Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 2: Biologi Sel Dan Organisasi Sel
RINGKASAN
Ringkasan Komprehensif (Nota Biologi Tingkatan 4 Bab 2: Biologi Sel Dan Organisasi Sel)
Dokumen ini meneroka konsep asas biologi sel dan organisasi sel dalam organisma hidup, bermula daripada unit asas iaitu sel, hinggalah kepada organisma multisel yang kompleks.
Struktur dan Fungsi Sel: Sel merupakan unit asas semua benda hidup. Terdapat perbezaan struktur dan komponen antara sel haiwan dan sel tumbuhan. Kedua-dua sel mempunyai membran plasma, nukleus, sitoplasma, mitokondrion, jasad Golgi, jalinan endoplasma, dan ribosom. Walau bagaimanapun, sel tumbuhan mempunyai ciri-ciri unik seperti dinding sel yang tegar untuk sokongan, kloroplas untuk fotosintesis, dan vakuol tengah yang besar untuk mengekalkan kesegahan sel. Sebaliknya, sel haiwan tidak mempunyai ciri-ciri ini tetapi mempunyai sentriol yang berfungsi dalam pembahagian sel. Setiap komponen sel, atau organel, mempunyai fungsi khusus:
• Nukleus: Mengawal segala aktiviti sel dan mengandungi bahan genetik (DNA).
• Mitokondrion: Tapak penjanaan tenaga (ATP) melalui respirasi sel.
• Jalinan Endoplasma (Kasar & Licin): Sistem pengangkutan dalam sel; yang kasar untuk protein dan yang licin untuk sintesis lipid dan detoksifikasi.
• Jasad Golgi: Memproses, mengubah suai, dan mengangkut bahan kimia.
• Ribosom: Tapak sintesis protein.
• Lisosom: Mengandungi enzim pencernaan untuk menguraikan bahan.
• Kloroplas (Sel Tumbuhan): Tapak fotosintesis.
• Dinding Sel (Sel Tumbuhan): Memberi sokongan mekanikal dan mengekalkan bentuk sel.
Proses Hidup Organisma Unisel: Organisma unisel seperti Amoeba sp. dan Paramecium sp., walaupun hanya terdiri daripada satu sel, mampu menjalankan semua proses hidup. Ini termasuk pergerakan (menggunakan pseudopodium atau silium), pemakanan (melalui fagositosis atau alur mulut), respirasi (melalui resapan ringkas merentasi membran plasma), perkumuhan dan pengosmokawalaturan (menggunakan vakuol mengecut), pembiakan (aseks melalui belahan dedua dan seks melalui konjugasi dalam keadaan tidak sesuai), pertumbuhan, dan gerak balas terhadap rangsangan.
Proses Hidup dan Pengkhususan Sel Organisma Multisel: Dalam organisma multisel, sel-sel mengalami pengkhususan untuk menjalankan fungsi yang spesifik. Struktur sel disesuaikan dengan fungsinya. Sebagai contoh, sel sperma mempunyai banyak mitokondrion untuk membekalkan tenaga bagi pergerakan, manakala sel mesofil palisad dalam daun mempunyai kepadatan kloroplas yang tinggi untuk memaksimumkan fotosintesis. Kegagalan fungsi mana-mana komponen sel boleh menyebabkan penyakit, seperti penyakit Tay-Sachs akibat kegagalan enzim dalam lisosom.
Aras Organisasi: Organisma multisel menunjukkan aras organisasi yang sistematik untuk memastikan fungsi badan berjalan dengan lancar. Aras ini bermula daripada peringkat paling asas:
1. Sel: Unit asas kehidupan.
2. Tisu: Sekumpulan sel yang sama jenis dan fungsi (cth: tisu epitelium, tisu otot, tisu saraf, tisu penghubung pada haiwan; tisu meristem dan tisu kekal pada tumbuhan).
3. Organ: Gabungan beberapa jenis tisu yang bekerjasama untuk fungsi khusus (cth: jantung, daun).
4. Sistem: Beberapa organ yang bekerjasama untuk fungsi yang lebih besar (cth: sistem peredaran darah, sistem pucuk).
5. Organisma: Gabungan semua sistem yang berfungsi sebagai satu unit hidup yang lengkap.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Adenosina Trifosfat (ATP) | Molekul pembawa tenaga yang dijana semasa respirasi sel untuk digunakan oleh sel. |
| Belahan Dedua | Kaedah pembiakan aseks yang dijalankan oleh organisma unisel seperti Amoeba sp. dalam keadaan sesuai. |
| Dinding Sel | Lapisan luar sel tumbuhan yang kuat dan tegar, dibina daripada selulosa, berfungsi mengekalkan bentuk dan memberi sokongan. |
| Fagositosis | Proses pemakanan Amoeba sp. di mana ia mengunjurkan pseudopodium untuk memerangkap zarah makanan. |
| Jalinan Endoplasma | Sistem rongga ceper berlipat yang berfungsi sebagai sistem pengangkutan bahan dalam sel. Terbahagi kepada jalinan endoplasma kasar (dengan ribosom) dan licin (tanpa ribosom). |
| Jasad Golgi | Satu timbunan kantung pipih yang memproses, mengubah suai, membungkus, dan mengangkut bahan kimia seperti protein. |
| Kloroplas | Komponen sel tumbuhan berbentuk bujur yang mengandungi klorofil untuk menyerap cahaya matahari bagi proses fotosintesis. |
| Konjugasi | Kaedah pembiakan seks yang dijalankan oleh Paramecium sp. apabila keadaan persekitaran tidak sesuai. |
| Lisosom | Kantung sfera kecil yang mengandungi enzim pencernaan (lisozim) untuk menghidrolisis molekul organik dan menguraikan komponen rosak. |
| Membran Plasma | Membran luar separa telap yang menyelaputi sel, mengawal pergerakan bahan ke dalam dan ke luar sel. |
| Mitokondrion | Komponen berbentuk rod atau sfera yang merupakan tapak penjanaan tenaga (ATP) melalui respirasi sel. |
| Nukleus | Komponen paling besar dalam sel yang mengawal semua aktiviti sel dan mengandungi bahan genetik (DNA) dalam kromosom. |
| Organ | Sekumpulan tisu berlainan yang bergabung bersama untuk menjalankan fungsi khusus (cth: jantung, daun). |
| Organisma Multisel | Organisma yang terdiri daripada banyak sel yang telah mengalami pengkhususan. |
| Organisma Unisel | Organisma yang terdiri daripada satu sel sahaja tetapi boleh menjalankan semua proses hidup. |
| Pengosmokawalaturan | Proses mengawal atur keseimbangan air dalam sel, contohnya melalui vakuol mengecut dalam Paramecium sp. |
| Pseudopodium | Unjuran sitoplasma (kaki palsu) yang digunakan oleh Amoeba sp. untuk pergerakan dan pemakanan. |
| Ribosom | Granul kecil dan padat yang merupakan tapak sintesis protein. |
| Sel | Unit asas semua benda hidup. |
| Sentriol | Struktur silinder kecil dalam sel haiwan yang membentuk gentian gelendong semasa pembahagian sel. |
| Sistem | Beberapa organ yang berlainan bekerja secara bersepadu untuk melakukan sesuatu fungsi khusus (cth: sistem respirasi). |
| Sitoplasma | Medium seperti jeli yang mengandungi komponen sel terampai dan bertindak sebagai medium bagi tindak balas biokimia. |
| Tisu | Sekumpulan sel yang mempunyai struktur dan fungsi yang sama dan disusun bersama untuk melaksanakan fungsi khusus. |
| Vakuol | Kantung berisi cecair (sap sel) yang dikelilingi membran tonoplas. Besar dalam sel tumbuhan matang, kecil atau tiada dalam sel haiwan. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT) dan Jawapan
1. Soalan: Sel otot penerbangan serangga mempunyai kepadatan mitokondrion yang sangat tinggi. Ramalkan apa yang akan berlaku kepada keupayaan penerbangan serangga jika fungsi mitokondrion dalam sel-sel ini terjejas. Terangkan jawapan anda.
Jawapan: Jika fungsi mitokondrion dalam sel otot penerbangan serangga terjejas, serangga itu akan kehilangan keupayaan untuk terbang atau keupayaan terbangnya akan menjadi sangat lemah. Ini kerana fungsi utama mitokondrion adalah untuk menjana tenaga dalam bentuk ATP melalui proses respirasi sel. Penerbangan memerlukan tenaga yang sangat banyak untuk pengecutan dan pengenduran otot sayap secara pantas. Tanpa bekalan ATP yang mencukupi daripada mitokondrion, sel-sel otot tidak akan mempunyai tenaga untuk berfungsi dengan cekap, menyebabkan serangga tidak dapat mengepakkan sayapnya dengan cukup kuat untuk terbang.
2. Soalan: Penyakit Tay-Sachs adalah penyakit keturunan yang disebabkan oleh kegagalan penghasilan enzim dalam lisosom. Hubung kaitkan kegagalan fungsi komponen sel ini dengan simptom pertumbuhan terbantut yang dialami oleh pesakit.
Jawapan: Lisosom berfungsi untuk menghidrolisis molekul organik kompleks dan menguraikan komponen sel yang rosak menggunakan enzim pencernaan seperti lisozim. Dalam penyakit Tay-Sachs, kegagalan penghasilan enzim ini menyebabkan bahan-bahan buangan atau molekul kompleks (terutamanya lipid) tidak dapat diuraikan. Akibatnya, bahan-bahan ini terkumpul di dalam sel sehingga mencapai tahap toksik, terutamanya dalam sel saraf. Pengumpulan ini mengganggu fungsi sel yang normal, termasuk proses-proses yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan. Gangguan fungsi selular secara meluas inilah yang membawa kepada simptom pertumbuhan terbantut dan terencat akal pada pesakit.
3. Soalan: Sel akar rambut tumbuhan tidak mempunyai kloroplas, berbeza dengan sel mesofil palisad pada daun. Jelaskan mengapa perbezaan ini merupakan satu adaptasi yang penting untuk kemandirian tumbuhan.
Jawapan: Perbezaan ini adalah adaptasi penting yang berkaitan dengan fungsi dan kedudukan sel tersebut. Sel mesofil palisad terletak di bahagian atas daun yang terdedah secara langsung kepada cahaya matahari. Oleh itu, ia mempunyai banyak kloroplas untuk menjalankan fotosintesis secara maksimum bagi menghasilkan makanan untuk tumbuhan. Sebaliknya, sel akar rambut berada di dalam tanah, di mana tiada cahaya matahari. Kehadiran kloroplas di sini tidak akan berguna dan membazirkan tenaga sel. Fungsi utama sel akar rambut adalah untuk menyerap air dan garam mineral dari tanah, yang dimudahkan oleh unjuran panjangnya untuk meningkatkan luas permukaan. Oleh itu, ketiadaan kloroplas dalam sel akar rambut dan kepadatan tinggi kloroplas dalam sel mesofil palisad adalah pengkhususan yang membolehkan tumbuhan menjalankan fungsinya dengan cekap.
4. Soalan: Mengapakah sel darah merah matang pada manusia tidak mempunyai nukleus, manakala sel darah putih mempunyainya? Jelaskan bagaimana ketiadaan nukleus ini membantu fungsi sel darah merah.
Jawapan: Sel darah merah matang tidak mempunyai nukleus untuk memaksimumkan ruang bagi pengangkutan oksigen. Fungsi utamanya adalah untuk mengikat oksigen menggunakan hemoglobin. Ketiadaan nukleus membolehkan sel ini diisi dengan lebih banyak molekul hemoglobin, sekali gus meningkatkan kecekapan pengangkutan oksigen. Bentuk dwicekungnya juga meningkatkan jumlah luas permukaan per isi padu, memudahkan resapan oksigen. Sebaliknya, sel darah putih memerlukan nukleus kerana ia mempunyai fungsi yang lebih kompleks, seperti mengenal pasti dan memusnahkan patogen. Nukleus mengandungi DNA yang mengawal aktiviti sel, termasuk penghasilan protein (seperti antibodi) dan keupayaan untuk berubah bentuk bagi menelan patogen.
5. Soalan: Seorang atlet angkat berat memerlukan otot rangka yang kuat, manakala seorang pelari maraton memerlukan otot yang tahan lasak. Walaupun kedua-duanya menggunakan sel otot, bagaimanakah anda menjangkakan kepadatan komponen sel tertentu mungkin berbeza antara otot kedua-dua atlet ini?
Jawapan: Sel otot kedua-dua atlet akan mempunyai kepadatan mitokondrion yang tinggi kerana kedua-dua aktiviti memerlukan banyak tenaga. Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan penekanan.
• Atlet Angkat Berat: Ototnya direka untuk pengecutan yang sangat kuat dan pantas dalam tempoh yang singkat. Sel-sel ototnya mungkin mempunyai kepadatan gentian otot (protein) yang lebih tinggi untuk menghasilkan daya yang maksimum.
• Pelari Maraton: Ototnya perlu mengecut berulang kali dalam tempoh yang sangat panjang tanpa kelesuan. Sel-sel ototnya akan mempunyai kepadatan mitokondrion yang sangat tinggi untuk penjanaan ATP secara berterusan melalui respirasi aerobik. Ia juga akan mempunyai simpanan glikogen yang banyak sebagai sumber tenaga. Oleh itu, walaupun kedua-duanya mempunyai banyak mitokondrion, pelari maraton mungkin mempunyai kepadatan yang lebih tinggi untuk daya tahan berbanding atlet angkat berat yang lebih fokus pada kekuatan.