Nota Sains Tambahan Tingkatan 5 Bab 1: Penyenggaraan Dan Kesinambungan Hidup
RINGKASAN
Ringkasan Mudah Faham (Nota Sains Tambahan Tingkatan 5 Bab 1: Penyenggaraan Dan Kesinambungan Hidup)
Tema ini menerangkan tentang penyelenggaraan dan kesinambungan hidup melalui kajian anatomi dan fisiologi manusia, yang memberi tumpuan kepada empat sistem badan utama: sistem saraf, sistem muskuloskeletal, sistem peredaran darah, dan sistem urinari.
1. Sistem Saraf: Sistem ini berfungsi menghantar maklumat dalam bentuk isyarat elektrik yang dikenali sebagai impuls saraf. Ia terdiri daripada sel-sel saraf yang dipanggil neuron. Terdapat tiga jenis neuron utama: neuron aferen (menghantar isyarat dari reseptor ke sistem saraf pusat), interneuron (menghubungkan neuron dalam sistem saraf pusat), dan neuron eferen (menghantar isyarat dari sistem saraf pusat ke efektor seperti otot dan kelenjar). Penghantaran impuls merentasi ruang antara neuron (sinaps) berlaku secara kimia menggunakan bahan yang dipanggil neuro pemancar. Keseimbangan neuro pemancar ini adalah kritikal; gangguannya oleh dadah atau pestisid boleh menjejaskan fungsi badan. Penyakit seperti Alzheimer (kekurangan asetilkolina) dan Parkinson (kekurangan dopamin) adalah berkaitan dengan kerosakan sistem saraf.
2. Sistem Muskuloskeletal: Sistem ini memberikan sokongan dan membolehkan pergerakan. Ia terbahagi kepada rangka paksi (tengkorak, turus vertebra, sangkar rusuk) yang melindungi organ utama, dan rangka apendaj (lengkungan pektoral dan pelvik) yang membolehkan pergerakan anggota badan. Tulang yang padat dengan kalsium adalah lebih kuat. Gangguan pada sistem ini termasuk Osteoporosis (tulang menjadi rapuh), Distrofi Otot (kemerosotan otot secara genetik), dan Artritis (radang pada sendi).
3. Sistem Peredaran Darah (Pembekuan Darah): Apabila salur darah tercedera, badan memulakan mekanisme pembekuan darah untuk menghentikan pendarahan. Proses ini melibatkan platlet yang berkumpul di kawasan luka dan merembeskan trombokinase. Dengan kehadiran ion kalsium dan vitamin K, trombokinase menukar protrombin kepada trombin. Trombin kemudiannya menukar fibrinogen (larut) kepada fibrin (tidak larut), yang membentuk jaringan untuk memerangkap sel darah dan membentuk darah beku. Gangguan pada mekanisme ini boleh menyebabkan penyakit seperti Hemofilia (darah sukar membeku) dan Trombosis (pembentukan darah beku di dalam salur darah).
4. Sistem Urinari: Sistem ini bertanggungjawab untuk menyingkirkan bahan kumuh dan lebihan air dari badan dalam bentuk urin. Organ utamanya ialah ginjal, yang mengandungi berjuta-juta unit penapis kecil yang dipanggil nefron. Proses penghasilan urin melibatkan tiga langkah utama:
◦ Ultraturasan: Darah bertekanan tinggi dituras di glomerulus, memaksa air dan bahan terlarut kecil masuk ke dalam kapsul Bowman.
◦ Penyerapan Semula: Bahan-bahan berguna seperti glukosa, asid amino, dan sebahagian besar air diserap semula ke dalam aliran darah di sepanjang tubul nefron.
◦ Rembesan: Bahan kumuh seperti urea dan bahan toksik dirembes secara aktif dari darah ke dalam tubul. Urin yang terhasil kemudiannya disalurkan melalui ureter ke pundi kencing untuk disimpan sebelum disingkirkan. Kerosakan ginjal boleh membawa kepada penyakit ginjal kronik atau batu karang, yang mungkin memerlukan rawatan seperti hemodialisis.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Akson | Unjuran gentian yang membawa impuls saraf keluar dari badan sel neuron. |
| Artritis | Kemerosotan atau radang pada sendi, menyebabkan pembengkakan, kesakitan, dan kekerasan. |
| Distrofi Otot | Penyakit genetik yang menyebabkan otot merosot dan menjadi semakin lemah. |
| Efektor | Organ yang bergerak balas terhadap rangsangan, seperti otot dan kelenjar. |
| Fibrin | Jaringan protein tidak larut yang terbentuk daripada fibrinogen dan berfungsi memerangkap sel darah untuk membentuk darah beku. |
| Glomerulus | Satu jaringan kapilari di dalam kapsul Bowman tempat berlakunya ultraturasan. |
| Hemodialisis | Proses membersihkan darah pesakit buah pinggang dengan menyingkirkan bahan buangan menggunakan mesin dialisis. |
| Hemofilia | Penyakit genetik di mana darah pesakit tidak dapat membeku dengan cepat kerana kekurangan faktor pembekuan. |
| Impuls Saraf | Isyarat elektrik yang membawa maklumat di sepanjang neuron. |
| Interneuron | Neuron yang terdapat dalam sistem saraf pusat, menghantar impuls dari neuron aferen ke neuron eferen. |
| Liku Henle | Bahagian nefron berbentuk U di medula ginjal di mana proses penyerapan semula air dan garam mineral berlaku. |
| Nefron | Unit struktur dan fungsi asas ginjal yang bertanggungjawab untuk pembentukan urin. |
| Neuron Aferen | Neuron yang menghantar impuls saraf dari reseptor (organ deria) ke sistem saraf pusat. |
| Neuron Eferen | Neuron yang menghantar impuls saraf dari sistem saraf pusat ke efektor (otot atau kelenjar). |
| Neuro pemancar | Bahan kimia yang dibebaskan oleh bonggol sinaps untuk menghantar impuls merentasi sinaps ke neuron penerima. |
| Osteoporosis | Keadaan di mana tulang menjadi poros, ringan, dan mudah retak akibat kehilangan jisim tulang. |
| Penyerapan Semula | Proses di mana bahan-bahan yang masih diperlukan seperti glukosa, asid amino, dan air diserap semula dari hasil turasan glomerulus kembali ke dalam kapilari darah. |
| Rangka Apendaj | Bahagian rangka yang terdiri daripada lengkungan pektoral (tangan) dan lengkungan pelvik (kaki). |
| Rangka Paksi | Bahagian rangka yang menyokong bahagian utama badan, terdiri daripada tengkorak, turus vertebra, dan sangkar rusuk. |
| Rembesan | Proses penyingkiran bahan kumuh seperti urea dan bahan toksik dari kapilari darah ke dalam tubul berlingkar distal. |
| Reseptor | Sel atau organ yang mengesan rangsangan dari persekitaran dalaman atau luaran. |
| Salut Mielin | Lapisan penebat yang melindungi gentian saraf dan mempercepatkan penghantaran impuls saraf. |
| Sinaps | Ruang sempit di antara terminal akson satu neuron dengan dendrit neuron penerima. |
| Trombosis | Pembentukan darah beku (trombus) di dalam salur darah (arteri atau vena) yang boleh mengganggu pengaliran darah. |
| Ultraturasan | Proses penurasan darah di bawah tekanan tinggi di glomerulus, yang menolak air dan molekul kecil ke dalam kapsul Bowman. |
| Ureter | Tiub yang menyalurkan urin dari ginjal ke pundi kencing. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan dan Jawapan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Sekiranya sejenis dadah bertindak dengan menghalang gabungan neuro pemancar pada tapak reseptor di dendrit neuron penerima, ramalkan kesan ke atas tindak balas seseorang individu apabila tersentuh objek yang panas. Jelaskan jawapan anda dengan merujuk kepada proses penghantaran impuls.
Jawapan: Apabila seseorang tersentuh objek panas, reseptor pada kulit akan mengesan rangsangan dan mencetuskan impuls saraf. Impuls ini bergerak di sepanjang neuron aferen sebagai isyarat elektrik. Apabila sampai di bonggol sinaps, ia sepatutnya merangsang pembebasan neuro pemancar ke dalam sinaps. Neuro pemancar ini akan meresap dan bergabung dengan reseptor pada neuron penerima (interneuron atau neuron eferen) untuk mencetuskan impuls elektrik yang baharu.
Namun, dengan kehadiran dadah yang menghalang gabungan neuro pemancar di reseptor, proses penghantaran impuls merentasi sinaps akan terganggu. Walaupun neuro pemancar dibebaskan ke dalam sinaps, ia tidak dapat “membuka kunci” atau mengaktifkan neuron penerima. Akibatnya, impuls saraf tidak dapat diteruskan ke otak untuk integrasi atau ke efektor (otot) untuk tindak balas. Individu tersebut mungkin akan lambat atau tidak dapat mengalihkan tangannya daripada objek panas, kerana isyarat untuk bergerak balas tidak sampai ke otot. Ini menunjukkan betapa pentingnya proses kimia di sinaps untuk fungsi sistem saraf yang normal.
2. Soalan: Bandingkan ciri-ciri struktur antara vertebra serviks, vertebra toraks, dan vertebra lumbar. Hubungkaitkan perbezaan struktur ini dengan fungsi spesifik setiap bahagian turus vertebra dalam menyokong badan dan membenarkan pergerakan.
Jawapan: Perbezaan struktur antara vertebra serviks, toraks, dan lumbar secara langsung mencerminkan fungsi unik masing-masing:
• Vertebra Serviks (Leher): Merupakan vertebra yang paling kecil. Vertebra atlas (serviks pertama) tidak mempunyai sentrum dan mempunyai muka sendi yang besar untuk bersendi dengan tengkorak, membolehkan pergerakan mengangguk. Vertebra aksis (serviks kedua) mempunyai cuaran odontoid yang membolehkan kepala menggeleng. Strukturnya yang ringan dan khusus membenarkan julat pergerakan kepala yang luas.
• Vertebra Toraks (Dada): Bersaiz sederhana. Ia mempunyai cuaran spina yang panjang dan condong ke bawah serta muka sendi untuk bersendi dengan tulang rusuk, membentuk sangkar rusuk. Fungsinya adalah untuk memberikan sokongan kepada sangkar rusuk dan melindungi organ di dalam toraks, dengan pergerakan yang lebih terhad berbanding serviks.
• Vertebra Lumbar (Pinggang): Merupakan vertebra yang terbesar dan terkuat. Ia mempunyai sentrum yang besar dan tebal serta cuaran spina yang pendek. Strukturnya yang padu ini adalah untuk menampung sebahagian besar berat badan dan menahan mampatan semasa aktiviti seperti mengangkat beban. Pergerakannya lebih terhad kepada lenturan ke hadapan dan ke belakang.
Kesimpulannya, saiz dan bentuk vertebra meningkat dari serviks ke lumbar untuk menampung beban yang semakin meningkat, manakala ciri-ciri khusus seperti cuaran dan muka sendi menentukan jenis dan julat pergerakan yang dibenarkan pada setiap bahagian turus vertebra.
3. Soalan: Huraikan kesan kegagalan fungsi ginjal terhadap sistem peredaran darah. Apakah yang akan berlaku kepada komposisi dan tekanan darah jika proses ultraturasan dan penyerapan semula tidak dapat berfungsi dengan baik?
Jawapan: Kegagalan fungsi ginjal akan memberi kesan yang serius kepada sistem peredaran darah. Ginjal berfungsi untuk menyingkirkan bahan kumuh metabolik seperti urea dan mengawal keseimbangan air serta garam mineral dalam darah.
• Kesan pada Komposisi Darah: Jika ultraturasan dan rembesan gagal, bahan kumuh seperti urea, asid urik, dan toksin akan terkumpul dalam darah, menjadikannya toksik kepada sel-sel badan.
• Kesan pada Tekanan Darah: Jika proses penyerapan semula air terganggu (contohnya, terlalu sedikit air diserap semula atau terlalu banyak air disingkirkan), ia akan menjejaskan isi padu darah. Jika terlalu banyak air kekal dalam salur darah, isi padu darah akan meningkat, menyebabkan tekanan darah tinggi (hipertensi). Keadaan ini memberi bebanan kepada jantung dan salur darah. Sebaliknya, jika terlalu banyak air hilang, tekanan darah akan menurun secara berbahaya. Kegagalan menyingkirkan garam mineral berlebihan juga akan menyebabkan air tertahan di dalam badan, menyumbang kepada tekanan darah tinggi dan edema (bengkak kaki). Oleh itu, kegagalan ginjal secara langsung menyebabkan ketidakseimbangan kimia dan tekanan dalam sistem peredaran darah.
4. Soalan: Seorang pesakit didiagnosis menghidap Trombosis, manakala seorang lagi menghidap Hemofilia. Walaupun kedua-dua penyakit ini berkaitan dengan pembekuan darah, kesannya adalah bertentangan. Jelaskan perbezaan asas antara kedua-dua keadaan ini dari segi mekanisme pembekuan darah dan kesannya kepada kesihatan.
Jawapan: Perbezaan asas antara Trombosis dan Hemofilia terletak pada sama ada mekanisme pembekuan darah terlalu aktif atau tidak cukup aktif.
• Hemofilia: Adalah keadaan di mana darah pesakit tidak dapat membeku dengan cepat atau berkesan. Ia adalah penyakit genetik yang disebabkan oleh kekurangan faktor pembekuan darah dalam plasma. Akibatnya, walaupun proses awal yang melibatkan platlet dan trombokinase mungkin berlaku, penukaran protrombin kepada trombin atau fibrinogen kepada fibrin adalah sangat perlahan atau tidak berlaku. Ini menyebabkan pendarahan berpanjangan walaupun akibat luka kecil dan boleh mengakibatkan pendarahan dalaman yang berbahaya.
• Trombosis: Adalah keadaan di mana darah beku (trombus) terbentuk di dalam salur darah (arteri atau vena) tanpa sebarang luka luaran. Ini adalah mekanisme pembekuan darah yang tidak normal dan terlalu aktif, sering kali dicetuskan oleh faktor seperti pengumpulan lemak pada dinding salur darah. Darah beku ini boleh menyumbat pengaliran darah ke organ penting seperti jantung, paru-paru, atau otak, menyebabkan serangan jantung atau strok.
Ringkasnya, Hemofilia adalah masalah “pembekuan darah yang tidak mencukupi” yang membawa kepada risiko pendarahan, manakala Trombosis adalah masalah “pembekuan darah yang berlebihan” yang membawa kepada risiko penyumbatan salur darah.
5. Soalan: Penyakit Alzheimer dikaitkan dengan kekurangan neuro pemancar asetilkolina, manakala penyakit Parkinson dikaitkan dengan kekurangan dopamin. Berdasarkan fungsi kedua-dua neuro pemancar ini, jelaskan mengapa simptom bagi kedua-dua penyakit ini berbeza secara ketara.
Jawapan: Simptom penyakit Alzheimer dan Parkinson berbeza secara ketara kerana neuro pemancar yang terjejas mengawal fungsi otak yang berlainan.
• Penyakit Alzheimer (Asetilkolina): Asetilkolina adalah neuro pemancar yang penting untuk fungsi kognitif seperti pembelajaran, ingatan, dan tumpuan. Apabila berlaku penyusutan tisu otak dan rembesan asetilkolina berkurangan, neuron di bahagian otak yang mengawal fungsi-fungsi ini tidak dapat berkomunikasi dengan berkesan. Ini menjelaskan simptom utama Alzheimer seperti hilang ingatan, kemerosotan pemikiran, dan kurang tumpuan. Ia adalah penyakit yang terutamanya menjejaskan fungsi mental dan kognitif.
• Penyakit Parkinson (Dopamin): Dopamin adalah neuro pemancar yang memainkan peranan utama dalam mengawal pergerakan motor, keseimbangan, dan koordinasi badan. Kekurangan dopamin, biasanya disebabkan oleh kerosakan sel-sel saraf di bahagian otak yang menghasilkan dopamin, mengganggu penghantaran isyarat yang mengawal pergerakan otot. Ini membawa kepada simptom-simptom fizikal yang jelas seperti pergerakan menggeletar (tremor), kelemahan otot, dan masalah keseimbangan. Ia adalah penyakit yang terutamanya menjejaskan fungsi motor.
Oleh itu, walaupun kedua-duanya adalah penyakit neurologi yang melibatkan kekurangan neuro pemancar, sasaran fungsi yang berbeza (kognitif untuk asetilkolina vs. motor untuk dopamin) menyebabkan manifestasi simptom yang sangat berbeza antara Alzheimer dan Parkinson.