BAB3 : KETURUNAN
DAN VARIASI
Tingkatan 4
Che Ahamad Daud
Guru Cemerlang Sains
SM Vokasional Kulim

3.1. MEMAHAMI PROSES PEMBAHAGIAN SEL
Kita mengetahui bahawa badan kita terbina dari berjuta-juta sel. Dalam sel ini terdapat pusat aktiviti yang disebut sebagai nukleus. Dalam nukleus pula terdapat kromosom yang mengandungi gen. Gen inilah yang mengawal sifat kita. Contohnya ia mengawal samaada rambut kita kerinting atau tidak.

Gen adalah bahan baka yang membawa maklumat genetik.

Gen terletak dalam Kromosom. Jika dilihat menerusi mikroskop, kromosom adalah struktur bebenang dalam nukleus sel.

3.1. Cell Division
Each cell has a nucleus and inside it are the chromosomes.
The chromosome are look like thread structures and made up DNA molecule.
The chromosomes come in pairs and each pair have a thousand of different gene.
The DNA is a large organic molecule with two strands, twisted formation called double helix.
Gene is the heredity unit that carry genetic information from one generation to another generation.

DNA

Manusia boleh tumbuh dan membiak kerana selnya boleh membahagi.

Dua jenis pembahagian sel ialah
MITOSIS DAN MEIOSIS.

Mitosis berlaku dalam seluruh badan dan menyebabkan setiap hari kita membesar. Bilangan kromosom yang terhasil tetap sama dengan gen asal [kadang kala digelar 'gen induk'].

Meiosis pula berlaku dalam testis atau ovari untuk menghasilkan sperma atau ovum. Bilangan kromosom dalam sperma ialah separuh dari bilangan sel induk. Manusia mempunyai 23 kromosom iaitu separuh dari kromosom sel induk (46 kromosom).

Terdapat banyak perbezaan antara mitosis dan meiosis

CELL DIVISION

GENE, DNA AND CHROMOSOME
1. Each cell has a nucleus
2. Chromosomes are thread-like
structures in the nucleus of a cell
3. Chromosomes contains a long DNA
molecule.

Genes are found in a DNA molecule
(Deoxyribonucleic Acids). DNA is a large organic molecule with two strands, twisted into a spiral staircase formation called a double helix.
Genes are small portion of a long DNA molecule. There are thousands of genes in a DNA molecule.
Chromosomes come in pairs, genes also come in pair and are arranged side by side along the paired chromosomes. In each pair of chromosomes, there are thousands of different genes.

7. Genes are the heredity unit that carry genetic information from one generation to the next.
8. Organisms of the same species have the same number of chromosomes on their cells.

The number of chromosomes in some organisms

nucleus
Human body cells
A DNA molecule
Chromosomes are found inside the nucleus of the cell. Contains DNA molecule
A cell

There are two types of cell divisions
Mitosis 2. Meiosis
Mitosis
This process occurs in all cells except sex
cells . The cells are called Somatic cells.
In the process , one parent cell produces
two daughter cells which have exactly the same
number of chromosomes as the parent cell.
There is only one division of nucleus

Centrioles
Spindle fibre
Chromatid
A pair of chromosomes is magnified
Centromere

normal cell
Nucleus
The structure of chromosomes become obvious
Each chromosome doubles to become a pair
of chromatids joint at centromere
Parent cells have 4 chromosomes
Chromosomes
becomes thicken
and shorten
The centrioles
moved to the pole
Spindle fibres form
between the
centrioles
Chromosomes
line up along
the equatorial
plane of the
cell
Chromatids separate
at the centromere.
One set of chromosomes
moves toward each pole.
Two daughter cells
formed
They are
genetically
identical to the
parent cell
The same process
continues in some
cell
The cell begins to
divide to form two
daughter cells
MITOSIS

THE MITOSIS PROCESS INVOLVES IN DEVELOPMENT OF ZYGOTE

Meiosis
Special cell division which occurs in sex organ for the production of gametes or sex cells.
Sex organ for male are testes and for female are ovary.
Testes produce gametes called sperms and ovary produce gametes called ovum.
Cell divides twice ( two times) produces 4 daughter cells.
Each daughter cell contains half the number of chromosomes compared with parent cell.
During meiosis crossing over take place and there are exchange of chromosomes segments between parts of homologous chromosome resulting in variation among the offspring.

Each chromosomes
doubles to become
a pair of chromatids
Pairing of homologous
chromosomes take place
Crossing over occur
Pairs of
chromosomes
line up along the
equatorial plane
The chromosomes
separate and move
to opposite poles
The parents
cell divide
into two
daughter
cells
Four non-identical daughter
cells (gametes) are produced.
Chromosomes line up at
the equatorial plane
Parent cell
MEIOSIS 1
MEIOSIS 2

3.2 INHERITANCE
Learning Outcome :
A student is able to;
explain what dominant and recessive genes are
identify dominant and recessive traits in human
illustrate the mechanism of inheritance of traits using schematic diagrams
predict the genotype and phenotype ratios of a monohybrid cross

3.2 PERWARISAN SIFAT
Saintis telah mengetahui bahawa kebiasaannya organisma mempunyai sepasang kromosom yang membawa sepasang gen.
Gen-gen ini mungkin sama atau berbeza.
Terdapat dua jenis gen iaitu gen dominan dan gen resesif.

. Gen dominan ialah gen yang kuat dan mampu menonjolkan cirinya pada organisma.

Gen resesif adalah gen yang lemah. Ia tidak boleh menonjolkan cirinya jika berjumpa dengan gen dominan. Gen resesif hanya boleh menonjolkan cirinya jika ia berjumpa dengan pasangan gen resesif yang sama.

Gen dominan akan mengakibatkan sifat dominan. Mengikut kajian saintis genetik beberapa contoh sifat dominan manusia ialah seperti sifat rambut kerinting dan kebolehan menggulung lidah. [the ability to roll his tongue].
Sifat resesif pula adalah seperti sifat rambut lurus dan tidak boleh menggulung lidah.

Sel MANUSIA mempunyai 46 kromosom (23 gen yang berpasangan). Sperma dan ovum yang terhasil dari meiosis hanya mengandungi 23 kromosom sahaja. Jika sperma membawa gen yang mengawal sifat rambut kerinting (dominan) mensenyawakan ovum yang membawa sifat rambut lurus, maka anak yang terhasil akan berambut kerinting.


Bagaimanakah sifat-sifat ini boleh diperturunkan dari ibu bapa ke anak ?.

Struktur kromosom dalam gamet :-
SPERMA 22+X atau 22+Y

OVUM 22+X sahaja

Kromosom X dan kromosom Y digelar sebagai "Kromosom Seks". Kromosom ini menentukan jantina seseorang.

3.2: Inheritance
1. Inheritance is a process of passing genetic information of characteristic or traits from parent to offspring.
2. The characteristic that you inherited from your parent called traits.
3. The gene carries certain information for traits.
4. There are two types of gene group:
a) dominant gene
b) recessive gene

5. Dominant gene is a strong gene that expresses the trait it controls.
6. Example of dominant gene are:
i. curly hair.
ii. Right hand writing.
iii. Free earlobe.
iv. Ability to role tongue.
7. Recessive gene is a weaker gene that does not show the trait that it controls if it is paired with a dominant gene.
8. Example of recessive gene are:
i. attached earlobe
ii. Straight hair
iii. Left handed writing
iv. Cannot role the tongue.

Mechanisme of Inheritance of Traits
In meiosis, each gamete will only carry one gene from each pair of genes
During fertilisation, gametes from both parents fuse to produce a zygote
Zygote contains the combination of genes from both parents
The traits inherited by the offspring are determined by both sets of genes from the parents
Figure 3.5 : text book - page 55
Two dominant genes, HH for curly hair are crossed with an individual with two recessive genes, hh for straight hair
All of the offspring will have the genes Hh and the characteristic of curly hair

Genotype :
The genetic composition of an organism
Combination of genes it possesses.
Example: HH, Hh, hh
Phenotype :
The characteristic that can be observed or determined.
Example: straight hair, curly hair

Monohybrid Cross
Carried out by Gregor Mendel
To predict the genotype and phenotype ratios of the first filial generation (F1) and second filial generation (F2)
Figure 3.6 : text book page 56
Mendel then allowed the offspring of F1 generation to further self fertilised
Figure 3.7 : text book page 57

Mechanism of Inheritance of Traits
In meiosis, each gamete will only carry one gene from each pair of genes
During fertilisation, gametes from both parents fuse to produce a zygote.
Zygote contains the combination of genes from both parents.
The traits inherited by the offsprings are determined by both sets o genes from the parents.
Genotype is the genetic composition of an organism
Phenotype the characteristics of organisms that can be observed.

A SCHEMATIC DIAGRAM IS USED TO ILLUSTRATE THE INHERITANCE OF TRAITS DETERMINED BY THE GENES
Dominant genes are represented by capital letters
Recessive genes are represented by small letters
HH
hh
H
H
h
h
Hh
Hh
Hh
Hh
Example H represents the gene for curly hair and
h represents the gene for straight hair.
Parents :
Father ( curly hair)
Mother ( straight hair)
X
Meiosis :
Gametes :
Fertilisation :
Offspring :
All offsprings have curly hair

Activity 3.4:
To study the mechanism
of trait inheritance
Gregor Mendel discovered the basic principle of heredity.
Experiment carried out by Gregor Mendel to predict the genotype and phenotype ratios of the first fillial generation (F1) and second fillial generation (F2).

MONOHYBRID CROSS
Monohybrid cross is a cross carried out to study the inheritance of a single trait.
YY
yy
Yy
Yy
Yy
Yy
Y
Y
y
y
Yellow seed
Phenotype :
Parent :
Green seed
Gametes :
F1 generation:
Phenotype :
All yellow seed
X

Mendel then allowed the offspring of F1 generation to further self-fertilised.
Yy
YY
Yy
Yy
Y
Y
y
y
Yellow seed
Phenotype :
Yellow seed
Gametes :
Phenotype :
Yellow
Yy
F1 generation:
F2 generation:
yy
Yellow
Yellow
Green
Genotype ratio:
1 YY : 2 Yy : 1 yy
Phenotype ratio:
3 Yellow : 1 Green

Using Punnet-square method to predict genotype and phenotype ratios.
T
T
T
t
If ‘T‘ represents tall and ‘t’ represents short , what is the genotype and phenotype ratios among the offsprings?
Genotype ratio : 2 TT : 2 Tt or 1 TT : 1 Tt
Phenotype ratio : All the offsprings are tall
TT
TT
Tt
Tt

Mendel then allowed the offspring of F1 generation to further self-fertilised. Using a schematic diagram to predict the genotype and phenotype ratio for F1

3. KEJADIAN KEMBAR
Proses persenyawaan berlaku apabila sebiji ovum disenyawakan oleh 'seekor' sperma. Zigot akan terhasil. Zigot pula membesar sebagai fetus didalam uterus ibu.

3. KEJADIAN KEMBAR
Kebiasaanya hanya satu zigot terhasil dari persenyawaan. Ini adalah kerana kebiasaannya wanita menghasilkan sebiji ovum setiap bulan.

3. KEJADIAN KEMBAR
Walau bagaimanapun kadang kala lebih dari satu fetus terbentuk. Kejadian yang menakjubkan ini akan menghasilkan kembar. Pada asasnya terdapat 2 jenis kembar. Oopp...ada 3 sebenarnya. Kembar itu ialah 1 kembar seiras (identical twins) dan kembar tak seiras (non-identical).

3. KEJADIAN KEMBAR
Mari lihat perbezaan kembar seiras dan tak seiras. Jadual dibawah akan menerangkannya dengan jelas kepada anda.

3. KEJADIAN KEMBAR

3. KEJADIAN KEMBAR
Kembar yang satu lagi ialah 3 kembar siam (Siamese Twins). Kembar siam berpunca dari kejadian kembar seiras. Fetus yang membahagi dua kadangkala tidak berpecah sepenuhnya. Oleh itu kembar itu bercantum pada bahagian tertentu seperti pada dada atau sisi. Kesian ya kembar ni...

Twin
1. There are two types of twins.
a) identical twin
b) non identical twin
2. Identical twin are formed when one sperm and one ovum fertillised.
3. Then it produced zygote and after that zygote will split into two to form two embryos.
4. Both embryos will develop into two foetus and they share with same placenta for take a feed from their mother.

5. Non identical twin form when two sperm and two ovum fertillised at the same time.
6. Then two zygotes will produced and later developed to be non identical twins.
7. Both foetus have separate placentas and different genetics.

4. MUTASI
Semasa proses pembahagian sel, terdapat beberapa kes dimana terdapat kecacatan pada sel. Kejadian ini digelar sebagai mutasi (Mutation). Mutasi boleh mempengaruhi kehidupan organisma.

4. MUTASI
Mari kita mengkaji mutasi secara mendalam.
Mutasi berlaku apabila struktur gen atau kromosom berubah secara spontan.
Para saintis genetik telah mengenalpasti 2 jenis mutasi iaitu mutasi gen dan mutasi kromosom.

4. MUTASI
Mutasi gen
Berlaku apabila bahan kimia DNA berubah. Perubahan ini akan menyebabkan ciri organisma berubah

4. MUTASI

Mutasi kromosom
Mutasi kromosom pula berlaku apabila bilangan kromosom berubah.

4. MUTASI
Kita telah mengetahui bahawa manusia mempunyai 46 kromosom. Gamet (sperma atau ovum) pula mempunyai 23 kromosom. Jika mutasi kromosom berlaku, sperma atau ovum mungkin membawa 22 atau 24 kromosom. Anak yang terhasil dari persenyawaan gamet ini akan mempunyai ciri yang amat berbeza dari ibu bapa.

4. MUTASI

4. MUTASI
Setakat ini para saintis sungguh berminat untuk mengkaji tentang faktor yang menyebabkan mutasi. Antara faktor yang telah dikenalpasti ialah pengaruh bahan kimia beracun dan sinaran radioaktif.
Pada masa yang sama saintis juga menggunakan pengetahuan ini untuk menghasilkan baka organisma baru menggunakan proses "mutasi buatan

4. MUTASI
Contohnya saintis bidang pertanian telah berjaya menghasilkan jagung yang tahan penyakit.
Ini dinamakan "pembiakbakaan". Pembiakbakaan adalah merupakan satu bidang didalam penyelidikan genetik. Negara kita bergiat cergas dalam aktiviti penyelidikan genetik.

3.4: Mutation
1. Mutation is a spontaeous random change in genetic material ( genes or chromosomes) of a cell.
2. If a mutation happen in the formation of a gametes or during meiosis the effect will be inherited by the offspring.
3. Two types of mutation :
i. gene mutation
ii. Chromosomes mutation.

Gene mutation
1. It is a change that occurs in the chemical structure of a gene.
2. Example of gene mutation:
a. colourblindness that the person cannot differentiate colours such as red and green.
b. albinism that mean the animal or human being have no colour in their skin, hair or eyes.
c. Thalassaemia that mean the person’s blood are abnormal form..

Chromosomes mutation
Chromosome mutation is the change of gene sequence in a chromosome or the change in the number of chromosome.
Example of chromosomes mutation are:

A . Down’s syndrome :
i. where the person have extra chromosome and is pair at 21. The number of chromosomes are 47.
ii. Their face are look like monggolian, mental problem, slanting eyes, shorter stature and shorter life.

B. Klinefelter’s syndrome:
i. effect to the men in which an individual gains an extra X chromosomes. So the sex chromosomes are XXY.
ii. The symptom such as underdeveloped testes, infertility and some female may cause breast enlargment.

C. Turner’s syndrome:
i. effect to the women/ female where they absence of the second sex chromosome. So the sex chromosomes are XO rather than the normal XX.

Picture cause by mutation

Picture of variation

5. KEPENTINGAN PENYELIDIKAN GENETIK KEPADA SEMUA
1 Penyelidikan genetik telah banyak memberikan sumbangan kepada
bidang perubatan dan pertanian.

2 Dalam bidang perubatan, penyelidikan genetik membantu pengenalpastian pelbagai penyakit baka dan pencegahan penyakit tersebut.

5. KEPENTINGAN PENYELIDIKAN GENETIK KEPADA SEMUA
3 Dalam bidang pertanian, penyelidikan genetik bertujuan untuk:
(a) memperbaik mutu baka melalui proses pembiakbakaan.
(b) mewujudkan spesies baru yang mempunyai daya ketahanan yang lebih tinggi terhadap penyakit atau haiwan perosak.
(c) mendapatkan penghasilan tanaman dan temakan dalam kuantiti yang banyak dalam masa yang singkat.

5. KEPENTINGAN PENYELIDIKAN GENETIK KEPADA SEMUA
Pengklonan ialah teknik menghasilkan organisma yang serupa dengan induk. Pengetahuan mengenai pengklonan penting. Kita boleh menghasilkan haiwan ternakan yang mempunyai kualiti yang sama. Kita telah mengetahui tentang akibat buruk mutasi. Dengan adanya penyelidikan genetik, kita boleh mengetahui pelbagai sebab penyakit baka dan seterusnya boleh mengatasinya.

5. KEPENTINGAN PENYELIDIKAN GENETIK KEPADA SEMUA

Tahukah anda bahawa terdapat beberapa ubat dihasilkan dari kulat dan bakteria?. Kulat dan bakteria ini telah diubah kandungan gennya supaya boleh menghasilkan ubat (antibiotik).

5. KEPENTINGAN PENYELIDIKAN GENETIK KEPADA SEMUA
Dalam bidang pertanian, pembiakbakaan bertujuan menghasilkan baka (tumbuhan atau haiwan) yang baik. Ciri baka yang baik ialah :-
tahan penyakit
boleh menyesuaikan diri kepada persekitaran
mengeluarkan hasil banyak
hasil yang lebih enak
masa matang yang pendek

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Kita hidup dalam persekitaran yang sangat menyeronokkan. Ini adalah kerana kita mempunyai pelbagai kehidupan.
Kehidupan yang sama pun mempunyai kepelbagaian. Contohnya manusia mempunyai ciri yang berbeza. Keadaan ini dinamakan variasi (Variation).

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN

Sekali lagi....variasi ialah kepelbagaian benda hidup

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Terdapat 2 jenis variasi iaitu variasi selanjar dan tak selanjar.
Variasi selanjar ialah variasi yang tidak menunjukkan perbezaan sifat yang ketara contohnya ketinggian dan berat badan.
Variasi tak selanjar pula menunjukkan perbezaan yang sangat ketara contohnya kebolehan menggulung lidah dan rambut kerinting-lurus.

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Selain daripada unsur genetik (diperturunkan dari induk), variasi juga disebabkan faktor persekitaran seperti suhu, kelembapan dan kesuburan tanah.
Jika 2 klon pokok rambutan ditanam dalam dua tanah yang berbeza, sudah pastilah pokok yang ditanam di tanah yang subur akan menghasilkan buah yang lebih besar.

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Selain daripada menyeronokkan, variasi juga mempunyai kepentingan lain.
Dengan adanya variasi, kita boleh mengenalpasti organisma. Variasi juga membolehkan manusia membentuk spesis yang baru hasil dari kacukkan..

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Konsep ini digunakan dengan meluas apabila pelbagai spesis orkid baru dihasilkan dari percantuman variasi orkid.
Variasi juga menyebabkan sesetengah organisma menyesuaikan diri dengan persekitaran

6. VARIASI DALAM KALANGAN HIDUPAN
Dengan ini kita harus bersyukur kerana Tuhan telah menganugerahkan kita variasi organisma. Kita juga harus bersyukur kerana kita sihat dan bebas dari ancaman mutasi.
Adanya kesedaran bahawa gen boleh diperturunkan dari satu generasi ke generasi seterusnya, kita sepatutnya menghormati ibu bapa kita

7. KEPERLUAN MEMATUHI KOD ETIKA DALAMPENYELIDIKAN GENETIK
Penyalahgunaan pengetahuan genetik akan
menimbulkan pelbagaiisu kontroversi dari
segi agama dan kemanusiaan.

Sebagai contohnya, pengklonan manusia serta pemasaran hasil kajian yang dimodifikasikan secara genetik menjadi isu hangat dipertikaikan pada masa sekarang.

Jika pengklonan dijalankan pada manusia, masalah yang rumit akan timbul. Pihak yang alim agama menganggap manusia dihasilkan secara pengklonan sebagai tidak berjiwa.
Golongan tertentu seperti golongan vegetarian bimbang makanan bukan daging yang dihasilkan secara modifikasi genetik mengandungi gen daripada haiwan.
. 7. KEPERLUAN MEMATUHI KOD ETIKA DALAMPENYELIDIKAN GENETIK

7. KEPERLUAN MEMATUHI KOD ETIKA DALAMPENYELIDIKAN GENETIK
Oleh itu, ahli sains perlu mematuhi kod etika semasa menjalankanpenyelidikan saintifik.
Pengetahuan daripada penyelidikan genetik perlu digunakan secara bijaksana dan prihatin untuk memberikan sumbangan kepada manusia sejagat, khasnya dari segi perubatan danpertanian.