Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 12: Variasi
RINGKASAN
Ringkasan Komprehensif (Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 12: Variasi)
Variasi merujuk kepada perbezaan ciri-ciri antara individu dalam spesies yang sama, seperti perbezaan dari segi morfologi, fisiologi, dan genetik. Variasi adalah penting untuk kemandirian spesies kerana ia membolehkan pemilihan semula jadi, di mana alam semula jadi memilih sifat-sifat baik untuk diteruskan dan menyingkirkan sifat yang tidak bersesuaian. Ini memastikan spesies dapat menyesuaikan diri dengan perubahan persekitaran dan membenarkan pembiakan silang untuk membentuk spesies baharu.
Jenis-Jenis Variasi
Terdapat dua jenis variasi utama dalam populasi semula jadi:
1. Variasi Selanjar:
◦ Menunjukkan perbezaan ciri yang tidak ketara atau tidak jelas, dengan ciri-ciri perantaraan.
◦ Apabila diplotkan pada graf, ia menghasilkan lengkung taburan normal atau bentuk loceng.
◦ Ia bersifat kuantitatif, iaitu boleh diukur dan digredkan.
◦ Dikawal oleh banyak gen dan sangat dipengaruhi oleh faktor persekitaran.
◦ Contoh: Ketinggian, berat badan, dan warna kulit manusia.
2. Variasi Tak Selanjar:
◦ Menunjukkan perbezaan ciri yang sangat jelas dan ketara tanpa ciri perantaraan.
◦ Apabila diplotkan pada graf, ia menghasilkan carta bar yang diskrit (terasing).
◦ Ia bersifat kualitatif, iaitu tidak boleh diukur dan hanya boleh ditentukan oleh faktor genetik.
◦ Tidak dipengaruhi oleh faktor persekitaran.
◦ Biasanya dikawal oleh satu gen tunggal dengan dua atau tiga alel.
◦ Contoh: Kebolehan menggulung lidah, kumpulan darah, warna mata, dan pola cap jari.
Punca-Punca Variasi
Variasi timbul daripada dua faktor utama:
1. Faktor Genetik: Faktor-faktor ini menyebabkan variasi tak selanjar dan termasuk:
◦ Pindah Silang: Pertukaran segmen kromatid tak seiras antara kromosom homolog semasa profasa I meiosis, menghasilkan kombinasi gen baharu.
◦ Penyusunan Bebas Kromosom: Kromosom homolog tersusun secara rawak semasa anafasa I meiosis, membawa kepada pelbagai kombinasi gen dalam gamet.
◦ Persenyawaan Rawak: Mana-mana gamet jantan boleh bersenyawa dengan mana-mana gamet betina secara rawak.
◦ Mutasi: Perubahan kekal dan spontan pada gen atau kromosom.
2. Faktor Persekitaran: Faktor-faktor ini (juga dikenali sebagai faktor abiosis) menyebabkan variasi selanjar dan tidak boleh diwarisi. Contohnya:
◦ pH Tanah: Pokok Hydrangea sp. menghasilkan bunga biru dalam tanah berasid (pH < 5.5) dan bunga merah jambu dalam tanah beralkali.
◦ Suhu: Kucing Siam mempunyai enzim pigmen gelap yang hanya berfungsi pada suhu rendah. Akibatnya, bahagian badan yang lebih sejuk (telinga, muka, ekor, tapak kaki) berwarna gelap.
◦ Cahaya: Pendedahan kepada cahaya matahari (sinaran ultraungu) merangsang penghasilan lebih banyak pigmen melanin, menjadikan kulit lebih gelap.
Mutasi
Mutasi ialah perubahan kekal pada kandungan genetik (DNA) organisma. Bahan yang menyebabkan mutasi dipanggil mutagen, dan organisma yang terhasil dipanggil mutan.
• Jenis Mutagen:
◦ Fizikal: Sinar ultraungu, sinar-X, sinar alfa, sinar beta.
◦ Kimia: Karsinogen (asap rokok), bahan pengawet (formaldehid), benzena.
◦ Biologi: Virus, bakteria.
• Jenis Mutasi:
◦ Mutasi Gen (Mutasi Titik): Perubahan pada urutan bes nukleotida dalam satu gen. Ini termasuk penggantian bes, pelenyapan bes, dan sisipan bes. Ia mengubah kod genetik dan boleh menghasilkan protein yang tidak berfungsi.
◦ Mutasi Kromosom: Melibatkan perubahan pada struktur atau bilangan kromosom.
▪ Perubahan Struktur (Aberasi): Pelenyapan, penggandaan, penyongsangan, dan translokasi segmen kromosom.
▪ Perubahan Bilangan: Disebabkan oleh tak disjungsi (kegagalan kromosom homolog berpisah semasa anafasa I atau kromatid kembar semasa anafasa II). Ini mengakibatkan bilangan kromosom yang tidak normal dalam gamet.
Penyakit Akibat Mutasi
| Penyakit | Jenis Mutasi | Bilangan Kromosom | Ciri-ciri Utama |
| Sindrom Down | Keabnormalan Autosom | (2n + 1) = 47 (tiga kromosom 21) | Mata sepet, hidung penyek, terencat akal. |
| Sindrom Cri du chat | Perubahan Struktur Kromosom | – | Pelenyapan lengan pendek kromosom 5. Bayi menangis seperti kucing, pertumbuhan lambat. |
| Sindrom Klinefelter | Keabnormalan Kromosom Seks | (2n + 1) = 47 (44 + XXY) | Lelaki mandul dengan testis kecil, suara garau, dada seperti wanita. |
| Sindrom Jacob | Keabnormalan Kromosom Seks | (2n + 1) = 47 (44 + XYY) | Lelaki tinggi, masalah jerawat teruk, masalah pembelajaran. |
| Sindrom Turner | Keabnormalan Kromosom Seks | (2n – 1) = 45 (44 + XO) | Perempuan mandul, ovari tidak berkembang, kulit berlipat pada leher, IQ rendah. |
Mutasi Soma lwn. Mutasi Sel Gamet
• Mutasi Soma: Berlaku pada sel badan (sel kulit, sel darah). Tidak boleh diwariskan kepada keturunan. Contoh: Kanser.
• Mutasi Sel Gamet: Berlaku pada sel germa (sperma atau oosit). Boleh diwariskan kepada keturunan. Contoh: Talasemia.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Alel | Bentuk alternatif bagi suatu gen yang menduduki lokus yang sama pada kromosom homolog. |
| Alel Dominan | Alel yang menunjukkan sifatnya dalam fenotip walaupun hanya satu salinan hadir (dalam keadaan heterozigot). |
| Alel Resesif | Alel yang sifatnya hanya ditunjukkan dalam fenotip apabila kedua-dua salinan adalah sama (dalam keadaan homozigot resesif). |
| Alel Berbilang | Kewujudan lebih daripada dua alel untuk mengawal satu ciri tertentu, seperti dalam sistem kumpulan darah ABO. |
| Fenotip | Ciri-ciri fizikal atau sifat yang boleh diperhatikan pada sesuatu organisma (cth: warna mata, ketinggian). |
| Genotip | Komposisi genetik atau gabungan alel bagi sesuatu ciri pada organisma (cth: BB, Bb, bb). |
| Heterozigot | Organisma yang mempunyai dua alel yang berbeza untuk satu ciri (cth: Tt). |
| Homozigot | Organisma yang mempunyai dua alel yang sama untuk satu ciri (cth: TT atau tt). |
| Kacukan Dihibrid | Kacukan yang melibatkan dua ciri yang berbeza pada masa yang sama (cth: warna dan bentuk biji). |
| Kacukan Monohibrid | Kacukan yang melibatkan kajian satu ciri sahaja (cth: ketinggian pokok). |
| Kariotip | Paparan visual kromosom sesuatu sel yang disusun secara berpasangan mengikut saiz dan bentuk. |
| Kodominan | Keadaan di mana kedua-dua alel dominan diekspreskan sepenuhnya secara serentak dalam fenotip heterozigot. |
| Mutagen | Agen fizikal, kimia, atau biologi yang menyebabkan perubahan pada struktur gen atau kromosom. |
| Mutasi | Perubahan spontan dan rawak pada struktur gen (mutasi gen) atau struktur/bilangan kromosom (mutasi kromosom). |
| Pedigri | Carta yang menunjukkan sejarah pewarisan sesuatu ciri dalam beberapa generasi dalam sebuah keluarga. |
| Pewarisan Terangkai Seks | Pewarisan ciri yang gennya terletak pada kromosom seks (kromosom X atau Y). |
| Pindah Silang | Proses pertukaran segmen bahan genetik antara kromatid bukan seiras semasa profasa I meiosis. |
| Variasi Selanjar | Variasi yang menunjukkan perbezaan yang tidak ketara antara individu dan julat fenotip yang lengkap (cth: ketinggian). |
| Variasi Tak Selanjar | Variasi yang menunjukkan perbezaan yang jelas dan ketara antara individu kepada beberapa kategori yang diskrit (cth: kumpulan darah). |
Koleksi Latihan
| LATIHAN | SKEMA |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan dan Jawapan KBAT
Soalan 1: Charles Darwin menyatakan, “Bukanlah spesies yang paling kuat yang mandiri, bukan juga yang paling cerdik, tetapi yang paling mudah menyesuaikan diri dengan perubahan.” Bagaimanakah pernyataan ini menjelaskan kepentingan variasi untuk kemandirian spesies?
Jawapan: Pernyataan Darwin menekankan konsep pemilihan semula jadi. Variasi dalam suatu populasi bermakna wujudnya individu dengan pelbagai ciri. Apabila persekitaran berubah, individu yang mempunyai ciri (variasi) yang paling sesuai dengan keadaan baharu akan mempunyai peluang yang lebih tinggi untuk hidup, membiak, dan mewariskan ciri-ciri tersebut kepada generasi seterusnya. Individu dengan ciri yang kurang sesuai akan tersingkir. Tanpa variasi, semua individu akan menjadi sama, dan jika persekitaran berubah menjadi tidak sesuai, seluruh populasi mungkin akan pupus. Oleh itu, variasi menyediakan “bahan mentah” untuk adaptasi dan evolusi, memastikan kemandirian jangka panjang sesuatu spesies.
Soalan 2: J dan K ialah pasangan kembar seiras yang mempunyai genotip yang sama untuk obesiti. Namun, selepas 18 tahun, K mengalami obesiti manakala J mempunyai berat badan yang ideal. Analisis faktor-faktor yang mungkin menyebabkan perbezaan fenotip ini.
Jawapan: Walaupun J dan K mempunyai genotip yang sama, fenotip (ciri yang dapat dilihat seperti berat badan) mereka berbeza disebabkan oleh interaksi antara faktor genetik dan faktor persekitaran. Dalam kes ini, faktor persekitaran seperti tabiat pemakanan dan aktiviti fizikal memainkan peranan penting. Sumber menyatakan K mengamalkan diet tinggi lemak dan tidak suka bersenam, manakala J mengamalkan diet rendah lemak dan aktif secara fizikal. Gaya hidup K yang tidak sihat telah mengaktifkan atau memanifestasikan kecenderungan genetiknya terhadap obesiti, manakala gaya hidup J yang sihat telah mengawal kecenderungan genetik tersebut. Ini membuktikan bahawa genotip sahaja tidak menentukan fenotip; faktor persekitaran juga merupakan pengaruh yang kuat.
Soalan 3: Seorang petani mendapati bahawa pokok Hydrangea sp. yang ditanamnya menghasilkan bunga berwarna biru di satu kawasan kebunnya, tetapi bunga berwarna merah jambu di kawasan lain. Wajarkan faktor persekitaran yang bertanggungjawab dan cadangkan cara untuk petani itu mengubah semua bunganya kepada warna biru.
Jawapan: Faktor persekitaran yang bertanggungjawab ialah pH tanah. Warna bunga Hydrangea sp. dipengaruhi oleh keasidan tanah. Bunga berwarna biru dihasilkan dalam keadaan tanah berasid (pH kurang daripada 5.5), manakala bunga berwarna merah jambu dihasilkan dalam keadaan tanah beralkali. Untuk mengubah semua bunganya kepada warna biru, petani tersebut perlu merendahkan pH tanah di kawasan yang menghasilkan bunga merah jambu. Petani itu boleh menambah bahan-bahan yang bersifat asid ke dalam tanah, seperti aluminium sulfat atau sulfur, untuk menjadikan tanah lebih berasid dan dengan itu merangsang penghasilan pigmen biru pada bunga.
Soalan 4: Seorang bayi dilahirkan dengan Sindrom Klinefelter. Terangkan bagaimana keabnormalan dari segi bilangan kromosom ini berlaku semasa meiosis.
Jawapan: Sindrom Klinefelter (44 + XXY) berlaku disebabkan oleh perubahan bilangan kromosom seks. Keadaan ini berpunca daripada peristiwa tak disjungsi semasa meiosis dalam salah seorang ibu atau bapa. Tak disjungsi ialah kegagalan kromosom homolog atau kromatid kembar untuk berpisah dengan betul.
• Tak disjungsi semasa Meiosis I: Pasangan kromosom seks (XY pada lelaki atau XX pada perempuan) gagal berpisah. Ini menghasilkan gamet yang mempunyai kromosom seks berlebihan (cth., sperma XY) atau tiada kromosom seks.
• Tak disjungsi semasa Meiosis II: Kromatid kembar (cth., X dan X, atau Y dan Y) gagal berpisah. Ini juga menghasilkan gamet dengan bilangan kromosom yang tidak normal. Jika sperma abnormal (XY) mensenyawakan oosit normal (X), zigot yang terhasil akan mempunyai genotip XXY, lalu berkembang menjadi individu dengan Sindrom Klinefelter.
Soalan 5: Mutasi pada gen CCR5 boleh menyebabkan sesetengah individu menjadi kebal terhadap jangkitan HIV. Sekiranya mutasi ini berlaku secara spontan dalam sel soma (contohnya sel limfosit) seseorang individu, adakah individu tersebut akan menjadi kebal terhadap HIV dan mewariskan kekebalan ini kepada anaknya? Jelaskan.
Jawapan: Tidak. Jika mutasi pada gen CCR5 berlaku dalam sel soma seperti sel limfosit, ia adalah sejenis mutasi soma. Mutasi ini hanya akan menjejaskan sel tersebut dan sel-sel anak yang terhasil daripadanya melalui mitosis. Ia tidak akan menjejaskan seluruh organisma dan tidak akan menyebabkan individu itu menjadi kebal terhadap HIV secara menyeluruh. Lebih penting lagi, mutasi soma tidak boleh diwariskan kepada keturunan kerana ia tidak berlaku dalam sel gamet (sperma atau oosit). Hanya mutasi yang berlaku dalam sel gamet boleh diwariskan kepada generasi seterusnya, kerana sel gametlah yang terlibat dalam persenyawaan untuk membentuk individu baharu.