Biologi notesnota, bab 2
Biologi Sel dan Organisasi Sel
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), pageshalaman 20-43
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh menyediakan slaid sel tumbuhan dan sel haiwan serta mengenal pasti strukturnya menerusi mikroskop cahaya (2.1.1, 2.1.2)
- Saya boleh menganalisis komponen sel haiwan dan sel tumbuhan pada mikrograf dan menyatakan fungsi utamanya (2.1.3, 2.1.4)
- Saya boleh membanding dan membezakan komponen sel haiwan dengan sel tumbuhan (2.1.5)
- Saya boleh menerangkan proses hidup organisma unisel seperti Amoeba sp. dan Paramecium sp. serta mengitlak proses hidup yang dilihat menerusi mikroskop cahaya (2.2.1, 2.2.2)
- Saya boleh menghubung kait keunikan struktur sel khusus dengan fungsinya dan mengenal pasti sel khusus dalam organisma multisel (2.3.1, 2.3.2)
- Saya boleh mencerakinkan kepadatan komponen sel tertentu dengan fungsi sel khusus (2.3.3)
- Saya boleh menghuraikan kesan kekurangan, ketiadaan atau kegagalan fungsi suatu komponen sel (2.3.4)
- Saya boleh membuat urutan aras organisasi, mengenal pasti sel, tisu atau organ dalam suatu sistem organ, dan menyatakan fungsi utama sistem organ (2.4.1, 2.4.2, 2.4.3)
2.1Struktur dan fungsi sel
Sel ialah unit asas semua benda hidup. Struktur sel haiwan dan sel tumbuhan boleh dikaji menerusi mikroskop cahaya; mikroskop elektron menunjukkan butiran halus organel dengan lebih jelas (mikrograf).
Menyediakan slaid (Aktiviti 2.1 dan 2.2)
- Sel tumbuhan: ambil sehelai daun sisik bawang besar dan tanggalkan epidermis lut cahaya dengan skalpel. Letak epidermis dalam setitis air suling di tengah slaid kaca.
- Tutup dengan penutup slaid kaca yang diletak pada sudut 45° dan diturunkan secara perlahan-lahan dengan bantuan jarum tenggek. Slaid sementara ini ialah lekapan basah. Pastikan tiada gelembung udara terperangkap dan epidermis tidak berlipat.
- Titiskan larutan iodin di satu sisi penutup slaid dan letak kertas turas di sisi yang bertentangan untuk menarik larutan itu merentasi spesimen. Ini ialah teknik pengairan.
- Sel haiwan: kikis bahagian dalam pipi secara perlahan-lahan dengan pencungkil gigi yang tumpul, pindahkan kikisan ke titisan air, tutup dengan penutup slaid dan warnakan dengan larutan metilena biru menggunakan teknik pengairan.
- Periksa slaid dengan kanta objektif kuasa rendah dahulu, kemudian kuasa tinggi. Lukis dan labelkan struktur yang dapat dilihat, dan rekod kuasa pembesaran.
Gelembung udara yang terperangkap di bawah penutup slaid boleh dikeluarkan dengan mengetuknya menggunakan hujung pensel. Turunkan penutup slaid dengan perlahan-lahan.
Komponen sel dan fungsinya
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (Rajah 2.1), m.s. 24.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (Rajah 2.2), m.s. 26.
| Komponen | Struktur | Fungsi |
|---|---|---|
| Membran plasma | Membran luar nipis dan kenyal; dibina daripada protein dan fosfolipid; telap memilih | Mengasingkan kandungan sel daripada persekitaran luar; mengawal pergerakan bahan ke dalam dan ke luar sel; membenarkan pertukaran nutrien, gas respirasi dan bahan buangan |
| Sitoplasma | Medium seperti jeli yang mengandungi komponen sel terampai, sebatian organik (protein, lipid, karbohidrat) dan sebatian tak organik (ion kalium) | Medium bagi tindak balas biokimia dalam sel |
| Nukleus | Komponen paling besar; sfera, padat, dilingkungi membran nukleus yang berliang; mengandungi kromosom, nukleolus dan nukleoplasma | Mengawal segala aktiviti sel; kromosom mengandungi DNA yang menentukan ciri sel dan fungsi metabolisme |
| Mitokondrion | Berbentuk rod atau sfera; dua lapisan membran (luar licin, dalam berlipat-lipat); mengandungi enzim respirasi sel | Tapak penjanaan tenaga melalui pengoksidaan glukosa semasa respirasi sel; tenaga dijana sebagai molekul ATP |
| Ribosom | Granul kecil, padat, sfera; protein dan RNA; pada jalinan endoplasma kasar atau bebas dalam sitoplasma | Tapak sintesis protein |
| Jalinan endoplasma kasar | Sistem rongga ceper berlipat yang bersambung dengan membran nukleus; ribosom terlekat pada permukaannya | Mengangkut protein yang disintesiskan oleh ribosom |
| Jalinan endoplasma licin | Sama, tetapi tiada ribosom | Mensintesis dan mengangkut gliserol dan lipid; detoksifikasi dadah dan hasil sampingan metabolisme |
| Jasad Golgi | Timbunan kantung pipih selari, setiap satu dilapisi membran unit tunggal; membran baharu ditambah pada satu hujung dan vesikel digentingkan dari hujung yang lain | Memproses, mengubah suai, membungkus dan mengangkut protein, karbohidrat dan glikoprotein |
| Lisosom | Kantung sfera kecil bermembran tunggal; mengandungi enzim lisozim (enzim pencernaan) | Menghidrolisis molekul organik kompleks (protein, asid nukleik, lipid); menguraikan bakteria dan komponen sel yang rosak |
| Sentriol | Silinder kecil berpasangan; susunan mikrotubul kompleks; hanya dalam sel haiwan | Membentuk gentian gelendong semasa pembahagian sel |
| Dinding sel | Lapisan luar yang kuat dan tegar; gentian selulosa; telap sepenuhnya (sel tumbuhan) | Mengekalkan bentuk sel; memberikan sokongan mekanikal |
| Kloroplas | Berbentuk bujur; dua lapisan membran; klorofil pada grana (sel tumbuhan) | Klorofil menyerap cahaya matahari dan menukarkannya kepada tenaga kimia semasa fotosintesis |
| Vakuol | Kantung berisi sap sel, dikelilingi membran tonoplas; banyak dan kecil dalam sel muda, besar dalam sel matang; kecil dalam sel haiwan | Air meresap masuk dan sel menjadi segah; dalam haiwan unisel, vakuol mengecut terlibat dalam pengosmokawalaturan |
Sap sel mengandungi air, asid organik, gula, asid amino, enzim, garam mineral, oksigen, karbon dioksida dan hasil sampingan metabolisme.
Perbandingan sel haiwan dengan sel tumbuhan
| Ciri | Sel tumbuhan | Sel haiwan |
|---|---|---|
| Bentuk sel | Tetap | Tidak tetap |
| Dinding sel | Ada | Tiada |
| Kloroplas | Ada | Tiada |
| Vakuol | Bersaiz besar | Tiada, atau jika ada, bersaiz kecil |
| Sentriol | Tiada | Ada |
| Simpanan karbohidrat | Kanji | Glikogen |
Persamaan: kedua-dua sel mempunyai nukleus, sitoplasma, membran plasma, jasad Golgi, mitokondrion, jalinan endoplasma dan ribosom.
Bukan semua sel tumbuhan mempunyai kloroplas. Sel akar rambut tidak menerima cahaya, jadi tiada kloroplas. Jangan anggap semua sel tumbuhan berwarna hijau.
Namakan organel yang (a) menjana ATP dan (b) membentuk gentian gelendong dalam sel haiwan.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(a) Mitokondrion. (b) Sentriol.
2.2Proses hidup organisma unisel
Organisma unisel terdiri daripada satu sel sahaja, tetapi sel itu ialah unit hidup yang lengkap. Protozoa (contohnya Amoeba sp. dan Paramecium sp.) ialah organisma unisel yang paling ringkas. Semua proses hidup dijalankan oleh satu sel itu.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (Rajah 2.3), m.s. 28.
| Proses hidup | Amoeba sp. dan Paramecium sp. |
|---|---|
| Pergerakan | Amoeba sp. mengunjurkan pseudopodium (kaki palsu) dan sitoplasma mengalir ke bahagian yang diunjurkan, jadi bentuknya sentiasa berubah; Paramecium sp. bergerak dengan pukulan silium secara beritma |
| Gerak balas terhadap rangsangan | Bergerak menjauhi rangsangan seperti bahan kimia, sentuhan atau cahaya terang |
| Pemakanan | (1) Amoeba sp. memerangkap zarah makanan dengan pseudopodium secara fagositosis; dalam Paramecium sp. pukulan silium membantu zarah makanan masuk ke alur mulut. (2) Vakuol makanan bergabung dengan lisosom dan zarah makanan dihidrolisis oleh enzim lisozim. (3) Nutrien diserap ke dalam sitoplasma. (4) Makanan tidak tercerna disingkirkan apabila Amoeba sp. bergerak, atau melalui liang dubur dalam Paramecium sp. |
| Respirasi | Oksigen dan karbon dioksida bertukar melalui membran plasma secara resapan ringkas di seluruh permukaan sel |
| Pertumbuhan | Membesar dengan mensintesis sitoplasma baharu |
| Perkumuhan | Karbon dioksida dan ammonia disingkirkan secara resapan. Vakuol mengecut menyingkirkan lebihan air (pengosmokawalaturan) |
| Pembiakan | Keadaan sesuai dan banyak makanan: pembiakan aseks secara belahan dedua (mitosis). Keadaan tidak sesuai (kering, suhu rendah, kekurangan makanan): Amoeba sp. membentuk spora yang bercambah apabila keadaan pulih; Paramecium sp. menjalankan pembiakan seks secara konjugasi |
Amoeba sp. dan Paramecium sp. hidup di air tawar. Air meresap masuk ke dalam sel secara osmosis dan mengisi vakuol mengecut. Vakuol mengembang ke saiz maksimum, kemudian mengecut untuk menyingkirkan air dari semasa ke semasa. Proses ini ialah pengosmokawalaturan.
Jika Paramecium sp. dimasukkan ke dalam larutan garam pekat, kurang air meresap masuk, jadi vakuol mengecut mengecut kurang kerap (kadar pengecutan berkurang).
Mengapakah Amoeba sp. memerlukan vakuol mengecut tetapi sel pipi manusia tidak?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Air tawar bersifat hipotonik terhadap sitoplasma Amoeba sp., jadi air terus meresap masuk secara osmosis dan perlu disingkirkan oleh vakuol mengecut. Sel pipi dikelilingi cecair badan yang kepekatannya hampir sama dengan sitoplasma, jadi tidak ada pengambilan air yang berlebihan.
2.3Proses hidup organisma multisel
Sel khusus ialah sel yang strukturnya disesuaikan untuk menjalankan satu fungsi tertentu. Sel yang sama jenis dan sama fungsi diorganisasikan menjadi tisu: sekumpulan sel yang mempunyai struktur dan fungsi yang sama dan disusun bersama untuk melaksanakan sesuatu fungsi khusus.
Sel khusus dalam manusia dan tumbuhan
| Sel | Ciri struktur | Fungsi |
|---|---|---|
| Sel otot | Gentian multinukleus, berjalur | Mengecut dan mengendur untuk menghasilkan pergerakan |
| Sel saraf | Unjuran panjang dan halus | Menghantar impuls saraf |
| Sel darah putih | Boleh berubah bentuk | Memusnahkan patogen |
| Sel epitelium | Nipis dan leper | Melapisi permukaan organ seperti salur pencernaan |
| Sel darah merah | Tiada nukleus; berbentuk dwicekung | Meningkatkan kecekapan pengangkutan oksigen |
| Sel sperma | Ekor panjang; kepala berisi nukleus dengan satu set kromosom daripada induk jantan | Berenang ke arah ovum di tiub Falopio |
| Sel mesofil palisad | Silinder panjang, tersusun tegak dan rapat; kepadatan kloroplas tinggi | Penyerapan maksimum cahaya matahari untuk fotosintesis |
| Sel mesofil berspan | Tersusun longgar dengan banyak ruang udara | Pertukaran gas dari bahagian dalam daun ke sel mesofil palisad |
| Sel pengawal | Sel epidermis terubahsuai; dinding sel lebih tebal di sebelah dalam | Mengawal pembukaan dan penutupan stoma |
| Sel akar rambut | Unjuran panjang menambah luas permukaan | Menyerap air dan garam mineral |
| Salur xilem | Salur berongga panjang dan bersambungan; dinding berlignin | Mengangkut air dan garam mineral dari akar; menyokong tumbuhan |
| Tiub tapis | Turus silinder panjang tersusun dari hujung ke hujung | Mengangkut bahan organik dari daun ke organ simpanan seperti buah |
Kepadatan komponen sel dan fungsi sel khusus
Sesetengah sel mempunyai kepadatan komponen tertentu yang tinggi kerana fungsinya (Jadual 2.1).
| Komponen yang banyak | Jenis sel | Sebab |
|---|---|---|
| Mitokondrion | Sel sperma; sel otot (contohnya otot penerbangan serangga dan burung); sel meristem tumbuhan | Memerlukan banyak tenaga untuk berenang, untuk pengecutan dan pengenduran otot, dan untuk pembahagian sel secara aktif |
| Kloroplas | Sel mesofil palisad dan sel mesofil berspan | Menyerap lebih banyak cahaya matahari untuk fotosintesis |
| Jalinan endoplasma kasar dan jasad Golgi | Sel pankreas; sel goblet pada epitelium usus dan salur pernafasan; sel hati | Meningkatkan sintesis dan perembesan enzim pencernaan (pankreas); menghasilkan mukus (sel goblet); metabolisme karbohidrat dan detoksifikasi dadah dan racun (sel hati) |
Kesan kegagalan komponen sel
Semua komponen sel bekerjasama seperti sebuah kilang dengan bahagian yang berlainan. Jika sesuatu komponen kurang, tiada atau gagal berfungsi, sel tidak berfungsi pada tahap optimum.
- Disfungsi mitokondrion boleh menyebabkan pertumbuhan terbantut, otot lemah, masalah pendengaran dan penglihatan.
- Penyakit Tay-Sachs (penyakit keturunan) disebabkan kegagalan penghasilan enzim dalam lisosom; pesakit mengalami pertumbuhan terbantut dan terencat akal.
Jawapan yang baik menyebut tenaga atau bahan yang terjejas. Contohnya "mitokondrion gagal" bermakna kurang ATP, jadi otot lemah; jangan hanya menulis "sel mati".
Tisu haiwan
| Tisu | Lokasi dan fungsi |
|---|---|
| Epitelium | Melapisi permukaan luar (kulit) dan permukaan berongga di dalam badan. Kulit melindungi daripada jangkitan, kecederaan, bahan kimia dan penyahhidratan. Epitelium trakea mempunyai silium seperti rambut |
| Otot | Otot licin (salur pencernaan, salur darah, salur kencing, salur pembiakan): aktiviti luar kawal seperti peristalsis. Otot rangka: pergerakan terkawal pada tulang dan anggota. Otot kardium (dinding jantung): mengepam darah, luar kawal |
| Saraf | Terdiri daripada neuron (badan sel, dendrit dan akson). Mengesan rangsangan, mengutus impuls saraf ke otot atau kelenjar dan mengkoordinasi aktiviti badan |
| Penghubung | Longgar (memautkan epitelium kepada tisu di bawahnya dan menetapkan organ); bergentian (tendon menyambung tulang dengan otot, ligamen menyambung tulang dengan tulang); adipos (menyimpan lemak di bawah dermis); rawan (menutup hujung tulang daripada haus); tulang (rangka, melindungi organ dalaman); darah (pengawalaturan, pengangkutan, perlindungan) |
Tisu tumbuhan
- Tisu meristem (meristem apeks dan meristem sisi): sel yang aktif membahagi.
- Tisu kekal: tisu epidermis, tisu asas dan tisu vaskular.
- Tisu asas: parenkima menyimpan kanji, protein dan air serta boleh berfotosintesis; kolenkima menyokong batang muda tidak berkayu (herba); sklerenkima memberi sokongan dan kekuatan mekanikal kepada bahagian matang.
- Tisu vaskular: xilem mengangkut air dan garam mineral dari akar, dindingnya berlignin memberi sokongan; floem mengangkut bahan organik seperti sukrosa dari daun ke semua bahagian tumbuhan.
Organel manakah yang banyak dalam sel yang merembeskan enzim pencernaan? Mengapa?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Jalinan endoplasma kasar (bersama jasad Golgi), kerana enzim ialah protein: protein disintesis oleh ribosom pada jalinan endoplasma kasar dan diproses serta dirembeskan melalui jasad Golgi.
2.4Aras organisasi
Sel → tisu → organ → sistem → organisma multisel.
Sekumpulan tisu berlainan bergabung membentuk organ. Contohnya jantung terdiri daripada tisu epitelium (melapisi ruang dalam), tisu otot kardium (mengepam darah), tisu penghubung (contohnya darah) dan tisu saraf (mengawal atur ritma denyutan). Organ yang berlainan bekerja secara bersepadu untuk satu fungsi khusus membentuk sistem organ. Gabungan semua sistem organ yang dikoordinasi ialah satu organisma lengkap.
Terdapat 11 sistem organ utama dalam badan manusia.
| Sistem | Komponen | Fungsi utama |
|---|---|---|
| Respirasi | Trakea, hidung, peparu, diafragma | Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida antara badan dengan persekitaran luar |
| Pencernaan | Mulut, esofagus, perut, hati, pankreas, usus kecil, usus besar | Mencernakan makanan kepada bentuk ringkas yang mudah diserap |
| Peredaran darah | Jantung, arteri, vena, kapilari darah | Mengangkut nutrien, gas respirasi dan hasil perkumuhan |
| Limfa | Limpa, nodus limfa, salur limfa | Mengekalkan keseimbangan bendalir badan dan mencegah jangkitan penyakit |
| Saraf | Otak, saraf tunjang, saraf periferi | Mengesan dan menghantar maklumat serta mengkoordinasi aktiviti badan |
| Integumen | Kulit | Melindungi badan daripada kecederaan fizikal, jangkitan dan penyahhidratan |
| Endokrin | Kelenjar endokrin | Merembeskan hormon; mengkoordinasi aktiviti badan bersama sistem saraf |
| Rangka | Tulang, rawan, ligamen, tendon | Menyokong badan, melindungi organ dalaman dan menjadi asas pautan otot |
| Otot | Otot rangka, otot licin, otot kardium | Mengecut dan mengendur untuk menghasilkan pergerakan |
| Urinari | Ginjal, ureter, uretra, pundi kencing | Menyingkirkan hasil perkumuhan seperti urea dan asid urik |
| Pembiakan | Lelaki: testis, kelenjar prostat, zakar. Perempuan: ovari, uterus, tiub Falopio, faraj, serviks | Lelaki: menghasilkan sperma dan hormon seks lelaki. Perempuan: menghasilkan ovum dan hormon seks perempuan |
Dalam tumbuhan terdapat dua sistem. Sistem pucuk terdiri daripada batang, daun, pucuk, bunga dan buah. Batang dan ranting menyokong daun pada kedudukan menegak supaya daun menyerap cahaya matahari yang maksimum untuk fotosintesis; bunga terlibat dalam pembiakan. Sistem akar terdiri daripada semua akar yang menyerap air dan garam mineral serta memberi sokongan.
Kulit ialah organ (organ terbesar badan) kerana terdiri daripada beberapa jenis tisu yang bekerja bersama, bukan satu jenis tisu sahaja.
Susun mengikut urutan: organ, sel, organisma multisel, sistem, tisu.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Sel, tisu, organ, sistem, organisma multisel.