Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 14: Sokongan Dan Pergerakan Dalam Manusia Dan Haiwan
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 14: Sokongan Dan Pergerakan Dalam Manusia Dan Haiwan)
Bab ini meneroka sistem sokongan dan pergerakan dalam manusia dan haiwan, merangkumi tiga jenis rangka utama: rangka hidrostatik (cth., cacing tanah), rangka luar (cth., belalang), dan rangka dalam (cth., manusia). Sistem rangka ini penting untuk sokongan, perlindungan organ, mengekalkan bentuk badan, dan pergerakan untuk mencari makanan, pasangan, atau melarikan diri daripada ancaman.
Sistem rangka manusia terbahagi kepada rangka paksi (tengkorak, turus vertebra, sternum, tulang rusuk) dan rangka apendaj (lengkungan pektoral, lengkungan pelvis, tulang lengan, tulang kaki). Turus vertebra terdiri daripada beberapa jenis vertebra dengan ciri-ciri unik: serviks (termasuk atlas dan axis), toraks, lumbar, sakrum, dan kaudal.
Tulang-tulang dihubungkan oleh sendi, yang dikelaskan kepada tiga jenis: sendi tidak bergerak (sutur di tengkorak), sendi bergerak sedikit (cakera rawan antara vertebra), dan sendi bebas bergerak. Sendi bebas bergerak, seperti sendi lesung (bahu, punggung) dan sendi engsel (siku, lutut), mempunyai struktur kompleks yang merangkumi rawan, membran sinovia, dan bendalir sinovia untuk pergerakan yang lancar.
Pergerakan dimungkinkan oleh interaksi antara tulang, sendi, otot rangka, tendon (menghubungkan otot ke tulang), dan ligamen (menghubungkan tulang ke tulang). Pergerakan berlaku melalui tindakan otot antagonis, iaitu pasangan otot yang bekerja secara berlawanan (satu mengecut, satu lagi mengendur). Contohnya ialah otot biseps (fleksor) dan triseps (ekstensor) pada lengan, serta otot biseps femoris dan kuadriseps femoris pada kaki.
Mekanisme gerak alih haiwan adalah pelbagai. Ikan bergerak dengan pengecutan dan pengenduran bongkah otot miotom secara berselang-seli. Burung terbang menggunakan otot pektoralis major dan pektoralis minor untuk menggerakkan sayap ke bawah dan ke atas. Cacing tanah bergerak melalui gelombang peristalsis yang dihasilkan oleh pengecutan berselang-seli otot lingkar dan otot membujur. Belalang melompat menggunakan otot fleksor dan ekstensor pada kaki belakangnya yang kuat.
Bab ini juga membincangkan isu kesihatan sistem otot rangka seperti osteoporosis (tulang rapuh), osteomalasia (tulang lembut pada dewasa), rikets (tulang lembut pada kanak-kanak), artritis (kerosakan sendi), dan skoliosis (tulang belakang bengkok). Amalan kesihatan yang baik, termasuk postur badan yang betul, pakaian yang sesuai, senaman secara berkala, dan gizi seimbang (kaya kalsium dan vitamin D), adalah penting untuk mengekalkan sistem otot rangka yang sihat.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Artritis | Penyakit sendi yang disebabkan oleh kekurangan bendalir sinovia dan kehausan rawan, menyebabkan sendi bengkak, sakit, dan kurang fleksibel. |
| Bendalir Sinovia | Cecair dalam sendi bebas bergerak yang bertindak sebagai pelincir untuk mengurangkan geseran antara hujung-hujung tulang. |
| Ligamen | Tisu penghubung yang kuat, kenyal, dan liat yang menyambung tulang dengan tulang, memberi sokongan dan kekuatan kepada sendi. |
| Otot Antagonis | Pasangan otot yang bekerja secara berlawanan; apabila satu otot mengecut, otot yang satu lagi akan mengendur, dan sebaliknya (cth., biseps dan triseps). |
| Osteomalasia | Keadaan tulang lembut pada orang dewasa yang disebabkan oleh kekurangan kalsium, fosforus, dan vitamin D. |
| Osteoporosis | Penyakit yang dicirikan oleh tulang yang lemah, rapuh, dan mudah patah akibat kehilangan jisim atau ketumpatan tulang. |
| Rangka Apendaj | Bahagian sistem rangka manusia yang merangkumi lengkungan pektoral, lengkungan pelvis, tulang kaki, dan tulang lengan. |
| Rangka Dalam | Rangka yang terdapat di dalam badan yang berfungsi untuk mengekalkan bentuk badan, menyokong tisu lembut, dan melindungi organ dalaman. |
| Rangka Hidrostatik | Rangka yang terdiri daripada bendalir dalam ruang badan tertutup yang membantu haiwan bertisu lembut mengekalkan bentuk badan yang tegar. |
| Rangka Luar | Rangka keras di bahagian luar badan haiwan seperti serangga dan ketam yang menyokong dan melindungi organ badan. |
| Rangka Paksi | Bahagian sistem rangka manusia yang terdiri daripada tengkorak, turus vertebra, tulang rusuk, dan sternum (tulang dada). |
| Rawan | Tisu yang bertindak sebagai kusyen kepada sendi, menyerap hentakan, mengurangkan geseran, dan melindungi hujung tulang daripada haus. |
| Sendi | Tempat pertemuan antara dua atau lebih tulang, atau antara rawan dengan tulang, yang membolehkan pergerakan. |
| Sendi Bebas Bergerak | Jenis sendi yang membenarkan pergerakan bebas, seperti sendi lesung dan sendi engsel. |
| Sendi Engsel | Sendi bebas bergerak yang membenarkan pergerakan tulang pada satu satah, seperti di lutut dan siku. |
| Sendi Lesung | Sendi bebas bergerak yang membenarkan pergerakan berbentuk putaran dalam semua arah, seperti di bahu dan punggung. |
| Skoliosis | Keadaan di mana tulang belakang membengkok ke sisi dalam bentuk ‘S’ atau ‘C’. |
| Tendon | Tisu bergentian yang kukuh, tidak kenyal, dan boleh dilentur yang menyambungkan otot rangka kepada tulang. |
| Turus Vertebra | Tulang belakang yang terdiri daripada satu siri tulang (vertebra) yang melindungi saraf tunjang. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Mengapakah rangka hidrostatik sesuai untuk haiwan bertisu lembut seperti cacing tanah tetapi tidak sesuai untuk haiwan darat yang besar seperti gajah?
Jawapan: Rangka hidrostatik bergantung pada bendalir badan dalam ruang tertutup untuk memberikan sokongan dan mengekalkan bentuk. Ia sesuai untuk cacing tanah kerana haiwan ini kecil, hidup dalam persekitaran lembap, dan tidak perlu menyokong berat badan yang besar melawan graviti. Bagi haiwan darat yang besar seperti gajah, rangka hidrostatik tidak akan mampu menampung berat badan yang sangat besar dan memberikan sokongan yang cukup untuk pergerakan di darat. Gajah memerlukan rangka dalam yang tegar dan kuat untuk menyokong jisim badannya yang besar, melekatkan otot yang kuat, dan membolehkan pergerakan yang efisien.
2. Soalan: Ramalkan apa yang akan berlaku kepada pergerakan lengan manusia jika tendon yang menyambungkan otot biseps kepada tulang radius menjadi tidak fleksibel dan sangat tegar.
Jawapan: Tendon perlu mempunyai ciri boleh dilentur (fleksibel) walaupun tidak kenyal untuk memindahkan daya tarikan daripada pengecutan otot kepada tulang dengan berkesan. Jika tendon yang menyambungkan otot biseps ke tulang radius menjadi sangat tegar dan tidak fleksibel, pergerakan membengkokkan lengan akan menjadi sangat sukar atau terhad. Daya tarikan daripada otot biseps mungkin tidak dapat dipindahkan dengan lancar, menyebabkan pergerakan yang tersentak-sentak. Selain itu, tendon yang tegar lebih berisiko untuk koyak atau cedera apabila daya dikenakan secara tiba-tiba, kerana ia tidak dapat menyesuaikan diri dengan pergerakan sendi.
3. Soalan: Seorang wanita yang telah putus haid mengalami risiko osteoporosis yang lebih tinggi. Wajarkan mengapa pengambilan kalsium, fosforus, dan vitamin D amat penting baginya.
Jawapan: Selepas putus haid, aras hormon estrogen dalam badan wanita menurun. Hormon estrogen memainkan peranan penting dalam metabolisme kalsium, iaitu membantu badan menyerap kalsium dan mengurangkan kehilangan mineral kalsium daripada tulang. Apabila aras estrogen rendah, kadar kehilangan kalsium daripada tulang menjadi lebih tinggi daripada kadar penyerapan, menyebabkan ketumpatan tulang berkurangan. Oleh itu, pengambilan kalsium dan fosforus yang mencukupi adalah penting untuk membekalkan bahan mentah bagi mengekalkan jisim tulang. Vitamin D pula sangat penting kerana ia membantu penyerapan kalsium daripada diet. Tanpa vitamin D yang cukup, kalsium tidak dapat diserap dengan berkesan, walaupun pengambilannya tinggi. Kombinasi ketiga-tiga nutrien ini membantu melambatkan atau mencegah kehilangan jisim tulang dan mengurangkan risiko osteoporosis.
4. Soalan: Bandingkan mekanisme lompatan belalang dengan pergerakan meluruskan kaki manusia. Apakah perbezaan utama dari segi sistem rangka dan otot? Jawapan: Kedua-dua mekanisme melibatkan tindakan otot antagonis (fleksor dan ekstensor). Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan utama.
• Sistem Rangka: Belalang mempunyai rangka luar (eksoskeleton) yang mana otot-ototnya melekat pada permukaan dalam. Manusia mempunyai rangka dalam (endoskeleton) dengan otot melekat pada permukaan luar tulang.
• Otot dan Pergerakan: Belalang menggunakan otot ekstensor yang sangat kuat pada kaki belakangnya untuk meluruskan kaki yang dilipat dalam bentuk ‘Z’ dengan cepat, menghasilkan daya lentingan yang kuat untuk melompat. Pergerakan ini adalah eksplosif. Manusia pula meluruskan kaki menggunakan pengecutan otot kuadriseps femoris (otot ekstensor). Walaupun pergerakan ini boleh menjadi kuat (seperti semasa melompat), ia secara amnya lebih terkawal dan tidak direka untuk menghasilkan daya lentingan yang sama seperti belalang.
• Adaptasi: Kaki belakang belalang diadaptasi khusus untuk melompat dengan struktur yang panjang dan berotot, manakala kaki manusia diadaptasi untuk berjalan, berlari, dan menyokong berat badan secara berterusan.
5. Soalan: Individu yang mempunyai postur badan yang tidak betul semasa menggunakan telefon pintar atau komputer untuk jangka masa yang lama sering mengalami sakit bahu dan leher. Jelaskan dari sudut biomekanik mengapa keadaan ini berlaku.
Jawapan: Apabila seseorang membongkok untuk melihat skrin telefon pintar atau komputer, kepala akan terjulur ke hadapan. Kedudukan ini menyebabkan turus vertebra di bahagian leher (vertebra serviks) kehilangan lengkungan normalnya. Berat kepala, yang sepatutnya disokong secara seimbang oleh keseluruhan turus vertebra, kini meletakkan beban yang sangat tinggi pada otot-otot leher dan bahu. Otot-otot ini terpaksa bekerja lebih keras secara berterusan untuk menahan kepala daripada jatuh ke hadapan. Keadaan ini menyebabkan ketegangan otot yang kronik, menghalang pengaliran darah ke kawasan tersebut, dan boleh menekan saraf, yang akhirnya membawa kepada rasa sakit dan ketidakselesaan di bahagian leher dan bahu.