Biologi notesnota, bab 15
Pembiakan Seks, Perkembangan dan Pertumbuhan dalam Manusia dan Haiwan
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), pageshalaman 284–310
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh mencirikan anatomi sistem pembiakan lelaki dan sistem pembiakan perempuan (15.1.1)
- Saya boleh mewajarkan keperluan gametogenesis dan memerihalkan spermatogenesis dan oogenesis (15.2.1, 15.2.2)
- Saya boleh mengenal pasti struktur sperma dan folikel Graaf, dan membanding dan membezakan spermatogenesis dengan oogenesis (15.2.3, 15.2.4)
- Saya boleh menganalisis perubahan aras hormon semasa haid, perkembangan folikel, penebalan endometrium, ovulasi dan pembentukan korpus luteum (15.3.1)
- Saya boleh menghubung kait perubahan aras hormon dengan kehamilan dan keguguran, serta menyatakan maksud sindrom prahaid dan sindrom putus haid (15.3.2, 15.3.3)
- Saya boleh menghuraikan persenyawaan dan pembentukan zigot, dan menerangkan perkembangan awal embrio sehingga penempelan (15.4.1, 15.4.2)
- Saya boleh menerangkan peranan hormon gonadotrofin korion manusia (HCG), plasenta dan tali pusat (15.4.3, 15.4.4)
- Saya boleh mewajarkan keperluan sistem peredaran darah fetus dan sistem peredaran darah ibu yang berasingan (15.4.5)
- Saya boleh memerihalkan pembentukan kembar seiras, kembar tak seiras dan kembar Siam, serta membandingkannya (15.5.1, 15.5.2, 15.5.3)
- Saya boleh menyatakan maksud kemandulan dan berkomunikasi tentang puncanya (15.6.1, 15.6.2)
- Saya boleh menerangkan maksud pertumbuhan, parameter mengukur pertumbuhan, dan pertumbuhan serangga (15.7.1, 15.7.2, 15.7.3)
- Saya boleh menganalisis fasa lengkung pertumbuhan sigmoid dan lengkung pertumbuhan berbentuk tangga bagi haiwan berangka luar (15.7.4, 15.7.5)
15.1Sistem pembiakan manusia
Pembiakan seks melibatkan penghasilan gamet jantan dan gamet betina oleh individu yang telah mencapai kematangan seks, diikuti oleh persenyawaan kedua-dua gamet untuk menghasilkan individu baharu.
| Struktur | Fungsi (menurut buku teks) |
|---|---|
| Testis (dalam skrotum) | Menghasilkan sperma (gamet jantan) dan hormon seks lelaki, testosteron |
| Skrotum | Kantung yang memegang dan melindungi testis |
| Duktus sperma (vas deferens) | Menyalurkan sperma |
| Vesikel semen | Merembes bendalir bernutrien untuk sperma |
| Kelenjar prostat | Merembes bendalir yang membantu pergerakan sperma |
| Uretra | Salur untuk mengeluarkan sperma dan air kencing daripada badan |
| Zakar | Memancutkan sperma ke dalam faraj semasa persetubuhan |
| Ovari | Menghasilkan ovum (gamet betina) dan hormon estrogen dan progesteron |
| Tiub Falopio | Saluran berotot nipis berdinding dalam bersilium; tindakan silium dan peristalsis otot menggerakkan oosit sekunder atau embrio ke uterus |
| Uterus | Organ berdinding tebal dan berotot; dilapisi endometrium yang bermukus dan kaya dengan salur darah; embrio menempel pada endometrium dan mendapat nutrien serta oksigen |
| Serviks | Bukaan sempit uterus yang merembeskan mukus supaya sperma berenang dengan mudah ke arah tiub Falopio |
| Faraj | Saluran masuk sperma serta laluan keluar haid dan kelahiran anak |
Nyatakan dua perbezaan antara fungsi vesikel semen dengan kelenjar prostat.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Vesikel semen merembes bendalir yang membekalkan nutrien kepada sperma. Kelenjar prostat merembes bendalir yang membantu pergerakan sperma.
15.2Gametogenesis manusia
Gametogenesis ialah proses pembentukan gamet. Proses ini berlaku dalam gonad: testis bagi lelaki dan ovari bagi perempuan. Gamet bersifat haploid (n). Semasa persenyawaan, nukleus sperma bercantum dengan nukleus ovum di tiub Falopio untuk membentuk zigot diploid (2n).
Keperluan gametogenesis: jika gamet haploid tidak dihasilkan, persenyawaan tidak dapat berlaku dan tiada individu baharu terbentuk. Gamet haploid juga memastikan zigot kembali diploid (2n), maka bilangan kromosom spesies tidak berubah (15.2.1).
Spermatogenesis
Spermatogenesis berlaku dalam tubul seminiferus testis. Sel Sertoli pada dinding tubul membekalkan nutrien. Sperma diangkut ke epididimis, kemudian keluar melalui duktus sperma. Proses ini dirangsang oleh FSH dan testosteron; LH merangsang rembesan testosteron di testis.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 289 (Rajah 15.4).
- Sel germa primordium membahagi secara mitosis berulang kali untuk menghasilkan banyak spermatogonium (2n).
- Spermatogonium berkembang menjadi spermatosit primer (2n).
- Setiap spermatosit primer menjalani meiosis I menghasilkan dua spermatosit sekunder (n).
- Setiap spermatosit sekunder menjalani meiosis II menghasilkan dua spermatid (n), jadi empat spermatid.
- Spermatid menjalani pembezaan dan pengkhususan untuk membentuk sperma.
Oogenesis
Oogenesis ialah pembentukan oosit sekunder (gamet betina) dalam ovari. Berbeza daripada spermatogenesis, oogenesis bermula dalam ovari perempuan sebelum dilahirkan.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 290 (Rajah 15.5).
- Sebelum kelahiran: sel germa primordium membahagi secara mitosis menjadi oogonium (2n). Oogonium berkembang menjadi oosit primer yang diselaputi sel folikel (folikel primer). Oosit primer memulakan meiosis tetapi berhenti pada profasa I.
- Semasa lahir: bayi perempuan sudah mempunyai berjuta-juta oosit primer pada profasa I; bilangannya berkurang pada tahap akil baligh.
- Akil baligh (setiap bulan sehingga putus haid): oosit primer meneruskan meiosis I menjadi oosit sekunder dan jasad kutub pertama. Oosit sekunder memulakan meiosis II tetapi berhenti pada metafasa II. Folikel sekunder berkembang menjadi folikel Graaf yang menghasilkan estrogen.
- Ovulasi: folikel Graaf yang matang membebaskan oosit sekunder ke dalam tiub Falopio.
- Meiosis II dilengkapkan hanya jika sperma menembusi oosit sekunder, menghasilkan ovum (n) dan satu jasad kutub. Jasad kutub merosot.
- Selepas ovulasi, bahagian folikel yang tertinggal membentuk korpus luteum. Jika berlaku persenyawaan, korpus luteum terus berkembang dan merembes estrogen dan progesteron; jika tidak, korpus luteum dan oosit sekunder merosot dan disingkirkan bersama haid.
Struktur sperma dan folikel Graaf
- Sperma: kepala (mengandungi nukleus), bahagian tengah (banyak mitokondrion yang menjana tenaga untuk berenang ke tiub Falopio) dan ekor.
- Folikel Graaf: satu oosit sekunder yang besar, dikelilingi selaput jeli dan sel-sel folikel.
| Ciri | Spermatogenesis | Oogenesis |
|---|---|---|
| Tempat | Testis | Ovari |
| Hasil daripada satu sel diploid | Empat sperma (haploid) | Satu oosit sekunder berfungsi dan tiga jasad kutub yang tidak berfungsi |
| Saiz gamet | Kecil; kepala, bahagian tengah dan ekor | Lebih besar; berbentuk sfera |
| Selepas meiosis I | Dua spermatosit sekunder | Satu oosit sekunder dan satu jasad kutub |
| Meiosis | Lengkap | Meiosis II lengkap hanya apabila sperma mensenyawakan oosit sekunder |
| Pembezaan | Spermatid menjalani pembezaan | Oosit sekunder tidak menjalani pembezaan |
| Kesinambungan | Berterusan dari akil baligh sehingga lanjut usia | Bermula dalam fetus, terhenti semasa lahir, disambung semula pada akil baligh sehingga putus haid |
| Bilangan | Berjuta-juta setiap hari | Satu oosit sekunder setiap kitar haid |
Persamaan: kedua-duanya gametogenesis dalam organ pembiakan dan menghasilkan gamet haploid yang terlibat dalam persenyawaan.
Yang dibebaskan semasa ovulasi ialah oosit sekunder (ovum yang belum matang), bukan ovum. Ia menjadi ovum hanya apabila sperma menembusinya dan meiosis II dilengkapkan.
Mengapakah satu oogonium hanya menghasilkan satu gamet berfungsi, sedangkan satu spermatogonium menghasilkan empat?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Dalam oogenesis, meiosis menghasilkan satu oosit sekunder (kemudian ovum) yang berfungsi dan jasad kutub yang tidak berfungsi dan merosot (buku teks, m.s. 292). Dalam spermatogenesis, kesemua empat spermatid membentuk sperma.
15.3Kitar haid
Kitar haid melibatkan pembentukan oosit sekunder dan perubahan ketebalan endometrium mengikut satu kitaran. Endometrium menjadi lembut, tebal dan kaya dengan salur darah sebagai persediaan penempelan embrio. Jika persenyawaan tidak berlaku, oosit sekunder mati dan endometrium terurai, menyebabkan pendarahan iaitu haid.
| Hormon | Sumber | Fungsi |
|---|---|---|
| FSH | Kelenjar pituitari | Merangsang perkembangan folikel dalam ovari dan perembesan estrogen |
| LH | Kelenjar pituitari | Merangsang ovulasi, pembentukan korpus luteum dan perembesan progesteron |
| Estrogen | Ovari | Memulih dan memperbaiki endometrium serta merangsang penebalannya; merangsang kematangan folikel; merangsang rembesan FSH dan LH sebelum ovulasi |
| Progesteron | Ovari | Menjadikan endometrium tebal, berlipat-lipat dan kaya dengan salur darah; merencat rembesan FSH dan LH untuk menyekat perkembangan folikel dan ovulasi |
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 294 (Rajah 15.9).
| Hari | Peristiwa |
|---|---|
| 0 hingga 5 | Semua hormon rendah; tanpa rangsangan progesteron dan estrogen, endometrium luruh dan haid berlaku. Hipotalamus merembes GnRH, yang merangsang kelenjar pituitari merembes FSH dan LH. FSH merangsang perkembangan folikel; sel folikel merembes estrogen. Estrogen aras rendah merencat FSH dan LH (suap balik negatif). |
| 6 hingga 14 | Estrogen meningkat dan memuncak pada hari ke-12; ini merangsang hipotalamus merembes GnRH (suap balik positif) dan pituitari merembes lebih banyak FSH dan LH. LH memuncak pada hari ke-13 dan merangsang ovulasi pada hari ke-14. LH merangsang tisu folikel yang tertinggal membentuk korpus luteum. |
| 15 hingga 21 | Korpus luteum merembes progesteron dan estrogen. Gabungan kedua-duanya merencat FSH dan LH (suap balik negatif), maka tiada folikel baharu. Progesteron menebalkan endometrium. |
| 22 hingga 28 | Tanpa persenyawaan, aras LH menurun, korpus luteum merosot, progesteron dan estrogen jatuh, endometrium luruh dan haid berlaku. Rencatan ke atas hipotalamus dan pituitari hilang, GnRH dirembes semula dan kitar baharu bermula. |
Kehamilan dan keguguran
- Jika persenyawaan berlaku, korpus luteum terus berkembang dan terus merembes progesteron dan estrogen selama tiga hingga empat bulan. Kemudian plasenta mengambil alih sehingga bayi dilahirkan.
- Progesteron merencat FSH dan LH, maka kitar haid dan ovulasi tidak berlaku semasa kehamilan.
- Ketidakseimbangan aras progesteron dan estrogen boleh menyebabkan keguguran. Penurunan progesteron menyebabkan pengecutan uterus.
Sindrom prahaid dan sindrom putus haid
- Sindrom prahaid: gejala yang biasanya dialami 7 hingga 14 hari sebelum hari pertama haid, akibat ketidakseimbangan aras estrogen dan progesteron dalam kitar haid. Simptom termasuk keletihan, sakit kepala, ketegangan emosi dan cepat marah.
- Sindrom putus haid: ovulasi dan haid terhenti secara semula jadi pada usia kira-kira 46 hingga 50 tahun. Estrogen dan progesteron kurang dirembes kerana pengaruh LH dan FSH terhadap ovari berkurang. Ovari berhenti menghasilkan ovum dan individu itu tidak lagi berupaya menghasilkan zuriat.
FSH membesarkan folikel dan LH mencetuskan ovulasi. Estrogen membina semula endometrium; progesteron mengekalkan dan menebalkannya.
Estrogen aras rendah merencat FSH dan LH (suap balik negatif), tetapi estrogen yang memuncak pada hari ke-12 merangsang GnRH, FSH dan LH (suap balik positif). Jangan anggap estrogen hanya merencat.
Hormon manakah mencapai aras tertinggi pada hari ke-13 dan hormon manakah pada hari ke-22 menurut Rajah 15.9?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
LH memuncak pada hari ke-13, mencetuskan ovulasi pada hari ke-14. Progesteron memuncak sekitar hari ke-22, semasa korpus luteum berfungsi.
15.4Perkembangan fetus manusia
Persenyawaan dan perkembangan awal embrio
Persenyawaan berlaku apabila satu daripada berjuta-juta sperma menembusi oosit sekunder dalam tiub Falopio. Membran oosit sekunder berubah supaya sperma lain tidak dapat menembusinya. Nukleus sperma bercantum dengan nukleus ovum membentuk zigot diploid.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 297 (Rajah 15.10).
- Zigot membahagi berulang kali secara mitosis semasa menuruni tiub Falopio ke uterus.
- Pembahagian pertama membentuk embrio dua sel; pembahagian berterusan membentuk morula.
- Morula berkembang menjadi blastosista.
- Blastosista menempel pada endometrium (penempelan) dan terus berkembang menjadi embrio.
Hormon gonadotrofin korion manusia (HCG) dihasilkan oleh plasenta pada peringkat awal kehamilan. Fungsi utamanya ialah memastikan korpus luteum terus berfungsi untuk menghasilkan estrogen dan progesteron. HCG dikesan dalam air kencing ibu hamil (ujian kehamilan).
Plasenta dan tali pusat
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 298 (Rajah 15.11).
- Plasenta terbentuk daripada tisu endometrium ibu dan tisu embrio, dan dihubungkan kepada fetus oleh tali pusat.
- Vena tali pusat: darah kaya oksigen dan nutrien, dari plasenta ke fetus.
- Arteri tali pusat: darah kaya karbon dioksida dan bahan buangan bernitrogen seperti urea, dari fetus ke plasenta.
- Plasenta ialah tapak pertukaran bahan: glukosa, asid amino, hormon, antibodi dan oksigen meresap dari darah ibu ke kapilari fetus; karbon dioksida dan urea meresap dari fetus ke darah ibu.
- Plasenta juga ialah organ endokrin. Pada bulan ke-4 korpus luteum merosot dan plasenta menggantikannya merembes progesteron dan estrogen untuk mengekalkan ketebalan endometrium.
Mengapa darah ibu dan darah fetus berasingan?
Darah ibu dan darah fetus tidak bercampur kerana dipisahkan oleh lapisan membran nipis. Ciri ini penting untuk:
- melindungi fetus daripada sesetengah bahan kimia berbahaya seperti toksin dan bakteria;
- menghalang salur darah fetus yang halus daripada pecah akibat tekanan darah ibu yang tinggi;
- menghalang pengaglutinan darah dalam fetus kerana kumpulan darah fetus mungkin berbeza daripada kumpulan darah ibu.
Membran nipis itu tidak menghalang dadah atau ubat, alkohol dan asap rokok yang diambil oleh ibu, dan virus seperti HIV dan rubela boleh menembusi plasenta. Sebab itulah ibu hamil mesti berhenti merokok dan mengelakkan alkohol.
Apakah perbezaan darah dalam vena tali pusat dengan arteri tali pusat?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Vena tali pusat membawa darah kaya oksigen dan nutrien ke fetus. Arteri tali pusat membawa darah kaya karbon dioksida dan urea dari fetus ke plasenta.
15.5Pembentukan kembar
Anak kembar ialah dua atau lebih orang anak yang lahir melalui satu kehamilan: kembar seiras dan kembar tak seiras.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 300 (Rajah 15.12).
| Ciri | Kembar seiras | Kembar tak seiras |
|---|---|---|
| Persenyawaan | Satu ovum dengan satu sperma; satu zigot | Dua ovum dengan dua sperma; dua zigot |
| Embrio | Embrio membahagi menjadi dua | Embrio tidak membahagi menjadi dua |
| Plasenta | Satu plasenta dikongsi dua fetus | Setiap fetus mempunyai plasenta sendiri |
| Genetik dan sifat fizikal | Sama (satu zigot) | Tidak sama (dua zigot berlainan) |
| Jantina | Sama | Mungkin sama atau berbeza |
Kembar Siam
Kembar Siam terbentuk apabila pembahagian embrio dalam kembar seiras berlaku secara tidak lengkap. Dua fetus terbentuk tetapi sebahagian fizikal mereka (lazimnya dada, abdomen atau punggung) masih melekat, dan mereka mungkin berkongsi satu atau dua organ dalaman. Kebanyakan kembar Siam mati sebelum dilahirkan atau berjangka hayat pendek. Pemisahan melalui pembedahan bergantung pada bahagian yang terlekat dan organ dalaman yang dikongsi.
Mengapakah kembar seiras selalu sama jantina, tetapi kembar tak seiras tidak selalu?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Kembar seiras terbentuk daripada satu zigot, maka kandungan genetiknya sama. Kembar tak seiras terbentuk daripada dua zigot berlainan, maka jantinanya mungkin sama atau berbeza.
15.6Isu kesihatan: kemandulan
Kemandulan berlaku apabila pasangan suami isteri tidak berupaya melahirkan anak. Punca boleh daripada suami atau isteri, atau kedua-duanya.
| Punca kemandulan lelaki | Punca kemandulan perempuan |
|---|---|
| Testis tidak menghasilkan sperma Bilangan sperma kurang Kualiti sperma rendah atau sperma abnormal Mati pucuk Ketidakseimbangan hormon | Ovari tidak menghasilkan oosit sekunder Tiub Falopio tersumbat Uterus abnormal Ketumbuhan dalam uterus Ketidakseimbangan hormon |
Rawatan: ketidakseimbangan hormon dirawat dengan rawatan hormon; tiub Falopio atau duktus sperma yang tersumbat dirawat melalui pembedahan; kaedah persenyawaan in vitro (IVF) boleh digunakan oleh perempuan yang bermasalah tiub Falopio.
Nyatakan satu rawatan bagi tiub Falopio yang tersumbat.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Pembedahan, atau kaedah persenyawaan in vitro (IVF).
15.7Pertumbuhan dalam manusia dan haiwan
Pertumbuhan ialah proses kekal dan tidak berbalik yang melibatkan pertambahan bilangan sel, saiz, isi padu dan jisim badan organisma. Ia juga melibatkan pembezaan dan pengkhususan sel.
Parameter mengukur pertumbuhan
- Pertambahan saiz atau isi padu, contohnya ketinggian atau panjang.
- Jisim kering: jisim selepas semua air disingkirkan, dengan mengeringkan dalam ketuhar pada 100 °C berulang kali sehingga jisim tidak berubah. Kelemahan: organisma perlu dibunuh (sesuai untuk tumbuhan).
- Jisim segar: boleh diukur pada bila-bila masa tanpa membunuh organisma, tetapi kurang tepat kerana kandungan air dipengaruhi pengambilan air.
Pertumbuhan serangga
m.s. 304, Rajah 15.15
m.s. 304, Rajah 15.16
| Ciri | Metamorfosis lengkap | Metamorfosis tidak lengkap |
|---|---|---|
| Contoh | Rama-rama | Belalang |
| Peringkat | Telur, larva (beluncas), pupa, dewasa (empat peringkat) | Telur, nimfa, dewasa; tiada larva dan pupa |
| Ekdisis | Beluncas makan dan membesar dengan pesat sebelum menjadi pupa | Nimfa mengalami beberapa kali ekdisis sebelum menjadi dewasa |
Lengkung pertumbuhan sigmoid
Lengkung pertumbuhan diperoleh dengan memplotkan parameter pertumbuhan melawan masa. Kebanyakan organisma menunjukkan bentuk sigmoid (S) dengan enam fasa.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 305 (Rajah 15.17).
| Fasa | Kadar pertumbuhan | Peristiwa |
|---|---|---|
| Permulaan | Rendah | Sedikit pembahagian dan pemanjangan sel; penyesuaian dengan sumber baharu dalam persekitaran |
| Pertumbuhan pesat | Paling cepat | Pembahagian dan pemanjangan sel aktif; saiz bertambah dengan cepat |
| Pertumbuhan perlahan | Lambat dan tetap | Sel mencapai saiz maksimum; pembezaan menghasilkan kerencaman sel |
| Matang | Sifar | Kadar pembahagian sel sama dengan kadar kematian sel; pembahagian hanya menggantikan tisu rosak atau mati |
| Penuaan | Negatif | Organisma mengalami proses penuaan |
| Kematian | - | Penuaan, penyakit, kekurangan sumber makanan atau ruang menyebabkan kematian |
Lengkung pertumbuhan berbentuk tangga (haiwan berangka luar)
Rangka luar yang keras (daripada kitin) tidak membesar selaras dengan pertumbuhan haiwan. Haiwan berangka luar perlu menanggalkan rangka luarnya melalui ekdisis, yang dikawal oleh hormon.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 306 (Rajah 15.18).
- Bahagian mendatar graf (instar): pertumbuhan sifar; panjang badan tidak bertambah, tetapi serangga (nimfa) aktif membina tisu dan menambah jisim.
- Garisan menegak: pertumbuhan mendadak semasa ekdisis; saiz bertambah dengan cepat.
- Cara ekdisis: rangka luar baharu terbentuk di bawah rangka luar lama; serangga menyedut udara untuk mengembangkan badan sebelum rangka baharu keras; rangka lama pecah dan serangga keluar; serangga mengembang sekali lagi sebelum rangka baharu menjadi keras.
Pada bahagian mendatar graf tangga, pertumbuhan panjang sifar, tetapi serangga masih menambah jisim badan. Jangan menulis bahawa serangga tidak tumbuh langsung semasa instar.
Mengapakah lengkung pertumbuhan belalang berbentuk tangga dan bukan sigmoid?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Rangka luarnya keras dan tidak membesar, maka belalang perlu menanggalkannya (ekdisis). Pertambahan saiz berlaku secara mendadak semasa ekdisis, bukan selanjar.