Sains notesnota, bab 3
Koordinasi dan Gerak Balas
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 1 (KSSM), pageshalaman 70–87
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh berkomunikasi tentang maksud homeostasis (3.1.1)
- Saya boleh menjelaskan sistem yang terlibat dengan homeostasis dalam manusia, iaitu kawal atur kandungan air dan suhu badan, serta dalam haiwan, berserta contoh (3.1.2)
- Saya boleh menjelaskan sistem yang terlibat dengan homeostasis dalam tumbuhan berserta contoh, iaitu transpirasi melalui stoma (3.1.3)
- Saya boleh menghargai kepentingan homeostasis kepada manusia dan benda hidup (3.1.4)
3.1Homeostasis dalam benda hidup
Homeostasis merujuk kepada pengekalan keadaan persekitaran dalam badan sesuatu organisma, misalnya aras suhu, air, pH, tekanan darah dan sebagainya, supaya berada dalam keadaan yang seimbang dan stabil. Perkataan ini berasal daripada bahasa Greek: homeo bermaksud "sama" dan stasis bermaksud "tidak bergerak".
Apabila persekitaran dalam badan seimbang dan stabil, semua proses hidup dalam badan organisma berjalan dengan lancar. Sekiranya keadaan itu tidak seimbang, misalnya suhu terlalu tinggi, sel-sel organisma boleh mati.
Buletin Sains: badan kita ialah pengawal atur suhu yang baik
Suhu badan kita kekal pada 37 °C supaya tindak balas kimia dalam badan berfungsi dengan baik, jadi 37 °C ialah suhu normal badan. Suhu normal berbeza mengikut jenis haiwan: suhu badan normal burung murai ialah kira-kira 39 °C manakala landak ialah kira-kira 31 °C.Semasa berlari, badan menghasilkan haba yang menaikkan suhu badan, lalu kelenjar peluh menghasilkan peluh untuk menurunkannya. Suhu badan yang melebihi 6 °C daripada suhu normal boleh menyebabkan kematian, maka pesakit yang demam perlu diawasi dengan rapi.
Perbandingan harian: termostat ketuhar
Ketuhar mempunyai termostat. Jika termostat mengesan suhu ketuhar terlalu tinggi, fungsi pemanas dimatikan dan suhu menurun. Jika suhu terlalu rendah, pemanas dihidupkan semula untuk menaikkan suhu. Badan kita juga mempunyai mekanisme untuk mengawal suhu badan, kandungan air dan sebagainya.Proses kawalan homeostasis
- Keadaan dalam badan (misalnya suhu) meningkat atau menurun daripada julat normal.
- Pusat kawalan di otak mengesan perubahan itu.
- Mekanisme pembetulan bertindak.
- Keadaan itu kembali ke julat normal.
Antara kawalan homeostasis yang penting dalam badan manusia ialah kawal atur kandungan air dan kawal atur suhu badan.
Aktiviti 3.1 (kumpulan): kumpulkan maklumat tentang kawal atur kandungan air dan suhu badan daripada Internet atau majalah, bincangkan, dan bentangkan dalam bentuk persembahan multimedia.
Kawal atur kandungan air
Sistem yang terlibat: sistem perkumuhan dan sistem endokrin. Organ yang terlibat: ginjal dan otak.
| Kandungan air meningkat | Kandungan air menurun | |
|---|---|---|
| Sebab | Kita minum air | Kita berpeluh |
| Dikesan oleh | Otak | Otak |
| Mekanisme pembetulan | Otak merangsang pengurangan rembesan sejenis hormon supaya ginjal menambahkan penghasilan air kencing. Lebih banyak air kencing dihasilkan. | Otak merangsang rembesan sejenis hormon supaya ginjal mengurangkan penghasilan air kencing. Air kencing sedikit; kita berasa dahaga. |
| Hasil | Kandungan air dalam badan menurun ke aras normal | Kandungan air dalam badan meningkat ke aras normal |
Berdasarkan Rajah 3.2, buku teks m.s. 74.
Peluh dan air kencing berfungsi seperti jongkang-jongket. Apabila kita banyak berpeluh, badan kehilangan air melalui kulit, jadi ginjal menjimatkan air dengan menghasilkan kurang air kencing.
Ali minum tiga gelas besar air semasa rehat. Apakah yang berlaku kepada kuantiti air kencingnya? Organ manakah yang mengesan perubahan itu?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Kuantiti air kencing bertambah. Perubahan itu dikesan oleh otak, yang mengurangkan rembesan hormon supaya ginjal menambahkan penghasilan air kencing.
Kawal atur suhu badan
Sistem yang terlibat: sistem perkumuhan dan sistem endokrin. Organ yang terlibat: kulit, otak dan otot rangka. Suhu normal badan ialah 37 °C.
| Hari panas (suhu badan meningkat) | Hari sejuk (suhu badan menurun) | |
|---|---|---|
| Salur darah | Mengembang: lebih banyak darah mendekati kulit supaya haba dibebaskan | Mengecut: lebih banyak darah menjauhi kulit supaya pembebasan haba berkurang |
| Bulu roma | Condong: udara yang terperangkap pada kulit berkurang supaya haba mudah dibebaskan | Menegak: memerangkap satu lapisan udara yang bertindak sebagai penebat haba |
| Peluh | Berpeluh: peluh tersejat dan menyejukkan kulit | Kurang berpeluh: kurang haba dibebaskan melalui penyejatan |
| Otot rangka dan hormon | Aktiviti otot rangka dan perembesan hormon tertentu berkurangan | Otot rangka mengecut dan mengendur secara aktif sehingga kita menggigil; hormon tertentu dirembes untuk meningkatkan metabolisme badan |
| Air kencing | Air kencing sedikit | - |
Berdasarkan Rajah 3.3, buku teks m.s. 75.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 m.s. 76.
Mengelirukan mengembang dengan mengecut. Panas: salur darah mengembang (muka kelihatan merah selepas bersenam). Sejuk: salur darah mengecut (muka kelihatan pucat).
Menulis "salur darah bergerak mendekati kulit". Salur darah tidak bergerak. Salur darah mengembang supaya lebih banyak darah mengalir dekat dengan kulit.
Memakai beberapa lapisan kain nipis lebih baik daripada satu lapisan kain tebal kerana udara terperangkap di antara lapisan kain. Udara ialah penebat haba yang baik, sama seperti bulu roma yang menegak.
Eksperimen gerak balas biologi
Eksperimen 3.1: Adakah kita berpeluh dalam keadaan panas atau sejuk? (m.s. 76-77)
Hipotesis: kita berpeluh dalam keadaan panas.Pemboleh ubah dimanipulasikan: suhu persekitaran (tanpa kipas = panas, kipas dipasang = sejuk). Pemboleh ubah bergerak balas: kehadiran peluh. Pemboleh ubah dimalarkan: masa yang diambil (10 minit setiap keadaan).
Keputusan yang dijangka: kita berpeluh dalam suhu persekitaran yang panas (tanpa kipas) dan tidak berpeluh dalam keadaan sejuk (kipas dipasang). Hipotesis diterima.
Eksperimen 3.2: Adakah kiraan nadi semakin meningkat apabila melaksanakan tugas yang berat? (m.s. 77-78)
Hipotesis: kiraan nadi semakin meningkat apabila melaksanakan tugas yang berat.Pemboleh ubah dimanipulasikan: jenis aktiviti (keadaan rehat, berjalan, berjoging). Pemboleh ubah bergerak balas: kiraan nadi. Pemboleh ubah dimalarkan: masa yang diambil.
Prosedur: letakkan dua jari pada pergelangan tangan dan ambil kiraan nadi selama satu minit. Aktiviti berjalan dan berjoging dilakukan selama sepuluh minit. Kiraan nadi paling rendah semasa rehat dan paling tinggi selepas berjoging, maka hipotesis diterima. Selepas aktiviti yang lebih berat, murid juga berpeluh kerana peluh dihasilkan untuk menyejukkan badan.
Dalam Eksperimen 3.2, mengapakah masa bagi aktiviti berjalan dan berjoging mesti sama?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Masa ialah pemboleh ubah dimalarkan. Masa yang sama menjadikan ujian adil, jadi perubahan kiraan nadi hanya disebabkan oleh jenis aktiviti.
Homeostasis dalam haiwan
Haiwan seperti kucing dan anjing tidak mempunyai kelenjar peluh kecuali di tapak kaki. Haiwan mengekalkan homeostasis terhadap perubahan suhu persekitaran dengan cara lain.
| Haiwan | Cara mengekalkan homeostasis |
|---|---|
| Kucing | Menjilat bulu di badan supaya suhu badan berkurangan. Bulu menegak apabila kesejukan untuk memerangkap haba. |
| Anjing | Menjelirkan lidah supaya suhu badan berkurangan. |
| Cicak (reptilia) | Persekitaran sejuk: aktiviti badan menjadi perlahan, otot berfungsi pada kadar yang perlahan, pergerakan menjadi perlahan, kadar metabolisme rendah, suhu badan menurun. Persekitaran panas: jantung berdegup dengan cepat, pergerakan menjadi lebih pantas, kadar metabolisme tinggi, suhu badan meningkat. |
| Siput babi | Kehilangan banyak air melalui penyejatan air di permukaan kulit. Menghasilkan bendalir dan mencari tempat lembap untuk mengurangkan penyejatan air. |
| Lebah | Mempunyai lapisan kulit berlilin; kehilangan wap air berlaku melalui spirakel pada badan. Menutup spirakel antara dua gerakan pernafasannya untuk mengurangkan kehilangan air. |
Berdasarkan Gambar foto 3.4 hingga 3.7, buku teks m.s. 78-79.
Suhu badan cicak berubah mengikut persekitaran. Cicak tidak dapat mengekalkan suhu tetap seperti manusia, jadi ia menjadi perlahan apabila persekitaran sejuk.
Cabaran Minda: Bagaimanakah homeostasis berlaku dalam badan ular dan beruang kutub? Fikirkan sendiri dengan menggunakan contoh cicak dan kucing di atas.
Homeostasis dalam tumbuhan
Tumbuhan memerlukan air yang mencukupi untuk mengelakkan tumbuhan menjadi layu dan mati. Air daripada tumbuhan hilang melalui satu proses yang dikenali sebagai transpirasi.
Transpirasi ialah proses kehilangan air daripada daun dalam bentuk wap air ke persekitaran melalui stoma. Proses ini melibatkan sistem pengangkutan dalam tumbuhan.
Kira-kira 90% air yang diserap oleh akar tumbuhan hilang melalui transpirasi.
Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 1 m.s. 80.
- Bahagian akar (akar rambut) menyerap air dan mineral daripada tanah.
- Transpirasi pada daun menghasilkan daya yang menarik air dari bahagian batang tumbuhan.
Kegunaan transpirasi:
- Membantu tumbuhan menyerap dan mengangkut air dan mineral dari tanah ke seluruh bahagian tumbuhan.
- Penyejatan air daripada daun menyejukkan tumbuhan pada hari panas.
Pokok pisang menggulungkan daunnya apabila hari panas untuk mengurangkan kehilangan air (Gambar foto 3.8, m.s. 80).
Stoma
Sel pengawal mengawal pembukaan dan penutupan stoma.
| Pada waktu siang | Pada suhu yang terlalu tinggi |
|---|---|
 |  |
| Stoma terbuka untuk pertukaran gas. Lebih banyak air tersejat daripada daun melalui transpirasi dan hal ini meningkatkan kadar penyerapan air oleh akar. | Stoma tertutup untuk mengurangkan air yang tersejat daripada daun melalui transpirasi. |
Rajah 3.6, buku teks m.s. 81.
Pada tengah hari yang sangat panas, stoma sesebuah tumbuhan tertutup. Berikan satu kebaikan dan satu keburukan.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Kebaikan: kurang air hilang melalui transpirasi, jadi tumbuhan tidak layu. Keburukan: pertukaran gas berkurang, dan penyerapan air serta mineral oleh akar dan penyejukan melalui penyejatan juga berkurang.
Aktiviti 3.2 (kumpulan): kumpulkan maklumat tentang transpirasi dan fungsinya dalam kawal atur kandungan air dalam tumbuhan, kemudian bentangkan secara multimedia.
Kepentingan homeostasis kepada manusia dan benda hidup
Kawalan homeostasis dalam badan manusia dan benda hidup bertujuan untuk menyediakan satu keadaan optimum dalam badan supaya sel dapat menjalankan aktiviti metabolisme dengan cekap. Semua tindak balas kimia dalam sel hidup dikawal oleh enzim yang peka kepada perubahan persekitaran. Perubahan suhu akan mempengaruhi aktiviti enzim itu. Dalam badan manusia, enzim berfungsi secara optimum pada 37 °C.
Tanpa homeostasis, suhu badan manusia atau benda hidup akan terus meningkat atau menurun dan kandungan air akan hilang tanpa kawalan. Kita harus bersyukur kerana homeostasis menyebabkan persekitaran dalam badan dapat dikawal dan dikekalkan dalam keadaan seimbang dan stabil (Rajah 3.7, m.s. 83).
Mengapakah orang yang bersenam perlu minum air sebelum berasa dahaga?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Semasa bersenam, badan banyak kehilangan air melalui peluh. Apabila kita berasa dahaga, kandungan air sudah di bawah aras normal. Minum lebih awal menggantikan air yang hilang dan mengekalkan kandungan air yang seimbang.
Aktiviti 3.3 (kumpulan): bincangkan kepentingan homeostasis; setiap murid memberikan sekurang-kurangnya satu idea, kemudian bentangkan hasil perbincangan kumpulan dalam bentuk persembahan multimedia (m.s. 83).
Praktis Formatif 3.1 (jawapan buku, m.s. 278): Homeostasis ialah pengekalan persekitaran dalam badan sesuatu organisma. Dua contoh kawal atur yang penting dalam badan manusia: kawal atur suhu badan dan kandungan air.
Ringkasan
| Ingat | Fakta penting |
|---|---|
| Homeostasis | Pengekalan persekitaran dalam badan (suhu, air, pH, tekanan darah) dalam keadaan seimbang dan stabil |
| Proses kawalan | Perubahan, dikesan oleh pusat kawalan (otak), mekanisme pembetulan, kembali ke julat normal |
| Kawal atur kandungan air | Sistem perkumuhan dan sistem endokrin; ginjal dan otak. Air bertambah: lebih banyak air kencing. Air berkurang: kurang air kencing dan berasa dahaga |
| Kawal atur suhu badan | Kulit, otak, otot rangka. Panas: salur darah mengembang, bulu roma condong, berpeluh. Sejuk: salur darah mengecut, bulu roma menegak, kurang berpeluh, menggigil |
| Suhu normal badan manusia | 37 °C |
| Haiwan | Kucing menjilat bulu, anjing menjelirkan lidah, cicak menjadi perlahan apabila sejuk, siput babi mencari tempat lembap, lebah menutup spirakel |
| Tumbuhan | Transpirasi melalui stoma; sel pengawal membuka stoma pada waktu siang dan menutupnya apabila suhu terlalu tinggi |
| Kepentingan | Enzim memerlukan keadaan optimum (37 °C pada manusia) supaya sel bermetabolisme dengan cekap |