN 4 8 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan tiga jenis organisma. Organisma P Organisma Q Organisma R Rajah 1 (a) Namakan organ respirasi bagi organisma P dan Q. [2 markah] (b) Terangkan dua ciri persamaan struktur respirasi haiwan P, Q dan R yang meningkatkan kecekapan pertukaran gas. [2 markah] (c) Kapilari darah mengelilingi struktur respirasi P dan Q tetapi tidak didapati pada R. Mengapakah R tidak memerlukan kapilari darah? KBAT Menganalisis [2 markah] Bahagian B dan C 2 (a) Rajah 2.1 menunjukkan seekor katak. (i) Namakan struktur respirasi katak. [2 markah] (ii) Terangkan bagaimana struktur yang dinamakan di 2(a)(i) disesuaikan untuk pertukaran gas yang cekap. [6 markah] (b) Rajah 2.2 menunjukkan sebahagian daripada toraks manusia. T S Rajah 2.2 (i) Namakan struktur S dan T. [2 markah] (ii) Jelaskan apa yang berlaku kepada struktur S dan T semasa menarik nafas dan menghembus nafas. [6 markah] (iii) Terangkan apa yang berlaku kepada proses pernafasan seorang individu sekiranya struktur T mengalami kecederaan dan tidak dapat berfungsi dengan normal. KBAT Menganalisis [4 markah] Rajah 2.1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

109 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 Tema 2: Fisiologi Manusia dan Haiwan 9.1 Sistem Pencernaan Struktur Sistem Pencernaan Manusia 1 Sistem pencernaan manusia terdiri daripada (a) salur alimentari (b) organ aksesori seperti hati, pundi hempedu dan pankreas 2 Salur alimentari juga dikenali sebagai saluran pencernaan atau saluran gastrointestinal (GI), iaitu tiub panjang berotot yang memanjang dari mulut ke dubur. 3 Bahagian-bahagian dalam salur alimentari: (a) Mulut (lidah dan gigi) (b) Esofagus (c) Perut (d) Usus kecil (e) Usus besar (f ) Dubur 4 Kelenjar air liur, kelenjar gaster dan kelenjar usus memainkan peranan utama dalam pencernaan dengan merembeskan jus pencernaan ke dalam salur alimentari. bab 9 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia Mulut Farinks Esofagus Perut Pankreas Usus kecil Dubur Kelenjar air liur Hati Pundi hempedu Duodenum Apendiks Rektum Usus besar (kolon) Rajah 9.1 Sistem pencernaan manusia semak cepat 9.1 1 Namakan bahagian-bahagian pada salur alimentari. 2 Namakan organ yang dikenali sebagai organ aksesori dalam sistem pencernaan. 3 Garisi jawapan yang betul. Kelenjar usus, kelenjar air liur dan kelenjar (pituitari, gaster) ialah tiga kelenjar yang merembeskan jus pencernaan ke dalam salur alimentari. • Salur alimentari – Alimentary canal • Pundi hempedu – Gallbladder • Kelenjar gaster – Gastric gland PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

110 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 9.2 Pencernaan Jenis Pencernaan 1 Pencernaan ialah proses yang melibatkan pemecahan partikel makanan yang besar kepada yang lebih kecil dan penguraian makanan kepada molekul ringkas yang larut dan sedia untuk diserap oleh sel-sel badan. 2 Pencernaan melibatkan dua proses: (a) Pencernaan fizikal (i) Pemecahan makanan secara mekanikal oleh gigi. (ii) Ini termasuk mengunyah dan peristalsis. (b) Pencernaan kimia (i) Penguraian molekul kompleks kepada molekul yang lebih ringkas. (ii) Melibatkan tindakan enzim. Pencernaan Karbohidrat, Protein dan Lipid 1 Proses pencernaan bermula di dalam mulut ketika kita makan dan berakhir di dalam usus kecil. 2 Salur alimentari terdiri daripada rangkaian otot yang mengkoordinasikan pergerakan makanan dan sel-sel lain yang membuat enzim untuk mencerna makanan. 3 Jadual 9.1 menunjukkan proses pencernaan yang berlaku di dalam mulut, perut dan usus kecil. Jadual 9.1 Proses pencernaan karbohidrat, protein dan lipid Lokasi Proses pencernaan Mulut • Kehadiran makanan di dalam mulut merangsang perembesan air liur oleh kelenjar air liur. • Amilase air liur menghidrolisis kanji menjadi maltosa. Kanji + air Amilase air liur (pH 6.5 – 7.5) Maltosa • Dengan bantuan air liur, makanan yang dikunyah membentuk bolus sebelum ditelan. • Epiglotis menutup trakea supaya makanan tidak memasuki saluran pernafasan untuk mengelakkan tercekik. • Bolus memasuki esofagus, yang merupakan tiub berotot yang dilapisi dengan sel-sel epitelium dan kelenjar mukus. • Mukus melincirkan bolus dan mengurangkan geseran. • Melalui peristalsis yang merupakan pengecutan otot esofagus seperti ombak, bolus digerakkan di sepanjang esofagus sebelum memasuki perut. Perut • Perut ialah kantung berotot yang melekat pada bahagian bawah esofagus. • Lapisan epitelium perut mengandungi kelenjar gaster. • Terdapat beberapa jenis sel epitelium yang meliputi permukaan perut: – Sel mukus merembeskan mukus beralkali – Sel parietal merembeskan asid hidroklorik – Sel utama merembeskan pepsinogen yang kemudiannya ditukar kepada enzim yang disebut pepsin oleh asid hidroklorik. • Pepsin memecahkan protein kepada polipeptida. Protein + air pepsin polipeptida • Asid hidroklorik memusnahkan bakteria dalam makanan dan menyediakan persekitaran dengan pH yang sesuai (pH 1.5 – 2.0) untuk enzim pepsin bertindak balas. • Mukus melindungi lapisan epitelium daripada asid dan tindakan enzim pencernaan. • Pengecutan peristalsis dinding perut yang berotot menyebabkan makanan dan jus gaster bercampur lalu membentuk kandungan separa cecair yang disebut kim. Dari sini, makanan bergerak ke usus kecil. INFO dinamik Laluan makanan melalui salur alimentari i THINK Peta Alir Mulut Esofagus Perut Usus kecil Usus besar Rektum PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

111 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 Lokasi Proses pencernaan Duodenum (Usus kecil) • Kim memasuki duodenum, iaitu bahagian pertama usus kecil. • Rembesan dari pundi hempedu (hempedu) dan pankreas (jus pankreas) memasuki duodenum dan proses pencernaan diteruskan. • Jus pankreas yang mengandungi enzim amilase pankreas, tripsin dan lipase dirembeskan oleh pankreas ke dalam duodenum melalui salur pankreas. Kanji + air maltosa amilase pankreas Polipeptida + air peptida tripsin Lemak + air gliserol + asid lemak lipase • Hempedu, iaitu cecair kuning kehijauan beralkali yang dihasilkan oleh hati disimpan dalam pundi hempedu dan memasuki duodenum melalui duktus hempedu. • Hempedu menyediakan persekitaran alkali yang ideal (pH 7.6 – 8.6) untuk tindak balas enzim dalam duodenum, meneutralkan kim berasid dan mengemulsi lipid menjadi titisan halus bagi meningkatkan luas permukaan enzim untuk bertindak balas. Jejunum dan ileum (Usus kecil) • Jejunum ialah bahagian kedua usus kecil dan ileum ialah bahagian terakhir dan terpanjang bagi usus kecil. • Jus usus yang mengandungi enzim pencernaan dirembeskan oleh kelenjar dalam dinding usus kecil untuk melengkapkan pencernaan protein, karbohidrat dan lemak. Pencernaan protein: Peptida + air erepsin amino asid Pencernaan karbohidrat: Maltosa + air maltase glukosa Sukrosa + air sukrase glukosa + fruktosa Laktosa + air laktase glukosa + galaktosa Pencernaan lemak: Lemak + air lipase gliserol + asid lemak • Akhirnya, molekul makanan yang tercerna akan diserap melalui dinding usus kecil ke dalam aliran darah. Partikel makanan yang tidak tercerna kemudiannya disalurkan ke usus besar. Walaupun perut kosong hanya bersaiz segenggam tangan, ia boleh mengembang sehingga dapat memuatkan 4 liter makanan dan cecair, atau lebih kurang 75 kali jumlah isi perut kosong, sebelum kembali ke saiz asalnya ketika kosong. INFO dinamik Tujuan: Untuk mengkaji pencernaan kanji Pernyataan masalah: Apakah tindakan amilase air liur ke atas kanji? Hipotesis: Enzim amilase di dalam air liur menghidrolisis kanji kepada gula penurun. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Ketiadaan atau kehadiran amilase air liur Eksperimen 9.1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

112 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 (b) Bergerak balas – Kehadiran gula penurun (c) Dimalarkan – Suhu, kepekatan kanji Bahan: Ampaian kanji 1%, larutan enzim amilase (cairkan 5 ml air liur dalam 5 ml air suling), larutan iodin, larutan Benedict dan air suling. Radas: Penunu Bunsen, tungku kaki tiga, kasa dawai, bikar, pemegang tabung uji, termometer, jam randik, silinder penyukat, tabung uji dan penitis. Prosedur: Rajah 9.2 Susunan radas Termometer Tabung uji A Tabung uji B Kukus air dikekalkan pada suhu 37 °C Larutan kanji + larutan enzim amilase Larutan kanji + air suling 1 5 m larutan kanji dimasukkan ke dalam setiap tabung uji dan masing-masing dilabel sebagai A dan B. 2 5 m larutan enzim amilase ditambahkan ke dalam tabung uji A dan 5 m air suling ke dalam tabung uji B. 3 Kedua-dua tabung uji ini direndam di dalam kukus air pada suhu 37 °C selama 15 minit. 4 Selepas 15 minit, larutan dalam tabung uji A dibahagikan kepada dua tabung uji berasingan: (a) 3 titis larutan Benedict ditambahkan ke dalam satu tabung uji dan tabung uji itu dibiarkan di dalam kukus air mendidih selama kira-kira 2 minit. Warna yang terhasil direkodkan. (b) Di dalam tabung uji lain, 2 titis larutan iodin ditambahkan dan warna yang terhasil dicatatkan. 5 Langkah 4 diulang untuk tabung uji B. Keputusan: Tabung uji Ujian Benedict Ujian iodin A Mendakan merah Coklat kekuningan B Larutan biru Biru gelap Perbincangan: 1 Di dalam tabung uji A, amilase air liur dalam air liur memecahkan kanji menjadi maltosa larut yang merupakan gula penurun. 2 Di dalam tabung uji B, tidak ada pemecahan kanji kerana tiada enzim dalam air suling. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Enzim amilase dalam air liur menghidrolisis kanji kepada maltosa, iaitu gula penurun. Tujuan: Untuk mengkaji pencernaan protein Pernyataan masalah: Apakah tindakan pepsin ke atas protein? Hipotesis: Enzim pepsin menghidrolisis protein dalam ampaian albumen kepada polipeptida. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Ketiadaan atau kehadiran pepsin (b) Bergerak balas – Keadaan campuran (c) Dimalarkan – Suhu, kepekatan larutan pepsin, kepekatan asid hidroklorik cair Bahan: Ampaian albumen, larutan pepsin 1%, asid hidroklorik cair 0.1 M dan air suling. Radas: Bikar, termometer, kukus air pada suhu 37 °C, silinder penyukat, tabung uji, penitis dan jam randik. Prosedur: Termometer Tabung uji A Tabung uji B Kukus air dikekalkan pada suhu 37 °C Ampaian albumen + air suling + asid hidroklorik cair Ampaian albumen + larutan pepsin + asid hidroklorik cair Rajah 9.3 Susunan radas Eksperimen 9.2 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

113 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 1 5 m ampaian albumen dimasukkan ke dalam setiap tabung uji dan masing-masing dilabel sebagai A dan B. 2 5 m larutan pepsin ditambahkan ke dalam tabung uji A dan 5 m air suling ke dalam tabung uji B. 3 1 m asid hidroklorik cair ditambahkan ke dalam tabung uji A dan B. 4 Kedua-dua tabung uji ini direndam di dalam kukus air bersuhu 37 °C. 5 Radas dibiarkan selama 20 minit. 6 Selepas 20 minit, pemerhatian direkodkan. Keputusan: Tabung uji Keadaan kandungan pada 0 minit Keadaan kandungan selepas 20 minit A Keruh Jernih B Keruh Keruh Perbincangan: 1 Di dalam tabung uji A, pepsin menghidrolisis protein dalam ampaian albumen yang keruh kepada molekul polipeptida yang terlarut dan ringkas. 2 Di dalam tabung uji B, tidak berlaku hidrolisis protein kerana tiada enzim. 3 Asid hidroklorik cair digunakan kerana enzim pepsin bertindak balas dengan optimum dalam medium berasid. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Enzim pepsin menghidrolisis protein dalam ampaian albumen kepada polipeptida. Tujuan: Untuk mengkaji pencernaan lipid Pernyataan masalah: Apakah tindakan lipase ke atas lipid? Hipotesis: Lipase menghidrolisis lipid dalam minyak masak kepada asid lemak dan gliserol. Variables: (a) Dimanipulasikan – Ketiadaan atau kehadiran lipase (b) Bertindak balas – Masa yang diambil penunjuk fenolftalein untuk bertukar daripada merah jambu kepada tidak berwarna (c) Dimalarkan – Suhu, isi padu minyak masak, isi padu campuran Bahan: Larutan lipase 5%, minyak masak, larutan natrium karbonat 0.2 M, cecair pencuci pinggan, air suling dan penunjuk fenolftalein. Radas: Termometer, kukus air pada suhu 37 °C, silinder penyukat, tabung uji, penitis, jam randik dan picagari. Prosedur: Termometer Tabung uji A Tabung uji B Kukus air dikekalkan pada suhu 37 °C Rajah 9.4 Susunan radas 1 2 m minyak masak, 1 m larutan natrium karbonat dan 1 m cecair pencuci pinggan dimasukkan ke dalam dua tabung uji dan masing-masing dilabelkan sebagai A dan B. 2 Tabung uji ditutup dengan penyumbat sebelum digoncang dengan kuat. 3 3 titis penunjuk fenolftalein ditambah ke dalam setiap tabung uji dan kemudian tabung uji digoncangkan. 4 1 m larutan lipase ditambahkan ke dalam tabung uji A dan 1 m air suling ke dalam tabung uji B. 5 Kedua-dua tabung uji ini direndam dalam kukus air bersuhu 37 °C. 6 Masa yang diambil oleh penunjuk fenolftalein untuk bertukar daripada merah jambu kepada tidak berwarna direkodkan. Eksperimen 9.3 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

114 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 Keputusan: Tabung uji Masa yang diambil oleh penunjuk fenolftalein untuk bertukar warna (minit) A 15 minit B Tiada perubahan warna Perbincangan: 1 Natrium karbonat dimasukkan ke dalam minyak masak sebelum enzim lipase ditambahkan untuk menjadikan minyak masak beralkali, menyerupai pH alkali duodenum yang sesuai untuk lipase berfungsi. 2 Cecair pencuci pinggan bertindak sebagai hempedu, yang mengemulsi lipid menjadi titisan halus. 3 Apabila lipid dihidrolisis, asid lemak dan gliserol terhasil. Asid lemak menurunkan pH campuran, menyebabkan perubahan warna fenolftalein daripada merah jambu kepada tidak berwarna. Penunjuk fenolftalein berwarna merah jambu dalam larutan beralkali, iaitu sekitar pH 10, dan tidak berwarna dalam pH kurang daripada 8.3. 4 Di dalam tabung uji A, dalam medium beralkali, lipase menghidrolisis lipid dalam minyak masak kepada asid lemak dan gliserol. 5 Di dalam tabung uji B, hidrolisis lemak tidak berlaku kerana tiada enzim. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Lipase menghidrolisis lipid dalam minyak masak kepada asid lemak dan gliserol. 9.3 Penyerapan Makanan Tercerna Penyesuaian Ileum dan Vilus dalam Penyerapan Makanan Tercerna Keratan rentas ileum Vilus pada lapisan ileum Sel epitelium Vilus Lumen Lakteal Kapilari darah Mikrovilus Mukus Sel goblet Nukleus Rajah 9.5 Struktur ileum, vilus dan mikrovili 1 Makanan tercerna diserap dalam usus kecil, terutamanya di ileum. Ileum ialah bahagian terpanjang usus kecil, iaitu lebih kurang dua hingga empat meter. 2 Usus kecil mempunyai luas permukaan dalaman yang besar untuk penyerapan makanan tercerna yang cepat dan cekap. 3 Molekul makanan tercerna akan diserap melalui dinding usus ke dalam darah atau limfa. 4 Selain daripada berlipat-lipat, lapisan dalam usus kecil dilitupi unjuranunjuran halus yang disebut vilus yang meningkatkan luas permukaan penyerapan. semak cepat 9.2 1 Di manakah pencernaan karbohidrat bermula? 2 Di manakah pencernaan protein bermula? 3 Beri tiga fungsi hempedu. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

115 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 5 Ciri-ciri penyesuaian vilus: (a) Dinding vilus setebal satu sel dan terdiri daripada satu lapisan sel epitelium untuk memendekkan jarak bagi penyerapan pantas makanan tercerna secara resapan dan pengangkutan aktif. (b) Sel goblet yang terdapat di sini merembeskan mukus untuk membantu dalam pencernaan. (c) Vilus mempunyai jaringan kapilari darah bagi pengangkutan makanan tercerna yang cekap. (d) Vilus mempunyai saluran limfa, iaitu lakteal untuk mengangkut asid lemak dan gliserol. 6 Sel epitelium bagi setiap vilus mempunyai unjuran mikroskopik, iaitu mikrovilus. Mikrovilus meningkatkan luas permukaan bagi penyerapan nutrien yang cekap. 7 Glukosa, asid amino, vitamin larut air (B dan C) dan mineral diserap daripada lumen ke dalam sel epitelium. Kemudian, nutriennutrien ini diserap ke dalam kapilari darah. 8 Semasa memasuki sel epitelium, gliserol, asid lemak dan vitamin larut lemak (A, D, E dan K) bergabung semula untuk membentuk titisan halus lemak sebelum bergerak ke dalam lakteal. Lakteal bergabung menjadi salur limfa yang lebih besar. Bendalir limfa yang membawa lipid dan vitamin larut lemak kemudiannya disalirkan ke dalam salur limfa kanan dan salur toraks sebelum akhirnya kembali ke aliran darah melalui vena subklavikal. Jadual 9.2 Kaedah penyerapan makanan tercerna dalam ileum Makanan tercerna Kaedah penyerapan Lokasi Glukosa dan galaktosa Pengangkutan aktif Dari sel epitelium ke kapilari darah Fruktosa Resapan berbantu (pengangkutan pasif) Asid amino Pengangkutan aktif Vitamin larut air (vitamin B dan C) Resapan ringkas (pengangkutan pasif ) Air Osmosis (pengangkutan pasif ) Makanan tercerna Kaedah penyerapan Lokasi Asid lemak dan gliserol Resapan ringkas (pengangkutan pasif ) Dari sel epitelium Vitamin ke lakteal larut lemak (vitamin A, D, E, K) Resapan ringkas (pengangkutan pasif ) 9 Apabila seseorang minum alkohol, alkohol bergerak menuruni esofagus ke perut dan kemudian ke usus kecil. Alkohol tidak dicerna dan terus masuk ke dalam aliran darah. Sebahagian kecil alkohol diserap ke dalam perut, sementara selebihnya diserap ke dalam usus kecil. Organ yang paling terkesan oleh alkohol ialah hati kerana hati ialah organ utama yang memproses alkohol. Pengambilan alkohol yang berlebihan selama bertahun-tahun dapat merosakkan hati dan mengakibatkan penyakit yang disebut sirosis hati. Sirosis hati ialah keadaan apabila fungsi hati terganggu akibat kerosakan hati dalam jangka masa panjang. Badan akan menghasilkan sel-sel hati yang baharu bagi menggantikan sel-sel hati yang telah rosak. Proses ini menghasilkan parut pada hati yang menjejaskan fungsinya. Simptomsimptom sirosis hati termasuklah kulit dan putih mata menjadi kuning, hilang selera makan, mudah penat, muntah darah dan kegatalan kulit. INFO dinamik 10 Bagi ubat-ubatan (dadah), penyerapan berlaku terutamanya dalam usus kecil. Ubat yang diambil melalui mulut diangkut melalui saluran darah dalam usus ke hati, iaitu tempat sejumlah besar ubat dihidrolisiskan. Pemberian ubat cara lain seperti menyuntik insulin di bawah kulit, suntikan di otot lengan dan menjalani kemoterapi melalui vena, menyebabkan ubat-ubatan memintasi hati dengan memasuki aliran darah secara terus. semak cepat 9.3 1 Bagaimanakah usus kecil disesuaikan untuk penyerapan nutrien yang cekap? 2 Struktur manakah dalam vilus yang terlibat dalam pengangkutan asid lemak? PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

116 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 1 (a) Produk akhir pencernaan (nutrien) dibawa terus ke hati untuk diproses sebagai persediaan untuk asimilasi. (b) Kapilari yang mengalirkan nutrien larut air menjauhi vilus bergabung membentuk salur darah yang disebut vena portal hepar. (c) Vena portal hepar mengangkut bukan sahaja darah yang kaya nutrien ke hati tetapi juga toksin yang akan diubah suai secara kimia melalui detoksifikasi. 2 Dari hati, nutrien diangkut ke sel-sel di seluruh badan. Fungsi Hati dalam Asimilasi Makanan Tercerna 1 Asimilasi ialah pergerakan molekul makanan tercerna ke sel-sel badan tempat ia digunakan dan menjadi sebahagian daripada sel. 2 Asimilasi memastikan aras glukosa, lemak dan asid amino seimbang dalam darah. Sekiranya terdapat terlalu banyak nutrien tertentu, hati mengubahnya kepada bentuk simpanan atau bahan buangan. 3 Fungsi hati dalam asimilasi makanan tercerna: 9.4 Asimilasi Peranan Sistem Peredaran Usus kecil Sintesis protein plasma (dalam hati) Sintesis membran plasma Sintesis protoplasma (dalam sel) Dirembeskan oleh ginjal Respirasi sel Asid amino Asid amino Urea berlebihan Glukosa Glukosa berlebihan Glukosa Glikogen Lemak Protein Lemak Asid lemak dan gliserol Karbohidrat Vena portal hepar Sel badan Hati Rajah 9.6 Pengangkutan nutrien dan asimilasi dalam hati dan sel-sel badan Istilah Penting • Asimilasi – Assimilation • Vena portal hepar – Hepatic portal vein (a) Metabolisme makanan tercerna (karbohidrat dan protein) (i) Glukosa yang berlebihan dalam hati diuraikan melalui respirasi sel untuk menghasilkan tenaga. (ii) Dalam metabolisme karbohidrat, hati membantu memastikan aras gula dalam darah adalah tetap. Jika terdapat peningkatan kadar gula dalam darah, misalnya selepas makan, hati akan menyingkirkan gula daripada darah dan menyimpannya dalam bentuk glikogen. Sekiranya aras gula darah seseorang terlalu rendah, hati akan menguraikan glikogen dan membebaskan gula ke dalam darah. (iii) Apabila protein yang berlebihan tercerna, lebihan asid amino yang terhasil daripada pencernaan protein akan dibawa ke hati dari usus kecil. (iv) Di hati, asid amino ditukar kepada urea melalui proses pendeaminaan. Urea kemudian dilepaskan ke dalam darah dan diangkut ke ginjal dan dikumuhkan melalui air kencing. Rajah 9.6 Struktur ileum, vilus dan mikrovili PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

117 Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia TINGKATAN 4 9 Istilah Penting (b) Penyimpanan nutrien (i) Glukosa yang berlebihan ditukar kepada glikogen dan disimpan dalam hati. (ii) Glikogen diuraikan kepada glukosa dan dibebaskan ke dalam aliran darah apabila diperlukan. Misalnya, apabila seseorang tidak makan untuk jangka masa yang lama, maka aras gula dalam darah menjadi rendah. (iii) Hati menyimpan vitamin larut lemak seperti vitamin A, D, E dan K. (iv) Hati menyimpan zat besi terutamanya daripada sel darah merah lama yang telah dimusnahkan dalam hati. Zat besi kemudiannya digunakan semasa pembentukan hemoglobin dalam sel darah merah baharu. (c) Detoksifikasi (i) Hati menyahtoksin bahan berbahaya seperti alkohol, ubatubatan dan racun serangga dengan menukarkannya menjadi bahan yang tidak berbahaya yang dapat diangkut dalam darah dan disingkirkan daripada badan. (ii) Hasil detoksifikasi disingkirkan daripada badan melalui hempedu atau air kencing. Proses Asimilasi dalam Hati dan Sel 1 Proses asimilasi dalam hati (a) Glukosa (i) Glukosa dalam hati digunakan untuk respirasi sel bergantung pada keperluan badan. Glukosa yang berlebihan ditukar menjadi glikogen dan disimpan dalam hati. (ii) Setiap kali terdapat kekurangan glukosa dalam darah dan tenaga diperlukan, glikogen yang disimpan akan ditukar semula menjadi glukosa. (iii) Apabila glikogen yang tersimpan dalam hati sudah penuh, glukosa berlebihan ditukarkan kepada lemak. (b) Asid amino (i) Dalam hati, protein plasma disintesis daripada asid amino untuk digunakan dalam pembekuan darah dan pengosmokawalaturan. (ii) Apabila terdapat kekurangan glukosa dan glikogen, hati mengubah asid amino kepada glukosa. (iii) Asid amino yang berlebihan tidak dapat disimpan dalam badan. Oleh itu, asid amino diaminasi (kumpulan amino disingkirkan) untuk membentuk ammonia. Ammonia akan ditukarkan kepada urea, yang akhirnya ditapis daripada darah dalam ginjal dan disingkirkan. 2 Proses asimilasi dalam sel (a) Glukosa (i) Semasa respirasi sel, molekul glukosa dioksidakan untuk membebaskan tenaga, air dan karbon dioksida. Tenaga digunakan untuk proses sel seperti sintesis protein. (ii) Glukosa berlebihan disimpan sebagai glikogen dalam tisu otot. (b) Asid amino (i) Protoplasma, enzim dan hormon baharu disintesis daripada asid amino dalam sel badan. (ii) Asid amino juga digunakan untuk membaiki tisu yang rosak. (c) Lipid (i) Lipid seperti fosfolipid dan kolesterol merupakan komponen membran plasma. (ii) Lipid juga mempunyai sifat penebat yang berfungsi mengekalkan suhu badan. (iii) Lipid di sekeliling organ berfungsi sebagai kusyen pelindung untuk membantu mencegah kecederaan pada organ penting. (iv) Lipid berlebihan disimpan dalam tisu adipos di bawah kulit. (v) Apabila bekalan glukosa tidak mencukupi, lipid diosidakan untuk membebaskan tenaga. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.