Revisi Sukses SPM Biologi

18 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 4 Pergerakan (a) Amoeba sp. menggunakan pseudopodium (kaki palsu) untuk bergerak ke hadapan dengan perlahan dan pergerakan ini dinamakan pergerakan ameboid. (b) Pergerakan Paramecium sp. berlaku akibat pukulan silium secara beritma di dalam air. Paramecium sp. menggerakkan siliumnya ke arah belakang secara diagonal dan berputar pada paksinya untuk berenang ke hadapan. Paramecium sp. menggerakkan siliumnya ke hadapan untuk berenang ke arah belakang. 5 Pemakanan (a) Amoeba sp. ialah omnivor yang makan bakteria, sel tumbuhan, alga dan organisma mikroskopik yang lain. (b) Cara pemakanan Amoeba sp. disebut sebagai fogositosis. (c) Langkah-langkah yang terlibat dalam pemakanan Amoeba sp. ditunjukkan dalam Rajah 2.14. Amoeba sp. mengunjurkan pseudopodiumnya. Pemerangkapan Zarah makanan Amoeba sp. menelan zarah makanan dengan kedua-dua pseudopodiumnya secara fagositosis. Zarah makanan akan dibungkus dalam vakuol makanan. Penelanan Vakuol makanan i THINK Peta Alir Vakuol makanan bergabung dengan lisosom (mengandungi enzim). Penggabungan Lisosom Enzim lisozim mencernakan zarah makanan dan nutrien akan diserap ke dalam sitoplasma. Pencernaan dan penyerapan Makanan dicerna Nutrien diserap Pseudopodium Rajah 2.14 Pemakanan dalam Amoeba sp. (d) Paramecium sp. makan bakteria, bahan organik dan organisma mikroskopik yang lain. Langkah-langkah yang terlibat dalam pemakanan Paramecium sp. ditunjukkan dalam Rajah 2.16. Pencernaan yang melibatkan tindakan enzim Laluan peredaran vakuol makanan Zarah makanan Pembentukan vakuol makanan Makanan yang tidak tercerna disingkirkan melalui liang dubur Rajah 2.15 Paramecium sp. • Pergerakan – Movement • Pemakanan – Nutrition • Fagositosis – Phagocytosis PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

19 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 • Pembiakan – Reproduction • Belahan dedua – Binary fission • Pembentukan spora – Spore formation • Konjugasi – Conjugation Kemasukan makanan Pergerakan silium menyebabkan zarah makanan bergerak di sepanjang alur mulut memasuki gulet dan sitostom. Siklosis dan pencernaan Vakuol makanan yang terbentuk dalam sitostom beredar mengelilingi sel (siklosis) ketika dicerna oleh enzim pencernaan (proses pencernaan). Penyerapan Makanan yang dicerna diserap ke dalam sitoplasma. Penyingkiran Makanan yang tidak tercerna disingkirkan melalui liang dubur. Rajah 2.16 Pemakanan dalam Paramecium sp. 6 Pembiakan (a) Amoeba sp. menjalankan dua jenis pembiakan: (i) Belahan dedua Dalam keadaan persekitaran yang sesuai, nukleus membahagi, diikuti dengan pembahagian sitoplasma. Dua sel anak terbentuk (pembahagian secara mitosis). Amoeba sp. yang matang Nukleus membahagi Sitoplasma membahagi dan dua sel anak terbentuk Rajah 2.17 Belahan dedua dalam Amoeba sp. (ii) Pembentukan spora Dalam keadaan persekitaran yang tidak sesuai, spora terbentuk dan ia bercambah membentuk Amoeba sp. yang baharu hanya apabila keadaan persekitaran adalah sesuai. (b) Paramecium sp. menjalankan dua jenis pembiakan: (i) Belahan dedua (pembiakan aseks) Dalam keadaan persekitaran yang sesuai, mikronukleus menjalankan mitosis. Makronukleus mula memanjang. Kandungan dalam sel membahagi dan dua sel anak terbentuk. (ii) Konjugasi (pembiakan seks) Dalam keadaan persekitaran yang tidak sesuai, dua induk paramesium daripada spesies yang sama bertukar bahan genetik dalam mikronukleus. Setiap induk membahagi dan membentuk empat sel anak. 7 Perkumuhan (a) Bagi kedua-dua Amoeba sp. dan Paramecium sp., bahan kumuh seperti ammonia dan karbon dioksida disingkir secara resapan. (b) Pengosmokawalaturan (penyingkiran air berlebihan daripada organisma) (i) Amoeba sp. – Air dari persekitaran akuatik sentiasa meresap masuk ke dalam sel secara osmosis. Bagi menghalang organisma daripada pecah, terdapat satu vakuol mengecut untuk menyimpan air berlebihan sebelum air disingkir keluar. (ii) Paramecium sp. – Air dari persekitaran akuatik sentiasa meresap masuk ke dalam sel melalui osmosis. Bagi menghalang organisma daripada pecah, terdapat dua vakuol mengecut untuk menyimpan air berlebihan sebelum air disingkir keluar. 8 Respirasi Bagi kedua-dua Amoeba sp. dan Paramecium sp., pertukaran gas (oksigen dan karbon dioksida) berlaku melalui membran plasma secara resapan ringkas. • Perkumuhan – Excretion • Pengosmokawalaturan – Osmoregulation PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

20 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 • Gerak balas – Response • Sperma – Sperm • Sel epitelium – Epithelial cell • Sel darah – Blood cell 9 Pertumbuhan (a) Kedua-dua Amoeba sp. dan Paramecium sp. membesar dengan mensintesis sitoplasma menggunakan asid amino daripada makanan yang diambilnya. (b) Pertumbuhan kedua-duanya terhad kerana semakin besar saiz, semakin kecil nisbah luas permukaan badan kepada isi padu. Oleh itu, kecekapan resapan gas dan bahan lain berkurang. 10 Gerak balas terhadap rangsangan Kedua-dua Amoeba sp. dan Paramecium sp. bergerak balas terhadap rangsangan seperti cahaya, bahan kimia dan sentuhan. Organisma ini bergerak ke arah rangsangan atau bergerak menjauhi rangsangan. semak cepat 2.2 1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan organisma unisel? (b) Beri satu contoh organisma unisel dan terangkan bagaimana organisma tersebut menjalankan pengosmokawalaturan. 2 Bagaimanakah Amoeba sp. dan Paramecium sp. membiak? 3 Apakah perbezaan antara pseudopodium dengan silium? 2.3 Proses Hidup Organisma Multisel Keunikan Struktur Sel Khusus dan Fungsinya 1 Tumbuhan dan haiwan multisel mempunyai pelbagai jenis sel. Setiap jenis sel direka bentuk bagi suatu fungsi tertentu. 2 Jadual 2.3 menunjukkan contoh sel-sel khusus dan bagaimana sel-sel itu diadaptasi untuk menjalankan fungsi masing-masing. Jadual 2.3 Sel-sel khusus dalam manusia, adaptasi dan fungsinya Sel khusus Adaptasi dan fungsi Sel epitelium • Sel epitelium adalah nipis dan leper. Oleh itu, sel-sel ini membentuk lapisan yang nipis untuk melapisi semua permukaan badan seperti kulit dan permukaan dalam organ seperti salur darah, usus dan kerongkong. • Sel-sel epitelium tersusun rapat. Oleh itu, sel-sel ini bertindak sebagai penghalang kepada pergerakan cecair dan patogen berbahaya yang menceroboh masuk ke dalam badan. Sel darah merah Sel darah merah • Sel darah merah mempunyai bentuk dwicekung. Kedua-dua bahagian permukaannya melengkung ke dalam bagi membolehkan sel itu bergerak melalui salur darah yang halus untuk mengangkut oksigen ke organ dan tisu. • Tiada nukleus, mitokondrion atau ribosom dalam sel darah merah. Oleh itu, terdapat ruang yang besar untuk menempatkan banyak molekul hemoglobin. Sel darah Sel darah putihputih • Sel darah putih boleh berubah bentuk dan bergerak. Oleh itu, sel-sel ini boleh mengalir melalui aliran darah ke tapak jangkitan dan memusnahkan virus, bakteria dan bahan asing lain yang mengancam kesihatan seseorang. Sel sperma • Kepala sperma mengandungi maklumat genetik untuk diturunkan daripada bapa kepada anak dan enzim untuk menembusi membran sel telur. • Bahagian tengah padat dengan mitokondrion bagi menjana tenaga yang diperlukan untuk bergerak. • Ekornya panjang bagi membolehkan sperma berenang ke arah ovum dalam tiub PENERBIT Falopio. ILMU BAKTI SDN. BHD.

21 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Sel khusus Adaptasi dan fungsi Otot rangka Otot rangka Otot rangka Sel otot • Terdapat pelbagai jenis sel otot, iaitu sel otot kardium, sel otot rangka dan sel otot licin. • Setiap jenis sel otot diadaptasi untuk menjalankan fungsi tertentu. Sebagai contoh, sel otot rangka bergabung bagi membentuk gentian yang terlekat pada tulang. Oleh itu, apabila gentian otot mengecut, tulang dapat digerakkan. Terdapat banyak mitokondrion dalam sel otot untuk menghasilkan tenaga yang banyak yang diperlukan untuk pengecutan. Sel saraf Sel saraf • Sel saraf sangat panjang. Ini membolehkan komunikasi dengan bahagian badan yang jauh. Jadual 2.4 Sel-sel khusus dalam tumbuhan, adaptasi dan fungsinya Sel khusus Adaptasi dan fungsi Salur xilem • Salur xilem ialah turus panjang yang memudahkan pengangkutan air dan garam mineral dari akar ke seluruh bahagian pokok. • Dinding salur xilem diperbuat daripada selulosa dan diperkukuh dengan lignin untuk memberi sokongan mekanikal kepada batang supaya tumbuhan dapat berdiri tegak. Sel tiub tapis • Sel tiub tapis ialah sel hidup yang bergabung dari hujung ke hujung bagi membentuk tiub tapis yang panjang. • Sel-sel ini mempunyai dinding sel yang tebal untuk menahan tekanan hidrostatik bagi memudahkan pengangkutan bahan organik dari daun ke organ simpanan seperti buah. Sel akar rambut • Sel akar rambut mempunyai dinding yang sangat nipis dengan unjuran untuk menambahkan luas permukaan bagi meningkatkan kadar penyerapan air dan garam mineral. Sel pengawal • Sel pengawal ialah sepasang sel berbentuk kacang yang mengelilingi stoma. • Dinding sel di sebelah dalam lebih tebal daripada dinding sel di sebelah luar. Oleh itu, sel pengawal melengkung ke luar apabila menjadi segah menyebabkan stoma terbuka. Sel mesofil palisad • Sel mesofil palisad berbentuk bongkah, panjang dan nipis, disusun rapat sebelahmenyebelah supaya lebih banyak sel dapat disusun untuk mengisi permukaan atas daun bagi penyerapan cahaya yang maksimum. • Terdapat banyak kloroplas di sekeliling sel palisad untuk membolehkan penyerapan cahaya yang maksimum. • Terdapat vakuol besar dalam setiap sel yang menolak kloroplas ke pinggir sel supaya dapat menyerap lebih banyak cahaya. Sel mesofil berspan • Sel mesofil berspan ialah sel berbentuk tidak sekata, tersusun secara longgar dan dikelilingi ruang udara untuk membantu pertukaran gas yang diperlukan semasa fotosintesis dan respirasi. • Salur xilem – Xylem vessel • Sel mesofil palisad – Palisade mesophyll cell • Tiub tapis – Sieve tube • Sel mesofil berspan – Spongy mesophyll cell • Sel akar rambut – Root hair cell PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

22 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Organisasi Tisu dalam Manusia 1 Dalam organisma multisel, sel-sel yang sama jenis yang menjalankan fungsi yang spesifik diorganisasikan membentuk suatu tisu. 2 Tisu ialah sekumpulan sel yang mempunyai fungsi yang sama. Terdapat empat jenis tisu dalam badan manusia, iaitu tisu epitelium, tisu penghubung, tisu otot dan tisu saraf. 3 Tisu epitelium (a) Tisu epitelium terdiri daripada selsel yang melapisi permukaan luar dan dalam badan, rongga dan saluran dalaman. (b) Tisu ini melindungi badan dan organ dalaman, merembes bahan seperti hormon dan menyerap bahan seperti nutrien. 4 Tisu penghubung (a) Tisu ini memaut tisu lain dalam badan dan berfungsi melindungi, menyokong dan mengintegrasi semua bahagian badan. (b) Tisu ini tersebar secara meluas dalam badan. (c) Contoh tisu penghubung termasuklah darah, tulang, rawan, tisu adipos, tisu penghubung longgar dan tisu penghubung bergentian. (i) Darah mengangkut gas respirasi (sel darah merah) dan membantu dalam pertahanan badan (sel darah putih). (ii) Tulang melindungi organ dan memberi sokongan kepada badan. (iii) Rawan menyaluti hujung tulang pada sendi dan memberi sokongan kepada hidung dan telinga. (iv) Tisu adipos menebat badan dan menyimpan tenaga. (v) Tisu penghubung longgar memautkan tisu epitelium kepada tisu di bawahnya dan memegang organ-organ pada kedudukannya. (vi) Tisu penghubung bergentian membentuk tendon (menyambungkan otot dengan tulang) dan ligamen (menyambungkan tulang dengan tulang). 5 Tisu otot (a) Tisu otot terdiri daripada sel-sel yang mempunyai kebolehan unik untuk mengecut bagi membolehkan pergerakan. (b) Terdapat tiga jenis tisu otot termasuklah otot rangka, otot licin dan otot kardium. (i) Otot rangka yang melekat pada tulang dan tendon terlibat dalam pergerakan terkawal pelbagai anggota badan. (ii) Otot licin yang terdapat dalam dinding salur pencernaan, salur darah, pundi kencing dan salur pembiakan terlibat dalam aktiviti luar kawal. (iii) Otot kardium yang terdapat dalam dinding jantung mengecut untuk mengepam darah ke seluruh badan. 6 Tisu saraf terbentuk daripada neuron atau sel saraf yang membawa maklumat dalam bentuk impuls saraf ke otot dan kelenjar. Organisasi Tisu dalam Tumbuhan 1 Rajah 2.18 menunjukkan organisasi tisu dalam tumbuhan. Rajah 2.18 Jenis-jenis tisu tumbuhan i THINK Peta Pokok Tisu tumbuhan Tisu meristem Tisu kekal Tisu meristem apeks Tisu meristem sisi Tisu asas Tisu parenkima Tisu kolenkima Tisu vaskular Tisu xilem Tisu floem Tisu epidermis PENERBIT Tisu sklerenkima ILMU BAKTI SDN. BHD.

23 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 2 Terdapat dua jenis tisu tumbuhan, iaitu tisu meristem dan tisu kekal. 3 Tisu meristem (a) Tisu meristem terbentuk daripada selsel yang aktif membahagi yang belum mengalami pembezaan dan mempunyai dinding sel yang nipis, nukleus yang besar, sitoplasma yang padat dan tiada vakuol. (b) Terdapat dua jenis tisu meristem berdasarkan kedudukan tisu itu, iaitu tisu meristem apeks dan tisu meristem sisi. (c) Tisu meristem apeks terletak di hujung pucuk dan akar. Sel-sel yang terdapat di sini menjalani mitosis secara aktif bagi menambah bilangannya untuk pertumbuhan. (d) Tisu meristem sisi terletak di kawasan pinggiran akar dan batang, dan bertanggungjawab untuk pertumbuhan sekunder bagi menyokong tumbuhan. Tisu meristem apeks Tisu meristem sisi Rajah 2.19 Tisu meristem 4 Tisu kekal (a) Tisu kekal terdiri daripada sel-sel yang lebih besar dan tidak lagi aktif membahagi, dan telah mengalami pembezaan lengkap. Tisu ini ditemui di seluruh bahagian tumbuhan. (b) Terdapat tiga jenis tisu kekal, iaitu tisu epidermis, tisu asas dan tisu vaskular. (c) Tisu epidermis ialah lapisan luar yang melitupi dan melindungi batang, daun dan akar. Sel-sel epidermis dalam tisu ini mempunyai dinding yang diliputi lapisan luar berlilin dan kalis air, iaitu kutikel. Fungsi tisu epidermis: (i) Kutikel pada tisu mengurangkan kehilangan air melalui penyejatan dan melindungi tumbuhan daripada kecederaan mekanikal. (ii) Sel epidermis khusus dalam daun, iaitu sel pengawal terlibat dalam pertukaran gas. (iii) Sel epidermis khusus dalam akar, iaitu sel rambut akar terlibat dalam penyerapan air dan garam mineral dari tanah. (d) Tisu asas menjalankan pelbagai fungsi berdasarkan jenis sel dan kedudukannya. Tisu asas termasuklah sel-sel yang memenuhi ruang antara tisu epidermis dengan tisu vaskular. Terdapat tiga jenis tisu asas, iaitu tisu parenkima, tisu kolenkima dan tisu sklerenkima. Parenkima Kolenkima Sklerenkima Rajah 2.20 Tisu asas (i) Tisu parenkima • Terdiri daripada sel-sel hidup • Sel-sel ini berbentuk bulat dengan dinding sel yang nipis dan vakuol yang besar semasa matang. • Sel-sel ini mensintesis dan menyimpan hasil fotosintesis seperti gula dan kanji. (ii) Tisu kolenkima • Terdiri daripada sel-sel hidup berbentuk poligon dan memanjang apabila matang. • Sel-sel ini mempunyai dinding sel dengan penebalan tidak sekata diperbuat daripada selulosa dan pektin. • Sel-sel ini memberi sokongan kepada batang muda, tangkai daun dan tumbuhan herba. (iii) Tisu sklerenkima • Terdiri daripada sel-sel dengan penebalan dalam dinding sel sekunder yang mengandungi lignin. • Kebanyakan sel mati apabila matang. • Sel-sel ini memberi sokongan dan mengukuhkan bahagian tumbuhan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

24 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 (e) Tisu vaskular membentuk sistem pengangkutan dalam tumbuhan. Terdapat dua jenis tisu vaskular, iaitu tisu xilem dan tisu floem. Trakeid Parenkima xilem Liang Dinding berlignin Salur xilem Liang (a) Tisu xilem Plat tapis Sel rakan Tiub tapis (b) Tisu floem Rajah 2.21 Tisu vaskular (i) Tisu xilem • Mengangkut air dan garam mineral dari akar ke semua bahagian lain tumbuhan. • Memberi sokongan dan kekuatan mekanikal kepada tumbuhan. • Terdiri daripada trakeid (tanpa bukaan pada hujung dinding) dan salur xilem (dengan hujung dinding berliang yang bertindih untuk membentuk tiub berongga yang bersambungan untuk menyokong pengaliran air). (ii) Tisu floem • Mengangkut bahan organik seperti glukosa dan asid amino dari daun ke semua bahagian lain tumbuhan. • Terdiri daripada sel parenkima, sklereid, tiub tapis dan sel rakan. • Tiub tapis ialah sel floem yang bersambungan dengan liang pada kedua-dua hujungnya yang dikenali sebagai plat tapis. • Sel rakan mempunyai nukleus dan banyak mitokondrion untuk menjana tenaga bagi pengangkutan aktif bahan organik antara tiub tapis dengan sumbernya. Kepadatan Komponen Sel Tertentu dan Fungsi Sel Khusus 1 Kepadatan sesuatu organel tertentu merujuk kepada banyaknya organel tersebut dalam sel. 2 Kepadatan sesetengah organel berkait dengan fungsi sel khusus tersebut. Contohnya, fungsi sel sperma ialah berenang ke arah tiub Falopio untuk mensenyawakan ovum. Oleh itu, sel sperma mempunyai kepadatan mitokondrion yang tinggi untuk menghasilkan tenaga yang diperlukan semasa pergerakannya. Jadual 2.5 Hubung kait kepadatan komponen sel dengan fungsi sel khusus Jenis sel Organel dengan kepadatan tinggi Fungsi Sel mesofil palisad Kloroplas Untuk memerangkap lebih banyak cahaya matahari untuk menjalankan proses fotosintesis Sel sperma Mitokondrion Memerlukan banyak tenaga untuk bergerak melalui uterus ke tiub Falopio untuk mensenyawakan ovum Sel otot penerbangan seperti pada serangga dan burung Mitokondrion Memerlukan banyak tenaga untuk pengecutan dan pengenduran otot untuk membolehkan pergerakan Sel meristem Mitokondrion Memerlukan banyak tenaga untuk pembahagian sel secara aktif bagi menghasilkan sel baharu untuk pertumbuhan PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

25 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 3 Contoh kesan kekurangan, ketiadaan atau kegagalan fungsi organel tertentu dalam organisma multisel: (a) Penyakit Tay-Sachs (i) Merupakan penyakit genetik yang jarang berlaku yang diturunkan daripada ibu bapa kepada anak mereka. (ii) Berlaku disebabkan oleh kegagalan organel lisosom untuk menghasilkan enzim yang diperlukan untuk menguraikan bahan berlemak. Ini mengakibatkan pengumpulan bahan berlemak dalam otak yang merosakkan sel saraf dan seterusnya menyebabkan masalah mental dan fizikal. (iii) Simptom penyakit Tay-Sachs termasuklah pertumbuhan perlahan, kehilangan kemahiran motor, kehilangan fungsi mental, pendengaran dan penglihatan serta lumpuh. Sehingga hari ini, tiada ubat untuk penyakit Tay-Sachs dan tiada rawatan yang terbukti boleh memperlahankan perkembangan penyakit itu. Sesetengah rawatan boleh membantu dalam menguruskan gejala dan mencegah komplikasi. Matlamat rawatan adalah untuk memberikan sokongan dan keselesaan. Contoh rawatan sokongan: • Ubat anti sawan atau antibiotik untuk mengurangkan jangkitan • Pemakanan melalui tiub • Terapi fizikal • Terapi pertuturan INFO dinamik Jenis sel Organel dengan kepadatan tinggi Fungsi Sel pankreas Jalinan endoplasma kasar dan jasad Golgi Untuk meningkatkan sintesis dan rembesan hormon dan enzim pencernaan Sel dalam kelenjar air liur Jalinan endoplasma kasar dan jasad Golgi Untuk meningkatkan sintesis dan rembesan enzim pencernaan Sel hati Jalinan endoplasma licin Metabolisme karbohidrat dan detoksifikasi dadah dan racun Sel goblet pada epitelium usus dan salur pernafasan Jasad Golgi Rembesan mukus (b) Disfungsi mitokondrion (i) Disfungsi mitokondrion berpunca daripada kegagalan mitokondrion. Oleh itu, tenaga yang dijana dalam sel berkurang dari semasa ke semasa. (ii) Bahagian badan seperti jantung, otak, peparu dan otot akan terjejas kerana bahagian ini memerlukan banyak tenaga untuk berfungsi. (iii) Simptom disfungsi mitokondrion termasuklah, otot yang lemah, pertumbuhan terbantut yang teruk, dan ketidakmampuan untuk berjalan, bercakap, melihat dan mencerna makanan. semak cepat 2.3 1 Bagaimanakah sel darah merah diadaptasikan untuk mengangkut oksigen melalui salur darah yang halus? 2 Beri satu sebab mengapa terdapat banyak mitokondrion dalam sel meristem tumbuhan. 3 Namakan satu penyakit yang berpunca daripada kegagalan sejenis organel dalam sel manusia. 2.4 Aras Organisasi Urutan Aras Organisasi dalam Organisma Multisel 1 Terdapat lima aras organisasi dalam organisma multisel. 2 Rajah 2.22 menunjukkan urutan aras organisasi tersebut. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

26 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 3 Sel diorganisasikan untuk membentuk tisu, organ dan sistem organ. Dalam organisma yang sihat, semua sistem bekerjasama. 4 Organ (a) Pelbagai tisu yang bekerjasama membentuk organ. (b) Setiap organ mempunyai fungsi spesifik yang tersendiri. (c) Contoh organ manusia ialah jantung, perut, otak, kulit, ginjal, hati, usus, mata, pankreas dan perut. (d) Fungsi organ dalam manusia: (i) Jantung yang terdiri daripada tisu otot, salur darah dan saraf mengepam darah ke seluruh badan. (ii) Otak mengawal organ-organ lain, termasuklah pemikiran dan ingatan. (iii) Peparu merupakan tapak pertukaran gas respirasi. (iv) Perut mencernakan makanan. (v) Usus terlibat dalam pencernaan makanan dan penyerapan nutrien daripada makanan. (vi) Ginjal menyingkirkan bahan kumuh yang boleh memudaratkan badan. Rajah 2.22 Urutan aras organisasi dalam organisma multisel (vii) Pundi kencing menyimpan air kencing. (viii) Kulit yang merupakan organ terbesar melindungi badan daripada patogen, membantu dalam pengawalaturan suhu badan dan membolehkan pengesanan rangsangan sentuhan, panas dan sejuk. (e) Arteri dan vena lazimnya dianggap sebagai organ kerana terdiri daripada beberapa lapisan tisu. Sistem Organ dalam Organisma Multisel dengan Fungsi Utama 1 Pelbagai organ yang bekerjasama untuk menjalankan satu atau lebih fungsi membentuk satu sistem organ. 2 Terdapat 11 sistem organ utama dalam badan manusia, iaitu sistem rangka, sistem otot, sistem integumen, sistem pencernaan, sistem peredaran, sistem endokrin, sistem limfa, sistem saraf, sistem respirasi, sistem PENERBIT perkumuhan dan sistem pembiakan. ILMU BAKTI SDN. BHD.

27 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Jadual 2.6 Sistem organ utama dalam manusia dan fungsinya Sistem rangka Organ utama: Tulang, tendon, ligamen, rawan Fungsi: • Menyokong badan. • Melindungi organ dalaman. • Membolehkan pergerakan. • Sumsum tulang merupakan tempat sel darah dihasilkan. Sistem otot Organ utama: Otot rangka, otot licin, otot kardium Fungsi: • Menghasilkan pergerakan apabila otot mengecut dan mengendur. Sistem integumen Organ utama: Kulit, rambut, kuku Fungsi: • Melindungi badan daripada kemasukan patogen. • Melindungi badan daripada kecederaan mekanikal. • Meliputi badan. • Tapak bagi banyak reseptor. Sistem pencernaan Organ utama: Mulut, farinks, eosofagus, perut, hati, pankreas, usus kecil dan usus besar, rektum, dubur. Fungsi: • Terlibat dalam pengambilan dan pencernaan makanan. • Menyerap nutrien daripada makanan. • Menyingkirkan bahan yang tidak tercerna. Sistem peredaran Organ utama: Jantung, salur darah, darah Fungsi: • Mengangkut dan mengedarkan nutrien, oksigen dan hormon ke seluruh badan. • Menyingkirkan bahan buangan daripada badan. Sistem endokrin Organ utama: Kelenjar endokrin seperti kelenjar tiroid, kelenjar pituitari, kelenjar adrenal dan pankreas Fungsi: • Merembes hormon untuk mengawal atur dan mengkoordinasi proses dalam badan seperti metabolisme, pembiakan dan pertumbuhan. Sistem limfa Organ utama: Salur limfa, nodus limfa, limpa dan kelenjar timus Fungsi: • Mengembalikan bendalir tisu berlebihan ke dalam aliran darah. • Melindungi badan daripada jangkitan dan penyakit. Sistem saraf Organ utama: Otak, saraf tunjang, saraf Fungsi: • Mengawal dan mengkoordinasi aktiviti badan dengan mengesan rangsangan dan menjana tindak balas terhadap rangsangan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

28 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Sistem respirasi Organ utama: Hidung, trakea, peparu Fungsi: • Mengambil oksigen dari persekitaran luar ke dalam badan. • Menyingkirkan karbon dioksida daripada badan. Sistem perkumuhan Organ utama: Ginjal, ureter, pundi kencing, uretra, peparu, kulit Fungsi: • Menyingkirkan sisa metabolisme, toksin dan air berlebihan daripada badan. • Mengawal atur tekanan osmosis darah. Sistem pembiakan Organ utama: Lelaki – testis, zakar, vesikel semen, kelenjar prostat Perempuan – ovari, uterus, serviks, faraj, tiub Falopio Fungsi: • Sistem pembiakan lelaki menghasilkan sperma dan hormon seks lelaki. • Sistem pembiakan perempuan menghasilkan ovum dan hormon seks perempuan, menempatkan embrio/fetus dan menghasilkan susu untuk bayi. 3 Sistem organ dalam tumbuhan terbahagi kepada sistem pucuk dan sistem akar. (a) Sistem pucuk terletak di bahagian atas tanah dan terdiri daripada organ seperti daun, tunas, batang, bunga dan buah. Sistem pucuk mengangkut makanan dan air ke seluruh bahagian tumbuhan dan bunga yang dihasilkan membantu dalam pembiakan seks tumbuhan. (b) Sistem akar terdiri daripada bahagian tumbuhan di dalam tanah seperti akar, ubi dan rizom. Sistem akar menyerap air dan mineral serta memberi sokongan kepada tumbuhan. Sistem akar Sistem pucuk Rajah 2.23 Organisasi tisu dalam tumbuhan semak cepat 1 Nyatakan struktur berikut sebagai ‘sel’, ‘tisu’, ‘organ’ atau ‘sistem’. (a) Sperma – (b) Perut – (c) Ovum – (d) Otak – (e) Pencernaan – (f) Gegendang telinga – (g) Endokrin – (h) Buah – 2 Lengkapkan organisasi sel di bawah. Organisma 2.4 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

29 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Praktis SPM 2 1 Apakah unit asas kehidupan? A Sistem organ B Organ C Tisu D Sel 2 Antara yang berikut, yang manakah terdapat dalam kedua-dua sel tumbuhan dan sel haiwan? A Sentriol B Dinding sel C Kloroplas D Jasad Golgi 3 Maklumat berikut tentang suatu organel. • Berbentuk sfera • Terdiri daripada bahan genetik • Mengawal proses pembahagian sel Apakah organel tersebut? A Nukleus B Lisosom C Ribosom D Dinding sel 4 Organel yang manakah menghasilkan adenosina trifosfat (ATP)? A Ribosom B Jasad Golgi C Mitokondrion D Jalinan endoplasma 5 Antara pernyataan berikut, yang manakah benar tentang sel haiwan? A Sel haiwan mempunyai sentriol B Sel haiwan mempunyai dinding sel C Sel haiwan mempunyai vakuol yang bersaiz besar D Membran plasma sel haiwan bersifat telap dan bukan hidup 6 Rajah 1 menunjukkan sel manusia. Rajah 1 Organel X terdapat dengan banyak dalam sel itu. Apakah organel X? A B C D 7 Antara yang berikut, yang manakah sistem limfa? A B C D Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

30 Biologi Sel dan Organisasi Sel TINGKATAN 4 2 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan struktur sel haiwan. Jalinan endoplasma kasar Y X Rajah 1 (a) Namakan struktur yang berlabel X. [1 markah] (b) Terangkan satu ciri X. [2 markah] (c) Apakah fungsi Y? [1 markah] (d) Wajarkan mengapa ribosom terlekat pada jalinan endoplama kasar. [2 markah] Bahagian B dan C 2 Rajah 2 menunjukkan suatu organ dalam sistem badan manusia. Rajah 2 (a) Namakan organ dalam Rajah 2 dan jelaskan fungsi organ itu. [4 markah] (b) Organ dibentuk dengan gabungan kumpulan tisu berbeza. Terangkan tisu yang membentuk organ di atas dan fungsinya masing-masing. [6 markah] (c) Jelaskan urutan organisasi sel untuk membentuk sistem peredaran darah manusia. [10 markah] 8 Rajah 2 menunjukkan satu organisma unisel yang terpaksa hidup di habitat yang bersuhu tinggi dan kering kerana kemarau yang berpanjangan. Rajah 2 Antara yang berikut, yang manakah cara pembiakan paling sesuai bagi organisma ini? A Konjugasi B Belahan dedua C Pembiakan seksual D Pembentukan spora 9 Antara komponen sel berikut, yang manakah berfungsi dalam pembentukan gentian gelendong semasa pembahagian sel dalam haiwan? A Nukleus B Ribosom C Lisosom D Sentriol 10 Rajah 3 menunjukkan organisasi sel dalam organisma multisel. Sel W Tisu Sistem Organisma Rajah 3 Apakah contoh bagi W? A Kulit B Otot C Ovum D Tulang PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

31 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Tema 1: Asas Biologi Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma • Membran plasma – Plasma membrane • Teori mozek bendalir – Fluid mosaic theory • Dwilapisan fosfolipid – Phospholipid bilayer • Corak mozek – Mosaic pattern Struktur Membran Plasma 3.1 Keperluan Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma 1 Membran plasma atau membran sel ialah membran yang memisahkan bahagian dalam sel dengan persekitaran luar sel. 2 Sel membenarkan pergerakan bahan masuk dan keluar daripada sel untuk meneruskan hidup. 3 Pergerakan bahan merentasi membran plasma penting kerana: (a) sel hidup memerlukan pelbagai bahan seperti nutrien dan oksigen untuk menjalankan proses hidup. (b) sel hidup menghasilkan bahan buangan seperti urea dan karbon dioksida yang perlu disingkirkan daripada sel melalui membran plasma. 4 Membran plasma yang menyelaputi setiap sel hidup mengawal atur jenis dan jumlah bahan yang masuk atau keluar daripada sel pada satu masa tertentu. 5 Membran plasma membantu sel mengekalkan persekitaran dalaman yang tetap supaya sel dapat berfungsi dengan berkesan. Komponen Membran Plasma 1 Setiap sel hidup mempunyai membran plasma yang memisahkan kandungan dalam sel daripada persekitaran luarnya. 2 Membran plasma ialah membran dwilapisan fosfolipid dengan molekul protein sama ada terbenam separa atau sepenuhnya dalam membran dwilapisan itu. 3 Menurut teori mozek bendalir yang pertama kali dikemukakan oleh S.J. Singer dan G.L. Nicholson pada tahun 1972: (a) Membran plasma merupakan suatu struktur seperti bendalir yang dinamik dan fleksibel. (b) Ia mengandungi molekul fosfolipid dan protein tertentu yang boleh bergerak di dalamnya. (c) Molekul protein terapung dalam lapisan fosfolipid membentuk satu corak mozek. 4 Membran plasma terdiri daripada dua lapisan fosfolipid. bab 3 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

32 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 5 Setiap molekul fosfolipid mempunyai (a) satu kepala berkutub yang bersifat hidrofilik (tertarik kepada air), (b) sepasang ekor tidak berkutub yang bersifat hidrofobik (tidak tertarik kepada air). 6 Molekul fosfolipid tersusun dalam dua lapisan (dwilapisan) dengan kepala hidrofilik pada lapisan luar dan menghadap bendalir luar sel, manakala kepala hidrofilik pada lapisan dalam menghadap sitoplasma. Ekor molekul hidrofobik kedua-dua lapisan menghadap satu sama lain. Glikoprotein Protein pembawa Liang Dwilapisan fosfolipid Kepala hidrofilik Ekor hidrofobik Bendalir luar sel Sitoplasma Protein liang Sitoplasma Kolesterol Rajah 3.1 Membran plasma Dwilapisan fosfolipid Ekor hidrofobik Kepala hidrofilik Bendalir luar sel Sitoplasma Rajah 3.2 Dwilapisan fosfolipid 7 Molekul fosfolipid ialah unit asas membran plasma. Walau bagaimanapun, terdapat molekul lain yang wujud dalam membran plasma seperti protein, karbohidrat dan kolesterol. 8 Protein membentuk komponen kedua utama dalam membran plasma. Terdapat pelbagai jenis protein dalam membran plasma: (a) Protein pembawa merupakan molekul protein yang bertindak sebagai pembawa. (b) Protein liang merupakan molekul protein yang membentuk suatu terusan atau liang. (c) Glikoprotein ialah gabungan protein dan karbohidrat. 9 Karbohidrat merupakan komponen ketiga utama dalam membran plasma. 10 Karbohidrat terlekat sama ada pada protein (membentuk glikoprotein) atau pada lipid (membentuk glikolipid). Glikoprotein dan glikolipid masing-masing bertindak sebagai tapak reseptor bagi hormon untuk bergabung dengannya dan menstabilkan struktur membran dengan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. 11 Molekul kolesterol yang terdapat antara kedua-dua lapisan fosfolipid meningkatkan kekuatan dan kestabilan membran plasma. Sifat Ketelapan Membran Plasma 1 Membran plasma bersifat telap memilih atau separa telap. Ini bermaksud membran plasma hanya membenarkan sesetengah bahan merentasinya dan menghalang sesetengah bahan yang lain merentasinya. 2 Sifat telap memilih membran plasma disebabkan struktur dan komponennya (lapisan fosfolipid dan molekul protein). semak cepat 1 Mengapakah pergerakan bahan merentasi membran plasma diperlukan? 2 Antara bahan berikut, yang manakah disingkirkan daripada sel haiwan dan diambil masuk oleh sel haiwan melalui membran plasma? Oksigen Karbon dioksida Asid amino Glukosa Urea Garam ionik 3 Apakah komponen membran plasma yang boleh didapati sama ada pada permukaannya atau terbenam dalam strukturnya? 3.1 • Hidrofilik – Hydrophilic • Hidrofobik – Hydrophobic • Protein pembawa – Carrier protein • Protein liang – Pore protein • Tidak berkutub – Non-polar • Kolesterol – Cholesterol • Glikoprotein – Glycoprotein • Berkutub – Polar • Glikolipid – Glycolipid PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

33 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Konsep Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma 3.2 Ciri Bahan yang Dapat Merentasi Membran Plasma 1 Faktor-faktor yang menentukan pergerakan sesuatu molekul merentasi membran plasma termasuklah saiz molekul, kekutuban molekul dan cas ion. 2 Ciri-ciri molekul yang bergerak bebas merentasi membran plasma: (a) Molekul kecil, tidak berkutub dan larut lipid seperti asid lemak, gliserol, sebatian steroid dan vitamin A, D, E dan K yang boleh larut dalam dwilapisan fosfolipid dan bergerak merentasinya. (b) Molekul kecil dan tidak berkutub seperti oksigen dan karbon dioksida yang boleh bergerak merentasi dwilapisan fosfolipid. (c) Molekul kecil dan berkutub seperti molekul air yang sangat kecil membolehkannya meluncur antara dwilapisan fosfolipid atau bergerak melalui liang. 3 Ciri-ciri molekul yang memerlukan bantuan untuk bergerak bebas merentasi membran plasma: (a) Molekul besar, berkutub dan larut di dalam air seperti glukosa dan asid amino yang tidak dapat merentasi kawasan hidrofobik membran plasma dengan mudah. Namun, dengan bantuan protein pembawa, molekulmolekul ini dapat meresap melalui membran plasma. (b) Molekul kecil yang larut di dalam air dan ion seperti K+ , Na+ dan Ca2+ yang hanya dapat merentasi membran plasma dengan bantuan protein liang. Tujuan: Untuk mengkaji pergerakan bahan merentasi membran telap memilih Pernyataan masalah: Bagaimanakah saiz molekul zat terlarut mempengaruhi pergerakan bahan merentasi membran telap memilih? Hipotesis: Molekul kecil dapat merentasi membran telap memilih, manakala molekul besar tidak dapat merentasi membran telap memilih. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Saiz molekul zat terlarut (b) Bergerak balas – Kehadiran atau ketiadaan molekul di dalam tiub Visking dan di dalam bikar (c) Dimalarkan – Suhu persekitaran dan isi padu larutan Bahan: Tiub Visking 12 cm panjang, ampaian kanji 1%, larutan glukosa 30%, larutan iodin, larutan Benedict dan air suling. Radas: Tabung uji, bikar, picagari, penitis, jam randik dan benang. Prosedur: Tiub Visking diisi dengan larutan glukosa dan ampaian kanji Air suling dan larutan iodin Rajah 3.3 Susunan radas 1 Tiub Visking direndam di dalam air sehingga menjadi lembut. 2 Salah satu hujung tiub Visking diikat dengan ketat menggunakan benang. 3 Tiub Visking diisi dengan 10 ml ampaian kanji dan 10 ml larutan glukosa. Eksperimen 3.1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

34 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 4 Hujung tiub Visking yang satu lagi diikat dengan ketat. Warna larutan di dalam tiub Visking direkod. 5 Seluruh tiub Visking dibilas dengan air suling. 6 Tiub Visking dimasukkan ke dalam bikar yang diisi dengan 500 ml air dan 10 ml larutan iodin. 7 Radas dibiarkan selama 30 minit. 8 Selepas 30 minit, tiub Visking dikeluarkan daripada bikar dan diletakkan di dalam bikar yang kering. 9 Warna larutan di dalam tiub Visking dan di dalam bikar direkodkan. 10 Larutan di dalam tiub Visking dan bikar dijalankan ujian Benedict untuk menguji kehadiran gula penurun (glukosa). (a) 2 m larutan yang akan diuji dituang ke dalam sebuah tabung uji. 1 ml larutan Benedict dicampurkan ke dalam tabung uji itu. (b) Tabung uji itu dipanaskan di dalam kukus air. Sebarang perubahan warna direkodkan. Keputusan: Ujian Kandungan dalam tiub Visking (10 m ampaian kanji + 10 m larutan glukosa) Kandungan dalam bikar (500 m air + 10 m iodin) Warna awal Warna akhir selepas 30 minit Warna awal Warna akhir selepas 30 minit Ujian iodin Jernih Biru kehitaman Perang Perang Diuji pada akhir eksperimen Ujian Benedict Mendakan merah bata Mendakan merah bata Perbincangan: 1 Molekul iodin di dalam bikar cukup kecil untuk meresap melalui membran telap memilih tiub Visking. Molekul iodin memasuki tiub Visking yang mengandungi kanji menyebabkan kandungannya bertukar menjadi biru kehitaman di akhir eksperimen. 2 Kandungan di dalam bikar kekal berwarna kuning kerana molekul kanji di dalam tiub Visking terlalu besar untuk meresap melalui membran telap memilih tiub Visking ke dalam larutan di dalam bikar. 3 Mendakan merah bata terbentuk apabila kandungan di dalam bikar diuji untuk menentukan kehadiran glukosa di akhir eksperimen. Molekul glukosa hadir di dalam bikar kerana molekul ini cukup kecil untuk meresap dengan mudah melalui membran telap memilih tiub Visking ke dalam larutan di dalam bikar. 4 Oleh itu, di akhir eksperimen, molekul iodin didapati hadir di dalam tiub Visking, molekul glukosa didapati hadir di luar tiub Visking dan molekul kanji tetap berada di dalam tiub Visking. 5 Ini menunjukkan bahawa molekul iodin dan glukosa boleh bergerak merentasi membran tiub Visking, sementara molekul kanji tidak dapat berbuat demikian. 6 Oleh itu, molekul iodin dan glukosa adalah lebih kecil daripada molekul kanji. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Molekul kecil dapat merentasi membran telap memilih (tiub Visking), sementara molekul besar tidak dapat berbuat demikian. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

35 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Tujuan: Untuk mengkaji pergerakan bahan merentasi tiub Visking menggunakan osmometer ringkas Pernyataan masalah: Bagaimanakah molekul air meresap merentasi membran telap memilih? Hipotesis: Molekul air meresap dari kawasan keupayaan air tinggi ke kawasan keupayaan air rendah merentasi membran telap memilih. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Masa (b) Bergerak balas – Aras larutan sukrosa di dalam tiub kapilari (c) Dimalarkan – Kepekatan larutan sukrosa Bahan: Tiub Visking 12 cm panjang, larutan glukosa 30% dan air suling. Radas: Bikar, tiub Visking, corong tisel, kaki retort dan pengapit, benang, tiub kapilari, jam randik, pen penanda dan pembaris. Prosedur: Tiub kapilari Aras awal larutan sukrosa Bikar Air suling Tiub Visking berisi larutan sukrosa Awal Aras akhir larutan sukrosa Selepas satu jam Rajah 3.4 Osmometer ringkas 1 Satu tiub Visking direndam di dalam air sehingga menjadi lembut. 2 Satu hujung tiub Visking diikat dengan ketat menggunakan benang. 3 Tiub Visking itu diisi dengan 10 m larutan sukrosa. 4 Hujung tiub Visking yang satu lagi diikat dengan ketat. 5 Seluruh tiub Visking dibilas dengan air suling. 6 Tiub Visking dimasukkan ke dalam bikar yang berisi air suling dan dipegang pada kedudukan menegak menggunakan kaki retort dan pengapit seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.4. 7 Aras awal larutan sukrosa di dalam tiub kapilari ditandakan dan radas dibiarkan selama satu jam. 8 Aras akhir larutan sukrosa di dalam tiub kapilari ditandakan. Keputusan: Aras larutan sukrosa di dalam tiub kapilari lebih tinggi di akhir eksperimen berbanding dengan di awal eksperimen. Perbincangan: 1 Aras larutan sukrosa di dalam tiub kapilari telah meningkat kerana molekul air dari luar tiub Visking telah bergerak merentasi membran telap memilih tiub Visking ke dalam tiub Visking secara osmosis. 2 Molekul air telah bergerak dari bikar (keupayaan air tinggi) ke larutan sukrosa di dalam tiub Visking (keupayaan air rendah). Kesimpulan: Hipotesis diterima. Air meresap dari kawasan keupayaan air tinggi ke kawasan keupayaan air rendah merentasi membran telap memilih. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Air meresap dari kawasan keupayaan air tinggi ke kawasan keupayaan air rendah merentasi membran telap memilih. Catatan Sekiranya tiub Visking diisi dengan air suling dan bikar dengan larutan sukrosa 30%, aras air suling dalam tiub kapilari akan menurun mengikut masa. Eksperimen 3.2 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

36 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma Bahan bergerak merentasi membran plasma melalui pengangkutan pasif dan pengangkutan aktif. Pengangkutan pasif Pengangkutan aktif Pergerakan bahan merentasi membran plasma i THINK Peta Pokok Resapan ringkas Osmosis Resapan berbantu Rajah 3.5 Pergerakan bahan merentasi membran plasma Pengangkutan pasif 1 Pengangkutan pasif ialah pergerakan bahan merentasi membran plasma yang tidak memerlukan tenaga. 2 Oleh itu, pengangkutan pasif ialah proses yang tidak memilih yang menyebabkan sebarang molekul yang larut dalam dwilapisan fosfolipid dapat merentasi membran plasma dan mengimbangkan bahagian dalam dan luar sel. 3 Hanya molekul hidrofobik yang bersaiz kecil dapat meresap merentasi dwilapisan fosfolipid. Maka, gas (seperti oksigen dan karbon dioksida), molekul hidrofobik (seperti benzena), dan molekul kecil yang berkutub tetapi tidak bercas (seperti air dan etanol) dapat meresap melalui membran plasma. 4 Walau bagaimanapun, molekul biologi lain tidak dapat larut dalam bahagian hidrofobik dwilapisan fosfolipid. Oleh itu, molekul besar yang berkutub dan tidak bercas seperti molekul glukosa dan molekul bercas dari pelbagai saiz (termasuk ion kecil seperti H+ , Na+ , K+ dan Cl– ) tidak dapat merentasi membran plasma secara pengangkutan pasif. Molekul ini sebaliknya memerlukan aktiviti protein pembawa dan protein liang yang spesifik untuk membolehkan mereka bergerak masuk dan keluar dari sel. 5 Pengangkutan pasif terdiri daripada resapan ringkas, osmosis dan resapan berbantu. 6 Resapan ringkas (a) Resapan ringkas ditakrifkan sebagai pergerakan molekul atau ion dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah (menuruni kecerunan kepekatan) sehingga keseimbangan dinamik tercapai. • Pengangkutan pasif – Passive transport • Osmosis – Osmosis • Resapan ringkas – Simple diffusion • Pengangkutan aktif – Active transport • Resapan berbantu – Facilitated diffusion Rajah 3.6 Resapan ringkas molekul pewarna Resapan ringkas Kepekatan bahan terlarut (pewarna) tinggi Kepekatan bahan terlarut (pewarna) rendah Membran telap memilih Molekul air (pelarut) Molekul pewarna (bahan terlarut) Pada keseimbangan dinamik Pergerakan bersih molekul pewarna    (b) Gas seperti oksigen dan karbon dioksida, dan molekul larut lipid boleh merentasi membran plasma secara resapan ringkas. (c) Proses ini tidak memerlukan tenaga. (d) Contoh resapan ringkas dalam organisma hidup: (i) Pertukaran gas antara alveolus dengan kapilari darah. (ii) Pertukaran gas melalui stomata PENERBIT dalam daun semasa fotosintesis. ILMU BAKTI SDN. BHD.

37 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Udara masuk/keluar Darah terdeoksigen Sel darah merah Darah beroksigen Dinding alveolus CO2 O2 Alveolus Rajah 3.7 Pertukaran gas pernafasan antara alveolus dengan kapilari darah 7 Osmosis (a) Osmosis ditakrifkan sebagai pergerakan air dari kawasan keupayaan air tinggi (kepekatan bahan terlarut rendah) ke kawasan keupayaan air rendah (kepekatan bahan terlarut tinggi) merentasi membran telap memilih. Molekul bahan terlarut Molekul air Pergerakan bersih air Rajah 3.8 Proses osmosis (b) Membran telap memilih telap terhadap air tetapi tidak telap terhadap sesetengah molekul bahan terlarut. (c) Proses ini tidak memerlukan tenaga. (d) Contoh osmosis dalam organisma hidup: (i) Pengangkutan air di bahagian korteks batang tumbuhan. (ii) Pengambilan air oleh akar tumbuhan. 8 Resapan berbantu (a) Resapan berbantu merujuk kepada pergerakan molekul seperti glukosa, asid nukleik, asid amino dan protein, dan ion merentasi membran plasma dibantu oleh protein pembawa atau protein liang sehingga keseimbangan tercapai. (b) Molekul dan ion ini tidak dapat merentasi dwilapisan fosfolipid tanpa bantuan protein pembawa. (c) Proses ini tidak memerlukan tenaga kerana ia merupakan pergerakan pasif protein pembawa menuruni kecerunan kepekatan. (d) Protein pembawa (i) Protein pembawa membenarkan pergerakan molekul yang lebih besar seperti glukosa dan asid amino merentasi membran plasma. (ii) Protein pembawa mempunyai tapak ikatan yang unik yang membenarkan molekul berkutub yang spesifik untuk bergabung dengannya. (iii) Contoh resapan berbantu yang melibatkan protein pembawa dalam organisma hidup ialah penyerapan fruktosa di bahagian vilus usus kecil dan bekalan glukosa yang berterusan kepada sel melalui aliran darah. Rajah 3.9 Resapan berbantu melalui protein pembawa Molekul itu bergabung dengan tapak ikatan pada protein pembawa. Molekul bergerak ke arah tapak ikatan protein pembawa yang spesifik bagi molekul itu. Molekul (glukosa/ asid amino) Tapak ikatan Protein pembawa Membran plasma Luar sel Dalam sel Protein pembawa mengubah bentuknya untuk membenarkan molekul itu merentasi membran plasma. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

38 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 (e) Protein liang (i) Protein ini membentuk liang atau terusan yang membolehkan ion seperti Na+ , K+ , Ca2+ dan Cl– meresap merentasi membran plasma. (ii) Setiap liang atau terusan adalah spesifik, hanya membenarkan ion tertentu merentasinya. Protein liang Ion Liang Luar sel Dalam sel Rajah 3.10 Resapan berbantu melalui protein liang Pengangkutan aktif 1 Pengangkutan aktif ditakrifkan sebagai pergerakan molekul atau ion menentang kecerunan kepekatan (dari kawasan berkepekatan rendah ke kawasan berkepekatan tinggi) merentasi membran plasma. 2 Dalam pengangkutan aktif, protein pembawa dan tenaga daripada molekul adenosina trifosfat (ATP) diperlukan. 3 Protein pembawa yang terlibat dalam pengangkutan aktif disebut pam. Contohnya, pam natrium-kalium terdapat dalam sel haiwan seperti sel otot. Dalam haiwan, kepekatan ion natrium sentiasa lebih tinggi di bahagian luar sel berbanding dengan bahagian dalam, manakala kepekatan ion kalium sentiasa lebih tinggi di bahagian dalam sel berbanding dengan bahagian luar sel. Oleh itu, pam mengangkut ion natrium ke bahagian luar sel (Rajah 3.11) dan ion kalium ke bahagian dalam sel secara serentak. • Adenosina trifosfat – Adenosine triphosphate • Pam natrium-kalium – Sodium-potassium pump Rajah 3.11 Mekanisme pengangkutan aktif bagi ion natrium P Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na Na+ + Na+ Na+ Na+ ATP P Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ ADP P Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na Na+ + Na+ Na+ Na+ ATP P Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ ADP Bendalir luar sel kepekatan Na+ tinggi Bendalir luar sel Sitoplasma kepekatan Na+ rendah Sitoplasma Ion Na+ terikat pada tapak ikatan protein pembawa dalam sel. ATP (adenosina trifosfat) terurai kepada ADP dan fosfat. Penguraian ATP membebaskan tenaga kepada protein pembawa. Kumpulan fosfat terikat kepada protein pembawa. Protein pembawa kembali ke bentuk asalnya. Dibebaskan ke sebelah sana membran Tenaga daripada ATP mengubah bentuk protein pembawa. Protein pembawa membebaskan ion Na+ ke bahagian luar sel. Tapak ikatan protein pembawa PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

39 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Imbas kod QR atau layari Untuk tujuan pembelajaran https://youtu.be/J5pWH1r3pgU untuk menonton video pergerakan bahan merentasi membran plasma. semak cepat 3.2 1 Apakah faktor utama yang mendorong pergerakan secara resapan? 2 Mengapakah pengangkutan aktif mesti berfungsi berterusan? Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma dalam Organisma Hidup 3.3 Pengangkutan Pasif dan Pengangkutan Aktif dalam Organisma Hidup 1 Pengangkutan pasif dalam organisma boleh dilihat dalam alveolus peparu, usus kecil, ginjal dan sel akar rambut tumbuhan. 2 Contoh pengangkutan pasif dalam organisma: • Kecerunan kepekatan – Concentration gradient • Penyerapan semula – Reabsorption Perbandingan antara Pengangkutan Pasif dengan Pengangkutan Aktif Jadual 3.1 Perbandingan antara pengangkutan pasif dengan pengangkutan aktif Persamaan • Kedua-duanya mengangkut bahan merentasi membran. • Kedua-duanya berlaku melalui membran telap memilih. Perbezaan Pengangkutan pasif Aspek Pengangkutan aktif Mengikut kecerunan kepekatan Arah pergerakan molekul bahan terlarut Menentang kecerunan kepekatan Tidak memerlukan tenaga daripada sel Keperluan tenaga bagi pergerakan molekul Memerlukan tenaga daripada sel Molekul tidak berkutub dan bersaiz kecil bergerak dengan mudah merentasi membran dan tidak memerlukan bantuan, manakala molekul berkutub dan bersaiz besar memerlukan bantuan protein liang atau protein pembawa untuk bergerak merentasi membran Bagaimana molekul diangkut merentasi membran plasma Molekul memerlukan bantuan protein pembawa dan tenaga daripada ATP (a) Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida secara resapan ringkas di peparu: (i) Oksigen bergerak menuruni kecerunan kepekatan dari udara dalam alveolus ke dalam kapilari darah. (ii) Karbon dioksida bergerak menuruni kecerunan kepekatan daripada kapilari darah ke udara dalam alveolus. (b) Penyerapan semula air melalui tubul renal di ginjal ke dalam kapilari darah di sekelilingnya berlaku secara osmosis. (c) Penyerapan air oleh sel rambut akar tumbuhan berlaku secara osmosis. (d) Penyerapan molekul fruktosa di bahagian vilus usus kecil berlaku secara resapan berbantu dengan bantuan protein pembawa. 3 Pengangkutan aktif dalam organisma berlaku di usus kecil, ginjal dan sel akar rambut tumbuhan. 4 Contoh pengangkutan aktif dalam organisma: (a) Penyerapan glukosa dan asid amino melalui sel epitelium dalam vilus usus PENERBIT kecil ke dalam kapilari darah. ILMU BAKTI SDN. BHD.

40 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 (b) Bahan yang diperlukan oleh badan daripada bahan buangan yang boleh digunakan semula diserap semula dalam tubul renal di ginjal ke dalam aliran darah. Contohnya, penyerapan semula glukosa dalam tubul renal di ginjal. (c) Penyerapan ion mineral seperti nitrat daripada air di dalam tanah oleh sel akar rambut tumbuhan. Walaupun kepekatan ion nitrat biasanya lebih tinggi dalam sel akar rambut berbanding dengan tanah (menentang kecerunan kepekatan), sel akar rambut masih boleh mengambil masuk ion nitrat melalui pengangkutan aktif. (d) Pengangkutan sukrosa dari daun ke bahagian lain tumbuhan oleh tisu floem. Larutan Isotonik, Hipotonik dan Hipertonik 1 Terdapat tiga jenis larutan, iaitu isotonik, hipotonik dan hipertonik. 2 Larutan hipertonik ialah larutan dengan kepekatan bahan terlarut yang lebih tinggi daripada kepekatan bahan terlarut larutan yang satu lagi. Jadual 3.2 Kesan larutan hipotonik, hipertonik dan isotonik terhadap sel haiwan Jenis larutan sel diletakkan Penerangan Larutan hipotonik Sel darah merah meletus Sel darah merah (a) Apabila sel darah merah diletakkan di dalam air (larutan hipotonik), air meresap masuk ke dalam sel darah merah secara osmosis. (b) Sel darah merah mengembang dan akhirnya meletus kerana membran plasmanya terlalu nipis untuk menahan tekanan. (c) Proses ini dikenali sebagai hemolisis. Larutan hipertonik Sel darah merah Sel darah merah mengecut (a) Apabila sel darah merah diletakkan di dalam larutan natrium klorida 4% (larutan hipertonik), air meresap keluar daripada sel secara osmosis. (b) Sel mengecut dan menjadi berkedut. (c) Proses ini dikenali sebagai krenasi. Larutan isotonik Sel darah merah Sel darah merah mengekalkan bentuk normalnya (a) Apabila sel darah merah diletakkan di dalam larutan natrium klorida 0.85%, air meresap masuk ke dalam dan ke luar sel pada kadar yang sama. (b) Tiada pergerakan bersih air merentasi membran plasma. (c) Sel mengekalkan bentuk normalnya. (d) Kepekatan dalam sel darah merah adalah sama dengan kepekatan larutan natrium klorida 0.85%. 3 Larutan hipotonik ialah larutan dengan kepekatan bahan terlarut yang lebih rendah daripada kepekatan bahan terlarut larutan yang satu lagi. 4 Larutan isotonik ialah larutan dengan kepekatan bahan terlarut yang sama dengan larutan yang satu lagi. Kesan Larutan Hipotonik, Hipertonik dan Isotonik terhadap Sel Haiwan dan Sel Tumbuhan 1 Bendalir intrasel ialah bendalir yang terdapat dalam sel. 2 Bendalir ekstrasel ialah bendalir yang terdapat di luar sel. 3 Bendalir ekstrasel seharusnya bersifat isotonik terhadap bendalir intrasel. 4 Kadar air meresap keluar daripada sel dan kadar air meresap masuk ke dalam sel melalui osmosis mestilah sama supaya sel sentiasa berada dalam keadaan persekitaran yang tetap. 5 Jadual 3.2 dan Jadual 3.3 menerangkan kesan larutan isotonik terhadap sel dan juga kesan larutan hipotonik dan larutan hipertonik terhadap sel. • Larutan hipertonik – Hypertonic solution • Krenasi – Crenation • Larutan isotonik – Isotonic solution • Larutan hipotonik – Hypotonic solution • Hemolisis – Haemolysis PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

41 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Jadual 3.3 Kesan larutan hipotonik, hipertonik dan isotonik terhadap sel tumbuhan Jenis larutan sel diletakkan Penerangan Larutan hipotonik (a) Apabila sel diletakkan di dalam air, terdapat pergerakan bersih air daripada larutan luar ke dalam sel. (b) Air meresap masuk ke dalam vakuol besar secara osmosis. (c) Ini menyebabkan vakuol mengembang dan mengenakan tekanan pada dinding sel (disebut tekanan segah). (d) Sel tersebut dikatakan dalam keadaan segah. (e) Tekanan segah dalam sel penting bagi menyokong dan mengekalkan bentuk sel. (f ) Sel tumbuhan tidak meletus kerana dinding selnya tegar dan cukup kuat untuk menahan tekanan. Larutan hipertonik (a) Apabila sel diletakkan dalam larutan hipertonik, terdapat pergerakan bersih air daripada sel ke larutan di luar sel. (b) Air meresap keluar daripada vakuol besar secara osmosis. (c) Vakuol dan sitoplasma mengecut. (d) Membran plasma tertarik daripada dinding sel. (e) Proses ini disebut plasmolisis. (f ) Sel menjadi flasid. (g) Keadaan flasid sel tumbuhan menyebabkan tumbuhan menjadi layu dan akhirnya mati. (h) Jika sel yang mengalami plasmolisis diletakkan dalam larutan hipotonik, air meresap masuk secara osmosis dan sel menjadi segah semula. Deplasmolisis telah berlaku. Larutan isotonik H2 O Vakuol Sitoplasma (a) Apabila sel diletakkan dalam larutan isotonik, air meresap masuk dan keluar daripada sel pada kadar yang sama. (b) Tiada pergerakan bersih air merentasi membran plasma. (c) Sel mengekalkan bentuk normalnya. Vakuol bersaiz besar mengandungi sap sel Sitoplasma H2 O H2 O Dinding sel selulosa H2 O Vakuol H2 O Sitoplasma 'Sel haiwan mengalami hemolisis apabila diletakkan dalam larutan hipotonik.' Pernyataan ini adalah tidak betul kerana istilah 'hemolisis' digunakan untuk menerangkan keadaan sel darah merah dalam larutan hipotonik. INFO dinamik • Segah – Turgid • Kelayuan – Wilting • Plasmolisis – Plasmolysis • Deplasmolisis – Deplasmolysis • Flasid – Flaccid Tujuan: Untuk mengkaji kesan larutan hipotonik, isotonik dan hipertonik terhadap sel tumbuhan Hipotesis: 1 Jika sel tumbuhan dibiarkan dalam larutan hipotonik, sel itu akan menyerap air dan menjadi segah. 2 Jika sel tumbuhan dibiarkan dalam larutan isotonik, maka sel itu akan mengekalkan bentuk normalnya. 3 Jika sel tumbuhan dibiarkan dalam larutan hipertonik, sel itu akan kehilangan air dan menjadi flasid. Eksperimen 3.3 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

42 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Prosedur: Jalur sawi hijau Larutan sukrosa 30% Larutan sukrosa 5% Air suling Rajah 3.12 1 Batang sawi hijau dipotong secara memanjang kepada jalur-jalur yang sama panjang, masing-masing 5 cm. 2 Tiga bikar masing-masing diisi dengan air suling, larutan sukrosa 5% dan larutan sukrosa 30%. 3 Satu jalur batang sawi hijau dimasukkan ke dalam setiap bikar dan dibiarkan selama 30 minit. 4 Perubahan pada jalur sawi hijau diperhatikan. Keputusan: Larutan Air suling (larutan hipotonik) Larutan sukrosa 5% (larutan isotonik) Larutan sukrosa 30% (larutan hipertonik) Pemerhatian Permukaan yang dipotong Melengkung ke luar Lapisan epidermis Permukaan yang dipotong Lapisan epidermis Tiada perubahan bentuk Permukaan yang dipotong Lapisan epidermis Melengkung ke dalam Penerangan Melengkung ke luar Mengekalkan bentuknya Melengkung ke dalam Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Kepekatan larutan persekitaran (b) Bergerak balas – Kesan pada jalur sawi hijau (c) Dimalarkan – Panjang asal jalur sawi hijau Bahan: Batang sawi hijau, larutan sukrosa 30%, larutan sukrosa 5% dan air suling. Radas: Pisau tajam, forseps, bikar dan jam randik. Perbincangan: 1 Air memasuki sel secara osmosis melalui permukaan jalur sawi yang dipotong yang diletakkan di dalam air suling. Ini menyebabkan jalur sawi bertambah panjang dan melengkung ke luar. 2 Jalur sawi di dalam larutan sukrosa 5% mengekalkan bentuknya disebabkan tiada pergerakan bersih air secara osmosis. 3 Air meninggalkan sel secara osmosis pada permukaan jalur sawi yang dipotong yang diletakkan di dalam larutan sukrosa 30%. Ini menyebabkan panjang jalur sawi mengurang dan jalur sawi melengkung ke dalam. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Sel tumbuhan mengekalkan bentuk asalnya apabila diletakkan dalam larutan isotonik, menyerap air apabila diletakkan dalam larutan hipotonik dan kehilangan air apabila diletakkan dalam larutan hipertonik. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

43 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Eksperimen 3.4 Menentukan Kepekatan Sap Sel Tumbuhan Tujuan: Untuk menentukan kepekatan larutan luar sel yang isotonik terhadap sap sel tisu tumbuhan Pernyataan masalah: Apakah kepekatan larutan luar sel yang isotonik terhadap sap sel tisu tumbuhan? Hipotesis: Kepekatan larutan luar sel yang isotonik terhadap sap sel kentang ialah kepekatan yang tidak mengubah jisim ubi kentang. Pemboleh ubah: (a) Dimanipulasikan – Kepekatan larutan sukrosa (b) Bergerak balas – Peratus perubahan jisim jalur ubi kentang (c) Dimalarkan – Jenis ubi kentang, isi padu larutan dan panjang asal jalur ubi kentang Bahan: Ubi kentang, air suling, larutan sukrosa dengan kepekatan 0.2 M, 0.4 M, 0.6 M, 0.8 M dan 1 M. Radas: Penimbang elektronik, kertas turas, penebuk gabus, piring Petri, jam randik dan pisau lipat. Gunakan papan pemotong semasa memotong ubi kentang menggunakan penebuk gabus dan pisau. Prosedur: 1 Enam piring Petri masing-masing dilabel P, Q, R, S, T dan U. 2 Piring Petri P diisi dengan 10 ml air suling, piring Petri Q diisi dengan 10 ml larutan sukrosa 0.2 M, piring Petri R diisi dengan 10 m larutan sukrosa 0.4 M, piring Petri S diisi dengan 10 m larutan sukrosa 0.6 M, piring Petri T diisi dengan 10 m larutan sukrosa 0.8 M dan piring Petri U diisi dengan 10 m larutan sukrosa 1 M. 3 6 jalur ubi kentang berbentuk silinder, masingmasing sepanjang 5 cm disediakan dengan menggunakan penebuk gabus dan pisau lipat. 4 Jalur ubi kentang dikeringkan dengan kertas turas sebelum ditimbang. 5 Satu jalur ubi kentang diletakkan di dalam setiap piring Petri dan dibiarkan selama satu jam. 6 Selepas satu jam, jalur ubi kentang dikeluarkan daripada piring Petri. Jalur itu dikeringkan dengan menggunakan kertas turas sebelum ditimbang semula. 7 Peratus perubahan dalam jisim jalur ubi kentang dikira dengan menggunakan formula berikut: Peratus perubahan jisim jalur ubi kentang Jisim akhir jalur ubi kentang – = Jisim awal jalur ubi kentang Jisim awal jalur ubi kentang × 100% 8 Graf yang menunjukkan peratus perubahan jisim jalur ubi kentang melawan kepekatan larutan sukrosa yang berbeza dilakarkan. 9 Kepekatan larutan yang isotonik terhadap sap sel diperoleh daripada graf yang diplotkan. Keputusan: Piring Petri Kepekatan larutan sukrosa (M) Jisim jalur ubi kentang (g) Perubahan dalam jisim (g) % perubahan Awal Akhir jisim P Air suling 2.5 3.1 0.6 24 Q 0.2 2.5 2.9 0.4 16 R 0.4 2.5 2.7 0.2 8 S 0.6 2.5 2.3 – 0.2 – 8 T 0.8 2.5 2.0 – 0.5 – 20 U 1.0 2.5 1.7 – 0.8 – 32 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

44 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 1.00.80.60.40.2 20 10 0 –10 –20 –30 Kepekatan larutan sukrosa (M) Peratus perubahan jisim jalur ubi kentang (%) Perbincangan: 1 Keadaan ubi kentang di dalam piring Petri P hingga R adalah keras, manakala keadaan ubi kentang di dalam piring Petri S hingga U adalah lembik. 2 Berdasarkan graf yang diplot, peratus perubahan jisim ialah 0 apabila kepekatan larutan sukrosa ialah 0.5 M. Oleh itu, kepekatan larutan sukrosa yang isotonik terhadap sap sel ialah 0.5 M. 3 Larutan di dalam piring Petri P hingga R adalah hipotonik terhadap sap sel ubi kentang. Air meresap masuk ke dalam sel secara osmosis. Oleh itu, jisim jalur ubi kentang bertambah. 4 Larutan sukrosa di dalam piring Petri S hingga U adalah hipertonik terhadap sap sel ubi kentang. Air meresap keluar daripada sel secara osmosis. Oleh itu, jisim jalur ubi kentang berkurang. Kesimpulan: Hipotesis diterima. Kepekatan larutan luar sel yang isotonik terhadap sap sel ubi kentang ialah 0.5 M, iaitu kepekatan yang tidak mengubah jisim ubi kentang. Larutan sukrosa dengan kepekatan 0.5 M – 0.55 M adalah isotonik terhadap sap sel bawang. INFO dinamik Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma dalam Kehidupan Harian 3.4 Pengawetan Makanan 1 Makanan seperti buah-buahan, sayur-sayuran dan ikan boleh diawet dengan menggunakan pengawet seperti garam dan gula. 2 Garam atau gula menjadikan larutan di luar makanan hipertonik terhadap sel makanan. 3 Air meresap keluar daripada makanan secara osmosis. 4 Sel makanan kehilangan air dan ini menghalang pertumbuhan mikroorganisma. 5 Pada masa yang sama, mikroorganisma juga kehilangan air secara osmosis ke larutan di persekitarannya. Mikroorganisma itu akhirnya mati. semak cepat 3.3 1 Namakan jenis pengangkutan dalam sel yang memerlukan tenaga. 2 Apabila kamu meletakkan sel haiwan di dalam suatu larutan, sel itu mengembang. Adakah larutan itu hipotonik atau hipertonik terhadap bendalir intrasel? 3 Apakah kesan larutan hipertonik terhadap sel PENERBIT haiwan dan tumbuhan? ILMU BAKTI SDN. BHD.

45 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Fenomena Kelayuan Tumbuhan 1 Kelayuan tumbuhan boleh berlaku apabila baja kimia yang berlebihan digunakan. 2 Baja kimia mudah larut, membentuk ion seperti fosfat dan nitrat dalam air tanah. 3 Ion yang terbentuk dalam jumlah yang besar dalam air tanah menjadikan air tanah hipertonik terhadap sap sel tumbuhan. 4 Oleh itu, sap sel mempunyai keupayaan air yang lebih tinggi berbanding dengan air tanah. Air daripada sap sel akar tumbuhan akan meresap keluar ke dalam air tanah secara osmosis. 5 Sel itu akan mengalami plasmolisis dan menjadi flasid apabila kehilangan air ke persekitaran, lalu menyebabkan kelayuan pada tumbuhan. 6 Kebiasaannya, plasmolisis yang berlaku dalam jangka masa yang singkat tidak akan memusnahkan sitoplasma. 7 Sel tumbuhan akan pulih sekiranya diberikan air yang mencukupi. 8 Walau bagaimanapun, jika sel mengalami plasmolisis untuk jangka masa yang lebih lama, tumbuhan yang layu akhirnya akan mati. Aplikasi Konsep Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma dalam Kehidupan Harian 1 Terdapat pelbagai aplikasi konsep pergerakan bahan merentasi membran plasma dalam kehidupan seharian. 2 Semasa aktiviti sukan, atlet kehilangan sejumlah air dan garam perlu yang disebut elektrolit melalui peluh mereka. Badan mereka boleh mengalami dehidrasi. Oleh itu, dengan mengambil minuman isotonik, atlet dapat menggantikan air dan elektrolit seperti natrium dan kalium yang hilang. 3 Cirit-birit atau muntah yang teruk boleh menyebabkan badan kehilangan banyak bendalir yang seterusnya menyebabkan dehidrasi. Kehilangan air dan garam perlu mesti diganti. Dengan hanya minum air, garam yang diperlukan oleh badan untuk berfungsi dengan baik tidak boleh diganti. Oleh itu, dengan mengambil minuman penghidratan semula yang mengandungi elektrolit yang diperlukan dapat membantu pesakit cirit-birit. 4 Larutan garam (saline) ialah campuran natrium klorida di dalam air. Larutan ini mempunyai pelbagai kegunaan dalam bidang perubatan seperti membersihkan luka, membantu mata yang kering dan disuntik ke dalam vena untuk merawat dehidrasi. Larutan garam yang digunakan untuk tujuan ini adalah hampir isotonik terhadap plasma darah, iaitu mengandungi 0.85 g hingga 0.90 g natrium klorida per 100 m. 5 Liposom ialah vesikel buatan yang kecil berbentuk sfera dan tertutup yang terdiri daripada satu atau lebih membran dwilapisan fosfolipid sepusat yang membentuk rongga dalaman yang dapat memindahkan vaksin, ubat, enzim dan bahan lain ke sel atau organ sasaran. Liposom menghalang ubat atau bahan lain yang dimakan secara oral daripada dimusnahkan oleh jus gaster supaya dapat sampai ke sel atau organ sasaran. Kepala hidrofilik Fosfolipid Ekor hidrofobik Ubat yang tidak larut air diangkut di bahagian hidrofobik Ubat yang larut air diangkut di bahagian hidrofilik Rajah 3.13 Liposom 6 Osmosis berbalik (a) Osmosis berbalik yang biasanya disebut sebagai RO ialah proses yang menyebabkan air dinyahgaram atau dinyahion dengan mengalirkannya di bawah tekanan merentasi membran telap memilih. (b) Osmosis berbalik ialah proses yang berlawanan dengan osmosis. Osmosis berlaku secara semula jadi tanpa memerlukan tenaga tetapi untuk menterbalikkan proses osmosis, tenaga diperlukan. • Minuman penghidratan semula – Rehydrating drinks • Osmosis berbalik – Reverse osmosis • Minuman isotonik – Isotonic drinks • Larutan saline – Saline solution PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

46 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 (c) Membran osmosis berbalik ialah membran telap memilih yang membenarkan molekul air merentasinya tetapi menghalang garam terlarut, bendasing dan mikroorganisma merentasinya. (d) Walau bagaimanapun, air perlu dipaksa merentasi membran osmosis berbalik dengan menggunakan tekanan yang lebih besar daripada tekanan osmotik semula jadi bagi membolehkan penyahgaraman air berlaku dengan membenarkan hanya air tulen merentasinya dan menghalang kebanyakan bendasing merentasinya. semak cepat 3.4 1 Terangkan bagaimana tumbuhan menjadi layu. 2 Mengapakah garam digunakan dalam pengawetan makanan? 3 Beri definisi osmosis berbalik dan nyatakan bahan yang dituras keluar melalui kaedah ini. Praktis SPM 3 1 Rajah 1 menunjukkan struktur membran plasma. Antara bahagian berlabel A, B, C dan D, yang manakah mempunyai kumpulan hidrofobik sahaja? A B C D Rajah 1 2 Antara yang berikut, yang manakah komponen utama membran plasma? I Fosfolipid II Steroid III Protein IV Asid nukleik A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV 3 Antara yang berikut, yang manakah benar mengenai osmosis? I Berlaku dalam semua sel hidup II Berlaku melalui membran telap memilih III Melibatkan pergerakan molekul yang larut dalam lipid sahaja IV Memerlukan tenaga A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV 4 Antara proses berikut, yang manakah melibatkan pengangkutan molekul asid amino oleh protein pembawa menuruni kecerunan kepekatan? A Osmosis B Resapan ringkas C Resapan berbantu D Pengangkutan aktif 5 Antara yang berikut, yang manakah melibatkan pengangkutan aktif? I Pergerakan karbon dioksida dari kapilari darah ke udara dalam alveolus II Pergerakan garam mineral dari air tanah ke sel akar rambut dalam tumbuhan III Penyerapan oksigen dari air di bahagian lamela insang ikan IV Penyerapan ion kalium oleh sel haiwan A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

47 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 6 Rajah 2 menunjukkan sel tumbuhan selepas diletakkan di dalam larutan sukrosa 30% selama 30 minit. Sitoplasma Rajah 2 Antara pernyataan berikut, yang manakah betul mengenai situasi di atas? A Sel tumbuhan menjadi segah B Sel tumbuhan mengalami krenasi C Sel tumbuhan berada dalam larutan hipertonik D Sap sel tumbuhan adalah isotonik terhadap larutan sukrosa. 7 Apakah yang akan berlaku apabila sel darah merah diletakkan di dalam larutan garam 4%? A Plasmolisis B Hemolisis C Krenasi D Segah 8 Rajah 3 menunjukkan proses pengangkutan bahan ke dalam akar tumbuhan. Air Garam mineral Rajah 3 Bagaimanakah air dan garam mineral diangkut ke dalam akar tumbuhan? Air Garam mineral A Resapan Pengangkutan aktif B Osmosis Resapan C Osmosis Pengangkutan aktif D Resapan Osmosis 9 Rajah 4 menunjukkan satu eksperimen untuk mengkaji osmosis. KL KL Membran telap memilih Molekul air Molekul kalium permanganat Sebelum Selepas Rajah 4 Antara pernyataan berikut, yang manakah benar tentang proses tersebut? A Molekul air meresap dari L ke K sehingga mencapai keseimbangan dinamik B Sebelum eksperimen, K mempunyai keupayaan air lebih rendah berbanding L C Sebelum eksperimen, L mempunyai keupayaan air lebih tinggi berbanding K D Molekul air meresap dari K ke L sehingga mencapai keseimbangan dinamik 10 Antara pernyataan berikut, yang manakah berkaitan dengan pam natrium-kalium? I Memerlukan protein liang II Mengangkut ion hidrogen III Memerlukan tenaga daripada molekul ATP IV Pergerakan ion adalah menentang kecerunan kepekatan A I dan II B I dan III C II dan IV D III dan IV 11 Pernyataan di bawah adalah ciri-ciri bagi suatu proses. • Pergerakan molekul dan ion menuruni kecerunan kepekatan • Dibantu oleh protein pembawa atau protein liang • Tidak memerlukan tenaga Apakah proses yang digambarkan di atas? A Osmosis B Resapan ringkas C Resapan berbantu PENERBIT D Pengangkutan aktif ILMU BAKTI SDN. BHD.

48 Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma TINGKATAN 4 3 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan struktur membran plasma yang dikenali sebagai ‘Model Mozek Bendalir’. Protein X Protein Y Struktur Z Kecerunan kepekatan Rajah 1 (a) Namakan protein X dan protein Y. [2 markah] (b) Nyatakan ciri-ciri struktur Z. [2 markah] (c) Bahan-bahan berikut bergerak merentasi membran plasma secara pengangkutan pasif. Asid amino Vitamin E Ion kalium Kelaskan pergerakan bahan-bahan tersebut mengikut struktur membran plasma seperti dalam Rajah 1. Melalui struktur Z: Melalui protein X: Melalui protein Y: [3 markah] Bahagian B dan C 2 (a) Rajah 2 menunjukkan keadaan tumbuhan dalam pasu apabila dirawat dengan baja yang berlebihan. Rajah 2 Terangkan kesan rawatan tersebut pada pokok dalam Rajah 2. [6 markah] (b) Cuka ialah pengawet semulajadi yang boleh digunakan untuk mengawet buah-buahan dan sayur-sayuran. Terangkan bagaimana cuka berkesan dalam pengawetan jeruk mangga. KBAT Mengaplikasi [4 markah] (c) Banding dan bezakan antara pengangkutan aktif dengan pengangkutan pasif. KBAT Menganalisis [10 markah] PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

49 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 Tema 1: Asas Biologi 4.1 Air Sifat dan Kepentingan Air dalam Sel 1 Molekul air mengambil bahagian dalam banyak tindak balas kimia yang penting dalam haiwan dan tumbuhan. Beberapa kepentingan air adalah seperti berikut: (a) Sebagai medium bagi kebanyakan tindak balas biokimia seperti penguraian protein yang diambil. (b) Sebagai medium pengangkutan bagi molekul dalam plasma darah seperti gula dan gas respirasi. (c) Sebagai pelarut semesta bagi molekul berkutub yang lain. (d) Garam tak organik yang larut di dalam air membantu mengekalkan keseimbangan osmosis antara darah dan bendalir tisu. (e) Sebagai pelincir seperti dalam mukus yang membantu pergerakan bahan makanan dalam saluran pencernaan. (f) Air menyebabkan tekanan segah yang menyokong sel tumbuhan. (g) Air membantu pengedaran haba dalam badan. Komposisi Kimia dalam Sel bab 4 • Molekul berkutub – Polar molecule • Ikatan covalen – Covalent bond • Pelarut semesta – Universal solvent • Ikatan hidrogen – Hydrogen bond 2 Sifat air berkait dengan kepentingan air dalam sel haiwan dan tumbuhan. 3 Kekutuban air (a) Satu molekul air terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen dan ikatan antara atom dikenali sebagai ikatan kovalen. (b) Satu atom hidrogen mempunyai satu elektron, manakala satu atom oksigen mempunyai lapan elektron. (c) Elektron yang dikongsi oleh atom hidrogen dan atom oksigen cenderung tertarik ke atom oksigen yang lebih elektronegatif (δ– ), maka molekul air menjadi molekul berkutub. (d) Kekutuban air menghasilkan ikatan antara setiap atom oksigen dalam suatu molekul air dengan beberapa atom hidrogen molekul air yang lain. Ikatan ini disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen membolehkan air bertindak sebagai pelarut semesta. Sebagai pelarut semesta, (i) air merupakan medium tempat tindak balas kimia berlaku dalam organisma hidup. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

50 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 (ii) air berfungsi sebagai medium pengangkutan bagi: • makanan tercerna yang larut air dari usus kecil ke bahagian badan yang lain. • bahan kumuh dari sel ke organ perkumuhan untuk disingkirkan. • hormon ke organ atau tisu sasaran. H H H O O O O H H H H H Ikatan hidrogen δ– δ+ δ+ δ+ Rajah 4.1 Ikatan hidrogen antara molekul air 4 Muatan haba tentu air (a) Air mempunyai muatan haba tentu yang tinggi (4.2 kJ kg–1 ºC–1). Ini bermaksud 4.2 kJ tenaga haba diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebanyak 1 ºC. (b) Air dapat menyerap banyak haba tanpa menyebabkan suhunya meningkat ke paras yang boleh memusnahkan protein dalam sitoplasma sel. Oleh itu, air membantu sel menahan perubahan suhu dan mengekalkan suhu badan organisma. 5 Daya lekitan dan daya lekatan air (a) Kedua-dua daya lekitan dan daya lekatan wujud di dalam air. (b) Molekul air tertarik antara satu sama lain melalui daya lekitan. (c) Selain daripada daya lekitan, molekul air juga tertarik kepada permukaan lain melalui daya lekatan. (d) Kedua-dua daya lekitan dan daya lekatan menghasilkan tindakan kapilari dalam tumbuhan yang menarik air ke arah atas dalam tiub yang sempit (salur xilem). Air dari akar bergerak ke atas, bertentangan dengan graviti di sepanjang salur xilem sehingga sampai ke dahan dan daun. semak cepat 4.1 1 Nyatakan bagaimana air mengekalkan suhu badan sesuatu organisma dan kepentingan sifat air ini. 2 Bezakan daya lekitan dan daya lekatan air. 4.2 Karbohidrat Jenis-jenis Karbohidrat 1 Sebatian organik ialah sebatian kimia yang mengandungi unsur karbon. 2 Karbohidrat ialah sebatian organik yang terdiri daripada unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O) dalam nisbah 1 : 2 : 1. 3 Formula kimia umum bagi kebanyakan karbohidrat ialah (CH2 O)n atau Cn H2nOn . 4 Karbohidrat dikelaskan kepada tiga kumpulan utama, iaitu monosakarida, disakarida dan polisakarida berdasarkan bilangan unit asas gula. Karbohidrat Monosakarida (gula ringkas) Disakarida Polisakarida (gula kompleks) • Glukosa • Fruktosa • Galaktosa • Maltosa • Sukrosa • Laktosa • Kanji • Selulosa • Glikogen Rajah 4.2 Jenis-jenis karbohidrat 5 Monosakarida (a) Monosakarida ialah unit karbohidrat yang paling asas dan merupakan bentuk gula termudah. Monosakarida tidak boleh diuraikan lagi kepada unit karbohidrat yang lebih kecil. i THINK Peta Alir • Daya lekitan – Cohesion force • Daya lekatan – Adhesion force • Monosakarida – Monosaccharides • Disakarida – Disaccharide • Polisakarida – Polysaccharide • Sebatian organik – Organic compound PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

51 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 • Kondensasi – Condensation • Sukrosa – Sucrose • Maltosa – Maltose • Hidrolisis – Hydrolysis • Laktosa – Lactose (b) Monosakarida ialah monomer karbohidrat. (c) Contoh biasa bagi monosakarida ialah glukosa, fruktosa dan galaktosa. (i) Glukosa terdapat dalam tumbuhan dan haiwan. Glukosa merupakan sumber tenaga bagi respirasi sel. (ii) Fruktosa terdapat dalam buahbuahan dan madu. (iii) Galaktosa terdapat dalam susu. (d) Monosakarida disebut gula penurun kerana kemampuannya untuk memindahkan hidrogen atau elektron kepada sebatian lain, iaitu suatu proses yang dikenali sebagai penurunan. (e) Kehadiran monosakarida dapat dikesan dengan menambahkan larutan Benedict kepada monosakarida dan memanaskannya. Tindak balas penurunan menyebabkan larutan Benedict berubah warna. (f) Monosakarida menurunkan larutan kuprum(II) sulfat biru yang mengandungi ion kuprum(II) kepada mendakan kuprum(I) oksida yang tidak larut berwarna merah bata. 6 Disakarida (a) Disakarida terbentuk apabila dua molekul monosakarida menjalani tindak balas kondensasi untuk membentuk satu unit disakarida. Tindak balas kondensasi ialah tindak balas kimia yang berlaku apabila dua molekul bergabung untuk membentuk satu molekul dengan penyingkiran satu molekul air. (b) Disakarida dapat diuraikan kepada komponen monosakaridanya melalui hidrolisis, iaitu apabila satu molekul air ditambahkan kepada disakarida untuk menguraikannya kepada komponen monosakaridanya. Enzim biasanya diperlukan untuk proses ini. Monosakarida + monosakarida disakarida + air Kekunci: kondensasi hidrolisis (c) Contoh-contoh disakarida ialah maltosa (gula malt yang terdapat dalam bijirin dan sayuran yang bercambah), sukrosa (gula yang terdapat dalam tebu dan gula bit) dan laktosa (gula susu). (i) Maltosa terbentuk daripada kondensasi dua molekul glukosa. Maltosa boleh diuraikan kepada komponen monosakaridanya melalui hidrolisis. Glukosa + glukosa maltosa + air kondensasi hidrolisis (ii) Sukrosa terbentuk daripada kondensasi satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Sukrosa dapat diuraikan kepada komponen monosakaridanya melalui hidrolisis. Glukosa + fruktosa sukrosa + air kondensasi hidrolisis (iii) Laktosa terbentuk daripada kondensasi satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa dapat diuraikan kepada komponen monosakaridanya melalui hidrolisis. Glukosa + galaktosa laktosa + air kondensasi hidrolisis (d) Laktosa dan maltosa merupakan gula penurun, manakala sukrosa ialah gula bukan penurun. (e) Sukrosa yang merupakan gula bukan penurun tidak bertindak balas dengan larutan Benedict, Oleh itu, campuran sukrosa dan larutan Benedict kekal berwarna biru semasa pemanasan. Walau bagaimanapun, ujian Benedict akan memberi keputusan positif sekiranya sukrosa diuraikan (dihidrolisiskan) kepada komponen monosakaridanya (glukosa dan fruktosa) sebelum ujian Benedict dilakukan. PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

52 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 7 Polisakarida (a) Polisakarida merupakan rantai panjang monosakarida yang terbentuk apabila beratus-ratus monosakarida terangkai bersama melalui proses kondensasi. Setiap rantai mungkin mengandungi beratus-ratus molekul glukosa. (b) Ciri-ciri polisakarida: (i) Tidak larut di dalam air kerana saiz molekulnya yang besar. (ii) Tiada rasa manis. (iii) Tidak menghablur. (c) Contoh polisakarida ialah kanji, glikogen dan selulosa. Kanji Glikogen Selulosa (gentian) Rajah 4.3 Struktur kanji, glikogen dan selulosa (Setiap heksagon mewakili satu molekul monosakarida seperti molekul glukosa) (d) Polisakarida dapat diuraikan kepada molekul yang lebih kecil melalui hidrolisis dengan menggunakan asid cair dan tindakan enzim. Kekunci: hidrolisis Polisakarida + air monosakarida (e) Glikogen ialah polisakarida simpanan dalam sel otot dan sel hati haiwan, manakala kanji ialah polisakarida simpanan dalam sel tumbuhan. Ini kerana glikogen dan kanji tidak larut dalam air, mudah dihidrolisis kepada glukosa untuk respirasi sel dan terlalu besar untuk meresap keluar daripada sel, maka ia kekal dalam sel. 8 Ujian untuk kanji (a) Ujian untuk kanji disebut ujian iodin. Iodin ditambahkan ke dalam sampel dan perubahan warna (jika ada) diperhatikan. (b) Prosedur untuk melakukan ujian iodin: (i) Beberapa titis larutan iodin ditambah ke dalam sampel. (ii) Sekiranya sampel mengandungi kanji, ia akan bertukar menjadi biru kehitaman. 9 Ujian untuk gula penurun (a) Ujian untuk gula penurun dikenali sebagai ujian Benedict. (b) Reagen utama, iaitu larutan Benedict mengandungi kuprum(II) sulfat. (c) Gula penurun dapat menurunkan ion kuprum(II) dalam larutan Benedict kepada ion kuprum(I). (d) Gula penurun ialah glukosa, fruktosa, galaktosa, maltosa dan laktosa. Sukrosa bukan gula penurun. (e) Prosedur untuk melakukan ujian Benedict: (i) 2 m larutan Benedict ditambahkan ke dalam 2 m larutan sampel (dihancurkan menjadi cebisan kecil, jika ia merupakan pepejal yang tidak larut) dan dicampur dengan sekata. (ii) Tabung uji dipanaskan di dalam kukus air selama 5 minit. (iii) Warna larutan berubah daripada hijau kepada oren dan seterusnya kepada warna merah bata bergantung pada jumlah dan juga jenis gula penurun yang terdapat dalam sampel. Kepentingan Karbohidrat dalam Sel 1 Karbohidrat cekap sebagai simpanan tenaga. Tumbuhan menyimpan tenaga dalam bentuk kanji, sedangkan manusia dan haiwan menyimpan tenaga dalam bentuk glikogen dalam otot dan hati. 2 Glukosa ialah sumber tenaga utama dalam sel. Tenaga dibebaskan apabila glukosa dioksidakan semasa proses respirasi. • Kanji – Starch • Selulosa – Cellulose • Glikogen – Glycogen PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

53 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 3 Selulosa ialah serat liat dan kuat yang membentuk dinding sel tumbuhan yang memberikan sokongan struktur, melindungi dan mengekalkan bentuk sel tumbuhan. Selulosa merupakan serat yang diperlukan dalam pemakanan yang sihat. 4 Kitin, iaitu sejenis polisakarida membentuk eksoskeleton serangga yang keras. 5 Lignin yang juga sejenis polisakarida menguatkan dinding sel-sel tertentu dalam tisu vaskular. Lignin merupakan sebatian struktur yang membentuk kayu yang membolehkan tumbuhan menjadi pokok yang besar. semak cepat 4.2 1 Beri definisi sebatian organik. Beri tiga contoh sebatian organik. 2 Beri tiga contoh polisakarida. 3 Nyatakan satu kepentingan karbohidrat dalam sel. 4.3 Protein 1 Protein ialah sebatian organik kompleks yang terdiri daripada unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen. Terdapat juga protein yang mengandungi sulfur dan fosforus. 2 Protein terdiri daripada monomer yang disebut asid amino. 3 Asid amino terangkai bersama melalui proses kondensasi untuk membentuk rantai polipeptida. Ikatan antara asid amino dinamakan ikatan peptida. 4 Dua molekul asid amino terangkai bersama oleh ikatan peptida untuk membentuk dipeptida melalui proses kondensasi, iaitu satu molekul air disingkirkan. Dipeptida boleh diuraikan kepada asid amino melalui hidrolisis. Asid amino + asid amino kondensasi dipeptida dipeptida + air hidrolisis asid amino + asid amino 5 Polipeptida terbentuk apabila banyak asid amino dirangkai bersama melalui proses kondensasi. Ikatan peptida Polipeptida Ikatan peptida Asid amino Dipeptida Rajah 4.4 Ikatan peptida dalam molekul dipeptida dan polipeptida 6 Polipeptida boleh diuraikan kepada asid amino melalui hidrolisis. Polipeptida + air hidrolisis dipeptida atau asid amino • Asid amino – Amino acid • Ikatan peptida – Peptide bond • Dipeptida – Dipeptide • Polipeptida – Polypeptide (a) Terdapat 20 jenis asid amino yang wujud secara semula jadi. Sesetengah asid amino boleh disintesis oleh badan dan selebihnya hanya boleh diperoleh daripada gizi. (b) Protein terdiri daripada satu atau lebih rantai polipeptida yang berpintal, berlipat dan bergulung membentuk suatu struktur 3-dimensi yang unik. Perbezaan antara protein tersebut adalah dari segi urutan asid amino PENERBIT dalam rantai polipeptidanya. ILMU BAKTI SDN. BHD.

54 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 Kepentingan Protein dalam Sel 1 Protein digunakan oleh badan untuk membina sel baharu dan membaiki tisu yang rosak. 2 Protein ialah bahan binaan yang penting bagi tulang, otot, rawan, kulit, rambut dan kuku. 3 Protein digunakan untuk mensintesis: (a) hemoglobin – sebatian yang membawa oksigen ke seluruh badan. (b) enzim – protein yang memudahkan tindak balas biokimia. (c) hormon – protein yang mengkoordinasi fungsi badan. (d) antibodi – protein yang dihasilkan oleh sistem imun untuk membantu melawan jangkitan dan menyingkirkan bendasing. 4 Antara faedah kesihatan pengambilan makanan berprotein tinggi termasuk cepat sembuh setelah cedera dan untuk membina otot tanpa lemak. semak cepat 4.3 1 Namakan monomer yang membentuk protein. 2 Beri tiga kepentingan protein dalam sel. 4.4 Lipid 1 Lipid mengandungi unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Lipid merangkumi pelbagai kumpulan sebatian yang disatukan oleh satu ciri sepunya. Lipid adalah hidrofobik atau tidak larut air kerana ianya molekul tidak berkutub. 2 Nisbah atom hidrogen kepada atom oksigen dalam molekul lipid lebih tinggi daripada nisbah 2 : 1 dalam karbohidrat. 3 Terdapat beberapa jenis lipid, termasuk lemak, minyak, lilin, fosfolipid dan steroid. 4 Lemak dan minyak (Trigliserida) (a) Lemak dan minyak ialah trigliserida. (b) Trigliserida yang merupakan sejenis ester terdiri daripada dua komponen utama, iaitu gliserol dan asid lemak. (c) Trigliserida terbentuk daripada satu molekul gliserol dan tiga molekul asid lemak melalui kondensasi. Trigliserida boleh diuraikan kepada asid lemak dan gliserol melalui hidrolisis. (d) Gliserol ialah suatu sebatian organik dengan tiga atom karbon, lima atom hidrogen dan tiga kumpulan hidroksil (–OH). • Lemak dan minyak– Fats and oil • Steroid – Steroid • Asid lemak – Fatty acid • Lilin – Waxes • Trigliserida – Triglyceride • Fosfolipid – Phospholipid • Gliserol – Glycerol + 3 H2 O + kondensasi hidrolisis 1 molekul gliserol 3 molekul asid lemak trigliserida + 3 H2 O air Rajah 4.5 Kondensasi dan hidrolisis trigliserida (e) Asid lemak boleh jadi tepu atau tak tepu. (i) Sekiranya terdapat hanya ikatan tunggal antara atom karbon bersebelahan dalam rantai hidrokarbon, asid lemak itu ialah asid lemak tepu. (ii) Sekiranya rantai hidrokarbon mengandungi ikatan ganda dua, asid lemak itu ialah asid lemak tak tepu. H H H H H H | | | | | | —C—C—C—C—C—C— | | | | | | H H H H H H H H H H H H | | | | | | —C=C—C—C—C—C— | | | | H H H H H H H H H | | | | | —C=C—C=C—C— | H Asid lemak mono tak tepu (ikatan ganda dua tunggal) Asid lemak poli tak tepu (lebih daripada satu ikatan ganda dua) (a) Asid lemak tepu (b) Asid lemak tak tepu PENERBIT Rajah 4.6 Struktur asid lemak tepu dan tak tepu ILMU BAKTI SDN. BHD.

55 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 (f ) Terdapat dua jenis lemak, iaitu lemak tepu dan lemak tak tepu. (i) Lemak yang mengandungi asid lemak tepu disebut lemak tepu. (ii) Lemak yang mengandungi asid lemak tak tepu disebut lemak tak tepu. (g) (i) Lemak tak tepu membantu memperbaiki paras kolesterol darah. (ii) Lemak tepu menyumbang kepada pembentukan plak dalam arteri, yang meningkatkan risiko serangan jantung. Imbas kod QR atau layari Untuk tujuan pembelajaran https://youtu.be/Ir5h5BmBn8M untuk menonton video mengenai lemak tepu dan lemak tak tepu. Jadual 4.1 Persamaan dan perbezaan antara lemak tepu dengan lemak tak tepu Persamaan • Kedua-duanya mengandungi unsur karbon, hidrogen dan oksigen. • Kedua-duanya ialah trigliserida yang terdiri daripada satu molekul gliserol dan tiga molekul asid lemak. • Kedua-duanya merupakan molekul tidak berkutub Perbezaan Lemak tepu Lemak tak tepu Tidak mempunyai ikatan ganda dua antara atom karbon, hanya ikatan tunggal. Mempunyai satu atau lebih ikatan ganda dua (ikatan kovalen) antara atom karbon. Tidak dapat bertindak balas dengan atom hidrogen tambahan kerana atom karbon dalam rantai hidrokarbon telah terikat dengan bilangan atom hidrogen yang maksimum. Dapat bertindak balas dengan atom hidrogen tambahan kerana atom karbon dalam rantai hidrokarbon tidak terikat dengan bilangan atom hidrogen yang maksimum. Pepejal pada suhu bilik Biasanya cecair (minyak) pada suhu bilik Kebanyakannya terdapat pada haiwan. Contoh: daging, mentega, produk tenusu Kebanyakannya terdapat dalam sayur-sayuran. Contoh: minyak zaitun, minyak kacang soya, minyak jagung Boleh menyebabkan peningkatan paras LDL (lipoprotein ketumpatan rendah) yang merupakan kolesterol jahat Boleh menyebabkan peningkatan paras HDL (lipoprotein ketumpatan tinggi) yang merupakan kolesterol baik • Lemak tepu – Saturated fat • Lipoprotein ketumpatan rendah – Low density lipoprotein • Lemak tak tepu – Unsaturated fat • Lipoprotein ketumpatan tinggi – High density lipoprotein 5 Lilin (a) Lilin terdiri daripada satu molekul alkohol yang bergabung dengan satu molekul asid lemak. Lilin bersifat kalis air. (b) Lilin terdapat pada kutikel epidermis daun, buah dan biji sesetengah tumbuhan. Lilin membentuk lapisan kalis air untuk mencegah kemasukan mikroorganisma dan mengurangkan kehilangan air. (c) Lilin juga terdapat pada lapisan kutikel eksoskeleton serangga, yang membantu mencegah kehilangan air. (d) Sebum yang dibebaskan oleh kelenjar minyak dalam kulit manusia mengandungi lilin yang melembutkan kulit. (e) Lilin menyelaputi bulu sesetengah burung akuatik. Sifat hidrofobiknya (penolakan air) mencegah air daripada melekat pada permukaan bulu supaya burung tidak basah kuyup apabila PENERBIT hujan. ILMU BAKTI SDN. BHD.

56 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 7 Steroid (a) Steroid ialah sebatian lipid yang tidak mempunyai asid lemak. (b) Kolesterol ialah sejenis steroid. Kolesterol disintesis terutamanya di hati dan merupakan prekursor bagi membentuk banyak hormon steroid, seperti testosteron, estrogen dan progesteron. (c) Kolesterol mensintesis asid hempedu dan vitamin D. (d) Kolesterol diperlukan untuk badan berfungsi dengan baik. Ia merupakan komponen utama membran plasma sel haiwan. • Kolesterol – Cholesterol • Asid nukleik – Nucleic acid 6 Fosfolipid (a) Fosfolipid terdiri daripada satu molekul gliserol yang bergabung dengan dua molekul asid lemak dan satu kumpulan fosfat. (b) Fosfolipid mempunyai kedua-dua bahagian hidrofobik dan hidrofilik. Rantai asid lemak bersifat hidrofobik dan menjauhi air, manakala kumpulan fosfat bersifat hidrofilik dan berinteraksi dengan air. (c) Lapisan fosfolipid ialah komponen utama membran plasma. Ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik fosfolipid membenarkannya membentuk dwilapisan fosfolipid. Dwilapisan ini mengawal ketelapan membran plasma. Kepentingan Lipid dalam Sel Komponen struktur membran plasma Simpanan tenaga Pelapik yang melindungi organ dalaman Mengangkut vitamin larut lemak Mengawalatur suhu badan Prekursor bagi asid hempedu, vitamin D dan steroid Kepentingan lipid Rajah 4.7 Kepentingan lipid dalam sel i THINK Peta Buih semak cepat 4.4 1 Beri dua kepentingan lipid dalam sel. 2 Garisi jawapan yang betul. Fosfolipid ialah komponen penting bagi (lapisan berlilin pada daun, membran plasma sel haiwan). 4.5 Asid Nukleik 1 Asid nukleik ialah polimer panjang bagi subunit berulang yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri daripada tiga PENERBIT komponen yang bergabung bersama melalui ILMU BAKTI SDN. BHD.

57 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 kondensasi, iaitu gula pentosa (gula 5 karbon); kumpulan fosfat (–PO4 ); dan bes bernitrogen (Rajah 4.8). 2 Terdapat dua jenis asid nukleik, iaitu asid ribonukleik (RNA) dan asid deoksiribonukleik (DNA). Asid ribonukleik mengandungi gula ribosa, manakala asid deoksiribonukleik mengandungi gula deoksiribosa. 3 Terdapat dua jenis bes bernitrogen dalam nukleotida. (a) Jenis yang pertama, iaitu purina ialah molekul bersaiz besar dengan dua cincin dan terdapat dalam keduadua DNA dan RNA. Purina terdiri daripada adenina (A) dan guanina (G). (b) Jenis yang kedua, iaitu pirimidina ialah molekul bersaiz kecil dengan cincin tunggal. Pirimidina terdiri daripada sitosina (C, dalam kedua-dua DNA dan RNA), timina (T, dalam DNA sahaja), dan urasil (U, dalam RNA sahaja). P P Kumpulan fosfat Bes bernitrogen A, G, C atau T Gula deoksiribosa (a) DNA P P Kumpulan fosfat Bes bernitrogen A, G, C atau U Gula ribosa (b) RNA Rajah 4.8 Struktur nukleotida (a)DNA dan (b)RNA 4 Asid deoksiribonukleik (DNA) (a) Molekul DNA terdiri daripada dua rantai polinukleotida antiselari disusun dalam orientasi yang bertentangan dan berpintal antara satu sama lain membentuk struktur heliks ganda dua. (b) Bes dalam satu rantai tertarik kepada bes bertentangannya pada rantai yang lain oleh ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen ini memegang kedua-dua rantai bersama sebagai suatu dupleks. (c) Peraturan padanan bes adalah ketat: adenina boleh berpasangan hanya dengan timina, manakala sitosina boleh berpasangan hanya dengan guanina. Bes yang terlibat dalam padanan bes dikatakan saling melengkapi antara satu sama lain. (d) Bes mengunjur ke dalam ke arah pusat struktur heliks ganda dua. Dua rantaian polinukleotida yang antiselari berpintal membentuk Ikatan hidrogen antara pasangan bes Tulang belakang gula-fosfat Struktur heliks ganda dua DNA Timina Pasangan bes Adenina P P P P P P A A G G T T T C C A P P P P Rajah 4.9 Struktur DNA 5 Asid ribonukleik (RNA) (a) RNA terdapat dalam bentuk rantaian tunggal yang membolehkannya dilipat membentuk struktur tiga dimensi yang kompleks. Setiap nukleotida terbina daripada satu bes (adenina, sitosina, guanina dan urasil), satu gula ribosa dan satu fosfat. (b) Struktur nukleotida RNA hampir sama dengan nukleotida DNA, tetapi dengan dua perbezaan utama. RNA menggunakan ribosa sebagai gula dalam tulang belakang gula-fosfat dan bes urasil di tempat timina. • Bes bernitrogen – Nitrogenous base • Asid deoksiribonukleik – Deoxyribonucleic acid • Struktur heliks ganda dua – Double helix structure • Gula pentosa – Pentose sugar • Asid ribonukleik – Ribonucleic acid • Kumpulan fosfat – Phosphate group PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

58 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 • Transkripsi – Transcription • Translasi – Translation • Kod genetik – Genetic code (c) Terdapat tiga jenis RNA yang terlibat secara langsung dalam sintesis protein, iaitu RNA pengutus (mRNA), RNA ribosom (rRNA) dan RNA pemindah (tRNA). Kepentingan Asid Nukleik dalam Sel 1 DNA atau asid deoksiribonukleik ialah bahan pewarisan dalam kebanyakan organisma. DNA mengandungi bahan genetik yang menentukan ciri tertentu, seperti warna mata dan juga bagaimana badan kita berfungsi. 2 Maklumat dalam DNA disimpan dalam bentuk kod yang terdiri daripada empat bes kimia: adenina (A), guanina (G), sitosina (C) dan timina (T). Urutan bes ini menentukan urutan asid amino dalam protein yang akan disintesis. DNA menurunkan kod genetik dari satu generasi ke generasi seterusnya bagi sesuatu spesies. 3 Sintesis protein memerlukan tiga jenis RNA yang disintesis oleh DNA. 4 Terdapat dua peringkat dalam penghasilan protein: (a) Transkripsi (i) Transkripsi ialah proses apabila DNA disalin kepada mRNA yang membawa maklumat yang diperlukan untuk sintesis protein. (ii) Sekiranya suatu sel memerlukan protein tertentu untuk disintesis, DNA mencipta suatu molekul mRNA (RNA pengutus) untuk menyampaikan maklumatnya di luar nukleus. (iii) Proses pembentukan molekul pengutus ini dikenali sebagai transkripsi. (iv) mRNA meninggalkan nukleus selepas proses ini. (b) Translasi (i) Translasi ialah proses apabila suatu mesej yang dibawa oleh mRNA dinyahkod untuk membentuk satu rantai polipeptida (protein). (ii) mRNA melekat pada ribosom. mRNA berinteraksi dengan ribosom untuk mengarahkan sintesis protein yang dikodkannya semasa proses ini. (iii) mRNA "dibaca" mengikut kod genetik yang mengaitkan urutan DNA dengan urutan asid amino dalam protein. (iv) Setiap kumpulan tiga bes dalam mRNA membentuk satu kodon yang menentukan asid amino tertentu. Oleh itu, urutan mRNA digunakan sebagai templat untuk menghimpunkan mengikut urutan, rantai asid amino yang membentuk protein. (v) RNA pemindah (tRNA) memadankan kodon mRNA dengan asid amino yang dikodkannya. Rajah 4.10 Dua peringkat penghasilan protein: transkripsi dan translasi G U A A U G G C A A G C C U U DNA ditranskripsi kepada kodon mRNA Bebenang DNA (templat) Kodon Valina Sistina Lisina Serina Leusina mRNA Asid amino membentuk rantai polipeptida mRNA ditranslasi kepada asid amino. Setiap kodon berpadanan dengan satu asid amino. Transkripsi Translasi Val Cys Lys Ser Leu PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

59 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 5 Pembentukan kromosom daripada DNA dan protein (a) DNA ialah polimer panjang sehingga beribu-ribu meter yang dipadatkan untuk dimuatkan ke dalam nukleus setiap sel. DNA Histon Kromosom Nukleosom Gentian kromatin DNA melingkari histon, membentuk nukleosom Kromatin yang dipadatkan membentuk kromosom Nukleosom menjadi padat membentuk gentian kromatin Gentian kromatin menjadi padat Rajah 4.11 Pembentukan kromosom daripada DNA dan protein (b) Molekul DNA melingkari protein histon bagi membentuk gelung ketat yang disebut nukleosom. (c) Nukleosom ini berlingkar dan bertindan bersama membentuk gentian yang dikenali sebagai kromatin. (d) Kromatin pula akan berlingkar dan berlipat dengan bantuan protein tambahan untuk membentuk kromosom. (e) DNA dipadatkan membentuk kromosom bagi menghalang DNA daripada menjadi kusut dan rosak semasa pembahagian sel. semak cepat 4.5 1 Huraikan struktur DNA. 2 Namakan komponen nukleotida DNA dan RNA. Praktis SPM 4 1 Bahan yang bertindak sebagai medium bagi tindak balas biokimia dalam sel ialah A air B glukosa C asid lemak D asid amino 2 Antara yang berikut, yang manakah merupakan contoh bagi polisakarida? A Maltosa B Glukosa C Selulosa D Galaktosa 3 Antara yang berikut, yang manakah merupakan komponen utama membran plasma? A Protein dan lipid B Lipid dan karbohidrat C Protein dan karbohidrat D Protein, lipid dan karbohidrat 4 Antara yang berikut, yang manakah ialah ciri lemak tepu? A Biasanya cecair pada suhu bilik B Terdiri daripada molekul berkutub C Terdapat lebih daripada dua ikatan ganda dua dalamnya D Semua ikatan kovalen karbon-karbon adalah tepu dengan atom hidrogen Arahan: Jawab semua soalan. Kertas 1 PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

60 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 Kertas 2 Bahagian A 1 Rajah 1 menunjukkan tiga kumpulan karbohidrat. X Y Z Rajah 1 5 Antara sebatian berikut, yang manakah ialah karbohidrat? A Selulosa dan lilin B Fruktosa dan lilin C Steroid dan selulosa D Fruktosa dan selulosa 6 Antara yang berikut, yang manakah menunjukkan struktur suatu polisakarida? A C B D 7 Berapakah unit asas yang diperlukan untuk membentuk molekul DNA seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1? Rajah 1 A 3 B 6 C 8 D 9 8 Antara yang berikut, yang manakah merupakan polisakarida yang terdapat dalam hati manusia? A Keratin C Glikogen B Amilase D Mioglobin 9 Rajah 2 menunjukkan pergerakan molekul air dalam satu salur xilem. Dinding salur xilem X Rajah 2 Apakah daya X? A Lekitan C Tekanan akar B Lekatan D Keupayaan air 10 Karbohidrat ialah sebatian yang terdiri daripada unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Apakah yang akan berlaku sekiranya tiada karbohidrat di dalam sel? A Membran plasma gagal terbentuk B Respirasi sel tidak dapat berlaku C Tiada pembinaan sel baharu D Respirasi sel dapat berlaku 11 Maklumat berikut adalah tentang Z. • Simpanan tenaga untuk haiwan • Melindungi organ dalaman Apakah Z? A Steroid C Lemak B Asid amino D Glikoprotein PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

61 Komposisi Kimia dalam Sel TINGKATAN 4 4 (a) Namakan kumpulan karbohidrat yang berlabel X, Y dan Z. [3 markah] (b) Y terbina daripada dua unit monomer. Beri satu contoh karbohidrat yang berlabel Y dan terangkan bagaimana ia terbentuk. [2 markah] (c) Z ialah polimer yang terbentuk melalui proses kondensasi. Ratusan monomer X terikat bersama untuk membentuk rantai molekul yang panjang. Jelaskan kepentingan Z dalam organisma multisel. [3 markah] 2 Rajah 2 menunjukkan pembentukan satu molekul lipid. kondensasi hidrolisis R: S: + + 3H2 O Rajah 2 (a) Pada Rajah 2, namakan R dan S. [2 markah] (b) Terangkan pembentukan molekul S. [2 markah] (c) Seorang individu mengambil mentega dengan jumlah yang banyak dalam diet hariannya. Terangkan penyakit yang mungkin dihidapinya. KBAT Menganalisis [2 markah] Bahagian B dan C 3 Rajah 3 menunjukkan sebahagian daripada molekul DNA. Rajah 3 (a) Huraikan struktur molekul DNA dan jelaskan bagaimana kromosom terbentuk daripada DNA. [7 markah] (b) Banding dan bezakan antara DNA dengan RNA. KBAT Menganalisis [10 markah] (c) Huraikan kepentingan DNA dalam sel. [3 markah] PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

62 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Tema 1: Asas Biologi 5.1 Metabolisme Definisi Metabolisme 1 Metabolisme merujuk kepada semua tindak balas kimia yang berlaku dalam organisma. 2 Metabolisme sel menyebabkan penguraian molekul kompleks untuk menghasilkan tenaga dan pembinaan molekul kompleks menggunakan tenaga. 3 Tindak balas kimia penting dalam mengekalkan kehidupan. Jenis Metabolisme dalam Sel 1 Metabolisme melibatkan dua proses, iaitu anabolisme dan katabolisme. 2 Anabolisme (a) Anabolisme merujuk kepada sintesis molekul organik kompleks daripada molekul yang lebih ringkas. Sebagai contoh, sintesis glukosa semasa fotosintesis. (b) Anabolisme memerlukan atau menggunakan tenaga untuk melengkapkannya. (c) Dalam sel, molekul kecil yang disebut monomer digunakan untuk membina polimer. Contohnya, asid amino (monomer) boleh disintesis menjadi protein (polimer). Metabolisme dan Enzim bab 5 3 Katabolisme (a) Katabolisme merujuk kepada penguraian molekul organik kompleks kepada molekul yang lebih ringkas. Contohnya, penguraian glukosa semasa respirasi sel. (b) Katabolisme membebaskan tenaga untuk digunakan oleh organisma. (c) Dalam sel, penguraian polisakarida seperti kanji, glikogen dan selulosa kepada monosakarida membebaskan tenaga. Molekul kompleks Molekul ringkas Anabolisme Katabolisme Tenaga Tenaga Rajah 5.1 Anabolisme dan katabolisme semak cepat 5.1 1 Beri definisi metabolisme. 2 Beri contoh katabolisme dan anabolisme. 3 Beri satu perbezaan antara katabolisme dengan anabolisme. • Metabolisme – Metabolism • Katabolisme – Catabolism • Anabolisme – Anabolism PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

63 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 5.2 Enzim Enzim dan Keperluannya dalam Metabolisme 1 Enzim ialah mangkin organik yang diperbuat daripada protein dan dihasilkan oleh sel-sel organisma hidup. 2 Enzim mempercepat tindak balas biokimia (metabolisme sel) dalam sel tetapi ia kekal tidak berubah di akhir tindak balas. 3 Bahan tindak balas dalam tindak balas yang dimangkin oleh enzim disebut substrat, manakala bahan yang dihasilkan di akhir tindak balas disebut produk / hasil tindak balas. Penamaan Enzim 1 Nama enzim berasal daripada nama substrat yang dihidrolisisnya. 2 Bagi setiap jenis substrat, enzim itu dinamakan dengan menambahkan akhiran –ase kepada nama substrat. Jenis substrat Enzim Maltosa Maltase Sukrosa Sukrase Lipid Lipase Protein Protease 3 Walau bagaimanapun, sesetengah nama enzim telah lama wujud sebelum cara penamaan enzim yang sistematik diperkenalkan. Contohnya, pepsin, renin dan tripsin. 4 Maklumat untuk sintesis enzim terdapat dalam molekul DNA nukleus. Hampir kesemua proses metabolisme dalam sel memerlukan enzim. Sel menghasilkan satu set enzim untuk membantu laluan metabolismenya. Kajian terhadap enzim disebut enzimologi. INFO dinamik Sifat Am Enzim Sifat Penerangan 1 Enzim ialah protein. Enzim disintesis oleh organisma hidup. 2 Enzim ialah mangkin organik. Enzim mempercepat tindak balas biokimia dalam sel. 3 Enzim sensitif kepada suhu. (a) Aktiviti enzim maksimum pada suhu optimum, iaitu antara 30 °C hingga 40 °C. (b) Kebanyakan aktiviti enzim dalam badan manusia mempunyai suhu optimum 37 °C. (c) Pada suhu rendah, aktiviti enzim berkurang. (d) Pada suhu yang sangat tinggi, iaitu melebihi 60 °C, aktiviti enzim terhenti dan enzim itu dikatakan ternyahasli. 4 Enzim sensitif terhadap pH. Aktiviti enzim maksimum pada pH optimum. Enzim pH optimum Pepsin 2.0 Amilase air liur 7.0 Tripsin 8.5 5 Tindakan suatu enzim terhadap substrat sangat spesifik dan mengikut hipotesis ‘mangga dan kunci’. Hanya substrat yang mempunyai konfigurasi yang sepadan dengan tapak aktif enzim dapat bergabung bersama bagi tindak balas berlaku. Contohnya, pepsin hanya bertindak terhadap protein. • Spesifik – Specific • Mangkin organik – Organic catalyst • Hipotesis 'mangga dan kunci' – 'Lock and key' hypothesis PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

64 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Sifat Penerangan 6 Enzim tidak berubah atau musnah di akhir tindak balas. (a) Enzim tidak diubah oleh tindak balas yang dimangkin olehnya dan boleh digunakan berulang kali. (b) Enzim hanya diperlukan dalam kuantiti yang kecil. 7 Sebilangan besar tindak balas yang dimangkin oleh enzim adalah tindak balas berbalik. (a) Enzim memangkinkan tindak balas dalam kedua-dua arah sehingga suatu keseimbangan tercapai antara substrat dengan produk. (b) Keseimbangan tercapai apabila kadar substrat ditukar kepada produk sama dengan kadar produk ditukar kepada substrat. Contoh: Kanji (substrat) maltosa (produk) + air amilase (enzim) 8 Sesetengah enzim memerlukan bahan kimia yang lain dikenali sebagai kofaktor untuk berfungsi dengan lebih berkesan. (a) Kofaktor yang bergabung dengan enzim membantu melemahkan ikatan dalam molekul substrat. (b) Contoh kofaktor ialah besi, kuprum dan vitamin B. (c) Besi dan kuprum ialah kofaktor bukan organik. (d) Kofaktor organik seperti vitamin B dikenali sebagai koenzim. 9 Aktiviti enzim dapat diperlahankan atau dihentikan oleh bahan kimia yang disebut perencat. (a) Perencat menukar tapak aktif yang terdapat di permukaan enzim. Ini menyebabkan aktiviti enzim menjadi perlahan atau berhenti sepenuhnya. (b) Contoh perencat ialah logam berat seperti merkuri dan plumbum. Enzim Intrasel dan Enzim Ekstrasel 1 Terdapat dua jenis enzim, iaitu enzim intrasel dan enzim ekstrasel. 2 Enzim intrasel dihasilkan dalam sel dan menjalankan fungsi dalam sel itu sendiri. Enzim yang terlibat dalam fotosintesis ialah enzim intrasel seperti fosforilase, DNA polimerase, RNA polimerase dan ATP sintase. 3 Enzim ekstrasel dihasilkan dalam sel tetapi dirembes keluar sel supaya dapat menjalankan fungsi tertentu. Contoh enzim ekstrasel ialah enzim pencernaan seperti amilase, selulase dan zimase. 4 Ribosom ialah tapak sintesis protein. Oleh kerana enzim ialah protein, maka ribosom juga merupakan tapak sintesis enzim. 5 DNA dalam nukleus membantu sel menghasilkan enzim baharu. Urutan bes pada asid deoksiribonukleik (DNA) merupakan kod untuk sintesis enzim. 6 Urutan bagi sintesis enzim ditunjukkan dalam Rajah 5.1. Imbas kod QR atau layari Untuk tujuan pembelajaran https://www.youtube.com/ watch?v=gzyqULOHVaw untuk menonton video mengenai perbezaan enzim intrasel dan enzim ekstrasel. • Tindak balas berbalik – Reversible reaction • Kofaktor – Cofactor • Enzim intrasel – Intracellular enzyme • Perencat – Inhibitor • Enzim ekstrasel – Extracellular enzyme Dalam nukleus, struktur heliks ganda dua DNA terungkai dan kedua-dua bebenangnya terdedah bagi sintesis RNA pengutus (mRNA) berdasarkan arahan pada DNA. Maklumat diterjemahkan ke dalam bentuk rantai polipeptida tertentu (rantai asid amino) yang membentuk enzim sebelum dibebaskan ke sitoplasma. RNA pengutus meninggalkan nukleus dan melekat pada ribosom. Ribosom membaca maklumat yang dikodkan dalam mRNA. Rajah 5.2 Sintesis enzim i THINK Peta Alir PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

65 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 7 Urutan bagi penghasilan enzim ekstrasel ditunjukkan dalam Rajah 5.3. Membran plasma Vesikel rembesan Jasad Golgi Ribosom Vesikel angkutan Jalinan endoplasma kasar (JEK) Nukleus Enzim a b c d e f a Protein disintesis di ribosom sebelum diangkut ke jalinan endoplasma kasar (JEK). b Sampai di hujung JEK, bahagian membran membentuk tunas yang menggenting untuk menghasilkan vesikel angkutan. c Vesikel angkutan ini bercantum dengan membran jasad Golgi dan membebaskan protein ke dalam rongganya. d Protein diubah suai dalam jasad Golgi. Contohnya, gula ditambahkan pada protein untuk membentuk glikoprotein. e Vesikel rembesan yang mengandungi protein yang diubah suai akan membentuk tunas dan keluar dari jasad Golgi. f Vesikel rembesan bergerak ke membran plasma dan protein akan dibebaskan ke bahagian luar sel sebagai enzim. Rajah 5.3 Penghasilan enzim ekstrasel Mekanisme Tindakan Enzim 1 Hipotesis ‘mangga dan kunci’ ialah model yang menunjukkan bagaimana enzim memangkinkan tindak balas. (a) Substrat diwakili oleh kunci dan enzim diwakili oleh mangga. (b) Menurut hipotesis, bentuk tapak aktif enzim ialah pelengkap kepada bentuk substratnya. 2 Apabila molekul substrat berlanggar dengan suatu enzim, molekul substrat akan muat ke dalam tapak aktif enzim dan membentuk kompleks enzim-substrat. 3 Enzim menghidrolisis substrat untuk membentuk produk. Enzim itu kini bebas untuk bergabung dengan lebih banyak molekul substrat. + Tapak aktif Enzim Substrat Kompleks enzim-substrat Enzim Produk Rajah 5.4 Hipotesis 'mangga dan kunci' bagi tindakan enzim • Tapak aktif – Active site • Tenaga pengaktifan – Activation energy • Kompleks enzim-substrat – Enzyme-substrate complex PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

66 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Rajah Tenaga Mekanisme Tindakan Enzim 1 Tenaga pengaktifan ialah tenaga yang diperlukan untuk memulakan tindak balas. 2 Enzim mempercepat tindak balas kimia dengan menyediakan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan yang lebih rendah. 3 Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.5, tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim menggunakan kurang tenaga berbanding dengan tindak balas yang tidak dimangkinkan oleh enzim dalam membentuk produk yang sama. 4 Penambahan enzim membolehkan tindak balas berlaku pada kadar yang lebih tinggi kerana tindak balas itu memerlukan tenaga pengaktifan yang lebih rendah. (a) (b) Tenaga pengaktifan yang diperlukan Bahan tindak balas Produk Produk Tenaga Tenaga Kurang tenaga pengaktifan diperlukan Tindak balas tanpa enzim Bahan tindak balas Tindak balas dengan enzim Rajah 5.5 Kesan (a)ketiadaan dan (b)kehadiran enzim terhadap tenaga pengaktifan Kesan Perubahan Suhu, Nilai pH, Kepekatan Substrat dan Kepekatan Enzim terhadap Mekanisme Tindakan Enzim Faktor Penjelasan Suhu Rajah 5.6 Kesan suhu terhadap tindak balas yang dimangkin oleh enzim Suhu (°C) Kadar tindak balas Suhu optimum Suhu optimum badan manusia (sekitar 37 °C) 10 20 30 40 50 60 • Pada suhu yang lebih rendah, kadar tindak balas yang dimangkin oleh enzim adalah lebih rendah. • Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik yang dimiliki oleh kedua-dua molekul substrat dan enzim meningkat. Frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan enzim turut meningkat. Oleh itu, kadar tindak balas meningkat. • Bagi setiap kenaikan suhu sebanyak 10 °C, kadar tindak balas yang dimangkin oleh enzim meningkat dua kali ganda sehingga suhu optimum bagi tindak balas tercapai. • Pada suhu optimum, enzim memangkinkan tindak balas pada kadar maksimum. • Semakin meningkat suhu melebihi 60 °C, semakin banyak ikatan kimia yang memegang molekul enzim akan terputus, bentuk tiga dimensi enzim berubah dan tapak aktifnya dimusnahkan. Molekul substrat tidak lagi boleh muat ke dalam tapak aktif enzim. Enzim dikatakan ternyahasli dan kadar tindak balas berkurangan dengan banyak. • Frekuensi perlanggaran berkesan – Frequency of effective collision • Ternyahasli – Denatured PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.

67 Metabolisme dan Enzim TINGKATAN 4 5 Faktor Penjelasan Nilai pH • Aktiviti enzim dipengaruhi oleh pH larutan persekitarannya dan adalah maksimum pada pH optimum. Enzim pH optimum Pepsin 1.5 hingga 2.5 Kebanyakan enzim (seperti amilase air liur) 6 hingga 8 (6.8 bagi amilase air liur) Tripsin 8.5 pH optimum bagi pepsin (perut) pH optimum bagi tripsin (usus) pH pH optimum bagi kebanyakan enzim dalam sel 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kadar tindak balas Rajah 5.7 pH optimum pelbagai enzim • Enzim yang berbeza mempunyai nilai pH optimum yang berbeza. Pada nilai pH optimum, cas (ion H+ ) pada tapak aktif enzim dan pada permukaan substrat spesifiknya menjadikan tapak aktif enzim saling berpelengkap dengan substratnya bagi membolehkan pembentukan kompleks enzim-substrat. • Sebarang perubahan dalam nilai pH sama ada di atas atau di bawah pH optimum akan menyebabkan penurunan kadar tindak balas dengan serta-merta disebabkan pengurangan dalam keupayaan molekul enzim dan substrat untuk bercantum dengan satu sama lain. • Suatu perubahan kecil dalam nilai pH sama ada di atas atau di bawah pH optimum tidak menyebabkan perubahan kekal dalam enzim. Cas pada enzim kembali normal apabila pH persekitaran kembali ke tahap optimum. Walau bagaimanapun, perubahan nilai pH yang ekstrem boleh menyebabkan enzim ternyahasli dan kehilangan fungsi secara kekal. Kepekatan substrat • Peningkatan dalam kepekatan substrat akan mempercepat tindak balas sehingga tindak balas itu mencapai kadar maksimum. • Apabila kepekatan substrat meningkat, terdapat lebih banyak peluang perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan enzim, oleh itu lebih banyak produk akan terbentuk. • Selepas kadar maksimum, kadar tindak balas menjadi malar seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.8. Semua tapak aktif enzim dipenuhi dengan molekul substrat dan enzim dikatakan tepu. Kepekatan enzim menjadi faktor pengehad. Bagi meningkatkan kadar tindak balas, kepekatan enzim mesti ditambah. Kadar tindak balas maksimum Kadar tindak balas Kepekatan substrat Rajah 5.8 Kesan kepekatan substrat terhadap tindak balas yang dimangkin oleh enzim • Faktor pengehad – Limiting factor PENERBIT ILMU BAKTI SDN. BHD.