Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 6: Pembahagian Sel
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 6: Pembahagian Sel)
Bab ini meneroka proses asas pembahagian sel, yang penting untuk pertumbuhan, pembaikan, dan pembiakan organisma. Pembahagian sel terdiri daripada dua peringkat utama: kariokinesis (pembahagian nukleus) dan sitokinesis (pembahagian sitoplasma). Sel dalam organisma dibahagikan kepada sel soma (sel badan) dan sel gamet (sel pembiakan). Sel soma adalah diploid (2n), mengandungi dua set kromosom (satu set paternal dari induk jantan dan satu set maternal dari induk betina), manakala sel gamet adalah haploid (n), mengandungi hanya satu set kromosom.
Kitar Sel adalah turutan kejadian yang melibatkan penggandaan DNA dan pembahagian sel, yang terdiri daripada dua fasa utama: interfasa dan fasa M. Interfasa, fasa paling panjang, dibahagikan kepada tiga peringkat:
1. Fasa G1: Sel membesar dan komponen sel seperti mitokondrion disintesis.
2. Fasa S: Sintesis dan replikasi DNA berlaku, di mana setiap kromosom mengganda menjadi dua kromatid kembar.
3. Fasa G2: Sel terus membesar dan mengumpul tenaga sebagai persediaan untuk pembahagian.
Fasa M terdiri daripada mitosis dan sitokinesis. Mitosis ialah proses pembahagian nukleus yang menghasilkan dua nukleus anak dengan kandungan genetik yang sama dengan sel induk. Ia berlaku dalam empat peringkat berurutan:
1. Profasa: Kromatin memendek menjadi kromosom, membran nukleus terurai, dan gentian gelendong terbentuk.
2. Metafasa: Kromosom tersusun di satah khatulistiwa.
3. Anafasa: Kromatid kembar berpisah dan bergerak ke kutub sel yang bertentangan.
4. Telofasa: Kromosom menjadi kromatin semula, membran nukleus baharu terbentuk, dan proses ini diikuti oleh sitokinesis.
Mitosis adalah penting untuk perkembangan embrio, pertumbuhan, penyembuhan luka, penjanaan semula (contohnya ekor cicak), dan pembiakan aseks (contohnya pertunasan dalam hidra). Sitokinesis berbeza antara sel haiwan (pencerutan membran plasma) dan sel tumbuhan (pembentukan plat sel).
Meiosis ialah proses pembahagian sel dalam organ pembiakan yang menghasilkan gamet haploid daripada sel induk diploid. Proses ini penting untuk pembentukan gamet (gametogenesis), menghasilkan variasi genetik melalui pindah silang, dan mengekalkan bilangan kromosom diploid dari generasi ke generasi. Meiosis terdiri daripada dua pembahagian: Meiosis I dan Meiosis II.
• Meiosis I: Memisahkan pasangan kromosom homolog. Peringkat utamanya ialah profasa I (di mana sinapsis dan pindah silang berlaku), metafasa I, anafasa I, dan telofasa I. Hasilnya ialah dua sel anak haploid.
• Meiosis II: Menyerupai mitosis, di mana kromatid kembar dipisahkan. Peringkatnya ialah profasa II, metafasa II, anafasa II, dan telofasa II. Hasil akhirnya ialah empat sel anak haploid yang berbeza dari segi genetik.
Isu Kesihatan boleh timbul akibat ketidaknormalan pembahagian sel. Mitosis yang tidak terkawal boleh menyebabkan pembentukan tumor, yang boleh menjadi benigna (tidak berbahaya) atau malignan (kanser). Kanser boleh merebak dan memusnahkan sel normal. Ketidaknormalan semasa meiosis, seperti tak disjunksi (kegagalan kromosom berpisah), boleh menyebabkan penyakit genetik seperti Sindrom Down (Trisomi 21), di mana individu mempunyai 47 kromosom.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Anafasa | Peringkat dalam mitosis atau meiosis di mana kromatid kembar atau kromosom homolog berpisah dan bergerak ke kutub sel yang bertentangan. |
| Bivalen | Sepasang kromosom homolog yang berpasangan semasa profasa I meiosis. Juga dikenali sebagai tetrad. |
| Diploid (2n) | Keadaan sel yang mempunyai dua set kromosom (satu set paternal dan satu set maternal). |
| Fasa G1, S, G2 | Peringkat-peringkat dalam interfasa. G1 (pertumbuhan sel), S (sintesis DNA), dan G2 (persediaan akhir untuk pembahagian). |
| Fasa M | Fasa dalam kitar sel yang merangkumi mitosis dan sitokinesis. |
| Gamet | Sel pembiakan (contohnya sperma dan ovum) yang bersifat haploid. |
| Gentian Gelendong | Struktur bebenang protein yang terbentuk semasa pembahagian sel untuk memisahkan kromosom. |
| Haploid (n) | Keadaan sel yang mempunyai hanya satu set kromosom. |
| Interfasa | Fasa paling panjang dalam kitar sel, terdiri daripada fasa G1, S, dan G2, di mana sel tumbuh dan DNA direplikasi. |
| Kanser | Tumor malignan yang disebabkan oleh pembahagian sel yang tidak terkawal dan boleh merebak serta memusnahkan tisu normal. |
| Kariokinesis | Proses pembahagian nukleus sel. |
| Kiasma | Titik persilangan antara kromatid bukan seiras di mana proses pindah silang berlaku. |
| Kromatin | Kromosom yang wujud dalam bentuk bebenang halus dan panjang di dalam nukleus semasa interfasa. |
| Kromatid Kembar | Dua bebenang seiras pada satu kromosom yang terhasil selepas replikasi DNA dan terikat pada sentromer. |
| Kromosom Anak | Istilah yang merujuk kepada kromatid selepas ia berpisah semasa anafasa. |
| Kromosom Homolog | Sepasang kromosom (satu dari induk jantan, satu dari induk betina) yang mempunyai ciri struktur, saiz, dan susunan gen yang serupa. |
| Kromosom Maternal | Kromosom yang diwarisi daripada induk betina. |
| Kromosom Paternal | Kromosom yang diwarisi daripada induk jantan. |
| Meiosis | Proses pembahagian sel yang menghasilkan empat sel anak haploid (gamet) daripada satu sel induk diploid. |
| Metafasa | Peringkat dalam mitosis atau meiosis di mana kromosom tersusun di satah khatulistiwa sel. |
| Mitosis | Proses pembahagian nukleus yang menghasilkan dua nukleus anak yang seiras dari segi genetik dengan sel induk. |
| Pindah Silang | Pertukaran bahan genetik antara kromatid-kromatid bukan seiras pada kromosom homolog semasa profasa I meiosis. |
| Profasa | Peringkat pertama mitosis atau meiosis di mana kromatin memendek menjadi kromosom dan gentian gelendong terbentuk. |
| Sel Soma | Semua sel badan dalam organisma selain daripada sel gamet. Bersifat diploid. |
| Sentromer | Kawasan di mana dua kromatid kembar terikat bersama pada satu kromosom. |
| Sindrom Down | Penyakit genetik yang disebabkan oleh kehadiran kromosom tambahan pada set ke-21 (Trisomi 21). |
| Sinapsis | Proses berpasangan kromosom homolog untuk membentuk bivalen semasa profasa I meiosis. |
| Sitokinesis | Proses pembahagian sitoplasma untuk membentuk sel anak yang lengkap. |
| Tak Disjunksi | Kegagalan kromosom homolog atau kromatid kembar untuk berpisah dengan betul semasa anafasa I atau anafasa II meiosis. |
| Telofasa | Peringkat terakhir mitosis atau meiosis di mana membran nukleus terbentuk semula di sekeliling set kromosom di setiap kutub sel. |
| Tumor | Jisim sel yang terhasil daripada pembahagian sel yang tidak terkawal. Boleh jadi benigna atau malignan. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan KBAT (Kemahiran Berfikir Aras Tinggi)
1. Soalan: Ramalkan apakah yang akan berlaku pada sel haiwan jika gentian gelendong gagal terbentuk sepenuhnya semasa mitosis.
Jawapan: Jika gentian gelendong gagal terbentuk, kromosom tidak akan dapat tersusun dengan betul di satah khatulistiwa semasa metafasa. Seterusnya, kromatid kembar tidak akan dapat dipisahkan dan ditarik ke kutub sel yang bertentangan semasa anafasa. Ini akan mengakibatkan pembahagian sel yang tidak lengkap atau menghasilkan sel anak dengan bilangan kromosom yang tidak normal, yang berkemungkinan besar tidak dapat berfungsi dan akan mati.
2. Soalan: Organisma seperti hidra membiak secara aseks melalui pertunasan (mitosis), manakala manusia membiak secara seks (melibatkan meiosis). Terangkan mengapa anak hidra adalah seiras dengan induknya, manakala anak manusia menunjukkan variasi.
Jawapan: Anak hidra adalah seiras dengan induknya kerana ia dihasilkan melalui mitosis, di mana sel anak menerima kandungan genetik yang sama persis dengan sel induk. Tiada pencampuran bahan genetik berlaku. Sebaliknya, pembiakan manusia melibatkan meiosis untuk menghasilkan gamet. Semasa profasa I meiosis, proses pindah silang berlaku antara kromosom homolog, yang menghasilkan kombinasi gen baharu. Tambahan pula, penyusunan rawak kromosom homolog semasa metafasa I dan persenyawaan rawak antara gamet jantan dan betina menghasilkan variasi genetik yang ketara pada anak.
3. Soalan: Seorang petani menggunakan teknik pengkulturan tisu untuk menghasilkan sejumlah besar pokok pisang daripada baka berkualiti tinggi dalam masa yang singkat. Bincangkan satu kelebihan utama dan satu kelemahan potensi kaedah ini untuk pertanian komersial.
Jawapan:
◦ Kelebihan: Kelebihan utama ialah petani dapat menghasilkan beribu-ribu anak pokok yang seiras dari segi genetik (klon) dalam tempoh yang singkat. Ini memastikan semua pokok mempunyai ciri-ciri yang dikehendaki seperti buah yang berkualiti tinggi dan rintangan terhadap penyakit tertentu, membawa kepada hasil tuaian yang seragam dan boleh dijangka.
◦ Kelemahan: Oleh kerana semua pokok adalah seiras dari segi genetik, tiada variasi genetik dalam populasi tersebut. Jika muncul penyakit baharu atau perubahan persekitaran yang drastik yang mana baka tersebut tidak mempunyai rintangan, keseluruhan tanaman berisiko untuk musnah serentak.
4. Soalan: Huraikan bagaimana kegagalan sistem kawalan kitar sel boleh membawa kepada pembentukan kanser dan penyebarannya ke bahagian badan yang lain.
Jawapan: Kitar sel dikawal oleh sistem kawalan pada setiap fasa untuk memastikan pembahagian berlaku dengan sempurna. Jika sistem kawalan ini gagal berfungsi (akibat faktor seperti radiasi atau bahan kimia karsinogen), sel boleh mula membahagi secara berterusan dan tidak terkawal. Ini membawa kepada pembentukan tumor. Jika tumor itu malignan (kanser), sel-selnya boleh memecah keluar, memasuki salur darah atau salur limfa, dan merebak ke bahagian badan yang lain untuk membentuk tumor baharu. Proses ini memusnahkan sel-sel normal di sekelilingnya dan mengganggu fungsi tisu serta organ.
5. Soalan: Seorang individu didiagnosis dengan Sindrom Down. Dengan merujuk kepada proses meiosis, terangkan secara terperinci bagaimana keadaan kromosom individu ini boleh berlaku. Jawapan: Sindrom Down, atau Trisomi 21, berlaku akibat peristiwa tak disjunksi semasa meiosis. Tak disjunksi ialah kegagalan kromosom untuk berpisah dengan betul. Ini boleh berlaku semasa anafasa I (apabila pasangan kromosom homolog gagal berpisah) atau anafasa II (apabila kromatid kembar gagal berpisah). Akibatnya, satu gamet (sama ada sperma atau ovum) akan menerima kromosom nombor 21 yang berlebihan (n+1 = 24 kromosom). Jika gamet abnormal ini bersenyawa dengan gamet normal (n = 23 kromosom), zigot yang terhasil akan mempunyai bilangan kromosom sebanyak 47 (2n+1), dengan tiga salinan kromosom nombor 21, dan bukannya dua salinan yang normal.