Biologi Tingkatan 4: Pembiakan Seks, Perkembangan, dan Pertumbuhan (PDF)

BAB 15 PEMBIAKAN SEKS , PERKEMBANGAN DAN PERTUMBUHAN DALAM MANUSIA DAN HAIWAN Biologi Tingkatan 4 KSSM Oleh Cikgu Norazila Khalid Smk Ulu Tiram, Johor 15.1 Sistem Pembiakan Manusia  Sistem pembiakan lelaki dan perempuan – Kesinambungan sesuatu spesies adalah t...

BAB 15 PEMBIAKAN SEKS , PERKEMBANGAN DAN PERTUMBUHAN DALAM MANUSIA DAN HAIWAN Biologi Tingkatan 4 KSSM Oleh Cikgu Norazila Khalid Smk Ulu Tiram, Johor 15.1 Sistem Pembiakan Manusia  Sistem pembiakan lelaki dan perempuan – Kesinambungan sesuatu spesies adalah terjamin dengan pertambahan populasi melalui proses pembiakan seks atau aseks. – Pembiakan seks melibatkan penghasilan gamet jantan dan gamet betina oleh individu yang telah mencapai kematangan seks. – Proses ini dilengkapkan oleh proses persenyawaan kedua-dua gamet untuk menghasilkan individu baharu 15.2 Gametogenesis Manusia  Keperluan gametogenesis – Proses pembentukan sel pembiakan (gamet) disebut gametogenesis. – Proses in berlaku di dalam gonad iaitu testis bagi lelaki dan ovari bagi perempuan. – Gametogenesis menghasilkan gamet yang bersifat haploid (n). – Apabila persenyawaan berlaku, nukleus sperma akan bercantum dengan nukleus ovum di tiub Falopio dan membentuk zigot yang bersifat diploid (2n). Spermatogenesis Spermatogenesis ialah proses pembentukan sperma yang berlaku dalam tubul seminiferus.  Oogenesis – Oogenesis ialah proses pembentukan oosit sekunder atau gamet betina – Proses ini berlaku di dalam ovari – Berbeza daripada spermatogenesis, oogenesis bermula dalam ovari seorang perempuan sebelum dilahirkan. Oogenesis – Sel germa primordium menjalani pembahagian mitosis berulang kali bagi menghasilkan oogonium yang diploid. – Oogonium berkembang menjadi oosit primer yang diselaputi oleh satu atau lebih lapisan sel folikel membentuk folikel primer. – Perkembangan folikel dirangsang oleh hormon perangsang folikel (FSH) – Oosit primer menjalani meiosis tetapi berhenti pada peringkat profasa I sepanjang perkembangan fetus.  Oogenesis – Apabila dilahirkan, seseorang bayi perempuan sudah mempunyai berjuta-juta oosit primer yang kekal dalam peringkat profasa I meiosis I. – Bilangan ini akan berkurang pada tahap akil baligh. – Apabila mencapai akil baligh, oosit primer akan meneruskan meiosis I untuk membentuk oosit sekunder dan jasad kutub pertama – Oosit sekunder memulakan meiosis II yang berhenti pada metafasa II – Jasad kutub pertama melengkapkan meiosis II dan membentuk dua jasad kutub kedua.  Oogenesis – Lapisan sel folikel yang menyelaputi oosit sekunder dikenali sebagai folikel sekunder. – Folikel sekunder berkembang menjadi folikel Graaf – Folikel Graaf yang berkembang menghasilkan estrogen. – Folikel Graaf yang matang akan menghampiri permukaan ovari lalu membebaskan oosit sekunder ke dalam tiub Falopio. – Proses ini disebut ovulasi.  Oogenesis – Oosit sekunder (ovum yang belum matang) melengkapkan meiosis II sekiranya sperma menembusi oosit sekunder. – Proses meiosis II menghasilkan ovum (n) dan satu jasad kutub (n). – Persenyawaan antara nukleus ovum dengan nukleus sperma menghasilkan zigot diploid (2n). – Kesemua jasad kutub akan merosot dan disingkirkan dari ovari. Oogenesis – jika berlaku persenyawaan Korpus luteum terus berkembang dan merembeskan estrogen dan progesteron – jika tiada persenyawaan Korpus luteum dan oosit sekunder merosot lalu disingkirkan bersama haid. Struktur sperma dan folikel Graaf – Sperma mempunyai tiga bahagian: kepala, bahagian tengah dan ekor. – Kepala mengandungi nukleus manakala bahagian tengah mengandungi banyak mitokondrion yang menjana tenaga untuk membantu sperma berenang ke tiub Falopio bagi proses persenyawaan. Struktur sperma dan folikel Graaf – Oosit sekunder ialah satu sel besar yang dikelilingi oleh selaput jeli dan sel-sel folikel. – Keseluruhan oosit sekunder dan sel-sel folikel membentuk folikel Graaf. 15.3 Kitar Haid KITAR HAID – Kitar haid melibatkan pembentukan oosit sekunder dan perubahan ketebalan endometrium mengikut satu kitaran. – Dalam kitaran ini, endometrium menjadi lembut dan tebal serta kaya dengan bekalan salur darah – Ini adalah persediaan endometrium untuk penempelan embrio – Sekiranya persenyawaan tidak berlaku, oosit sekunder akan mati dan endometrium akan terurai – Ini menyebabkan pendarahan iaitu haid.  HARI 0–5 – Sebelum kitar haid bermula, kesemua hormon berada pada aras yang rendah. Dengan ketiadaan rangsangan daripada progesteron dan estrogen, endometrium yang telah menebal akan luruh dan haid berlaku (hari pertama). – Kitar haid bermula sehari sebelum haid apabila hipotalamus merembes hormon perembes gonadotrofin (GnRH).  HARI 0–5 – GnRH merangsang kelenjar pituitari untuk merembeskan hormon perangsang folikel (FSH) dan hormon peluteinan (LH) ke dalam darah. – FSH merangsang perkembangan folikel dalam ovari. – Dalam folikel primer, oosit berkembang menjadi oosit sekunder yang terkandung dalam folikel Graaf. HARI 0–5 – Sel-sel folikel yang sedang berkembang merembes hormon estrogen. – Estrogen menggalakkan kematangan folikel serta memulih dan membaiki dinding uterus. – Kehadiran estrogen pada aras yang rendah merencatkan perembesan FSH dan LH melalui mekanisme suap balik negatif, seterusnya menghalang perkembangan folikel baharu. HARI 6–14 – Aras estrogen yang semakin meningkat dan memuncak pada hari ke-12 merangsang hipotalamus untuk merembes GnRH melalui mekanisme suap balik positif. – Aras GnRH yang tinggi seterusnya merangsang kelenjar pituitari untuk merembes lebih banyak FSH dan LH. HARI 6–14 – Aras LH yang meningkat sehingga mencapai kemuncak pada hari ke-13, merangsang ovulasi pada hari ke-14 dan oosit sekunder dibebaskan dari folikel Graaf. – LH juga merangsang tisu folikel yang tertinggal untuk membentuk korpus luteum.  HARI 15–21 – Korpus luteum dirangsang oleh LH untuk merembes hormon progesteron dan estrogen. – Gabungan progesteron dan estrogen merencat rembesan FSH dan LH oleh hipotalamus melalui mekanisme suap balik negatif. Ini menghalang perkembangan folikel yang baharu. – Progesteron merangsang endometrium menjadi lebih tebal dan kaya dengan salur darah. – Ini adalah persediaan untuk penempelan embrio sekiranya persenyawaan berlaku.  HARI 22–28 – Jika persenyawaan tidak berlaku, penurunan aras LH mengakibatkan korpus luteum merosot, maka rembesan hormon progesteron dan estrogen dihentikan. – Tanpa rangsangan daripada progesteron dan estrogen, endometrium akan luruh dan haid berlaku. HARI 22–28 – Aras progesteron dan estrogen yang rendah tidak lagi merencat hipotalamus dan kelenjar pituitari, maka GnRH dirembes semula dan seterusnya merangsang rembesan FSH dan LH. – Kitar haid yang baharu bermula dengan perkembangan folikel baharu. HARI 22–28 – Jika persenyawaan berlaku, korpus luteum terus berkembang, maka progesteron dan estrogen terus dirembes. – Ini menyebabkan endometrium terus menebal bagi menyokong perkembangan fetus. Peranan hormon dalam kehamilan dan keguguran – Korpus luteum terus menghasilkan estrogen dan progesteron selama tiga hingga empat bulan selepas kehamilan. – Selepas itu, korpus luteum akan merosot dan penghasilan estrogen dan progesteron diambil alih oleh plasenta sehingga bayi dilahirkan. Peranan hormon dalam kehamilan dan keguguran – Progesteron merencat perembesan FSH dan LH. – Oleh itu, kitar haid dan ovulasi tidak berlaku sepanjang tempoh kehamilan seseorang perempuan. Peranan hormon dalam kehamilan dan keguguran – Ketidakseimbangan aras hormon progesteron dan aras estrogen boleh mengakibatkan keguguran kandungan. – Penurunan aras progesteron menyebabkan pengecutan uterus. – Akibatnya, keguguran berlaku. SINDROM PRAHAID – Sindrom prahaid atau gejala sebelum kedatangan haid biasanya dialami antara 7 hingga 14 hari sebelum hari pertama haid. – Sindrom ini berlaku akibat ketidakseimbangan aras estrogen dan progesteron dalam kitar haid. SINDROM PUTUS HAID – Putus haid berlaku dalam lingkungan usia 46 hingga 50 tahun apabila ovulasi dan haid terhenti secara semula jadi – Peningkatan usia menyebabkan estrogen dan progesteron kurang dirembes akibat berkurangnya pengaruh rangsangan LH dan FSH terhadap ovari – Pada peringkat ini, ovari berhenti menghasilkan ovum – Individu tersebut tidak lagi berupaya menghasilkan zuriat. 15.4 Perkembangan Fetus Manusia Proses persenyawaan – Persenyawaan boleh berlaku apabila salah satu daripada berjuta-juta sperma berjaya menembusi oosit sekunder dalam tiub Falopio. – Ini diikuti dengan perubahan pada membran oosit sekunder yang menghalang penembusan sperma lain – Seterusnya, persenyawaan berlaku apabila nukleus sperma bercantum dengan nukleus ovum untuk membentuk zigot diploid. Perkembangan awal embrio sehingga penempelan – Semasa menuruni tiub Falopio ke uterus, zigot membahagi berulang kali secara mitosis. – Pembahagian sel yang pertama membentuk embrio dua sel. Pembahagian sel yang berterusan akhirnya membentuk morula. Perkembangan awal embrio sehingga penempelan – Morula berkembang menjadi blastosista – Selepas itu, blastosista menempel pada endometrium – Proses ini dikenali sebagai penempelan. Blastosista terus berkembang menjadi embrio. Peranan hormon gonadotrofin korion manusia (HCG) – Plasenta juga menghasilkan hormon gonadotrofin korion manusia (HCG) semasa kehamilan – Aras hormon ini meningkat pada peringkat awal kehamilan dan bertambah sekali ganda setiap dua atau tiga hari sepanjang empat minggu pertama. Peranan hormon gonadotrofin korion manusia (HCG) – Fungsi utama HCG ialah memastikan korpus luteum terus berfungsi iaitu menghasilkan estrogen dan progesteron di peringkat awal kehamilan – Hormon ini boleh dikesan dalam air kencing ibu hamil. Peranan struktur plasenta dan tali pusat dalam perkembangan fetus – Plasenta terbentuk daripada tisu endometrium ibu dan tisu embrio. – Plasenta dihubungkan kepada fetus oleh tali pusat yang mempunyai salur darah untuk mengangkut bahan-bahan masuk dan keluar dari fetus. Tali pusat – Vena tali pusat mengangkut darah yang kaya dengan oksigen dan nutrien dari plasenta ke fetus. – Arteri tali pusat pula mengangkut darah yang kaya dengan karbon dioksida dan bahan buangan bernitrogen seperti urea dari fetus ke plasenta. Kepentingan plasenta – Plasenta ialah tapak pertukaran bahan antara fetus dan ibu. – Glukosa, asid amino, hormon, antibodi dan oksigen meresap dari darah ibu ke dalam kapilari darah fetus. – Karbon dioksida dan bahan buangan bernitrogen seperti urea meresap dari kapilari darah fetus ke dalam darah ibu.  Kepentingan plasenta – Plasenta juga bertindak sebagai organ endokrin yang merembes hormon semasa kehamilan. – Pada bulan ke-4 kehamilan, korpus luteum akan merosot dan tidak merembes progesteron lagi. – Plasenta menggantikan korpus luteum dalam penghasilan progesteron dan estrogen yang diperlukan untuk mengekalkan ketebalan endometrium. Kepentingan plasenta – Lapisan membran nipis tersebut tidak dapat menghalang resapan bahan seperti dadah atau ubat, alkohol serta asap rokok yang diambil oleh ibu. – Virus seperti HIV dan rubela juga dapat menembusi plasenta dan meresap ke dalam peredaran darah fetus lalu menjejaskan perkembangan fetus. 15.5 Pembentukan Kembar  Proses pembentukan kembar – Anak kembar merujuk kepada dua atau lebih orang anak yang lahir melalui satu kehamilan. – Terdapat dua jenis anak kembar iaitu: – kembar seiras – kembar tak seiras Pembentukan kembar Siam – Kembar Siam terbentuk apabila pembahagian embrio dalam kembar seiras berlaku secara tidak lengkap – Walaupun dua fetus terbentuk daripada embrio, namun ada bahagian fizikal mereka yang masih melekat bersama, lazimnya dada, abdomen atau punggung. – Kembar Siam mungkin juga berkongsi satu atau dua organ dalaman.  Pembentukan kembar Siam – Kehidupan pasangan kembar Siam agak sukar kerana mereka sentiasa bersama. – Mereka juga tidak mempunyai masa untuk bersendirian – Pergerakan mereka juga terbatas disebabkan keadaan fizikal mereka. Pembentukan kembar Siam – Kebanyakan kembar Siam mati sebelum dilahirkan atau mempunyai jangka hayat pendek selepas dilahirkan. – Kembar Siam mungkin boleh dapat dipisahkan melalui pembedahan – Walau bagaimanapun, kejayaan pembedahan bergantung pada bahagian yang terlekat dan juga organ dalaman yang dikongsi. 15.6 Isu Kesihatan Berkaitan Sistem Pembiakan Manusia Kemandulan – Kemandulan berlaku apabila pasangan suami isteri tidak berupaya untuk melahirkan anak. – Keadaan ini mungkin berpunca daripada suami atau isteri, atau kedua-duanya mandul. PUNCA KEMANDULAN LELAKI – Testis tidak menghasilkan sperma – Kualiti sperma rendah/ sperma yang abnormal – Mati pucuk – Bilangan sperma kurang – Ketidakseimbangan hormon PUNCA KEMANDULAN PEREMPUAN – Ovari tidak menghasilkan oosit sekunder – Uterus abnormal – Tiub Falopio tersumbat – Ketumbuhan dalam uterus – Ketidakseimbangan hormon 15.7 Pertumbuhan dalam Manusia dan Haiwan Pertumbuhan organisma – Pertumbuhan organisma merupakan proses kekal serta tidak berbalik yang melibatkan pertambahan bilangan sel, saiz, isi padu dan jisim badan organisma. – Pertumbuhan juga melibatkan pembezaan dan pengkhususan sel serta kerencaman bentuk dan fungsi sel. – Pertumbuhan organisma penting untuk perkembangan dan kematangan sistem-sistem badan. Parameter yang digunakan untuk mengukur pertumbuhan ialah: – Pertambahan saiz atau isi padu, contohnya perubahan ketinggian atau panjang sesuatu organisma. – Perubahan jisim segar atau jisim kering:  Perubahan jisim segar atau jisim kering: – Jisim kering merujuk kepada jisim organisma selepas semua air telah disingkirkan daripada badan. Caranya adalah dengan menimbang jisim organisma selepas dikeringkan di dalam ketuhar pada suhu 100 °C berulang kali sehingga jisimnya tidak berubah. Kelemahan parameter ini ialah organisma perlu dibunuh, namun kaedah ini sesuai untuk tumbuhan. – Jisim segar boleh diukur pada bila-bila masa dan organisma tidak perlu dibunuh. Namun, kaedah ini kurang tepat kerana kandungan air dalam badan dipengaruhi pengambilan air oleh organisma tersebut. Parameter ini diukur untuk satu jangka masa tertentu Pertumbuhan serangga – Organisma berangka luar seperti serangga mengalami pertumbuhan yang berbeza. – Serangga menjalani dua jenis pertumbuhan iaitu metamorfosis lengkap dan metamorfosis tidak lengkap. Pertumbuhan serangga – Serangga seperti rama- rama menjalani metamorfosis lengkap. – Dalam metamorfosis lengkap, terdapat empat peringkat pertumbuhan iaitu telur, larva, pupa dan dewasa. Belalang – Belalang menjalani metamorfosis tidak lengkap. – Dalam metamorfosis tidak lengkap, serangga mengalami beberapa peringkat ekdisis sebelum menjadi dewasa. Fasa pertumbuhan dalam lengkung pertumbuhan sigmoid manusia dan haiwan – Lengkung pertumbuhan didapati dengan memplotkan parameter pertumbuhan melawan masa – Lengkung pertumbuhan kebanyakan organisma menunjukkan corak yang sama iaitu bentuk sigmoid (S). – Pertumbuhan berlaku secara beransur-ansur dan selanjar. Terdapat enam fasa dalam lengkung pertumbuhan sigmoid iaitu fasa permulaan, fasa pertumbuhan pesat, fasa pertumbuhan perlahan, fasa matang, fasa penuaan dan fasa kematian. FASA PERMULAAN – Kadar pertumbuhan adalah rendah kerana melibatkan pembahagian sel dan pemanjangan sel yang sedikit. – Merupakan satu fasa penyesuaian dengan sumber baharu yang wujud di persekitaran. FASA PERTUMBUHAN PESAT – Kadar pertumbuhan paling cepat. – Pembahagian sel dan pemanjangan sel berlaku dengan aktif. – Saiz organisma bertambah dengan cepat. FASA PERTUMBUHAN PERLAHAN – Kadar pertumbuhan lambat dan berlaku pada kadar yang tetap. – Sel mencapai saiz maksimum. – Sel mengalami pembezaan yang menghasilkan kerencaman sel. FASA MATANG – Organisma mencapai peringkat matang. – Kadar pertumbuhan ialah sifar. – Kadar pembahagian sel adalah sama dengan kadar kematian sel. – Pembahagian sel berlaku untuk menggantikan tisu yang rosak atau mati. FASA PENUAAN – Kadar pertumbuhan adalah negatif. – Organisma mengalami proses penuaan. FASA KEMATIAN – Penuaan, penyakit, kekurangan sumber makanan atau ruang akhirnya menyebabkan kematian organisma.  Lengkung pertumbuhan berbentuk tangga bagi haiwan berangka luar – Serangga seperti belalang mempunyai rangka luar keras yang dibina daripada kitin. – Rangka luar tidak membesar selaras dengan pertumbuhan haiwan – Bagi membolehkan pertumbuhan dan perkembangan, haiwan berangka luar perlu menanggalkan rangka luarnya yang keras. Lengkung pertumbuhan berbentuk tangga bagi haiwan berangka luar – Proses penyalinan rangka luar haiwan yang membolehkan pertumbuhan dan perkembangan berlaku dikenali sebagai ekdisis – Proses ekdisis dikawal oleh hormon. Lengkung pertumbuhan berbentuk tangga bagi haiwan berangka luar – Proses ekdisis berlaku secara berkala – Pola pertumbuhan tidak selanjar dan berbentuk tangga – Bahagian mendatar graf menandakan pertumbuhan sifar. – Pada peringkat ini iaitu instar, serangga tidak mengalami pertambahan panjang badan. Lengkung pertumbuhan berbentuk tangga bagi haiwan berangka luar – Garisan menegak graf mewakili pertumbuhan secara mendadak. – Pada peringkat ini, nimfa menjalani ekdisis dan saiz bertambah dengan cepat. – Proses ekdisis berlaku beberapa kali sehingga mencapai peringkat dewasa. EKDISIS – Satu rangka luar baharu terbentuk di bawah rangka luar lama. – Sebelum rangka luar baharu menjadi keras, serangga akan menambahkan isi padu badan dengan menyedut udara untuk mengembangkan badan. EKDISIS – Tindakan ini memecahkan rangka luar yang lama dan serangga dengan rangka luar yang baharu akan keluar daripada rangka lamanya. – Serangga akan mengembangkan badannya sekali lagi sebelum rangka baharu menjadi keras. EKDISIS – Peringkat antara ekdisis disebut instar dan pada peringkat ini, serangga dikenali sebagai nimfa – Dalam tempoh instar, serangga aktif membina tisu dan menambahkan jisim badan. TAMAT