5.3 Mutasi Jenis Mutasi Lihat Gambar foto 5.5 di bawah. Bolehkah anda nyatakan kelainan yang terdapat pada setiap individu dalam gambar foto tersebut berbanding dengan individu normal? Apakah yang menyebabkan kelainan itu? Gambar foto 5.5 Kelainan pada individu Pernahkah anda mendengar istilah mutasi? Apakah mutasi? Mutasi ialah perubahan spontan dan rawak yang berlaku kepada gen dan kromosom yang boleh menyebabkan perubahan ciri kepada anak yang mewarisi bahan genetik terubah suai tersebut. Terdapat dua jenis mutasi, iaitu mutasi kromosom dan mutasi gen. Rajah 5.15 menunjukkan jenis-jenis mutasi dan contoh-contoh setiap jenis mutasi itu. Jenis-jenis mutasi Mutasi kromosom Mutasi gen Sindrom Down Buta warna Sindrom Turner Anemia sel sabit Sindrom Klinefelter Talasemia Albinisme Hemofilia Rajah 5.15 Jenis mutasi dan contoh Cetusan Cetusan Minda Adakah pemakanan ibu semasa mengandung boleh menyebabkan mutasi? Galeri Galeri Sains Kadar kelahiran bayi sindrom Down ialah 1 dalam setiap 800 kelahiran. Risiko menjadi tinggi dengan bertambahnya umur ibu apabila melebihi 35 tahun. 5.3.1 90 BAB05_FA_CR_3.indd 90 31/10/2019 1:43 PM
Rajah 5.18 Kariotip seorang lelaki yang menghidap sindrom Klinefelter (a) Sindrom Down (terlebih kromosom ke-21) Sindrom Down berlaku kerana terdapat penambahan satu kromosom pada pasangan kromosom ke-21. Penghidap sindrom Down mempunyai 47 kromosom berbanding dengan individu normal yang mempunyai 46 kromosom. Individu yang menghidap sindrom Down mempunyai ciri-ciri seperti kerencatan fizikal dan mental, leher pendek, mata sepet dan badan lebih rendah. (b) Sindrom Turner (XO) Individu yang menghidap sindrom Turner mempunyai kurang bilangan kromosom seks berbanding dengan individu normal. Jumlah keseluruhan kromosom hanya 45 kromosom (44 + XO) sahaja. Individu yang menghidap sindrom Turner ialah seorang perempuan yang kehilangan satu kromosom X. Penghidap sindrom Turner tidak mengalami perkembangan ciri-ciri seks sekunder seorang perempuan. (c) Sindrom Klinefelter (XXY) Individu yang menghidap sindrom Klinefelter mempunyai lebih bilangan kromosom seks berbanding dengan individu normal. Jumlah keseluruhan kromosom adalah 47 kromosom (44 + XXY). Individu dengan sindrom Klinefelter ialah seorang lelaki dengan penambahan satu kromosom X. Penghidap sindrom Klinefelter mempunyai ciri-ciri perempuan seperti mempunyai payudara dan testis yang kecil serta mandul. Rajah 5.16 Kariotip seorang lelaki yang menghidap sindrom Down Rajah 5.17 Kariotip seorang perempuan yang menghidap sindrom Turner 1 2 3 4 5 6 13 14 15 16 19 20 21 22 17 18 7 8 9 10 11 12 XY 1 2 3 4 5 6 13 14 15 16 19 20 21 22 17 18 7 8 9 10 11 12 X 1 2 3 4 5 6 13 14 15 16 19 20 21 22 17 18 7 8 9 10 11 12 X X Y 5.3.1 Mutasi Kromosom Mutasi kromosom berlaku apabila terdapat perubahan dalam bilangan atau struktur kromosom. Perubahan ini berlaku akibat kecacatan semasa proses pembahagian sel. Genetik Bab 5 91 BAB05_FA_CR_3.indd 91 31/10/2019 1:43 PM
Galeri Galeri Sains Pada bulan November 2016, Kementerian Kesihatan Malaysia telah melancarkan inisiatif pemeriksaan talasemia yang disasarkan ke seluruh negara membabitkan murid Tingkatan 4. Langkah ini diambil untuk mengurangkan peratus kelahiran bayi dengan talasemia. Kaunseling dan panduan sewajarnya akan diberikan kepada individu yang disahkan sebagai pembawa supaya mereka tidak memilih pasangan yang juga merupakan pesakit talasemia. (a) Buta warna Individu yang menghidap buta warna mempunyai gen mutan resesif yang terdapat pada kromosom X. Individu ini tidak dapat membezakan antara warna merah dengan hijau. Penyakit ini dikawal oleh gen resesif pada kromosom X. Penyakit genetik ini lazim berlaku pada lelaki. (b) Anemia sel sabit Penyakit ini disebabkan oleh perubahan spontan yang berlaku kepada gen yang bertanggungjawab dalam penghasilan hemoglobin. Individu dengan anemia sel sabit mempunyai bentuk sel darah merah abnormal yang berbentuk sabit yang menjejaskan pengangkutan oksigen. Penyakit ini disebabkan oleh gen resesif pada autosom. Gambar foto 5.6 Sel darah merah berbentuk sabit dan sel darah merah normal (c) Talasemia Talasemia ialah sejenis penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi pada gen yang mengawal penghasilan hemoglobin. Individu dengan talasemia mempunyai sel darah merah yang kecil dan jangka hayat sel ini lebih singkat. Keadaan ini boleh menyebabkan kekurangan darah yang teruk. (d) Hemofilia Pesakit hemofilia mengalami kesukaran darah membeku. Hal ini demikian kerana berlaku mutasi pada gen yang menghasilkan faktor pembekuan darah. Individu itu akan kehilangan darah berterusan sekiranya terluka atau tercedera. Mutasi Gen Mutasi gen disebabkan oleh perubahan kimia yang berlaku pada sesuatu gen. Mutasi gen menyebabkan perubahan dalam ciri yang dikawal oleh gen tersebut. 5.3.1 92 BAB05_FA_CR_3.indd 92 31/10/2019 1:43 PM
Faktor yang Menyebabkan Mutasi Gen dan Mutasi Kromosom Mutasi mungkin berlaku secara spontan (semula jadi) semasa proses pembahagian sel. Mutasi boleh juga berlaku disebabkan oleh faktor-faktor luaran yang dikenali sebagai mutagen. Apakah mutagen yang anda tahu? Lakukan aktiviti di bawah. Tujuan: Mengumpulkan maklumat dan membuat persembahan mengenai faktor-faktor yang menyebabkan mutasi gen dan mutasi kromosom. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat berasingan tentang faktor-faktor yang menyebabkan mutasi gen dan mutasi kromosom. 3. Kumpulkan juga maklumat berkaitan dengan contoh mutasi gen seperti buta warna, anemia sel sabit, talasemia dan hemofilia. 4. Catatkan maklumat di atas kertas sebak. 5. Tampal hasil kerja kumpulan anda di dalam kelas untuk dilihat kumpulan lain. 6. Tulis komen tentang hasil kerja kumpulan lain di atas hasil kerja itu. ... ... Aktiviti 5.3 PAK21 Jalan Galeri 5.3.2 Rajah 5.19 Faktor-faktor yang menyebabkan mutasi Kehamilan pada usia yang lewat Sinaran radioaktif Karsinogen Sinar ultraungu Sinar-X Semula jadi Faktor yang menyebabkan mutasi Buku ilmiah Majalah Laman web Genetik Bab 5 93 BAB05_FA_CR_3.indd 93 31/10/2019 1:43 PM
Penyakit Gangguan Gen Alel juga membawa trait penyakit yang boleh diwarisi dalam keluarga. Rajah 5.20 menunjukkan pewarisan sejenis penyakit gangguan gen apabila seorang lelaki yang merupakan seorang penghidap penyakit gangguan gen berkahwin dengan seorang perempuan pembawa penyakit gangguan gen. Rajah 5.20 Pewarisan sejenis penyakit gangguan gen Kebanyakan gen yang mengawal sesuatu trait terletak pada autosom. Walau bagaimanapun, terdapat juga trait yang terletak pada kromosom seks. Trait ini dikenali sebagai trait terangkai seks dan gen yang terdapat pada kromosom seks ini dinamakan gen terangkai seks. Contohnya trait kegagalan pembekuan darah pada luka yang menyebabkan penyakit hemofilia. Hemofilia ialah penyakit genetik yang dialami oleh seseorang individu apabila darah pada lukanya lambat membeku. Hemofilia hanya diwarisi apabila terdapat alel resesif yang membawa penyakit hemofilia pada kromosom X. Jika tiada alel resesif itu pada kromosom X, maka tiadalah penyakit hemofilia. Kaji rajah skema pewarisan hemofilia pada Rajah 5.21 dan Rajah 5.22 berikut. 5.3.3 3 Penghidap penyakit gangguan gen Induk : Pembawa penyakit gangguan gen Ibu (Pembawa) XB Xb Meiosis Xb XB Ayah (Buta warna) Xb Y Fenotip : Genotip : XB Xb Genotip anak : Xb Xb XB Y Xb Y Anak perempuan (pembawa) Fenotip anak : Anak perempuan (buta warna) Anak lelaki (normal) Anak lelaki (buta warna) Meiosis Persenyawaan X Y b Gamet : 94 BAB05_FA_CR_3.indd 94 31/10/2019 1:43 PM
Rajah 5.21 Rajah skema pewarisan hemofilia jika bapa normal dan ibu ialah pembawa hemofilia Rajah 5.22 Rajah skema pewarisan hemofilia jika bapa normal dan ibu ialah pesakit hemofilia Katakan: XH ialah alel dominan (normal) dan Xh ialah alel resesif (hemofilia). 5.3.3 Bapa (Normal) 3 Ibu (Pembawa hemofilia) XH Xh Meiosis Xh XH XH Y Genotip anak : Perempuan normal Fenotip anak : Perempuan pembawa hemofilia Lelaki normal Lelaki pesakit hemofilia Meiosis Persenyawaan X Y H Gamet : XH Xh XH XH XH Y Xh Y Fenotip induk : Genotip induk : Bapa (Normal) 3 Ibu (Pesakit hemofilia) Xh Xh Meiosis Xh Xh XH Y XH Xh Genotip anak : XH Xh Xh Y Xh Y Perempuan pembawa hemofilia Fenotip anak : Perempuan pembawa hemofilia Lelaki pesakit hemofilia Lelaki pesakit hemofilia Meiosis Persenyawaan X Y H Gamet : Fenotip induk : Genotip induk : Genetik Bab 5 95 BAB05_FA_CR_3.indd 95 31/10/2019 1:43 PM
Penyakit gangguan gen boleh dikesan melalui kaedah amniosentesis dan kaedah kariotip. Bagaimanakah kita boleh mengesan penyakit gangguan gen, cikgu? EN. HARIZ EN. HARIZ HARIS Terdapat dua kaedah yang boleh digunakan untuk mengesan penyakit gangguan gen, iaitu: • kaedah amniosentesis • kaedah kariotip Kariotip yang terhasil daripada kaedah-kaedah ini akan digunakan untuk mengesan sebarang keabnormalan pada kromosom. Hal ini adalah untuk mengesan sebarang penyakit gangguan gen lebih awal. 5.3.3 Rajah 5.23 Langkah-langkah dalam kaedah amniosentesis Kaedah Amniosentesis Amniosentesis digunakan untuk mengesan keabnormalan sel fetus pada minggu ke-15 hingga ke-20 kehamilan. Pada mulanya kedudukan fetus di dalam uterus dikenal pasti menggunakan teknik ultrabunyi untuk memastikan kedudukan fetus yang selamat. Bendalir amnion ini kemudiannya diemparkan untuk mengasingkan bendalir amnion dan sel fetus. Jarum akan dimasukkan dengan berhati-hati melalui bahagian abdomen ibu menembusi dinding uterus. 1 Bendalir amnion yang mengandungi sel fetus yang terampai diekstrak keluar. 2 Sel fetus yang terasing akan digunakan untuk mendapatkan kariotip. 4 Sel fetus 3 Kaedah Kariotip http://bukutekskssm.my/ Sains/T4/Hlm96_1.mp4 VIDEO Amniosentesis http://bukutekskssm. my/Sains/T4/Hlm96_2. mp4 VIDEO 96 BAB05_FA_CR_3.indd 96 31/10/2019 1:43 PM
5.3.3 5.3.4 Aplikasi Penyelidikan Genetik dalam Meningkatkan Kualiti Kehidupan Penyelidikan genetik telah dijalankan dalam pelbagai bidang demi manfaat manusia. Antara penyelidikan genetik yang dapat meningkatkan kualiti kehidupan manusia ialah sains forensik, terapi gen dan genealogi genetik. Sains Forensik Sains forensik ialah satu daripada bidang sains dan teknologi yang menjalankan kajian tentang penyiasatan jenayah dengan mengenal pasti dan mengesahkan kronologi sesuatu kejadian berdasarkan bukti-bukti saintifik yang diperoleh. Sains forensik memainkan peranan penting dalam sistem perundangan dengan menyediakan maklumat berasaskan saintifik melalui analisis bukti fizikal. Semasa siasatan, bukti dikumpulkan di tempat kejadian atau daripada seseorang yang terlibat, dianalisis di makmal dan kemudian keputusan analisis dibentangkan di mahkamah. Gambar foto 5.7 Pakar forensik sedang memeriksa cap jari di dalam makmal Rajah 5.24 Langkah-langkah dalam kaedah kariotip Sel dipindah ke dalam tiub dan diemparkan untuk memekatkan sel. Sel dipindah ke dalam tiub baharu yang berisi bahan penetap. Larutan daripada tiub disedut dan dititiskan ke atas slaid mikroskop dan ditambahkan pewarna supaya kromosom lebih jelas. Slaid diperhatikan di bawah mikroskop dan diambil gambarnya. Gambar kromosom dipotong dan disusun membentuk kariotip. Kariotip ini digunakan untuk mengesan sebarang keabnormalan pada kromosom untuk mengesan sebarang penyakit gangguan gen. Bahan kimia lain ditambah untuk menghentikan mitosis di peringkat metafasa. Inkubasi selama 2 atau 3 hari. Kaedah Kariotip Sampel sel fetus/tisu badan Bahan kimia ditambah untuk merangsang mitosis Genetik Bab 5 97 BAB05_FA_CR_3.indd 97 31/10/2019 1:43 PM
Terapi Gen Terapi gen ialah satu teknik yang masih dalam peringkat eksperimen bertujuan untuk membaiki gen-gen mutan (abnormal/cacat) yang menyebabkan penyakit seperti sistik fibrosis, hemofilia dan anemia sel sabit. Teknik ini dijalankan dengan menyisipkan gen normal ke dalam sel atau tisu badan pesakit untuk menggantikan gen yang rosak. Rajah 5.25 Proses terapi gen Gen normal dimasukkan ke dalam virus. Virus yang termodifikasi dicampur dengan Sel stem pesakit berubah sel stem pesakit. secara genetik. 5.3.4 Sel-sel tersebut disuntik ke dalam pesakit. Sel-sel yang diubah secara genetik menghasilkan protein atau hormon yang diingini. DNA dan Sains Forensik http://bukutekskssm.my/ Sains/T4/Hlm98_1 INFORMASI Terapi Gen http://bukutekskssm.my/ Sains/T4/Hlm98_2 INFORMASI Genealogi Genetik http://bukutekskssm.my/ Sains/T4/Hlm98_3 INFORMASI 6 2 3 4 5 Sel stem dikeluarkan daripada pesakit. 1 98 BAB05_FA_CR_3.indd 98 31/10/2019 1:43 PM
Genealogi Genetik Genealogi genetik ialah kajian pengumpulan genetik untuk menentukan salasilah atau susur galur tentang keluarga, keturunan dan sejarahnya. Ujian DNA digunakan dalam kajian ini. Tujuan: Mengumpulkan maklumat dan membuat persembahan mengenai penyelidikan genetik. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat tentang aplikasi dalam penyelidikan genetik seperti berikut: (a) sains forensik (b) terapi gen (c) genealogi genetik 3. Kumpulkan maklumat berikut daripada pelbagai sumber dan bentangkan hasil perbincangan kumpulan anda di dalam kelas. ... ... Aktiviti 5.4 Kesan Penyelidikan Genetik terhadap Kehidupan Manusia Penyelidikan genetik merupakan cabang yang sangat berguna dalam biologi. Penyelidikan genetik ialah satu teknik yang digunakan untuk mengubah gen dan paling banyak digunakan dalam bidang perubatan dan pertanian. Terdapat beberapa kebaikan dan keburukan penyelidikan genetik yang telah timbul disebabkan sifat manusia. Mari kita jalankan satu aktiviti untuk memperluas pengetahuan dan mengambil kira pandangan rakan-rakan lain tentang kebaikan dan keburukan penyelidikan genetik dari segi isu ekonomi, kesejahteraan hidup, etika, psikologi dan sosial. Tujuan: Membahaskan kesan-kesan penyelidikan genetik. Arahan: 1. Bentuk dua pasukan perbahasan dan jemput beberapa orang guru sebagai pengadil. 2. Bahaskan tajuk “Penyelidikan genetik mendatangkan lebih banyak kebaikan daripada keburukan” dari segi saringan genetik berdasarkan aspek berikut: (a) ekonomi (insurans, peluang pekerjaan) (b) kesejahteraan hidup (institusi kekeluargaan) (c) etika (d) psikologi (e) sosial ... ... Aktiviti 5.5 PAK21 Perbahasan PAK21 Pembentangan Hasil Sendiri 5.3.4 5.3.5 Genetik Bab 5 99 BAB05_FA_CR_3.indd 99 31/10/2019 1:44 PM
Praktis Formatif Praktis Formatif 5.3 1. Apakah mutasi? 2. Senaraikan tiga faktor yang menyebabkan mutasi. 3. Senaraikan kebaikan dan keburukan penyelidikan genetik. 4. Apakah masalah yang timbul jika etika dan nilai-nilai murni tidak diamalkan dalam penyelidikan genetik? 5.4 Teknologi Kejuruteraan Genetik Apakah itu kejuruteraan genetik? Kejuruteraan genetik ialah istilah yang digunakan kepada pengubahsuaian genetik sesuatu organisma. Kejuruteraan genetik telah mula diperkenalkan sekitar tahun 1971−1973 dan dikenali sebagai sains kejuruteraan genetik. Kejuruteraan genetik biasanya dikaitkan dengan DNA rekombinan, organisma termodifikasi genetik (Genetically Modified Organism, GMO) dan terapi gen. Teknologi DNA Rekombinan Teknologi DNA rekombinan merupakan teknologi yang menggabungkan dua spesies yang berbeza untuk menghasilkan satu ciri genetik baharu. Sebagai contoh, DNA dari tumbuhan boleh dikombinasikan dengan DNA bakteria, atau DNA manusia dikombinasikan dengan DNA daripada kulat, untuk mencipta DNA hibrid. Contoh yang lebih terperinci adalah seperti penghasilan insulin manusia melalui bakteria. Penghasilan insulin ini dapat membantu orang yang menghidap diabetes melitus (kencing manis). Rajah 5.26 Pembuatan insulin melalui teknologi DNA rekombinan 5.4.1 Gen insulin manusia Sel pankreas manusia Sel bakteria Enzim pemotong DNA rekombinan 1. 3. 4. 2. DNA plasmid Bakteria rekombinan DNA DNA Tangki penapaian 5. Insulin manusia Insulin manusia Teknologi DNA Rekombinan http://bukutekskssm.my/Sains/ T4/Hlm100.mp4 VIDEO 1. DNA dipotong menggunakan enzim pemotong 2. DNA plasmid dipotong menggunakan enzim pemotong 3. DNA rekombinan dimasukkan ke dalam sel bakteria 4. Bakteria rekombinan mengganda di dalam tangki penapaian 5. Pengekstrakan dan penulenan insulin manusia 100 BAB05_FA_CR_3.indd 100 31/10/2019 1:44 PM
Organisma Termodifikasi Genetik (GMO) Pernahkah anda mendengar istilah GMO? GMO ialah singkatan bagi Genetically Modified Organism, iaitu organisma (tumbuhan, haiwan, bakteria atau virus) yang diubah suai secara genetik untuk tujuan tertentu. Teknologi ini menggabungkan gen daripada dua spesies yang berbeza, malahan boleh dilakukan dengan menggabungkan gen haiwan dengan gen tanaman atau gen bakteria untuk menghasilkan organisma termodifikasi genetik (GMO) dengan ciri baharu yang tidak mungkin boleh dihasilkan melalui proses persilangan tradisional. Organisma baharu ini mengandungi beberapa perubahan khusus yang diperlukan untuk meningkatkan kualiti komersil. Beberapa tumbuhan yang telah dihasilkan ialah tumbuhan yang boleh menghalang serangga perosak atau penyakit. Teknologi ini diaplikasikan dalam penanaman padi, jagung dan kelapa sawit. Buah yang lebih besar, nilai nutrisi yang lebih tinggi dan daya rintangan terhadap serangan perosak dan penyakit merupakan ciri-ciri produk yang diingini dalam bidang pertanian. Salah satu kebaikan tanaman yang dihasilkan melalui modifikasi genetik ini ialah pengurangan penggunaan racun perosak. Jadi, hal ini boleh mengurangkan masalah pencemaran alam sekitar. Gambar foto 5.8 Contoh makanan yang dimodifikasi secara genetik Cetusan Cetusan Minda Adakah tembikai empat segi ini hasil daripada kejuruteraan genetik? Terangkan. Aktiviti 5.6 Tujuan: Mencari maklumat tentang kejuruteraan genetik seperti DNA rekombinan, terapi gen dan organisma termodifikasi genetik (GMO). Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Cari maklumat tentang DNA rekombinan, terapi gen dan organisma termodifikasi genetik (GMO). 3. Buat persembahan multimedia mengenai tajuk-tajuk yang dibincangkan. PAK21 Persembahan Multimedia 5.4.1 Penciptaan Pokok Tomato yang Tahan Serangga http://bukutekskssm.my/ Sains/T4/Hlm101.jpg INFORMASI Genetik Bab 5 101 BAB05_FA_CR_3.indd 101 31/10/2019 1:44 PM
Kesan Teknologi Kejuruteraan Genetik dalam Kehidupan Teknologi kejuruteraan genetik Tujuan: Membahaskan kesan teknologi kejuruteraan genetik dalam kehidupan. Arahan: 1. Sediakan tajuk perbahasan bagi kelas anda. Contoh tajuk perbahasan yang boleh dikemukakan adalah seperti berikut: “Kejuruteraan genetik membawa lebih banyak keburukan daripada kebaikan”. 2. Bahagikan kelas anda kepada dua kumpulan. Satu kumpulan sebagai pencadang dan satu kumpulan sebagai pembangkang. 3. Perbahasan boleh dilakukan di dalam kelas atau di dewan sekolah. ... ... Aktiviti 5.7 PAK21 Perbahasan 5.4.2 Keburukan 1. Hasil perubahan genetik memberikan alahan dan kesan-kesan sampingan kepada pengguna yang mengalami alahan. 2. Penyelidikan genetik yang menghasilkan spesies baharu menyebabkan spesies asal akan pupus. 3. Boleh menyebabkan kesan sampingan seperti mutasi pada pengguna. 4. Pengubahsuaian genetik mungkin digunakan secara tidak beretika seperti membuat senjata biologi yang boleh membahayakan manusia. 5. Menghasilkan organisma yang mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap pestisid. Kebaikan 1. Mengenal pasti dan menentukan penyakit baka dan seterusnya merawat penyakit tersebut. 2. Menghasilkan tanaman dan ternakan yang berkualiti. 3. Menghasilkan tanaman dan ternakan yang mempunyai daya tahan penyakit yang tinggi berbanding dengan generasi sebelumnya. 4. Menghasilkan tanaman yang lebih banyak dan memerlukan masa yang lebih singkat untuk tuaian. 5. Penghasilan insulin dan enzim daripada bakteria yang boleh membantu kesihatan manusia. Rajah 5.27 Kebaikan dan keburukan teknologi kejuruteraan genetik 102 BAB05_FA_CR_3.indd 102 31/10/2019 1:44 PM
Etika dalam Teknologi Kejuruteraan Genetik 1. Penyelidikan genetik perlu dijalankan dengan integriti yang tinggi agar tidak menyalahi moral dan agama. 2. Teknologi kejuruteraan genetik dapat membantu manusia dari segi kesihatan seperti mencipta insulin bagi membantu manusia yang menghidap penyakit diabetes melitus. 3. Teknologi kejuruteraan genetik dapat membantu manusia dalam menyelesaikan masalah kekurangan makanan dan kerosakan tanaman. 4. Etika dan nilai murni hendaklah diamalkan semasa menjalankan eksperimen kejuruteraan genetik agar tidak menyentuh sensitiviti agama dan moral. 5. Bagi mengelakkan teknologi kejuruteraan genetik daripada disalahgunakan, undang-undang dan peraturan wajar dikuatkuasakan bagi mendidik para pengkaji memahami dan mengikuti perkembangan kejuruteraan genetik. Praktis Formatif Praktis Formatif 5.4 1. Apakah yang dimaksudkan dengan kejuruteraan genetik? 2. Terangkan maksud DNA rekombinan, terapi gen dan GMO bersertakan contoh setiap satu. 3. Nyatakan tiga kebaikan dan keburukan teknologi kejuruteraan genetik pada manusia. 5.5 Variasi Cuba anda lihat rakan-rakan dan guru di sekeliling anda. Adakah anda dan mereka semua kelihatan sama atau berbeza? Mengapa? Perbezaan yang wujud antara kita disebabkan oleh variasi. Variasi ialah perbezaan ciri antara individu daripada spesies yang sama. Lihat contoh variasi dalam Gambar foto 5.9. Bolehkah anda sebutkan contoh-contoh variasi yang boleh dilihat dalam gambar ini? Gambar foto 5.9 Variasi antara murid-murid 5.4.3 5.5.1 Genetik Bab 5 103 BAB05_FA_CR_3.indd 103 31/10/2019 1:44 PM
5.5.1 Variasi Selanjar dan Variasi Tak Selanjar Variasi selanjar ialah variasi yang menunjukkan perbezaan yang tidak ketara atau tidak jelas antara individu dalam populasi yang sama. Contoh variasi selanjar pada manusia adalah seperti ketinggian dan jisim badan. Bolehkah anda fikirkan contoh variasi selanjar lain yang dapat anda lihat dalam kalangan rakan dan keluarga anda? Variasi selanjar adalah kuantitatif. Ciri-ciri ini boleh diukur dan diwakili oleh lengkung taburan normal. Lihat graf taburan normal dalam Rajah 5.28 di bawah. Variasi selanjar ditentukan oleh gen tetapi boleh juga dipengaruhi oleh faktor persekitaran. Sebagai contoh, warna kulit individu ditentukan oleh gen yang diwarisi daripada ibu dan bapanya. Namun begitu, individu yang sama boleh mempunyai warna kulit yang berbeza apabila berada di dua lokasi berbeza. 1 0 145-149 150-154 155-159 160-164 165-169 170-174 175-179 180-184 2 Bilangan murid 3 4 5 6 7 8 9 Ketinggian (cm) Rajah 5.28 Variasi selanjar Variasi tak selanjar ialah variasi yang menunjukkan perbezaan yang ketara atau sangat jelas antara individu dalam populasi yang sama. Contoh variasi tak selanjar pada manusia adalah seperti kebolehan menggulung lidah, jenis cap jari, jenis cuping telinga dan jenis kumpulan darah. Bolehkah anda fikirkan contoh variasi tak selanjar lain yang dapat anda lihat dalam kalangan rakan dan keluarga anda? 104 BAB05_FA_CR_3.indd 104 31/10/2019 1:44 PM
Graf untuk variasi tak selanjar adalah berbentuk diskrit. Carta bar digunakan untuk mewakili variasi tak selanjar. Variasi tak selanjar adalah kualitatif. Variasi tak selanjar ditentukan oleh faktor genetik sahaja. Oleh itu, trait bagi variasi tak selanjar boleh diwarisi daripada satu generasi kepada generasi yang berikutnya dan tidak dipengaruhi oleh faktor persekitaran. Gambar foto 5.10 Contoh variasi tak selanjar Rajah 5.29 Variasi tak selanjar Tujuan: Menyiasat jenis variasi untuk ketinggian dan jisim badan dalam kalangan murid. Bahan: Kertas graf Radas: Pita pengukur, penimbang jisim badan Arahan: 1. Ukur ketinggian setiap murid di dalam kelas. 2. Catatkan data ketinggian di dalam jadual di bawah mengikut julat ketinggian murid. 3. Plotkan satu histogram bilangan murid melawan sela ketinggian. 4. Ulangi langkah 1 hingga 3 untuk jisim badan. Keputusan: Ketinggian (cm) 130 – 134 135 – 139 140 – 144 145 – 149 150 – 154 155 – 159 160 – 164 165 – 169 170 – 174 Bilangan murid Aktiviti 5.8 5.5.1 Kumpulan A B AB O darah Bilangan individu (a) Tidak boleh menggulung lidah (b) Boleh menggulung lidah (Sumber: Pusat Darah Negara) Genetik Bab 5 105 BAB05_FA_CR_3.indd 105 31/10/2019 1:44 PM
Jisim badan (kg) 35 – 39 40 – 44 45 – 49 50 – 54 55 – 59 60 – 64 65 – 69 70 – 74 75 – 79 Bilangan murid Soalan: 1. Apakah julat ketinggian dan jisim badan yang paling kerap? 2. Apakah bentuk histogram ketinggian dan jisim badan yang telah anda plotkan? 3. Adakah terdapat perbezaan yang ketara antara ketinggian dengan jisim badan murid di dalam kelas? Aktiviti 5.9 Tujuan: Menyiasat jenis variasi untuk kebolehan menggulung lidah dalam kalangan murid. Bahan: Kertas graf Arahan: 1. Kumpulkan maklumat kebolehan menggulung lidah dan yang tidak boleh menggulung lidah bagi setiap murid di dalam kelas. 2. Catatkan data di dalam jadual di bawah. 3. Plotkan graf bar bilangan murid melawan ciri kebolehan mereka menggulung lidah. Keputusan: Ciri Kebolehan menggulung lidah Trait Boleh Tidak boleh Bilangan murid Soalan: 1. Apakah bentuk graf bar yang telah anda plotkan? 2. Adakah terdapat perbezaan yang ketara antara ciri kebolehan menggulung lidah dalam kalangan murid di dalam kelas? 5.5.1 106 BAB05_FA_CR_3.indd 106 31/10/2019 1:44 PM
Tujuan: Mengumpulkan maklumat tentang variasi. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat tentang: (a) faktor-faktor yang menyebabkan variasi (b) kepentingan variasi 3. Catatkan maklumat di atas kertas sebak. 4. Tampal hasil persembahan kumpulan anda pada dinding kelas. 5. Seorang ahli daripada setiap kumpulan akan membentangkan persembahan kepada kumpulan lain. ... ... Aktiviti 5.10 PAK21 Jalan Galeri Rajah 5.30 Faktor-faktor yang menyebabkan variasi Faktor-faktor yang menyebabkan variasi Faktor-faktor yang Menyebabkan Variasi Bolehkah anda menyatakan faktor-faktor yang menyebabkan variasi? Apakah kepentingan variasi? Mari jalankan Aktiviti 5.10 berikut untuk mengumpulkan maklumat tersebut. 5.5.1 Faktor genetik Faktor persekitaran Pindah silang antara kromosom homolog semasa meiosis membolehkan pertukaran bahan genetik dan menghasilkan kombinasi genetik yang baharu. Penyusunan kromosom secara bebas menghasilkan gamet yang mempunyai maklumat genetik berlainan. Persenyawaan secara rawak antara gamet jantan dengan gamet betina menghasilkan zigot dengan kombinasi genotip yang berlainan. Mutasi kromosom dan gen menghasilkan fenotip baharu akibat perubahan dalam maklumat genetik. Faktor persekitaran seperti pH, cahaya matahari, suhu, air, iklim dan pemakanan boleh menyebabkan perubahan ciri-ciri organisma. Misalnya: – Seseorang akan mempunyai warna kulit yang lebih gelap jika selalu terdedah kepada cahaya matahari. – Seseorang akan menjadi gemuk sekiranya terlebih makan. – Bunga Hydrangea sp. berwarna biru jika ditanam di dalam tanah berasid dan berwarna merah jambu jika ditanam di dalam tanah beralkali atau neutral. Genetik Bab 5 107 BAB05_FA_CR_3.indd 107 31/10/2019 1:44 PM
Kepentingan Variasi Praktis Formatif Praktis Formatif 5.5 1. Apakah maksud variasi? 2. (a) Namakan dua jenis variasi. (b) Banding dan bezakan antara kedua-dua jenis variasi yang anda nyatakan dalam soalan 2(a). 3. Nyatakan dua faktor genetik yang menyebabkan variasi. 4. Bagaimanakah faktor persekitaran menyebabkan variasi? Terangkannya menggunakan contoh yang sesuai. 5. Nyatakan tiga kepentingan variasi. 5.5.1 Variasi pada organisma membolehkan organisma itu menyesuaikan diri terhadap perubahan persekitarannya. Individu dengan ciri berlainan atau berbeza daripada kumpulan majoriti mampu untuk bertahan, menyesuaikan diri dan bermandiri dengan perubahan persekitaran. Jika semua individu adalah serupa, mereka akan pupus apabila suatu perubahan drastik berlaku dalam persekitaran. Variasi membolehkan kita membezakan dan mengecam setiap individu dalam spesies yang sama dengan mudah. Variasi membenarkan pemilihan semula jadi, iaitu organisma dengan ciri-ciri yang sesuai akan terus hidup manakala organisma dengan ciri-ciri yang kurang sesuai akan pupus. Evolusi organisma berlaku melalui pemilihan semula jadi. Variasi membantu organisma dalam penyamaran untuk melindungi diri daripada pemangsa. Variasi pada haiwan dan tumbuhan juga meningkatkan nilai tambah sesuatu haiwan dan tumbuhan tersebut. Sebagai contoh, hasil daripada kejuruteraan genetik dan pembiakbakaan pilihan, haiwan dan tumbuhan dengan ciri genetik baharu dapat dihasilkan mengikut sifat-sifat yang dikehendaki. Hal ini boleh meningkatkan kualiti dan kuantiti hasil pertanian. 108 BAB05_FA_CR_3.indd 108 31/10/2019 1:44 PM
Rumusan GENETIK Pewarisan Variasi Mutasi Pembahagian Sel Mitosis Kepentingan DNA Meiosis Kepentingan Selanjar Tak selanjar Mekanisme pewarisan Teknologi Kejuruteraan Genetik Jenis-jenis teknologi Etika Kesan Mutasi kromosom Mutasi gen Penyakit gangguan gen Genetik Bab 5 109 BAB05_FA_CR_3.indd 109 31/10/2019 1:44 PM
Selepas mempelajari bab ini, anda dapat: 5.1 Pembahagian Sel Menerangkan gen, asid deoksiribonukleik (Deoxyribonucleic acid, DNA) dan kromosom di dalam nukleus. Membandingkan dan membezakan mitosis dan meiosis. Mewajarkan kepentingan mitosis dan meiosis. 5.2 Pewarisan Menerangkan pewarisan dalam manusia. Berkomunikasi tentang mekanisme pewarisan. 5.3 Mutasi Menjelaskan maksud mutasi dan jenis mutasi. Menerangkan faktor yang menyebabkan mutasi gen dan mutasi kromosom dengan contoh. Menerangkan penyakit gangguan gen dengan ciri-cirinya dan kaedah mengesan penyakit tersebut dengan contoh. Membincangkan aplikasi penyelidikan genetik dalam meningkatkan kualiti kehidupan. Membahaskan kesan penyelidikan genetik terhadap kehidupan manusia. 5.4 Teknologi Kejuruteraan Genetik Mewajarkan teknologi kejuruteraan genetik. Membahaskan kesan teknologi kejuruteraan genetik dalam kehidupan. Mewajarkan etika dalam teknologi kejuruteraan genetik. 5.5 Variasi Berkomunikasi mengenai variasi selanjar dan variasi tak selanjar. Refleksi Kendiri Refleksi Kendiri Praktis Sumatif Praktis Sumatif 5 1. (a) Rajah 1 menunjukkan struktur kromosom. P Rajah 1 (i) Namakan struktur yang bertanda P. Soalan Objektif http://bukutekskssm. my/Sains/T4/K5 KUIZ 110 BAB05_FA_CR_3.indd 110 31/10/2019 1:44 PM
(ii) Nyatakan tiga komponen asas yang membentuk struktur yang anda namakan dalam soalan 1(a)(i). (b) Berapakah bilangan kromosom di dalam sel soma? (c) Terangkan perbezaan antara autosom dengan kromosom seks. 2. Rajah 2 menunjukkan satu fasa dalam proses pembahagian sel. Rajah 2 (a) Nyatakan fasa yang ditunjukkan dalam Rajah 2. (b) Pada fasa ini, terangkan perlakuan kromosom. (c) Namakan proses yang berlaku pada fasa ini. Terangkan impaknya kepada organisma sekiranya proses ini tidak berlaku. (d) Nyatakan sel haiwan yang menjalani peringkat pembahagian sel seperti dalam Rajah 2 di atas. 3. Rajah 3 menunjukkan dua peringkat di dalam satu sel yang mengalami mitosis. P Q Rajah 3 (a) Namakan peringkat P. (b) Nyatakan perlakuan kromosom semasa peringkat Q. (c) Namakan satu organ dalam manusia dan satu organ dalam tumbuhan yang mengalami mitosis. Cabar Cabar Minda 4. Rajah 4 menunjukkan kariotip yang dapat dianalisis selepas Puan K menjalankan kaedah amniosentesis. (a) Apakah kemungkinan yang menyebabkan Puan K menjalani prosedur ini? (b) (i) Apakah nama penyakit yang akan dihidapi oleh fetus di dalam kandungan Puan K? (ii) Apakah jantina fetus itu? 1 2 3 4 5 6 13 14 15 16 19 20 21 22 17 18 7 8 9 10 11 12 XY Rajah 4 Genetik Bab 5 111 BAB05_FA_CR_3.indd 111 31/10/2019 1:44 PM
Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Rangka dalam Rangka luar Rangka hidrostatik Sokongan Ekdisis Sistem rangka Rangka paksi Rangka apendaj Rawan Tendon Otot Pusat graviti Kata Kunci 6 Bab 112 BAB06_FA_CR_3.indd 112 16/10/2019 5:18 PM
Pergerakan Haiwan dan Manusia Citah merupakan haiwan darat yang terpantas di Bumi. Citah boleh bergerak daripada 0 hingga 96 km sejam dalam masa tiga saat sahaja. Tahukah anda siapakah manusia yang terpantas di dunia? Gelaran manusia terpantas di dunia dipegang oleh Usain Bolt dari Jamaica yang mencatatkan rekod dunia pecut 100 meter dalam masa 9.58 saat. Apakah yang membolehkan haiwan dan manusia melakukan pergerakan? Mari kita belajar lebih lanjut tentang tajuk ini. Anda akan belajar tentang: sokongan, pergerakan dan pertumbuhan haiwan pergerakan dan pertumbuhan manusia sokongan, pertumbuhan dan kestabilan dalam tumbuhan Rencana Sains Apakah kelebihan rangka dalam berbanding dengan rangka luar? Mengapakah rangka dalam tidak terdapat pada serangga seperti lipas? Apakah jenis rangka yang terdapat pada cacing tanah yang memberikan sokongan kepada badannya? Apakah faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan haiwan? Apakah sistem sokongan pada manusia dan tumbuhan? Anda akan belajar tentang: Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 113 BAB06_FA_CR_3.indd 113 16/10/2019 5:18 PM
6.1 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Haiwan Jenis Sokongan pada Haiwan Apakah sistem sokongan dalam haiwan? Rangka ialah sistem sokongan kepada semua jenis haiwan. Terdapat tiga jenis sokongan pada haiwan, iaitu rangka dalam, rangka luar dan rangka hidrostatik. Rangka Dalam Rangka dalam ialah jenis sokongan bagi semua vertebrata termasuk manusia. Rangka dalam terbina daripada tulang atau rawan. Rangka dalam berperanan untuk menyokong berat badan, melindungi organ dalaman dan mengekalkan bentuk badan. Selain itu, rangka dalam juga menjadi asas pautan bagi otot untuk menggerakkan bahagian badan. Kembali Kembali Haiwan vertebrata terdiri daripada ikan, amfibia, reptilia, burung dan mamalia. Gambar foto 6.1 Contoh haiwan yang mempunyai rangka dalam Gambar foto 6.2 Contoh haiwan yang mempunyai rangka luar Cetusan Cetusan Minda Apakah jenis rangka untuk ular? Rangka dalam atau rangka hidrostatik? Rangka Luar Rangka luar ialah jenis sokongan bagi kebanyakan invertebrata. Rangka luar terdiri daripada lapisan keras kitin berlilin atau cangkerang. Rangka luar berfungsi untuk menyokong berat badan, mengekalkan bentuk badan dan melindungi organ dalaman haiwan. Selain itu, rangka luar juga merupakan tapak bagi perlekatan otot. Buaya Ikan Katak Kucing Ketam Kala jengking Labah-labah Udang 6.1.1 Helang 114 BAB06_FA_CR_3.indd 114 16/10/2019 5:18 PM
Gambar foto 6.3 Contoh haiwan yang mempunyai rangka hidrostatik Rangka Hidrostatik Sesetengah haiwan invertebrata yang berbadan lembut seperti cacing tidak mempunyai sebarang tulang di dalam badan. Haiwan-haiwan ini disokong oleh rangka hidrostatik. Rangka hidrostatik terdiri daripada dinding berotot yang melitupi rongga badan yang diisi dengan bendalir. Bendalir ini mengenakan tekanan pada dinding berotot badan dalam semua arah menyebabkan badan haiwan yang lembut menjadi tegar. Rangka hidrostatik ini mengekalkan dan mengawal bentuk badan. Rangka hidrostatik juga memainkan peranan dalam pergerakan haiwan tersebut. Aktiviti 6.1 Tujuan: Membuat persembahan multimedia mengenai jenis sokongan dalam haiwan, iaitu rangka luar, rangka dalam dan rangka hidrostatik. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat daripada pelbagai sumber seperti buku, video dan Internet berkaitan dengan sokongan dan gerakan. 3. Bina persembahan multimedia tentang: (a) jenis-jenis rangka (b) fungsi jenis-jenis rangka yang dinyatakan (c) contoh haiwan dengan setiap jenis rangka itu 4. Bentangkan persembahan multimedia kepada rakan dan guru anda. PAK21 Persembahan Multimedia Saiz Rangka Luar dengan Pertumbuhan Pertumbuhan boleh diukur dan dilihat dengan membina graf unit pertumbuhan melawan masa. Graf ini dinamakan lengkung pertumbuhan. Unit pertumbuhan adalah seperti tinggi (cm), isi padu (cm3 ), jisim segar (g) dan jisim kering (g). Lengkung pertumbuhan yang terbentuk menunjukkan fasa-fasa pertumbuhan dan kadar pertumbuhan yang dialami oleh organisma. Lintah Tapak sulaiman Obor-obor Cacing tanah 6.1.1 6.1.2 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 115 BAB06_FA_CR_3.indd 115 16/10/2019 5:19 PM
Rajah 6.1 Lengkung pertumbuhan berbentuk sigmoid Gambar foto 6.4 Serangga menanggalkan rangka luar yang keras 6.1.2 Rangka luar lama Masa Pertumbuhan Lengkung pertumbuhan bagi semua organisma pada asasnya berbentuk sigmoid, cuma corak pertumbuhannya berbeza mengikut jenis organisma, tetapi lengkung pertumbuhan bagi haiwan dengan rangka luar adalah berbeza dan unik. Lengkung pertumbuhan haiwan dengan rangka luar seperti lipas dan belalang adalah berperingkat. Hal ini disebabkan rangka luar haiwan jenis ini terbina daripada kitin yang bersifat keras dan tidak boleh mengembang. Sifat keras dan tidak boleh mengembang ini akan menghalang pertumbuhan haiwan yang mempunyai rangka luar seperti udang, kumbang, ketam dan belalang. Bagi mengatasi masalah ini, haiwan ini akan menanggalkan rangka luar berulang kali sehingga mencapai peringkat dewasa. Proses penanggalan kulit ini dinamakan ekdisis. Semasa proses ekdisis, rangka luar yang baharu dan lembut telah terbentuk di bawah rangka luar yang lama. Rajah 6.2 menunjukkan lengkung pertumbuhan haiwan yang mempunyai rangka luar. Rajah 6.2 Lengkung pertumbuhan bagi haiwan berangka luar Semasa ekdisis, haiwan berangka luar akan menyedut udara bagi mengembangkan badan. Tindakan menyedut udara ini akan memecahkan rangka luar lama yang keras. Pertumbuhan pesat akan berlaku untuk penambahan saiz organisma sebelum rangka luar yang baharu mengeras. Masa (hari) Panjang badan (cm) I II III IV Telur Serangga menyalin kulitnya (ekdisis) I – V ialah peringkat nimfa Dewasa V Bahagian menegak menunjukkan pertumbuhan berlaku secara mendadak. Bahagian melintang (I, II, III, IV, V) menunjukkan peringkat pertumbuhan sifar (tiada pertumbuhan berlaku) dan disebut instar. Rangka baharu yang lembut dibina di bawah rangka lama. 116 BAB06_FA_CR_3.indd 116 16/10/2019 5:19 PM
Haiwan berangka luar akan mengalami beberapa peringkat ekdisis sebelum mencapai peringkat dewasa. Peringkat ekdisis ini yang menyebabkan graf lengkung pertumbuhan haiwan tersebut berbentuk tangga. Pada peringkat nimfa, haiwan tersebut akan makan dengan banyak untuk membina tisu-tisu baharu dan mengalami pertambahan jisim. Hormon akan mengawal setiap peringkat ekdisis ini. Tujuan: Mengkaji lengkung pertumbuhan haiwan berangka luar. Radas: Pembaris Prosedur: 1. Perhatikan lima ekor nimfa belalang dan seekor belalang dewasa dalam jadual di bawah. Hari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Belalang A B C D E Dewasa 2. Ukur panjang nimfa belalang A (dari hujung kepala hingga hujung abdomen) menggunakan pembaris. 3. Catatkan panjang nimfa belalang A dalam jadual di bawah. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 menggunakan gambar nimfa belalang B, C, D, E dan belalang dewasa. Pemerhatian: Hari Panjang belalang (cm) 1 2 3 . . . . . 30 Soalan: 1. Plotkan lengkung pertumbuhan belalang tersebut. 2. Mengapakah lengkung pertumbuhan belalang bercorak sedemikian? 3. Terangkan proses metamorfosis belalang tersebut berdasarkan lengkung pertumbuhan yang telah diplot. Aktiviti 6.2 Graf lengkung pertumbuhan bagi haiwan berangka luar adalah berbentuk tangga. Ingat tangga, ingat graf pertumbuhan serangga. 6.1.2 PAK21 Inkuiri Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 117 BAB06_FA_CR_3.indd 117 16/10/2019 5:19 PM
Menghubungkaitkan Rangka Hidrostatik dengan Pergerakan Bagaimanakah cacing tanah bergerak? Mari kita lihat bagaimana rangka hidrostatik dalam cacing tanah membantu pergerakannya. Pergerakan Obor-obor http://bukutekskssm.my/Sains/T4/ PergerakanObor-Obor.mp4 6.1.3 Tindakan otot lingkar dan otot membujur secara berantagonis (berlawanan) menghasilkan tekanan hidrostatik pada cecair di dalam badan cacing. Apabila badan cacing menipis dan memanjang, tekanan hidrostatik memindahkan cecair di dalam badannya ke belakang badan. Apa pula yang terjadi kepada cecair tersebut apabila badan cacing menebal dan memendek? Cecair badan akan dipindahkan ke bahagian memendek ini oleh tekanan hidrostatik dan menyebabkan bahagian belakang cacing ditarik ke hadapan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.5. Cacing tanah mempunyai rangka hidrostatik, iaitu ruang badannya dipenuhi bendalir. Cacing tanah bergerak di atas tanah dengan bantuan keta, iaitu bulu kejur yang terdapat pada bahagian sisi badannya. Terdapat dua jenis otot pada dinding badan cacing, iaitu otot lingkar dan otot membujur seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.3. Otot-otot pada cacing tanah ini juga bertindak secara berantagonis (berlawanan). Apabila otot lingkar mengecut, otot membujur mengendur menyebabkan badan cacing menjadi menipis dan memanjang. Apabila otot membujur mengecut dan otot lingkar mengendur pula, badan cacing akan menebal dan memendek. VIDEO 118 BAB06_FA_CR_3.indd 118 16/10/2019 5:19 PM
Rajah 6.3 Rangka hidrostatik pada cacing tanah Rajah 6.4 Susunan otot lingkar dan otot membujur pada cacing tanah 6.1.3 Otot membujur mengecut Posterior Anterior Belakang Hadapan Keta Otot lingkar mengendur Otot lingkar mengecut Otot membujur mengendur fi Otot lingkar pada hujung anterior mengecut fi Otot membujur mengendur fi Segmen badan memanjang fi Otot membujur mengecut manakala otot lingkar mengendur fi Badan cacing tanah memendek fi Keta mencengkam tanah fi Hujung posterior ditarik ke hadapan fi Pengecutan dan pengenduran otot dari anterior ke posterior secara berselang seli membolehkan cacing tanah bergerak ke hadapan Rongga badan berisi bendalir Keta Otot membujur Otot lingkar Rajah 6.5 Cara cacing tanah bergerak Keta mencengkam tanah Posterior Anterior Belakang Hadapan Kekunci: Arah pergerakan Gelombang pengecutan • Cacing tanah bergerak dengan bantuan pengecutan dan pengenduran otot lingkar dan otot membujur yang berlaku secara berlawanan daripada bahagian anterior ke bahagian posterior. • Apabila otot membujur mengecut dan otot lingkar mengendur, segmen-segmen pada bahagian badan cacing tanah akan memendek dan menebal. Keta pada segmen ini akan mencengkam tanah. • Pada masa yang sama segmen-segmen lain pada badan cacing tanah akan memanjang dan menipis. Hal ini berlaku kerana otot lingkar pada segmen ini mengecut dan otot membujur mengendur. Keta pada segmen ini akan melepaskan cengkaman untuk membenarkan badan cacing tanah memanjang dan bergerak ke hadapan. Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 119 BAB06_FA_CR_3.indd 119 16/10/2019 5:19 PM
Aktiviti 6.3 Tujuan: Membuat persembahan multimedia untuk menerangkan rangka hidrostatik. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat daripada pelbagai sumber seperti buku, video dan Internet berkaitan dengan rangka hidrostatik dan pergerakan. 3. Bina persembahan multimedia berkenaan dengan rangka hidrostatik. 4. Cari maklumat dan buat perkongsian tentang peranan tekanan bendalir di dalam rongga badan membantu pergerakan haiwan seperti cacing dan obor-obor. 5. Bentangkan persembahan multimedia kepada rakan dan guru anda. Galeri Galeri Sains Tulang belakang haiwan darat yang berkaki empat seperti unta dan kuda melengkung ke atas atau ke bawah. Keadaan ini memberikan sokongan yang lebih kuat kepada otot-otot yang melekat dengan tulang belakang. Keadaan melengkung membolehkan tulang belakang untuk menahan daya graviti yang bertindak pada haiwan itu. Fungsi Rangka Dalam bagi Haiwan Haiwan vertebrata yang mempunyai rangka dalam terbahagi kepada haiwan vertebrata darat, haiwan vertebrata akuatik dan burung. Dalam subtopik ini, kita akan mempelajari fungsi rangka dalam untuk ketiga-tiga jenis haiwan vertebrata ini. Rangka haiwan-haiwan ini berbeza mengikut habitat vertebrata. Haiwan Vertebrata Darat Haiwan vertebrata darat memerlukan rangka yang kuat dan tegar untuk menyokong badan. Haiwan-haiwan ini mempunyai rangka yang besar dan sepadan dengan saiz badan. Berat badan vertebrata daratan disokong terutamanya oleh lengkungan pektoral dan lengkungan pelvis. Seekor gajah memerlukan lengkungan pektoral dan lengkungan pelvis yang kuat untuk menyokong berat badannya. Kedua-dua lengkungan ini bersendi dengan kaki seperti ditunjukkan dalam Rajah 6.6 di bawah. Rajah 6.6 Rangka dalam seekor gajah PAK21 Persembahan Multimedia 6.1.4 Lengkungan pektoral Lengkungan pelvis 120 BAB06_FA_CR_3.indd 120 16/10/2019 5:19 PM
Rajah 6.8 Rangka dalam seekor burung Aktiviti 6.4 Tujuan: Mengumpulkan maklumat mengenai perbezaan fungsi rangka dalam bagi vertebrata darat, vertebrata akuatik dan burung. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpulkan maklumat daripada pelbagai sumber seperti buku, video dan Internet. 3. Bina persembahan multimedia tentang: (a) perbezaan setiap rangka dalam vertebrata darat, vertebrata akuatik dan burung. (b) contoh-contoh haiwan bagi setiap jenis rangka itu. 4. Bentangkan persembahan multimedia kepada rakan dan guru anda. PAK21 Persembahan Multimedia 6.1.4 Lengkungan pektoral Sternum Lengkungan pelvis Rajah 6.7 Rangka dalam seekor paus Haiwan Vertebrata Akuatik Haiwan vertebrata akuatik mempunyai rangka dalam yang lebih kecil berbanding dengan badannya. Lengkungan pektoral dan lengkungan pelvis haiwan akuatik adalah kecil dan lemah. Vertebrata akuatik seperti ikan paus boleh membesar lebih daripada saiz rangkanya. Hal ini demikian kerana berat badan haiwan akuatik disokong oleh daya apungan air. Burung Burung mempunyai struktur tulang yang beradaptasi untuk terbang. Tulang sternum (tulang dada) burung yang pipih dan luas berfungsi sebagai tempat perlekatan otot untuk penerbangan. Tulang-tulang burung juga berongga dan ringan. Selain itu, saiz tengkorak burung juga adalah kecil berbanding dengan tengkorak haiwan lain dan bertujuan untuk memudahkan burung terbang. Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 121 BAB06_FA_CR_3.indd 121 16/10/2019 5:19 PM
Cetusan Cetusan Minda Bayi ketika dilahirkan mempunyai 275 tulang manakala orang dewasa mempunyai 206 tulang. Mengapakah perbezaan ini terjadi? Sistem Rangka Manusia Rangka manusia terdiri daripada 206 tulang yang pelbagai saiz dan bentuk. Rangka manusia boleh dibahagikan kepada dua bahagian, iaitu rangka paksi dan rangka apendaj. Rangka paksi terdiri daripada tengkorak, turus vertebra, sternum dan tulang rusuk. Rangka apendaj terdiri daripada lengkungan pektoral, tulang tangan, lengkungan pelvis dan tulang kaki. Tengkorak manusia terdiri daripada dua bahagian iaitu tulang kranium dan tulang muka. Tulang kranium berfungsi melindungi otak dan tulang muka berfungsi memberikan bentuk asas atau rangka muka dan juga menyokong gigi. Rajah 6.9 Rangka manusia Turus vertebra Turus vertebra terdiri daripada 33 ruas tulang kecil atau vertebra. Tulang-tulang yang bersambung ini akan membentuk satu turus yang kuat dan boleh melentur. Turus vertebra ini mempunyai satu fungsi yang amat penting, iaitu melindungi saraf tunjang. Model 3D Rangka Paksi Kranium Pandangan depan Pandangan tepi Tengkorak 6.1.5 Tulang rusuk dan sternum Rusuk manusia dibentuk daripada 12 pasang tulang rusuk yang bersendi dengan vertebra toraks di bahagian belakang. Tujuh pasang tulang rusuk bersendi dengan sternum secara terus dan tiga tulang rusuk lagi bersambung secara tidak langsung oleh rawan. Dua pasang lagi (dua terakhir) tergantung bebas. Sternum dan tulang rusuk berfungsi melindungi organ utama, iaitu jantung dan peparu. Vertebra Sternum toraks 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 122 BAB06_FA_CR_3.indd 122 16/10/2019 5:19 PM
Lengkungan pelvis ini bersendi dengan rangka paksi. Lengkungan pelvis terbentuk daripada sepasang tulang punggung. Lengkungan pelvis menyokong berat badan, melindungi pundi kencing dan organ pembiakan. Lengkungan pektoral Terdapat sepasang lengkungan pektoral di dalam badan manusia. Lengkungan pektoral ini menghubungkan tulang tangan dengan rangka paksi. Lengkungan pektoral terdiri daripada tulang klavikel dan tulang skapula. Tulang tangan terdiri daripada humerus, radius, ulna, karpus, metakarpus dan falanks. Hujung humerus yang berbentuk bulat bersendi dengan lengkungan pektoral. Hujung humerus yang di sebelah bawah bersendi dengan radius dan ulna. Radius dan ulna bersendi dengan tulang karpus yang membentuk pergelangan tangan. Tulang metakarpus membentuk tapak tangan dan bersendi dengan tulang karpus. Falanks yang membentuk jari akan bersendi dengan tulang metakarpus. Rangka Apendaj Klavikel Skapula Humerus Karpus Metakarpus Falanks Radius Ulna Femur Tibia Falanks Metatarsus Patela Fibula Tarsus Tulang tangan Lengkungan pelvis Tulang kaki Tulang kaki terdiri daripada femur, tibia, fibula, tarsus, metatarsus dan falanks. Hujung tulang femur yang berbentuk bulat bersendi dengan lengkungan pelvis. Hujung sebelah bawah femur pula bersendi dengan tulang tibia dan fibula. Tibia dan fibula merupakan tulang pada betis. Hujung bawah tulang tibia dan fibula ini bersendi dengan tulang tarsus, iaitu tulang pergelangan kaki. Tulang tarsus bersendi dengan tulang metatarsus yang membentuk tapak kaki. Metatarsus pula bersendi dengan tulang falanks atau tulang jari kaki. 6.1.5 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 123 BAB06_FA_CR_3.indd 123 16/10/2019 5:19 PM
HAIKAL Tujuan: Mengenal pasti dan menamakan tulang-tulang pada rangka manusia. Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Dapatkan rajah rangka manusia daripada guru anda. 3. Murid bergilir-gilir diminta melabelkan rajah sistem rangka manusia itu. 4. Tampal rajah kumpulan anda pada papan kenyataan di dalam kelas anda. ... ... Aktiviti 6.5 PAK21 Meja Bulat Membandingkan Kekuatan Tulang yang Padat dan Tulang yang Berongga Vertebrata darat seperti gajah mempunyai tulang yang besar, padat dan kuat. Hal ini demikian kerana keseluruhan berat badannya disokong oleh rangka dalam. Burung mempunyai tulang-tulang berongga untuk membolehkannya terbang. Tulang berongga mempunyai beberapa kelebihan iaitu: (a) ringan dan kuat (b) membenarkan vertebrata bergerak dengan lebih cepat (c) memerlukan kalsium dan fosforus yang kurang Tulang manakah yang kuat? Tulang yang padat atau tulang berongga? Saya pun tidak pasti. Mari kita lakukan eksperimen di bawah. Tujuan: Membandingkan kekuatan tulang yang padat dengan tulang yang berongga. Pernyataan masalah: Adakah tulang yang berongga lebih kuat daripada tulang yang padat? Hipotesis: Tulang berongga lebih kuat daripada tulang yang padat. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan: Jenis silinder (berongga atau padat) (b) bergerak balas: Bilangan buku teks yang boleh disokong oleh silinder (c) dimalarkan: Panjang dan diameter silinder Bahan: Kertas A4, pita selofan, penutup kotak Radas: Buku teks, gunting Prosedur: 1. Buatkan satu silinder yang berongga dengan diameter berukuran 2.5 cm. Lekatkan bahagian atas dan bawah gulungan kertas itu dengan pita selofan. Buat tiga lagi gulungan yang sama. 2. Lekatkan setiap silinder pada bahagian sudut penutup kotak dan namakan struktur itu meja model A seperti pada Rajah 6.10(a). 3. Buatkan satu silinder yang padat dengan diameter berukuran 2.5 cm. Lekatkan bahagian atas dan bawah gulungan kertas itu dengan pita selofan. Buat tiga lagi gulungan yang sama. Eksperimen 6.1 6.1.6 124 BAB06_FA_CR_3.indd 124 16/10/2019 5:19 PM
4. Lekatkan setiap silinder pada bahagian sudut penutup kotak dan namakan struktur meja itu model B seperti pada Rajah 6.10(b). Silinder berongga Penutup kotak Silinder padat Model A Model B Rajah 6.10(a) Rajah 6.10(b) 5. Letakkan buku teks satu demi satu ke atas setiap meja model A dan B sehingga gulungan kertas bengkok. Keputusan: Silinder Bilangan buku teks yang boleh disokong Berongga Padat Kesimpulan: Adakah hipotesis eksperimen ini diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: 1. Apakah yang diwakili oleh: (a) gulungan kertas pada meja model A? (b) gulungan kertas pada meja model B? 2. Cadangkan dua kelebihan sistem sokongan yang diwakili oleh gulungan kertas meja model A. Sistem Sokongan dengan Faktor Kestabilan Haiwan Sistem sokongan yang baik membolehkan sesuatu haiwan itu bergerak dengan lebih lancar dan cekap. Kestabilan sesuatu haiwan berbeza mengikut titik keseimbangan pada sistem sokongan haiwan tersebut. Antara dua haiwan ini, haiwan yang manakah lebih stabil? Bolehkah anda terangkan? NADIA Gambar foto 6.5 Dua haiwan dengan titik keseimbangan yang berbeza 6.1.6 6.1.7 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 125 BAB06_FA_CR_3.indd 125 16/10/2019 5:19 PM
Pusat graviti merujuk kepada titik keseimbangan suatu sistem sokongan atau objek. Titik keseimbangan ialah titik keseluruhan berat sistem sokongan atau objek itu bertindak untuk mengimbangi kedudukan sistem sokongan atau objek tersebut. Kedudukan pusat graviti memainkan peranan penting kepada haiwan. Secara umumnya haiwan yang mempunyai pusat graviti yang rendah lebih stabil daripada haiwan yang mempunyai pusat graviti yang tinggi. Sebagai contoh, zirafah kurang stabil semasa berdiri kerana pusat graviti yang tinggi berbanding dengan kura-kura dan buaya yang stabil secara semula jadi kerana mempunyai pusat graviti yang rendah. Rajah 6.11 Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan objek Cetusan Cetusan Minda Bolehkah anda menerangkan sebab kereta Formula 1 direka lebih rendah daripada kereta biasa? Kestabilan ialah kebolehan sesuatu objek mengekalkan kedudukan asalnya. Terdapat dua faktor yang mempengaruhi kestabilan sesuatu objek atau sistem sokongan iaitu: 1. Pusat graviti – Objek dengan pusat graviti yang tinggi kurang stabil berbanding dengan objek yang mempunyai pusat graviti yang rendah. 2. Luas tapak – Objek dengan luas tapak yang besar lebih stabil berbanding dengan objek yang mempunyai luas tapak yang kecil. 6.1.7 Gambar foto 6.6 Haiwan dengan kedudukan pusat graviti yang berbeza Pusat graviti P lebih stabil daripada Q Luas tapak R lebih stabil daripada S Faktor yang mempengaruhi kestabilan suatu objek Pusat Graviti Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Zirafah Kura-kura Buaya R S Luas tapak Luas tapak Q P Pusat graviti 126 BAB06_FA_CR_3.indd 126 16/10/2019 5:19 PM
Antara cabaran yang dihadapi oleh haiwan yang tinggi adalah untuk mengekalkan kestabilan semasa menjalani kehidupan seharian. Sebagai contoh, zirafah yang tinggi menghadapi kesukaran untuk minum air berbanding dengan haiwan yang lain. Bagi mengatasi masalah ini, zirafah terpaksa menambahkan luas tapak sistem sokongan dengan mengangkangkan kakinya seperti yang ditunjukkan dalam Gambar foto 6.7 di bawah. Tindakan ini juga akan merendahkan pusat graviti zirafah supaya tidak mudah tumbang. Gambar foto 6.7 Cara zirafah mengekalkan kestabilan badannya Gambar foto 6.8 Cara kanggaru mengekalkan kestabilan badannya (Sumber: Biology, a functional approach, 4th edition) Keadaan yang sama juga dihadapi oleh kanggaru. Hal ini demikian kerana kanggaru melompat dan berdiri menggunakan dua kaki belakang. Kaki hadapan kanggaru tidak digunakan untuk berdiri. Keadaan ini menyebabkan kanggaru menjadi tidak stabil dan mudah tumbang ketika tidak bergerak. Bagi mengatasi masalah ini, kanggaru menggunakan ekornya sebagai sistem sokongan bagi mengelakkannya daripada tumbang. Penggunaan ekor sebagai tongkat ini akan menambah luas tapak kanggaru ketika tidak bergerak. 6.1.7 Ekor sebagai tongkat Kaki hadapan Kaki belakang Penyelesaian Masalah Kestabilan bagi Haiwan Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 127 BAB06_FA_CR_3.indd 127 16/10/2019 5:20 PM
Praktis Formatif Praktis Formatif 6.1 1. Nyatakan kepentingan sistem sokongan. 2. Terangkan maksud rangka luar, rangka dalam dan rangka hidrostatik. 3. Terangkan lengkung pertumbuhan haiwan berangka luar. 4. Apakah yang dimaksudkan dengan ekdisis? 5. Nyatakan dua faktor yang mempengaruhi kestabilan haiwan. 6. (a) Apakah itu pusat graviti? (b) Apakah hubungan antara ketinggian objek dengan kestabilannya? Sistem rangka dan otot membolehkan manusia bergerak. Pengecutan dan pengenduran otot rangka menghasilkan pergerakan. Otot rangka bertindak secara berpasangan dan berlawanan antara satu sama lain. Setiap pasang otot yang bertindak secara berlawanan dikenal sebagai otot berantagonis. Pergerakan otot-otot ini membuatkan manusia boleh berjalan, melompat, berlari, berenang, merangkak dan mengangkat barang. Rajah 6.12 menunjukkan pergerakan antagonis oleh otot. Rajah 6.12 Pergerakan antagonis otot untuk membengkokkan dan meluruskan lengan Fungsi Sendi dan Otot dalam Pergerakan Sendi ialah tempat pertemuan antara dua atau lebih tulang. Sendi yang membenarkan anggota bergerak dinamakan sendi bergerak (contoh: sendi engsel pada siku) manakala sendi yang tidak membenarkan bahagian anggota bergerak dinamakan sendi tak bergerak (contoh: sendi pada tengkorak). Rajah 6.13 menunjukkan contoh sendi engsel pada tangan. Otot yang terlibat dalam pergerakan sendi engsel ini ialah otot biseps dan otot triseps. 6.2 Pergerakan dan Pertumbuhan Manusia 6.2.1 Otot biseps mengecut Otot triseps mengendur Membengkokkan lengan Model 3D Otot biseps mengendur Otot triseps mengecut Meluruskan lengan 128 BAB06_FA_CR_3.indd 128 16/10/2019 5:20 PM
Galerileri Sains Ligamen ialah tisu penghubung yang liat, kenyal dan kuat yang menyambungkan dua tulang. Sifatnya yang kuat dan kenyal ini membuat ligamen dapat mengikat dan memaut tulang serta membenarkan pergerakan. Otot ialah tisu yang terdiri daripada gentian yang selari antara satu sama lain. Sel otot mengandungi mitokondria yang menjanakan tenaga untuk pengecutan dan pengenduran otot. Rajah 6.13 Contoh sendi bergerak (sendi engsel) Rajah 6.14 Fungsi cecair sinovial, rawan dan tendon pada sendi Cecair sinovial berfungsi untuk melicinkan dan membekalkan nutrien kepada rawan. Cecair sinovial juga bertindak sebagai pelincir di dalam sendi. Rawan atau tulang rawan bertindak sebagai kusyen dan pelindung terhadap sendi. Rawan berfungsi untuk mengurangkan geseran. Otot triseps Ligamen Tendon Sendi engsel Radius Ulna Otot biseps Tulang Otot 6.2.1 Tendon ialah tisu penghubung yang menyambungkan otot kepada tulang. Tendon terdiri daripada gabungan gentian yang bersifat kuat dan tidak kenyal. Daya pengecutan otot akan dipindahkan ke tulang melalui tendon. Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 129 BAB06_FA_CR_3.indd 129 16/10/2019 5:20 PM
Kerjaya Sains Pakar Ortopedik Pakar ortopedik ialah doktor pakar yang merawat kecederaan seperti keretakan tulang, kecacatan tulang belakang atau penyakit kemerosotan tulang seperti osteoporosis. Pakar ortopedik membantu pesakit menjalani proses pemulihan sistem otot rangka. Ahli Kiropraktor Ahli kiropraktor ialah pengamal perubatan komplementari yang berkaitan dengan diagnosis dan rawatan gangguan mekanikal, sistem otot, rangka dan tulang belakang. Ahli Fisioterapi Ahli fisioterapi dikenali sebagai jurupulih perubatan anggota atau pegawai pemulihan perubatan. Ahli fisioterapi membantu pesakit mengembalikan dan memastikan setiap fungsi fizikal pesakit berada pada tahap tinggi. Masalah Berkaitan dengan Sendi dan Otot dalam Kehidupan Harian Tajuk: Masalah berkaitan dengan sendi dan otot dalam kehidupan harian. Topik berkaitan: Fungsi sendi dan otot dalam pergerakan Cadangan tempoh masa: 1 minggu Masalah: Antara masalah berkaitan dengan sendi dan otot yang sering berlaku ialah kecederaan pada sendi dan otot yang disebabkan oleh aktiviti fizikal dan sakit lutut dalam kalangan warga tua. Berdasarkan masalah di atas, bincangkan cara masalah-masalah itu boleh dielakkan. Sumber: • Laman web • Bahan rujukan lain yang berkaitan seperti majalah ilmiah berkaitan dengan perubatan dan pemakanan seimbang Menjelaskan cara atau kaedah yang sesuai bagi mencegah berlakunya kecederaan pada sendi dan otot. Hasil dapatan boleh dipersembahkan dalam bentuk PowerPoint. ... ... Aktiviti 6.6 PAK21 Pembelajaran Berasaskan Masalah Pola Pertumbuhan Manusia Pertumbuhan manusia ialah satu proses berlakunya perubahan dari segi saiz, jumlah bilangan sel, berat, bentuk tubuh, fungsi badan dan merupakan satu proses yang kekal dan tidak berbalik. Pertumbuhan ini berlaku disebabkan pertambahan bilangan sel pada tubuh. Pertumbuhan manusia berlaku pada seluruh badan dan berlainan mengikut jantina dan peringkat umur. Rajah 6.15 Peringkat pertumbuhan manusia Bayi Kanak-kanak Remaja Dewasa Tua 6.2.2 6.2.3 130 BAB06_FA_CR_3.indd 130 16/10/2019 5:20 PM
Peringkat Bayi Kadar pertumbuhan tidak secepat semasa pertumbuhan peringkat bayi. Pada peringkat kanak-kanak, kadar pertumbuhan kanak-kanak lelaki adalah lebih cepat berbanding dengan kadar pertumbuhan kanak-kanak perempuan. Makanan yang seimbang amat diperlukan semasa peringkat ini bagi pertumbuhan sel yang seimbang. Peringkat Kanak–kanak Pada peringkat awal remaja 13 – 15 tahun, kedua-dua jantina mengalami pertumbuhan yang pesat. Remaja lelaki akan mengalami pertumbuhan yang perlahan berbanding dengan remaja perempuan. Pada peringkat ini, remaja perempuan kebiasaannya lebih tinggi dan besar berbanding dengan remaja lelaki. Pada peringkat ini juga perubahan ciri-ciri seks sekunder bagi remaja mula berlaku. Pada umur 16 – 18 tahun, kepesatan pertumbuhan akan mula mengurang bagi remaja perempuan dan seterusnya akan berhenti. Hal ini berbeza dengan remaja lelaki yang pertumbuhannya akan terus berlaku sehingga umur 18 – 20 tahun. Atas sebab ini, remaja lelaki biasanya kelihatan lebih besar berbanding dengan remaja perempuan. Peringkat Remaja Peringkat Tua Pada peringkat ini, pertumbuhan manusia hampir berhenti sepenuhnya. Tubuh badan manusia mula menyusut dan mengecil di bahagian-bahagian otot serta kulit mula mengering. Peringkat bayi bermula daripada 0 – 3 tahun. Bayi lelaki dan perempuan mengalami pertumbuhan yang sama. Kadar pertumbuhan bayi lelaki dan bayi perempuan adalah sangat pesat kerana pembahagian sel berlaku dengan pesat. Pada peringkat bayi, keseimbangan makanan adalah penting bagi pertumbuhan yang seimbang. Peringkat Pertumbuhan Manusia 6.2.3 Peringkat Dewasa Pada peringkat dewasa, lelaki dewasa lebih tinggi dan besar daripada perempuan dewasa. Keadaan ini berlaku kerana pertumbuhan lelaki adalah lebih lama berbanding dengan pertumbuhan perempuan. Pada peringkat ini, pertumbuhan manusia akan malar dan hampir sifar. Hal ini bermakna pertumbuhan manusia berhenti kecuali pada bahagian-bahagian yang tertentu seperti kuku, kulit dan rambut. Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 131 BAB06_FA_CR_3.indd 131 16/10/2019 5:20 PM
CHEONG Mari kita lihat graf lengkung pertumbuhan manusia. Apakah bentuk yang anda lihat pada graf itu? Galerileri Sains Penuaan pramatang atau penyakit ‘Progeria’ ialah sejenis penyakit yang jarang-jarang berlaku. Penyakit ini yang berlaku pada peringkat kanak-kanak akan menyebabkan kanak-kanak itu kelihatan seperti orang tua. Galerileri Sains Akil baligh ialah tahap yang berlaku pada peringkat awal remaja. Ciri-ciri seks sekunder mula berkembang dan menjadi jelas, serta organ seks menjadi matang. Rajah 6.16 Graf lengkung pertumbuhan manusia (Sumber: Junior Biology, Learning Space Australia) 6.2.3 6.2.4 Umur (tahun) Ketinggian (cm) Kanak-kanak Remaja Dewasa Orang tua 30 13 20 65 Bayi Pertumbuhan pesat Menjadi perlahan Pertumbuhan pesat Pertumbuhan minimum Pertumbuhan negatif (saiz badan berkurang) Pola Pertumbuhan antara Lelaki dengan Perempuan Kadar pertumbuhan lelaki adalah berbeza daripada kadar pertumbuhan perempuan. Daripada peringkat bayi sehingga peringkat awal kanak-kanak, lelaki dan perempuan membesar pada kadar yang sama. Kemudian, lelaki akan membesar dengan lebih cepat sedikit daripada perempuan bermula pada umur 4 tahun. Perempuan mengalami akil baligh lebih cepat, antara umur 12 hingga 14 tahun. Pada peringkat ini, perempuan membesar lebih cepat daripada lelaki, iaitu lebih tinggi dan lebih berat daripada lelaki yang sebaya. Namun demikian, selepas umur 14 tahun, lelaki akan mengalami pertumbuhan yang lebih pesat berbanding dengan perempuan. Kadar pertumbuhan manusia adalah cepat pada peringkat awal, iaitu di peringkat bayi, selepas itu kadar menjadi perlahan sedikit di peringkat awal kanak-kanak. Kadar pertumbuhan menjadi cepat semula di peringkat remaja, dan menjadi perlahan sekali lagi apabila mencapai tahap dewasa. Corak pertumbuhan ini membentuk satu lengkung berbentuk S (sigmoid) seperti pada Rajah 6.16. Graf lengkung pertumbuhan membolehkan kita menentukan kadar pertumbuhan manusia pada tahap berbeza di sepanjang hayat pertumbuhannya. Untuk manusia, pertumbuhan akan berhenti apabila mencapai kematangan. 132 BAB06_FA_CR_3.indd 132 16/10/2019 5:20 PM
Rajah 6.17 Graf lengkung pertumbuhan untuk lelaki dan perempuan Praktis Formatif Praktis Formatif 6.2 1. Nyatakan dua parameter yang boleh digunakan untuk mengukur kadar pertumbuhan manusia. 2. Huraikan bentuk lengkung pertumbuhan bagi lelaki dan perempuan. 3. Huraikan kesan gizi makanan terhadap kadar pertumbuhan secara ringkas. 4. Bagaimanakah kadar pertumbuhan dapat diukur? Sokongan, Pertumbuhan dan Kestabilan dalam Tumbuhan 6.3 Mengapakah tumbuhan memerlukan sokongan? Sokongan membantu tumbuhan berdiri tegak bagi mendapatkan cahaya matahari. Sistem sokongan memastikan daun terdedah kepada cahaya matahari dan dapat melakukan proses fotosintesis. Sokongan juga perlu bagi menampung berat tumbuhan dan menyediakan kekuatan untuk menentang tiupan angin. Sokongan utama bagi tumbuhan ialah batang dan akar. Batang tumbuhan menyokong berat batang itu sendiri dan juga berat daun, bunga dan buah. Akar memberikan sokongan kepada tumbuhan dengan mencengkam tanah. Ada sesetengah tumbuhan juga mempunyai akar di atas tanah untuk memberikan sokongan kepada tumbuhan. Galerileri Sains Semasa pemeriksaan bayi dan kanak-kanak di klinik kesihatan atau hospital, ciri-ciri seperti jisim badan, tinggi dan ukur lilit kepala ialah ukuran yang biasa diambil oleh jururawat atau doktor untuk mengetahui perkembangan pertumbuhan bayi dan kanak-kanak. 6.2.4 6.3.1 Gambar foto 6.9 Sistem sokongan utama dalam tumbuhan Umur (tahun) Ketinggian (cm) Lelaki 20 50 70 90 110 130 150 170 190 4 6 8 10 12 14 16 18 Perempuan Batang Akar Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 133 BAB06_FA_CR_3.indd 133 16/10/2019 5:20 PM
Sistem Sokongan Tumbuhan Darat dan Akuatik Tumbuhan Darat Tumbuh-tumbuhan daratan boleh dibahagikan kepada: (a) tumbuhan berkayu (b) tumbuhan herba (tidak berkayu) Tumbuhan berkayu biasanya besar dan tinggi seperti pokok rambutan dan pokok angsana. Sistem sokongan bagi tumbuhan berkayu ialah tisu berkayu yang keras, kuat dan tegar. Tisu ini dibina daripada lignin, iaitu bahan kompleks yang tegar dan keras. Tumbuhan tidak berkayu bergantung pada air yang tersimpan di dalam sel batang untuk sokongan. Tumbuhan ini mendapat sokongan daripada kesegahan sel. Batang tumbuhan tidak berkayu adalah lembut dan layu jika kekurangan air. Sesetengah tumbuhan membentuk struktur khas untuk memberikan sokongan tambahan atau untuk memanjat pada sokongan lain untuk memperoleh cahaya matahari. Sokongan tambahan pada tumbuhan berkayu adalah seperti akar banir, akar sokong dan akar jangkang. Bagi tumbuhan tidak berkayu pula, sokongan tambahan ialah sulur paut, akar cengkam dan batang berongga. Gambar foto 6.10 Ciri-ciri tambahan yang memberi sokongan kepada tumbuhan Akar banir terdapat pada pokok yang besar dan tinggi seperti pokok durian dan pokok angsana. Akar sokong ialah akar-akar yang tumbuh daripada batang atau dahan ke dalam tanah untuk menyokong tumbuhan. Akar jenis ini ada pada pokok banyan, pokok pandan dan pokok ara. Akar jangkang menyokong pokok bakau yang hidup dalam kawasan paya. Akar cengkam mencengkam pada tumbuhan atau struktur lain untuk sokongan. Akar cengkam terdapat pada pokok orkid dan pokok deduit. Sulur paut ialah struktur halus dan berlingkar yang melilit tumbuhan lain atau objek untuk sokongan. Sulur paut ada pada pokok timun, peria dan labu. 6.3.1 134 BAB06_FA_CR_3.indd 134 16/10/2019 5:20 PM
Menentukan Usia Tumbuhan Berkayu Terdapat beberapa cara untuk menentukan usia tumbuhan berkayu. Cara yang paling biasa adalah dengan menentukan gelang pertumbuhan yang ada di dalam batang tumbuhan. Gambar foto 6.12 dan Rajah 6.18 menunjukkan cara mengira gelang pertumbuhan yang terdapat di dalam batang tumbuhan berkayu. Tumbuhan Akuatik Tumbuhan akuatik tidak mempunyai tisu berkayu untuk sokongan seperti tumbuhan darat. Tumbuhan akuatik mendapat sokongan utama daripada daya apungan air. Selain itu, tumbuhan akuatik juga mempunyai batang dan daun yang mempunyai tisu aerenkima. Tisu aerenkima terdiri daripada sel yang berdinding nipis dan membentuk ruang-ruang udara di dalam tumbuhan akuatik. Keapungan tumbuhan dibantu dengan adanya ruang-ruang udara ini. Bagi sesetengah tumbuhan akuatik, tumbuhan itu membengkak dan mempunyai batang berongga dan besar bagi menambah daya apungan seperti pokok keladi bunting dan teratai. Gambar foto 6.12 Cara mengira gelang pertumbuhan yang dilihat di dalam batang tumbuhan berkayu yang telah ditebang 6.3.1 6.3.2 Gambar foto 6.11 Contoh tumbuhan akuatik (a) Keladi bunting (b) Teratai 1 2 3 4 5 6 7 Tisu Aerenkima http://bukutekskssm. my/Sains/T4/ Hlm135.jpg INFORMASI Cara pertama 1. Pokok yang ingin ditentukan usianya akan ditebang. 2. Pokok dipotong merentasi batang seperti pada Gambar foto 6.12. 3. Gelang yang terdapat pada batang pokok dikira. 4. Satu gelang mewakili satu tahun. Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 135 BAB06_FA_CR_3.indd 135 16/10/2019 5:20 PM
Rajah 6.18 Cara mengira gelang pertumbuhan yang terdapat di dalam batang tumbuhan berkayu yang ditebuk Galerileri Sains Pokok berkayu yang tinggi seperti pokok balak (pokok cengal) mempunyai akar banir yang tumbuh melebar di atas permukaan tanah dan akar tunjang yang menusuk jauh ke dalam bumi. Ukuran lilitan batang biasanya besar untuk memastikannya stabil dan kuat. Menghubungkaitkan Sistem Sokongan dan Kestabilan dalam Tumbuhan Sesuatu tumbuhan dikatakan stabil pada kedudukannya jika tidak mudah tumbang. Kestabilan tumbuhan dipengaruhi oleh pusat graviti dan keluasan tapak. Semakin rendah pusat graviti, semakin stabil tumbuhan itu. Bolehkah anda ramalkan antara pokok bunga kertas dengan pokok durian, yang manakah lebih stabil dari segi kedudukan pusat graviti? Cara kedua 1. Pokok tidak ditebang tetapi dikorek menggunakan gerudi khas. 2. Pokok digerudi sehingga 75% mata gerudi atau separuh ukur lilit pokok. 3. Mata gerudi dikeluarkan dan gegelang pertumbuhan dikira. 4. Cara ini akan menyelamatkan pokok daripada ditebang. Tujuan: Mengkaji hubung kait antara sistem sokongan dengan kestabilan dalam tumbuhan. Bahan: Pokok keembung (tumbuhan herba), pokok teratai (tumbuhan akuatik), bunga raya (tumbuhan berkayu), kertas A4, pensel Arahan: 1. Jalankan aktiviti ini dalam kumpulan. 2. Kumpul maklumat tentang sistem sokongan tumbuh-tumbuhan yang dibekalkan iaitu pokok keembung, pokok teratai dan pokok bunga raya. 3. Buat hubung kait cara sistem sokongan tumbuhan yang dikaji membantu kestabilan tumbuhan tersebut. 4. Buat buku portfolio berdasarkan maklumat yang dikumpulkan tadi. 5. Bentangkan dapatan maklumat tersebut di hadapan rakan-rakan anda. ... ... Aktiviti 6.7 PAK21 Pembentangan Hasil Sendiri 6.3.2 6.3.3 Menentukan Usia Pokok http://bukutekskssm. my/Sains/T4/ Hlm136.mp4 VIDEO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 136 BAB06_FA_CR_3.indd 136 16/10/2019 5:20 PM
Pola Pertumbuhan Tumbuhan Praktis Formatif Praktis Formatif 6.3 1. Mengapakah tumbuhan memerlukan sokongan? 2. Apakah perbezaan antara sokongan tumbuhan darat dengan tumbuhan akuatik? Terangkan. 3. Bagaimanakah tumbuhan herba mendapatkan sokongan? Tujuan: Mengkaji pola pertumbuhan anak benih kacang hijau. Pernyataan masalah: Apakah pola pertumbuhan anak benih kacang hijau? Hipotesis: Pola pertumbuhan anak benih kacang hijau adalah berbentuk sigmoid. Pemboleh ubah: (a) dimanipulasikan: Masa (b) bergerak balas: Ketinggian anak benih (c) dimalarkan: Jenis anak benih Bahan: Biji benih kacang hijau, kapas, air Radas: Piring Petri, penyepit, pembaris Prosedur: 1. Rendamkan tiga biji benih kacang hijau di dalam piring Petri berisi air sampai kembang. 2. Simpan radas di tempat gelap selama satu malam. 3. Pindahkan anak benih kacang hijau yang telah tumbuh ke dalam piring Petri lain yang berisi kapas lembap. 4. Ukur panjang setiap anak benih kacang hijau menggunakan pembaris. 5. Ulangi langkah 4 setiap hari sehingga tujuh hari dan rekod ketinggian anak benih kacang hijau dalam jadual. 6. Hitung purata ketinggian anak benih kacang hijau dan catat dalam jadual di bawah. 7. Plotkan graf ketinggian anak benih pokok kacang hijau (mm) melawan masa (hari). Keputusan: Masa (hari) Ketinggian (mm) Anak benih 1 Anak benih 2 Anak benih 3 Purata 0 1 2 3 4 5 6 7 Kesimpulan: Adakah hipotesis eksperimen ini diterima? Apakah kesimpulan eksperimen ini? Soalan: 1. Berikan ulasan tentang bentuk graf yang telah diplotkan. 2. Kaitkan pertumbuhan anak benih dengan bentuk graf. Eksperimen 6.2 6.3.4 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 137 BAB06_FA_CR_3.indd 137 16/10/2019 5:20 PM
Rumusan Tumbuhan SOKONGAN, PERGERAKAN DAN PERTUMBUHAN Manusia Pertumbuhan Pergerakan Sendi Otot Kecederaan Sakit lutut Rangka luar Rangka hidrostatik Sistem sokongan tumbuhan darat Sistem sokongan tumbuhan akuatik Hubung kait sistem sokongan dengan kestabilan Pola pertumbuhan Vertebrata darat Burung Haiwan Rangka dalam Vertebrata akuatik Fungsi Masalah Lelaki Perempuan Pola pertumbuhan manusia 138 BAB06_FA_CR_3.indd 138 16/10/2019 5:20 PM
Praktis Sumatif Praktis Sumatif 6 1. Rajah 1 menunjukkan sistem otot manusia. Rajah 1 (a) (i) Namakan struktur yang berlabel R. Selepas mempelajari bab ini, anda dapat: 6.1 Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Haiwan Menjelaskan jenis sokongan pada haiwan dengan contoh. Menghubungkaitkan saiz rangka luar dengan pertumbuhan. Menghubungkaitkan rangka hidrostatik dengan pergerakan. Menghuraikan fungsi rangka dalam bagi haiwan. Mencerakinkan sistem rangka manusia. Menjalankan eksperimen untuk membandingkan kekuatan tulang yang padat dan tulang yang berongga. Menghubungkaitkan sistem sokongan dengan faktor kestabilan haiwan. 6.2 Pergerakan dan Pertumbuhan Manusia Menerangkan fungsi sendi dan otot dalam pergerakan. Menjanakan idea tentang masalah berkaitan sendi dan otot dalam kehidupan harian. Menerangkan pola pertumbuhan manusia. Membandingkan dan membezakan pola pertumbuhan antara lelaki dengan perempuan. 6.3 Sokongan, Pertumbuhan dan Kestabilan dalam Tumbuhan Menerangkan sistem sokongan tumbuhan darat dan akuatik. Menentukan usia tumbuhan berkayu. Menghubungkaitkan sistem sokongan dan kestabilan dalam tumbuhan. Menjalankan eksperimen untuk mendapatkan pola pertumbuhan tumbuhan. Refleksi Kendiri Refleksi Kendiri Soalan Objektif http://bukutekskssm. my/Sains/T4/K6 KUIZ R Sokongan, Pergerakan dan Pertumbuhan Bab 6 139 BAB06_FA_CR_3.indd 139 16/10/2019 5:20 PM