NOTA BIOLOGI TINGKATAN 4 BAB 12

Ringkasan Komprehensif (Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 12: Koordinasi Dan Gerak Balas Dalam Manusia)

Bab ini mengupas secara mendalam mengenai sistem koordinasi dan gerak balas dalam tubuh manusia, yang didalangi oleh sistem saraf dan sistem endokrin. Kedua-dua sistem ini bekerjasama untuk mengesan rangsangan dan menghasilkan gerak balas yang sesuai, sekali gus mengekalkan homeostasis dan memastikan kemandirian organisma.

1. Asas Koordinasi dan Gerak Balas

Proses koordinasi bermula dengan rangsangan, iaitu sebarang perubahan dalam persekitaran dalaman atau luaran. Rangsangan ini dikesan oleh reseptor, sel deria khas yang menukarkan rangsangan kepada impuls saraf. Impuls ini kemudian dihantar ke pusat integrasi (otak atau saraf tunjang), di mana maklumat diproses dan satu gerak balas yang sesuai ditentukan. Akhir sekali, arahan dihantar kepada efektor (otot atau kelenjar) untuk menghasilkan gerak balas.

• Rangsangan Luar: Cahaya, bunyi, bau, rasa, suhu, tekanan dan sentuhan.

• Rangsangan Dalam: Perubahan tekanan osmosis darah, suhu badan dan aras gula darah.

• Jenis Reseptor:

    ◦ Fotoreseptor: Mengesan cahaya.

    ◦ Termoreseptor: Mengesan perubahan suhu.

    ◦ Kemoreseptor: Mengesan bahan kimia.

    ◦ Baroreseptor: Mengesan perubahan tekanan.

    ◦ Mekanoreseptor: Mengesan sentuhan dan tekanan.

    ◦ Nosiseptor: Mengesan kesakitan.

2. Sistem Saraf

Sistem saraf manusia adalah rangkaian neuron yang kompleks, terbahagi kepada dua bahagian utama:

• Sistem Saraf Pusat (SSP): Terdiri daripada otak dan saraf tunjang. Ia berfungsi sebagai pusat integrasi utama.

    ◦ Otak: Pusat koordinasi dan kawalan yang terdiri daripada serebrum, serebelum, hipotalamus, medula oblongata, dan kelenjar pituitari.

        ▪ Serebrum: Mengawal tindakan terkawal, emosi, personaliti, dan keupayaan mental tinggi seperti pembelajaran dan ingatan.

        ▪ Serebelum: Mengekalkan keseimbangan badan dan koordinasi pergerakan otot.

        ▪ Hipotalamus: Mengawal atur homeostasis (suhu badan, keseimbangan air, tekanan darah) dan menghubungkan sistem saraf dengan sistem endokrin.

        ▪ Medula Oblongata: Mengawal tindakan luar kawal seperti denyutan jantung, pernafasan, dan peristalsis.

        ▪ Kelenjar Pituitari: Kelenjar utama sistem endokrin yang mengawal kelenjar lain.

    ◦ Saraf Tunjang: Terkandung dalam turus vertebra, ia mengawal tindakan refleks dan menghubungkan otak dengan sistem saraf periferi.

• Sistem Saraf Periferi (SSP): Terdiri daripada saraf kranium (12 pasang) dan saraf spina (31 pasang). Ia menghubungkan reseptor dan efektor kepada SSP. Terbahagi kepada:

    ◦ Sistem Saraf Soma: Mengawal tindakan terkawal.

    ◦ Sistem Saraf Autonomi: Mengawal tindakan luar kawal.

3. Neuron dan Sinaps

Neuron ialah unit asas sistem saraf. Strukturnya terdiri daripada badan sel, dendrit, akson, salut mielin, nodus Ranvier, dan bonggol sinaps. Terdapat tiga jenis neuron:

• Neuron Deria: Menghantar impuls dari reseptor ke SSP.

• Neuron Geganti: Menghubungkan neuron deria dengan neuron motor dalam SSP.

• Neuron Motor: Menghantar impuls dari SSP ke efektor.

Impuls saraf dipindahkan antara neuron di celah sempit yang dipanggil sinaps. Proses ini melibatkan pembebasan bahan kimia yang dikenali sebagai neurotransmiter (cth: asetilkolina, noradrenalina) dari bonggol sinaps, yang meresap merentasi sinaps untuk merangsang neuron berikutnya.

4. Tindakan Terkawal dan Luar Kawal

• Tindakan Terkawal: Tindakan yang disedari dan dilakukan mengikut kehendak, dikawal oleh korteks serebrum (cth: berjalan, bercakap).

• Tindakan Luar Kawal: Tindakan automatik yang berlaku tanpa disedari, dikawal oleh medula oblongata dan hipotalamus (cth: denyutan jantung).

• Tindakan Refleks: Sejenis tindakan luar kawal yang sangat pantas dan spontan untuk melindungi badan daripada bahaya. Laluan impuls dalam tindakan refleks dipanggil arka refleks. Ia boleh melibatkan dua neuron (cth: sentakan lutut) atau tiga neuron (cth: menarik tangan dari objek panas).

5. Sistem Endokrin

Sistem endokrin terdiri daripada kelenjar tanpa duktus yang merembeskan hormon terus ke dalam aliran darah. Hormon bertindak sebagai pengutus kimia yang hanya memberi kesan kepada sel sasaran spesifik. Sistem ini bertindak lebih perlahan berbanding sistem saraf tetapi kesannya berpanjangan. Kelenjar utama termasuk:

• Hipotalamus: Merembes GnRH.

• Kelenjar Pituitari: Kelenjar utama yang merembes hormon seperti GH, FSH, LH, TSH, ADH, dan oksitosin.

• Kelenjar Tiroid: Merembes tiroksina untuk mengawal kadar metabolisme.

• Pankreas: Merembes insulin (menurunkan glukosa darah) dan glukagon (menaikkan glukosa darah).

• Kelenjar Adrenal: Merembes adrenalina (untuk situasi cemas) dan aldosteron.

• Ovari (Perempuan): Merembes estrogen dan progesteron.

• Testis (Lelaki): Merembes testosteron.

6. Isu Kesihatan

• Berkaitan Sistem Saraf: Penyakit seperti Alzheimer, Parkinson, Epilepsi, Sklerosis Berganda, dan Autisme. Penyalahgunaan dadah dan alkohol juga mengganggu koordinasi saraf, menyebabkan halusinasi, melambatkan gerak balas, atau merangsang sistem saraf secara berlebihan.

• Berkaitan Sistem Endokrin: Ketidakseimbangan hormon menyebabkan penyakit seperti Diabetes Melitus (kekurangan insulin), Diabetes Insipidus (kekurangan ADH), Hipotiroidisme (kekurangan tiroksina), Hipertiroidisme (lebihan tiroksina), Kekerdilan (kekurangan GH), dan Kegergasian (lebihan GH).

Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)

1. Soalan: Mengapakah tindakan refleks penting untuk kemandirian manusia? Huraikan dengan memberikan contoh. 

Jawapan: Tindakan refleks adalah penting untuk kemandirian kerana ia menghasilkan gerak balas yang sangat pantas dan spontan terhadap rangsangan yang berpotensi membahayakan. Gerak balas ini berlaku tanpa perlu menunggu arahan daripada otak, yang mungkin mengambil masa lebih lama untuk memproses maklumat. Kelewatan ini boleh menyebabkan kecederaan serius. Sebagai contoh, apabila seseorang secara tidak sengaja tersentuh objek yang sangat panas, arka refleks menyebabkan tangan ditarik balik serta-merta. Tindakan pantas ini mengelakkan atau mengurangkan kerosakan tisu akibat terbakar.

2. Soalan: Penyakit Sklerosis Berganda (Multiple Sclerosis) berlaku akibat kerosakan pada salut mielin. Ramalkan dan jelaskan kesan kerosakan ini terhadap penghantaran impuls saraf pesakit. 

Jawapan: Salut mielin berfungsi sebagai penebat dan membolehkan impuls saraf “melompat” dari satu nodus Ranvier ke nodus berikutnya, yang mempercepatkan penghantarannya. Sekiranya salut mielin rosak, seperti dalam kes Sklerosis Berganda, penebatan akson akan terganggu. Ini menyebabkan penghantaran impuls saraf menjadi sangat perlahan atau terhalang sepenuhnya. Akibatnya, pesakit akan mengalami masalah dalam koordinasi, pergerakan otot yang lemah, kehilangan keseimbangan, dan masalah deria kerana komunikasi antara otak dan bahagian badan yang lain menjadi tidak efisien.

3. Soalan: Huraikan bagaimana sistem saraf dan sistem endokrin bekerjasama apabila seseorang dikejar oleh seekor anjing garang. 

Jawapan: Apabila seseorang dikejar anjing (situasi cemas “lawan atau lari”), kedua-dua sistem bertindak serentak:

    ◦ Sistem Saraf: Rangsangan (melihat anjing) dikesan oleh fotoreseptor di mata. Impuls saraf dihantar ke otak. Otak mentafsir situasi sebagai bahaya dan hipotalamus menghantar impuls saraf terus ke medula adrenal.

    ◦ Sistem Endokrin: Rangsangan daripada hipotalamus menyebabkan medula adrenal merembeskan hormon adrenalina dan noradrenalina ke dalam darah.

    ◦ Gerak Balas Bersepadu: Adrenalina menyebabkan peningkatan kadar denyutan jantung, kadar pernafasan, tekanan darah, dan aras glukosa darah. Jantung mengepam lebih banyak darah beroksigen dan glukosa ke otot rangka, menyediakan tenaga tambahan untuk berlari dengan lebih laju. Ini adalah contoh bagaimana gerak balas pantas sistem saraf (pengesanan) mencetuskan tindak balas hormon (persediaan badan) untuk menangani kecemasan.

4. Soalan: Seorang individu menunjukkan simptom seperti kerap membuang air kencing dalam kuantiti yang banyak dan sentiasa berasa haus, tetapi aras gula dalam darahnya normal. Apakah kemungkinan isu kesihatan yang dihadapinya dan hormon apakah yang terlibat? Jelaskan. 

Jawapan: Individu tersebut berkemungkinan menghidap Diabetes Insipidus. Penyakit ini disebabkan oleh kegagalan lobus posterior kelenjar pituitari untuk merembeskan hormon antidiuresis (ADH) yang mencukupi. Hormon ADH berfungsi untuk merangsang penyerapan semula air di tubul ginjal. Apabila ADH tidak mencukupi, ginjal tidak dapat menyerap semula air secukupnya, menyebabkan penghasilan air kencing yang sangat banyak dan cair. Kehilangan air yang banyak ini menyebabkan pesakit sentiasa berasa haus (untuk menggantikan cecair yang hilang) dan mengalami penyahhidratan jika tidak minum air yang mencukupi.

5. Soalan: Mengapakah pengambilan alkohol secara berlebihan boleh menyebabkan seseorang hilang keseimbangan, mempunyai pertuturan yang tidak jelas, dan masa gerak balas yang lambat? 

Jawapan: Alkohol ialah sejenis dadah penenang (depresen) yang melambatkan aktiviti sistem saraf pusat. Ia memberi kesan kepada beberapa bahagian otak:

    ◦ Serebelum: Alkohol menjejaskan fungsi serebelum yang mengawal keseimbangan dan koordinasi motor. Ini menyebabkan seseorang berjalan terhuyung-hayang dan sukar melakukan pergerakan yang tepat.

    ◦ Serebrum: Alkohol mengganggu fungsi korteks serebrum yang terlibat dalam pemikiran, pertimbangan, dan kawalan pertuturan, menyebabkan pertuturan menjadi tidak jelas.

    ◦ Penghantaran Impuls: Secara amnya, alkohol melambatkan pemindahan impuls saraf merentasi sinaps. Ini melambatkan masa yang diambil untuk otak memproses maklumat dan menghantar arahan kepada efektor, menyebabkan masa gerak balas menjadi sangat perlahan. Oleh sebab itu, pemandu yang mabuk sangat berbahaya di jalan raya.