Pertumbuhan dan Perkembangan
Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
• •
P e ng ng e rt rt i an an p e rt rt u mb mb u ha ha n d a n p e rrkembangan. Fakto Faktorr-fak faktor tor yang yang meme memenga ngaruh ruhii perpertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Percobaan Mengenai Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
• • • •
• •
•
•
• • • • • •
Mera Meranc ncan ang g per perco coba baan an.. Mela Melaku kuka kan n per percoba cobaan an.. M en en ga ga na na lili si si s da da ta ta d an an m en en ar ar ik ik kesimpulan. Meny Menyus usun un lapo lapora ran n perc percob obaa aan. n.
Bertanggung Bertanggung jawab jawab terhadap terhadap tugas-tuga tugas-tugas s yang yang diterim diterima, a, misal misal saat saat praktikum pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Mengemban Mengembangkan gkan ide-i ide-ide de kreati kreatiff untuk untuk memecah memecahkan kan berbag berbagai ai masalah masalah yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, misal dalam mempercepat perkecambahan biji. Memiliki Memiliki ide ide yang yang inovatif inovatif dan dan releva relevan n untuk untuk menyel menyelesaik esaikan an berbaga berbagaii permasalahan yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Mengemba Mengembangka ngkan n sikap sikap gemar gemar memba membaca ca berbag berbagai ai artike artikell atau jurnal jurnal tentang pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sehingga menambah pengetahuan. Mampu menjelas menjelaskan kan pengertia pengertian n pertumbu pertumbuhan han dan dan perkem perkembanga bangan. n. Mampu Mampu menjelas menjelaskan kan faktor faktor-fak -faktor tor yang yang memeng memengaruh aruhii pertumb pertumbuhan uhan dan dan perkembangan tumbuhan. Mamp Mampu u mera meranc ncan ang g perc percob obaa aan. n. Mamp Mampu u melak melakuk ukan an per perco coba baan an.. Mampu Mampu menga menganal nalis isis is data data dan mena menarik rik kesi kesimpu mpulan lan.. Mamp Mampu u meny menyus usun un lap lapor oran an per perco coba baan an..
Biologi Kelas XII
1
Pertumbuhan dan Perkembangan
Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
• •
P e ng ng e rt rt i an an p e rt rt u mb mb u ha ha n d a n p e rrkembangan. Fakto Faktorr-fak faktor tor yang yang meme memenga ngaruh ruhii perpertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Percobaan Mengenai Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
• • • •
• •
•
•
• • • • • •
Mera Meranc ncan ang g per perco coba baan an.. Mela Melaku kuka kan n per percoba cobaan an.. M en en ga ga na na lili si si s da da ta ta d an an m en en ar ar ik ik kesimpulan. Meny Menyus usun un lapo lapora ran n perc percob obaa aan. n.
Bertanggung Bertanggung jawab jawab terhadap terhadap tugas-tuga tugas-tugas s yang yang diterim diterima, a, misal misal saat saat praktikum pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Mengemban Mengembangkan gkan ide-i ide-ide de kreati kreatiff untuk untuk memecah memecahkan kan berbag berbagai ai masalah masalah yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, misal dalam mempercepat perkecambahan biji. Memiliki Memiliki ide ide yang yang inovatif inovatif dan dan releva relevan n untuk untuk menyel menyelesaik esaikan an berbaga berbagaii permasalahan yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Mengemba Mengembangka ngkan n sikap sikap gemar gemar memba membaca ca berbag berbagai ai artike artikell atau jurnal jurnal tentang pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sehingga menambah pengetahuan. Mampu menjelas menjelaskan kan pengertia pengertian n pertumbu pertumbuhan han dan dan perkem perkembanga bangan. n. Mampu Mampu menjelas menjelaskan kan faktor faktor-fak -faktor tor yang yang memeng memengaruh aruhii pertumb pertumbuhan uhan dan dan perkembangan tumbuhan. Mamp Mampu u mera meranc ncan ang g perc percob obaa aan. n. Mamp Mampu u melak melakuk ukan an per perco coba baan an.. Mampu Mampu menga menganal nalis isis is data data dan mena menarik rik kesi kesimpu mpulan lan.. Mamp Mampu u meny menyus usun un lap lapor oran an per perco coba baan an..
Biologi Kelas XII
1
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Ciri-ciri pertumbuhan yaitu bersifat kuantitatif, terjadi pertambahan jumlah sel, dan dapat dinyatakan dengan angka. Sementara itu, ciri-ciri perkembangan yaitu terjadi pematangan fungsi organ, pada tingkat sel dan jaringan perkembangan ditandai dengan sel-sel yang mulai terdiferensiasi menjadi jaringan dan membentuk organ tertentu, serta tidak dapat dinyatakan dengan angka. 2. Jawaban: e Pertumbuhan dibagi menjadi empat fase berikut. 1) Fase Fase lag: lag: pertu pertumb mbuh uhan an lamb lambat, at, selsel-sel sel yan yang g membelah hanya sedikit. 2) Fase ekspone eksponensia nsial: l: pertumb pertumbuha uhan n mencapa mencapaii maksimum, sel aktif membelah dan mengalami elongasi. 3) Fase Fase stasio stasione ner, r, pertu pertumb mbuh uhan an terhe terhenti nti atau atau nol, contoh ukuran daun sudah tidak mengalami pertambahan panjang dan lebar. 4) Fase Fase kemati kematian: an: tumb tumbuha uhan n menga mengalam lamii penua penuaan, an, contoh pada organ daun yang mengering, selselnya mati dan daun mulai gugur. 3. Jawaban: d Asam absisat merupakan merupakan hormon hormon yang berperan berperan dalam merangsang menutupnya stomata. Ketika kondisi kering, hormon asam absisat akan terakumulasi di daun dan merangsang stomata menutup. Dengan demikian, tumbuhan mampu mengurangi transpirasi dan kehilangan air lebih banyak. 4. Jawaban: a Hormon yang merangsang pembelahan sel pada jaringan luka sehingga sehingga tidak terjadi infeksi oleh patogen adalah asam traumalin. Hormon yang merangsang dormansi biji adalah asam absisat. Hormon yang merangsang pematangan buah adalah gas etilen. Hormon giberelin dapat merangsang pertumbuhan primer batang dan pertumbuhan daun. Pertumbuhan daun dan pucuk dirangsang oleh hormon sitokinin. 5. Jawaban: e Tanaman pada pot II tumbuh lebih cepat serta terbentuk bunga dan daunnya lebih banyak. Berarti pot II tersebut diberi hormon giberelin dan antokalin. Giberelin mengakibatkan tanaman berbunga sebelum waktunya, merangsang pertumbuhan tunas, serta merangsang pertumbuhan daun dan batang. Antokalin merangsang pembentukan bunga. Adapun kombinasi hormon auksin dan giberelin merangsang perkembangan dan
2
Pertumbuhan dan Perkembangan
perkecambahan embrio. Sementara itu, hormon filokalin hanya merangsang pembentukan daun. 6. Jawaban: b Antokalin merupakan merupakan hormon hormon yang merangsang merangsang pembentukan bunga. Rizokalin merupakan hormon yang merangsang pembentukan akar. Kaulokalin merupakan hormon yang merangsang pembentukan batang. Filokalin merupakan hormon yang merangsang pembentukan daun. 7. Jawaban: d Pada proses perkecambahan, pembentukan batang dan daun akan lebih cepat apabila diberi kombinasi hormon kaulokalin dan filokalin. Kaulokalin akan merangsang pembentukan batang. Sementara itu, filokalin akan merangsang pembentukan daun. 8. Jawaban: d Au ks in ad al ah horm ho rm on pe rt umbu um bu ha n ya ng mengatur aktivitas berbagai fungsi tumbuhan di antaranya adalah pertumbuhan akar, mencegah pengguguran daun, dominansi akar, dan memacu perkembangan buah pada partenokarpi. Pembentukan bunga dipengaruhi oleh hormon antokalin. 9. Jawaban: e Hormon yang kerjanya saling berlawanan adalah giberelin dan asam absisat. Giberelin merangsang pertumbuhan tunas, daun, dan batang, sedangkan asam absisat menghambat pembelahan sel dan merangsang terjadinya dormansi. Adapun hormon yang bekerja sinergis adalah auksin dan sitokinin yang sama-sama memacu pertumbuhan dan pembentukan organ pada kultur jaringan tanaman. Auksin dan giberelin yang memengaruhi pembentukan jaringan pengangkut. Auksin dan etilen merangsang terjadinya pembungaan. Giberelin dan etilen mengatur perbandingan bunga jantan dan betina. 10. Jawaban: a No.
Jenis Hormon
Fungsi
1)
Asam Asam traumali traumalin n
2) 3) 4) 5)
Sitokinin Gas etilen Giberelin Asam absisat
Merangsang pembelahan sel pada jaringan luka. Menghambat efek dominansi apikal. Mempertebal pertumbuhan batang. Menghilangkan dormansi pada biji. Mengakibatkan dormansi.
11. Jawaban: a Jika tanaman diletakkan di tempat yang gelap, akan mengalami pertumbuhan memanjang yang cepat. Keadaan ini disebut etiolasi. Peristiwa etiolasi terjadi
karena hormon auksin yang diproduksi di ujung batang tidak dihambat kerjanya oleh cahaya matahari. 12. Jawaban: b Hormon yang berperan merangsang pertumbuhan batang adalah giberelin. Adapun asam absisat berperan dalam proses penuaan dan gugurnya daun. Etilen merangsang pemasakan buah. Kaulokalin merangsang pembentukan batang. Rizokalin merangsang pembentukan akar.
Contoh perkembangan pada tumbuhan sebagai berikut. 1) Terbentuknya biji setelah berbunga merupakan proses perkembangan, karena terjadi pematangan organ bunga yang berkembang menjadi biji. 2) Terbentuknya akar, batang, dan daun dari perkecambahan biji karena adanya proses organogenesis.
13. Jawaban: b Pada perkecambahan hipogeal, epikotil (bagian batang di atas kotiledon) mengalami pemanjangan, bakal daun (plumula) menembus tanah, dan kotiledon tetap berada di dalam tanah. Adapun hipokotil mengalami pemanjangan dan kotiledon terdorong ke permukaan tanah merupakan ciri perkecambahan epigeal.
2. Tanaman karet disadap getahnya dengan cara menyayat kulit batang karet. Kulit batang tersebut dapat sembuh dan memperbaiki jaringannya karena adanya pengaruh hormon luka (asam traumalin). Asam traumalin merangsang pembelahan sel pada bagian jaringan tumbuhan yang terluka sehingga jaringan yang rusak akan membentuk jaringan baru.
14. Jawaban: d Makronutriea adalah zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan dalam jumlah besar yang diperlukan dalam konsentrasi paling sedikit 1 gram per kilogram bobot kering tanaman. Makronutriea sama pentingnya dengan mikronutriea. Adapun mikronutriea diperlukan dalam jumlah sedikit oleh tanaman. Mikronutriea berfungsi sebagai katalis dan mencakup mangan, boron, dan zink. Makronutriea dan mikronutriea diperoleh dari dalam tanah.
3. Tanaman yang diletakkan dalam kotak gelap akan bergerak ke arah datangnya cahaya karena tanaman membutuhkan cahaya matahari untuk fitosintesis. Selain itu, di dalam tanaman tersebut terjadi ketidakseimbangan hormon auksin. Kerja hormon auksin akan terhambat jika terkena cahaya matahari. Jika salah satu sisi saja pada batang yang terkena cahaya matahari, persebaran auksin menjadi tidak rata. Kandungan auksin pada sisi yang terkena cahaya matahari lebih rendah daripada bagian yang tidak terkena cahaya matahari. Akibatnya, batang tumbuh membengkok menuju arah datangnya cahaya karena bagian yang tidak terkena cahaya dapat tumbuh lebih panjang. Fungsi auksin antara lain merangsang aktivitas pembentangan dan pembelahan sel, merangsang pemanjangan tunas ujung tanaman, serta merangsang pembentukan akar lateral dan serabut akar.
15. Jawaban: c Etiolasi merupakan peristiwa pertumbuhan tumbuhan yang sangat cepat di tempat gelap. Ciriciri tumbuhan yang mengalami etiolasi sebagai berikut. 1) Batang lebih kurus. 2) Batang tumbuh lebih panjang. 3) Batang dan daun berwarna kuning pucat. B. Uraian 1. a.
Pertumbuhan adalah peristiwa bertambahnya jumlah dan ukuran, baik volume, massa, dan tinggi pada makhluk hidup. Sementara itu, perkembangan adalah proses menuju tingkat kedewasaan pada makhluk hidup. b. Contoh pertumbuhan pada tumbuhan sebagai berikut. 1) Memanjangnya batang merupakan peristiwa pertumbuhan karena terjadi pertambahan jumlah sel dari pembelahan sel meristem. 2) Bertambahnya jumlah daun merupakan peristiwa pertumbuhan karena terjadi pertambahan jumlah daun. 3) Bertambahnya tinggi batang karena pembelahan sel-sel meristem apikal (pucuk batang).
4. Tanaman bunga potong dapat dibuat berbunga sepanjang tahun. Caranya yaitu dengan menyemprotkan hormon giberelin pada tanaman tersebut. Hormon tersebut berfungsi memacu pertumbuhan dan pembungaan sebelum waktunya. Dengan perlakuan atau tindakan tersebut, permintaan terhadap bunga potong dapat terpenuhi sepanjang tahun. 5. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman dipengaruhi oleh faktor internal maupun faktor eksternal. Faktor internal misalnya gen dan hormon. Faktor eksternal misalnya suhu, pH, cahaya, air, nutriea, dan kelembapan. Hasil pengamatan menunjukkan pertumbuhan kacang hijau akan segera terlihat pada perlakuan C. Hal ini disebabkan penambahan air dan 5 cc asam cuka encer menginduksi biji sehingga berkecambah. Asam cuk a dapat melunakkan biji sehingga
Biologi Kelas XII
3
memudahkan proses masuknya air ke dalam biji. Dengan demikian, proses imbibisi pada perlakuan C lebih cepat terjadi daripada perlakuan A dan B. Selain itu, derajat keasaman (pH) lingkungan juga memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. pH yang optimal untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman berkisar 5,6–6,0.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Sistematika penulisan laporan ilmiah sebagai berikut. 1) Judul laporan 2) Kata pengantar 3) Daftar isi 4) Pendahuluan 5) Tinjauan pustaka 6) Metode penelitian a) Alat dan bahan b) Cara kerja c) Waktu dan tempat penelitian d) Cara pengambilan data 7) Hasil dan pembahasan 8) Kesimpulan 9) Daftar pustaka 10) Lampiran Manfaat percobaan dicantumkan dalam bagian pendahuluan pada penulisan laporan percobaan.
Penambahan 5 cc asam cuka encer pada perlakuan C mengakibatkan pH lingkungan sesuai untuk pertumbuhan kacang hijau. Jadi, tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui pengaruh pH lingkungan terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
kan energi bagi pertumbuhan tanaman. Namun, keberadaan cahaya dapat menghambat kerja hormon auksin sehingga tanaman yang diletakkan di tempat terang akan tumbuh lebih pendek daripada tanaman yang diletakkan di tempat gelap. 6. Jawaban: e Pertambahan panjang yang terjadi sebagai berikut. Hari 1 ke 2: 4 – 2 = 2 cm Hari 2 ke 3: 7 – 4 = 3 cm Hari 3 ke 4: 13 – 7 = 6 cm Hari 4 ke 5: 27 – 13 = 14 cm Hari 5 ke 6: 42 – 27 = 15 cm Hari 6 ke 7: 64 – 42 = 22 cm Hari 7 ke 8 : 102 – 64 = 38 cm Jadi, pertumbuhan paling cepat terjadi pada hari ke-7 dan ke-8.
4. Jawaban: e Air yang masuk memacu embrio dalam biji untuk melepas hormon giberelin. Hormon ini mendorong pelepasan enzim yang berfungsi menghidrolisis makanan cadangan membentuk energi. Hasil metabolisme ini digunakan untuk proses awal pertumbuhan embrio.
7. Jawaban: c Pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel pada suatu organisme. Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh faktor internal dan eksternal. Salah satu faktor eksternal yang memengaruhi pertumbuhan tanaman adalah cahaya. Cahaya sangat menentukan proses fotosintesis. Tanaman yang diletakkan di tempat gelap akan mengalami proses fotosintesis yang tidak maksimal. Hal ini dapat menyebabkan jaringan tanaman kekurangan makanan. Selain itu, cahaya juga memengaruhi aktivitas hormon auksin. Pada kondisi kurang cahaya, hormon auksin bekerja secara maksimal. Akibatnya, tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan batang yang relatif lebih panjang dan kurus, daun tidak berkembang dengan baik, dan tanaman cenderung berwarna pucat. Sebaliknya, tanaman yang diletakkan di tempat terang akan mengalami proses fotosintesis secara maksimal. Dengan demikian, kebutuhan makanan dapat terpenuhi dengan baik. Namun, adanya cahaya juga menghambat aktivitas hormon auksin. Akibatnya, tanaman memiliki batang relatif pendek, daun berkembang dengan baik dan berwarna hijau.
5. Jawaban: d Cahaya matahari memang diperlukan dalam pertumbuhan tanaman sebagai faktor yang berperan penting dalam proses fotosintesis untuk menghasil-
8. Jawaban: a Kondisi gelap, remang-remang, dan terang berpengaruh terhadap pertambahan tinggi kecambah kacang hijau. Kecambah mengalami
2. Jawaban: e Rumusan masalah berupa pertanyaan mengenai ruang lingkup masalah yang akan diteliti. Rumusan masalah yang tepat adalah apakah hormon giberelin dapat mempercepat pembungaan tanaman durian? Pernyataan a, b, c, dan d bukan merupakan rumusan masalah dalam penelitian tersebut. 3. Jawaban: e Hipotesis merupakan jawaban sementara dari percobaan dan akan dibuktikan kebenarannya melalui percobaan. Hipotesis yang tepat adalah pernyataan e.
4
Pertumbuhan dan Perkembangan
pertambahan tinggi paling cepat pada kondisi gelap. Sebaliknya, kecambah mengalami pertambahan tinggi paling lambat pada kondisi terang. Hal ini menunjukkan bahwa cahaya menghambat pertumbuhan tanaman. Setiap tanaman memiliki hormon pertumbuhan yang disebut auksin. Keberadaan cahaya yang berlebih dapat mengakibatkan auksin tidak aktif sehingga pertumbuhan tanaman menjadi terhambat. 9. Jawaban: e Pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi faktor eksternal dan internal. Salah satu faktor eksternal yaitu nutrisi. Pupuk A dan B yang digunakan dalam percobaan merupakan sumber nutrisi bagi jagung. Pupuk mengandung unsur makronutriea dan mikronutriea yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Komposisi unsur makronutriea dan unsur mikronutriea dalam pupuk sangat memengaruhi pertumbuhan tumbuhan. Kecambah yang tumbuh di kelompok I lebih banyak daripada kelompok II menunjukkan pupuk A memiliki komposisi unsur makronutriea dan mikronutriea lebih baik daripada pupuk B. Jadi, dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan pupuk A lebih baik pengaruhnya daripada pupuk B. 10. Jawaban: b Kandungan nutrisi beras yang tertinggi terdapat pada bagian kulit ari. Saat mencuci beras, biasanya air cucian pertama akan berwarna keruh. Warna keruh bekas cucian itu menunjukkan bahwa lapisan terluar dari beras ikut terkikis. Namun, pada bagian kulit ari masih terdapat sisa-sisa nutrisi yang sangat bermanfaat tersebut. Misalkan fosfor (P), salah satu unsur utama yang dibutuhkan. Fosfor berperan dalam memacu pertumbuhan akar dan pembentukan sistem perakaran yang baik dari benih dan tanaman muda. Nutrisi lainnya adalah zat besi yang penting bagi pembentukan zat warna hijau daun (klorofil), karbohidrat, lemak, dan protein. Selain itu, kulit ari juga mengandung vitamin, mineral, dan fitonutriea yang tinggi. Vitamin sangat berperan dalam proses pembentukan hormon dan berfungsi sebagai koenzim (komponen nonprotein untuk mengaktifkan enzim). 11. Jawaban: c Pupuk urea memiliki kandungan nitrogen 47% sehingga disebut juga pupuk nitrogen (N). Beberapa manfaat nitrogen sebagai berikut. 1) Penyusun zat hijau daun (klorofil). 2) Mempercepat pertumbuhan vegetatif. 3) Meningkatkan kadar protein hasil panen tanaman. 4) Bagian penting yang menyusun asam amino, asam nukleat, dan klorofil.
Sulfur merupakan unsur makronutriea yang merupakan penyusun koenzim A, asam amino sistein, dan metionin. Fosfor berperan dalam mengakumulasi pigmen antosianin. Hidrogen dan karbon merupakan komponen molekul organik tumbuhan. 12. Jawaban: e Untuk membuktikan hipotesis bahwa cahaya matahari menghambat pertumbuhan kecambah, maka variabel yang dibuat berbeda adalah keadaan cahaya. Oleh karena itu, ada cawan yang ditempatkan di tempat gelap dan ada cawan di tempat yang terang. Sementara itu, variabel yang dibuat sama adalah media (kapas basah). 13. Jawaban: a Variabel bebas pada percobaan tersebut adalah dosis penyemprotan pupuk cair X. Adapun variabel terikatnya yaitu pertumbuhan tanaman terung dan tomat. Frekuensi dan waktu penyemprotan tanaman merupakan variabel kontrol. 14. Jawaban: c Perkecambahan terjadi jika terpenuhi faktor-faktor penting yaitu air, kelembapan, oksigen, pH, dan suhu sesuai. Biji kacang hijau tersebut tidak berkecambah karena proses imbibisi tidak optimal. Proses perkecambahan dimulai dengan imbibisi, yaitu penyerapan air yang dilakukan oleh biji untuk mengaktifkan enzim dan hormon sehingga terjadi proses metabolisme. Apabila biji terlalu lama direndam menyebabkan biji tersebut busuk. Setiap biji tanaman memiliki waktu imbibisi yang berbedabeda. Selain itu, perendaman biji yang terlalu lama dapat menghambat proses aerasi pada biji. 15. Jawaban: a Peningkatan pemberian kadar hormon giberelin dapat meningkatkan jumlah bunga dan memperpendek masa pembungaan. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar giberelin, kualitas bunga semakin baik. B. Uraian 1. a.
b.
c.
Percobaan tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh perendaman biji kacang hijau dalam air terhadap tingkat perkecambahan biji kacang hijau. Rumusan masalah yang sesuai untuk percobaan tersebut adalah ”Apakah perendaman air berpengaruh terhadap perkecambahan biji kacang hijau?” Kesimpulan percobaan tersebut adalah biji yang selalu tergenang air tidak akan berkecambah.
Biologi Kelas XII
5
2.
a.
b.
3.
a.
4.
a.
Berdasarkan teori, kombinasi auksin dan etilen dapat memacu pembungaan. Jadi, judul yang tepat adalah Pengaruh Hormon Auksin dan Etilen terhadap Jumlah Bunga Tanaman Jeruk. Variabel bebas adalah variabel yang sengaja dibuat berbeda dan memengaruhi variabel terikat. Variabel bebas pada percobaan tersebut adalah konsentrasi etilen dan auksin. Kombinasi auksin dan etilen dapat memacu pembungaan. Jadi, variabel terikat yang mungkin adalah jumlah bunga.
Kelompok perlakuan pada percobaan tersebut adalah tanaman polybag B, C, D, dan E. Adapun kontrol dalam percobaan tersebut adalah tanaman polybag A. b. Variabel bebas adalah variabel yang sengaja dibuat berbeda dan memengaruhi variabel terikat. Variabel bebas pada percobaan tersebut adalah jenis pupuk yang digunakan. Adapun variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi variabel bebas. Variabel terikat pada percobaan tersebut dapat berupa tinggi batang, diameter batang, jumlah daun, dan luas daun.
b.
1. Jawaban: b Perkembangan merupakan proses perubahan yang menyertai pertumbuhan, menuju tingkat pematangan atau kedewasaan makhluk hidup. Contoh perkembangan antara lain munculnya benang sari dan putik, berkembangnya buah, dan terbentuknya biji. Adapun pertambahan panjang batang dan pembelahan jaringan meristem akar merupakan contoh pertumbuhan. 2. Jawaban: d Perkecambahan dimulai dengan imbibisi. Imbibisi merupakan proses penyerapan air yang dilakukan oleh biji. Proses ini mengakibatkan enzim dan hormon bersifat aktif sehingga terjadi proses metabolisme makanan cadangan untuk menghasilkan energi. Sel-sel embrional akan membelah sehingga kulit biji akan pecah dan muncullah daun pertama yang akan tumbuh menjadi tanaman baru
Pertumbuhan dan Perkembangan
Tabel pengamatan sebagai berikut. Pertambahan Tinggi Tanaman pada Hari Ke- (cm)
Kelompok
Perlakuan 1
Pot I
Tanpa urea
Pot II
Ditambah urea 10%
Pot III
Ditambah urea 20%
Pot IV
Ditambah urea 30%
Pot V
Ditambah urea 40%
2
3
4
5
6
dst.
5.
a.
3.
Jawaban: e Keterangan gambar: 1. Plumula, calon daun dan tunas 2. Radikula, calon akar 3. Epikotil 4. Hipokotil 5. Kotiledon, makanan cadangan bagi kecambah
4.
Jawaban: d Berdasarkan grafik pertumbuhan pada soal menunjukkan bahwa pertambahan tinggi kecambah kacang hijau yang ditanam di tempat terang berlangsung lambat. Sementara itu, pertambahan tinggi kecambah kacang hijau yang ditanam di tempat gelap berlangsung cepat karena mengalami peristiwa etiolasi. Peristiwa etiolasi merupakan peristiwa pertumbuhan yang cepat di tempat gelap. Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa cahaya memengaruhi pertumbuhan kecambah.
Variabel yang dijadikan kontrol (variabel kontrol) adalah variabel yang dibuat tetap/ sama pada semua pot sehingga tidak memengaruhi variabel terikat. Adapun variabel
A. Pilihan Ganda
6
kontrolnya adalah kondisi media tanam, umur tanaman, tinggi tanaman, kondisi suhu, kelembapan, dan pencahayaan.
Tujuan percobaan tersebut adalah untuk mengetahui pengaruh perlakuan fisik dan kimia terhadap perkecambahan biji Abrus precatorius. b. Hipotesis yang dapat disusun sebagai berikut. 1) Adanya perlakuan fisik berupa pengampelasan kulit biji Abrus precatorius akan mempercepat perkecambahan. 2) Adanya perlakuan kimia berupa perendaman biji Abrus precatorius dalam larutan asam cuka akan mempercepat perkecambahan. 3) Gabungan perlakuan fisik dan kimia akan memberikan pengaruh terbaik terhadap perkecambahan biji Abrus precatorius. c. Asam cuka dapat melunakkan kulit biji yang keras. Perendaman biji Abrus precatorius dalam larutan asam cuka akan mempercepat perkecambahan.
5. Jawaban: e Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh variabel bebas. Variabel bebas merupakan variabel yang sengaja dibuat berbeda. Pada percobaan tersebut, variabel bebas adalah penggunaan berbagai merek pupuk. Variabel terikat pada percobaan tersebut yaitu pertumbuhan tanaman tomat. 6. Jawaban: b Kelompok kontrol merupakan kelompok yang tidak mendapatkan perlakuan. Kelompok kontrol pada percobaan tersebut adalah tanaman pada pot 5. 7. Jawaban: d Kelompok kontrol merupakan kelompok yang tidak diberi perlakuan, yaitu tanaman pada pot 1. Adapun kelompok perlakuan adalah tanaman pada pot 2 dan pot 3. Variabel bebas adalah variabel yang sengaja dibuat berbeda dan memengaruhi variabel terikat. Pada percobaan tersebut, variabel bebas adalah pemberian pupuk urea dan pupuk kandang. Berdasarkan percobaan tersebut kesimpulannya adalah pupuk urea yang lebih efektif dalam menambah tinggi tanaman. Variabel kontrol merupakan faktor yang dibuat sama/konstan. Variabel kontrol pada percobaan tersebut adalah media tanam, umur dan tinggi tanaman, penyinaran matahari, serta suhu. 8. Jawaban: a Perkecambahan yang ditunjukkan dengan kotiledon tetap berada di dalam tanah merupakan tipe perkecambahan hipogeal yang umumnya dialami oleh tumbuhan Monocotyledoneae, misalnya jagung dan padi, sedangkan pada tumbuhan Dicotyledoneae, misalnya pada kacang kapri. Biji kacang hijau dan biji kacang kedelai mempunyai tipe perkecambahan epigeal. 9. Jawaban: b Gambar pada soal menunjukkan bahwa kecambah yang ditambah dengan hormon pertumbuhan mengalami perpanjangan pada batangnya. Hormon pertumbuhan yang memacu pertambahan panjang batang yaitu kaulokalin. Sementara itu, hormon filokalin merupakan hormon pertumbuhan yang merangsang pembentukan daun. Hormon rizokalin merupakan hormon pertumbuhan yang merangsang pembentukan bunga. 10. Jawaban: a Pertumbuhan primer tumbuhan terjadi karena aktivitas sel-sel meristem pada ujung akar dan ujung batang. Aktiv itas sel-sel tersebut mengakibatkan pertambahan panjang akar dan batang. Pertumbuhan primer terjadi pada semua tumbuhan. Adapun pertambahan diameter batang merupakan pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan ini terjadi karena aktivitas
sel-sel kambium. Pembentukan lingkaran tahun pada batang tumbuhan Dicotyledoneae juga merupakan pertumbuhan sekunder. 11. Jawaban: b Air cucian beras mengandung beberapa unsur yang dibutuhkan tumbuhan seperti fosfor, besi, dan vitamin B. Fitohormon pada air cucian beras yang dapat merangsang pertumbuhan akar tanaman adalah rizokalin. 12. Jawaban: a Fungsi hormon auksin sebagai berikut. 1) Memacu pembentangan dan pembelahan sel. 2) Merangsang pembentukan buah dan bunga. 3) Merangsang pembentukan akar lateral dan serabut akar. 4) Merangsang pemanjangan tunas ujung tanaman. 5) Merangsang aktivitas kambium. 6) Membantu pembentukan buah tanpa biji (partenokarpi). 7) Mencegah rontoknya daun, bunga, dan buah. 8) Merangsang dominansi apikal, yaitu terhalangnya pertumbuhan tunas lateral oleh adanya tunas ujung tanaman. Jika tunas ujung tersebut dipotong, tunas-tunas lateral akan tumbuh. Menghambat proses penuaan merupakan fungsi hormon sitokinin. Memacu pengguguran daun merupakan fungsi asam absisat. 13. Jawaban: d Berdasarkan tabel hasil pengamatan pada soal, dapat dilihat bahwa kecambah biji kacang yang ditanam pada suhu yang berbeda-beda dapat memengaruhi pertumbuhan panjangnya. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa suhu memengaruhi proses perkecambahan. 14. Jawaban: a Tanaman yang mendapatkan pengaruh faktor luar sama dapat menghasilkan produktivitas berbeda. Hal ini karena adanya faktor gen. Tanaman dengan sifat gen berbeda akan menghasilkan sifat yang berbeda meskipun mendapatkan perlakuan luar sama. 15. Jawaban: d 1) Auksin dan etilen merangsang terjadinya pembungaan. 2) Giberelin dan etilen mengatur perbandingan bunga jantan dan betina. 3) Auksin dan giberelin memengaruhi pembentukan jaringan pengangkut. 4) Auksin dan sitokinin bekerja sama memacu pertumbuhan dan pembentukan organ pada kultur jaringan. 5) Giberelin merangsang pertumbuhan tunas, daun dan batang, sedangkan asam absisat menghambat pembelahan sel dan merangsang terjadinya dormansi.
Biologi Kelas XII
7
16. Jawaban: b Berdasarkan data hasil pengamatan pada soal, tanaman kacang hijau yang ditanam pada tanah humus menunjukkan interval pertumbuhan yang paling tinggi pada minggu ke-5 yaitu 13 cm (dari 25 cm menjadi 38 cm). Sementara itu, interval pertumbuhan pada minggu yang lain dan pada media tumbuh yang lain menunjukkan nilai pertumbuhan yang lebih rendah dari 13 cm.
Salah satu fungsi hormon auksin adalah merangsang pembentukan akar lateral dan serabut akar. Jadi, hipotesis yang sesuai untuk percobaan tersebut adalah tanaman A akan memiliki akar lebih lebat dibandingkan tanaman B. Batang lebih tinggi, ukuran buah lebih besar, dan keluarnya bunga lebih cepat dipengaruhi oleh hormon giberalin. Adapun pengguguran bunga dipengaruhi oleh hormon asam absisat.
17. Jawaban: a Hormon auksin berfungsi merangsang kambium untuk membentuk xilem dan floem. Asam absisat berfungsi untuk merangsang pengguguran daun. Hormon yang mampu merangsang tanaman tumbuh sangat cepat adalah giberelin. Hormon yang mampu merangsang proses pematangan buah secara cepat adalah gas etilen. Hormon yang mampu menunda pengguguran daun adalah sitokinin.
23. Jawaban: d Pada awal musim kemarau, tanaman akan mendapatkan penyinaran matahari lebih dari 12 jam. Tanaman yang berbunga dengan lama penyinaran lebih dari 12 jam disebut tanaman berhari panjang, contohnya kentang, bayam, dan gandum. Adapun tanaman berhari pendek akan berbunga jika mendapat sinar matahari kurang dari 12 jam, contohnya dahlia, krisan, dan ubi jalar.
18. Jawaban: c Klorosis merupakan gangguan tanaman dalam pembentukan klorofil sehingga daun berwarna kekuningan. Faktor penyebab klorosis yaitu tumbuhan kekurangan unsur nitrogen, besi, dan magnesium. Zat magnesium (Mg) dan zat besi (Fe), kedua zat ini sangat dibutuhkan dalam pembentukan klorofil.
24. Jawaban: d Variabel terikat timbul karena adanya variabel bebas. Variabel terikat pada percobaan tersebut dapat berupa jumlah biji yang berkecambah. Variasi lama perendaman biji dalam larutan giberelin dan variasi konsentrasi giberelin merupakan variabel bebas. Variasi suhu dan intensitas cahaya tidak diteliti dalam percobaan tersebut.
19. Jawaban: b Unsur makronutriea adalah karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), sulfur (S), fosfor (P), kalium (K), Kalsium (Ca), dan magnesium (Mg). Ad ap un bo ro n da n be si me ru pa ka n un su r mikronutriea. 20. Jawaban: c Penambahan amonium hidroksida (NH 4OH) sama halnya menambahkan unsur nitrogen pada tanaman. Unsur nitrogen umumnya diserap oleh tumbuhan dalam bentuk amonia (NH3) atau nitrat (NO3 –). Unsur nitrogen berperan dalam penyusunan protein, asam nukleat, klorofil, hormon, dan enzim. Jika penyusunan klorofil berlangsung sempurna, daun akan terlihat lebih hijau dan tanaman tumbuh subur. 21. Jawaban: d Pertumbuhan primer terjadi akibat aktivitas meristem yang terdapat di ujung akar dan ujung batang. Pertumbuhan primer terjadi pada tumbuhan Monocotyledoneae, contoh pohon kelapa, rumput teki, dan pohon palem. Pada tumbuhan Dicotyledoneae, terjadi dua macam pertumbuhan yaitu pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder terjadi akibat aktivitas kambium. Contoh tumbuhan Dicotyledoneae yaitu pohon mangga, bayam, dan pohon nangka. 22. Jawaban: b
8
Pertumbuhan dan Perkembangan
25. Jawaban: c Salah satu fungsi hormon giberelin adalah untuk mempercepat pembungaan. Jadi, hipotesis yang tepat untuk eksperimen tersebut adalah tanaman di pot A akan berbunga lebih cepat daripada tanaman di pot B. Selain itu, giberelin juga berfungsi untuk merangsang pertumbuhan batang. Jadi, hipotesis lainnya yaitu tanaman di pot A akan tumbuh lebih tinggi daripada tanaman di B. Percabangan pada tanaman dipengaruhi oleh hormon sitokinin. Akar yang lebat dipengaruhi oleh hormon auksin. 26. Jawaban: c Pernyataan yang sesuai dengan data hasil percobaan tersebut sebagai berikut. 1) Tanaman memiliki respons terhadap setiap perlakuan suhu berupa terjadinya pertambahan panjang batang yang berbeda-beda. 2) Suhu 0°C merupakan suhu minimum terhadap pertumbuhan tanaman X. Suhu optimum untuk memaksimalkan pertumbuhan tanaman X, yaitu berkisar antara 25°C–35°C. 27. Jawaban: d Cahaya merupakan salah satu faktor eksternal yang memengaruhi pertumbuhan tanaman. Cahaya berperan penting dalam proses fotosintesis. Hasil
fotosintesis akan menghasilkan energi untuk pertumbuhan tanaman. Cahaya yang berlebihan dapat memperlambat atau menghambat pertumbuhan meninggi (primer) pada tanaman. Hal tersebut dapat terjadi karena cahaya menghambat kerja auksin. 28. Jawaban: d 1) Kekurangan kalium mengakibatkan tanaman menjadi lemah dan roboh, daun-daun tua menggulung, terdapat bercak-bercak kuning pada daun, dan tepi daun hangus. 2) Kekurangan fosfor mengakibatkan pertumbuhan terhambat, terdapat bercak kemerahan pada daun, serta buah dan biji yang dihasilkan sedikit. 3) Kekurangan boron mengakibatkan ujung batang tanaman mengering dan rusak, cabang-cabang lateral mati, serta daun menebal, keriting, dan rapuh 4) Kekurangan Mg dan Fe mengakibatkan tanaman mengalami klorosis, yaitu daun menjadi berwarna kekuningan. Hal ini terjadi karena pembentukan klorofil terganggu. 29. Jawaban: c Hormon yang dapat mengakibatkan munculnya bunga sebelum waktunya adalah giberelin. Dengan hormon giberelin, pembuangan pada tanaman bunga wijaya kusuma dapat dipercepat. Auksin memiliki fungsi utama memacu pembentangan dan pembelahan sel. Sitokinin memiliki fungsi utama menghambat proses penuaan. Gas etilen memiliki fungsi utama memacu proses pematangan buah. Asam absisat memiliki fungsi utama menunda pertumbuhan (dormansi). 30. Jawaban: b Hormon yang mempunyai peranan penting dalam mengatur menutupnya stomata pada daun selama musim kering adalah asam absisat. Dengan adanya hormon absisat, tumbuhan dapat bertahan dari kekeringan karena tidak banyak kehilangan air yang menguap melalui celah stomata. B. Uraian 1. Tumbuhnya batang ke atas dari tanaman yang direbahkan dipengaruhi oleh hormon auksin. Aktivitas auksin dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi dan cahaya matahari. Tanaman yang semula tumbuh tegak jika direbahkan, auksin akan terakumulasi pada sisi bawah. Akibatnya, sisi bawah tanaman akan tumbuh lebih cepat daripada sisi atas. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya ketidakseimbangan pembelahan sel antara bagian atas dan bagian bawah sehingga batang akan tumbuh membengkok ke atas.
2. Pertumbuhan primer merupakan pertumbuhan yang terjadi akibat aktivitas jaringan meristem apikal. Pertumbuhan primer mengakibatkan akar dan batang tumbuh memanjang. Pertumbuhan sekunder merupakan pertumbuhan yang terjadi akibat aktivitas jaringan meristem sekunder. Pertumbuhan sekunder mengakibatkan diameter akar dan batang bertambah besar. 3. Hormon yang dapat mengakibatkan terbentuknya buah berukuran besar dan tanpa biji adalah hormon giberelin. Berarti hormon yang disemprotkan petani pada tanamannya tersebut adalah hormon giberelin. Fungsi hormon giberelin bagi tanaman yaitu: a. mengakibatkan tanaman berbunga sebelum waktunya; b. merangsang pertumbuhan daun dan batang; c. merangsang pertumbuhan tunas; d. memacu aktivitas kambium; e. menghasilkan buah tanpa biji; f. memperbesar ukuran buah; g. merangsang perkecambahan. 4. Untuk merangsang pembungaan Bu Enggar dapat mengombinasikan auksin dengan etilen atau giberelin dengan antokalin. Kombinasi auksin dengan etilen dapat merangsang terjadinya pembungaan. Begitu pula kombinasi giberelin dengan antokalin. Giberelin mengakibatkan tanaman berbunga sebelum waktunya, merangsang pertumbuhan tunas, serta merangsang pertumbuhan daun dan batang. Antokalin merangsang pembentukan bunga. 5. Proses perkecambahan diawali dengan proses imbibisi. Imbibisi adalah proses penyerapan air oleh biji. Selanjutnya air akan mengaktifkan enzim pengurai amilum dalam biji. Enzim tersebut menguraikan makanan cadangan sehingga menghasilkan energi yang akan digunakan dalam proses perkecambahan. 6. Asam absisat menghambat pertumbuhan tanaman dengan cara memperlambat metabolisme tanaman. Asam absisat merangsang terjadinya dormansi pada tumbuhan. Pada masa dormansi, metabolisme tumbuhan menjadi lebih lambat. 7. Tanaman hari panjang adalah tanaman yang akan berbunga jika mendapat penyinaran lebih dari 12 jam sehari. Contoh tanamannya adalah gandum, kentang, dan bayam. 8. a.
b.
Tujuan percobaan : untuk mengetahui pengaruh perbandingan pupuk NPK terhadap pembentukan daun. Rumusan masalah : perbandingan pupuk NPK manakah yang paling baik merangsang pembentukan daun tanaman Bougenvilea spectabilis?
Biologi Kelas XII
9
c.
Kesimpulan percobaan : pupuk NPK dengan perbandingan 2 : 2 : 1 memberikan pengaruh paling baik terhadap pembentukan daun Bougenvilea spectabilis.
9. Dengan mengetahui perilaku lalat buah tersebut, dapat diduga bahwa jika lahan penanaman cabai diberi mulsa plastik, lalat buah tidak dapat mengalami pupasi dalam tanah. Jadi, hipotesis yang dapat disusun adalah serangan lalat buah pada lahan yang ditutup mulsa plastik akan lebih rendah dibandingkan pada lahan yang tidak ditutup mulsa plastik. Dengan mengetahui bahwa mulsa plastik dapat menghambat perkembangan lalat buah dan menurunkan serangan lalat buah, ia dapat
10
Pertumbuhan dan Perkembangan
menyarankan petani agar memakai mulsa plastik pada penanaman cabai ( Capsicum annum). Variabel terikat dapat berupa jumlah buah busuk yang diserang lalat buah, sedangkan variabel bebasnya adalah pemberian mulsa plastik dan tanpa mulsa plastik. 10. Klorosis terutama diakibatkan oleh kekurangan unsur nitrogen (N), besi (Fe), dan magnesium (Mg). Ketiga unsur ini berperan penting dalam pembentukan klorofil. Apabila tanaman kekurangan unsur N, Fe, dan Mg pembentukan klorofil akan terganggu sehingga kandungan klorofil dalam daun berkurang dan mengakibatkan warna daun menguning.
Metabolisme
Peran Enzim dalam Metabolisme
• • • •
•
Katabolisme
• •
Komponen enzim Sifat-sifat enzim M eka ni sme ke rja enzim Fa kto r- fa kt or y ang memengaruhi kerja enzim Tata nama enzim
•
•
• • • • • • • • • • • • • • •
R espira si aer ob R espira si a nae ro b
Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
Anabolisme
• •
Fotosintesis Kemosintesis
• •
Metabolisme lemak Metabolisme protein
Mampu menerapkan sikap disiplin, misalnya melakukan langkahlangkah praktikum dengan baik dan benar, mematuhi tata tertib laboratorium, serta mengumpulkan laporan kegiatan praktikum dengan tepat waktu. Mampu menunjukkan sikap inovatif, misalnya membuat laporan hasil percobaan mengenai peranan enzim katalase dengan mengembangkan ide inovatif dan relevan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan. Mampu menunjukkan sikap berorientasi pada tindakan, misalnya membuat tapai untuk membuktikan proses-proses pada fermentasi. Mampu mengembangkan rasa ingin tahu mengenai perbedaan respirasi aerob dengan respirasi anaerob. Mampu menunjukkan sikap pantang menyerah dalam menyusun peralatan dan bahan percobaan Ingenhouze. Mampu menunjukkan sikap mandiri dalam mengerjakan tugas-tugas yang telah diberikan. Mampu mengidentifikasi komponen enzim. Mampu mengidentifikasi sifat-sifat enzim. Mampu menjelaskan mekanisme kerja enzim. Mampu mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi kerja enzim. Mampu menjelaskan tata nama enzim. Mampu menjelaskan respirasi aerob. Mampu menjelaskan respirasi anaerob. Mampu menjelaskan fotosintesis. Mampu menjelaskan kemosintesis. Mampu menjelaskan metabolisme lemak. Mampu menjelaskan metabolisme protein.
Biologi Kelas XII
11
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: b Enzim memiliki ciri-ciri sebagai berikut. 1) Mempercepat reaksi kimia tetapi tidak berubah bentuk setelah reaksi selesai sehingga tidak mengubah kesetimbangan kimia. 2) Memiliki sisi katalitik dan sisi aktif. 3) Bekerja spesifik, yakni dengan sistem satu substrat satu enzim. 4) Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi. 2. Jawaban: c 1) Inhibitor merupakan zat atau senyawa yang menghalangi ikatan enzim dengan substrat. 2) Aktivator merupakan zat atau senyawa yang mempercepat kerja enzim. 3) Enzim konjugasi merupakan enzim kompleks yang terdiri atas apoenzim dan gugus prostetik. 4) Koenzim merupakan komponen nonprotein yang berupa senyawa organik, misalnya vitamin dan koenzim A. 5) Kofaktor merupakan komponen nonprotein yang berupa senyawa anorganik, seperti ion, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Fe2+, K+, dan Na+. 3. Jawaban: a Berdasarkan percobaan tersebut, ekstrak hati mengandung enzim katalase yang berperan dalam penguraian H2O2 menjadi H2O dan O2. Gas X yang ditunjukkan dengan gelembung udara merupakan gas O2. Keadaan ini dibuktikan dengan nyala api yang membesar karena oksigen berfungsi pada proses pembakaran. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses ini yaitu: Enzim katalase
2H2O2 ⎯⎯⎯⎯⎯→ 2H2O + O2 4. Jawaban: c Jenis enzim dan peranannya dalam metabolisme sel yang benar sebagai berikut. 1) Enzim amilase berperan menguraikan amilum menjadi glukosa. 2) Enzim protease berperan menguraikan protein menjadi asam amino. 3) Enzim lipase berperan menguraikan lemak menjadi asam lemak dan gliserol. 4) Enzim peptidase berperan menguraikan peptida menjadi pepton. 5) Enzim katalase berperan menguraikan hidrogen peroksida menjadi H2O dan O2.
12 Metabolisme
5. Jawaban: b Berdasarkan grafik mekanisme kerja enzim, enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. 6. Jawaban: e Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan. Pada suhu rendah misalnya 0°C atau di bawahnya seperti di dalam freezer , enzim bersifat nonaktif artinya enzim tidak bekerja. Akibatnya, daging yang disimpan di dalam freezer tidak membusuk. Meskipun demikian, enzim tidak rusak dan akan aktif lagi setelah daging dikeluarkan dari dalamfreezer . Kerja enzim akan meningkat sampai suhu optimum. 7. Jawaban: a Hasil uji enzim katalase yang terdapat dalam tabel pada soal menunjukkan bahwa kerja enzim katalase dipengaruhi oleh suhu dan pH. Dari data terlihat bahwa gelembung paling banyak dihasilkan pada perlakuan pH netral dan suhu 35°C. Nyala api terbentuk pada perlakuan pH netral dan suhu 35°C. Jadi, kerja enzim katalase optimal pada pH netral dan suhu 35°C. 8. Jawaban: c Komponen penyusun enzim terdiri atas komponen nonprotein dan komponen protein. Komponen nonprotein disebut gugus prostetik yang terdiri atas komponen koenzim dan kofaktor, sedangkan komponen protein disebut dengan apoenzim yang hanya tersusun dari protein. Sementara itu, holoenzim merupakan enzim kompleks atau enzim konjugasi yang terdiri atas apoenzim dan gugus prostetik. 9. Jawaban: a Hati mengandung enzim katalase. Enzim ini berperan mengubah H2O2 menjadi H2O dan O2. Gas O2 ditunjukkan oleh adanya gelembung udara. Kesimpulan yang diperoleh dari data tersebut adalah semakin rendah konsentrasi substrat, kecepatan reaksi antara enzim katalase dengan H2O2 semakin lambat. Sebaliknya, semakin tinggi konsentrasi substrat, kecepatan reaksi antara enzim katalase dengan H2O2 semakin cepat. Keadaan ini berarti kerja enzim katalase dipengaruhi oleh konsentrasi substrat.
10. Jawaban: c Berdasarkan grafik pada soal, enzim renin bekerja optimal pada pH sekitar 2 (suasana asam). Adapun enzim ptialin bekerja optimal pada pH 7,5. Perubahan pH dapat mengakibatkan kerusakan pada enzim sehingga enzim menjadi tidak aktif. Dengan demikian, setiap enzim mempunyai pH optimum yang spesifik. 11. Jawaban: c 1) Enzim amilase 2) Enzim pepsin 3) Enzim lipase 4) 5)
= amilum → glukosa = protein → pepton = lemak → asam lemak dan gliserol Enzim katalase = hidrogen peroksida → H2O + O2 Enzim peptidase = polipeptida → asam amino
12. Jawaban: e Jenis inhibitor yang berikatan dengan sisi alosterik enzim dan tidak bisa dihilangkan dengan penambahan substrat merupakan ciri-ciri inhibitor nonkompetitif. Sementara itu, inhibitor kompetitif memiliki struktur yang mirip substrat. Inhibitor ini berikatan dengan sisi aktif enzim dan dapat dihilangkan dengan penambahan substrat. 13. Jawaban: e Enzim katalase berfungsi mengubah H2O2 menjadi H2O dan O2. Adanya O2 ditunjukkan oleh adanya gelembung dan nyala api yang terang. Enzim katalase bekerja maksimum pada pH netral (akuades) dan suhu optimum 40°C ditandai dengan banyaknya gelembung serta besarnya nyala api. Pada pH asam (air jeruk) atau basa (air kapur), kerja enzim katalase menurun atau bahkan tidak dapat bekerja. 14. Jawaban: d Inhibitor nonkompetitif adalah molekul penghambat enzim yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif sehingga bentuk sisi aktif enzim berubah dan tidak dapat berfungsi. 15. Jawaban: c Grafik tersebut menunjukkan pengaruh pH terhadap kerja enzim. Berdasarkan grafik di atas, enzim bekerja optimum pada pH netral. Pada pH asam dan basa, aktivitas enzim menurun. B. Kerjakan soal-soal berikut!
1. Sifat-sifat enzim di antaranya enzim merupakan protein, bekerja untuk mempercepat reaksi kimia tanpa ikut bereaksi, dipengaruhi oleh suhu dan pH, bekerja spesifik, bekerja bolak-balik (reversible ), serta diperlukan dalam jumlah sedikit. Enzim
tersusun atas protein. Enzim dibentuk dalam tubuh melalui proses sintesis protein. Proses tersebut berlangsung di dalam ribosom. 2. Mekanisme kerja enzim dapat dijelaskan melalui teori Gembok dan Kunci (Lock and Key Theory ) dan teori Ketepatan Induksi (Induced Fit Theory ). a. Lock and Key Theory , merupakan teori yang menjelaskan bahwa enzim diumpamakan sebagai gembok karena memiliki sebuah bagian kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian ini disebut sisi aktif. Adapun substrat diumpamakan sebagai kunci karena dapat berikatan secara tepat dengan sisi aktif enzim. Hubungan antara enzim dengan substrat membentuk ikatan yang lemah. b. Induced Fit Theory , merupakan teori yang menjelaskan bahwa sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan substratnya (fleksibel ). 3. Enzim sederhana merupakan enzim yang hanya terdiri atas protein. Sementara itu, enzim kompleks (holoenzim) terdiri atas komponen protein (apoenzim) dan komponen nonprotein (gugus prostetik). Komponen berupa protein (apoenzim) bersifat mudah rusak oleh pemanasan. Komponen nonprotein (gugus prostetik) adalah bagian yang tidak mudah rusak oleh pemanasan. Bagian gugus prostetik dapat berupa senyawa organik maupun anorganik. Komponen senyawa organik disebut koenzim, misalnya koenzim A, NADH, dan vitamin. Adapun komponen senyawa anorganik disebut kofaktor, misalnya ion-ion logam Zn2+, Cu2+, Mn2+, K+, dan Na+. 4. Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh perubahan pH. Setiap enzim mempunyai pH yang spesifik. Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim berubah. Hal ini dapat menghalangi terikatnya substrat pada sisi aktif enzim. Selain itu, perubahan pH juga dapat mengakibatkan terjadinya proses denaturasi pada enzim sehingga aktivitas enzim menurun. 5. Macam-macam enzim berdasarkan sifat kerjanya sebagai berikut. a. Oksidoreduktase dikenal sebagai dehidrogenase/oksidase, yaitu kelompok enzim yang mengatalisis oksidoreduksi antara 2 substrat S dan S′. b. Transferase, yaitu kelompok enzim yang mengatalisis pemindahan suatu gugus antara sepasang substrat S dan S′, contoh asetilKoA + kolin → KoA + asetilkolin.
Biologi Kelas XII
13
c.
d.
Hidrolase, yaitu enzim yang mengatalisis hidrolisis ikatan-ikatan ester, eter, peptida, glikosil, anhidrida asam, C-C, C-halida, atau P-N, misal asilkolin + H2O → kolin + asam. Liase, yaitu enzim yang mengatalisis pembuangan gugus dari substrat dengan mekanisme selain hidrolisis dan meninggalkan ikatan rangkap, contoh aldehida-liase.
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: b Katabolisme adalah proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa sederhana yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Sebagai contoh, proses pemecahan karbohidrat menjadi CO2 dan H2O. Reaksi ini menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Sementara itu, anabolisme adalah proses penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa sederhana. Reaksi ini membutuhkan energi. Sebagai contoh, penyusunan asam amino menjadi protein. 2. Jawaban: b Huruf X adalah tahap glikolisis, glikolisis terjadi di dalam sitosol. Sementara itu, Huruf Y adalah tahap transpor elektron yang terjadi di dalam mitokondria. 3. Jawaban: c Hasil dari tiap tahap respirasi aerob sebagai berikut. 1) Glikolisis = 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. 2) Dekarboksilasi oksidatif = 2 asetil Co-A2 dan 2 CO2. 3) Siklus Krebs = 4 CO2, 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH2. 4) Sistem transpor elektron = H2O dan ATP. Jadi, tahap yang menghasilkan karbon dioksida adalah nomor 2 dan 3. 4. Jawaban: e Glikolisis dalam proses respirasi merupakan proses pemecahan/penguraian glukosa menjadi asam piruvat. Sementara itu, proses fermentasi adalah proses penguraian glukosa menjadi asam laktat. Glikolisis dapat berlangsung secara anaerob pada proses fermentasi. Glikolisis menghasilkan energi dalam bentuk ATP dari ADP + Pi. Hasil dari glikolisis adalah asam piruvat, NADH, dan ATP.
14 Metabolisme
e.
f.
Isomerase, yaitu semua enzim yang mengatalisis interkonversi isomer-isomer optik, geometrik, atau posisi, contoh enzim yang mengatalisis interkonversi aldosa dan ketosa. Ligase, yaitu enzim yang mengatalisis penggabungan 2 senyawa diikuti oleh pemecahan ikatan pirofosfat pada ATP atau senyawa yang sejenis, contoh enzim yang mengatalisis pembentukan ikatan G-S. Misal suksinat: KoA ligase (GDP) [suksinat tiokinase].
5. Jawaban: e Bagan tersebut merupakan proses fermentasi asam laktat. Fermentasi asam laktat pada organisme tingkat tinggi terjadi jika tidak tersedia oksigen yang cukup. Glukosa akan diubah menjadi asam piruvat (senyawa X) melalui proses glikolisis. Asam piruvat hasil glikolisis akan diubah menjadi fosfoenol piruvat. Hasilnya berupa asam laktat (senyawa Y) dan ATP. Jika tersedia cukup oksigen, akan terjadi respirasi aerob. Pada respirasi aerob asam piruvat diubah menjadi asetil Co-A yang selanjutnya memasuki tahap siklus Krebs dan transpor elektron. Adapun alkohol adalah hasil fermentasi alkohol. Fermentasi alkohol terjadi pada organisme tingkat rendah, misal khamir. Hasil fermentasi alkohol yaitu alkohol, CO2, dan ATP. 6. Jawaban: e Keterangan pada gambar sebagai berikut. Huruf X = matriks mitokondria, tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif dan siklus Krebs. Huruf Y = krista, tempat terjadinya sistem transpor elektron. 7. Jawaban: a Glikolisis merupakan tahap pertama dalam katabolisme karbohidrat. Proses ini terjadi dalam sitoplasma. Substrat reaksi glikolisis adalah glukosa dan hasil akhirnya adalah 2 NADH, 2 ATP, dan 2 asam piruvat. Adapun matriks mitokondria merupakan tempat berlangsungnya siklus Krebs. Substrat siklus Krebs adalah asetil Co-A. Hasil akhir siklus Krebs adalah 4 FADH2, 6 NADH, 4 CO2, dan 2 ATP. Membran dalam mitokondria merupakan tempat berlangsungnya sistem transpor elektron. Substrat pada tahap ini adalah FADH2 dan NADH. Hasil akhir sistem transpor elektron adalah 32 ATP dan 6 H2O.
8. Jawaban: d Botol yang berisi cairan gula ditambahkan ragi Saccharomyces , kemudian ditutup rapat dan didiamkan selama beberapa hari menunjukkan terjadinya proses fermentasi alkohol. Hasil dari proses fermentasi tersebut yaitu alkohol, CO2, dan ATP. 9. Jawaban: e Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Secara singkat, persamaan reaksinya sebagai berikut. Glukosa + 2ADP + 2P + 2NAD piruvat + 2ATP + 2NADH
→ 2
Asam
10. Jawaban: a Jalur metabolisme yang sama-sama dimiliki oleh respirasi aerob dan anaerob adalah glikolisis. Respirasi aerob dan anaerob sama-sama mengubah satu molekul glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat melalui jalur glikolisis. Perbedaan tahap metabolismenya dapat dilihat pada skema proses respirasi aerob dan anaerob berikut. 1) Skema respirasi aerob sebagai berikut. Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam ⎯⎯⎯⎯→ 2 Asetil Co-A Glikolisis piruvat Dekarboksilasi
⎯⎯→ Siklus Krebs
oskidatif
4CO2 2ATP 6NADH 2FADH2
2)
⎯⎯⎯→ Sistem transpor elektron
36ATP H2O
2NAD 2NAD
⎯→ ⎯⎯→ Glikolisis
CO2
Glikolisis
2NADH
2NAD +
Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam piruvat ⎯⎯→ 2 Asetaldehida ⎯⎯⎯→ 2 Etanol
13. Jawaban: a Dalam sistem transpor elektron, senyawa yang berfungsi sebagai penerima elektron terakhir adalah O2 yang selanjutnya akan membentuk air (H2O). ATP adalah senyawa berenergi tinggi yang dibutuhkan sel dalam proses metabolisme. ATP diperoleh dengan menambahkan 1 gugus fosfat ke dalam ADP (adenosine diphosphate ). 14. Jawaban: c Gambar tersebut merupakan skema fermentasi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, hasil glikolisis yang berupa 2 asam piruvat akan difermentasi menjadi 2 asetaldehida (X) dengan melepaskan 2 molekul CO2 dan menghasilkan 2 etanol (Y). Proses ini menghasilkan 2 ATP. 15. Jawaban: b Jumlah molekul ATP yang dihasilkan untuk setiap 1 molekul FADH2 = 2 ATP, sedangkan jumlah molekul ATP yang dihasilkan untuk setiap 1 molekul NADH2 = 3 ATP. B. Kerjakan soal-soal berikut!
Skema respirasi anaerob sebagai berikut.
Glukosa
kemampuan untuk mengubah pati menjadi gula (glukosa). Selanjutnya, glukosa ini masuk ke jalur fermentasi alkohol menghasilkan alkohol. Reaksinya sebagai berikut.
+
2 Fosfoenol ⎯⎯⎯→ 2 Asam laktat piruvat
2 Asam piruvat
2NAD 2NAD +
⎯→
2 Asetaldehida
⎯⎯⎯→
2 Etanol
11. Jawaban: e Fermentasi adalah proses penguraian glukosa menjadi senyawa lain tanpa bantuan oksigen. Proses fermentasi dalam makhluk hidup dibedakan menjadi 2, yaitu fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Dalam fermentasi asam laktat glukosa diubah menjadi asam piruvat, selanjutnya asam piruvat diubah menjadi fosfoenol piruvat dan akhirnya menjadi asam laktat. Sementara pada fermentasi alkohol, asam piruvat akan diubah menjadi asetaldehida. Selanjutnya, asetaldehida diubah menjadi alkohol.
1. Pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH2 terjadi di dalam membran mitokondria. Namun, NADH hasil glikolisis dibentuk dalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus dimasukkan ke mitokondria. Pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 36 ATP. Adapun pada organisme prokariotik tidak memiliki mitokondria sehingga tidak terjadi penggunaan ATP untuk pemindahan NADH ke dalam mitokondria. Jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 38 ATP. 2. Jika tidak tersedia oksigen dalam tubuh Animalia akan terjadi proses fermentasi asam laktat. Proses fermentasi dimulai dengan mengubah glukosa menjadi asam piruvat yang selanjutnya menjadi asam laktat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. Glikolisis
12. Jawaban: d Ubi kayu mengandung pati yang merupakan polisakarida dari glukosa. Dalam proses fermentasi alkohol dari ubi kayu, mikroba mempunyai
Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam piruvat 2NADH
2NAD+
2 Fosfoenol piruvat ⎯⎯⎯⎯→ 2 Asam laktat
Biologi Kelas XII
15
3. Pada tahap dekarboksilasi oksidatif terjadi pembentukan asetil Co-A dari asam piruvat hasil glikolisis yang digabung dengan Co-enzim A. Proses ini menghasilkan asetil Co-A, NADH, dan melepaskan CO2. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2NADH
2NAD+
2C3H4O3 + 2Co-A ⎯⎯→ 2C2H3O-CoA + 2CO2 Asam piruvat
Co-enzim A
Asetil Coenzim A
Karbon dioksida
4. Setiap satu molekul FADH2 akan menghasilkan 2 molekul ATP, sedangkan setiap 1 molekul NADH2 akan menghasilkan 3 molekul ATP. Jumlah total ATP yang akan dihasilkan pada tahap transpor elektron sebagai berikut.
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: e Reaksi terang terjadi di dalam membran tilakoid (nomor 3). Reaksi gelap terjadi di dalam stroma (nomor 5). Sementara itu, nomor 1 adalah membran luar, nomor 2 adalah membran dalam, dan nomor 4 adalah grana. Grana merupakan tumpukan tilakoid. 2. Jawaban: d Proses yang terjadi pada siklus Calvin sebagai berikut. 1) Fiksasi CO2 oleh RuBP membentuk PGA. 2) Reduksi PGA menjadi DPGA kemudian menjadi PGAL. 3) Pembentukan kembali RuBP dari PGAL. Adapun penangkapan elektron oleh NADP+ terjadi pada reaksi terang. Reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH2. Selanjutnya, ATP dan NADPH2 tersebut digunakan dalam reaksi gelap. 3. Jawaban: a Produk dari reaksi terang adalah ATP, oksigen (O2), dan NADPH2. ATP dan NADPH2 selanjutnya digunakan untuk pembentukan glukosa pada reaksi gelap. Adapun oksigen dikeluarkan melalui stomata. CO2 merupakan zat yang dibutuhkan dalam siklus Calvin (reaksi gelap) yang menghasilkan glukosa. 4. Jawaban: b Reaksi fotolisis yaitu pemecahan molekul air yang membebaskan oksigen dan ion hidrogen. Ion hidrogen yang dibebaskan selanjutnya akan diikat oleh NADP+ dan membentuk NADPH2. Reaksi yang terjadi adalah NADP+ + 2H+ → NADPH2.
16 Metabolisme
8 NADH2 = 8 × 3 = 24 ATP 2 FADH2 = 2 × 2 = 4 ATP –––––– + Jumlah total 28 ATP Jadi, jumlah ATP yang dihasilkan pada tahap transpor elektron dari 8NADH2 dan 2FADH2 yaitu sebanyak 28 ATP. 5. Proses fermentasi alkohol pada tapai yang dilakukan oleh khamir atau yeast sebagai berikut. Glikolisis
CO 2
2NADH
2NAD +
Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam piruvat ⎯⎯→ 2 Asetaldehida ⎯⎯⎯⎯→ 2 Etanol
Hasil akhir dari proses tersebut berupa etanol, CO2 dan ATP.
1)
2) 3)
ADP (adenosin difosfat) merupakan molekul yang terbentuk dari ATP yang membebaskan satu P. RuBP (ribulosa bifosfat) merupakan pengikat CO2 dalam reaksi gelap pada tanaman C3. PEP (fosfoenol piruvat) merupakan enzim pengikat CO2 pada tanaman C4.
5. Jawaban: b Dalam reaksi gelap (siklus Calvin) terjadi fiksasi CO2 (huruf S) oleh RuBP. Dengan bantuan enzim rubisko akan membentuk PGA (fosfogliserat). PGA selanjutnya mengalami reduksi sehingga dihasilkan PGAL dan glukosa. Pada tahap regenerasi terjadi pembentukan kembali RuBP dari PGAL. 6. Jawaban: b Reaksi terang berlangsung di membran tilakoid. Peristiwa yang terjadi pada reaksi terang yaitu penguraian H2O menjadi H+ dan O2 melalui reaksi fotolisis, serta pembentukan ATP dan NADPH. Adapun terbentuknya RuBP dan fiksasi CO2 oleh RuBP terjadi pada reaksi gelap. Reaksi gelap berlangsung di stroma. 7. Jawaban: c Urutan tahap siklus Calvin sebagai berikut. 1) Fiksasi CO2 oleh RuBP. 2) Pembentukan PGA. 3) Reduksi PGA. 4) Pembentukan PGAL. 5) Pembentukan RuBP. Jadi, urutan tahap siklus Calvin yang benar adalah 5)–4)–1)–2)–3).
8. Jawaban: c Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal di antaranya konsentrasi klorofil, jumlah daun, lebar daun, dan struktur daun. Adapun faktor eksternal yang memengaruhi fotosintesis antara lain cahaya, suhu, konsentrasi CO2, ketersediaan air, dan ketersediaan unsur hara. 9. Jawaban: c Senyawa antara yang dihasilkan dari setiap 3 molekul CO2 yang masuk ke siklus Calvin-Benson adalah asam 3-fosfogliserat, 1,3 difosfogliserat atau gliseraldehida 3-fosfat, dan RuBP. Adapun asam oksaloasetat dihasilkan pada fiksasi karbon oleh tanaman C4 dan CAM sebelum masuk ke siklus Calvin. 10. Jawaban: b Bakteri nitrat : Nitrosomonas dan Nitrobacter Bakteri belerang : Beggiatoa dan Cladotrix Bakteri metan : Methanomonas Bakteri besi : Ferrobacillus 11. Jawaban: c Pada fiksasi karbon terjadi penambatan CO2 oleh RuBP (ribulosa 1,5 bifosfat) yang terdiri atas 5 atom karbon menjadi fosfogliserat (PGA). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat karboksilase (Rubisko). Reaksi yang terjadi sebagai berikut.
1)
(Amonia)
2)
14. Jawaban: c Nitrifikasi adalah proses oksidasi amonia menjadi nitrat melalui tahapan proses nitrifikasi dan nitratasi dengan bantuan mikroba. Proses yang terjadi sebagai berikut.
2HNO2 + O2
Energi
(Nitrat)
15. Jawaban: c Pada tahap pertama siklus Calvin, CO2 berikatan dengan ribulosa bifosfat (RuBP) membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (PGA) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (Rubisko). Selanjutnya, PGA direduksi menjadi PGAL. PGAL mengalami reduksi menjadi glukosa. Pada tahap regenerasi PGAL akan dibentuk kembali menjadi RuBP. RuBP akan dimanfaatkan lagi untuk memfiksasi CO2. B. Kerjakan soal-soal berikut!
1. Siklus Calvin disebut reaksi gelap karena reaksi ini dapat berlangsung dalam kondisi gelap (tidak memerlukan energi cahaya). Namun, reaksi ini tidak selalu terjadi dalam kondisi gelap. Enzimenzim yang digunakan untuk fiksasi CO2 pada reaksi gelap tidak memerlukan cahaya, tetapi membutuhkan ATP dan NADPH2 yang dihasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas. 2. a.
Rubisko
13. Jawaban: b Senyawa yang diperlukan dalam reaksi gelap (siklus Calvin) yang tidak berasal dari reaksi terang adalah CO 2. CO 2 diambil dari udara melalui stomata. Adapun NADPH2 dan ATP berasal dari reaksi terang. Reaksi terang menghasilkan O2, NADPH2, dan ATP.
(Nitrit) Nitrobacter ⎯⎯⎯⎯→ 2HNO + 3 Bactoderma
(Nitrit)
CO2 + RuBP ⎯⎯⎯⎯→ PGA
12. Jawaban: e Pada fotofosforilasi siklik, elektron dilepaskan oleh fotosistem I (P700) lalu ditangkap akseptor elektron serta melewatkannya dalam sistem transpor elektron dan kembali ke fotosistem I (P700). Ketika elektron melalui beberapa akseptor elektron, energi yang dilepaskan digunakan untuk membentuk ADP menjadi ATP. Adapun terjadi fotolisis air, terbentuk ATP dan NADPH2, serta menghasilkan oksigen merupakan peristiwa yang terjadi pada fotofosforilasi nonsiklik dan tidak dihasilkan NADPH2 dan O2.
Nitrosococcus Nitrosomonas
⎯⎯⎯ ⎯⎯ → 2HNO2 + Energi
2NH3 + 3O2
1)
Proses kemosintesis pada bakteri nitrifikasi (bakteri nitrit dan nitrat). Contoh bakteri nitrit adalah Nitrosococcus dan Nitrosomonas , sedangkan bakteri nitrat adalah Nitrobacter dan Bactoderma. Reaksi kemosintesis pada bakteri nitrifikasi sebagai berikut! 2NH3 + 3O 2
Nitrosomonas / Nitrosococcus
⎯⎯ ⎯⎯⎯ → 2HNO
(Amonia)
2)
2HNO2 + O2 (Nitrit)
b.
2 +
2H 2O + Energi
(Nitrit) Nitrobacter / Bactoderma
⎯⎯⎯ ⎯→
2HNO3 + Energi (Nitrat)
Kegunaan bakteri nitrifikasi adalah menambat nitrogen bebas dari udara sehingga dapat diserap oleh akar tanaman dan menyuburkan tanah. Bakteri ini umumnya bersimbiosis dengan akar tanaman Leguminoseae (polongpolongan) membentuk bintil akar.
3. Perbedaan siklus Calvin pada tanaman tipe C4 dan CAM terletak pada tahap fiksasi. Pada tumbuhan C4, fiksasi karbon dilakukan di sel-sel mesofil dan membentuk asam malat. Sementara itu, pembentukan pati dilakukan di dalam seludang berkas pembuluh. Contoh tanaman C4 yaitu jagung, tebu, dan sorghum. Sementara pada tumbuhan CAM, fiksasi karbon dilakukan di malam hari membentuk asam malat, sedangkan pembentukan pati dilakukan pada siang hari. Contoh tanaman CAM yaitu kaktus. Biologi Kelas XII
17
4.
Pembeda
Fotosintesis
Kemosintesis
a.
Sumber energi
Cahaya
Zat kimia
b.
Pelaku
Organisme berklorofil
Organisme tidak berklorofil
c.
Bahan dasar
CO2 dan H2O
C, H, O, N, S, P (glukosa, nitrat, sulfat, fosfat)
d.
Hasil
Karbohidrat
Karbohidrat dan senyawa lain
5. Kaktus termasuk tipe tumbuhan CAM (Crassulasean Acid Metabolism ). Tumbuhan ini berbeda dengan tumbuhan lain. Stomata tumbuhan CAM membuka pada malam hari, tetapi menutup pada siang hari. Mekanisme penambatan CO2 dilakukan pada malam hari jika kondisi udara kurang menguntungkan untuk
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: b Hasil metabolisme protein yang berupa NH3 yang bersifat racun akan diekskresikan dalam bentuk urea melalui urine. Pembentukan urea terjadi di dalam ginjal. 2. Jawaban: b Peranan lemak bagi makhluk hidup antara lain sebagai lapisan pelindung, sebagai energi cadangan, komponen dalam proses pengangkutan melalui membran, komponen membran sel yang berperan dalam proses kekebalan jaringan, serta pelarut vitamin A, D, E, dan K. Adapun sebagai penyeimbang cairan dalam tubuh merupakan fungsi dari protein. 3. Jawaban: c Proses deaminasi menghasilkan asam keto dan zat sisa berupa amonia (NH3) yang merupakan zat racun sehingga amonia akan diubah menjadi urea, kemudian dikeluarkan bersama urine. Adapun CO2 merupakan zat sisa pembakaran yang dikeluarkan dari sistem respirasi. NO2 (nitrit) dan NO3 (nitrat) merupakan senyawa organik dalam kemosintesis. 4. Jawaban: b Katabolisme protein dimulai dengan pemecahan protein yang dibantu oleh enzim protease dan peptidase menjadi asam amino. Selanjutnya, asam amino mengalami deaminasi yang menghasilkan
18 Metabolisme
transpirasi. Karbon dioksida masuk ke daun melalui stomata dan diikat oleh PEP karboksilase untuk membentuk asam oksaloasetat dan malat. Malat lalu dipindahkan dari sitoplasma ke vakuola tengah selsel mesofil dan terkumpul dalam jumlah besar. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. CO2 ⎯→ Diketooksaloasetat ⎯→ Malat Pada siang hari, stomata tumbuhan kaktus menutup untuk mengurangi kehilangan air. Malat dan asam organik lain yang terkumpul didekarboksilasi untuk menyediakan sumber karbon. Karbon yang tersedia akan diikat oleh sel melalui siklus Calvin. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. Malat ⎯→ Asam piruvat ⎯ ⎯ →
CO2 + RuBP → Siklus Calvin → Glukosa
gugus NH3 dan asam keto. NH3 dibuang melalui urine dan asam keto memasuki reaksi glikolisis atau siklus Krebs. 5. Jawaban: e Lemak dalam tubuh akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak akan masuk ke jaringan lemak atau urat daging untuk disimpan dalam bentuk trigliserida. 6. Jawaban: a Pada katabolisme protein, protein dipecah menjadi asam amino. Selanjutnya, asam amino mengalami reaksi deaminasi menjadi amonia dan asam keto. Amonia merupakan zat racun sehingga harus diubah menjadi urea dan dibuang dari tubuh melalui urine. 7. Jawaban: a Karbohidrat dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana yaitu glukosa. Glukosa melalui glikolisis diubah menjadi asam piruvat. Adapun molekul protein dipecah menjadi asam amino kemudian diubah menjadi asam piruvat melalui deaminasi. Asam piruvat diubah menjadi asetil Co-A untuk masuk ke siklus Krebs. Sementara lemak dipecah menjadi asam lemak dan langsung diubah menjadi asetil Co-A melalui oksidasi Beta. Jadi, bagian yang ditunjuk oleh angka 1 adalah asam amino, angka 2 adalah glikolisis, dan angka 3 adalah asetil Co-A.
8. Jawaban: b Kadar gula darah dikendalikan oleh hormon insulin. Jika tubuh kekurangan insulin mengakibatkan kadar gula dalam darah tinggi. Sebaliknya, jika kadar gula darah rendah maka energi cadangan glikogen dalam hati akan diubah menjadi gula darah oleh glukagon. Sementara itu, adrenalin merupakan hormon yang meningkatkan denyut jantung dan frekuensi pernapasan. Tripsin merupakan enzim pengubah protein menjadi peptida dan asam amino. 9. Jawaban: e 5 gram karbohidrat = 5 gram × 4,1 kal = 20,5 kal 3 gram protein = 3 gram × 4,1 kal = 12,3 kal 1,5 gram lemak = 1,5 gram × 9 kal = 13,5 kal –––––––– + Total 46,3 kal
10. Jawaban: a Contoh gula rendah kalori yaitu aspartam, sorbitol, sakarin, sukralosa, neotam, tagatosa, dan xilitol. Adapun sukrosa merupakan gula tebu yang tinggi kalori. B. Kerjakan soal-soal berikut!
1. Lemak merupakan energi cadangan terbesar bagi tubuh. Proses katabolisme lemak diawali dengan pemecahan lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak selanjutnya diubah menjadi asetil Co-A. Asetil Co-A selanjutnya masuk ke siklus Krebs. Adapun gliserol akan diubah menjadi PGAL (fosfogliseraldehida). PGAL selanjutnya memasuki tahap glikolisis. Energi berupa ATP akan dibebaskan melalui proses fosforilasi oksidatif dalam sistem transpor elektron. 2. Katabolisme protein dimulai dengan pemecahan protein menjadi asam amino yang dibantu oleh enzim protease dan peptidase. Selanjutnya, asam amino tersebut mengalami reaksi deaminasi yang menghasilkan gugus amin (NH3) dan asam keto. Pada mamalia dan beberapa hewan, NH3 diubah
A. Pilihlah jawaban yang tepat!
1. Jawaban: b Setiap enzim memiliki suhu optimum yang spesifik. Misalnya enzim pada manusia bekerja optimal pada suhu 37°C. Enzim bersifat nonaktif pada suhu 0°C, artinya pada suhu 0°C enzim tidak bekerja, tetapi enzim tidak mengalami kerusakan. Sementara pada suhu yang melebihi batas optimum, enzim mengalami denaturasi atau kerusakan.
menjadi urea dan dibuang melalui urine. Adapun asam keto akan memasuki reaksi glikolisis atau siklus Krebs. 3. Keterkaitan antara proses katabolisme dan anabolisme pada makhluk hidup dapat dijelaskan melalui keterkaitan antara proses fotosintesis dan respirasi aerob pada tumbuhan hijau. Proses fotosintesis mengubah CO2 dan H2O menjadi karbohidrat dengan bantuan energi cahaya matahari. Karbohidrat tersebut selanjutnya akan mengalami proses respirasi dalam sel-sel organisme. Proses respirasi ini akan menghasilkan CO2 dan H2O. CO2 dan H2O akan digunakan kembali sebagai bahan baku fotosintesis. Jadi, proses tersebut saling berkaitan. 4. Dalam proses katabolisme, satu gram lemak menghasilkan energi sebesar 9 kalori, satu gram karbohidrat menghasilkan 4,1 kalori, dan satu gram protein menghasilkan 4,1 kalori. Oleh karena itu, total energi yang dihasilkan dari bahan makanan tersebut sebagai berikut. 8 gram karbohidrat = 8 gram × 4,1 kal = 32,8 kal 2,5 gram lemak = 2,5 gram × 9 kal = 22,5 kal 3 gram protein = 3 gram × 4,1 kal = 12,3 kal ––––––––– + Total energi 67,6 kal
5. Ureum adalah hasil akhir metabolisme protein. Ureum berasal dari asam amino yang telah dipindah amonianya di dalam hati dan mencapai ginjal, serta diekskresikan rata-rata 30 gram sehari. Kadar ureum darah yang normal adalah 20 mg–40 mg setiap 100 cc darah. Namun, hal ini tergantung dari jumlah normal protein yang dikonsumsi dan fungsi hati dalam pembentukan ureum. Sementara itu, kreatinin adalah produk sampingan dari hasil pemecahan fosfokreatin (kreatin) di otot yang dibuang melalui ginjal. Nilai normal kreatinin pada pria adalah 20–26 mg/kg BB, sedangkan pada wanita adalah 14–22 mg/kg BB.
2. Jawaban: b Menurut teori Gembok dan Kunci, substrat dapat bereaksi dengan enzim jika sesuai dengan sisi aktif enzim. Ikatan antara substrat dengan enzim membentuk ikatan yang lemah. Substrat nomor 1 dan 4 mempunyai struktur yang sesuai dengan sisi aktif enzim sehingga keduanya dapat berikatan. Adapun substrat nomor 2, 3, dan 5 mempunyai struktur yang tidak sesuai dengan sisi aktif enzim. Akibatnya, substrat tersebut tidak dapat berikatan dengan enzim. Biologi Kelas XII
19
3. Jawaban: b Faktor-faktor yang memengaruhi cara kerja enzim sebagai berikut. 1) Derajat keasaman (pH), setiap enzim mempunyai pH optimum yang spesifik sehingga dapat bersifat basa maupun asam. 2) Suhu, aktivitas enzim terus meningkat sampai pada batas suhu tertentu sehingga setiap enzim mempunyai suhu optimum yang spesifik. 3) Konsentrasi substrat, bertambahnya konsentrasi substrat dalam suatu reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi apabila jumlah enzim tetap. 4) Konsentrasi enzim, konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Penambahan konsentrasi enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi. 5) Zat-zat penggiat, adanya zat-zat penggiat (aktivator) dapat memacu atau mempercepat cara kerja enzim sehingga kecepatan reaksi meningkat. 4. Jawaban: b Perbedaan antara inhibitor kompetitif dengan inhibitor nonkompetitif sebagai berikut. No.
Inhibitor Kompetitif
Inhibitor Nonkompetitif
1.
Berikatan dengan sisi aktif enzim. Tidak mengubah sisi aktif enzim. Struktur mirip dengan substrat. Dapat dihilangkan dengan menambah substrat.
Berikatan dengan sisi alosterik enzim. Mengubah sisi aktif enzim. Struktur berbeda dengan substrat. Tidak dapat dihilangkan dengan menambah substrat.
2. 3. 4.
5. Jawaban: d Percobaan tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi enzim dan suhu terhadap aktivitas enzim katalase. Pernyataan yang sesuai dengan hasil percobaan tersebut sebagai berikut. 1) Suhu optimum enzim katalase adalah 37°C. 2) Peningkatan suhu sampai batas optimum akan meningkatkan aktivitas enzim. 3) Peningkatan aktivitas enzim katalase berbanding lurus dengan konsentrasi enzim. 4) Konsentrasi enzim dan suhu memengaruhi aktivitas enzim. 6. Jawaban: a Saat ekstrak hati ditambah dengan HCl dan NaOH, gelembung gas yang dihasilkan sedikit serta nyala bara api redup. Keadaan tersebut menunjukkan bahwa enzim tidak bekerja dengan baik. Penambahan HCl akan mengakibatkan kondisi asam dan penambahan NaOH mengakibatkan
20 Metabolisme
kondisi basa. Enzim katalase bekerja optimal pada kondisi netral. Dalam kondisi basa atau asam, kerja enzim katalase akan terhambat. Adapun enzim akan menjadi inaktif apabila didinginkan. 7. Jawaban: b Katabolisme karbohidrat melalui jalur glikolisis asam piruvat, kemudian asam piruvat mengalami dekarboksilasi dan ditambahkan koenzim A menjadi asetil Co-A. Dalam katabolisme protein, protein dipecah menjadi asam amino yang kemudian dengan bantuan enzim diubah menjadi asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat mengalami dekarboksilasi menjadi asetil Co-A dan masuk ke siklus Krebs. Dalam katabolisme lemak, sel akan menghidrolisis lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol masuk ke proses glikolisis. Adapun asam lemak dipecah menjadi dua bagian karbon yang akan masuk siklus Krebs sebagai asetil Co-A. 8. Jawaban: d Respirasi aerob pada organisme eukariotik terjadi melalui empat tahap yaitu glikolisis → dekarboksilasi oksidatif → siklus Krebs → sistem transpor elektron. Hasil glikolisis berupa asam piruvat memasuki tahap dekarboksilasi oksidatif dalam mitokondria. Hasilnya diubah menjadi asetil Co-A yang selanjutnya memasuki siklus Krebs. NADH dan FADH2 yang dihasilkan dari siklus Krebs akan mengalami proses fosforilasi oksidatif dalam sistem transpor elektron. Sistem transpor elektron merupakan tahap terakhir dari respirasi aerob. 9. Jawaban: d Pada proses fermentasi alkohol, glukosa (C6H12O6) dirombak menjadi asam piruvat melalui proses glikolisis dengan melepaskan 2 ATP dan 2 NADH. Asam piruvat mengalami dekarboksilasi (melepas CO2) membentuk asetaldehida. Selanjutnya, NADH hasil glikolisis mereduksi asetaldehida menjadi etanol. 10. Jawaban: e Respirasi anaerob oleh ragi Saccharomyces cerevisiae disebut juga fermentasi alkohol. Satu molekul glukosa pada fermentasi alkohol menghasilkan 2 molekul etanol dan 2 molekul ATP. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. Glikolisis Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam piruvat 2NADH
2NAD+
2 Asetaldehida ⎯⎯⎯⎯→ 2 Etanol
Adapun pada fermentasi asam laktat menghasilkan 2 molekul asam laktat dan 2 molekul ATP.
11. Jawaban: c Ketika sel-sel otot melakukan proses pemecahan glukosa dalam keadaaan kekurangan oksigen yang terjadi adalah proses fermentasi asam laktat. Reaksinya sebagai berikut. Glikolisis Glukosa ⎯⎯→ 2
2 NADH
2 NAD +
Asam ⎯→ 2 Fosfoenol ⎯⎯→ 2 Asam piruvat piruvat laktat
Reaksi ini merupakan reaksi eksergonik yaitu menghasilkan energi dalam bentuk panas. 12. Jawaban: a Reaksi fermentasi alkohol sebagai berikut. 2 ATP
CO2
2NADH
15. Jawaban: a Oksigen yang dihasilkan pada peristiwa fotosintesis terbentuk dalam proses fotolisis. Reaksinya sebagai berikut. H2O ⎯→ H+ + O2 Oksigen dikeluarkan tumbuhan melalui stomata. Sementara itu, pada reaksi gelap berlangsung fiksasi CO2 yang berlangsung pada proses siklus Calvin. 16. Jawaban: e Perbedaan fotosintesis dan respirasi sebagai berikut.
2NAD+
Glukosa ⎯→ 2 Asam → 2 Asetaldehida ⎯→ 2 Etanol piruvat + 2 NAD 2NADH
Dua molekul ATP dihasilkan pada saat pemecahan glukosa menjadi asam piruvat. Proses tersebut terjadi pada glikolisis. 13. Jawaban: c Katabolisme karbohidrat terbagi menjadi tiga tahapan yaitu glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma. Satu molekul glukosa setelah melalui tahap glikolisis akan dihasilkan 2 ATP, 2 asam piruvat, dan 2 NADH. Asam piruvat hasil glikolisis selanjutnya akan memasuki mitokondria untuk melanjutkan tahap berikutnya. Tahap selanjutnya yaitu siklus Krebs. Untuk memulai siklus, asam piruvat diubah terlebih dahulu menjadi asetil Ko-A dengan menghasilkan 2 NADH dan melepaskan CO2. Setelah satu siklus, maka akan dihasilkan 2 ATP, 2 FADH2, dan 6 NADH. NADH dan FADH2 hasil glikolisis dan siklus Krebs selanjutnya akan masuk ke sistem transpor elektron di membran dalam mitokondria untuk membentuk ATP. ATP yang dihasilkan dalam sistem transpor elektron yaitu 32 ATP. Jadi, melalui siklus Krebs akan dihasilkan 2 ATP, 2 FADH2, dan 6 NADH.
a. b. c. d. e.
Fotosintesis
Respirasi
Membutuhkan ATP. Menghasilkan oksigen. Tergantung cahaya. Terjadi di klorofil.
Menghasilkan ATP. Dapat terjadi tanpa oksigen, disebut fermentasi. Tidak tergantung cahaya. Terjadi di mitokondria dan sitoplasma. Akseptor elektron: NAD+ dan FAD+
Akseptor NADP+
elektron:
17. Jawaban: d Pada bagian nomor 1 terjadi proses fiksasi, yaitu penambatan CO2 oleh RuBP menjadi PGA. Proses ini dikatalis oleh enzim rubisko. Selanjutnya, PGA direduksi membentuk PGAL. Sementara itu, pada bagian nomor 2 terjadi proses sintesis, yaitu pembentukan glukosa dari PGAL. Adapun fotolisis merupakan proses pemecahan zat dengan bantuan cahaya. 18. Jawaban: c Fotosistem II mengambil elektron hasil fotolisis. Dari fotosistem II, elektron diteruskan ke fotosistem I. Dalam proses tersebut terbentuk ATP. Pada saat yang bersamaan, fotosistem I akan melepas elektron. Elektron tersebut diteruskan ke sistem transpor elektron hingga akhirnya diikat NADP+ untuk membentuk NADPH. Untuk kejelasan lebih lanjut perhatikan jalur elektron siklik dan nonsiklik berikut.
14. Jawaban: a Proses metabolisme yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP atau disebut dengan reaksi eksergonik adalah katabolisme. Katabolisme adalah proses pemecahan senyawa kimia kompleks menjadi senyawa sederhana. Contoh proses katabolisme pada makhluk hidup yaitu proses respirasi dan fermentasi. Adapun proses metabolisme yang membutuhkan energi disebut dengan anabolisme. Proses anabolisme pada makhluk hidup terjadi pada proses fotosintesis dan kemosintesis.
Biologi Kelas XII
21
19. Jawaban: c Bakteri yang mampu mengoksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat adalah bakteri Nitrobacter . Sementara itu, bakteri Nitrosococcus da n Nitrosomonas adalah bakteri yang mengoksidasi senyawa amonia menjadi nitrit. Reaksinya sebagai berikut. 1)
Nitrosomonas
2NH3 + 3O2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 2HNO2 + 2H2O + Energi Amonia
2)
Nitrosococcus
Asam nitrit
23. Jawaban: e Kandungan zat dalam bahan makanan dapat diuji dengan beberapa reagen berikut. Zat Makanan
Glukosa Protein Karbohidrat/ amilum
Reagen
Benedict (Fehling A + B) Biuret Lugol
Hasil Reaksi
Merah bata/ kuning Ungu Biru-tua/biru kehitaman
Nitrobacter
2HNO2 + O 2 ⎯⎯⎯⎯⎯→ 2HNO3 + Energi Asam nitrit
Bactoderma
Asam nitrat
Adapun bakteri belerang adalah bakteri yang mampu mengoksidasi belerang, misalnya Beggiatoa. Bakteri besi adalah bakteri yang mampu mengoksidasi besi, misalnya Ferrobacillus . 20. Jawaban: c Energi yang terkandung dalam glukosa berasal dari proses transformasi energi cahaya matahari. Proses transformasi ini terjadi di dalam kloroplas. Dalam kloroplas, klorofil menangkap energi cahaya kemudian mengubahnya menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis dan disimpan dalam bentuk karbohidrat. Sementara itu, sitosol berperan sebagai tempat terjadinya proses dekarboksilasi oksidatif pada organisme prokariotik dan proses glikolisis. Sitokrom berperan sebagai penerima elektron dalam sistem transpor elektron. Mitokondria berperan dalam transformasi energi kimia dalam glukosa menjadi energi ikatan fosfat (ATP) melalui respirasi sel. Dalam sel-sel otot terjadi proses fermentasi asam laktat. 21. Jawaban: e Glikolisis adalah proses penguraian glukosa menjadi 2 asam piruvat dan 2 NADH. Asetil Co-A merupakan hasil konversi asam piruvat dengan koenzim A pada tahap dekarboksilasi oksidatif. Asetil Co-A akan masuk ke siklus Krebs dan menghasilkan 2 ATP, 4 CO2, 6 NADH2, dan 2 FADH2. 22. Jawaban: d Makanan yang kita makan merupakan sumber energi kimia. Energi diserap oleh sistem pencernaan dalam bentuk glukosa. Glukosa diedarkan ke seluruh tubuh yang memerlukan. Selanjutnya, glukosa diubah menjadi energi yang siap digunakan yaitu ATP. ATP merupakan sumber energi bagi reaksi metabolisme tubuh.
22 Metabolisme
Berdasarkan hasil percobaan tersebut, dapat diperoleh kesimpulan berikut. 1) A → mengandung karbohidrat/amilum. 2) B → mengandung karbohidrat/amilum dan protein. 3) C → mengandung karbohidrat/amilum dan glukosa. 4) D → mengandung glukosa. Karbohidrat dapat dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut. 1) Karbohidrat yang mengandung banyak gula/ glukosa, contoh gula (gula pasir, gula jawa, dan gula batu). Jenis-jenis makanan tersebut berbahaya bagi penderita diabetes karena dapat meningkatkan kadar gula darah secara tiba-tiba jika dikonsumsi terlalu banyak. Gula ini akan masuk ke aliran darah dengan cepat. 2) Karbohidrat yang mengandung banyak zat tepung/amilum, contoh pada roti dan kentang. Kandungan gula pada makanan tersebut lebih rendah sehingga aman dikonsumsi oleh penderita diabetes. Penderita diabetes dianjurkan mengonsumsi karbohidrat jenis ini daripada karbohidrat yang mengandung banyak gula. Jadi, bahan makanan yang tidak boleh dikonsumsi terlalu banyak oleh penderita diabetes melitus yaitu bahan makanan C dan D. 24. Jawaban: d Anabolisme merupakan proses penyusunan senyawa kimia kompleks dari senyawa organik sederhana dengan membutuhkan energi yang berasal dari energi cahaya atau energi kimia. Energi tersebut digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. Energi tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.
25. Jawaban: e Reaksi terang terjadi pada membran tilakoid. Pada reaksi terang terjadi penangkapan energi cahaya oleh klorofil yang digunakan untuk memecah air melalui fotolisis. Reaksi ini menghasilkan ATP dan NADPH2. Kedua senyawa tersebut nantinya akan digunakan untuk pembentukan glukosa pada reaksi gelap. Pada reaksi gelap terjadi fiksasi karbon yang dilakukan oleh RuBP dan menghasilkan fosfogliserat (PGA). PGA selanjutnya direduksi menjadi fosfogliseraldehida (PGAL) dan akhirnya membentuk glukosa. 26. Jawaban: a Fotosintesis adalah proses penyusunan bahan anorganik yaitu CO2 dan H2O menjadi bahan organik yaitu karbohidrat dengan menggunakan energi cahaya yang menghasilkan produk sampingan berupa oksigen (O2). Fotosintesis terjadi dalam kloroplas. Fotosintesis membutuhkan energi sehingga disebut reaksi endergonik. Reaksi dalam fotosintesis menggunakan NADP+ sebagai akseptor elektron. 27. Jawaban: d Pada proses fotosintesis tumbuhan, saat transpor elektron nonsiklik, elektron yang keluar dari klorofil akan memfiksasi energi surya, untuk selanjutnya diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH2 yang berlangsung di membran tilakoid. 28. Jawaban: d Pada katabolisme lemak, lemak dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak selanjutnya diubah menjadi asetil Co-A masuk ke jalur siklus Krebs. Sementara itu, gliserol diubah menjadi fosfogliseraldehida dan masuk ke jalur glikolisis. 29. Jawaban: c Katabolisme protein dimulai dengan pemecahan protein menjadi asam amino yang selanjutnya mengalami proses deaminasi/transaminasi. Zat hasil deaminasi/transaminasi yang dapat masuk ke siklus Krebs adalah asam alfa ketoglutarat, suksinil Co-A, asam fumarat, asam oksaloasetat, dan asam sitrat. Adapun asam aspartat merupakan produk dari daur urea. Asam aspartat terlibat dalam glukoneogenesis. 30. Jawaban: b Fotosistem tersusun atas beberapa pigmen/klorofil yang berfungsi menangkap energi cahaya. Fotosintesis merupakan reaksi penyusunan glukosa. Adapun fotolisis air terjadi pada reaksi terang dengan bantuan energi cahaya. Sementara itu, fiksasi CO2 terjadi pada siklus Calvin.
B. Kerjakan soal-soal berikut!
1. Enzim memiliki sifat-sifat sebagai berikut. a. Merupakan protein. b. Mempercepat reaksi kimia tanpa ikut bereaksi. c. Dipengaruhi oleh suhu dan pH. d. Bekerja secara spesifik. e. Bekerja bolak-balik (reversible ). f. Diperlukan dalam jumlah sedikit. 2. Setiap enzim mempunyai pH optimum yang spesifik. Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga dapat menghalangi terikatnya substrat pada sisi aktif enzim. Selain itu, perubahan pH juga mengakibatkan proses denaturasi pada enzim. Enzim amilase di mulut hanya dapat bekerja pada pH netral. Suasana di dalam mulut bersifat netral sehingga enzim ini mampu bekerja dengan baik dalam mengubah karbohidrat menjadi glukosa. Namun, setelah enzim amilase bersama makanan menuju lambung, aktivitasnya menurun karena pH di lambung bersifat asam. Perubahan pH ini memengaruhi efektivitas sisi aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim-substrat, serta menyebabkan enzim amilase mengalami denaturasi dan tidak mampu bekerja di dalam lambung. 3. Respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkan oksigen. Proses respirasi aerob mengubah energi kimia yang terkandung dalam sari makanan (glukosa) menjadi energi kimia yang tersimpan dalam ATP. Pada respirasi aerob, tahapan yang ditempuh yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan transpor elektron. Hasil akhir respirasi aerob yaitu CO2, H2O, dan 38 ATP. Adapun respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak membutuhkan oksigen. Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh yaitu glikolisis dan pembentukan alkohol atau pembentukan asam laktat. Hasil akhir proses respirasi anaerob yaitu alkohol atau asam laktat, CO2, dan 2 ATP. 4. Fermentasi adalah proses penguraian karbohidrat menjadi senyawa lain tanpa bantuan oksigen. Fermentasi terdiri atas dua tahap yaitu glikolisis dan pembentukan NAD+. Pada proses ini, asam piruvat hasil glikolisis tidak diubah menjadi asetil Co-A, tetapi direduksi menjadi senyawa lain dengan bantuan NADH. 5. Reaksi terang adalah reaksi yang membutuhkan cahaya. Reaksi ini terjadi pada membran tilakoid. Dalam reaksi terang, energi cahaya digunakan untuk memecah H2O melalui proses fotolisis menjadi H+ dan O2. Reaksi terang menghasilkan NADPH2, ATP, dan O2. Adapun reaksi gelap terjadi
Biologi Kelas XII
23
pada stroma dan berlangsung tanpa memerlukan cahaya. Proses ini memerlukan NADPH2, ATP, serta CO2. NADPH2 dan ATP diperoleh dari reaksi terang, sedangkan CO2 diperoleh dari udara. Reaksi gelap dimulai dari pengikatan CO2 oleh ribulosa bifosfat (RuBP). Pada akhir siklus, dibentuk fosfogliseraldehida (PGAL) yang kemudian diubah menjadi glukosa. 6. Klorofil a paling banyak ditemukan di fotosistem II karena berperan langsung dalam proses reaksi terang. Klorofil a menyerap cahaya biru-violet dan merah dengan absorpsi maksimum panjang gelombangnya 674 nm. Adapun klorofil b paling banyak ditemukan di fotosistem I karena tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye serta memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil b memiliki absorpsi maksimum pada panjang gelombang 455–600 nm. 7. Enzim katalase berfungsi melakukan proses oksidasi terhadap bahan-bahan yang dianggap toksik di dalam sel, misalnya hidrogen peroksida (H2O2). Enzim katalase mampu memecah ikatan molekul H2O2 menjadi H2O dan O2. Dalam tubuh manusia dan hewan, enzim katalase dapat diisolasi dari organ hati. Enzim ini dapat bekerja optimum pada kondisi netral yaitu pH 7. 8. Energi cahaya matahari harus diubah menjadi bentuk energi kimia agar dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi makhluk hidup. Proses transformasi energi cahaya matahari dibagi menjadi tiga tahap berikut. a. Energi matahari ditangkap oleh klorofil pada tumbuhan hijau. Energi cahaya diubah menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Proses fotosintesis menghasilkan karbohidrat serta molekul kompleks lainnya dari CO2 dan H 2O. Hasil fotosintesis disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lain.
24 Metabolisme
b.
c.
Energi kimia dalam bentuk karbohidrat yang masuk ke tubuh makhluk hidup akan diubah menjadi energi ikatan fosfat (ATP) melalui respirasi sel. ATP merupakan sumber energi yang siap digunakan dalam sel. Transformasi energi berlangsung dalam mitokondria. Energi akan dibebaskan jika ATP digunakan oleh sel untuk melakukan kegiatan, misalnya kontraksi otot, meneruskan impuls saraf, dan kerja kimiawi serta sintesis molekul-molekul untuk pertumbuhan. Akhirnya, energi mengalir ke sekelilingnya dan hilang sebagai panas.
9. Kemosintesis merupakan proses pembentukan bahan organik dari bahan anorganik menggunakan energi kimia. Bakteri yang berperan dalam kemosintesis disebut bakteri kemosintetik. Contoh bakteri kemosintetik adalah bakteri nitrifikasi. Bakteri nitrifikasi adalah bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amonia yang berlangsung secara aerob di dalam tanah. Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Adapun bakteri pengurai/ bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang mati serta sisa-sisa organisme. Bakteri tersebut menguraikan protein, karbohidrat, dan senyawa organik lain menjadi senyawa anorganik misalnya CO2, gas amonia, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana. Bakteri ini berperan dalam mineralisasi di alam untuk mengembalikan senyawa organik menjadi senyawa anorganik. 10. Ion-ion Ag+, Hg 2+, dan Pb2+ merupakan inhibitor nonkompetitif. Inhibitor nonkompetitif akan terikat pada sisi alosterik enzim sehingga mengubah sisi aktif enzim. Hal ini mengakibatkan substrat tidak dapat berikatan pada sisi aktif enzim. Inhibitor ini tidak dapat dihilangkan walau ditambah substrat.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e Perkembangan merupakan proses menjadi dewasa. Perkembangan tumbuhan bersifat kualitatif dan tidak terukur, misal perkecambahan biji, terbentuknya bunga dan buah, serta perubahan warna daun yang menandakan penuaan sel daun. Adapun pertumbuhan bersifat kuantitatif dan dapat terukur. Pertumbuhan meliputi pertambahan panjang pada akar dan batang, penambahan jumlah daun dan ranting, serta bertambah besarnya lingkar batang. 2. Jawaban: b Kacang hijau memiliki tipe perkecambahan epigeal. Pada perkecambahan epigeal, kotiledon terangkat ke permukaan tanah. Hal ini dikarenakan terjadi pemanjangan bagian hipokotil (ruas batang di bawah kotiledon). Akibat aktivitas pemanjangan bagian hipokotil, plumula (bakal daun) terdorong ke permukaan tanah. Adapun kotiledon tidak terdorong ke permukaan tanah, plumula menembus tanah, dan epikotil mengalami pemanjangan merupakan ciri-ciri perkecambahan hipogeal, contoh jagung dan padi. 3. Jawaban: a Tumbuhan memerlukan nutrisi agar dapat tumbuh dan berkembang dengan baik. Nutrisi tumbuhan yang diperoleh dari tanah berupa makronutriea dan mikronutriea. Ion magnesium termasuk di dalam makronutriea, yaitu unsur yang banyak dibutuhkan oleh tumbuhan. Unsur-unsur makronutriea lainnya yaitu karbon, hidrogen, oksigen, fosfor, kalium, nitrogen, sulfur, dan kalsium. Unsur-unsur mikronutriea, antara lain boron, mangan, dan seng. Karbon dioksida diperoleh tanaman dari udara dan dibutuhkan tanaman sebagai bahan baku dalam proses fotosintesis. Glukosa, asam amino, dan asam sulfat bukan merupakan nutrisi yang terdapat dalam tanah. 4. Jawaban: e Hipotesis merupakan dugaan sementara hasil penelitian berdasarkan referensi yang diperoleh.
Berdasarkan referensi air kelapa mengandung sitokinin. Sitokinin berperan dalam merangsang pembentukan tunas lateral yang akan menjadi cabang-cabang baru. Pernyataan a tidak berhubungan dengan eksperimen. Pernyataan b merupakan rumusan masalah, pernyataan c merupakan informasi yang dijadikan dasar, pernyataan d merupakan informasi tambahan, 5. Jawaban: a Ciri-ciri yang ditunjukkan merupakan ciri-ciri tanaman yang mengalami etiolasi. Etiolasi terjadi apabila tanaman kekurangan cahaya sehingga pertumbuhannya menjadi sangat cepat, tetapi lemah. Tanaman yang mengalami keracunan adalah akibat berada pada media tanam dengan pH (derajat keasaman) yang tidak sesuai. Defisiensi mineral akan mengakibatkan tanaman terhambat pertumbuhannya. Defisiensi air akan mengakibatkan fotosintesis dan reaksi enzimatis lain pada tanaman akan terhambat. Sementara itu, apabila tanaman kelebihan air maka tanaman akan lebih cepat membusuk. 6. Jawaban: e Giberalin merupakan hormon tumbuhan yang diproduksi di semua bagian tumbuhan. Hormon giberalin berfungsi memacu aktivitas kambium, memperbesar tunas, menghasilkan buah partenokarpi, mengakibatkan tanaman tumbuh tinggi, dan mengakibatkan tanaman berbunga sebelum waktunya. Adapun merangsang pengguguran bunga dan buah merupakan fungsi hormon asam absisat. 7. Jawaban: c Berdasarkan grafik diketahui bahwa pemberian giberelin 75 ppm mengakibatkan pertumbuhan tinggi batang optimum. Namun, apabila kadar giberelin berlebih justru akan menghambat pertumbuhan tinggi tanaman. Pemberian giberelin kurang dari 75 ppm juga dapat memperlambat pertumbuhan tanaman.
Biologi Kelas XII
25
8. Jawaban: c Berdasarkan data dalam tabel, kecepatan tumbuh tanaman sebagai berikut. Minggu Ke- 1
Minggu Ke- 2
Minggu Ke- 3
Minggu Ke- 4
Minggu Ke- 5
i
0,5
1,7 – 0,5 = 1,2
2,8 – 1,7 = 1,1
4,0 – 2,8 = 1,2
5,7 – 4,0 = 1,7
ii
0,4
1,6 – 0,4 = 1,2
2,1 – 1,6 = 0,5
3,5 – 2,1 = 1,4
5,3 – 3,5 = 1,8
iii
0,7
2,2 – 0,7 = 1,5
2,8 – 2,2 = 0,6
4,2 – 2,8 = 1,4
5,9 – 4,2 = 1,7
9. Jawaban: a Hormon tumbuhan beserta fungsinya dijelaskan dalam tabel berikut. Hormon
Peran
a.
Auksin
Merangsang pembentukan akar lateral dan serabut akar.
b.
Giberelin
Menghambat pertumbuhan akar adventif.
c.
Asam absisat
Memacu dormansi biji.
d.
Etilen
Mempercepat pematangan buah.
e.
Sitokinin
Membantu perkecambahan biji.
10. Jawaban: b Tanaman asoka (Ixora coccinea L.) dapat tumbuh rimbun dan pendek jika tidak terdapat efek dominasi apikal. Efek dominasi apikal ini dapat dihilangkan oleh enzim sitokinin. Penyemprotan hormon sitokinin akan mematahkan dominasi apikal dan merangsang pertumbuhan tunas lateral sehingga dihasilkan tanaman yang rimbun. Sementara itu, pemberian hormon antokalin dapat merangsang pembentukan bunga. Etilen berperan dalam proses pematangan buah dan kerontokan daun. Asam traumalin berperan dalam proses regenerasi sel apabila tumbuhan mengalami kerusakan jaringan. Giberelin memengaruhi perkecambahan biji. 11. Jawaban: d Tanaman padi berwarna kuning menunjukkan bahwa tanaman tersebut kekurangan unsur makro jenis nitrogen (N). Bagi tumbuhan, unsur N merupakan unsur pembentuk klorofil serta berguna untuk merangsang pertumbuhan khususnya batang, malai, anakan, dan buah. Apabila tanaman kekurangan unsur N, dapat mengakibatkan gangguan pada pertumbuhan buah/bulir, mengakibatkan sistem perakaran kurang baik, pertumbuhan pucuk terhambat, dan daun berwarna kuning. Jika tumbuhan kekurangan kalium (K), mengakibatkan tepi daun menjadi kecokelatan dan robek membentuk seperti gerigi serta menurunnya daya tahan terhadap serangan hama penyakit. Jika tumbuhan kekurangan unsur Magnesium (Mg), mengakibatkan daun mengalami klorosis, daun
26
Ulangan Tengah Semester 1
berwarna kuning dan terdapat bercak cokelat serta kegagalan pertumbuhan dan perkembangan kuncup bunga. Jika tumbuhan kekurangan kalsium (Ca), mengakibatkan gangguan pada aktivitas meristem apikal sehingga pertumbuhannya terhambat. 12. Jawaban: e Asam absisat memacu pengguguran daun pada musim kemarau untuk mengurangi peguapan. Auksin merangsang pembentukan bunga dan buah. Giberelin merangsang pertumbuhan meninggi tanaman. Sitokinin merangsang pertumbuhan memanjang pada akar. Filokalin merangsang pembentukan daun. 13. Jawaban: b Pemberian amonium hidroksida (NH 4OH) sama halnya dengan menambahkan unsur nitrogen pada tanaman. Unsur nitrogen umumnya diserap oleh tumbuhan dalam bentuk amonia (NH 3) atau nitrat (NO –3 ). Unsur nitrogen berperan dalam pembentukan protein, asam nukleat, klorofil, hormon, dan enzim. Jika pembentukan klorofil berlangsung sempurna, daun akan terlihat lebih hijau dan tanaman tumbuh subur. 14. Jawaban: c Berdasarkan data pada tabel, diketahui bahwa dengan penambahan mikoriza terjadi penambahan tinggi tanaman cokelat, sengon, dan kedelai. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penambahan mikoriza dapat memacu pertumbuhan tanaman. 15. Jawaban: c Hormon pada tumbuhan beserta fungsinya sebagai berikut. 1) Kaulokalin : merangsang pembentukan batang 2) Asam absisat : memacu pengguguran daun 3) Giberelin : mempercepat pertumbuhan bunga 4) Etilen : mempercepat pematangan buah 5) Sitokinin : merangsang pertumbuhan tunas lateral 16. Jawaban: a Tanaman karet yang disadap terus-menerus mampu memperbaiki kerusakan atau luka pada bekas sayatannya. Hal tersebut dikarenakan tanaman karet memiliki hormon asam traumalin. Hormon traumalin berfungsi merangsang pembelahan sel pada bagian jaringan tumbuhan yang terluka sehingga jaringan yang rusak akan digantikan dengan jaringan baru.
17. Jawaban: e Salah satu pengaruh sitokinin yaitu menghambat efek dominansi apikal oleh auksin. Oleh karena itu, penyemprotan sitokinin pada tanaman dapat menyebabkan tumbuhnya tunas-tunas lateral (kuncup samping). 18. Jawaban: d Asam absisat dalam konsentrasi tinggi akan menghambat pembelahan dan pembentukan sel sehingga menunda pertumbuhan (mengakibatkan dormansi). Asam absisat diproduksi pada daun, batang, dan buah yang masih muda. Asam absisat bekerja secara berlawanan dengan auksin dan giberelin. 19. Jawaban: a Gejala defisiensi beberapa unsur mineral pada tumbuhan sebagai berikut. 1) Magnesium: klorosis, pembelahan sel terganggu, dan tumbuhan mati. 2) Tembaga: klorosis, bintik-bintik pada daun yang sudah mati, serta pertumbuhan terhambat. 3) Mangan: berkas pembuluh berwarna gelap, tetapi warna daun memutih dan gugur. 4) Boron: ujung batang mengering dan rusak, cabang-cabang lateral mati, daun menebal, keriting, dan rapuh. 20. Jawaban: b Fungsi hormon sitokinin yaitu membantu perkecambahan biji, merangsang penutupan stomata pada kondisi kelebihan air, memacu sel-sel jaringan tumbuhan untuk membelah, dan merangsang pertumbuhan memanjang pada akar. 21. Jawaban e Enzim sebagai biokatalisator artinya bekerja mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi dan tidak menentukan arah reaksi. Enzim juga memiliki sifat bekerja bolak-balik (reversibel), spesifik, dan dibutuhkan dalam jumlah sedikit. 22. Jawaban: a Faktor-faktor yang merusak kerja enzim sebagai berikut. 1) pH yang ekstrem dapat mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga enzim terdenaturasi. 2) Temperatur tinggi dapat membuat enzim terdenaturasi. Hal ini karena enzim memiliki suhu optimum yang spesifik. Sementara itu, logam-logam berat seperti Ag+, Hg+, dan Pb2+ tidak merusak enzim, karena hanya menjadi inhibitor nonkompetitif. Inhibitor kompetitif menghambat kerja enzim, tetapi tidak merusak. Adanya inhibitor kompetitif dapat mengurangi kecepatan reaksi.
23. Jawaban: c Inhibitor kompetitif memiliki struktur yang mirip dengan substrat. Akibatnya, inhibitor dan substrat saling berkompetisi untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Inhibitor ini dapat dihilangkan dengan menambahkan substrat. Kecepatan reaksi akan lebih cepat apabila tidak ada inhibitor kompetitif. 24. Jawaban: e Molekul yang berikatan dengan sisi aktif enzim atau inhibitor kompetitif akan menghalangi enzim berikatan dengan substrat. Kofaktor merupakan molekul yang membantu enzim dalam mengkatalisis substrat. Konsetrasi substrat yang rendah tidak menghambat kerja enzim. Adapun enzim dapat bekerja optimal pada suhu ±35–40°C. Jika suhu terlalu tinggi enzim akan mengalami kerusakan atau denaturasi. Enzim tertentu akan bekerja pada pH tertentu pula. Misalnya enzim ptialin hanya dapat bekerja di mulut dengan pH netral dan tidak dapat bekerja di lambung karena pH lambung terlalu asam. 25. Jawaban: e Salah satu sifat enzim yaitu akan bekerja secara optimal pada suhu tertentu. Berdasarkan hasil percobaan, enzim katalase bekerja optimal pada suhu 37 oC. Hal ini dibuktikan dengan munculnya gelembung paling banyak dan nyala api paling besar. 26. Jawaban: a Persamaan reaksi respirasi seluler secara aerob sebagai berikut. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP Untuk menguraikan 1 molekul glukosa (C 6H12O6) diperlukan 6 molekul O 2. FADH2 dan NADH adalah hasil dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. FADH2 dan NADH dibawa ke rantai transpor elektron untuk dikonversi menjadi ATP. 27. Jawaban: d Reaksi terang adalah salah satu tahap dalam fotosintesis. Pada reaksi terang terjadi penangkapan energi cahaya yang menghasilkan ATP dan NADPH. 28. Jawaban: d Fiksasi CO2 merupakan tahap awal dari reaksi gelap (siklus Calvin). Pada tahap ini ribulosa bifosfat (RuBP) mengikat CO2 untuk membentuk 3-fosfogliserat (PGA). Reaksi ini terjadi di dalam stroma kloroplas. 29. Jawaban: a Fermentasi alkohol terjadi pada khamir (yeast). Mikroorganisme ini memiliki enzim yang mengkarboksilasi piruvat menjadi asetaldehid (senyawa dengan 2C) dengan melepaskan CO 2. Selanjutnya oleh NADH, asetaldehid direduksi menjadi etil alkohol. Selama fermentasi dihasilkan 2 ATP yang setara dengan energi 20 kkal.
Biologi Kelas XII
27
30. Jawaban: c Dalam sistem transpor elektron oksidasi satu molekul NADH dapat menghasilkan 3 ATP. Adapun oksidasi 1 molekul FADH 2 menghasilkan 2 ATP. Reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut. 1) 2)
NADH + FADH2 +
O 2
NAD+ + H2O + 3 ATP
→
O 2
FAD + H2O + 2 ATP
32. Jawaban: c Pada sel-sel otot dapat terjadi fermentasi asam laktat. Proses ini terjadi ketika tubuh melakukan aktivitas secara berlebihan. Hasil dari proses tersebut berupa asam laktat dan ATP. Timbunan asam laktat berlebihan dapat mengakibatkan otot terasa lelah dan pegal-pegal. 33. Jawaban: b Elektron H+ yang berasal dari NADH atau FADH2 akan berikatan dengan O 2 membentuk H2O. Pada respirasi seluler, CO2 terbentuk melalui siklus Krebs. Asam piruvat merupakan molekul hasil pemecahan glukosa melalui proses glikolisis. 34. Jawaban: d Reaksi dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi pembentukan asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini asam piruvat bereaksi dengan Ko-enzim A dan kofaktor NAD sehingga menghasilkan NADH, asetil Ko-A, dan karbon dioksida. Adapun reaksinya sebagai berikut. 2NADH
2C3H3O3 + 2Co-A ⎯⎯⎯→ 2C2H3O-Co-A + 2CO2 Asam piruvat
Ko-enzim A
Asetil Ko-A
35. Jawaban: b Reaksi fermentasi oleh ragi saccharomyces sebagai berikut. 2NAD+
2 NADH
2CO2
2ATP
36. Jawaban: d Perubahan asam piruvat menjadi asetil Ko-A melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Asam
28
Ulangan Tengah Semester 1
2NADH
2C3H4O3 + 2Co-A ⎯⎯⎯⎯→ 2C2H3O–Co-A + 2CO2 Asam piruvat
Ko-enzim A
Asetil Ko-A
37. Jawaban: e Cahaya merupakan faktor penting dalam proses pemecahan H2O menjadi O2 melalui reaksi terang. Disebut reaksi terang karena membutuhkan energi cahaya. Pada klorofil terdapat fotosistem I dan fotosistem II yang berperan menangkap energi cahaya. 38. Jawaban: e Reaksi pembentukan asetil Ko-A disebut juga reaksi dekarboksilasi oksidatif. Dalam peristiwa ini asam piruvat bereaksi dengan Ko-enzim A dan kofaktor NAD sehingga menghasilkan NADH, asetil Ko-A, dan karbon dioksida. Adapun reaksinya sebagai berikut. 2NAD+ 2NADH
2C3H4O3 + 2Co-A ⎯⎯→ 2C2H3O–Co-A + 2 CO2 Asam Ko-enzim A Asetil Ko-A piruvat
39. Jawaban: c Kembalinya elektron ke kompleks sitokrom akan mengakibatkan aliran elektron siklik pada fotosistem I. Peristiwa ini tidak menghasilkan NADPH, namun menghasilkan ATP. Dengan demikian jumlah ATP yang dihasilkan akan lebih banyak. Pembentukan glukosa terjadi melalui siklus Calvin. 40. Jawaban: d Respirasi aerob melalui jalur siklus Krebs memiliki empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transpor elektron. Setelah reaksi glikolisis, tahap selanjutnya adalah dekarboksilasi oksidatif di dalam matriks mitokondria yang menghasilkan CO 2 dan NADH. B.
Uraian
2NaDH+ 2NAD+
Glukosa ⎯⎯⎯→ 2 Asam piruvat ⎯⎯→ 2 Asetaldehid ⎯⎯→ 2 Etanol 2ADP
2NAD+
→
31. Jawaban: e Proses metabolisme yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP (reaksi eksergonik) adalah katabolisme. Katabolisme merupakan proses pemecahan senyawa kimia kompleks menjadi senyawa sederhana. Contoh proses katabolisme pada makhluk hidup yaitu proses respirasi dan fermentasi. Sementara itu, proses metabolisme yang membutuhkan energi disebut anabolisme. Proses anabolisme pada makhuk hidup terjadi pada proses fotosintesis dan kemosintesis.
2NAD+
piruvat melepaskan gugus karboksilat dalam bentuk CO 2. Asam piruvat yang memberikan hidrogen dan elektron kepada NAD + membentuk NADH. Selanjutnya Ko-enzim A bergabung dengan sisa 2 atom karbon dari asam piruvat membentuk asetil Ko-A.
1. Auksin dan sitokinin pada proses kultur jaringan memiliki peran sinergis yaitu sitokinin merangsang pembelahan sel (sitokinesis). Sementara itu, auksin membantu pembentangan dan pembelahan sel. Oleh karena itu, pada kultur jaringan kedua hormon ini mempercepat pembuatan kultur-kultur baru.
2. Cahaya justru menghambat pertumbuhan tanaman. Adanya cahaya dapat merusak auksin sehingga auksin pada bagian yang tidak terkena cahaya jumlahnya lebih banyak. Hal ini mengakibatkan pemanjangan yang tidak seimbang. Pemanjangan lebih cepat terjadi pada bagian yang tidak terkena cahaya. Akibatnya, batang tumbuh membengkok ke arah datangnya cahaya. 3. Kesimpulan yang mungkin dari percobaan tersebut sebagai berikut. a. Biji kacang hijau di tabung A tidak berkecambah karena tidak terdapat air. b. Biji kacang hijau pada tabung B akan berkecambah dengan baik karena terpenuhinya faktor-faktor yang dibutuhkan biji untuk berkecambah yaitu ketersediaan air, oksigen, cahaya, dan suhu yang sesuai. c. Biji kacang hijau di dalam tabung C tidak berkecambah karena suhu tidak sesuai. d. Biji kacang hijau pada tabung D tidak berkecambah karena tidak tersedia oksigen. e. Biji kacang hijau pada tabung E tidak berkecambah karena tidak ada cahaya. 4. Tanaman C3 adalah tanaman yang secara umum kita kenal dengan tanaman hijau. Penggolongan menjadi tanaman C 3 karena pada proses fotosintesisnya tanaman ini membentuk PGA yang memiliki 3 atom Carbon (3C) pada reaksi Calvin Benson. 5. Enzim bersifat termolabil artinya kerja enzim sangat dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Pada suhu 0°C atau di bawahnya, enzim bersifat nonaktif. Akan tetapi, pada suhu tersebut enzim juga tidak rusak. Jika suhu dinaikkan sampai batas optimum, aktivitas enzim semakin meningkat. Jika suhu dinaikkan di atas suhu optimal, enzim akan mengalami denaturasi (rusak). Artinya setiap enzim memiliki suhu optimal spesifik. 6. Tahap-tahap siklus Calvin sebagai berikut. a. Fiksasi Pada tahap ini ribulosa bifosfat (RuBP) mengikat CO 2 untuk membentuk 3-fosfogliserat (PGA). Reaksi yang terjadi sebagai berikut. CO2 + RuBP b.
⎯⎯⎯ ⎯⎯ ⎯⎯ →
PGA
c.
Regenerasi Pada tahap ini terjadi pembentukan RuBP kembali dari PGAL. Adapun sebagian PGAL yang lain diubah menjadi glukosa. Reaksinya sebagai berikut. 12 PGAL
10 PGAL
RuBP
2 PGAL
glukosa
7. Terjadinya proses fosforilasi siklik sebagai berikut. Elektron yang dilepaskan oleh fotosistem I akan ditangkap oleh akseptor elektron. Elektron tersebut selanjutnya diteruskan menuju sistem transpor elektron. Pada akhirnya elektron akan kembali ke fotosistem I lagi. Jalur tersebut hanya menghasilkan ATP. 8. Dalam proses fotosintesis, H2O dan CO2 diubah menjadi karbohidrat dengan bantuan energi cahaya. Selanjutnya, karbohidrat tersebut akan mengalami proses respirasi aerob dalam sel-sel makhluk hidup. Respirasi aerob merupakan respirasi yang memerlukan O 2 dari udara. Dalam proses tersebut akan dihasilkan energi CO 2 dan H2O. CO2 dan H2O tersebut selanjutnya digunakan sebagai bahan baku fotosintesis. 9. Dalam proses katabolisme, lemak menghasilkan energi lebih besar daripada karbohidrat maupun protein. Dari satu gram lemak akan dihasilkan energi sebesar 9 kalori. Adapun dari satu gram karbohidrat atau protein akan dihasilkan energi sebesar 4,1 kalori. Dalam proses respirasi aerob, dari satu molekul glukosa akan dihasilkan 36 ATP. Dari satu molekul asam lemak dengan atom 6C dihasilkan 44 ATP. 10. Sistem transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Tahap ini berfungsi mengoksidasi NADH atau NADPH2 dan FADH2 dari tahap-tahap sebelumnya. Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Oksidasi 1 NADH dapat menghasilkan 3 ATP. Adapun oksidasi 1 FADH 2 menghasilkan 2 ATP sehingga hasil akhir proses tersebut adalah 38 ATP. Namun, pada organisme eukariotik ATP yang dihasilkan menjadi 36 karena 2 ATP digunakan untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria.
Reduksi Pada tahap ini PGA diubah menjadi DPGA (1,3-difosfogliserat). Selanjutnya, DPGA diubah menjadi PGAL atau G3P. Reaksinya sebagai berikut. 12ATP 12ADP
12 PGA
12NADPH2 12NADP+
12 DPGA
12 PGAL
Biologi Kelas XII
29
Substansi Genetik
Kromosom, Gen, dan DNA dalam Sintesis Protein
• • • • •
• • • • • • •
30
Substansi Genetik
St ru kt ur kr om oso m Peran gen dan alel Struktur DNA dan RNA Kode genetik Proses sintesis protein
Menerapkan sikap pantang menyerah dalam mempelajari materi genetik yang berukuran sangat kecil. Mensyukuri proses sintesis protein sebagai anugerah Tuhan, misalnya dengan menjaga kesehatan tubuh dan rajin beribadah. Mampu mengidentifikasi struktur kromosom. Mampu menjelaskan peran gen dan alel. Mampu mengidentifikasi struktur DNA dan RNA. Mampu menjelaskan pengertian kode genetik. Mampu menjelaskan proses sintesis protein.
A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: b Keterangan gambar bentuk kromosom: A = metasentrik C = akrosentrik B = submetasentrik D = telosentrik 2. Jawaban: a Nomor 1 adalah kromatid yakni lengan kromosom. Nomor 2 adalah sentromer yakni bagian yang menyempit atau daerah lekukan pada kromosom. Nomor 3 adalah telomer yakni bagian terujung kromosom. 3. Jawaban: c replikasi semikonservatif
→
replikasi dispersif
→
replikasi konservatif
→
4. Jawaban: d DNA merupakan polinukleotida yang berbentuk rantai heliks ganda panjang. Setiap nukleotida terdiri atas tiga gugus molekul yaitu gula deoksiribosa, basa nitrogen, dan fosfat. Basa nitrogen terdiri atas purin berupa adenin dan guanin, serta pirimidin terdiri atas sitosin dan timin. Asam nukleat dengan ciri-ciri berupa rantai tunggal, basa nitrogen terdiri atas adenin, urasil, guanin, dan sitosin adalah RNA. 5. Jawaban: e Gen terletak di dalam kromosom, tempat gen itu berada disebut lokus. Di dalam kromosom, gen yang sesuai berpasangan membentuk alel. Kromosom berada di dalam nukleus. Adapun protoplasma merupakan isi sel hidup yang dapat dibedakan menjadi sitoplasma dan nukleoplasma. Sitoplasma merupakan cairan yang berada di dalam sel, tetapi berada di luar inti sel. Sementara itu, nukleoplasma merupakan cairan yang berada di dalam inti sel. 6. Jawaban: d Rantai antisense Rantai sense dRNA Asam amino
: GAC – AGC – GGT – TAT – CGT : CTG – TCG – CCA ATA – GCA : GAC – AGC – GGU – UAU – CGU : asam aspartat – serin – glisin – tirosin – arginin
7. Jawaban: d Dalam satu nukleotida tersusun atas satu gula deoksiribosa, satu asam fosfat, dan satu basa nitrogen. 4
1
5 2 6 3
8. Jawaban: e DNA rantai sense : GAC AAA CAT TAC DNA rantai antisense : CTG TTT GTA ATG Hasil transkripsi (mRNA) : CUG UUU GUA AUG 9. Jawaban: e Pasangan basa nitrogen dalam rantai DNA sebagai berikut. 1) Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T). 2) Guanin (G) selalu berpasangan dengan sitosin (C). Dalam hitungan matematis jumlah A = T dan jumlah G = C. 10. Jawaban: b DNA rantai sense : GGA AAT AGA CCG TGA DNA rantai antisense: CCT TTA TCT GGC ACT Kodon dRNA : CCU UUA UCU GGC ACU B. Kerjakan soal-soal berikut ! 1. Gen dalam tubuh makhluk hidup memiliki fungsi berikut. a. M e ng at ur p e rk em ba n ga n da n p ro se s metabolisme individu. b. Menyampaikan informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya. 2. Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dibedakan sebagai berikut. a. Metasentrik: sentromer terletak di tengah kromosom. b. Submetasentrik: sentromer terletak di submedian kromosom. c. Akrosentrik: sentromer terletak di subterminal kromosom. d. Telosentrik: sentromer terletak di ujung kromosom.
Biologi Kelas XII
31
3. Ada dua tipe kromosom dalam sel tubuh, yaitu autosom dan gonosom. a. Autosom disebut juga kromosom tubuh. Autosom tidak menentukan jenis kelamin dan umumnya disingkat A. b. Gonosom disebut juga kromosom seks. Gonosom menentukan jenis kelamin dan terdiri atas kromosom X dan Y. Kromosom XX untuk individu berjenis kelamin wanita atau betina dan kromosom XY untuk individu berjenis kelamin pria atau jantan. 4.
No.
DNA
RNA
a.
Ditemukan dalam nukleus yaitu dalam kromosom, mitokondria, dan kloroplas.
Ditemukan dalam sitoplasma terutama dalam ribosom dan nukleus.
b.
Berupa rantai panjang, ganda, dan berpilin (double helix ).
Berupa rantai pendek dan tunggal.
c.
Fungsinya berhubungan erat dengan penurunan sifat dan sintesis protein.
Fungsinya berhubungan erat dengan sintesis protein.
d.
Kadarnya tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein.
Kadarnya dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein.
e.
Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanin (G), pirimidin: timin (T) dan sitosin (C).
Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanin (G), pirimidin: urasil (U) dan sitosin (C).
f.
Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribosa yang kehilangan satu atom oksigen pada atom C nomor 2.
Komponen gulanya D-ribosa (pentosa).
A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: b Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dibedakan menjadi empat sebagai berikut. 1) Kromosom telosentrik, hanya memiliki satu lengan, sentromernya terletak di ujung, dan berbentuk seperti batang. 2) Kromosom metasentrik, mempunyai dua lengan yang sama panjang, sentromer terletak di tengah, dan memiliki bentuk seperti huruf V. 3) Kromosom akrosentrik, mempunyai dua lengan tidak sama panjang, sentromer terletak di dekat ujung, dan memiliki bentuk seperti huruf J.
32
Substansi Genetik
5. Gambar pada soal menunjukkan tahap elongasi pada proses transkripsi. Elongasi terjadi saat RNA bergerak di sepanjang pilinan ganda DNA terbuka secara berurutan. Enzim RNA polimerase menambahkan nukleotida dari molekul RNA yang sedang tumbuh di sepanjang rantai DNA. Setelah proses sintesis RNA selesai, rantai DNA terbentuk kembali dan molekul RNA baru terlepas dari cetakannya.
4)
Kromosom submetasentrik, memiliki dua lengan hampir sama panjang, letak sentromer hampir di tengah, memiliki bentuk seperti huruf L.
2. Jawaban: c Pasangan basa nitrogen sebagai berikut. 1) Timin dihubungkan dengan adenin oleh dua ikatan hidrogen. 2) Sitosin dihubungkan dengan guanin oleh tiga ikatan hidrogen. 3. Jawaban: d Komponen dasar penyusun RNA sebagai berikut. 1) Gula D-ribosa (pentosa). 2) Gugus fosfat.
3)
Basa nitrogen yang terdiri atas: a) purin, yang terdiri atas guanin (G) dan adenin (A); b) pirimidin, yang terdiri atas urasil (U) dan sitosin (C).
4. Jawaban: a Dalam satu molekul DNA, adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) membentuk dua ikatan hidrogen (A = T), sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) membentuk tiga ikatan hidrogen (C ≡ G). Jadi, berdasarkan gambar struktur DNA nomor 1 adalah timin, nomor 2 adalah sitosin, nomor 3 adalah sitosin, dan nomor 4 adalah timin. 5. Jawaban: c Dalam setiap sel tubuh terdapat dua tipe kromosom yaitu autosom (kromosom tubuh) dan gonosom (kromosom seks). Kromosom seks berjumlah sepasang atau dua buah. Jumlah kromosom kuda 32 pasang. Ini berarti dalam sel tubuh kuda tersebut terdiri atas 31 pasang atau 62 buah autosom (kromosom tubuh) dan sepasang atau dua buah gonosom (kromosom seks). 6. Jawaban: c DNA berfungsi mencetak RNA dan sebagai perencana sintesis protein. Sementara itu, menerjemahkan kode genetik merupakan fungsi RNA. Mengatur pergerakan kromosom selama pembelahan sel merupakan fungsi kinetokor. 7. Jawaban: e Keterangan gambar: 1 dan 6 = gugus fosfat 2 dan 5 = gula deoksiribosa 3 dan 4 = basa nitrogen Satu nukleotida terdiri atas basa nitrogen (4), gula deoksiribosa (5), dan gugus fosfat (6). 8. Jawaban: a Nukleosida terdiri atas sebuah gula deoksiribosa (B) dan sebuah basa nitrogen (N). Sementara itu, nukleotida adalah nukleosida (B – N) dan fosfat (P). 9. Jawaban: b Urutan sintesis protein sebagai berikut. 1) DNA di dalam nukleus membentuk RNA duta. 2) RNA duta meninggalkan nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. 3) RNA transfer membawa asam amino dari sitoplasma ke ribosom sesuai kodon pada RNA duta. 4) Asam-asam amino dirangkai sesuai dengan urutan kodon pada RNA duta.
5)
Kodon stop akan bertindak sebagai terminator dan terbentuklah molekul protein.
10. Jawaban: b DNA tersusun atas polimer polinukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, serta membentuk ikatan seperti rantai ganda dan berpilin ke kanan. Setiap nukleotida terdiri atas komponen gula deoksiribosa, basa nitrogen, dan gugus fosfat. 11. Jawaban: b DNA dapat bersifat heterokatalitik dan autokatalitik. DNA bersifat autokatalitik karena dapat melakukan replikasi menghasilkan DNA baru. DNA bersifat heterokatalitik karena mampu membentuk RNA melalui sintesis protein. DNA tersusun atas rantai ganda yang berpilin sehingga struktur DNA tersebut disebut double helix . 12. Jawaban: b Kromosom berada di dalam inti sel. Eritrosit (sel darah merah) tidak memiliki inti sel sehingga pada eritrosit tidak terdapat kromosom. Sementara itu, neuron, leukosit, sel otot lurik, dan sel otot polos memiliki inti sel yang di dalamnya mengandung kromosom. 13. Jawaban: e RNA tersusun atas basa nitrogen purin dan pirimidin. Basa nitrogen purin terdiri atas guanin dan adenin. Basa nitrogen pirimidin terdiri atas sitosin dan urasil. Adapun timin adalah basa nitrogen pirimidin yang dimiliki oleh DNA. 14. Jawaban: a Tiga hipotesis tentang replikasi DNA sebagai berikut. 1) Replikasi konservatif, bentuk double helix DNA lama tetap, kemudian menghasilkan double helix baru. 2) Replikasi semikonservatif, double helix DNA memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya. 3) Replikasi dispersif,double helix DNA terputusputus, kemudian segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen baru yang akan bergabung dengan segmen lama untuk membentuk DNA baru. 15. Jawaban: d Tahap translasi pada sintesis protein dimulai dari tRNA membawa asam amino yang sesuai kodon yang dibawa dRNA. Selanjutnya, asam amino saling berikatan membentuk polipeptida. Adapun pilihan jawaban 3) dan 4) termasuk dalam proses transkripsi.
Biologi Kelas XII
33
16. Jawaban: b Perbedaan DNA dan RNA sebagai berikut. No.
Karakter
1.
Letak
2.
Bentuk
3.
Basa nitrogen
4. 5.
Kadar Komponen gula
DNA
RNA
Dalam nukleus, kloroplas, dan mitokondria Rantai panjang, double helix Adenin, guanin, sitosin, dan timin Tetap Deoksiribosa
Dalam nukleus, sitoplasma, dan ribosom Rantai pendek, tunggal Adenin, guanin, sitosin, dan urasil Tidak tetap Ribosa
17. Jawaban: d Sintesis protein terdiri atas dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi.
3) 4)
Merupakan utas tunggal yang mudah terurai. Merupakan triplet-triplet basa nitrogen yang disebut kodon. Adapun komplemen antisense adalah DNA yang akan ditranslasi. 21. Jawaban: a Satu nukleotida terdiri atas satu basa nitrogen (adenin, guanin, timin, atau sitosin), satu gula deoksiribosa, dan satu fosfat. DNA
Ribosom
tRNA C A
B
Keterangan gambar: A : basa nitrogen B : gula deoksiribosa C : fosfat
Transkripsi yaitu penduplikasian DNA membentuk dRNA yang berlangsung di inti sel. Translasi yaitu proses penerjemahan kode yang dibawa dRNA oleh tRNA. Asam amino-asam amino akan berjajar membentuk urutan sesuai dengan kode yang dibawa dRNA sehingga terbentuklah protein. 18. Jawaban: e Setiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-tRNA sintetase (aminoacyl-tRNA synthetase ). Adapun RNA polimerase atau sering disebut RNA transcriptase berperan dalam pembentukan RNA. Endonuklease adalah enzim yang berfungsi memotong molekul DNA. DNA polimerase merupakan sebuah enzim yang mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida menjadi rantai DNA pada proses pembentukan DNA. 19. Jawaban: e DNA rantai sense : CAC CCT CGT GGT GTA Kodon dRNA : GUG GGA GCA CCA CAU Urutan basa amino: valin glutamin alanin prolin serin 20. Jawaban: c Ciri-ciri hasil transkripsi sebagai berkut. 1) Merupakan komplemen sense. 2) T pada DNA diganti U pada RNA.
34
Substansi Genetik
Transkripsi dRNA
Translasi
Protein
asam tRNA amino
22. Jawaban: b Translasi adalah tahap penerjemahan kode mRNA yang dilakukan oleh tRNA dan terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosom. Setiap tRNA mengikat asam amino dan membawanya ke ribosom yang sesuai dengan kodon mRNA. Asam amino yang terbentuk berjajar sesuai urutan kode, kemudian asam amino akan membentuk rangkaian polipeptida. Jadi, bagian X adalah tRNA. 23. Jawaban: a Keterangan gambar: 1. Basa nitrogen 2. Gula pentosa 3. Fosfat
4. 5.
Gula pentosa Basa nitrogen
24. Jawaban: a Jenis RNA tRNA dRNA (mRNA) rRNA
Fungsi RNA Menerjemahkan kodon dari dRNA menjadi asam amino. Membawa kodon dari DNA ke ribosom. Mempermudah perekatan spesifik antikodon tRNA dengan kodon dRNA.
25. Jawaban: c Sentromer merupakan bagian kromosom yang menyempit dan tampak lebih terang. Bagian ini berfungsi sebagai tempat melekatnya serat gelendong/spindel saat pembelahan sel. DNA merupakan tempat penyimpanan informasi genetik. Kromatin merupakan benang-benang penyusun kromosom. Telomer merupakan bagian ujungujung kromosom yang menghalangi bersambungnya ujung kromosom yang satu dengan kromosom lainnya. Adapun kromonema berupa pita spiral sebagai tempat terdapatnya kromomer.
26. Jawaban: e Rantai sense : TAG Rantai antisense : ATC Kodon dRNA : AUC Asam amino :E
CTA GAT GAU B
GTG CAC CAC D
CTT GAA GAA A
TAC ATG AUG C
27. Jawaban: e No.
Enzim
dan bermata lebar dapat dituliskan dengan KKss atau Kkss. Adapun sifat rambut keriting-mata lebar adalah sifat fenotipe yakni sifat yang tampak dari luar. 2. a. b.
Fungsi
1.
Ligase
Menyambung rantai tunggal DNA yang baru terbentuk.
2.
Helikase
Menghidrolisis rantai ganda polin ukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida.
3.
Polimerase
Merangkai rantai-rantai mononukle otida membentuk DNA baru.
28. Jawaban: a Nyamuk Culex betina mempunyai kromosom sebanyak 8 buah maka formula kromosomnya adalah 3AA + XX. Pada nyamuk Culex jantan formula kromosomnya 3AA + XY. 29. Jawaban: d Kodon terminasi adalah kodon yang mengakhiri sintesis protein. Kodon ini antara lain UAG dan UGA. Adapun kodon AUG adalah kodon yang digunakan untuk memulai terjadinya sintesis protein. 30. Jawaban: b DNA dan RNA memiliki kesamaan pada jenis fosfat dan jenis basa purin. Adapun perbedaan antara DNA dan RNA terletak pada jenis gula, jenis basa pirimidin, fungsi, dan jenis rantai penyusunnya. Jenis gula pada DNA yaitu deoksiribosa, sedangkan pada RNA yaitu gula pentosa. Jenis basa pirimidin pada DNA yaitu timin dan sitosin, sedangkan jenis basa pirimidin pada RNA yaitu urasil dan sitosin. DNA berfungsi mewariskan sifat biologis kepada keturunannya, sedangkan RNA berfungsi menyintesis protein dari asam amino. DNA tersusun atas rantai ganda yang berpilin (double helix ), sedangkan RNA tersusun atas rantai tunggal. B. Kerjakan soal-soal berikut ini! 1. Gen ditulis dengan simbol huruf. Huruf kapital menunjukkan sifat gen tersebut dominan sedangkan huruf kecil menunjukkan sifat resesif. Gen yang menentukan sifat rambut keriting ditulis dengan huruf K yang menunjukkan sifat dominan dan sifat rambut lurus ditulis dengan huruf k yang menunjukkan sifat resesif. Demikian juga gen mata sipit yang ditulis dengan huruf kapital dominan terhadap gen mata lebar yang ditulis dengan huruf kecil. Jadi, genotipe orang yang berambut keriting
c.
P adalah DNA dan Q adalah kromosom. Tiga komponen penyusun DNA sebagai berikut. 1) Gugusan gula (gula pentosa yang dikenal sebagai deoksiribosa). 2) Asam fosfat (penghubung dua gugusan gula). 3) Basa nitrogen (adenin dan guanin dari golongan purin serta sitosin dan timin dari golongan pirimidin). Kromosom terletak di dalam inti sel tubuh manusia.
3. Replikasi DNA merupakan proses pelipatgandaan DNA. Replikasi DNA diperlukan sebelum pembelahan sel secara mitosis agar tiap-tiap sel hasil pembelahan mengandung DNA yang identik dengan induknya. Apabila tidak terjadi replikasi maka kromosom yang terbentuk pada pembelahan sel akan berkurang jumlahnya. Peristiwa tersebut dapat menyebabkan kelainan pada makhluk hidup. 4. a.
Rantai sense DNA: GGT TCG AAG ATC GCA ATG Rantai antisense DNA: CCA AGC TTC TAG CGT TAC
b.
Urutan basa nitrogen dRNA: CCA AGC UUC UAG CGU UAC
c.
Asam amino yang terbentuk secara berurutan adalah prolin, serin, fenilalanin, dan tirosin.
5. a.
dRNA (RNA duta/mRNA) berfungsi membawa kode genetik (kodon) dari DNA ke ribosom. dRNA berupa rantai tunggal yang panjang. dRNA dibentuk dalam nukleus. tRNA berfungsi menerjemahkan kodon dari dRNA menjadi asam amino. tRNA terdapat dalam sitoplasma. rRNA (RNA ribosomal) berfungsi dalam sintesis protein yaitu mempermudah perekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon dRNA selama sintesis protein. rRNA terdapat dalam sitoplasma.
b.
c.
6. Gambar pada soal menunjukkan inisiasi pada tahap translasi. Pada tahap ini, ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator. Ribosom melekat pada salah satu ujung mRNA. Di dekat pelekatan tersebut terdapat kodon start AUG (yang membawa kode untuk membentuk asam amino metionin). Kodon ini memberikan sinyal dimulainya proses translasi.
Biologi Kelas XII
35
7. Struktur DNA berupa tangga tali terpilin ganda yang tersusun atas ibu tangga dan anak tangga. Bagian ibu tangga terdiri atas deretan gugusan gula pentosa dan asam fosfat, sedangkan bagian anak tangga terdiri atas dua basa nitrogen yang berpasangan antara purin dengan pirimidin, dengan pasangan yang mungkin terjadi yaitu adenin dengan timin, sedangkan guanin dengan sitosin. Antara dua basa nitrogen yang berpasangan yaitu antara adenin dengan timin atau antara guanin dengan sitosin dihubungkan oleh ikatan hidrogen. 8. Replikasi DNA merupakan proses pembuatan DNA baru. Pembentukan DNA baru terjadi melalui proses pengkopian DNA lama. Secara umum, proses replikasi DNA antara organisme prokariotik dan eukariotik tidak jauh berbeda. Replikasi pada organisme prokariotik maupun eukariotik mengikuti model teori semikonservatif. Perbedaannya terletak pada jenis dan jumlah enzim yang terlibat, kecepatan, dan kompleksitas replikasi DNA.
36
Substansi Genetik
9. Apabila terjadi kesalahan dalam penerjemahan kode genetik, protein yang dibentuk juga akan keliru sehingga enzim yang dihasilkan tidak sesuai dengan keperluan tubuh. Akibatnya, akan terjadi gangguan metabolisme. 10. Ekspresi gen merupakan proses penerjemahan informasi yang dikode dalam urutan DNA menjadi urutan asam amino. Ekspresi gen terjadi melalui proses sintesis protein. Proses tersebut berlangsung melalui dua tahap yaitu transkripsi dan translasi. Pada tahap transkripsi urutan rantai nukleotida template (cetakan) dari DNA rantai ganda disalin untuk menghasilkan rantai RNA. Selanjutnya, terjadi sintesis polipeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA yang dibuat pada tahap transkripsi. Pada tahap translasi terjadi penerjemahan urutan nukleotida pada rantai RNA duta menjadi urutan asam amino untuk membentuk polipeptida.
Pembelahan Sel
Pembelahan Amitosis, Mitosis, dan Meiosis
• • •
Pembel Pemb elah ahan an am amit itos osis is Pemb Pe mbel ela aha han n mito mitos sis P em em be be la la ha ha n m ei ei os os is is (pembelahan reduksi)
• • •
• • • • • • • •
Gametogenesis
• • • •
Proses Pros es sper sperma mato toge gene nesi sis s Pro ros ses oog ogen enes esiis Pros Pr oses es mi mikr kros ospo poro roge gene nesi sis s Pros Pr oses es ma makr kros ospo poro roge gene nesi sis s (megasporogenesis)
Menerapkan sikap mau bekerja Menerapkan bekerja keras dalam kegiat kegiatan, an, misaln misalnya ya bekerja bekerja keras dan tidak putus asa untuk mengamati preparat menggunakan mikroskop. Menunjuk Menu njukkan kan sikap sikap mandiri, mandiri, misalny misalnya a mengakses mengakses materimateri-mate materi ri pembelaha pembelahan n sel secara mandiri dengan berbagai cara. Menunjuk Menu njukkan kan sikap sikap gema gemarr membaca membaca untuk untuk mema memahami hami materi materi lebi lebih h dalam, dalam, misalnya rajin membaca mengenai gametogenesis dari berbagai buku referensi. Menerapkan Menera pkan sika sikap p komun komunikati ikatiff di forum dalam mempr mempresenta esentasika sikan n hasil tugas-tugas yang telah diberikan. Mampu Mam pu menj menjela elaska skan n pembe pembelah lahan an amit amitos osis. is. Mampu Mam pu menj menjela elaska skan n pembe pembelah lahan an mito mitosis sis.. Mampu Mamp u menjela menjelaskan skan pemb pembelah elahan an meiosi meiosis s (pembel (pembelahan ahan redu reduksi) ksi).. Mampu Mam pu menje menjelas laskan kan pros proses es sperm spermato atogen genesi esis. s. Mampu Mam pu men menjel jelas askan kan pro prose ses s ooge oogenes nesis is.. Mampu Mam pu menje menjelas laskan kan pros proses es mikros mikrospor poroge ogenes nesis is.. Mampu Mamp u menjelas menjelaskan kan proses proses makr makrospo osporoge rogenesi nesis s (megaspo (megasporogen rogenesis esis). ).
Biologi Kelas XII
37
A.
Piliha Pil ihan n Gan Ganda da
Jawaban: e 1. Jawaban: Pembelahan mitosis dan amitosis bertujuan untuk memperbanyak sel, sedangkan pembelahan meiosis berperan dalam menghasilkan gamet. Jawaban: a 2. Jawaban: Ciri-ciri yang disebutkan pada soal terjadi dalam tahap profase. Sementara itu, ciri-ciri pembelahan pada tahap metafase di antaranya benang spindel kromosom terlihat semakin jelas dan kromosom berada di daerah ekuator sel. Ciri-ciri pembelahan pada tahap anafase di antaranya benang-benang spindel memendek, kromatid menuju kutub berlawanan, dan mulai terjadi sitokinesis. Ciri-ciri pembelahan pada tahap telofase di antaranya kromatid telah sampai di kutub-kutub yang berlawanan serta kromatid menipis dan memanjang menjadi kromatin. Adapun interfase merupakan tahap persiapan untuk mitosis dan merupakan fase terpanjang dalam siklus sel. Jawaban: a 3. Jawaban: Siklus sel dapat dibedakan menjadi dua, yaitu interfase dan fase mitosis. Saat interfase terjadi peningkatan aktivitas kimiawi dan replikasi DNA selanjutnya terjadi fase mitosis yang meliputi proses kariokinesis dan sitokinesis. Kariokinesis adalah pembelahan inti sel menjadi dua dan sitokinesis adalah pembelahan sitoplasma menjadi dua bagian. Setelah fase-fase tersebut dilalui, terbentuklah dua sel anakan. Jawaban: b 4. Jawaban: Pada tahap anafase benang-benang spindel memendek, sentromer membelah, dan kromatid terpisah. Sementara itu, pada tahap profase membran inti dan anak inti menghilang, serta satu kromosom menduplikasi diri menjadi sepasang kromatid. Terdapat tiga periode selama interfase yaitu periode tumbuh pertama, periode sintesis, dan periode tumbuh kedua. Jawaban: c 5. Jawaban: DNA (materi genetik) sel direplikasi (duplikasi) selama interfase sel pada fase sintesis (S). Pada fase profase dan fase sitokinesis terjadi proses pembelahan sel tanpa terjadi sintesis DNA. Pada fase G1 interfase dan fase G2 interfase tidak terjadi sintesis DNA maupun proses pembelahan sel.
38
Pembelahan Sel
Jawaban: c 6. Jawaban: Pada profase I tahap diploten, kromosom homolog saling menjauhi sehingga terbentuk perlekatan berbentuk X yang disebut kiasma. Kiasma merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang. Adanya peristiwa pindah silang dapat mengakibatkan terjadinya mutasi kromosom pada sel anakan. Jawaban: c 7. Jawaban: Urutan sitokinesis pada hewan sebagai berikut. 1) Pe Peng ngur urai aian an be bena nang ng sp spin inde del. l. 2) Pem Pemben bentuk tukan an cinc cincin in mikr mikrofi ofilam lamen en di di bidan bidang g ekuator. 3) Ter Terjad jadii kont kontrak raksi si yan yang g memba membagi gi sel men menjad jadii dua. 4) Te Terb rben entu tuk k dua dua sel sel anak anakan an.. Jadi, urutan sitokinesis pada hewan yaitu 3) – 1) – 2) – 4). Jawaban: a 8. Jawaban: Adanya sel anakan yang haploid dapat menjaga identitas spesies dari generasi ke generasi. Variasi genetik akan menjaga daya adaptasi individu terhadap lingkungan hidupnya. Jawaban: d 9. Jawaban: Sindrom Klinefelter merupakan kelainan genetik pada pria yang diakibatkan oleh kelebihan kromosom X. Penderita sindrom Klinefelter memiliki kromosom seks XXY. Kelebihan kromosom X ini diakibatkan oleh peristiwa nondisjuction pada saat pembelahan meiosis, yaitu kegagalan sepasang kromosom seks untuk memisah selama proses meiosis pada tahap anafase. Jawaban: c 10. Jawaban: Tahap-tahap dalam pembelahan mitosis meliputi profase, metafase, anafase, dan telofase. Ciri-ciri pembelahan sel pada tahap profase sebagai berikut. 1) Be Bena nang ng krom kromat atin in mene meneba ball dan dan memen memende dek k menjadi kromosom. 2) Set Setiap iap ben benang ang kro kromos mosom om men mengga gganda ndakan kan diri membentuk kromatid. 3) Me Memb mbra ran n int intii mel meleb ebur ur.. 4) Se Sent ntri riol ol memb memben entu tuk k benan benang g spind spindel el.. Tahap telofase yang terjadi pada sel somatik (pembelahan mitosis) akan menghasilkan sel
anakan yang bersifat dipolid (2n). Adapun kromatid berada di bidang ekuator merupakan ciri tahap metafase. Kromatid menuju kutub berlawanan merupakan ciri tahap anafase. Pada tahap interfase terjadi aktivitas kimiawi sebagai berikut. 1) Pe Pemb mben entu tuka kan n org organ anel el sel sel (fa (fase se G1). 2) Ada Adanya nya rep replik likasi asi DNA (fa (fase se sin sintes tesis) is).. 3) Terj Terjadi adi repl replika ikasi si sent sentriol riol dan peni peningka ngkatan tan energi cadangan (fase G2). B.
Urai Ur aian an
1. Interfase Interfase merupak merupakan an tahap tahap persiapa persiapan n untuk untuk mitosis. Interfase merupakan fase terpanjang dari siklus sel. Pada saat interfase, sel tidak menunjukkan adanya perubahan morfologi, tetapi sel tersebut aktif melakukan metabolisme. Tahap-tahap dalam interfase sebagai berikut. a. Fase Gap-1 (G1) Pada fase ini sel-sel belum mengadakan replikasi DNA sehingga DNA masih ber jumlah satu salinan dan bersifat diploid (2n). b. Fa Fase se Si Sint ntes esis is (S (S)) Pada fase ini DNA dalam inti mengalami replikasi sehingga dihasilkan dihasilka n dua salinan dan diploid. c. Fase Gap-2 (G2) Pada fase ini replikasi DNA sudah selesai dan sel siap mengadakan pembelahan. 2. Amitosis Amitosis merupa merupakan kan salah salah satu satu cara cara reproduk reproduksi si aseksual pada organisme uniseluler, misalnya bakteri dan Protozoa. Pada pembelahan ini setiap sel membelah menjadi dua (pembelahan biner). Pembelahan inti diikuti dengan pembagian sitoplasma. Setiap sel anakan mempunyai ukuran dengan pembagian sitoplasma yang sama. Selanjutnya, diikuti dengan pembagian DNA baru. Pembelahan amitosis pada organisme uniseluler bertujuan untuk berkembang biak sehingga dapat melestarikan jenisnya. 3. Pembelaha Pembelahan n mitosis mitosis sel sel hewan hewan dan sel tumbuha tumbuhan n sebenarnya serupa. Perbedaannya ada pada saat sitokinesis serta berkaitan dengan struktur tambahan yang mengatur pergerakan kromosom.
Pada sel hewan, sitokinesis dimulai dengan penggentingan pada bagian tengah membran sel, antara dua kutub. Membran sel yang menggenting akhirnya membelah sel menjadi dua sel anakan. Penggentingan membran ke dalam merupakan hasil dari tarikan mikrofilam mikrofilamen. en. Sementara pada sel tanaman, vesikel dari aparat Golgi bergabung bersama di tengah sel sehingga terbentuk bidang pembelahan. Bidang pembelahan berkembang menjadi dinding sel baru dan sel induk membelah menjadi dua sel anakan. Selain itu, pada sel hewan terdapat sentriol, sedangkan pada sel tumbuhan tidak. 4. Dua hal hal yang yang paling paling penting penting dalam hal ini ini adalah adalah munculnya variasi genetik dan produksi sel-sel haploid (gamet). Variasi genetik sangat penting karena memungkinkan keturunannya menjadi berbeda dari orang tua, dengan mendapatkan setengah dari kromosom induk betina dan setengahnya lagi dari induk jantan. Variasi genetik memungkinkan organisme multiseluler untuk lebih mampu beradaptasi dengan lingkungan yang berubah-ubah. Pembelahan meiosis menghasilkan sel haploid dari sel diploid. Tanpa meiosis setiap generasi baru akan memiliki dua kali lipat jumlah kromos kromosom om dari orang tua mereka. Dengan adanya pengurangan jumlah sel kromosom gamet menjadi setengah kromosom kromosom sel induk maka pembelahan meiosis dapat mempertahankan jumlah kromosom selalu sama pada suatu individu. 5. Peristiw Peristiwa a yang terjadi terjadi selam selama a tahap metafas metafase e sebagai berikut. a. Ben Benang ang-be -benan nang g spind spindel el ter terli lihat hat sem semaki akin n jelas. b. Ben Benang ang-be -benan nang g spinde spindell mengik mengikat at sentr sentrome omerr dari setiap kromosom. c. Kr Krom omos osom om ber berad ada a di dae daera rah h ekua ekuato torr sel. sel. d. Set Setiap iap kro kromos mosom om masi masih h terd terdiri iri ata atas s dua dua kromatid yang terkait pada sentromernya. e. Pad Pada a seti setiap ap sent sentrom romer er ada ada dua dua kin kineto etokor kor yang masing-masing dikaitkan dengan benang spindel. Peristiwa yang terjadi selama tahap anafase sebagai berikut. a. Be Bena nang ng-b -ben enan ang g spin spinde dell meme memend ndek ek.. b. Kro Kromat matid id men menuju uju kut kutub ub yan yang g berl berlawa awanan nan.. c. Mu Mula laii terj terjad adii sito sitoki kine nesi sis. s.
Biologi Kelas XII
39
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Pada spermatogenesis, spermatogonium tumbuh menjadi spermatosit primer melalui proses pembelahan mitosis. Selanjutnya, spermatosit primer membelah secara meiosis menjadi spermatosit sekunder. Spermatosit sekunder akan membelah secara meiosis menjadi spermatid. Spermatid akan mengalami diferensiasi menjadi sperma. Pada oogenesis, oogonium tumbuh menjadi oosit primer melalui proses pembelahan mitosis. Selanjutnya, oosit primer membelah secara meiosis I menjadi oosit sekunder dan badan kutub primer yang akan mengalami degenerasi. Setelah itu, oosit sekunder membelah secara meiosis II menjadi ootid. 2. Jawaban: b 1) Sel yang masih mengandung pasangan kromosom homolog yaitu oosit primer dan oogonium. Oosit primer dan oogonium belum mengalami pembelahan reduksi sehingga kromosom homolog masih berpasangan. 2) Oosit sekunder merupakan hasil meiosis I. Sel ini berisi satu pasangan kromosom. 3) Ootid merupakan hasil meiosis II. Ootid mengandung kromatid. 4) O vu m m er up a ka n p er ke m ba ng an d a ri ootid. 3. Jawaban: c Proses spermatogenesis dapat dilihat dalam skema berikut. Pembelahan meiosis I
Spermatogonium (2n)
Pembelahan meiosis II
Diferensiasi
Spermatosit primer (2n) Spermatosit sekunder Spermatid (n) (n)
Sperma (n)
4. Jawaban: d Spermatogonium dan sel spermatosit primer belum mengalami meiosis sehingga memiliki kromosom
40
Pembelahan Sel
2n, sedangkan spermatid dan spermatozoid sudah mengalami meiosis sehingga memiliki kromosom n. Jumlah kromosom manusia adalah 46. Jadi, kromosom sel spermatosit primer berjumlah 46, kromosom spermatid berjumlah 23, kromosom spermatozoid berjumlah 23, dan kromosom spermatogonium berjumlah 46. 5. Jawaban: d Satu sel mikrosporosit atau sel induk mikrospora yang mengalami mikrosporogonesis akan menghasilkan 4 sel serbuk sari. Jadi, 15 sel induk mikrospora akan menghasilkan 15 × 4 = 60 serbuk sari. 6. Jawaban: b Reduksi kromosom terjadi pada saat spermatosit primer yang bersifat diploid (ditunjukkan oleh nomor 2) mengalami pembelahan meiosis I membentuk dua spermatosit sekunder yang bersifat haploid (ditunjukkan oleh nomor 3). 7. Jawaban: b Proses oogenesis dapat digambarkan seperti berikut. I i s o s i e M →
Badan kutub primer (n) I I
Tumbuh i s s Oogonium → Oosit primer → i o → Ootid → Ovum (n) e M (2n) (2n) Oosit → sekunder Badan kutub (n) sekunder (n)
8. Jawaban: b Proses oogenesis dimulai dari oogonium (nomor 1) yang akan mengalami pembelahan mitosis. Dari pembelahan tersebut akan dihasilkan oosit primer (nomor 2). Sementara itu, nomor 3 yaitu oosit sekunder. Oosit sekunder dan badan kutub primer merupakan hasil pembelahan meiosis I. Adapun nomor 4 yaitu ootid dan nomor 5 yaitu polosit. Ootid dan polosit merupakan hasil pembelahan meiosis II. Ootid akan berkembang menjadi ovum dan polosit akan mengalami degenerasi. 9. Jawaban: d Pembelahan secara meiosis terjadi pada proses gametogenesis yaitu proses pembentukan sel gamet. Sementara itu, pada proses pembentukan spora dan perkecambahan spora serta pembentukan daun terjadi pada pembelahan mitosis. Adapun zigot merupakan hasil pertemuan antara sel kelamin jantan dan betina. Zigot mengalami pembelahan secara mitosis.
10. Jawaban: b Pernyataan-pernyataan yang benar sebagai berikut. 1) Sel spermatosit primer bersifat diploid. 2) Sel spermatogonium bersifat diploid. 3) Sel spermatosit sekunder bersifat haploid. 4) Badan kutub primer bersifat haploid. 5) Sel ootid bersifat haploid. B.
Uraian
1. Gametogenesis pada pria disebut dengan spermatogenesis dan gametogenesis pada wanita disebut dengan oogenesis. Spermatogenesis pada pria terjadi seumur hidup. Sementara itu, oogenesis pada wanita terjadi sampai wanita tersebut mengalami menopause, biasanya terjadi pada umur 45–55 tahun. 2.
Pembeda
a. b. c.
Jumlah sel anak yang fungsional Nama sel yang dibentuk Tempat terjadinya
Spermatogenesis
Oogenesis
4
1
Sperma Testis
Sel telur Ovarium
3. Proses pembentukan gamet betina pada alat kelamin betina tumbuhan disebut juga megasporogenesis. Megasporogenesis terjadi di dalam bakal buah atau ovarium dan menghasilkan megaspora. Sel induk megaspora mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II membentuk empat sel megaspora yang bersifat haploid. Pada
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Ciri-ciri tahap pembelahan profase sebagai berikut. 1) Membran inti dan anak inti menghilang. 2) Benang-benang kromatin membentuk kromosom. 3) Kromosom menduplikasi diri menjadi sepasang kromatid. 4) Pada sel hewan, sentriol membelah dan bergerak ke arah kutub. Di sekitar sentriol terbentuk benang-benang spindel. 5) Di sekitar sentriol terbentuk mikrotubula benang-benang spindel yang menyerupai bentuk bintang (aster).
Angiospermae, hanya satu sel megaspora yang fungsional dan tiga lainnya mengalami degenerasi. Selanjutnya, sel megaspora yang fungsional tersebut mengalami tiga kali kariokinesis dan menghasilkan delapan inti haploid. Selanjutnya, dari delapan inti tersebut, tiga inti di mikrofil membentuk dua sel sinergid dan satu sel telur, dua inti di tengah membentuk sel kutub, serta tiga inti di kalaza membentuk tiga sel antipoda. 4. Tidak. Bagian serbuk sari yang membuahi ovum adalah inti sperma. Serbuk sari tumbuhan ketika memasuki buluh serbuk sari mengalami perkembangan lebih lanjut. Inti serbuk sari membelah secara mitosis membentuk tiga inti haploid yaitu 1 inti vegetatif dan 2 inti generatif. Inti generatif terdiri atas 2 inti sperma. Kedua inti sperma tersebut memiliki fungsi yang berbeda. Satu inti sperma membuahi ovum dan membentuk embrio. Adapun inti sperma yang lain membuahi kandung lembaga membentuk endosperma yang berperan sebagai makanan cadangan. 5. Serbuk sari merupakan sel kelamin jantan tumbuhan. Pembentukan sel kelamin jantan tumbuhan disebut mikrosporogenesis. Mikrosporogenesis terjadi di dalam kepala sari. Dalam kepala sari terdapat mikrosporosit (sel induk mikrospora). Mikrosporosit mengalami pembelahan meiosis I dilanjutkan meiosis II sehingga menghasilkan empat mikrospora. Mikrospora akan berkembang membentuk serbuk sari.
Adapun setiap kromatid menuju bidang ekuator merupakan ciri tahap metafase. Benang spindel memendek dan tiap-tiap kromatid yang berpasangan berpisah merupakan ciri-ciri tahap anafase. Jadi, ciri-ciri profase pada pembelahan mitosis pada soal ditunjukkan oleh nomor 4) dan 6). 2. Jawaban: d Meiosis menghasilkan empat sel anakan yang ju ml ah kr om os om ny a se pa ru h da ri ju ml ah kromosom sel induk. Jadi, sel anakan bersifat haploid. Sementara itu, mitosis menghasilkan dua sel anakan yang identik dengan sel induk (diploid).
Biologi Kelas XII
41
3. Jawaban: c Peristiwa yang terjadi pada tahap diploten adalah kromosom homolog saling menjauhi sehingga terbentuk perlekatan berbentuk X yang disebut kiasma. Sementara itu, kromatin berubah menjadi kromosom terjadi pada tahap leptoten. Kromosom homolog saling berdekatan dan berpasangan terjadi pada tahap zigoten. Membran nukleus menghilang terjadi pada tahap diakinesis. Terbentuknya benang-benang spindel terjadi pada tahap diakinesis. 4. Jawaban: c Gambar pada soal menunjukkan pembelahan sel secara mitosis pada tahap anafase dengan ciriciri sebagai berikut. 1) Benang-benang spindel memendek. 2) Kromatid menuju kutub berlawanan. 3) Mulai terjadi sitokinesis. Adapun pada metafase, kromosom berada di bidang ekuator. Pada tahap telofase mulai terbentuk membran inti. 5. Jawaban: d Kiasma dapat diamati pada saat kromosom homolog saling menjauhi. Peristiwa ini terjadi pada tahap diploten. Pada tahap diakinesis, membran nukleus menghilang. Pada tahap leptoten, kromosom berubah menjadi kromosom. Pada tahap zigoten, kromosom homolog saling berdekatan dan berpasangan. Pada tahap pakiten, tiap kromosom melakukan replikasi sehingga terbentuk tetrad/bivalen. 6. Jawaban: c Ciri-ciri sel pada tahap metafase I yaitu kromosom homolog bergerak ke bidang ekuator dengan sentromer mengarah ke kutub (2) dan masingmasing kromosom berikatan dengan benang spindel pada bagian sentromer (4). Ciri-ciri telofase I yaitu membran inti dan anak inti kembali terbentuk, sel anakan berpisah (5), dan terbentuk 2 sel anakan haploid (3). Benang spindel mulai menyebar (1) merupakan ciri sel pada tahap profase I. Membran sel mulai melekuk di bagian tengah (6) merupakan ciri sel pada tahap anafase I. 7. Jawaban: c Pada semua fase pembelahan sel, kromosom selalu terlihat, sedangkan pada interfase (fase istirahat) kromosom tidak terlihat. Kromosom terbentuk dari penebalan dan pemendekan kromatin yang terjadi pada awal pembelahan sel (profase).
42
Pembelahan Sel
8. Jawaban: a Pada gambar terlihat bahwa sedang terjadi proses pembelahan sel yaitu membran inti menghilang, diikuti dengan pembentukan kromosom dari benang kromatin. Terlihat pula dua sentriol yang bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Selanjutnya, setiap kromosom melakukan replikasi menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih menyatu. Pada tahapan terakhir tampak kromosom homolog saling menjauhi sehingga terbentuk perlekatan berbentuk X (terjadi peristiwa pindah silang). Tahapan pembelahan tersebut merupakan ciri-ciri tahap profase I pada pembelahan meiosis. Di dalam gambar tersebut tidak terlihat adanya peristiwa mutasi yang mengakibatkan pertukaran genetik atau mengganggu tahapan profase. 9. Jawaban: e 1) Gambar A merupakan tahap akhir profase II. Pada tahap ini membran nukleus lenyap dan terbentuk dua pasang sentriol yang bergerak ke arah kutub berlawanan serta terdapat spindel. 2) Gambar B merupakan tahap metafase II. Pada tahap ini, spindel menghubungkan sentromer dengan kutub pembelahan dan kromatid berada di bidang ekuator. 10. Jawaban: a Tahap pembelahan sel pada gambar merupakan tahap anafase dengan ciri-ciri benang-benang spindel memendek dan menarik kromatid ke arah kutub yang berlawanan. Sementara itu, kromosom berderet pada bidang ekuator terjadi pada fase metafase. Terjadi sitokinesis di tengah bidang akuator terjadi pada fase telofase. Benangbenang kromatin menebal terjadi pada fase profase. Terbentuknya bidang pembelahan terjadi pada fase anafase. 11. Jawaban: c Kromatid telah sampai di kutub berlawanan terjadi pada tahap telofase. Peristiwa lain yang terjadi pada tahap telofase yaitu kromatid menipis dan memanjang membentuk kromatin, kumpulan kromatin membentuk anak inti, terbentuk membran nukleus di luar anak inti, serta peristiwa sitokinesis selesai. Sementara itu, tahap interfase merupakan tahap persiapan untuk mitosis. Pada tahap metafase benang spindel kromosom terlihat semakin jelas. Tahap profase dimulai dengan benang-benang kromatin memendek dan menebal membentuk kromatid. Pada tahap anafase, kromatid menuju kutub yang berlawanan.
12. Jawaban: a Ciri-ciri pembelahan anafase antara lain peristiwa sitokinesis dimulai (1), kromatid menuju kutub yang berlawanan (4), dan benang-benang spindel memendek. Adapun benang spindel kromosom terlihat semakin jelas (2) dan kromosom berada di daerah ekuator sel (5) merupakan ciri-ciri pembelahan metafase. Kumpulan kromatin membentuk anak inti merupakan ciri pembelahan telofase. Kromatid berpasangan membentuk kromosom merupakan ciri pembelahan profase. 13. Jawaban: a Profase I pada meiosis I meliputi 5 tahapan berikut. 1) Leptoten: kromatin memendek dan menebal (terbentuk kromosom). 2) Zigoten: sentrosom membelah menjadi dua dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Kromosom homolog berpasangan disebut bivalen/tetrad. 3) Pakiten: tiap kromosom membelah menjadi dua kromatid (duplikasi kromosom) serta sentromer masih menyatu dan belum membelah. 4) Diploten: dua kromosom homolog yang berpasangan memisahkan diri. 5) Diakinesis: dua sentriol sampai pada kutub yang berlawanan, terbentuk spindel, membran inti, dan nukleus menghilang. Adapun kromosom homolog mengatur diri di bidang ekuator merupakan tahap pada metafase I. Kromosom homolog berpisah dan kromosom bergerak menuju kutub-kutub yang berlawanan merupakan tahap pada anafase I. 14. Jawaban: d Pada waktu meiosis I terjadi reduksi jumlah kromosom dari 2n menjadi n (22 buah menjadi 11). Pada profase II terjadi duplikasi kromosom sehingga pada saat metafase II jumlah kromosom dua kali semula yaitu 22 buah. 15. Jawaban: b Pada saat metafase kromosom berjajar di bidang ekuator (bidang pembelahan) sehingga mudah untuk diamati. Terbentuknya kromatid terjadi pada fase profase. Kromatid berubah menjadi kromatin terjadi pada fase telofase. Kromatin berubah menjadi kromosom terjadi pada fase profase. Kromosom bergerak ke kutub yang berlawanan terjadi pada fase anafase.
16. Jawaban: a Pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan, perbaikan sel rusak, dan pergantian sel yang mati. Pembelahan mitosis meliputi kariokinesis dan sitokinesis. Sementara itu, pembelahan amitosis terjadi pada sel prokariotik. Pembelahan meiosis berfungsi untuk pembentukan gamet. 17. Jawaban: c Tunas tersusun dari sel-sel meristem yang aktif membelah sehingga sangat tepat untuk dijadikan bahan pengamatan pembelahan sel secara mitosis. Sementara itu, biji, daun, bunga, dan batang tersusun atas jaringan dewasa yang sudah tidak aktif membelah. 18. Jawaban: e Urutan tahapan pembentukan sel telur sebagai berikut. 1) Sel-sel primordial di dalam ovarium membentuk oogonium dengan melakukan pembelahan mitosis secara terus-menerus. 2) Oogonium melakukan pembelahan mitosis dan menghasilkan oosit primer. 3) Oosit primer membelah secara meiosis I menjadi oosit sekunder dan badan kutub primer. 4) Oosit sekunder mengalami pembelahan meiosis II dan menghasilkan ootid serta polosit. 5) Ootid akan berkembang menjadi ovum dan polosit mengalami degenerasi. Jadi, urutan pembentukan sel telur adalah 5) –4) – 2) – 1) – 3). 19. Jawaban: a Sel induk telur (oogonium) mengalami pertumbuhan menjadi oosit primer. Oosit primer bermeiosis membentuk oosit sekunder dan badan kutub primer. Badan kutub primer mengalami pembelahan membentuk dua badan kutub sekunder, tetapi ada juga yang me ngalam i degene rasi sebelum membelah. Oosit sekunder mengalami meiosis lagi membentuk badan kutub sekunder dan ootid. Badan kutub sekunder mengalami degenerasi, sedangkan ootid berkembang menjadi ovum. Jadi, sel induk dari ovum yaitu oogonium. 20. Jawaban: a Pada saat megasporogenesis, megasporosit mengalami meiosis I membentuk sepasang sel yang bersifat haploid. Selanjutnya, sel tersebut membentuk empat sel megaspora haploid.
Biologi Kelas XII
43
21. Jawaban: d Perbedaan pembelahan mitosis dan meiosis dapat dilihat dalam tabel berikut. No.
Mitosis
Meiosis
1)
Kromosom sel anak bersifat diploid (2n). Berfungsi untuk pertumbuhan. Menghasilkan 2 sel anakan. Sel anakan identik dengan sel induk. Terjadi pada sel-sel somatis.
Kromosom sel anakan bersifat haploid (n). Untuk menghasilkan sel kelamin. Menghasilkan 4 sel anakan. Sel anakan secara genetik tidak identik. Terjadi pada sel gamet.
2) 3) 4) 5)
Pembelahan meiosis II
Diferensiasi
Spermatogonium (2n)
Spermatosit primer (2n) Spermatosit sekunder Spermatid (n) (n)
Sperma (n)
23. Jawaban: e Ciri fase profase yaitu kromosomnya menebal, membran intinya tidak tampak, dan memiliki dua sentriol yang tampak menuju ke kutub yang berbeda. Kromosom berjajar di bidang ekuator pada fase metafase. Selanjutnya, kromosom homolog menuju kutub berlawanan pada fase anafase. Pada fase telofase, kromosom menipis menjadi benang kromatin dan inti sel muncul kembali. Fase interfase disebut fase istirahat. Pada saat sel diamati tampak adanya inti sel dan membran inti sel. 24. Jawaban: d Gambar tersebut menunjukkan pembelahan sel secara mitosis pada tahap metafase. Pembelahan yang terjadi setelah tahap metafase yaitu tahap anafase. Pada tahap anafase terjadi peristiwa kromatid bergerak menuju ke arah kutub-kutub yang berlawanan, benang-benang spindel memendek, dan mulai terjadi sitokinesis. Sementara itu, sinapsis antarkromosom homolog terjadi pada tahap profase I dalam pembelahan meiosis. Kromosom berduplikasi menjadi dua kromatid terjadi pada tahap profase. Terbentuk benang spindel dan kromosom menuju bidang ekuator merupakan ciri-ciri tahap metafase. Kromosom tidak tampak, tetapi butiran kromosom tampak jelas merupakan ciri-ciri pembelahan meiosis tahap profase I.
44
Pembelahan Sel
26. Jawaban: b Contoh pembelahan meiosis terjadi pada pembentukan sel spermatozoa, ovum, dan serbuk sari. Sementara itu, pembentukan zigot terjadi karena adanya fertilisasi atau pembuahan inti sel sperma dengan inti sel telur. Embrio terbentuk karena sel penyusun zigot mengalami pembelahan mitosis. 27. Jawaban: a Kandung lembaga yang masak terdiri atas 1 sel telur didampingi 2 sel sinergid di daerah mikrofil, 3 sel antipoda di kalaza, dan 2 inti kutub yang menyatu di tengah membentuk sel kutub.
22. Jawaban: d Pembelahan meiosis I
25. Jawaban: c Serbuk sari yang sudah masak akan berkecambah dan siap membuahi sel telur. Serbuk sari tersebut mengandung satu inti vegetatif dan dua inti generatif. Dengan demikian, serbuk sari yang telah masak mengandung tiga inti haploid.
28. Jawaban: e Peristiwa meiosis I terjadi pada tahap pembelahan spermatosit primer menjadi spermatosit sekunder. Sementara itu, perubahan spermatogonium menjadi spermatosit primer merupakan peristiwa mitosis. Perubahan spermatid menjadi sel sperma merupakan peristiwa diferensiasi. Pembelahan spermatosit sekunder menjadi spermatid merupakan peristiwa meiosis II. Adapun pembelahan spermatosit primer menjadi spermatid merupakan pernyataan yang salah karena spermatosit primer membelah menjadi spermatosit sekunder. 29. Jawaban: b Mikrosporogenesis terjadi di dalam kepala sari. Mikrosporogenesis diawali pembelahan meiosis. Mikrosporosit menghasilkan mikrospora. Mikrospora berkembang menjadi serbuk sari. Megasporosit menghasilkan megaspora yang membelah menjadi sel telur. 30. Jawaban: c Megasporosit mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II membentuk empat sel megaspora, tiga di antaranya kemudian mengalami degenerasi. Inti sel megaspora sisanya mengalami tiga kali kariokinesis sehingga terbentuk delapan inti haploid dalam megaspora. Selanjutnya, dari delapan inti tersebut, tiga inti di mikrofil membentuk dua sel sinergid dan satu sel telur, dua inti di tengah membentuk sel kutub, serta tiga inti di kalaza membentuk tiga sel antipoda. B.
Uraian
1. Pembelahan reduksi yaitu pembelahan sel induk diploid (2n) menghasilkan empat sel anakan yang
haploid (n). Setiap sel anakan mengandung separuh kromosom sel induk, yaitu haploid. Pembelahan ini terjadi pada proses pembentukan sel gamet (sel kelamin) yang terjadi pada organ reproduktif. Pada hewan dan manusia, sperma yang haploid dihasilkan di dalam testis dan dan sel telur haploid dihasilkan di dalam ovarium. Pada tumbuhan berbunga, sel gamet dihasilkan di dalam putik dan benang sari. 2. Materi genetik manusia berupa DNA yang terdiri atas gen-gen. DNA ini melekat pada protein histon dan membentuk benang-benang kromatin yang dapat menyerap warna. Kromatin dijumpai pada fase profase awal yang selanjutnya mengalami kondensasi menjadi kromosom. Kromosom ini memiliki set duplikasi sehingga terdiri atas dua sisi yang melekat pada bagian sentromer. Tiap sisi kromosom disebut kromatid. Pada setiap kromosom terdapat dua kromatid yang berisi materi genetik yang identik sehingga disebut kromatid bersaudara. Kromatid dan kromosom tampak dari profase akhir hingga telofase sel dan paling jelas ketika metafase sel. 3. Pada sel hewan, sitokinesis terjadi karena adanya tarikan mikrofilamen aktif dan meiosis. Tarikan terhadap membran sel ke dalam ini membentuk alur pembelahan sehingga sel terbelah dua. Sementara pada sel tumbuhan, sitokinesis terjadi akibat vesikelvesikel yang membawa materi dinding sel berkumpul di tengah sel membentuk bidang ekuator. Penyatuan vesikel ini menjadi dinding sel baru. 4. Interfase terdiri atas tiga subfase, yaitu gap-1, sintesis, dan gap-2. Saat gap-1, sel melakukan sintesis DNA, organel sel diperbanyak, dan nutrisi pembentuk DNA disiapkan. Pada fase sintesis, terjadi replikasi DNA untuk keperluan pembelahan. Setelah itu, sel bersiap memasuki pembelahan sel pada gap-2. 5. Gametogenesis pada hewan jantan disebut juga spermatogenesis. Sel primordial mengalami pembelahan mitosis berkali-kali membentuk sel spermatogonium. Sel spermatogonium (sel induk sperma) selanjutnya mengalami perkembangan dan membentuk spermatosit primer. Sel tersebut
kemudian mengalami pembelahan meiosis I membentuk dua spermatosit sekunder. Dua sel itu mengalami pembelahan meiosis II membentuk empat sel spermatid. Sel spermatid itu kemudian berkembang menjadi sperma. Proses ini terjadi di dalam testis. 6. Pada dasarnya, pembelahan sel dibedakan menjadi 2 macam, yaitu pembelahan sel secara langsung dan secara tak langsung. Pembelahan sel secara langsung jika proses pembelahan tidak didahului dengan pembentukan gelendong pembelahan dan penampakan kromosom. Adapun pembelahan sel secara tak langsung jika proses pembelahan didahului dengan pembentukan gelendong pembelahan dan penampakan kromosom. Pembelahan sel secara langsung disebut amitosis, sedangkan pembelahan secara tidak langsung meliputi pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis. 7. Pembelahan mitosis terjadi pada jaringan meristem yang terletak di ujung akar, ujung batang, maupun tunas daun. Pembelahan ini mendorong pertumbuhan primer dan sekunder tanaman. Sementara itu, pembelahan meiosis dapat kita jumpai pada sel kelamin jantan dalam kepala sari dan sel kelamin betina pada bakal buah. Dengan meiosis, kepala sari menghasilkan serbuk sari dan bakal buah menghasilkan megaspora. 8. Tahapan pembelahan sel yang ditunjukkan pada gambar adalah tahap anafase. Peristiwa-peristiwa yang terjadi pada tahap anafase sebagai berikut. a. Benang-benang spindel memendek. b. Kromatid menuju kutub berlawanan. c. Mulai terjadi sitokinesis. 9. a. b. c. d. e.
Ovum = haploid (n) Oogonium = diploid (2n) Oosit primer = diploid (2n) Oosit sekunder = haploid (n) Ootid = haploid (n)
10. Sentriol terbentuk pada tahap profase. Sentriol berguna dalam pembelahan sel dengan mengatur benang-benang spindel melakukan panarikan kromatid.
Biologi Kelas XII
45
Pola Hereditas
Hukum Mendel dan Penyimpangan Hukum Mendel
• •
Pola penurunan sifat hukum Mendel Penyimpangan terhadap hukum Mendel
Hereditas pada Manusia
• • • •
• • • • • • • • • •
46
Sifat fisik yang diturunkan Kelainan/penyakit yang diturunkan melalui autosom Kelainan/penyakit yang diturunkan melalui gonosom P e wa r is an s if a t g o lo n ga n da ra h pa d a manusia
Menerapkan sikap pantang menyerah dalam menghadapi masalah seperti sikap Mendel saat melakukan penelitian menggunakan kacang ercis. Memiliki sikap teliti dalam melakukan pengamatan tentang atavisme. Mengembangkan sikap toleransi terhadap sesama tentang perbedaan sifat fisik yang diturunkan pada manusia. Memiliki sikap komunikatif dalam menyebarkan informasi tentang penurunan sifat pada manusia. Mampu menjelaskan tentang pola penurunan sifat hukum Mendel. Mampu mengidentifikasi berbagai penyimpangan terhadap hukum Mendel. Mampu mengidentifikasi berbagai sifat fisik yang diturunkan. Mampu mengidentifikasi berbagai kelainan/penyakit yang diturunkan melalui autosom. Mampu mengidentifikasi berbagai kelainan/penyakit yang diturunkan melalui gonosom. Mampu menguraikan pola penurunan golongan darah pada manusia.
Pola Hereditas
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: b Hukum I Mendel menjelaskan bahwa pemisahan alel secara bebas terjadi saat pembentukan gamet. Setiap gamet hanya mengandung salah satu alel yang dimiliki sel induk. Pada saat pembuahan sel telur oleh sperma, saat persilangan dan pembentukan zigot terjadi pengelompokan gen secara bebas. Pada pembelahan sel tubuh tidak terjadi pemisahan gen dan pengelompokan gen secara bebas. 2. Jawaban: e P1 = % biji keriput- >< batang tinggi Genotipe = Gamet = F1
& biji
bulatbatang tinggi
bbRr bR br
BbRR BR bR
=
Gamet
BR
bR
bR
BbRR (Bulat-tinggi)
bbRR (Keriput-tinggi)
br
BbRr (Bulat-tinggi)
bbRr (Keriput-tinggi)
Jadi, persentase dihasilkan keturunan berbiji bulatbatang tinggi adalah 50%. 3. Jawaban: e P1 :
BBKK (bulat-kuning)
G :
BK
F1 :
><
bbkk (keriput-hijau) bk
BbKk (bulat-kuning)
F2 :
BbKk
><
G :
BK, Bk, bK, bk
BbKk BK, Bk, bK, bk
F2 :
bulat-kuning:bulat-hijau:keriput-kuning:keriput-hijau 9 : 3 : 3 : 1 1.800 : 600 : 600 : 200
Jadi, jumlah biji bulat-warna kuning dan biji keriputwarna hijau adalah 1.800 dan 200. 4. Jawaban: c P1 : AAbb >< aaBB (merah) (putih) G :
AaBb (ungu)
P2 :
AaBb >< AaBb (ungu) (ungu)
F2 : 9 A_B_ = ungu 3 A_bb = merah 3 aaB_ = putih 1 aabb = putih Jadi, rasio fenotipe F 2 = 9 ungu : 3 merah : 4 putih. 5. Jawaban: e P : Cc >< Cc G: C C c c F1 : CC → 25%letal Cc Cc 75% hidup cc 6. Jawaban: d P1 : CCRR >< ccrr (hitam) (albino) G CR cr F1 : CcRr (hitam) P2 : CcRr >< CcRr (hitam) (hitam)
BK
Bk
bK
bk
F2 :
BK Bk bK bk
BBKK BBKk BbKK BbKk
BBKk BBkk BbKk Bbkk
BbKK BbKk bbKK bbKk
BbKk Bbkk bbKk bbkk
&
bbK_ = keriput-kuning bbkk = keriput-hijau
Dari persilangan tersebut dihasilkan keturunan F 2 sebanyak 3.200 dengan perbandingan fenotipe 9 : 3 : 3 : 1. F2 =
aB
F1 :
Gamet
Keterangan: B_K_ = bulat-kuning B_kk = bulat-hijau
Ab
%
CR
Cr
cR
cr
CR
CCRR hitam
CCRr hitam
CcRR hitam
CcRr hitam
Cr
CCRr hitam
CCrr krem
CcRr hitam
Ccrr krem
cR
CcRR hitam
CcRr hitam
ccRR albino
ccRr albino
cr
CcRr hitam
Ccrr krem
ccRr albino
ccrr albino
Jadi, persentase keturunan yang berambut hitam sebesar =
× 100% = 56,25%.
Biologi Kelas XII
47
7. Jawaban: b Gen B (bulat) dominan terhadap gen b (kisut). Gen K (kuning) dominan terhadap gen k (hijau). P : >< & BBKK % bbkk (biji bulat-kuning) (biji kisut-hijau) G : BK bk F1 : BbKk P2 : >< & BbKk % BbKk (biji bulat-kuning) (biji bulat-kuning) G : BK BK Bk Bk bK bK bk bk F2 : Gamet BK Bk bK bk BK
BBKK
BBKk
BbKK
BbKk
Bk
BBKk
BBkk
BbKk
Bbkk
bK
BbKK
BbKk
bbKK
bbKk
bk
BbKk
Bbkk
bbKk
bbkk
Perbandingan Fenotipe
Perbandingan Genotipe
Genotipe
Fenotipe
BBKK BBKk BbKK BbKk
bulatkuning
1 2 2 4
9
BBkk Bbkk
bulathijau
1 2
3
bbKK bbKk
kisutkuning
1 2
3
bbkk
kisuthijau
1
1
Jadi, genotipe BbKk : BBKk : BbKK : BBKK = 4 : 2 : 2 : 1. 8. Jawaban: e P1 = Gamet F2 Gamet
= =
% kacang
kulit hitam Hhkk Hk, hk
><
& kacang
kulit kuning hhKk hK, hk
11. Jawaban: e Peristiwa pindah silang merupakan pemisahan atau pertukaran bagian kromatid dari sepasang kromosom homolog sehingga terbentuk individu yang merupakan perpaduan dari kedua induknya (tipe rekombinan). Peristiwa pindah silang disebabkan oleh beberapa faktor berikut. 1) Temperatur, temperatur yang kurang atau lebih dari temperatur kamar akan memperbesar kemungkinan pindah silang. 2) Umur, semakin tua umur individu, semakin besar kemungkinan terjadi pindah silang. 3) Jarak antargen, semakin jauh jarak antargen dengan gen lainnya, semakin besar kemungkinan terjadi pindah silang. 4) Zat kimia, zat kimia tertentu memperbesar kemungkinan terjadi pindah silang. 12. Jawaban: d P1 : AA >< (bunga ungu) F1 :
hK
hk
Hk
HhKk hitam
Hhkk hitam
hk
hhKk kuning
hhkk putih
Jadi, perbandingan keturunan dengan fenotipe hitam : kuning : putih adalah 2 : 1 : 1. 9. Jawaban: a P : BBMM >< bbMm (bulat-manis) (lonjong-manis) G: BM bM, bm F : BbMM (bulat-manis) BbMm (bulat-manis) Dari persilangan tersebut tampak bahwa semua keturunannya berfenotipe bulat-manis.
48
10. Jawaban: b P = walnut (R_P_) >< pea (rrP_) F1 = walnut (R_P_) : rose (R_pp) 3 : 1 Pada persilangan antara walnut (R_P_) dengan pea (rrP_) didapatkan keturunan yang berpial rose (R_pp), maka masing-masing induk pastilah mengandung gen p, jika dituliskan: P = walnut (R_Pp) >< pea (rrPp) Persilangan tersebut menghasilkan keturunan walnut dan rose dengan rasio 3 : 1, maka genotipe induk yang walnut harus (RRPp) bukan (RrPp) karena jika RrPp maka akan diperoleh keturunan yang berfenotipe rose, pea, dan single.
Pola Hereditas
P2 :
aa (bunga putih)
100 % Aa (bunga ungu) Aa >< (bunga ungu)
Aa (bunga ungu)
F2 : 1 AA (bunga ungu) 2 Aa (bunga ungu) 1 aa (bunga putih) Sifat dominansi penuh terlihat pada fenotipe dan genotipe F 2. Perbandingan genotipe F 2 pada peristiwa dominansi penuh = 1 : 2 : 1. Perbandingan fenotipe F2 pada peristiwa dominansi penuh = 3 : 1. 13. Jawaban: c Pindah silang merupakan pertukaran sebagian gengen suatu kromatid dengan gen-gen dari kromatid pasangan homolognya.
A
B
A
B
A
b
A
b
a
B
a
B
a
b
a
b
NPS =
F2 gamet rekombinan
∑ = = 0,5 ∑
14. Jawaban: a Gen G = daun berklorofil Gen g = daun tidak berklorofil Gen B = batang tinggi Gen b = batang pendek P1 = GgBb >< Ggbb G1 = GB Gb gB gb F1 =
Gb gb
Gb
%
IC
Ic
iC
ic
IC
IICC putih
IICc putih
IiCC putih
IiCc putih
Ic
IICc putih
IIcc putih
IiCc putih
Iicc putih
iC
IiCC putih
IiCc putih
iiCC berwarna
iiCc berwarna
ic
IiCc putih
Iicc putih
iiCc berwarna
iicc putih
Catatan: C = gen yang menghasilkan warna c = gen yang tidak menghasilkan warna (ayam jadi putih) I = gen yang menghalangi keluarnya warna (disebut gen penghalang) i = gen yang tidak menghalangi keluarnya warna.
Gamet
GB
gB
Gb
GGBb (hijau-tinggi)
Ggbb GgBb (hijau-pendek) (hijau-tinggi)
gb
GgBb (hijau-tinggi)
Ggbb (hijau-pendek)
ggBb (letal)
gb Ggbb (hijau-pendek) ggbb (letal)
Perbandingan keturunan yang memiliki fenotipe hijau-tinggi : hijau-pendek = 3 : 3 = 1 : 1. 15. Jawaban: c P1 = betina XbXb >< jantan XBY (kuning) (hitam) b G1 = X XB Y B b F1 = X X (betina kaliko) XbY (jantan kuning) Jadi, persentase anak kucing kaliko 50%. B.
&
:
Uraian
1. Epistasis dominan dan resesif adalah penyimpangan yang terjadi karena ada dua gen dominan yang keberadaannya menghambat pengaruh salah satu gen dominan tersebut. Contoh epistasis dominan resesif terjadi pada persilangan ayam yang memiliki warna bulu berbeda-beda, misalnya leghorn bulu putih bergenotipe IICC dengan ayam leghorn bulu putih bergenotipe iicc di mana gen I epistasis terhadap gen C dan c serta gen cc epistasis terhadap I dan i. Proses persilangannya sebagai berikut. P : % IICC >< & iicc (putih) (putih) Gamet : IC ic F1 : IiCc (putih) P2 : IiCc >< IiCc (putih) (putih)
2. Cara mengetahui genotipe bunga kertas tersebut yaitu dengan melakukan test cross (uji silang). Test cross dilakukan dengan menyilangkan individu bunga tersebut dengan induk resesif homozigot. Jika hasil uji menunjukkan fenotipe yang sama, berarti bunga tersebut bergenotipe homozigot. Jika hasil uji menunjukkan beberapa fenotipe keturunan, berarti bunga tersebut bergenotipe heterozigot. a.
Jika P :bunga merah (MM) >
b.
Jika P :bunga merah (Mm) >< bunga putih (mm) F : 50% bunga merah (Mm) 50% bunga putih (mm) Jadi, bunga tersebut bergenotipe Mm (heterozigot).
3. Kacang ercis dipilih oleh Mendel sebagai bahan penelitian karena memiliki variasi sifat yang mencolok, seperti dalam tabel berikut. Variasi Sifat Batang Warna bunga Letak bunga Warna buah Warna kulit biji Permukaan biji Warna biji
Sifat Dominan
Sifat Resesif
Tinggi Ungu Aksial Kuning Abu-abu Bulat Hijau
Rendah Putih Terminal Hijau Putih Keriput Kuning
Selain karena memiliki variasi sifat yang mencolok, kacang ercis berumur pendek, mudah tumbuh, dan mudah melakukan pernyerbukan sendiri. 4. P1 : Genotipe : Gamet :
& redep
Cc C c
><
% redep
Cc C c
Biologi Kelas XII
49
F1
:
%
c
C
CC (letal)
Cc (redep)
=
c
Cc (redep)
cc (normal)
=
a.
Perbandingan genotipe F 1 adalah CC : Cc : cc = 1 : 2 : 1 Perbandingan fenotipe F 1 adalah letal : redep : normal = 1 : 2 : 1
b.
Perbandingan genotipe F 1 hidup adalah Cc : cc = 2 : 1
c.
Kemungkinan telur yang menetas sebagai ayam normal adalah
A.
×
1. Jawaban: c Wanita carrier yang bergenotipe X HXh dapat menghasilkan 2 macam ovum, yaitu ovum X H dan ovum Xh. Jika wanita ini menikah dengan laki-laki normal (XHY), ada kemungkinan anak laki-lakinya menderita hemofilia. P : XHXh >< XHY G : XH XH Xh Y H H P : X X → & normal XHXh → & carrier XHY → % normal XhY → % hemofilia 2. Jawaban: d P = Ayah >< Ibu A O A I I (A) I IO (A) A Gamet = I I A IO IO F1 : I AIO (golongan darah A) I AI A (golongan darah A) IOIO (golongan darah O) 3. Jawaban: a Hemofilia merupakan kelainan yang ditentukan oleh gen resesif terpaut kromosom X. Diagram persilangan pria hemofilia dengan wanita normal: P1 : X HXH >< X hY F1 : %
50
Xh
Y
XH
XHXh (carrier )
XHY (normal)
XH
XHXh (carrier )
XHY (normal)
Pola Hereditas
5. a.
b.
20 = 5 butir.
Pilihan Ganda
&
×
C
&
NPS =
100%
× 100%
× 100% = 5%
Peristiwa pindah silang dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti temperatur (temperatur yang kurang atau lebih dari temperatur kamar memperbesar kemungkinan pindah silang), umur (semakin tua umur individu semakin besar kemungkinan terjadi pindah silang), jarak antargen (semakin jauh jarak antargen dengan gen lainnya, semakin besar kemungkinan terjadi pidah silang), dan zat kimia (zat kimia tertentu memperbesar kemungkinan terjadi pindah silang).
Tidak ada kemungkinan lahirnya anak pria hemofilia. 4. Jawaban: c FKU adalah kelainan genetik yang disebabkan oleh gen resesif. P = Firman >< Nani ph ph I I IPHIph ph Gamet = I IPH Iph F1 = IPH Iph (normal carrier ) Iph Iph (FKU) Jadi, kemungkinan anaknya yang menderita FKU adalah 50%. 5. Jawaban: e Penyakit atau kelainan yang diturunkan melalui gonosom adalah penyakit yang disebabkan oleh gen terpaut kromosom kelamin (kromosom X atau Y), contoh buta warna, hemofilia, dan anodontia. Adapun kelainan, seperti albino, FKU, dan anonychia adalah kelainan yang diturunkan melalui gen autosom yakni gen terpaut kromosom tubuh (AA). 6. Jawaban: d P : TtAa >< G : TA Ta tA ta F1 : &
%
TtAa TA Ta tA ta
TA
Ta
tA
ta
TA
TTAA
TTAa
TtAA
TtAa
Ta
TTAa
TTaa
TtAa
Ttaa
tA
TtAA
TtAa
ttAA
ttAa
ta
TtAa
Ttaa
ttAa
ttaa
Perbandingan fenotipe keturunan: T_A_ (tinggi-normal) = 9 T_aa (tinggi-albino) =3 ttA_ (pendek-normal) = 3 ttaa (pendek-albino) = 1
F
= PP = 1 penderita polidaktili homozigot Pp = 2 penderita polidaktili heterozigot pp = 1 berjari normal Jadi, kemungkinan keturunannya bersifat polidaktili heterozigot =
7. Jawaban: e Polidaktili adalah kelainan yang ditentukan oleh gen dominan. P1 : % Pp >< & Pp F1 : %
P
p
P
PP (polidaktili)
Pp (polidaktili)
p
Pp (polidaktili)
pp ( normal)
&
Kemungkinan lahir anak polidaktili adalah 75%. Jadi, dari kedelapan anaknya, yang kemungkinan polidaktili adalah 75% × 8 = 6 orang. 8. Jawaban: c Sifat albino ditentukan oleh alel resesif autosomal. Diagram persilangan antara pria carrier albino dengan wanita carrier albino sebagai berikut. P1 = % carrier albino >< & carrier albino Genotipe =
Aa
Aa
Gamet
=
A,a
A,a
F2
=
%
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
aa
&
Jadi, keturunan yang dihasilkan 25% normal homozigot, 50% carrier albino (normal heterozigot), dan 25% albino. 9. Jawaban: d Anak bergolongan darah O memiliki genotipe I OIO. Satu gen IO berasal dari ibunya (ibunya bergenotipe I AIO) dan satu gen I O berasal dari ayahnya. Jadi, kemungkinan golongan darah ayahnya adalah golongan A (bergenotipe I AI O) golongan B (bergenotipe IBIO), dan golongan O (bergenotipe IOIO). Jadi, pria itu bisa menolak tuduhan sebagai ayah anak tersebut jika dia bergolongan darah AB. 10. Jawaban: c Polidaktili ditentukan oleh gen dominan P. Penderita polidaktili heterozigot bergenotipe Pp. Diagram perkawinan sepasang suami istri yang mempunyai kelainan polidaktili heterozigot sebagai berikut. P
=
Gamet =
% Pp
><
& Pp
P p
↓
P p
× 100% = 50%.
11. Jawaban: c 1) Penderita gangguan mental FKU tidak dapat melakukan metabolisme fenilalanin. Fenilalanin akan tertimbun dalam darah kemudian dibuang bersama urine. Asam fenil piruvat dalam fenilalanin mengakibatkan kerusakan sistem saraf. Oleh karena itu, penderita FKU tidak boleh mengonsumsi makanan/minuman yang mengandung fenilalanin. 2) Aspartam merupakan zat aditif buatan sebagai pemanis. 3) Asam sitrat merupakan zat aditif untuk memberi rasa asam dan segar pada minuman kemasan. 4) Natrium benzoat digunakan sebagai pengawet. 5) Karmoisin adalah zat pewarna makanan buatan. 12. Jawaban: c Orang bergolongan darah RH + mempunyai antigen Rh, sedangkan orang bergolongan darah Rh – tidak mempunyai antigen Rh dalam eritrositnya. Jika ada antigen Rh masuk ke tubuh orang bergolongan darah Rh –, dalam darah orang tersebut akan terbentuk antibodi Rh. Hal ini terjadi dalam kasus: a. seorang bergolongan darah Rh – menerima transfusi darah Rh+; b. seorang ibu Rh – mengandung bayi Rh +. 13. Jawaban: b Wanita normal yang ayahnya buta warna akan memiliki genotipe XX cb. Wanita tersebut menikah dengan pria normal dengan diagram perkawinan sebagai berikut. P1 : >< & XXcb % XY Gamet : X X cb X Y F2 : wanita normal (XX) pria normal (XY) wanita carrier (XXcb) pria buta warna (XcbY) Jadi, kemungkinan akan lahir anak pria buta warna sebesar
× 100% = 25%.
14. Jawaban: c Sifat botak ditentukan oleh gen yang dipengaruhi jenis kelamin. Genoti pe BB bers if at botak. Genotipe Bb pada pria mengakibatkan sifat botak, tetapi pada wanita tidak mengakibatkan sifat botak.
Biologi Kelas XII
51
Diagram persilangan individu bergenotipe heterozigot sebagai berikut. P1 :
% Bb
><
pria botak
& Bb
wanita tidak botak
F1 : %
B
B
B
BB (pria dan wanita botak)
Bb (pria botak, dan wanita tidak botak)
b
Bb (pria botak dan wanita tidak botak)
bb (pria dan wanita tidak botak)
&
Jadi, kemungkinan anak laki-laki mereka yang mempunyai fenotipe tidak botak adalah 25%. 15. Jawaban: d P : % PpTt >< G :
PT Pt pT pt
F1 = PpTt Pptt ppTt pptt B.
& pptt
pt
3. Eritoblastosis fetalis adalah penyakit anemia parah yang mengakibatkan kematian pada bayi yang dilahirkan karena di dalam darahnya hanya ada eritroblas (eritrosit yang belum matang). Penyakit ini muncul karena perkawinan wanita Rh – dengan pria Rh+, kemudian mengandung janin Rh +. Hal ini berdampak buruk pada janin. Darah janin yang mengalir dalam tubuh ibunya melalui plasenta mengandung antigen Rh. Keadaan tersebut merangsang terbentuknya anti-Rh. Selanjutnya, anti-Rh dalam darah ibu mengalir ke tubuh janin dan mengakibatkan kerusakan sel darah merah. Biasanya janin tersebut masih dapat diselamatkan hingga lahir. Pada kehamilan kedua dan berikutnya, bayi Rh+ akan menderita eritoblastosis fetalis, bayi tersebut meninggal dalam kandungan karena eritrositnya banyak yang rusak. 4. P1 = Gamet =
= polidaktili dan perasa PTC (25%) = polidaktili dan tidak perasa PTC (25%) = normal dan perasa PTC (25%) = normal dan tidak perasa PTC (25%)
Uraian
1. Sifat yang tampak (fenotipe) individu ditentukan oleh genotipe. Sifat resesif sering tidak muncul saat berada dengan gen dominan lainnya. Sifat resesif tersebut dapat berupa sifat yang merugikan jika munc ul. Dalam keluarga, suatu individu heterozigot jika menikah dengan sesamanya dapat memunculkan sifat resesif yang dibawanya. Jadi perkawinan kerabat dekat memungkinkan munculnya sifat-sifat resesif yang tersembunyi. Berkumpulnya sifat resesif ini memungkinkan munculnya sifat-sifat fenotipe yang merugikan. 2. Gen holandrik adalah gen penyebab kelainan yang terpaut kromosom Y. Kelainan yang disebabkan gen ini hanya diturunkan kepada anak pria. Contoh kelainan yang disebabkan oleh gen holandrik yaitu hypertrychosis, hystrixgraviour , dan webbed toes. Hypertrychosis adalah tumbuhnya rambut di lubang telinga. Sifat ini dikendalikan oleh gen resesif terpaut kromosom Y. Hystrixgraviour (penyakit bulu landak) disebabkan oleh gen resesif hg yang mengakibatkan tumbuhnya rambut panjang dan kaku di seluruh tubuh. Sifat normal dikendalikan gen dominan Hg. Webbed toes merupakan kelainan tumbuhnya selaput pada jari terutama kaki seperti
52
kaki katak. Penyebabnya adalah gen resesif wt, sedangkan sifat normal dikendalikan gen dominan Wt.
Pola Hereditas
% XHY XH
& XHXh XH
><
Y Xh F1 = XHXH XHXh XHY XhY Kemungkinan anak mereka: wanita normal (XHXH) = 25% wanita carier (XHXh) = 25% pria normal (XHY) = 25% h pria hemofilia (X Y) = 25% Jadi, persentase anak pria yang menderita hemofilia sebesar 25%. 5. P
=
% KKss
>< (keriting-lebar)
Gamet = F1 = P2
=
Gamet =
F2
& kkSS
(lurus-sipit)
Ks
kS KkSs (keriting-sipit)
KkSs (keriting-sipit)
><
kkss (lurus-lebar)
KS Ks kS ks
= KkSs: Kkss : kkSs : kkss :
ks
berambut keriting bermata sipit berambut keriting bermata lebar berambut lurus bermata sipit berambut lurus bermata lebar
Jadi, keturunan mereka yang berambut lurus dan bermata sipit adalah
× 8 = 2 orang.
A.
F1
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Dari soal tersebut diketahui bahwa: P1 = AAbb (merah) >< aaBB (putih) G = Ab aB F1 = AaBb (ungu) P2 = AaBb (ungu) >< Aabb (merah) G = AB, Ab, aB, ab Ab, ab Ab
aB
ab
Ab
AABb (ungu)
AAbb (merah)
AaBb (ungu)
Aabb (merah)
ab
AaBb (ungu)
Aabb (merah)
aaBb (putih)
aabb (putih)
F2 = ungu : merah : putih = 3 : 3 : 2 2. Jawaban: a Persilangan pohon mangga buah bulat-manis (BBMM) dengan pohon mangga buah lonjong-asam (bbmm) menghasilkan F 1 dengan fenotipe buah bulat-manis (BbMm) 100%. Persilangan sesama F1 akan menghasilkan keturunan yang mempunyai fenotipe sama dengan salah satu induknya. Keturunan F2 memiliki perbandingan fenotipe 9 : 3 : 3 : 1. Pada F2 muncul empat macam sifat, yaitu buah bulat-manis (sama dengan induk), buah lonjong-asam (sama dengan induk), buah bulatasam (perpaduan sifat dari kedua induk), dan buah lonjong-manis (perpaduan sifat dari kedua induk).
Hk
hk
hK
HhKk (hitam)
hhKk (kuning)
Hhkk (hitam)
hhkk (putih)
hk
Persentase genotipe sebagai berikut. hitam : kuning : putih =
× 100% :
× 100% :
= 50% : 25% : 25% 4. Jawaban: e P = Gg >< Gg Gamet = G, g G, g
× 100%
G
g
G
GG (hijau)
Gg (hijau)
g
Gg (hijau)
gg (letal)
persentase keturunan yang hidup =
AB
Gamet
Gamet
Keturunan bergenotipe gg bersifat letal sehingga
Gamet
3. Jawaban: d P = Hhkk >< hhKk Gamet = Hk, hk hK, hk F1 =
=
× 100%
= 75%. 5. Jawaban: e Tipe induk = tubuh kelabu-sayap panjang dan tipe hitam-sayap pendek. Tipe rekombinan = tubuh hitam-sayap panjang dan tubuh kelabu-sayap pendek.
NPS = × 100% =
=
×
× 100%
100%
= 83% 6. Jawaban: c P = Gamet =
F1
=
BbKk >< BK Bk bK bk
BbKk BK Bk bK bk
Gamet
BK
Bk
bK
bk
BK Bk bK bk
BBKK BBKk BbKK BbKk
BBKk BBkk BbKk Bbkk
BbKK BbKk bbKK bbKk
BbKk Bbkk bbKk bbkk
Jadi, persentase keturunan yang bergenotipe BbKk =
×
100% = 25%.
7. Jawaban: d P : HhKk (biji hitam) >< hhKk (biji kuning) F1 : Gamet
hK
hk
HK Hk hK hk
HhKK (hitam) HhKk (hitam) hhKK (kuning) h hKk (kunin g)
HhKk (hitam) Hhkk (hitam) hh Kk (ku ning) h hkk (pu tih)
Jadi, perbandingan fenotipe F 1 adalah hitam : kuning : putih = 4 : 3 : 1.
Biologi Kelas XII
53
8. Jawaban: c Persilangan antarpohon mangga berbuah asambesar dan mangga berbuah manis-kecil. P : asam-besar >< manis-kecil mmBB MMbb F1 : F1
><
F1
MmBb
↓
MmBb
G : MB, Mb mB, mb %
MB, Mb mB, mb
MB
Mb
mB
mb
MMBB (manisbesar)
MMBb (manisbesar)
MmBB (manisbesar)
MmBb (manisbesar)
Mb
MMBb (manisbesar)
MMbb (maniskecil)
MmBb (manisbesar
Mmbb (maniskecil)
mB
MmBB (manisbesar)
MmBb (manisbesar)
mmBB (asambesar
mmBb (asambesar)
mb
MmBb (manisbesar)
Mmbb (maniskecil)
mmBb (asambesar)
mmbb (asamkecil)
MB
Perbandingan fenotipe F 2 sebagai berikut.
manis-besar : manis-kecil : asam-besar : asam-kecil 9 : 3 : 3 : 1
Jadi, persentase F 2 yang mempunyai fenotipe ukuran kecil dan rasa manis
× 100% =18,75%.
9. Jawaban: c Diagram persilangan ikan hias warna merah-ekor pendek (RRpp) dengan ikan warna hitam-ekor panjang (rrPP) sebagai berikut. P1 : RRpp >< rrPP (merah-pendek) (hitam-panjang) F1 : RrPp (merah-panjang) P2 : RrPp >< RrPp (merah-panjang) (merah-panjang) F2 : 9 R_P_ (merah-panjang) 3 R_pp (merah-pendek) 3 rrP_ (hitam-panjang) 1 rrpp (hitam-pendek) Jadi, kemungkinan keturunan ikan warna merah dan ekor pendek adalah
×
48 = 9 ekor.
10. Jawaban: e :
& kelinci
Genotipe :
54
c
ch
C
Cc (kelabu)
Cc h (kelabu)
c
cc (albino)
cc h (himalaya)
Gamet
Perbandingan fenotipe F 2 = kelabu : himalaya : albino = 2 : 1 : 1
F2 :
P1
:
MmBb (manis-besar)
P2 :
&
F1
Pola Hereditas
kelabu >< % kelinci himalaya
Cc
cc h
11. Jawaban: d P = RrPp >< rrPp (walnut ) ( pea) Gamet = RP, Rp, rP, rp rP, rp F1 = Gamet
RP
Rp
rP
rp
rP
RrPP (walnut )
RrPp (walnut )
rrPP (pea)
rrPp (pea)
rp
RrPp (walnut )
Rrpp (rose)
rrPp (pea)
rrpp (single)
Keterangan: R_P_ = walnut R_pp = rose rrP_ = pea rrpp = single
Jadi, perbandingan fenotipe keturunannya = walnut : rose : pea : single =3:1:3:1 12. Jawaban: e P = LLBB >< Gamet = LB F1 =
Bb B, b
Gamet
LB
B
LBB (telinga lebar-rambut hitam)
b
LBb (telinga lebar-rambut hitam)
Jadi, persentase fenotipe keturunannya yang bertelinga lebar-rambut hitam adalah 100%. 13. Jawaban: c P = AaBbCcDd, gen C dan gen D bertautan Gamet = ABCD, AbCD, aBCD, abCD, ABcd, Abcd, aBcd, abcd Jadi, gamet yang terbentuk sebanyak 8 macam. 14. Jawaban: a Pada peristiwa gen V terpaut gen A dan gen v terpaut gen a maka induk bergenotipe VvAa akan menghasilkan gamet VA dan va serta induk bergenotipe vvaa akan menghasilkan gamet va. Diagram persilangan kedua induk sebagai berikut.
P : G :
% VvAa
><
& vvaa
VA va
Gamet
va
VvAa vvaa Jadi, perbandingan genotipe keturunannya = VvAa: vvaa = 1 : 1.
16. Jawaban: a Buta warna merupakan kelainan menurun yang ditentukan oleh gen resesif dan terpaut kromosom X. Anak pria mewarisi gen X dari ibunya. Kelahiran anak pria buta warna menunjukkan bahwa ibunya adalah carrier atau penderita buta warna. Sementara anak wanita normal menunjukkan bahwa ibunya normal atau carrier . Perhatikan diagram beriku XXcb >< % XY carrier normal G : X X cb X Y F1 : XX = & normal (25%) cb XX = & normal carrier (25%) XY = % normal (25%) XcbY = % buta warna (25%) P
:
17. Jawaban: b P =
DdPp
><
Gamet = DP, Dp, dP, dp F1 = Gamet
DP
Dp
ddPp (letal)
dp
DdPp (dexterbertanduk)
ddPp (letal)
ddpp (letal)
Ddpp (dextertidak bertanduk)
Jadi, sapi normal-tidak bertanduk = 1, sapi normal-bertanduk = 3, sapi dexter-tidak bertanduk = 2, dexter-bertanduk = 6. 18. Jawaban: b Berdasarkan peta silsilah tersebut, orang tua X bergolongan darah O (I OI O) dan A (I AI O). Kemungkinan fenotipe dan genotipe X sebagai berikut. P = (IOIO) >< (I AIO) G= IO I A, IO F = I AIO (bergolongan darah A) IOIO (bergolongan darah O) 19. Jawaban: c P :
abu-abu >< hitam sayap panjang sayap pendek BbDd bbdd
G : BD, Bd, bD, dan bd
bd
F1 : BbDd = abu-abu-sayap panjang Bbdd = abu-abu-sayap pendek = 25 bbDd = hitam-sayap panjang = 15 bbdd = hitam-sayap pendek Jumlah keturunan sebanyak 800 ekor. Jadi, persentase gen yang mengalami pindah + silang = × 100% = × 100% = 5%.
DP, Dp, dP, dp %
&
Dp
DDPp DDpp DdPp Ddpp (normal(normal(dexter(dexterbertanduk) tidak bertanduk) tidak bertanduk) bertanduk)
AT
% aaTt
aT at
At
aT
at
aT
AaTT (normalperasa PTC)
AaTt aaTT aaTt (normal(albino(albinoperasa PTC) perasa PTC) perasa PTC)
at
AaTt (normalperasa PTC)
Aatt (normal-buta kecap)
dp
DDPP DDPp DdPP DdPp (normal(normal(dexter(dexterbertanduk) bertanduk) bertanduk) bertanduk)
dp
ddPP (letal)
20. Jawaban: a P : & AaTt >< G : AT At aT at F1 :
DP
dP
DdPP DdPp (dexter(dexterbertanduk) bertanduk)
DdPp
dP
Dp
dP
F :
15. Jawaban: e Hemofilia disebabkan oleh gen terpaut kromosom X dan bersifat resesif. P1 = ayah XhY >< ibu XHXH h Gamet = X XH Y H F1 = X Xh >< pria XHY (wanita normal carrier ) (pria normal) H h P2 = X X >< XHY (wanita normal carrier ) (pria normal) H Gamet = X XH Xh Y H H H h H h F2 = X X , X X , X Y, X Y Kemungkinan fenotipe anak-anaknya = 75% normal (bergenotipe X HXh, XHXH, dan XHY), 25% hemofilia (bergenotipe X hY).
DP
aaTt (albinoperasa PTC)
aatt (albinobuta kecap)
Perbandingan fenotipe F 1 = normal-perasa PTC : normal-buta kecap : albino-perasa PTC : albinobuta kecap = 3 : 1 : 3 : 1.
Biologi Kelas XII
55
Persentase keturunan normal-perasa PTC =
×
100% = 37,5%
Persentase keturunan normal-buta kecap =
×
100% = 12,5%
Persentase keturunan albino-perasa PTC =
×
100% = 37,5%
Persentase keturunan albino-buta kecap =
×
100% = 12,5%
21. Jawaban: e Hemofilia adalah penyakit keturunan yang dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X. Jika ada seorang pria hemofilia, sudah bisa dipastikan bahwa genotipe dari pria itu XhY. Untuk lebih jelasnya, perhatikan peta silsilah berikut ini. XH Y
XHXh
Pria normal
Wanita carrier
XHXH atau XHxh
XhY
XH Y
Wanita
Pria
Pria
normal
hemofilia
normal
22. Jawaban: e Misalnya gen terpaut kromosom X pada pria tersebut adalah G, berarti gonosom pria tersebut adalah XGY. Jika dianggap bahwa pria tersebut menikah dengan wanita normal, diagram pernikahannya sebagai berikut. P = XGY >< XX G = XG X Y F = XGX (anak wanita) XY (anak pria) Jadi, sifat pada gen terpaut kromosom X pada pria seluruhnya diwariskan kepada anak wanitanya. 23. Jawaban: b Buta warna dan hemofilia merupakan kelainan yang terpaut pada kromosom seks. Sementara itu, anonychia, albino, dan talasemia merupakan kelainan genetik yang tidak bergantung pada jenis kelamin. Gen-gen tersebut terletak pada autosom. 24. Jawaban: c Uji silang (test cross) bertujuan untuk mengetahui suatu individu bersifat homozigot atau heterozigot. Apabila hasil uji silang menunjukkan beberapa fenotipe keturunan, berarti individu yang diuji bersifat heterozigot. Sementara itu, individu yang diuji bersifat homozigot jika hasil uji silang menunjukkan fenotipe keturunan yang sama.
56
Pola Hereditas
25. Jawaban: e Diagram perkawinan: P : % Bb >< & bb G : B b b F : Bb bb Genotipe keturunan adalah Bb dan bb. Jadi, kemungkinan fenotipe keturunan sebagai berikut. a. Anak pria, sebagian botak (Bb), sebagian tidak botak (bb). b. Anak wanita, semuanya tidak botak (Bb dan bb). 26. Jawaban: e Golongan darah anak ada yang O, berarti kedua orang tuanya bergenotipe heterozigot. Bukti: P : I AIO >< IBIO G : I A, IO IB, IO F1 : I AIB, I AIO, IBIO, IOIO Fenotipe AB, A, B, O. 27. Jawaban: b P1 : & XHXh >< % X hY G : XH Xh Xh Y H h F1 : X X = anak wanita carrier XhXh = anak wanita hemofilia XHY = anak pria normal XhY = anak pria hemofilia Perbandingan fenotipe F 1 = anak wanita normal carrier : anak wanita hemofilia : anak pria normal : anak pria hemofilia = 1:1:1:1 Pernyataan yang benar sebagai berikut. 1) 25% anak wanita menderita hemofilia 2) 25% anak pria normal 3) 25% anak wanita carrier 4) 25% anak wanita hemofilia 28. Jawaban: e Anodontia ditentukan oleh gen a terpaut pada kromosom X. Diagram perkawinan sebagai berikut. P1 : X AX A >< XaY G : X A Xa Y A F1 : X Y X AXa P2 : X AXa >< X AY G : X A X A Xa Y A A F2 : X X (25%) = wanita normal X AXa (25%) = wanita normal carrier XaY (25%) = pria anodontia X AY (25%) = pria normal
Jadi, persentase cucu berjenis kelamin wanita dan tidak menderita anodontia sebesar 50% (25% normal + 25% normal carrier ). 29. Jawaban: a Buta warna ditentukan oleh gen resesif yang terpaut kromosom X. Berdasarkan diagram perkawinan tersebut diketahui bahwa anak pria mengalami kelainan buta warna dan bergenotipe X cbY. Ayah normal memiliki genotipe XY. Hal ini berarti gen pembawa sifat buta warna diperoleh dari ibu. Dengan demikian, ibu bersifat carrier buta warna dengan genotipe XX cb. 30. Jawaban: c Berdasarkan pada soal tersebut yang mengalami kelainan genetik hanya seluruh anggota keluarga yang berjenis kelamin pria, sedangkan yang berjenis kelamin wanita tidak mengalami kelainan. Hal ini menunjukkan adanya gen yang terpaut pada kromosom Y. B.
Uraian
1. Gen-gen komplementer adalah gen yang saling berinteraksi dan saling melengkapi sehingga memunculkan fenotipe tertentu. Apabila ada salah satu gen tidak hadir, karakter fenotipe tersebut tidak muncul atau tidak sempurna. Contoh persilangan pada warna bunga Lathyrus odoratus. Terdapat dua gen yang saling berinteraksi dalam memunculkan pigmen bunga. P = CCpp >< ccPP (putih) (putih) G = Cp cP F1 = CcPp (ungu) Perbandingan fenotipe: 100% ungu Perbandingan genotipe: 100% CcPp P2 = CcPp >< CcPp (ungu) (ungu) G = CP, Cp, cP, cp CP, Cp, cP, cp F2 = %
CP
Cp
cP
cp
CP
CCPP ungu
CCPp ungu
CcPP ungu
CcPp ungu
Cp
CCPp ungu
CCpp putih
CcPp ungu
Ccpp putih
cP
CcPP ungu
CcPp ungu
ccPP putih
ccPp putih
cp
CcPp ungu
Ccpp putih
ccPp putih
ccpp putih
&
Jadi, perbandingan fenotipe F 2 = ungu : putih = 9 : 7.
2. Pada kucing, gen penentu warna rambut terpaut pada kromosom X. Akibatnya, kucing kaliko selalu berkelamin betina. Namun, kadang-kadang ada kucing kaliko yang berjenis kelamin jantan. Kucing tersebut mempunyai kelebihan kromosom X karena adanya nondisjunction selama induknya jantan membentuk gamet. Diagram perkawinan sebagai berikut. P : & X bXb >< % X BY G : Xb XBY O B b F1 : X X Y XbO (jantan kaliko) (betina kuning)
3. P1 = Gamet = F1
=
XMXM XM
><
XmY Xm
Y XMXm
XMY P2 = XMXm >< XMY Gamet = XM XM Xm Y M M F2 =X X : XMXm : XmY : XMY Jadi, perbandingan fenotipe keturunannya adalah 2 betina mata merah : 1 jantan mata putih : 1 jantan mata merah. 4. a.
b.
P = Dd >< Dd G = D D d d F1 = DD = 1 Dd = 2 dd = 1 Perbandingan genotipe F1 = DD : Dd : dd = 1 : 2 : 1 Perbandingan fenotipe F 1 = normal : dexter : letal =1:2:1 Anak sapi dexter homozigot memiliki kaki yang sangat pendek dan muka seperti anjing bulldog. Anak sapi tersebut biasanya lahir dalam keadaan mati atau hidup dalam waktu singkat.
5. Diagram perkawinan keluarga Ibu Melati sebagai berikut. Berdasarkan golongan darah sistem ABO: P = & A >< % O A A I I IOIO A O F1 = I I = golongan darah A atau P = I AIO IOIO F1 = I AIO = golongan darah A IOIO = golongan darah O Berdasarkan golongan darah MN: P = & M >< % M IMIM IMIM Biologi Kelas XII
57
F1 = IMIM = golongan darah M Berdasarkan golongan darah dari sistem Rh: P = & Rh – >< % Rh – rr rr – F1 = rr = Rh Diagram perkawinan keluarga Ibu Mawar dengan suaminya sebagai berikut. Berdasarkan golongan darah sistem ABO: P = & AB >< % O I AIB IOIO F1 = I AIO = golongan darah A IBIO = golongan darah B Berdasarkan golongan darah MN: P = & M >< % MN IMIM IMIN F1 = IMIM = golongan darah M IMIN = golongan darah MN Berdasarkan golongan darah dari sistem Rh –: P = & Rh+ >< % Rh – RR rr + F1 = Rr = Rh atau P = Rr >< rr + F1 = Rr = Rh rr = Rh – Berdasarkan diagram di atas, keluarga Ibu Mawar tidak mungkin mempunyai anak bergolongan darah O. Jadi, bayi tersebut memang telah tertukar dan bayi Q sebenarnya anak keluarga Ibu Melati. 6. Sifat hemofilia ditentukan oleh gen resesif h homozigot terpaut kromosom X. Pria dan wanita berpeluang sama menderita hemofilia. Pada perkawinan wanita carrier hemofilia dengan pria hemofilia, diperoleh hasil sebagai berikut. %
Xh
Y
XH
XHXh (wanita carrier )
XH Y (pria normal)
Xh
XhXh
Xh Y
(wanita hemofilia)
(pria hemofilia)
&
Namun, wanita hemofilia jarang ditemui hidup sampai dewasa. Umumnya mereka meninggal pada saat menstruasi pertama. 7. Bayi pertama selamat, tetapi bayi kedua dan seterusnya tidak pernah selamat karena darah janin akan masuk ke darah ibu lewat plasenta yang mengakibatkan darah ibu membentuk antigen Rh +. Jika ibu mengandung bayi kedua, darah janin akan dianggap sebagai benda asing yang akan dihancurkan oleh antigen Rh + sehingga eritrosit bayi banyak yang rusak. Akibatnya, bayi akan meninggal dunia.
58
Pola Hereditas
8. Diketahui: 1) Anak pria buta warna = XcbY 2) Anak wanita buta warna = XcbXcb Berdasarkan sifat genetik yang diturunkan kepada anaknya maka dapat diambil kesimpulan bahwa: 1) Ayah = buta warna (XcbY) 2) Ibu = carrier buta warna (XXcb) atau buta warna (XcbXcb) Diagram perkawinan sebagai berikut. P : & XXcb G : X, Xcb F1 : XXcb XY XcbXcb XcbY
1)
2)
P : G :
&
→ & carrier → % normal → & buta warna → % buta warna
XcbXcb >< Xcb
F1 : XcbY XcbXcb
% XcbY Xcb, Y
><
XcbY Xcb Y → % buta warna → & buta warna
9.
%
Fenotipe Genotipe Pria TT Tt tt
Wanita
Telunjuk pendek Telunjuk pendek Telunjuk panjang
Telunjuk pendek Telunjuk panjang Telunjuk panjang
Jadi, kemungkinan munculnya individu pria berjari pendek lebih tinggi dibanding wanita. 10. Diketahui: Genotipe orang nomor 5 = X HXh (wanita carrier ) Genotipe orang nomor 7 = XHXH (wanita normal) Genotipe orang nomor 8 = X hY (pria hemofilia) Genotipe orang nomor 9 = X HY (pria normal) Genotipe orang nomor 10= X HXh (wanita carrier ) Berdasarkan genotipe-genotipe tersebut dapat disusun diagram perkawinan berikut. P1 :
% XhY
G1 :
Xh Y
(1)
><
& XHXH (2)
XH
F1 : XHXh (5) XHY (3 dan 4) P2 :
& XHXh (5)
G2 :
XH Xh
F2 : XHXH XHXh XHY XhY
><
% XHY
XH Y
= wanita normal (7) = wanita carrier (10) = pria normal (9) = pria hemofilia (8)
(6)
Mutasi
Macam-Macam Mutasi dan Dampaknya Bagi Manusia
• • • • •
•
• • • • • • •
Pengertian mutasi Macam-macam mutasi berdasarkan letak sel yang mengalami mutasi Macam-macam mutasi berdasarkan tempat terjadinya Macam-macam mutasi berdasarkan penyebabnya Dampak mutasi bagi kehidupan
Menunjukkan sikap kerja sama dalam menyelesaikan tugas tim/ kelompok yang telah diberikan, misalnya berpartisipasi aktif dalam mengerjakan tugas mengenai kode-kode genetik dan hasil terjemahan. Menunjukkan sikap rasa ingin tahu dalam berbagai hal, misalnya mencari tahu mengenai dampak-dampak mutasi bagi kehidupan. Menerapkan sikap kreatif dalam memanfaatkan dampak positif dari mutasi, misalnya menciptakan semangka tanpa biji. Mampu menjelaskan pengertian mutasi. Mampu mengidentifikasi macam-macam mutasi berdasarkan letak sel yang mengalami mutasi. Mampu mengidentifikasi macam-macam mutasi berdasarkan tempat terjadinya. Mampu mengidentifikasi macam-macam mutasi berdasarkan penyebabnya. Mampu menjelaskan dampak mutasi bagi kehidupan.
Biologi Kelas XII
59
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Mutasi merupakan peristiwa perubahan materi genetik (DNA) pada organisme. Mutasi selain mendatangkan dampak merugikan juga mendatangkan banyak keuntungan bagi yang bisa memanfaatkan. Kelainan akibat mutasi ada yang dapat diwariskan dan ada yang tidak diwariskan pada keturunannya, bergantung pada jenis kromosom yang termutasi. Mutasi terjadi pada tingkat gen dan kromosom. Mutasi dapat terjadi pada kromosom tubuh maupun kromosom kelamin. 2. Jawaban: b Jika formaldehida terakumulasi di dalam tubuh, fraksi formaldehida akan berikatan secara stabil dengan makromolekul seperti DNA menjadi sebuah ikatan silang (cross linked ). Ikatan protein ini mengakibatkan kekacauan informasi genetik yang dapat memunculkan mutasi genetik. Insektisida mengandung DDT (dichloro-diphenyl-trichloroethane) dapat memicu mutasi genetik pada asam nukleat seperti DNA. Kedua bahan yang dapat mengakibatkan mutasi tersebut disebut mutagen. 3. Jawaban: d Peristiwa nonsense mutation dapat terjadi apabila substitusi suatu basa nitrogen mengubah asam amino menjadi kodon stop. Substitusi basa C dengan basa G pada kodon ke-4 akan mengubah UAC (tirosin) menjadi UAG (kodon stop). Sementara itu, substitusi basa A dengan basa G pada kodon ke-2 akan mengubah CGA menjadi CGG tetapi tetap menghasilkan asam amino yang sama yaitu arginin. Substitusi basa C dengan basa A pada kodon ke-3 akan mengubah GUC menjadi GUA tetapi tetap menghasilkan asam amino yang sama yaitu valin. Substitusi basa G dengan basa A pada kodon ke-5 akan mengubah CAG menjadi CAA tetapi tetap menghasilkan asam amino yang sama yaitu glutamin. Substitusi yang tetap mengode asam amino sama dinamakan silent mutation. Substitusi basa G dengan basa U pada kodon ke-3 akan mengubah GUC (valin) menjadi UUC (fenilalanin). Substitusi yang mengakibatkan perubahan jenis asam amino dinamakan missense mutation. 4. Jawaban: c Ciri-ciri mutasi titik yaitu terjadi perubahan susunan basa nitrogen, dapat disebabkan oleh peristiwa delesi basa nitrogen, dan mutasi yang terjadi pada suatu lokus tidak memengaruhi lokus lain pada kromosom tersebut. Sementara itu, perubahan
60
Mutasi
struktur dan jumlah kromosom serta terjadi perubahan susunan kromosom merupakan ciri-ciri mutasi kromosom. 5. Jawaban: a Mutasi diam terjadi apabila perubahan kodon tidak memberikan perubahan pada sintesis protein. Mutasi diam terjadi dalam penggantian basa sitosin dengan basa adenin karena kodon GGC dan GGA samasama mengode glisin. Sementara itu, peristiwa mutasi salah arti terjadi apabila terjadi perubahan kodon akibat penggantian jenis basa N sehingga menghasilkan pembentukan asam amino yang berbeda. Kondisi ini mengakibatkan protein yang dibentuk juga berubah. Adapun mutasi tanpa arti ( nonsense mutation) terjadi apabila terjadi perubahan kodon asam amino menjadi kodon stop. Mutasi pergeseran kerangka terjadi jika ada pengurangan/ penambahan basa N sehingga mengakibatkan pergeseran ”pembacaan” pesan pada kode genetik. 6. Jawaban: d Gambar pada soal termasuk mutasi gen karena peristiwa insersi (adisi). Kejadian ini mengakibatkan pergeseran pembacaan pesan pada kode genetik. 7. Jawaban: d Gambar pada soal terlihat bahwa terjadi duplikasi alel B sehingga susunannya berubah, semula ABCD menjadi ABBCD. Sementara itu, delesi adalah patahnya fragmen kromosom dan hilang. Jika fragmen patahan tersebut bergabung dengan kromosom homolognya, terjadi duplikasi. Jika fragmen patahan menempel pada kromosom nonhomolog, terjadilah translokasi. Terputusnya kromosom pada dua patahan dan patahan bergabung kembali dengan urutan terbalik disebut inversi. Adapun katenasi terjadi karena ujung kromosom homolog saling mendekat sehingga membentuk lingkaran. 8. Jawaban: c Penggantian basa nitrogen pada kodon yang mengode lisin akan berubah menjadi kodon stop. Peristiwa ini disebut mutasi tanpa arti (nonsense mutation). Akibatnya, translasi akan dihentikan pada kodon tersebut sehingga rantai polipeptida menjadi lebih pendek dibandingkan polipeptida normal. 9. Jawaban: a Mutasi diam terjadi apabila terjadi penggantian basa nitrogen pada kodon, tetapi tidak mengubah jenis asam amino yang diterjemahkan oleh kodon tersebut. Penggantian basa nitrogen yang tidak
mengubah hasil sintesis protein di atas, yaitu kodon UAC hanya dapat diganti oleh kodon UAU yang sama-sama mengode tirosin. Kodon UCC mengode serin, CAC mengode histidin, UUC mengode fenilalanin, dan ACC mengode aspirin. 10. Jawaban: b Hilangnya bagian dari sebuah kromosom merupakan mutasi kromosom melalui mekanisme delesi. Sementara itu, inversi adalah kerusakan struktur kromosom karena kromosom memiliki urutan gen yang terbalik. Duplikasi merupakan rusaknya struktur kromosom karena kromosom memiliki gen-gen yang berulang. Translokasi adalah kerusakan struktur kromosom karena pindahnya potongan sebuah kromosom ke potongan kromosom nonhomolog. Adisi adalah peristiwa penambahan basa pada rantai DNA. 11. Jawaban: d Sindrom Edwards disebabkan oleh peristiwa gagal berpisah autosom nomor 18 pada proses pembentukan sel telur. Oleh karena itu, formula kromosomnya 2n + 1. Kariotipe sindrom Edwards 45 A + 18 + XX atau 45 A + 18 + XY. Adapun sindrom Klinefelter terjadi karena sel telur yang membawa kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom XY atau sel telur yang membawa kromosom XX dibuahi oleh sperma yang membawa kromosom Y. Sindrom Down terjadi akibat kelebihan kromosom pada kromosom nomor 21 sehingga setiap sel tubuh memiliki 47 kromosom. Sindrom Jacob terjadi karena sel telur (X) dibuahi oleh sperma YY (akibat gagal berpisah). Sindrom Turner terjadi karena sel telur yang tidak mengandung kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom X sehingga formula kromosomnya 2n – 1. 12. Jawaban: b Rantai DNA menjadi lebih pendek, fungsi protein yang disintesis menjadi berubah, pengkodean asam amino akan berubah merupakan pengaruh yang ditimbulkan akibat nonsense mutation. Adapun struktur kromosom menjadi rusak dan jumlah kromosom menjadi berkurang merupakan akibat adanya mutasi kromosom. 13. Jawaban: e Kolkisin merupakan mutagen kimiawi yang mengakibatkan tanaman bersifat poliploid yang menghasilkan buah tanpa biji sehingga tanaman menjadi steril, tidak dapat diperbanyak secara generatif. Kelebihan tanaman poliploid antara lain pertumbuhannya cepat, morfologi tanaman lebih baik dibanding tanaman biasa, buah besar, lebih
manis, kandungan gizi tidak turun bahkan dapat meningkat serta menghasilkan buah tanpa biji. 14. Jawaban: c Sindrom Jacobs terjadi karena sel telur X dibuahi oleh sperma YY (gagal berpisah) sehingga terjadi kelebihan kromosom Y. Dengan demikian, penderita sindrom Jacobs memiliki kariotipe 47 XXY. Sementara itu, kariotipe penderita sindrom Down adalah 47 XX atau 47 XY. Kariotipe penderita sindrom Patau adalah 47 XX atau 47 XY. Kariotipe sindrom Klinefelter adalah 47 XXY. Adapun kariotipe sindrom Turner adalah 45 XO. 15. Jawaban: d Sumber mutasi (mutagen) dapat berasal dari alam (mutasi alami) dan manusia (mutasi buatan). Pilihan a, b, c, dan e merupakan mutasi yang disebabkan oleh usaha manusia/sengaja dilakukan. Sementara itu, pilihan d adalah mutasi yang disebabkan oleh mutagen alami yaitu matahari. Radiasi ultraviolet sinar matahari merupakan peristiwa alami sehingga disebut mutagen alami. B. Uraian 1. Jika terjadi penggantian pada basa nitrogen ke-12 dengan basa adenin maka urutan rantai basa nukleotida berubah seperti berikut. AUC AAA GCA CAA Ile Lis Ala Glu
CUC Leu
UAG Stop
CAA dan CAG mengode asam amino yang sama yaitu glutamin. Peristiwa ini disebut dengan mutasi diam (silent mutation). Mutasi diam terjadi apabila perubahan kodon tidak memberikan perubahan pada sintesis protein. 2. Tidak. Kanker kulit adalah salah satu penyakit yang bisa disebabkan oleh mutasi pada sel somatik yaitu sel kulit. Suatu kelainan hanya dapat diwariskan pada keturunannya apabila mutasi terjadi pada sel gamet/kelamin. Jadi, kanker kulit kemungkinan besar tidak akan diturunkan kepada anak-anaknya. 3. Sindrom Klinefelter terjadi karena sel telur yang membawa kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom XY atau sel telur yang membawa kromosom XX dibuahi oleh sperma yang membawa kromosom Y, kariotipenya 47 XXY. Sindrom Klinefelter memiliki ciri-ciri sebagai berikut. a. Tumbuh payudara. b. Pertumbuhan rambut kurang. c. Lengan dan kaki panjang. d. Suara seperti wanita. e. Testis kecil. f. Bersifat steril. g. Tuna mental.
Biologi Kelas XII
61
4.
Pria normal 46A XY
23X
23Y
Wanita normal 46A XX
24XX
22 45 YO
47 XXY
47 XXX
45 XO
Jadi, kelainan yang mungkin akan diderita oleh keturunannya sebagai berikut. 1) 47 XXY → sindrom Klinefelter. 2) 47 XXX → sindrom Triple-X (Metafemale). 3) 45 XO → sindrom Turner. 4) 45 YO → letal.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c Mutasi gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel kelamin sehingga akan diwariskan pada keturunannya. Sementara itu, mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel soma (tubuh). Mutasi kromosom adalah mutasi yang terjadi pada kromosom. Mutasi spontan atau mutasi alami adalah mutasi yang terjadi secara tidak sengaja atau terjadi dengan sendirinya di alam. Jadi, bisa menyerang bagian tubuh manapun tidak hanya pada sel kelamin. 2. Jawaban: c Delesi pada mutasi kromosom adalah pengurangan bagian kromosom akibat patah dan hilang. Dengan demikian, terjadi perubahan susunan gen dan pengurangan jumlah gen dalam kromosom. Sementara itu, berkurangnya basa N pada gen dan susunan basa nitrogen berubah merupakan ciri dari delesi yang terjadi pada mutasi gen. 3. Jawaban: a Sindrom Klinefelter merupakan kelainan yang disebabkan oleh sel telur yang membawa kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom XY atau sel telur yang membawa kromosom XX dibuahi oleh sperma yang membawa kromosom Y. Pembuahan tersebut mengakibatkan trisomi dengan kelebihan kromosom X yang diderita oleh pria. Sindrom Klinefelter ditandai dengan testis tidak berkembang, aspermia (bersifat steril/mandul), suara mirip wanita, tumbuh payudara, lengan dan kaki panjang, serta tuna mental. Sementara itu, sindrom Jacobs merupakan trisomi pada kromosom seks
62
Mutasi
5. Beberapa dampak positif mutasi sebagai berikut. a. Dapat digunakan untuk mendapatkan produk unggul suatu tanaman, misal semangka tanpa biji dengan menambahkan kolkisin. b. Dapat digunakan untuk mengembangkan penelitian-penelitian tentang kanker. c. Dapat pula dimanfaatkan untuk mengadakan penelitian mengenai penanganan suatu penyakit. Beberapa dampak negatif mutasi sebagai berikut. a. Pada mutasi tingkat tinggi dapat mengakibatkan kematian. b. Menimbulkan banyak sindrom dan penyakit. c. Beberapa penyakit akibat mutasi dapat diwariskan kepada keturunannya.
dengan kelebihan kromosom Y pada pria. Sindrom Jacobs ditandai dengan sifat antisosial dan agresif, berperawakan tinggi, serta suka melawan hukum. Sindrom Turner terjadi akibat kehilangan satu kromosom X dan diderita oleh wanita. Sindrom Turner ditandai dengan tinggi badan pendek, payudara dan rambut kelamin tidak tumbuh, serta tanda kelamin sekunder tidak tumbuh. Sindrom Down dikarenakan oleh trisomi pada autosom nomor 21. Sindrom Down ditandai oleh kepala lebar, wajah bulat, mulut selalu terbuka, hidung besar, mata sipit, bibir tebal, dan IQ rendah. Adapun sindrom Patau dikarenakan oleh trisomi pada autosom nomor 13. Ciri-ciri sindrom Patau yaitu polidaktili, mata kecil, mempunyai celah bibir, cacat mental, dan tuli. 4. Jawaban: b Anemia sel sabit merupakan salah satu penyakit yang diakibatkan oleh mutasi gen melalui mekanisme substitusi basa. Suatu triplet CTT pada rantai DNA hemoglobin normal mengalami mutasi gen yaitu penggantian basa T tengah pada triplet CTT dengan basa A. Kesalahan pada triplet DNA mengakibatkan kesalahan pula pada kodon mRNA yang seharusnya GAA menjadi GUA yang mengode asam amino valin. Kesalahan inilah yang mengakibatkan hemoglobin pada sel darah merah berbentuk sabit. 5. Jawaban: d Mutasi pada sel gamet dapat diturunkan kepada keturunannya. Kemungkinan besar sel gamet ayah mengalami perubahan informasi genetik. Sementara itu, radiasi pada sel soma dapat mengakibatkan mutasi. Mutasi yang terjadi pada sel soma tidak
diwariskan kepada keturunannya. Radiasi sinar UV hanya mengakibatkan mutasi somatik sehingga sifat hasil mutasi tidak diwariskan. 6. Jawaban: d a. Substitusi basa A dengan basa U pada kodon ke-3 akan tetap mengode asam amino prolin. Dalam kasus ini telah terjadi silent mutation. b. Substitusi basa A akhir dengan basa G pada kodon ke-5 akan tetap terbentuk kodon stop. Dalam kasus ini telah terjadi silent mutation. c. Substitusi basa C akhir dengan basa U pada kodon ke-4 akan tetap mengode asam amino treonin. Dalam kasus ini telah terjadi silent mutation. d. Substitusi basa G tengah dengan basa U pada kodon ke-2 akan mengode asam amino baru yaitu valin. Dalam kasus ini telah terjadi missense mutation. e. Substitusi basa A dengan basa C pada kodon ke-3 akan tetap mengode asam amino prolin. Dalam kasus ini telah terjadi silent mutation. 7. Jawaban: e Frameshift mutation adalah suatu peristiwa pergeseran triplet pada saat translasi yang mengubah kerangka pesan genetik yang disampaikan mRNA. Peristiwa ini disebabkan oleh delesi maupun adisi basa nitrogen pada gen tunggal, bukan melalui substitusi basa. Oleh karena pergeseran yang berkelanjutan pada triplet-triplet selanjutnya maka umumnya frameshift mutation memberikan efek yang lebih berbahaya dibandingkan mutasi gen melalui substitusi basa nitrogen. Dampak frameshift mutation tidak akan merusak sentromer atau bagian kromosom, karena mutasi ini terjadi pada tingkat gen tunggal. 8. Jawaban: b Hilangnya basa U pada triplet AUG mengakibatkan pergeseran pembacaan kode genetik. Peristiwa ini disebut dengan mutasi pergeseran kerangka. 9. Jawaban: a Delesi terminal adalah patahnya kromosom yang mengakibatkan sebagian kehilangan gen di dekat ujung sehingga telomer hilang. Peristiwa delesi terminal ditunjukkan pada pilihan a. Adapun pilihan b menunjukkan peristiwa delesi interkalar. Pilihan c menunjukkan peristiwa inversi. Pilihan d dan e menunjukkan peristiwa duplikasi. 10. Jawaban: d Inversi merupakan perubahan struktur kromosom yang disebabkan oleh patahnya kromosom yang diikuti dengan penyisipan kembali patahan tersebut dengan urutan terbalik. Pilihan jawaban a adalah peristiwa mutasi gen melalui mekanisme adisi.
Pilihan jawaban b adalah peristiwa mutasi kromosom dengan mekanisme delesi. Pilihan jawaban c adalah peristiwa mutasi kromosom dengan mekanisme duplikasi. Pilihan jawaban e adalah peristiwa mutasi kromosom melalui mekanisme translokasi. 11. Jawaban: e Mutasi diam termasuk mutasi gen. Mutasi gen merupakan mutasi yang terjadi pada susunan basa nukleotida pada molekul gen. Terjadinya perubahan susunan basa N dalam gen tidak mengubah hasil sintesis protein karena asam amino tetap sama disebut dengan mutasi diam. Adapun perubahan susunan gen dalam kromosom merupakan ciri mutasi kromosom. Perubahan kodon yang mengakibatkan terbentuknya kodon stop merupakan mutasi tanpa arti. 12. Jawaban: b Jika basa N yang bertanda panah diganti dengan basa sitosin, tidak akan mengubah protein yang dihasilkan karena kodon UUU dan UUC samasama menghasilkan asam amino fenilalanin. Mutasi demikian ini disebut mutasi diam. 13. Jawaban: d Perubahan genetik pada gen yang mengakibatkan terbentuknya kodon stop disebut dengan mutasi tanpa arti. Mutasi ini mengakibatkan translasi protein terhenti bukan pada tempatnya. Kodon yang berfungsi sebagai kodon stop terdiri atas 3 macam yaitu UGA, UAG, dan UAA. Adapun kodon UGC mengode sistein dan AUG mengode metionin. 14. Jawaban: d Berdasarkan skema pada soal, terjadi substitusi guanin dengan sitosin pada kodon ke-2. Guanin merupakan basa dari purin, sedangkan sitosin merupakan basa pirimidin. Dengan demikian, terjadi substitusi purin dengan pirimidin. Peristiwa semacam ini disebut dengan transversi. Sementara itu, substitusi yang terjadi pada basa dengan golongan yang sama seperti purin dengan purin, pirimidin dengan pirimidin disebut dengan transisi. Peristiwa insersi terjadi pada tingkat gen di mana terjadi penambahan basa N. Lain halnya dengan inversi yang terjadi pada kromosom yaitu kromosom patah, kemudian patahan kromosom kembali terpasang dengan urutan terbalik. Translokasi terjadi jika bagian kromosom patah kemudian patahannya menempel pada kromosom yang bukan homolognya. 15. Jawaban: b Pada gambar terlihat ada perubahan urutan gen pada kromosom setelah mengalami mutasi. Hal ini terjadi sebagai akibat dari patahnya fragmen
Biologi Kelas XII
63
kromosom. Bagian kromosom AB terpotong dan kemudian menempel kembali dengan urutan yang terbalik yaitu BA. Peristiwa ini disebut dengan inversi. Apabila patahan AB terlepas dari kromosom dan menempel pada kromosom homolognya maka terjadi duplikasi. Jika fragmen AB terpotong dari kromosom dan menghilang, kromosom menjadi kekurangan gen pada kromosomnya. Peristiwa ini disebut delesi. Apabila potongan fragmen AB melekat pada kromosom nonhomolog disebut translokasi. Katenasi terjadi apabila ujung-ujung kromosom homolog yang melekat menjadi satu dan berbentuk seperti cincin. 16. Jawaban: d Penderita sindrom Turner memiliki kromosom 45 XO, artinya telah terjadi kehilangan 1 kromosom kelamin. Peristiwa ini termasuk mutasi kromosom. Pada penderita sindrom Turner, kromosom yang hilang adalah kromosom kelamin Y. Jadi, sindrom Turner terjadi akibat mutasi kromosom tipe aneuploidi monosomi pada kromosom kelamin. 17. Jawaban: e Ciri-ciri sindrom Down di antaranya sebagai berikut. 1) Kromosom autosom nomor 21 mengalami trisomi. 2) Kepala lebar, wajah bulat, dan mulut terbuka. 3) Hidung besar dan lebar. 4) Mata sipit miring ke samping. 5) Bibir tebal, lidah menjulur, air liur menetes, serta gigi-gigi kecil dan jarang. Adapun tulang tengkorak lonjong dan rahang bawah rendah, serta kedudukan telinga rendah dan tidak wajar merupakan ciri-ciri sindrom Edwards. 18. Jawaban: a Mutasi pada dasarnya mengubah susunan gen atau kromosom. Perubahan ini dapat mengakibatkan perubahan produk gen dan akhirnya perubahan fenotipe. Perubahan tersebut dapat menguntungkan dan dapat pula merugikan. Mutasi yang menguntungkan antara lain munculnya varietas baru yang lebih unggul, baik hewan maupun tumbuhan. Sebagai contoh, padi hasil radiasi lebih tahan terhadap hama dan memiliki masa panen yang lebih cepat. Di samping memberikan hal yang menguntungkan, mutasi juga dapat merugikan di antaranya dapat mengakibatkan punahnya plasma nutfah tertentu. 19. Jawaban: d Aloploipoidi adalah proses memperoleh kromosom poliploid yang berasal dari spesies yang berbeda, sedangkan apabila berasal dari spesies yang sama disebut autopoliploidi. Pengertian poliploidi sendiri adalah individu dengan jumlah set kromosom lebih dari 3n. 64
Mutasi
20. Jawaban: e Jumlah kromosom gamet hasil dari proses nondis junction saat meiosis II adalah n + 1, n – 1, dan n. Jumlah kromosom gamet hasil nondisjunction saat meiosis I adalah n + 1 dan n – 1. 21. Jawaban: e Gambar pada soal terlihat bagian kromosom DEF patah dan patahan kromosom menempel pada kromosom nonhomolognya. Sementara itu, potongan fragmen DEF menempel pada kromosom homolognya maka disebut dengan duplikasi. Jika potongan fragmen DEF menempel kembali pada kromosom semula dengan urutan terbalik yaitu FED disebut inversi. Jika ujung-ujung kromosom homolog bergabung menjadi satu sehingga berbentuk lingkaran disebut dengan katenasi. Jika fragmen DEF putus dan hilang disebut dengan delesi. 22. Jawaban: c Biji merupakan alat perkembangbiakan generatif bagi tanaman. Tanaman yang menghasilkan buah tanpa biji menyebabkan tanaman tersebut kehilangan alat perkembangbiakan generatifnya, yaitu biji. 23. Jawaban: c Keadaan normal suatu individu adalah 2n (PP QQ RR), sehingga n = P Q R. Namun, karena adanya mutasi terjadi pelipatgandaan set kromosom menjadi PPPP QQQQ RRRR = 4 × n. Jumlah kromosom setelah mengalami mutasi adalah 4n (tetraploid). 24. Jawaban: b Perbedaan antara mutasi induksi dan mutasi alami sebagai berikut. No.
Mutasi Induksi
Mutasi Alam
1)
Mutagen berupa sinar X, alfa, beta, dan gamma.
2)
Perubahan terjadi secara cepat dan acak.
3)
Sengaja dibuat dengan campur tangan manusia.
4)
Menguntungkan bagi manusia.
Mutagen berupa sinar kosmis, radioaktif alam, dan sinar UV. Perubahan terjadi secara lambat tetapi pasti. Terjadi secara alami tanpa campur tangan manusia. Lebih banyak merugikan.
25. Jawaban: b Sindrom Metafemale terjadi karena sel telur yang mengandung kromosom XX (akibat gagal berpisah) dibuahi oleh sperma X. Kariotipenya 44A + XXX diderita oleh wanita. Ciri-cirinya yaitu payudara tidak berkembang, menstruasi tidak teratur dan steril, mengalami gangguan mental, serta pada umumnya tidak berusia panjang. Sementara itu, kaki pendek dan kariotipe 2n – 1 merupakan ciri-ciri sindrom Turner.
26. Jawaban: b Pada budi daya semangka tanpa biji, pemberian kolkisin pada tunas dan perendaman biji semangka ke dalam kolkisin dapat mencegah terbentuknya benang-benang spindel selama mitosis. Tanpa benang spindel, kromatid-kromatid tidak dapat dipisahkan. Hal itu dapat mengakibatkan melipatgandanya jumlah kromosom, misal 3n (triploid). 27. Jawaban: d Cys (sistein) dikodekan oleh kodon UGU dan UGC. Jadi, akan terjadi substitusi basa yang mengakibatkan silent mutation apabila kodon mRNA tetap mengode asam amino yang sama yaitu Cys. UGA merupakan kodon stop, UGG mengode triptofan, UUU mengode fenilalanin, dan UUA mengode leusin. 28. Jawaban: c Gamet yang dihasilkan pada saat gagal berpisah adalah n, n – 1, dan n + 1. Fertilisasi yang terjadi pada dua gamet n + 1 menjadikan keturunan memiliki set kromosom trisomi ganda dengan simbol (2n + 1 + 1). Fertilisasi dua gamet n – 1 menghasilkan keturunan dengan set kromosom (2n – 1 – 1) atau monosomi ganda. Jika terjadi fertilisasi antara gamet n + 1 dengan gamet n maka akan menghasilkan keturunan trisomi (2n + 1). Jika terjadi fertilisasi antara gamet n – 1 dengan gamet n, akan menghasilkan keturunan monosomi (2n – 1). 29. Jawaban: d Auto berarti sendiri, poli = banyak, ploidi = jumlah set kromosom. Maka autopoliploidi merupakan pembentukan poliploidi dengan cara penggandaan genom sendiri akibat gangguan saat berlangsung meiosis. Alopoliploidi merupakan pembentukan poliploidi akibat persilangan dari dua spesies yang berbeda. Perubahan set kromosom disebut dengan aneuploidi. 30. Jawaban: b Tanaman jagung albino merugikan bagi manusia karena tanaman tidak memiliki klorofil sehingga ketika makanan cadangan habis tanaman segera mati. Sementara itu, jeruk poliploidi memiliki buah yang lebih unggul dibandingkan jeruk biasa. Mutan Drosophila jantan mandul tidak akan menghasilkan keturunan sehingga populasi hama bisa dikendalikan. Sifat resistan tahan hama dimiliki oleh tanaman kapas hasil mutasi. Varietas baru yang merupakan persilangan dari dua tanaman yang berbeda spesies adalah tanaman pisang alopoliploidi sehingga keanekaragaman genetik semakin banyak.
B. Uraian 1. Perubahan kromosom yang mengakibatkan mutasi ada dua macam sebagai berikut. a. Mutasi karena perubahan jumlah set kromosom (aneuploidi). Individu normal memiliki dua genom disebut diploid. Individu dengan 1 genom disebut monoploid. Individu dengan 3 genom disebut triploid. Individu dengan 4 genom disebut tetraploid. Aneuploid yang lebih dari dua genom disebut poliploid. Individu poliploid terbentuk karena saat pembentukan gamet, pembelahan berhenti pada tahap meiosis I. Tidak dilanjutkan meiosis II sehingga gamet yang dihasilkan bukan haploid (n). Gamet tersebut dalam persilangan akan membentuk individu triploid (3n). b. Mutasi karena perubahan jumlah kromosom (aneusomi). Sepasang kromosom homolog gagal berpisah saat pembelahan meiosis I atau pasangan kromatid gagal berpisah saat pembelahan meiosis II. Persilangan gamet tersebut akan menghasilkan individu dengan jumlah kromosom tidak normal, yaitu n, n – 1, dan n + 1. 2. Karakteristik seseorang yang mengalami sindrom Patau di antaranya bermata kecil, mempunyai celah bibir, mengalami cacat mental, tuli, polidaktili, serta mengalami kelainan pada otot, jantung, ginjal, dan usus. Sementara itu, karakteristik seseorang yang mengalami sindrom Jacob di antaranya berperawakan tinggi, bersifat antisosial dan agresif, serta suka melawan hukum. 3. Terdapat tiga pengaruh substitusi basa nukleotida pada untai DNA yaitu sebagai berikut. a. Mutasi Diam (Silent Mutation) Mutasi diam terjadi apabila adanya penggantian basa nitrogen yang tidak memengaruhi pengodean jenis asam amino. Oleh karena itu, tidak terjadi perubahan pada pembentukan protein. b. Mutasi Salah Arti (Missense Mutation) Mutasi salah arti terjadi apabila substitusi basa menghasilkan kodon yang mengode asam amino berbeda sehingga akan merusak hasil sintesis protein. c. Mutasi Tanpa Arti (Nonsense Mutation) Mutasi tanpa arti terjadi apabila terjadi substitusi suatu kodon untuk menyintesis suatu asam amino menjadi kodon stop. Hal ini akan mengakibatkan proses translasi terhenti lebih awal dan menghasilkan rangkaian asam amino lebih pendek.
Biologi Kelas XII
65
%46 XY
4.
normal
→ →
24 XY
22
><
&46 XX
normal
→ →
23 X
23 X
47 XXY
45 XO
(Sindrom Klinefelter)
(Sindrom Turner)
Apabila kromosom gamet jantan gagal berpisah saat fertilisasi, kemungkinan keturunan akan menderita sindrom Klinefelter atau sindrom Turner. 5. Manusia melakukan mutasi buatan karena mutasi ini bersifat menguntungkan, yaitu dapat memunculkan poliploidi pada tanaman yang mengakibatkan karakter unggul sehingga mutu meningkat. Contoh mutasi buatan yang menguntungkan adalah buah apel, jeruk, anggur, serta semangka dengan rasa buah lebih enak dan tanpa biji. Selain itu, jenis tanaman padi, gandum, dan jagung memiliki ketahanan yang lebih tinggi dari suatu jenis hama. 6. Apabila rantai kehilangan basa C pada kodon ke-3, akan terjadi mutasi gen dengan mekanisme delesi basa. Setelah mengalami mutasi gen, urutan basa dan asam amino terjemahannya akan menjadi: AUG GAC UAA AGG AAU AG . . . Met Asp Stop Rantai yang terbentuk menjadi semakin pendek karena kodon stop muncul lebih awal. Kodonkodon setelah kodon stop menjadi tidak berguna karena tidak diterjemahkan lagi. 7. Anemia sel sabit terjadi akibat adanya penggantian basa timin menjadi adenin pada rantai DNA. Kodon pada mRNA akan mengalami perubahan pula.
66
Mutasi
Salah satu kodon pada mRNA normal adalah GAA yang menghasilkan asam glutamat. Mutasi mengakibatkan kodon tersebut berubah menjadi GUA yang menghasilkan valin. Perubahan inilah yang mengakibatkan sel darah merah yang terbentuk berbentuk bulan sabit. 8. Kemungkinan terjadi mutasi gametik pada pria tersebut akibat terkena radiasi yang kemudian diwariskan kepada keturunannya sehingga anaknya menjadi cacat. 9. Jika terjadi delesi pada lengan pendek (simbol p-) kromosom autosom nomor 5, akan mengakibatkan sindrom Cri du chat . Sindrom Cri du chat dapat diderita oleh pria (46, XY, 5p-) dan wanita (46, XX, 5p-). Sindrom Cri du chat tidak bersifat menurun. Sindrom Cri du chat sering terjadi pada bayi yang baru lahir. Ciri-ciri bayi penderita Cri du chat adalah bayi lahir dengan mata rusak (sebelah), puncak hidung lebar, kuping rendah dan jelek, serta biasanya berumur pendek. 10. Jika sel telur yang tidak mengandung kromosom X dibuahi sperma yang mengandung kromosom X, akan mengakibatkan sindrom Turner sehingga formula kromosom 2n – 1. Ciri-ciri sindrom Turner sebagai berikut. a. Kariotipe 45 XO (44 autosom + 1 kromosom X) akibat kehilangan satu kromosom X. b. Tinggi badan cenderung pendek (±120 cm). c. Leher pendek, sisi leher tumbuh tambahan daging seperti bersayap. d. Payudara dan rambut kelamin tidak tumbuh. e. Puting susu terletak berjauhan. f. Tanda kelamin sekunder tidak tumbuh. g. Mengalami keterbelakangan mental. h. Individu bersifat steril. i. Diderita oleh wanita.
A. Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Pertumbuhan adalah penambahan yang bersifat irreversible pada sel dari segi jumlah, massa, atau ukuran. Pertumbuhan terjadi pada sel-sel tubuh. Sementara itu, mekanisme hewan untuk berlindung dari kondisi lingkungan yang ekstrem dingin disebut hibernasi. Pembentukan organ dari tiga lapisan embrio disebut organogenesis. Penggabungan antara sel kelamin jantan dan betina disebut fertilisasi. Penambahan kematangan sel yang bersifat reversibel disebut perkembangan. 2. Jawaban: a Fungsi hormon auksin yaitu merangsang pemanjangan sel terutama pada titik tumbuh dan merangsang partenokarpi, yaitu terbentuknya buah tanpa didahului pembuahan. Sementara itu, sitokinin berperan dalam merangsang pelebaran daun muda, rizokalin berfungsi untuk pembentukan akar, kaulokalin berfungsi untuk merangsang pembentukan batang, dan antokalin merangsang pembentukan bunga. 3. Jawaban: d Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhan tanaman yaitu hormon dan gen. Sementara itu, faktor eksternal yang memengaruhi pertumbuhan tanaman antara lain air, intensitas cahaya, dan temperatur. Air berfungsi sebagai pelarut universal dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Cahaya berfungsi sebagai sumber energi dalam fotosintesis. Temperatur memengaruhi proses fotosintesis, respirasi, dan transpirasi pada tumbuhan. 4. Jawaban: b Giberelin dapat menghentikan dormansi biji karena hormon ini mendorong pemanjangan sel sehingga radikula dapat menembus endosperma, kulit biji atau kulit buah yang membatasi pertumbuhannya. Selain itu, giberelin juga merangsang pertumbuhan tunas, daun, dan batang. Sementara itu, sitokinin menghambat proses penuaan, merangsang pembelahan sel, dan menghambat dominansi apikal. Auksin berperan dalam memacu pembentangan dan pembelahan sel, serta membantu pembentukan buah dan bunga. Etilen berperan dalam mempertebal pertumbuhan batang, serta
merangsang pengguguran daun dan bunga. Asam absisat menunda pertumbuhan (dormansi), serta menghambat pembelahan dan pembentangan sel. 5. Jawaban: e Saat biji direndam dalam air, air akan masuk ke biji melalui radikula. Akibatnya, biji akan mengembang sehingga mudah pecah dan kulit biji mengelupas. Dengan demikian, biji lebih mudah berkecambah. Air juga dapat merangsang aktifnya hormon giberelin yang akan memacu aleuron untuk menyintesis amilum. 6. Jawaban: c Pertumbuhan sekunder pada tumbuhan Dicotyledoneae meliputi bertambah besarnya diameter akar dan batang tumbuhan. Pada saat tumbuhan mengalami pertumbuhan sekunder, tumbuhan menghasilkan kayu yang tersusun atas sel-sel lignin. Dinding sel lignin menghasilkan bahan kimia yang mendukung kekuatan kayu. Sementara itu, meningkatkan tinggi tumbuhan dan panjang akar menunjukkan bahwa batang dan akar tumbuh memanjang. Peristiwa tersebut merupakan tujuan dari pertumbuhan primer. 7. Jawaban: a Setelah 7 hari, biji kacang hijau pada cawan petri A tidak berkecambah. Sementara itu, biji kacang hijau pada cawan petri B dapat berkecambah. Peristiwa tersebut terjadi karena dipengaruhi suhu lingkungan. Penerangan dengan lampu menyebabkan suhu di lingkungan tersebut meningkat. Pada umumnya, tumbuhan membutuhkan suhu tertentu untuk tumbuh dan berkembang dengan baik, yang disebut suhu optimum. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan dan perkembangan. Suhu optimum bagi tumbuhan berkisar antara 10°C– 38°C. Suhu tersebut berpengaruh terhadap proses fotosintesis, transpirasi, dan reproduksi. 8. Jawaban: c Aktivitas enzim katalase meningkat pada kisaran suhu optimum (30°C–40°C). Aktivitas enzim katalase akan menurun jika suhunya di bawah atau di atas suhu optimum. Hal ini menunjukkan bahwa aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu dan jika
Biologi Kelas XII
67
digambarkan dengan grafik akan menghasilkan grafik seperti pilihan jawaban c. 9. Jawaban: e Reaksi penggabungan CO 2 dengan fosfoenol piruvat pada reaksi gelap terjadi di dalam sel-sel mesofil daun tumbuhan C 4. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. CO2 + Fosfoenol piruvat (PFP)
→
Oksaloasetat
Malat
→
(senyawa 4C)
(senyawa 4C)
10. Jawaban: e Fermentasi yang berlangsung di dalam sel otot lurik adalah fermentasi asam laktat. Reaksinya sebagai berikut. 2NADH
2ATP
Glukosa
→
2 Asam piruvat
2 Fosfoenol piruvat
→
2NAD+
→
2 Asam laktat
Satu molekul glukosa akan menghasilkan 2ATP. Produk akhirnya berupa asam laktat. Asam piruvat akan diubah menjadi fosfoenol piruvat sebelum menjadi produk akhir. Selama prosesnya tidak membutuhkan O 2 dan tidak dihasilkan produk sampingan berupa CO 2. 11. Jawaban: b Tumbuhan mengambil CO 2 dari udara melalui stomata. CO2 diikat oleh suatu molekul kimia di dalam stroma yang bernama ribulosa bifosfat (RuBP). Karbon dioksida dan RuBP yang berikatan akan membentuk fosfogliserat (PGA). Energi yang berasal dari ATP dan NADH akan digunakan untuk mengubah PGA menjadi fosfogliseraldehid (PGAL) yang mengandung 3 gugus C. Dua molekul PGAL akan menjadi bahan utama pembentukan glukosa yang merupakan produk utama fotosintesis, sedangkan sisanya akan menjadi RuBP kembali. 12. Jawaban: d Persamaan reaksi kimia respirasi aerob (membutuhkan oksigen) sebagai berikut. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP Jadi, pada reaksi aerob, jumlah oksigen yang diperlukan untuk menguraikan satu molekul glukosa menjadi 6 molekul CO 2, 6 molekul H 2O, dan ATP yaitu sebanyak 6 molekul O 2. 13. Jawaban: c Pembuatan tapai singkong termasuk reaksi fermentasi alkohol. Reaksi yang terjadi pada fermentasi alkohol sebagai berikut. 2CO2
Glukosa → 2 Asam piruvat
2 NADH
2NAD+
2 Asetaldehid → 2 Etanol
→
Reaksi fermentasi ini tidak melibatkan mitokondria dan terjadi tanpa membutuhkan oksigen. Hasil akhirnya adalah CO2, ATP, dan etanol.
68
Ulangan Akhir Semester 1
14. Jawaban: c Satu nukleotida dapat digambarkan seperti berikut. Satu nukleotida terdiri atas gugus fosfat (1), 1 gula pentosa (2), dan basa nitrogen (3). Berdasarkan gambar 2 3 tersebut, terdapat enam nukleotida. 15. Jawaban: d Ciri-ciri DNA sebagai berikut. 1) Dapat menduplikasi diri saat membelah. 2) Mengandung informasi genetik. 3) Kadarnya tetap. 4) Membentuk rantai double helix yang panjang. 5) Pada setiap nukleotida terdiri atas gugusan gula, asam fosfat, dan basa nitrogen (adenin dan guanin dari golongan purin serta sitosin dan timin dari golongan pirimidin). Adapun urasil merupakan komponen pada basa nitrogen golongan pirimidin RNA. 16. Jawaban: d Sentromer adalah daerah konstriksi (pelekukan) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor, yaitu bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya lengan kromosom. Sementara itu, kromonema merupakan filamen tipis yang terbentuk pada tahap awal pemintalan kromatid. DNA merupakan materi genetik penyusun kromosom. Telomer merupakan daerah pada kromosom yang berfungsi menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai. Kromatin merupakan benangbenang halus yang terdiri atas DNA dan protein. 17. Jawaban: b Keterangan gambar tersebut yaitu nomor 1 = fosfat, 2 = gula, dan 3 = basa nitrogen. 18. Jawaban: e Rantai sense Antisense RNAd Asam amino
: : : :
A G G– GA T –C G T– T GC T C C – C T A – G C A– A C G UCC–CUA–GCA–ACG E–D–B–H
19. Jawaban: b Urutan sintesis protein sebagai berikut. 1) DNA di dalam nukleus membentuk RNA duta. 2) RNA duta meninggalkan nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. 3) RNA transfer membawa asam amino dari sitoplasma ke ribosom sesuai kodon pada RNA duta.
4)
Asam-asam Asam-a sam ami amino no diran dirangk gkai ai sesu sesuai ai deng dengan an urutan kodon pada RNA duta. 5) Kodon stop akan bertindak sebagai terminator dan terbentuklah molekul protein. Jadi, urutan sintesis sintesis protein yaitu 1) - 3) - 5) - 4) - 2). 20. Jawa Jawaba ban: n: a Susunan basa N pada RNAd sama dengan susunan pada DNA rantai antisense, hanya dengan mengganti basa N timin dengan urasil. ATG GAT CA CAC C GAA ATG rantai antisen antisense se AUG AU G GA GAU U CA CAC C GAA AUG kodo kodon n pada RNAd 21. Jaw awab aba an: d N o.
Karakter
1.
Bentuk
2.
Le tak
3. 4.
Komponen gula Basa N
5.
Kadar
DN A
RN A
Rantai panjang, double helix Dalam nukleus, kloroplas, dan mitokondria Deoksiribosa
Rantai pendek, tunggal Dalam nukleus, sitoplasma, dan ribosom Ribosa
Ad en in , gu an in , sitosin, dan timin Tetap
Ad en in , gu an in , sitosin, dan urasil Tidak tetap
22. Jawa Jawaba ban: n: a Beberapa enzim yang berperan dalam replikasi DNA sebagai berikut. a. Enz Enzim im heli helikas kase e berfun berfungsi gsi men menghi ghidro drolis lisis is ranta rantaii ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida. b. Enzi Enzim m poli polimera merase se berf berfung ungsi si mer merang angkai kai rant rantaiairantai mononukleotida untuk membentuk DNA baru. c. En Enzim zim liga ligase se ber berfun fungs gsii menya menyamb mbun ung g ulir ulir DNA DNA tunggal yang baru terbentuk. 23. Jawaban: d Profase ditandai dengan menebalnya kromosom, sedangkan anafase ditandai dengan kromosom menuju arah berlawanan. Sementara itu, berjajarnya kromosom di bidang pembelahan merupakan ciri tahap metafase. Kromosom menipis menjadi kromatin merupakan ciri tahap telofase. 24. Jawaban: a Pembelahan mitosis terjadi pada sel-sel tubuh, sedangkan pembelahan sel gamet terjadi pada pembelahan meiosis. 25. Jawa Jawaba ban: n: e Pada gambar pembelahan tersebut tampak bahwa setiap kromosom haploid (berisi dua kromatid) tertarik ke bidang ekuator. Peristiwa tersebut menunjukkan tahap metafase II meiosis. 26. Jawaban: a
Profase adalah tahap pembelahan inti yang ditandai dengan peristiwa berikut. 1) Ben Benang ang-be -bena nang ng kromat kromatin in memb memben entuk tuk kromosom. 2) Me Memb mbran ran int intii dan dan anak anak inti inti men mengh ghila ilang ng.. 3) Kro Kromos mosom om men mendup duplik likasi asi diri diri men menjad jadii sepasang kromatid. Sementara itu, telofase ditandai dengan tahapan berikut. 1) Mu Mulai lai ter terbe bent ntuk uk me membr mbran an in inti. ti. 2) Kro Kroma matid tid men menipi ipis s dan mul mulai ai terbe terbentu ntuk k anak anak inti. inti. 3) Sit Sitopl oplasm asma a terba terbagi gi men menjad jadii dua dua bagia bagian n (sitokinesis). Berdasarkan gambar tersebut, tahap profase ditujukkan oleh nomor 1, sedangkan tahap telofase ditunjukkan oleh nomor 2. 27. Jawaban: a Penebalan kromosom pada sel akar bawang merah menunjukkan sel tersebut sedang mengalami tahap profase. Interfase ditandai dengan tampak jelasnya inti sel yang dibungkus membran inti. Metafase ditandai dengan kromosom yang berjajar di sepanjang bidang ekuator sel. Anafase ditandai dengan kromatid yang terpisah menuju kutub berlawanan. Adapun telofase ditandai dengan terbentuknya membran inti dan anak inti. 28. Jawa Jawaba ban: n: c Arti dari persilang persilangan an dihibrid adalah persilangan dengan dua sifat beda. Hal ini berarti parental bersifat heterozigot (gamet berbeda). Seandainya induk dimisalkan bergenotipe BbKk (bulat-kuning) maka persilangan dengan sesamanya dapat dituliskan sebagai berikut. P : BbKk >< BbKk Gamet : BK, Bk BK, Bk bK, bk bK, bk Gamet
BK
Bk
bK
bk
BK
BBKK
BBKk
BbKK
BbKk
Bk
BBKk
BBkk
B b Kk
Bb kk
bK
BbKK
BbKk
bbKK
bb Kk
bk
Bb K k
Bb kk
bbKk
b bk k
Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui bahwa terdapat empat macam fenotipe yaitu bulat-kuning, bulat-hijau, keriput-kuning, dan keriput-hijau. Genotipe dari persilangan tersebut berjumlah 6 macam, yaitu BBKK, BbKK, BbKk, bbKK, bbKk, dan bbkk. Pada persilangan tersebut tidak ada sifat intermediat, artinya gen B dominan terhadap gen b. Demikian pula gen K dominan terhadap gen k. Apabila terdapat sifat intermediat maka perbandingan pada F 2 tidak akan menjadi 9 : 3 : 3 : 1.
Biologi Kelas XII
69
29. Jawa Jawaba ban: n: d Orang nomor 2 bergenotipe XY Orang nomor 4 bergenotipe XX cb Orang nomor 5 bergenotipe X cbY Orang nomor 6 bergenotipe XX cb Orang nomor 7 bergenotipe XY Orang nomor 8 bergenotipe XX cb Orang nomor 10 bergenotipe X cbXcb Seorang laki-laki normal (2) menikah dengan perempuan carrier (1) (1) dan melahirkan anak laki-laki buta warna, anak perempuan carrier buta buta warna. Berdasarkan data tersebut, maka kemungkinan genotipe perempuan pada nomor 1 adalah XX cb (carrier buta buta warna). Perkawinan antara laki-laki nomor 2 dan perempuan nomor 1 sebagai berikut. XY >< XXcb X X Y Xcb F1 = XX (keturunan nomor 3) cb XX (keturunan nomor 4) XY XcbY (keturunan nomor 5) Berdasarkan persilangan tersebut, keturunan nomor 3 bergenotipe XX (normal). Perkawinan antara laki-laki nomor 5 dan perempuan nomor 6 sebagai berikut. P = Gamet =
P = XcbY >< XXcb cb Gamet = X X Y Xcb F1 = XXcb (keturunan nomor 8) cb cb X X (keturunan nomor 10) XY (keturunan nomor 7) XcbY (keturunan nomor 9) =
Genotipe = F2 =
biiji % b
bulat batang tinggi BBRr
><
& biji
bulat batang pendek Bbrr
Gamet
Br
br
BR
BBRr (Bulat, tinggi)
BbRr (Bulat, tinggi)
Br
BBrr (Bulat, pendek)
Bbrr (Bulat, pendek)
Jadi, jumlah keturunan berbiji bulat, batang bat ang pendek adalah
× 1.250 = 625 biji.
31.. Jawaban: d 31 Pada kucing, warna rambut terpaut pada kromosom X. Akibatnya, kucing kaliko selalu berkelamin betina dengan genotipe X BXb. Namun,
70
32. Jawa Jawaba ban: n: d Penyimpangan yang terjadi pada persilangan tersebut yaitu epistasis dominan dan resesif. Epistasis dominan dan resesif terjadi apabila gen dominan dari pasangan gen I epistasis terhadap pasangan gen II yang bukan alelnya. Sementara itu, gen resesif dari pasangan gen II juga juga epistasis epistasis terhadap pasangan gen I. P = I I C C > < iic c (putih) (putih) G = IC ic F1 = I i C c (putih) P2 = I i C c >< I i C c (putih) (putih) F2 = %
IC
Ic
iC
ic
IC
IICC
IICc
IiCC
IiCc
Ic
IICc
IIcc
IiCc
Iicc
iC
IiCC
IiCc
iiCC
iiCc
ic
IiCc
Iicc
iiCc
iicc
&
30. Ja Jawa waba ban: n: d P1
pada kasus tertentu kadang-kadang ditemukan kucing kaliko jantan dengan genotipe X BXbY. Hal ini terjadi akibat peristiwa nondisjuntion nondisjuntion.. Nondisjunction adalah peristiwa di mana Nondisjunction kromosom kelamin (gonosom) tidak mengadakan pemisahan ke kutub yang berlawanan pada waktu meiosis. Pautan seks adalah peristiwa terpautnya sesuatu sifat pada kromosom seks. Pindah silang adalah peristiwa bertukarnya bagian kromosom satu dengan kromosom lainnya yang sehomolog, ataupun dengan kromosom yang berbeda (bukan homolognya). Gen letal atau gen kematian adalah gen yang dalam keadaan homozigot dapat mengakibatkan kematian individu yang memilikinya. Pautan gen adalah beberapa gen yang terletak dalam kromosom yang sama, saat proses pembentukan gamet saling berikatan.
Ulangan Akhir Semester 1
Rasio fenotipe F 2 antara ayam berwarna : ayam putih = 3 : 13. 33. Jawaban: c P
= RRpp
Gamet =
Rp
F1
= RrPp
P2
= RrPp
Gamet =
RP Rp rP rp
><
rrPP rP
>< rrpp rp
F2
=
RrPp (walnut ) Rrpp (rose (rose)) rrPp ( pea) pea) rrpp (single (single)) Perbandingan Perbandinga n fenotipenya adalah 1 walnut : : 1 rose rose : : 1 pea 1 pea : : 1 single single.. 34. Jawaban: e Pada lalat buah, jenis kelamin ditentukan oleh perbandingan kromosom X terhadap kromosom tubuh. Individu jantan memiliki perbandingan
= 0,5, sedangkan betina memiliki perbandingan
= 1. Kromosom Y menentukan fertilitas individu.
AAXXX :
AAXXY :
→
betina
AAXX
:
→
betina
AAXY
:
→
jantan fertil fertil
AAXO :
→
jantan steril steril
→
betina super
35. Jawa Jawaba ban: n: c 2 HH = p , Hh = 2pq, hh = q 2 Frekuensi gen penderita penyakit hemofilia (bergenotipe hh): q2 = q
=
= 0,02
p+q=1 p=1–q p = 1 – 0,02 p = 0,98 Jadi, gen pembawa penyakit hemofilia adalah 2pq 2p q = 2 × (0,98 × 0,02) = 0,0392 0,0392 = 0,04 36. Jawa Jawaba ban: n: a Pada skema dalam soal terdapat dua kromosom yang mengalami pematahan. Selanjutnya, kedua patahan kromosom bergabung lagi dengan kromosom yang lain sehingga mengakibatkan perubahan susunan alel. Kromosom pertama yang awalnya mempunyai susunan alel ABCDEFG menjadi ABCDENO dan kromosom kedua yang awalnya mempunyai susunan HIJKLMNO menjadi HIJKLMFG. Peristiwa ini disebut translokasi. Inversi terjadi jika kromosom patah di dua tempat kemudian diikuti dengan penyisipan kembali gengen pada kromosom yang sama dengan urutan
terbalik. Delesi terjadi jika ada pematahan kromosom yang mengakibatkan hilangnya satu bagian kromosom. Sementara itu, duplikasi terjadi jika ada penam penambahan bahan bahan kromoso kromosom m sehing sehingga ga suatu bagian kromosom terdapat lebih dua kali dalam satu sel diploid yang normal. Adapun untuk peristiwa mutasi transisi dapat terjadi jika ada pergantian suatu purin (adenin dan guanin) oleh purin yang lain atau suatu pirimidin (timin dan sitosin) oleh pirimidin yang lain. 37. Jawa Jawab ban an:: a Translokasi terjadi jika bagian dari suatu kromosom menempel pada kromosom yang bukan homolonya. Dari peristiwa translokasi ini akan terbentuk kromosom baru. Mutasi ini mengakibatkan perubahan banyak gen dalam kromosom sehingga memicu terjadinya kelainan pada individu. Salah satu kelainan akibat translokasi adalah sindrom Down. Ukuran kromosom nomor 21 dari penderita sindrom ini hanya sepertiga kromosom aslinya. Sementara itu, bagian kromosom yang lain menempel pada kromosom yang bukan homolognya. Delesi dapat terjadi jika ada suatu alel yang hilang dari kromosomnya. Jika alel yang hilang tersebut berpindah menuju kromosom homolognya, disebut sebagai duplikasi. Peristiwa delesi atau duplikasi dapat mengakibatkan sindrom Turner, yaitu hilangnya satu kromosom X sehingga hanya mempunyai 45 kromosom 22AAXO. Delesi juga terjadi pada penderita sindrom Cry-du-Chat. Jumlah kromosom penderita sindrom Cry-du-Chat 47, tetapi salah satu lengan pendek pada autosom nomor 5 mengalami delesi. Sindrom Jacob terjadi akibat peristiwa duplikasi. Inversi adalah peristiwa terputusnya kromosom di dua tempat dan patahan tersebut dapat bergabung kembali dengan urutan terbalik. Adapun transisi adalah mutasi yang terjadi ketika suatu purin diganti oleh purin yang lain atau suat u pirimidin oleh pirimidin yang lain. 38. Jawa Jawaba ban: n: d Delesi terjadi ketika ada pematahan kromosom yang mengakibatkan hilangnya satu bagian kromosom. Pada awalnya kromosom mempunyai alel ABCD–EFG. Kromosom tersebut mengalami pematahan dan kehilangan satu bagian kromosomnya (gen B) sehingga terbentuk alel ACD–EFG. Duplikasi terjadi jika jik a terdapat penambahan bahan kromosom sehingga suatu bagian kromosom terdapat lebih dari dua kali dalam satu sel diploid yang normal. Pada awalnya kromosom mempunyai alel ABCD–EFG. Selanjutnya, gen B hasil proses delesi bergabung dengan kromosom lain yang bukan homolognya yaitu ABCD–EFG sehingga terbentuk kromosom ABBCD–EFG. Sementara itu, katenasi terjadi karena ujung
Biologi Kelas XII
71
kromosom homolog saling berdekatan sehingga membentuk lingkaran. Duplikasi terjadi jika ada penambahan bahan kromosom sehingga suatu bagian kromoson terdapat lebih dua kali dalam sel diploid yang normal. Crossing over (pindah silang) terjadi apabila ada pertukaran sebagian gen-gen suatu kromatid dengan gen-gen dari kromatid pasangan homolognya. 39. Jawaban: c Katenasi kromosom terjadi apabila ujung kromosom homolog saling berdekatan sehingga membentuk lingkaran. Inversi terjadi ketika kromosom patah di dua tempat yang diikuti dengan penyisipan kembali gen-gen pada kromosom yang sama dengan urutan terbalik.Transisi terjadi jika ada penggantian suatu purin (adenin dan guanin) oleh purin yang lain atau suatu primidin (timin dan sitosin) oleh pirimidin yang lain. Transversi kromosom terjadi apabila terdapat penggantian suatu pirimidin atau penggantian suatu pirimidin oleh purin. Adapun translokasi terjadi apabila ada suatu bagian dari satu kromosom pindah ke kromosom lain yang bukan homolognya. 40. Jawaban: d Inversi terjadi ketika kromosom patah di dua tempat yang diikuti dengan penyisipan kembali gen-gen pada kromosom yang sama dengan urutan terbalik sehingga awal kromosom ABCDEF-GHI menjadi ABGFED-CHI. Sementara itu, translokasi terjadi jika suatu bagian dari satu kromosom pindah ke kromosom lain yang bukan homolognya. Duplikasi terjadi jika ada penambahan bahan kromosom sehingga satu bagian kromosom terdapat lebih dari dua kali dalam satu sel diploid yang normal. Katenasi terjadi karena ujung kromosom homolog saling berdekatan sehingga membentuk lingkaran. Delesi terjadi ketika ada pematahan kromosom yang mengakibatkan hilangnya satu bagian kromosom. B. Uraian
1. Dormansi biji dan pertumbuhan tanaman adalah peristiwa melambatnya metabolisme pada suatu tanaman yang mengakibatkan lambatnya pertumbuhan. Dormansi dipengaruhi oleh hormon asam absisat. Hormon ini menghambat pertumbuhan tanaman dengan memperlambat proses metabolisme. Dampak positif dormansi tanaman adalah untuk melindungi tanaman dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, misalnya musim dingin atau kemarau panjang. 2. a.
72
Jalur elektron siklik Elektron yang dilepaskan oleh fotosistem I akan ditangkap oleh akseptor elektron.
Ulangan Akhir Semester 1
b.
Selanjutnya, elektron tersebut diteruskan menuju sistem transpor elektron. Pada akhirnya elektron akan kembali ke fotosistem I lagi. Jalur tersebut hanya menghasilkan ATP. Jalur elektron nonsiklik Reaksi ini dimulai ketika fotosistem II menyerap energi cahaya dan melepaskan elektron. Fotosistem II selanjutnya mengambil elektron dari hasil fotolisis dengan reaksi sebagai berikut. H2O → 2H+ + 2e – +
O 2
Elektron yang dilepaskan dari fotosistem II akan diteruskan menuju sistem transpor elektron. Dalam proses tersebut terbentuk ATP, pada akhirnya elektron tersebut akan diterima oleh fotosistem I. Pada saat bersamaan, fotosistem I juga melepaskan elektron yang diteruskan ke sistem transpor elektron. Elektron tersebut akan ditangkap oleh NADP+. Ion H+ hasil fotolisis diikat NADP+ membentuk NADPH2. 3. Pada sel otot manusia, asam laktat terbentuk dari fermentasi asam laktat. Fermentasi asam laktat terjadi jika kondisi kandungan oksigen sangat sedikit. Hasil fermentasi asam laktat berupa asam laktat yang akan terakumulasi dalam otot sehingga membuat otot menjadi kejang. Peristiwa ini disebut kram. Namun tumpukan asam laktat akan berkurang sedikit demi sedikit karena akan diangkut ke dalam hati yang kemudian diubah kembali menjadi asam piruvat secara aerob. Artinya kondisi otot dapat pulih kembali setelah berhenti melakukan aktivitas. 4. Rantai sense : CGT – GAT – AGG – TGC Antisense : GCA – CTA – TCC – ACG RNAd : GCA – CUA – UCC – ACG Asam amino : B – D – E – H 5. Peristiwa yang terjadi pada kromosom pada tahap profase sebagai berikut. a. Leptonema (Leptoten) Terlihat benang-benang halus di bagian inti sel dan mulai terbentuk kromosom. b.
Zigonema (Zigoten) 1) Pembentukan kembaran kromosom (geminus). 2) Kromosom homolog yang berpasangan disebut bivalen, sedangkan peristiwa berpasangannya antarkromosom homolog dinamakan sinapsis.
c.
Pakinema (Pakiten) Geminus (kembaran kromosom) terbentuk secara sempurna.
d.
e.
Diplonema (Diploten) 1) Kromosom membelah membujur sehingga setiap kelompok sinapsis terbentuk empat kromatid dan letaknya saling menjauh. Namun, pada titik-titik tertentu masih ada hubungan disebut kiasma. Ad an ya ki as ma in i me mu ngki nk an terjadinya pindah silang (crossing over ). 2) Pasangan kromosom homolog memisahkan diri. Diakinesis 1) Kromosom makin tebal. 2) Geminus menyebar di sepanjang inti.
6. No.
1. 2.
3. 4. 5. 6.
Aspek Perbedaan
Mitosis
Meiosis
Tempat berlangsung Sel somatik Tujuan Pertumbuhan serta penggantian sel rusak atau mati Kandungan genetik Sama dengan pada sel-sel anak sel induk Jumlah sel anak Empat sel Jumlah pembelahan Satu kali Jumlah kromosom Sama dengan sel induk (diploid)
Sel kelamin Pembentukan gamet
disebut eritroblastosis fetalis. Gejala-gejala bayi yang menderita eritroblastosis fetalis, yakni tubuh sangat pucat dan kuning serta hati dan limfa membengkak. Penyakit ini dapat mengakibatkan kematian pada bayi. 9. Persilangan antara dua genotipe kelinci kelabu sebagai berikut. P : Cc >< Ccch Gamet : C C c cch F1 : CC, Ccch, Cc, dan cchc Perbandingan genotipe = 1 CC : 1 Ccch: 1 Cc : 1 cchc Perbandingan fenotipe yang dihasilkan adalah 3 kelabu : 1 chincila. 10. a.
Mutasi yang Menguntungkan Mutasi dapat memberikan dampak menguntungkan apabila mutasi mampu menghasilkan keturunan yang khas dan semakin adaptif pada suatu individu atau populasi. Mutasi dapat menghasilkan organisme unggul, contoh tanaman poliploidi yang dapat menghasilkan buah besar tanpa biji, masa panen yang relatif singkat, serta produktivitasnya tinggi. Contoh lain dari mutasi yang menguntungkan adalah pemanfaatan sinar X yang mampu menghambat perkembangan sel-sel kanker.
b.
Mutasi yang Merugikan Mutasi bersifat merugikan apabila mutasi yang mengakibatkan suatu individu atau populasi tidak adaptif bahkan letal. Mutasi yang merugikan umumnya terjadi akibat mutasi alam atau mutasi spontan. Pada manusia, mutasi yang merugikan ini ada yang diteruskan kepada keturunannya (diwariskan) dan tidak diteruskan kepada keturunannya (tidak diwariskan). Mutasi yang diwariskan karena pada sel-sel kelamin (gonosom) mengalami mutasi. Contohnya orang yang mengalami sindrom Turner dan sindrom Klinefelter. Mutasi yang tidak diwariskan dapat terjadi karena pada sel-sel tubuh (autosom) mengalami mutasi. Contoh dari mutasi yang tidak diwariskan yaitu sindrom Down, sindrom Edwards, sindrom Patau, dan kanker.
Berbeda dengan sel induk Dua sel Dua kali Setengah dari sel induk (haploid)
7. No.
1. 2.
3.
Proses
Glikolisis → 2 asam piruvat Siklus Krebs 2 asam piruvat → 2 asetil KoA 2 asetil KoA → 4CO2 Rantai transfer elektron 10NADH + 5O2 → 10NAD+ + 10H2O 2FADH2 + O2 → 2FAD + 2H2O
Akseptor
ATP
2NADH
2ATP
2NADH 6NADH
2ATP
30ATP 34 4ATP
8. Pada pasangan suami istri yang memiliki faktor rhesus berbeda, kelahiran anak pertama dapat selamat, sedangkan pada kelahiran selanjutnya akan terjadi kelainan (kematian). Hal ini karena dalam plasenta ibu sudah terbentuk zat antirhesus positif yang dapat menggumpalkan antigen rhesus dari janin kedua yang dikandungnya. Penggumpalan ini disebabkan antibodi pada darah ibu jumlahnya sangat banyak. Akibatnya, sebagian antibodi dapat masuk ke tubuh fetus atau janin melalui plasenta. Darah janin akan mengalami kerusakan yang
Biologi Kelas XII
73
Evolusi
Teori Evolusi dan Petunjuk Adanya Evolusi
Teori Asal Usul Kehidupan
• • •
Teori asal usul kehidupan Asal usul sel prokariotik Munculnya organisme eukariotik
• • • • • • • • • • • • • • •
74
Evolusi
• •
Teori evolusi Petunjuk adanya evolusi
Mekanisme Evolusi
• • • •
Seleksi alam Mutasi gen Frekuensi gen dalam populasi Spesiasi
Menerapkan sikap jujur dalam kehidupan sehari-hari seperti sikap Francesco Redi yang melaporkan hasil penelitian sesuai data walaupun tidak sesuai dengan teori saat itu. Menunjukkan sikap berorientasi pada tindakan seperti tindakan para ilmuwan dalam melakukan penelitian untuk menemukan teori baru. Menunjukkan sikap komunikatif seperti sikap para pencetus teori evolusi dalam menyampaikan teorinya. Mengembangkan rasa ingin tahu dalam menemukan solusi saat menghadapi suatu permasalahan seperti para peneliti yang berusaha mencari informasi tentang petunjuk evolusi. Menumbuhkan motivasi yang kuat untuk mencapai kesukesan seperti kesuksesan Charles Darwin. Menunjukkan sikap realistis terhadap teori-teori yang berkembang tentang evolusi dengan didasari fakta yang ada. Mampu menjelaskan teori asal usul kehidupan. Mampu menjelaskan asal usul sel prokariotik. Mampu menjelaskan tentang kemunculan organisme eukariotik. Mampu mengidentifikasi teori-teori evolusi. Mampu mengidentifikasi petunjuk-petunjuk adanya evolusi. Mampu menjelaskan mekanisme seleksi alam. Mampu menjaskan mekanisme mutasi gen. Mampu menjelaskan mengenai frekuensi gen dalam populasi. Mampu menjelaskan mekanisme spesiasi.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c Teori abiogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda tak hidup atau dengan kata lain makhluk hidup ada dengan sendirinya. Salah satu tokoh yang mendukung teori abiogenesis adalah Antony van Leuwenhoek yang mengamati air rendaman jerami menggunakan mikroskop. Berdasarkan hasil pengamatannya, diketahui bahwa dalam air rendaman jerami terdapat mikroorganisme. Sementara itu, beberapa ilmuwan menentang teori tersebut. Ilmuwan-ilmuwan yang melakukan percobaan untuk menentang teori abiogenesis adalah Francesco Redi, Lazzaro Spallazani, dan Louis Pasteur. Francesco Redi membuktikan belatung tidak muncul dari daging yang membusuk, tetapi dari telur lalat. Lazzaro Spallanzani membuktikan bahwa mikroorganisme dalam air kaldu tidak terjadi dengan sendirinya. Louis Pasteur melalui percobaan menggunakan labu leher angsa membuktikan bahwa mikroorganisme pada kaldu berasal dari mikroorganisme di udara. Sementara itu, percobaan Stanley Miller yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat terbentuk dari CH4, NH3, H2O, dan H2 merupakan teori evolusi kimia yang merupakan lanjutan dari teori abiogenesis. 2. Jawaban: b John Needham, Antony van Leuwenhoek, J.B. van Helmont, dan Aristoteles merupakan tokoh-tokoh teori abiogenesis. Louis Pasteur adalah pendukung teori biogenesis. Melalui percobaannya Louis Pasteur membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh dari air sediaan steril yang ditempatkan di labu leher angsa. 3. Jawaban: b Percobaan Lazzaro Spallanzani bertujuan membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh dari air sediaan yang steril. Pada labu yang dibiarkan terbuka, air sediaan berubah keruh, sedangkan pada labu yang ditutup rapat, air sediaan tetap tampak jernih. Dengan demikian, Lazzaro Spallanzani menyimpulkan bahwa terdapat mikroba yang masuk ke air sediaan tersebut. Mikroba tersebut terbawa oleh udara. Jadi, dapat disimpulkan bahwa mikroba dalam air berasal dari udara.
4. Jawaban: d Pasteur menggunakan labu berbentuk leher angsa supaya udara tetap dapat masuk ke labu. Namun, bakteri tidak dapat masuk ke air kaldu karena terhalang oleh uap air yang menempel pada pipa leher. 5. Jawaban: d Lazzaro Spallanzani dan Louis Pasteur menggunakan langkah sterilisasi dengan memanaskan air kaldu di atas api untuk mematikan mikroorganisme dalam kaldu. Sementara A. Oparin dan Harold Urey adalah tokoh abiogenesis modern. 6. Jawaban: c Francesco Redi adalah seorang ilmuwan berkebangsaan Italia. Ia merupakan orang pertama yang membantah teori abiogenesis (generatio spontanea). Francesco Redi membuktikan bahwa belatung yang ada di daging berasal dari induk lalat yang bertelur di daging tersebut. 7. Jawaban: b Perbedaan Spallanzani dan Needham Spallanzani
Needham
Merebus kaldu cukup lama sehingga semua organisme mati dan botol ditutup rapat
Merebus kaldu hanya beberapa menit kemudian botol ditutup rapat
8. Jawaban: d Teori cosmozoic menyatakan bahwa asal mula makhluk hidup di bumi berasal dari spora kehidupan dari luar angkasa. Pilihan a merupakan pernyataan teori evolusi kimia. Pilihan b merupakan pernyataan teori biogenesis. Pilihan c merupakan pernyataan teori penciptaan. Pilihan e merupakan pernyataan teori biogenesis. 9. Jawaban: b Teori evolusi kimia diawali dengan bereaksinya gas-gas anorganik H2O, H2, NH3, dan CH4 dengan bantuan sinar kosmis dan halilintar membentuk asam amino, purin, pirimidin, ATP, dan glukosa. Selanjutnya, molekul sederhana ini akan bergabung atau bercampur menjadi molekul kompleks yaitu protein, DNA, RNA, dan karbohidrat (makromolekul). 10. Jawaban: c Stanley Miller bersama Harold Urey melakukan percobaan menggunakan alat yang mengondisikan keadaan atmosfer bumi purba. Dari percobaan tersebut gas-gas anorganik H2O, CH4, NH3, dan hidrogen dengan bantuan percikan listrik sebagai pengganti halilintar dapat membentuk asam amino.
Biologi Kelas XII
75
Berdasarkan hasil tersebut Miller dan Urey menyimpulkan bahwa C, H, O, dan N merupakan unsur utama penyusun sel makhluk hidup. 11. Jawaban: d Bagian nomor 4 merupakan tempat berlangsungnya reaksi antara CH4, NH3, H2, dan H2O. Nomor 1 merupakan labu berisi air yang mendidih, nomor 2 adalah kumpulan kondensor yang berfungsi untuk mendinginkan gas sehingga terbentuk tetesantetesan air, nomor 3 merupakan gambar aliran uap air, dan nomor 5 merupakan elektrode untuk mengalirkan listrik. 12. Jawaban: a Molekul anorganik pada atmosfer purba terdiri atas metana (CH4), amonia (NH3), hidrogen (H2), dan air (H2O). Molekul tersebut dapat bereaksi dengan bantuan sinar kosmis atau halilintar menjadi senyawa organik sederhana seperti urea, formaldehid, dan asetat. Senyawa organik tersebut akan berpolimerisasi menjadi asam amino, glukosa, nukleotida, dan asam lemak.
B.
Uraian
1. Beberapa ilmuwan penganut teori biogeneiss melakukan eksperimen berikut. a. Francesco Redi melakukan percobaan yang bertujuan membuktikan bahwa belatung bukan berasal dari daging dengan melakukan percobaan memasukkan daging segar ke tiga stoples. Stoples I ditutup kain rapat, stoples II ditutup menggunakan kain kasa, dan stoples III dibiarkan terbuka. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada daging segar yang tidak ditutup terdapat belatung. Daging pada stoples yang ditutup kain kasa terdapat belatung. Daging pada stoples yang ditutup rapat tidak terdapat belatung. Berdasarkan percobaan tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa belatung berasal dari telur lalat, bukan dari daging. b.
Lazzaro Spallanzani melakukan percobaan untuk membantah teori yang dikemukakan Needham dengan cara merebus air kaldu dalam waktu lama, kemudian menutup botol hingga rapat ternyata tidak ditemukan mikroorganisme di dalamnya setelah didiamkan beberapa hari. Hal ini karena mikroorganisme mati akibat sterilisasi. Sementara itu, Needham tidak merebus air kaldu dalam waktu lama sehingga mikroorganisme masih hidup di dalam air kaldu.
c.
Louis Pasteur melakukan percobaan untuk menyempurnakan percobaan Spallanzani dengan merebus air kaldu dan meletakkan pada labu leher angsa. Meskipun udara tetap masuk, tetapi mikroorganisme tertahan di leher angsa akibat terdapat sisa-sisa uap air yang menempel pada dinding leher pipa angsa sehingga air kaldu tetap jernih. Hal ini membuktikan bahwa mikroorganisme bukan berasal dari air kaldu melainkan udara yang terkontaminasi mikroorganisme.
13. Jawaban: e Proses sintesis senyawa organik dari gas-gas anorganik dipicu oleh sinar kosmis, sinar ultraviolet, halilintar, panas bumi, dan loncatan listrik, tetapi dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen). 14. Jawaban: d Protenoid merupakan hasil polimerisasi yang mengandung berbagai asam amino dan berbagai monomer yang diteteskan pada pasir, batu, atau tanah. Mikrosfer adalah istilah untuk kumpulan protenoid yang menyusun tetesan kecil, sedangkan makromolekul adalah gabungan dari asam aminoasam amino. Istilah protobion merupakan molekulmolekul yang dihasilkan secara abiotik, sedangkan protosel adalah sel primitif yang berasal dari protobion. 15. Jawaban: d Lynn Margulis dari Universitas Boston telah membuktikan bahwa organel-organel tertentu pada sel eukoriotik terutama mitrokondria dan kloroplas berasal dari sel prokariotik yang berukuran kecil. Sel prokariotik akan menempati sitoplasma sel inang sehingga terbentuk sel eukariotik (teori endosimbiotik). Jadi, teori endosimbiotik menyatakan bahwa sel tunggal yang kompleks berevolusi dari dua atau lebih sel yang lebih sederhana dan hidup simbiotik dengan sel inangnya.
76
Evolusi
2. Teori abiogenesis modern dikenal juga dengan teori evolusi kimia. Evolusi kimia merupakan jenis evolusi yang menyangkut evolusi atom dan molekul menjadi substansi yang lebih kompleks. Pendukung teori evolusi kimia adalah Oparin, Miller, dan Urey. Dalam teori ini, diungkapkan bahwa pembentuk dasar kehidupan berasal dari
gas-gas atmosfer purba yaitu H2O, H2, NH3, dan CH4 yang mengalami perubahan menjadi molekul organik sederhana (asam amino) akibat adanya pemanasan dan energi dari alam. Kemudian molekul organik sederhana terakumulasi di cekungan perairan ( primordial soup). Senyawa organik sederhana tersebut akan mengalami reaksi lanjutan sehingga membentuk zat hidup paling sederhana yaitu protobion. 3. Teori yang menjelaskan tentang asal usul sel eukariotik adalah teori endosimbiotik. Dalam teori endosimbiotik dijelaskan bahwa organisme prokariotik aerob kecil ditelan organisme prokariotik heterotrof anaerob yang besar. Sel prokariotik yang lebih kecil akan tinggal menetap di dalam organisme prokariotik besar. Ketika inang membelah diri, sel prokariotik kecil membelah dan terbagi rata ke setiap sel anakan. Dalam kurun waktu lama, sel prokariotik kecil berevolusi menjadi mitokondria. Organisme hasil penggabungan dua organisme ini disebut sebagai eukariotik heterotrof. Selanjutnya, organisme eukariotik heterotrof bergabung dengan endosimbion Cyanobacteria yang merupakan organisme autotrof. Hasil gabungan tersebut membentuk organisme eukariotik autotrof.
A.
Pilihan Ganda
1.
Jawaban: b Charles Robert Darwin menyatakan bahwa fosil dari lapisan bumi yang lebih tua merupakan leluhur dari bentuk kehidupan pada lapisan berikutnya. Alfred Wallace berpendapat bahwa evolusi terjadi karena seleksi alam. J.B. de Lamarck menyatakan bahwa hasil adaptasi berupa morfologi maupun fisiologi diwariskan kepada keturunannya. Sementara itu, George Cuvier berpendapat bahwa makhluk hidup hadir sesaat, lenyap oleh malapetaka, dan kemudian tercipta lagi makhluk hidup lain.
2. Jawaban: b Keistimewaan yang dimiliki fosil kuda adalah di setiap zaman geologi ditemukan fosil secara lengkap dan utuh. Sementara itu, kelemahan fosil lain adalah ditemukan tidak utuh dan tidak setiap zaman ditemukan fosil sehingga tidak dapat menyusun filogeni dengan akurat.
4. Terdapat hipotesis mengenai pembentukan RNA sebagai materi genetik pertama. Beberapa miliar tahun lalu terbentuk molekul RNA secara kebetulan. Adanya pengaktifan lingkungan mengakibatkan RNA dapat memproduksi protein yang berperan sebagi enzim. Selanjutnya, diperlukan molekul penyimpanan materi genetik, yaitu DNA. Terjadi transisi RNA menjadi DNA yang lebih stabil. DNA terbentuk dengan rantai RNA sebagai cetakan. Setelah DNA terbentuk, RNA berperan sebagai molekul intermediat dalam sintesis protein. 5. Teori cosmozoic atau kosmozoan menyatakan bahwa asal mula makhluk hidup bumi berasal dari spora kehidupan luar angkasa. Spora kehidupan tidak dapat bertahan di planet ruang angkasa yang sangat dingin, kering, dan adanya radiasi yang mematikan. Akhirnya spora kehidupan itu pindah ke bumi. Teori ini disanggah oleh para ilmuwan yang menyatakan bahwa spora kehidupan tersebut saat mencapai bumi tidak dapat bertahan hidup akibat pergesekan di angkasa atau pergesekan dengan lapisan ozon bumi.
3. Jawaban: a Evolusi terjadi melalui seleksi alam merupakan pernyataan yang dikemukakan Darwin. Lamarck menyatakan bahwa perubahan pada makhluk hidup terjadi karena proses adaptasi lingkungan yang sifatnya diwariskan. George Cuvier mengemukakan teori katatropisme. Malthus memaparkan teori populasi dan Charles Lyell mengemukakan teori geologi bumi. 4. Jawaban: a Beberapa hal pokok dalam teori evolusi Darwin sebagai berikut. 1) Di muka bumi ini tidak ada individu yang benar-benar sama. Hal ini terbukti dengan adanya variasi dalam satu keturunan seayah dan seibu, meskipun keduanya kembar identik. 2) Setiap populasi berkecenderungan untuk bertambah banyak. Hal ini karena setiap makhluk hidup mempunyai kemampuan berkembang biak.
Biologi Kelas XII
77
3)
4)
Suatu individu harus berjuang mempertahankan hidup agar mampu berkembang biak karena untuk berkembang biak dibutuhkan makanan dan ruangan yang cukup. Pertambahan populasi tidak berjalan terusmenerus karena terjadi seleksi alam sehingga hanya individu yang mampu bertahan saja yang akan berkembang biak dan dapat melangsungkan kehidupannya.
5. Jawaban: b Berbagai bentuk paruh dipengaruhi oleh jenis makanannya. Berbagai bentuk kaki Aves dipengaruhi oleh tempat hidupnya. 6. Jawaban: c Teori evolusi yang disampaikan oleh J.B. de Lamarck menunjukkan bahwa organ tubuh yang sering digunakan akan berkembang dan menyesuaikan diri secara morfologis maupun fisiologis. Sementara itu, organ yang tidak dipergunakan akan mereduksi. Perubahan adaptif pada organisme dapat diturunkan pada keturunannya. 7. Jawaban: e Evolusi dapat dipelajari melalui petunjuk-petunjuk berupa penemuan fosil, anatomi perbandingan homologi dan analogi, embriologi perbandingan, variasi dalam spesies, alat-alat tubuh yang tersisa, perbandingan fisiologi, dan petunjuk secara biokimia. Sementara itu, domestikasi merupakan peristiwa yang dapat menyebabkan evolusi. 8. Jawaban: d Pokok-pokok pemikiran Darwin sebagai berikut. 1) Tidak ada individu yang benar-benar sama, meskipun keduanya kembar identik. Hal ini terjadi karena adanya variasi dalam satu keturunan. 2) Setiap populasi berkecenderungan untuk bertambah banyak karena setiap makhluk hidup mempunyai kemampuan untuk berkembang biak. 3) Makhluk hidup memerlukan makanan dan ruangan yang cukup untuk berkembang biak. 4) Seleksi alam mengakibatkan pertambahan populasi tidak berjalan terus-menerus. Lingkungan memengaruhi perubahan gen pada makhluk hidup merupakan teori yang dikemukakan Lamarck. 9. Jawaban: b T. R. Malthus dalam bukunya yang berjudul An Essay on the Principle of Population menyatakan bahwa pertambahan populasi manusia mengikuti deret ukur dan pertambahan jumlah makanan mengikuti deret hitung. August Weismann
78
Evolusi
menyatakan bahwa variasi yang terdapat pada generasi berikutnya diatur oleh faktor-faktor genetik, bukan faktor lingkungan. G. Cuvier menyatakan bahwa makhluk hidup hadir sesaat kemudian lenyap oleh malapetaka, kemudian tercipta lagi makhluk hidup lain. Charles Lyell menyatakan bahwa proses geologi mengikuti pola yang seragam. J. B. de Lamarck menyatakan bahwa makhluk hidup akan menyesuaikan diri baik secara fisiologis maupun morfologis. 10. Jawaban: c Berdasarkan fakta tersebut, fakta nomor 1 dan 4 bukanlah dasar teori evolusi. Dasar teori evolusi ditunjukkan oleh nomor 2 dan 3. Selain itu, fakta yang lain yaitu embriologi perbandingan, rekaman fosil, sisa-sisa organ dalam tubuh, petunjuk secara biokimia, dan perbandingan fisiologi. 11. Jawaban: e Prinsip teori evolusi yang dikemukakan Lamarck yaitu evolusi berjalan melalui mekanisme adaptasi terhadap lingkungan dan sifat yang diperoleh akan diwariskan kepada keturunannya. Adapun teori evolusi menurut Charles Darwin yaitu evolusi berjalan melalui mekanisme seleksi alam, adaptasi mengakibatkan evolusi dalam waktu lama, dan variasi pada organisme merupakan variasi sifat fenotipe organisme. 12. Jawaban: d Konvergensi merupakan peristiwa di mana dua makhluk hidup atau lebih menghuni tempat hidup yang sama, tetapi makhluk hidup tersebut memiliki asal usul berbeda. Meskipun hubungannya jauh, tetapi karena berada dalam tempat yang sama mempunyai organ-organ yang fungsinya serupa. 13. Jawaban: d Homologi merupakan makhluk hidup yang mempunyai organ tubuh dengan bentuk dasar sama, tetapi fungsi berbeda seperti sayap burung dengan tungkai depan paus. Sedangkan pilihan a, c, d, dan e memiliki struktur berbeda namun fungsi sama, hal ini disebut dengan analogi. 14. Jawaban: e Lamarck menyatakan bahwa makhluk hidup akan menyesuaikan diri baik secara fisiologis maupun morfologis sebagai bentuk adaptasi terhadap berbagai macam unsur lingkungan. Organ tubuh yang sering digunakan akan berkembang dan yang tidak digunakan akan mereduksi. Daun kaktus yang tereduksi menjadi berbentuk duri merupakan suatu bentuk penyesuaian terhadap lingkungan gurun.
15. Jawaban: c Seorang ahli anatomi dari Jerman bernama R. Weidersheim menyatakan ada 100 buah alat tubuh yang tersisa pada manusia. Beberapa alat tubuh yang tersisa di antaranya sebagai berikut. 1) Gigi taring runcing 2) Umbai cacing 3) Otot penggerak telinga 4) Tulang ekor 5) Selaput mata pada sudut mata sebelah dalam 6) Rambut pada dada 7) Buah dada pada laki-laki B.
Uraian
1. J.B. de Lamarck menyatakan bahwa makhluk hidup akan menyesuaikan diri baik secara fisiologis maupun morfologis. Organ tubuh makhluk hidup yang sering digunakan akan berkembang. Sementara itu, organ tubuh makhluk hidup yang tidak digunakan akan mereduksi dan hilang. Sifat baru yang dihasilkan akan diturunkan kepada keturunannya. Pada awalnya, jerapah berleher pendek. Jerapah selalu berusaha memakan tunastunas daun yang tinggi sehingga lehernya bertambah panjang. Akibatnya, keturunan jerapah berleher lebih panjang. 2. Evolusi konvergensi terjadi karena adanya modifikasi dari kutub gen. Pada evolusi konvergensi tidak pernah dihasilkan organisme baru, tetap hanya menghasilkan variasi sehingga populasi terakhir menunjukkan perbedaan yang jelas dengan nenek moyangnya.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Seleksi alam menyatakan bahwa makhluk hidup yang lebih mampu menyesuaikan diri dengan kondisi alam habitatnya akan mendominasi dengan cara memiliki keturunan yang mampu bertahan hidup. Sebaliknya, makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi akan punah. Misalnya, kupukupu bersayap cerah tidak mampu beradaptasi setelah perkembangan industri sehingga kupu-kupu bersayap cerah punah. Hal ini karena kupu-kupu bersayap cerah lebih mudah dilihat predatornya.
3. Kelemahan fosil sebagai petunjuk adanya evolusi sebagai berikut. 1) Rekaman fosil selalu tidak lengkap. Hal ini disebabkan pada proses geologis umumnya terjadi daur biokimiawi yang menyebabkan bangkai makhluk hidup menjadi musnah secara alami. Hanya karena suatu faktor geologis yang istimewa suatu fosil dapat ditemukan. Umumnya bagian yang menjadi fosil adalah bagian yang keras seperti tulang, cangkang, dan gigi. Bagian yang lunak seperti daging dan darah segera membusuk secara alami, kecuali oleh proses geologi yang mengawetkan. 2) Urutan fosil tidak selalu menggambarkan urutan filogeni yang utuh. Ada mata rantai yang hilang (missing link ). 4. Alat-alat tubuh yang tersisa pada hakikatnya sudah tidak berguna lagi, tetapi masih terdapat dalam tubuh dan berjumlah banyak. Alat-alat tubuh yang tersisa merupakan hasil dari proses evolusi yang lama. Contoh sisa alat-alat tubuh tersebut yaitu umbai cacing, tulang ekor, gigi taring, payudara pada laki-laki, otot penggerak telinga, rambut pada dada, dan selaput mata di sudut mata sebelah dalam. 5. Evolusi adalah proses perubahan pada makhluk hidup yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memerlukan waktu lama. Konsep evolusi menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari spesies sama yang hidup di masa lalu. Adanya pengaruh kondisi yang berbeda-beda mengakibatkan setiap spesies dapat mengalami mutasi, migrasi gen rekombinasi genetik, seleksi alam, atau isolasi reproduksi sehingga terbentuk spesies-spesies baru.
2. Jawaban: b Burung finch yang terdapat di Kepulauan Galapagos berasal dari satu spesies burung pemakan biji yang terdapat di Amerika Selatan. Burung-burung ini bermigrasi karena faktor makanan. Akibat proses adaptasi terhadap variasi jenis makanan, burung finch mempunyai paruh yang bervariasi. Ketersediaan jenis makanan yang terbatas, lingkungan yang berbeda-beda, perbedaan bentuk pulau, dan perbedaan iklim tidak memengaruhi paruh burung finch.
Biologi Kelas XII
79
3. Jawaban: b Pada percobaan tersebut diketahui bahwa muncul fenotipe yang memiliki variasi berbeda dengan spesies di alam liar. Hal ini dapat memengaruhi keberlangsungan evolusi karena terjadi perubahan fenotipe akibat adanya perubahan lingkungan (mutasi induksi). Akan tetapi, tidak semua mutasi dapat diwariskan pada keturunannya. Mutasi yang terjadi pada sel soma (sel tubuh) tidak akan diwariskan. Sementara itu, mutasi yang terjadi pada sel-sel kelamin akan diwariskan kepada keturunannya. Jika mutasi selalu terjadi pada sel kelamin dari generasi ke generasi dapat mengakibatkan susunan gen dalam kromosom generasi pendahulu sangat berbeda dengan generasi berikutnya. Peristiwa itu memungkinkan timbulnya individu atau spesies baru yang memiliki fenotipe sangat berbeda dengan generasi pendahulunya. 4. Jawaban: e Sifat baru yang menguntungkan jika dapat beradaptasi dengan lingkungannya akan terus hidup dan mewariskan mutasi yang dialaminya kepada keturunannya. Mutasi merupakan salah satu mekanisme evolusi yang sangat penting dalam proses pembentukan spesies baru dengan sifat-sifat yang lebih baik. 5. Jawaban: c Isolasi mekanik adalah tidak terjadinya perkawinan karena adanya perbedaan ukuran yang mencolok pada morfologi atau bentuk alat kelamin. 6. Jawaban: e Seleksi alam adalah suatu proses di mana individu-individu tertentu yang mampu beradaptasi akan terus hidup dan mempunyai keturunan. Mutasi gen dapat mengubah posisi nukleotida penyusun DNA yang mengakibatkan banyak kematian, cacat, dan abnormalitas. Terjadinya mutasi dipengaruhi oleh faktor luar dan faktor dalam (rekombinasi gen). Jadi, seleksi alam, mutasi, dan rekombinasi gen dapat mengakibatkan variasi pada makhluk hidup. Sementara itu, suhu, tanah, dan makanan tidak mengakibatkan terjadinya variasi pada makhluk hidup. 7. Jawaban: c Albino merupakan gen resesif Diketahui: Penduduk albino (aa)= 9% Penduduk normal (AA dan Aa)= 91% – – – –
80
Frekuensi genotipe penderita albino = aa Frekuensi genotipe carrier albino = Aa Frekuensi genotipe normal = AA Frekuensi A = p, a = q
Evolusi
–
Frekuensi genotipe aa = q2 = 9% = 0,09
q = 0,09 = 0,30 Jadi, Frekuensi gen albino (gen a) sebesar 0,30. 8. Jawaban: d Hukum Hardy–Weinberg berlaku jika memenuhi persyaratan antara lain ukuran populasi cukup besar, populasi terisolasi, tidak terjadi mutasi atau jika terjadi harus seimbang, perkawinan secara acak artinya pemilihan alel tidak dilakukan secara sengaja/ tidak diatur. 9. Jawaban: b Gen PTC = T, gen non PTC = t Individu PTC memiliki genotipe TT dan Tt Individu non PTC memiliki genotipe tt TT + Tt = 64% = 0,64 tt = 100% – 64% = 36% = 0,36 gen non PTC = t = 0,36 = 0,6 gen PTC = T = 1 – t = 1 – 0,6 = 0,4 Frekuensi individu PTC homozigot = TT = (0,4)2 = 0,16 Frekuensi individu PTC heterozigot = 2Tt = 2 × 0,4 × 0,6 = 0,48 Perbandingan frekuensi genotipe TT : Tt : tt = 0,16 : 0,48 : 0,36 = 4 : 12 : 9 10. Jawaban: b Orang albino = aa =
4 10.000
= 0,0004
a = 0,0004 = 0,02 A+a=1 A = 1 – 0,02 = 0,98 Jadi, frekuensi gen A = 0,98 dan a = 0,02 Orang pembawa sifat albino (Aa) sebagai berikut. 2Aa = 2 × 0,98 × 0,02 = 0,0392 = 3,92% Berarti dalam populasi 10.000 orang terdapat carrier albino sebanyak 10.000 × 0,0392 = 392 orang. 11. Jawaban: c Hukum Hardy-Weinberg berlaku jika memenuhi persyaratan berikut. 1) Jumlah populasi cukup besar. 2) Populasi terisolasi. 3) Tidak terjadi mutasi dan migrasi. 4) Tidak ada seleksi alam. 5) Terjadi perkawinan secara acak, setiap individu memiliki kesempatan yang sama untuk kawin dengan individu lain pasangan jenisnya. Oleh karena itulah setiap individu seharusnya memiliki keberlangsungan hidup (viabilitas) dan kesuburan (fertilitas) yang sama.
12. Jawaban: a Domestikasi yaitu proses penjinakan hewan atau tumbuhan liar yang dilakukan oleh manusia. Domestikasi dilakukan dengan memindahkan hewan atau tumbuhan liar dari habitat aslinya ke lingkungan yang telah dibuat oleh manusia. Jadi kucing liar yang hidup di hutan dan dijadikan hewan piaraan dapat menjadi spesies berbeda karena faktor domestikasi. Seleksi alam adalah suatu proses yang dilakukan oleh alam untuk menyeleksi makhluk hidup. Makhluk hidup yang mampu beradaptasi akan lestari, sedangkan makhluk hidup yang tidak dapat beradaptasi akan punah. Adaptasi lingkungan merupakan penyesuaian makhluk hidup terhadap lingkungannya. Hibridisasi merupakan persilangan dari populasi yang berbeda. Rekombinasi gen merupakan penyatuan kembali gen dengan kombinasi gen yang lain yang terjadi karena pindah silang. 13. Jawaban: c Albino merupakan kelainan yang ditimbulkan oleh gen resesif. Diketahui: Jumlah penduduk = 10.000 orang Penderita albino = 16% • Frekuensi genotipe penderita albino = aa Frekuensi genotipe carrier albino = Aa Frekuensi genotipe normal = AA Frekuensi A = p a = q • Frekuensi genotipe aa = q2 = 16% = 0,16 q= • •
•
0,16 = 0,4
p+q=1 p = 1 – 0,4 = 0,6 Persentase orang normal (AA) adalah AA = p2 = (0,6)2 = 0,36 = 36% Persentase orang normal carrier albino Aa = 2(pq) = 2(0,6 × 0,4) = 0,48 = 48% Jadi jumlah orang carrier albino adalah 48% × 10.000 = 4.800 orang
14. Jawaban: a Variasi merupakan perbedaan antarindividu sejenis baik warna, bentuk, maupun kemampuan beradaptasi. Variasi merupakan hasil dari perkawinan makhluk hidup.
15. Jawaban: c Misal p = frekuensi untuk alel IM q = frekuensi untuk alel IN Menurut Hukum Hardy-Weinberg: p2IMIM + 2pqIMIN + q2ININ q2 =
40 1.000
= 0,04
q = 0,04 = 0,2 p+q=1 p = 1 – 0,2 = 0,8 Jadi, frekuensi alel IM = p = 0,8. Frekuensi alel IN = q = 0,2. Jadi, frekuensi alel IM dan IN berturut-turut adalah 0,8 dan 0,2. B.
Uraian
1. Sebelum berkembangnya revolusi industri di Inggris, jumlah ngengat Biston betularia berwarna cerah lebih banyak daripada ngengat berwarna gelap. Namun, setelah berlangsungnya revolusi industri, ternyata jumlah ngengat berwarna gelap lebih banyak daripada ngengat berwarna cerah. Hal ini dikarenakan sebelum revolusi industri pohon di habitatnya masih bersih, sehingga ngengat berwarna cerah lebih adaptif, akibatnya sulit untuk dilihat predator. Ketika berlangsung revolusi industri dan sesudahnya, pohon dan daun habitat ngengat tersebut tertutup oleh jelaga. Akibatnya, ngengat berwarna gelap lebih adaptif sehingga sulit dilihat predator. 2. Faktor-faktor yang mengakibatkan adanya binatang endemik sebagai berikut. a.
Adaptasi terhadap lingkungan Hewan endemik seperti komodo memiliki tingkat adaptasi yang tinggi terhadap isolasi geografis yang menciptakan habitat khusus bagi hewan tersebut. Reptil karnivora seperti komodo beradaptasi secara morfologi, fisiologi, dan perilaku terhadap lingkungannya sehingga bisa bertahan hingga ratusan tahun di Pulau Komodo.
b.
Seleksi alam Perubahan kondisi geografis dan ketersediaan pangan tetap membuat komodo mampu bertahan dari seleksi alam yang terjadi.
c.
Isolasi geografi Perubahan lingkungan membuat komodo terisolasi secara geografis dari habitat lainnya di luar Pulau Komodo, sehingga hewan tersebut tidak mampu untuk melakukan persebaran di luar habitat aslinya dan melakukan pertukaran gen.
Biologi Kelas XII
81
3. Mutasi gen adalah perubahan informasi genetik yang terjadi dalam organisme. Mutasi dapat mengubah posisi nukleotida penyusun DNA. Mutasi gen dapat mengakibatkan terjadinya evolusi. Mutasi yang terjadi pada sel-sel kelamin makhluk hidup akan diwariskan kepada keturunannya. Gen yang bermutasi akan selalu ada dalam setiap sel keturunan. Kadang-kadang mutasi tersebut menimbulkan sifat baru yang menguntungkan. Jika sifat baru tersebut dapat beradaptasi dengan lingkungannya, individu tersebut akan terus hidup dan mewariskan mutasi yang dialaminya pada keturunannya. Jika mutasi seperti ini terjadi terus-menerus pada keturunannya, lama-kelamaan akan muncul spesies baru dengan susunan gen yang sama sekali berbeda dengan susunan gen nenek moyangnya. 4. Spesiasi adalah proses pembentukan spesies baru. Bencana alam seperti glasiasi dan vulkanisasi mengakibatkan terjadinya perubahan lingkungan. Akibatnya, makhluk hidup yang tidak dapat beradaptasi akan punah. Kepunahan massal ini menimbulkan relung-relung kosong. Relung merupakan tempat hidup dan interaksi suatu organisme. Suatu spesies selalu menempati relung tertentu. Jika ada relung yang kosong, akan ada sejumlah organisme yang mengisinya. Organisme
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e Teori evolusi biologi menyatakan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan terkecil (sel). Teori evolusi biologi dimulai dari cekungan-cekungan di pantai. Makromolekul seperti asam amino terkonsentrasi di cekungan tersebut. Asam amino adalah penyusun protein yang merupakan senyawa dalam protoplasma. Protoplasma adalah bagian yang hidup dari sel. Sel merupakan bagian terkecil dari suatu kehidupan. 2. Jawaban: e Teori evolusi biokimia menyatakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi. Menurut Oparin, pada awalnya atmosfer purba terdiri atas metana (CH4), amonia (NH3), uap air (H2O), dan gas hidrogen (H2). Oleh karena adanya pemanasan dan energi alam, berupa sinar kosmis dan halilintar, gas-gas tersebut mengalami perubahan menjadi molekul organik sederhana yang menyerupai substansi asam amino. 82
Evolusi
yang berhasil menempati relung yang kosong yaitu organisme yang paling memenuhi persyaratan relung tersebut. Organisme tersebut berbeda dengan organisme sebelumnya. 5. a.
Genotipe pria buta warna XcbY Frekuensi alel CB untuk normal adalah p dan frekuensi alel cb untuk buta warna adalah q. Maka pria buta warna = XcbY atau cb = q q = 4% q = 0,04 jika p + q = 1, maka p = 1 – q p = 1 – 0,04 p = 0,96
b.
Wanita buta warna XcbXcb atau cbcb cbcb = q2 = (0,04)2 = 0,0016 Jadi persentase wanita buta warna adalah = 0,0016 × 100% = 0,16%
c.
Wanita carrier XCBXcb atau CBcb CBcb = 2pq = 2 × 0,96 × 0,04 = 0,0768 Jadi, persentase wanita carrier adalah = 0,0768 x 100% = 7,68%
3. Jawaban: b Menurut Aristoteles, kehidupan muncul dari benda tidak hidup/makhluk hidup ada dengan sendirinya. Teori ini disebut teori Abiogenesis. Adapun menurut Alexander Oparin, kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya bumi beserta atmosfernya. Oparin menjelaskan bahwa atmosfer bumi pada zaman purba terdiri atas CH4, NH3, H2, dan H2O. Oleh adanya pemanasan dan energi alam, gas-gas tersebut kemudian berubah menjadi molekul organik sederhana, sejenis asam amino. Teori ini disebut teori evolusi biokimia. 4. Jawaban: a Teori evolusi kimia diawali dengan bereaksinya gas-gas anorganik H2O, CH 4 (metana), NH3 (amonia), dan hidrogen dengan bantuan sinar kosmis dan halilintar membentuk asam amino, purin, pirimidin, ATP, dan glukosa. 5. Jawaban: b Percobaan untuk menyanggah teori generatio spontanea atau abiogenesis dilakukan oleh tokohtokoh seperti Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani,
dan Louis Pasteur. Percobaan yang dilakukan oleh Francesco Redi adalah daging yang berada di stoples terbuka akan muncul belatung. Artinya, belatung tidak muncul dari daging melainkan berasal dari telur lalat yang menetas di dalam daging. Lazzaro Spallanzani dan Louis Pasteur melakukan percobaan dengan kaldu yang telah disterilisasi/dipanaskan. Kaldu yang mengalami kontak dengan udara luar menjadi berwarna keruh karena terkontaminasi mikroorganisme dari udara luar. Adapun percobaan tanah yang direndam dalam air akan memunculkan cacing, dilakukan oleh pencetus teori Abiogenesis yaitu Aristoteles. Percobaan lecutan listrik yang mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik dilakukan oleh Harold Urey dan Stanley Miller sebagai pendukung teori abiogenesis modern. 6. Jawaban: d Harold Urey menyatakan teori biokimia. Teori biokimia menyebutkan bahwa pada awal terbentuknya kehidupan, di atmosfer terdapat CH4, hidrogen, NH3, dan H2O. Adanya penyinaran ultraviolet dari matahari, panas dari gunung berapi, muatan listrik yang kesemuanya merupakan sumber energi, membantu pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik. Pada zat organik terjadi proses pemisahan, penyerapan, dan substitusi molekul tertentu, kemudian terbentuk membran dan akhirnya terbentuk makhluk hidup yang paling awal. 7. Jawaban: b Proses evolusi biologi dapat terjadi apabila terdapat perubahan struktur tubuh yang lebih adaptif dan dipengaruhi oleh faktor lingkungan sehingga menghasilkan spesies baru. Oleh karena itu, keanekaragaman hayati justru meningkat. 8. Jawaban: c Menurut teori evolusi biologi, makhluk hidup pertama berasal dari hasil evolusi molekul anorganik yang berkembang menjadi struktur sel. Asal usul kehidupan berasal dari sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik sehingga tidak lepas dari peranan lingkungan. Molekul-molekul yang dihasilkan secara abiotik itu disebut protobion yang kemudian menjadi sel primitif yang disebut protosel. Sementara itu, pernyataan bahwa kehidupan tercipta pada waktu khusus secara lengkap merupakan teori kreasionisme spesial. 9. Jawaban: e 1) Gambar I merupakan percobaan Francesco Redi, dimana ia meletakkan sekerat daging di botol tertutup rapat, di stoples bertutup kain kasa, dan di dalam stoples yang tidak tertutup.
Dia mendapati bahwa belatung yang ada di dalam stoples kedua dan ketiga berasal dari lalat dan bukan dari sekerat daging (benda mati). Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis yang dikemukakan oleh Aristoteles. 2) Gambar II merupakan percobaan Spallanzani. Setelah labu dipanaskan, labu ditutup ternyata air kaldu tetap jernih. Sementara itu, pada labu yang dibiarkan terbuka kaldu menjadi keruh. Hal tersebut menunjukkan adanya mikroorganisme yang berkembang biak di kaldu. Mikroorganisme tersebut berasal dari udara. Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis yang dikemukakan oleh Aristoteles. 3) Gambar III merupakan percobaan Louis Pasteur. Air kaldu dididihkan dan dimasukkan ke labu berleher angsa. Labu pertama dalam posisi tegak. Labu kedua dimiringkan hingga air sediaan keluar sedikit dari ujung pipa. Setelah beberapa hari, labu pertama tetap jernih dan labu kedua menjadi keruh. Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis yang dikemukakan oleh Aristoteles. 4) Gambar IV merupakan percobaan Miller-Urey yang menyatakan makhluk hidup berasal dari senyawa anorganik. Teori ini mendukung teori abiogenesis yang dikemukakan oleh Aristoteles. 10. Jawaban: d Teori kosmozoan/cosmozoic menyatakan bahwa makhluk pertama yang ada di bumi berasal dari planet lain di luar angkasa yang keadaannya tidak memungkinkan makhluk tersebut hidup. Oleh karena itu, makhluk hidup tersebut pindah ke bumi karena bumi merupakan salah satu tempat makhluk tersebut dapat hidup. 11. Jawaban: c Setiap makhluk hidup tersusun atas gen-gen yang berperan dalam pewarisan sifat. Gen-gen tersebut tersusun dalam DNA. DNA disusun oleh nukleotida yang terdiri atas basa nitrogen, gula deoksiribosa, dan fosfat. Setiap spesies memiliki ciri yang khas dari susunan biokimianya yang terletak pada susunan DNA, RNA, atau protein. Apabila susunan biokimianya semakin banyak kesamaannya, semakin dekatlah hubungan kekerabatannya. 12. Jawaban: a Menurut Lamarck, bagian tubuh makhluk hidup dapat berubah baik ciri, sifat, dan karakternya karena pengaruh lingkungan hidupnya. Jika bagian tubuh makhluk hidup selalu atau sering digunakan, bagian tersebut makin lama dapat berubah sehingga sesuai untuk digunakan pada lingkungan tersebut. Sebaliknya bagian tubuh yang tidak
Biologi Kelas XII
83
pernah atau jarang digunakan lagi makin lama akan menghilang (rudimenter) sehingga suatu spesies sifatnya labil karena dapat mengalami perubahan karena pengaruh lingkungan. Menurut Darwin, evolusi berlangsung karena adanya proses seleksi alam (natural selection ). Seleksi alam adalah proses pemilihan yang dilakukan oleh alam terhadap variasi makhluk hidup di dalamnya. Hanya makhluk hidup yang memiliki variasi sesuai dengan lingkungan yang bisa bertahan hidup, sedang yang tidak sesuai akan punah. Organisme yang bisa hidup inilah yang selanjutnya akan mewariskan sifat-sifat yang sesuai dengan lingkungan pada generasi berikutnya. Dengan demikian, perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan kepada keturunannya (stabil). 13. Jawaban: d Menurut Darwin, nenek moyang jerapah ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Oleh karena terjadi bencana kekeringan, lingkungan pun berubah dan berlangsunglah proses seleksi alam. Jerapah berleher pendek tidak dapat mencari makan dengan menjangkau daun-daun di pohon sehingga tidak bisa bertahan hidup. Sebaliknya, jerapah berleher panjang tetap dapat memperoleh makanan dari daun-daun di pohon sehingga dapat bertahan hidup. Karena mampu bertahan hidup maka jerapah tersebut mampu berkembang biak dan mewariskan sifat adaptif yaitu leher panjang pada generasi berikut. Itulah sebabnya semua jerapah sekarang berleher panjang. 14. Jawaban: b Pokok pemikiran Darwin tentang evolusi didasari oleh fakta-fakta berikut. 1) Tidak ada individu yang sama persis, meskipun kembar. 2) Setiap populasi cenderung selalu meningkat. Pemikiran ini sangat dipengaruhi oleh buku Robert Malthus tentang perkembangan populasi dan ketersediaan pangan. 3) Untuk mampu berkembang biak, makhluk hidup perlu makanan dan ruang yang cukup. Oleh karena itu, makhluk hidup senantiasa bersaing untuk memperoleh ruang dan makanan. 4) Lingkungan dapat mengakibatkan perubahan struktur tubuh spesies. Hal ini dipengaruhi oleh pemikiran evolusi geologis Charles Lyell. 15. Jawaban: d Menurut Oparin, kondisi pada bumi primitif mendukung terjadinya reaksi kimia untuk menyintesis senyawa organik yang berasal dari prekusor anorganik yang terdapat pada atmosfer dan lautan purbakala. Organisme yang memanfaatkan zat
84
Evolusi
organik untuk kelangsungan hidupnya disebut organisme heterotrof. Organisme autotrof atau fotoautotrof belum terbentuk karena atmosfer purba waktu itu belum mendukung proses fotosintesis. 16. Jawaban: d Kemiripan proses respirasi dan kemiripan proses sintesis protein merupakan contoh adaptasi fisiologi. Sementara itu, kemiripan bentuk alat gerak dan alat pencernaan pada Vertebrata merupakan bentuk adaptasi morfologi. 17. Jawaban: e Berbagai jenis makhluk hidup mempunyai organ tubuh yang bentuk dasarnya sama, tetapi fungsinya berbeda, hal ini disebut homologi. Homologi dijumpai pada tungkai depan makhluk hidup. Contohnya: kaki depan kuda dengan tangan manusia. Fungsi tungkai depan manusia yaitu tangan untuk memegang, sedangkan tungkai depan kuda untuk berjalan. 18. Jawaban: e Petunjuk evolusi sebagai berikut. 1) Fosil merupakan suatu makhluk hidup yang telah mati dan mengalami proses secara fisika dan kimia dalam waktu yang lama sehingga mengalami proses pembatuan. 2) Perbandingan anatomi yang meliputi struktur homologi yaitu suatu struktur yang sama tapi memiliki fungsi yang berbeda dan struktur analogi yaitu suatu bagian tubuh pada spesies yang berbeda, tetapi memiliki kesamaan struktur dan fungsinya. 3) Perbandingan biokimia. 4) Perbandingan embriologi. 19. Jawaban: e Fosil merupakan salah satu petunjuk adanya evolusi. Namun fosil memiliki kelemahan sebagai petunjuk evolusi karena fosil yang ditemukan tidak selalu menggambarkan urutan filogeni yang utuh. Selain itu, fosil yang ditemukan tidak pernah utuh. Fosil terkubur dalam berbagai lapisan batuan yang dalam. Penemuan fosil dapat memberikan informasi tentang kehidupan di masa lalu. Umur fosil dapat diketahui berdasarkan taksiran umur lapisan batuan tempat fosil ditemukan dan berdasarkan waktu paruh radioaktif. 20. Jawaban: b Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses pembentukan spesies makhluk hidup adalah adanya isolasi geografi yaitu suatu batas atau penghalang alam, isolasi reproduksi (intrinsik) yaitu mekanisme yang menghalangi terjadinya perkawinan antara dua spesies karena setiap spesies berjauhan (populasi alopatrik), dan domestifikasi yaitu proses memindahkan spesies dari habitat aslinya.
Interhidridisasi merupakan perkawinan antara makhluk hidup sejenis dan menghasilkan keturunan yang fertil. Interhibridisasi tidak mengakibatkan terjadinya spesiasi. 21. Jawaban: c Frekuensi individu albino = aa = q2 = 4% = 0,04
0,04 = 0,2 Frekuensi gen normal = A = p = 1 – q = 1 – 0,2 = 0,8 Frekuensi individu pembawa = Aa = 2pq = 2 × 0,8 × 0,2 = 0,32 = 32% Frekuensi gen albino = q =
22. Jawaban: d Jumlah penduduk = 10.000 Frekuensi individu buta warna = q2 = 4% = 0,04 Frekuensi gen buta warna = q = 0,2 Frekuensi gen normal = p = 1– q = 1– 0,2 = 0,8 Frekuensi individu normal pembawa = 2pq = 2 × 0,8 × 0,2 = 0,32 Jumlah individu pembawa sifat buta warna = 32/100 × 10.000 = 3.200 orang 23. Jawaban: c Normal homozigot = AA = p2 Normal heterozigot = Aa =2pq Resesif homozigot/albino = aa = q2 Jumlah penduduk = 100 Frekuensi individu albino = q2 = 9% = 0,09 Frekuensi gen albino = q = 0,09 = 0,3 Frekuensi gen normal = p =1–q = 1 – 0,3 = 0,7 Frekuensi individu normal homozigot= p2 = (0,7)2 = 0,49 24. Jawaban: e Jumlah penduduk 10.000 orang. Jumlah individu albino 16 orang. Frekuensi individu albino = =
q2 16 10.000
= 0,0016
= 0,16% Frekuensi gen albino = q = 0,0016 = 0,04 Frekuensi gen normal = p = 1– q = 1 – 0,04 = 0,96
Frekuensi individu normal homozigot = p2 = (0,96)2 = 0,9216 Jumlah individu normal homozigot = 0,9216 × 10.000 = 9.216 Frekuensi individu normal heterozigot = 2pq = 2 × 0,96 × 0,04 = 0,0768 Jumlah individu normal heterozigot = 0,0768 × 10.000 = 768 Jadi, jumlah individu normal homozigot dan normal heterozigot = 9.216 + 768 = 9.984. 25. Jawaban: e Diketahui: Jumlah penduduk = 10.000 Orang penderita albino = q2 = 9 orang Ditanyakan: Frekuensi gen normal = p q2 =
9 = 10.000
0,0009
q =
0,0009 = 0,03 Jadi, frekuensi gen normal (p) adalah: p = 1 – 0,03 = 0,97 26. Jawaban: e Isolasi pertumbuhan terjadi karena embrio tidak mengalami pertumbuhan sehingga mengakibatkan kematian seperti pernyataan nomor 4). Isolasi mekanik dibedakan oleh perbedaan struktur antara dua individu yang dapat menghalangi proses perkawinan. Misal perbedaan bentuk alat kelamin dan perbedaan ukuran tubuh yang sangat mencolok seperti pernyataan nomor 3). Pernyataan nomor 1) menunjukkan terjadinya isolasi iklim atau musim. Pernyataan nomor 2) menunjukkan terjadinya isolasi gamet. 27. Jawaban: b Ontogeni adalah perkembangan individu mulai dari sel telur yang dibuahi hingga individu tersebut mati. Sementara itu, filogeni adalah proses perkembangan organisme dari filum yang sederhana sampai yang kompleks. 28. Jawaban: b Macam-macam evolusi sebagai berikut. 1) Evolusi progresif, evolusi menuju kemungkinan bertahan hidup. 2) Evolusi regresif, evolusi menuju kemungkinan terjadinya kepunahan suatu spesies. 3) Evolusi divergen, dari satu spesies membentuk spesies atau variasi individu lebih dari satu. 4) Evolusi konvergen, awalnya lebih dari satu spesies akan tetapi karena mempunyai habitat yang sama sehingga memiliki kemiripan struktur tubuh.
Biologi Kelas XII
85
29. Jawaban: e Setelah industri berkembang, pohon-pohon menjadi berwarna gelap karena terkena oleh jelaga dari pabrik industri. Peristiwa ini mengakibatkan ngengat Biston betularia berwarna cerah mudah terlihat oleh pemangsanya saat hinggap di pohon. Akibatnya, populasi ngengat Biston betularia berwarna cerah semakin menurun. Sementara itu, ngengat Biston betularia berwarna gelap bisa tersamar dengan pohon yang dihinggapinya sehingga terhindar dari pemangsanya. Akibatnya, populasi ngengat berwarna gelap terus meningkat. 30. Jawaban: d Burung puyuh memiliki bentuk dan warna tubuh yang menyerupai tanah sebagai habitatnya. Oleh karena itu, burung puyuh menjadi tersamar sehingga tidak terlihat oleh pemangsanya. Akibatnya, burung puyuh tetap dapat bertahan hidup sehingga populasinya meningkat. Peristiwa ini menunjukkan bahwa alam melakukan seleksi terhadap makhluk hidup yang hidup di dalamnya. Makhluk hidup yang mampu beradaptasi akan tetap lestari, sedangkan makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi akan terseleksi dan akhirnya punah. B.
Uraian
1. Teori biogenesis berisi tiga pernyataan berikut. a. Omne vivum ex ovo yang berarti setiap makhluk hidup berasal dari telur. b. Omne ovum ex vivo yang berarti setiap telur berasal dari makhluk hidup. c. Omne vivum ex vivo yang berarti setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. 2. Teori ini diawali dengan teori terbentuknya bumi dan planet-planet lain. Teori tersebut di antaranya teori kabut asal (nebula) dan teori dentuman besar (big bang ).Teori nebula menyatakan bahwa bermiliar tahun lalu bintang-bintang di angkasa dalam keadaan tidak stabil sehingga meledak. Debu dan gas hasil ledakannya kemudian membentuk kabut asal (nebula). Kabut asal ini kemudian memadat lalu meledak dengan dentuman besar (big bang ). Hasil dari ledakan besar tersebut berupa bintang dan planet baru termasuk bumi. 3. Fosil dapat digunakan sebagai petunjuk evolusi, membantu merekonstruksi kehidupan masa lalu, dan mempelajari sejarah evolusi manusia. Adanya evolusi ditunjukkan oleh adanya perubahan struktur fosil secara berangsur-angsur dari sedimen batuan tua ke sedimen batuan muda. 4. Menurut teori evolusi kimia, bahan-bahan organik berasal dari bahan-bahan anorganik yang mengalami perubahan secara perlahan-bahan. Tahap-tahap evolusi kimia sebagai berikut. 86
Evolusi
a.
b.
c.
d.
e.
Terbentuk senyawa organik sederhana berupa urea, formaldehid, dan asetat dari senyawa anorganik (H2O + H2 + CH4 + NH3), dengan adanya sinar kosmis di atmosfer purba. Terbentuk senyawa kimia yang lebih kompleks, misal asam amino, glukosa, nukleotida, dan asam lemak. Terbentuk senyawa kompleks melalui reaksi polimerisasi, misalnya berupa protein, amilum, lemak, dan RNA. Molekul-molekul sederhana dan polimer bergabung membentuk agregat seluler. Beberapa nukleotida mengalami polimerisasi menjadi RNA. RNA bertindak sebagai pembawa informasi genetik. Reaksi-reaksi kimia pada agregat yang terjebak dalam sekat hidrofob. Zat inilah yang akan menjadi cikal bakal makhluk hidup.
5. Menurut teori endosimbiotik, sel eukariot berasal dari sel prokariot. Awalnya sel prokariot berukuran besar menelan sel prokariot lain yang berukuran lebih kecil. Namun sel prokariot kecil tidak tercerna dan hidup dalam sel inang. Sel prokariotik kecil membentuk endosimbion dalam sel inang dan menjadi organel sel eukariot yang dapat kita amati. Organel sel tersebut adalah mitokondria dan kloroplas. Organel tersebut diduga merupakan hasil evolusi sel prokariotik yang membentuk endosimbion dalam sel inang. Diagram evolusi prokariotik menjadi eukariotik sebagai berikut. H2O, CH2, H2, NH2 ↓ Monomer organik ↓ Polimer organik (protenoid) ↓ Protobion ↓ Protosel (sel purba) ↓ Sel prokariotik ↓ Sel eukariotik
6. Makhluk hidup yang berasal dari satu spesies yang hidup pada satu tempat setelah mengalami penyebaran ke tempat lain sifatnya dapat berubah. Perubahan itu terjadi karena di tempat yang baru makhluk hidup tersebut harus beradaptasi demi kelestariannya. Contohnya mengenai bentuk paruh burung finch yang ditemukan Darwin di Kepulauan Galapagos. Dari pengamatannya tampak burungburung finch tersebut memiliki bentuk paruh dan ukuran yang berbeda, dan menunjukkan hubungan
dengan burung finch yang ada di Amerika Selatan. Mungkin karena sesuatu hal burung itu bermigrasi ke Galapagos. Mereka menemukan lingkungan baru yang berbeda dengan lingkungan hidup moyangnya. Burung itu kemudian berkembang biak dan keturunannya yang mempunyai sifat sesuai dengan lingkungan akan bertahan hidup, sedang yang tidak sesuai akan mati. Oleh karena lingkungan yang berbeda, burung-burung itu menyesuaikan diri dengan jenis makanan yang ada di Galapagos. Akhirnya terbentuklah 14 spesies burung finch yang berbeda dalam bentuk dan ukuran paruhnya. 7. Tanda-tanda mutan yang merugikan sebagai berikut. a. Gen mutan bersifat letal. b. Viabilitas (daya hidup) dan vitalitas (daya kemampuan hidup) rendah. c. Mutan yang dihasilkan tidak adaptif. 8. Empat hal pokok dalam teori evolusi menurut Darwin sebagai berikut. a. Di muka bumi ini tidak ada individu yang benar-benar sama. b. Setiap populasi berkecenderungan untuk bertambah banyak karena setiap makhluk hidup mempunyai kemampuan untuk berkembang biak. c. Suatu individu harus berjuang mempertahankan hidup agar mampu berkembang biak karena untuk berkembang biak dibutuhkan makanan dan ruangan yang cukup. d. Pertambahan populasi tidak berjalan terusmenerus karena terjadi seleksi alam sehingga hanya individu yang mampu bertahan saja yang akan berkembang biak dan dapat melangsungkan kehidupannya.
9. kk = q2 =
9 10.000
q2 = 0.0009 q = 0,0009 q = 0,03 p + q = 1 maka p = 1 – q p = 1 – 0,03 p = 0,97 a. Orang yang normal bergenotipe KK = p2 = (0,97)2 = 0,9409 Sehingga orang yang normal berjumlah = 0,9409 × 10.000 = 9.409 orang b. Orang yang bergenotipe Kk = 2 pq = 2 × 0,97 × 0,03 Sehingga jumlah orang yang carrier adalah = 0,0582 × 10.000 = 582 orang 10. Katak A memiliki warna yang kontras dengan tempat hidupnya, sedangkan katak B mempunyai warna yang menyerupai warna tempat hidupnya. Oleh karena itu, katak A akan lebih mudah tertangkap oleh predatornya. Jika tidak diimbangi dengan kemampuan reproduksi yang tinggi dan kemampuan bergerak yang cepat, katak A akan mengalami seleksi alam dan punah. Warna katak B menyerupai warna tempat hidupnya sehingga tidak mudah terdeteksi oleh predatornya. Cara adaptasi ini mengimbangi kemampuan geraknya yang lebih lambat dibanding katak A. Oleh karena itu, katak ini dapat bertahan terhadap proses seleksi alam.
Biologi Kelas XII
87
A.
Pilihan Ganda
1.
Jawaban: e
Aristoteles merupakan pelopor teori generatio spontanea atau teori abiogenesis. Teori ini menyatakan bahwa makhluk hidup tercipta dari benda tak hidup yang berlangsung secara spontan. Menurut percobaannya, tanah yang direndam air akan muncul cacing. 2.
peninggalan fosil di berbagai lapisan batuan bumi dari zaman ke zaman, dan ditemukannya alatalat pernapasan tubuh yang pada masa lampau digunakan. Terjadinya perubahan dari bentuk sederhana dan tak sempurna ke bentuk yang kompleks dan sempurna masih merupakan teori yang belum terbukti kenyataannya. 6.
Teori Biogenesis dikemukakan oleh Francesco Redi, Louis Pasteur, dan Lazzaro Spallanzani berdasarkan percobaan-percobaan yang mereka lakukan. Louis Pasteur menggunakan larutan gula dan labu berleher angsa untuk membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh dari air sediaan yang steril. Francesco Redi melakukan percobaan dengan sepotong daging dalam stoples kaca. Lazzaro Spallanzani menggunakan sediaan air sari kacang hijau. Oparin merupakan ilmuwan yang mengajukan hipotesis mengenai teori evolusi kimia namun tidak melakukan percobaan untuk membuktikan hipotesisnya. Muller melakukan percobaan abiogenesis menggunakan perangkat khusus yang dilakukan di laboratorium.
Jawaban: c
Gas hidrogen, uap air, metana, dan amonia merupakan zat-zat anorganik yang digunakan dalam percobaan Miller-Urey. Dalam percobaan itu, zat anorganik tersebut diletakkan dalam tabung steril yang diberi loncatan listrik. Percobaan tersebut menghasilkan produk berupa zat organik sederhana yang dianggap sebagai pembentuk zat hidup. 3.
Jawaban: a
Teori evolusi biologi menyatakan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan (sel). Jadi, asal usul kehidupan berasal dari sintesis dan akumulasi monomer organik pada kondisi abiotik. Teori ini dibuktikan oleh Syney W. Fox dengan melakukan eksperimen mencampur berbagai asam amino dan berbagai monomer kemudian memanaskannya. Pemanasan tersebut dapat memberikan makromolekul-makromolekul melalui proses polimerasi. 4.
Jawaban: b
Proses sterilisasi atau pemanasan di atas api bertujuan untuk mematikan mikroorganisme dalam sedian percobaan. Percobaan ini dilakukan oleh Lazzaro Spallanzani dan Louis Pasteur untuk membantah teori generatio spontanea (makhluk hidup muncul secara tiba-tiba dari benda mati). Sementara itu, Oparin dan Harold Urey merupakan tokoh abiogenesis modern. 5.
Jawaban: e
Petunjuk adanya evolusi didapatkan dari fakta di lapangan yaitu adanya homologi organ-organ tubuh pada berbagai makhluk hidup, terdapatnya variasi di antara individu dalam satu keturunan,
88
Ulangan Tengah Semester 2
Jawaban: d
7.
Jawaban: d
Seleksi alam menyatakan bahwa makhluk hidup yang lebih mampu beradaptasi dengan lingkungannya akan mendominasi dengan cara memiliki keturunan yang mampu bertahan hidup. Sebaliknya, makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi akan punah. Contoh seleksi alam terjadi pada populasi ngengat Biston betularia di Inggris. Pada awal revolusi industri di Inggris, kulit batang pohon di sekitar kota Manchester berwarna cerah. Hal ini mengakibatkan ngengat berwarna cerah yang hinggap pada kulit batang tidak mudah tertangkap burung pemangsa. Namun, keadaan tersebut berubah setelah terjadi revolusi industri. Kulit batang pohon menjadi lebih gelap akibat polusi udara. keadaan ini menguntungkan bagi ngengat berwarna gelap karena saat hinggap di pohon tidak terlihat oleh burung pemangsa. Sebaliknya, ngengat berwarna cerah mudah terlihat oleh burung pemangsa. Hal ini mengakibatkan punahnya ngengat berwarna cerah dan meningkatnya populasi nengat berwarna gelap.
8. Jawaban: d Robert Malthus dan Charles Darwin merupakan ilmuwan yang mencoba menjelaskan mengenai evolusi. Menurut Malthus, pertambahan populasi manusia lebih cepat daripada pertambahan jumlah makanan. Pertambahan populasi manusia mengikuti deret ukur, sedangkan pertumbuhan ju ml ah ma ka na n me ng ik ut i de re t hi tu ng . Sementara itu, teori evolusi Darwin menghasilkan beberapa hal pokok sebagai berikut. 1) Di muka bumi tidak ada individu yang benarbenar sama. 2) Setiap populasi berkecenderungan untuk bertambah banyak. 3) Setiap individu harus berjuang mempertahankan hidup agar mampu berkembang biak. 4) Pertambahan populasi tidak berjalan terusmenerus karena terjadi seleksi alam. 9. Jawaban: c Ontogeni adalah perkembangan individu mulai dari sel telur yang dibuahi hingga individu tersebut mati. Filogeni adalah proses perkembangan organisme dari filum yang paling sederhana hingga yang paling kompleks/sempurna. Ontogeni merupakan filogeni yang dipersingkat atau ontogeni merupakan ulangan (rekapitulasi) dari filogeni (ORF). 10. Jawaban: b Francesco Redi merupakan ilmuwan yang mendukung teori biogenesis, yaitu yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup pula, bukan benda mati. Pilihan a , c , dan d merupakan bagian dari teori abiogenesis modern atau teori evolusi biokimia. Sementara itu, pilihan e merupakan kesimpulan dari teori abiogenesis klasik. 11.
Jawaban: e
Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa dalam kondisi stabil, frekuensi genotipe dan alel tetap konstan dari generasi ke generasi pada organisme-organisme yang bereproduksi secara seksual. Kekonstanan hanya berlaku jika memenuhi beberapa persyaratan berikut. 1) Jumlah populasi besar. 2) Terjadi perkawinan secara acak/random. 3) Tidak terjadi mutasi. 4) Tidak ada seleksi alam. 5) Tidak ada migrasi. 12. Jawaban: e Fosil yang ditemukan di berbagai lapisan bumi paling lengkap yaitu fosil kuda. Urutan evolusi kuda dari yang paling primitif hingga paling modern adalah Hyracotherium, Mesohyppus, Meryhippus, Pliohyppus, dan Equus.
13. Jawaban: d Belalang hijau lebih banyak ditemukan di lapangan rumput karena belalang yang berwarna menyolok populasinya berkurang akibat dimakan predator. Begitu pula ngengat Biston betularia warna hitam. Populasi ngengat hitam lebih banyak karena ngengat putih banyak yang dimangsa predator karena warnanya yang kontras dengan pohon atau dinding yang tertutup jelaga hitam pabrik. Sementara itu, peristiwa 1) dan 3) merupakan contoh adaptasi makhluk hidup dalam rangkaian proses evolusi. 14. Jawaban: b Teori abiogenesis atau generatio spontanea menerangkan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati. Teori abiogenesis dipelopori oleh Aristoteles dan didukung oleh Anthonie van Leeuwenhoek. Teori yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari perkembangan sel prokariotik menjadi sel eukariotik adalah teori evolusi biologi. Sementara itu, teori yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari penciptaan Tuhan adalah teori kreasionisme. 15.
Jawaban:
a
Proses pembentukan spesies baru disebut spesiasi. Faktor-faktor yang menyebabkan munculnya spesies baru adalah peristiwa poliploidi, domestikasi, dan isolasi geografi. Sementara itu, isolasi temporal, hibridisasi dalam satu spesies, dan perkawinan satu spesies dapat menghalangi terbentuknya spesiasi. 16. Jawaban: d Sebelum revolusi industri lingkungan masih bersih sehingga ngengat bersayap terang tidak mudah terlihat oleh pemangsa. Seiring dengan perkembangan industri, lingkungan menjadi kotor oleh jelaga dari asap pabrik. Ngengat bersayap terang menjadi lebih mudah terlihat oleh pemangsa. Sebaliknya, ngengat bersayap gelap menjadi kurang terlihat atau tersamarkan. Oleh karena itu, pertumbuhan ngengat bersayap terang lebih terhambat daripada ngengat bersayap gelap karena dimakan oleh pemangsa. 17. Jawaban: e Adanya evolusi ditunjukkan oleh hal-hal berikut. 1) Fosil yang merupakan suatu makhluk hidup yang telah mati dan mengalami proses secara fisika dan kimia dalam waktu yang lama sehingga mengalami proses pembatuan. 2) Perbandingan morfologi yang meliputi struktur homologi yaitu suatu struktur yang sama, tetapi memiliki fungsi yang berbeda, dan struktur analogi yaitu suatu bagian tubuh pada spesies yang berbeda tetapi sama struktur dan fungsinya.
Biologi Kelas XII
89
3) 4)
Perbandingan biokimia. Perbandingan embriologi.
18. Jawaban: a Pokok pikiran dalam evolusi menurtut Darwin adalah seleksi alam. Di mana hanya individu yang memiliki sifat yang sesuai dengan lingkungannya yang akan memenangkan persaingan dan dapat terus hidup serta bertambah banyak. 19. Jawaban: d Teori generatio spontanea menerangkan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati. Penyusunan teori ini berdasarkan fakta-fakta yang masih sangat sederhana seperti katak yang berasal dari lumpur atau belatung yang berasal dari daging busuk. Teori ini dikuatkan oleh Aristoteles dan Anthony van Leuwenhoek dengan penelitiannya masing-masing, hingga berkesimpulan bahwa kehidupan berasal dari benda mati dan terjadi secara tiba-tiba. 20. Jawaban: a Teori evolusi biologi menyatakan bahwa evolusi zat-zat kimia terjadi sebelum terdapat kehidupan di bumi. Zat anorganik seperti air, metana, karbon dioksida, dan amonia terkandung dalam atmosfer bumi. Zat anorganik tersebut membentuk zat-zat organik akibat adanya radiasi dari energi listrik yang berasal dari petir. Akibat suhu bumi yang terus menurun, terjadi kondensasi dan hujan yang mengikis zat anorganik dari bebatuan sehingga terbawa ke lautan yang panas. Di lautan ini terbentuk sup purba atau sup primordial yang terus berkembang selama jutaan tahun. Di dalam sup purba terdapat zat anorganik dan asam-asam nukleat yang akan membentuk sel hidup pertama. Koaservat merupakan tetesan koloid yang terbentuk saat larutan protein, asam nukleat, dan polisakarida dikocok. Mikrosfer adalah protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetestetes kecil saat didinginkan. Adapun liposom merupakan protobion yang terbentuk sendiri apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu. 21. Jawaba n: d Menurut August Weismann, evolusi terjadi karena adanya seleksi alam terhadap faktor genetik suatu organisme. Variasi yang diwariskan induk kepada keturunannya diatur oleh faktor genetik, bukan lingkungan. 22. Jawaban: b Kepulauan Galapagos merupakan suatu kepulauan yang terletak di sebelah barat daratan Amerika Selatan. Menur ut Charles Darw in, burung finch yang terdapat di Kepulauan
90
Ulangan Tengah Semester 2
Galapagos semula berasal dari satu spesies burung finch pemakan biji yang terdapat di daratan Amerika Selatan. Selama bermigrasi, burung-burung tersebut terdampar di tempat yang berbeda-beda. Meskipun Kepulauan Galapagos memiliki iklim yang sama, tetapi lingkungannya berbeda. Burung-burung finch harus mencari makanan terutama biji-bijian seperti di daerah asalnya agar dapat bertahan hidup. Namun, tidak semua lingkungan di Kepulauan Galapagos menyediakan biji-bijian. Beberapa burung finch mencoba mencari jenis makanan lain, seperti serangga, nektar, kaktus, dan buah. Akibat proses adaptasi terhadap variasi jenis makanan inilah burung-burung finch itu akhirnya mempunyai bentuk paruh yang bervariasi. 23. Jawaban: e Charles Darwin merupakan salah satu ilmuwan yang mencoba menjelaskan mengenai proses evolusi. Menurut teori evolusi Darwin, evolusi terjadi karena adanya seleksi alam. Bentuk makhluk hidup senantiasa berubah. Makhluk hidup sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya yang mengalami perubahan secara bertahap. 24. Jawaban: d 1) Isolasi habitat, terjadi karena adanya dua spesies yang memiliki habitat berbeda. 2) Isolasi iklim, terjadi akibat perbedaan iklim sehingga menghalangi dua spesies melakukan perkawinan. 3) Isolasi mekanik, disebabkan oleh perbedaan struktur morfologi antara dua individu yang dapat menghalangi proses perkawinan. 4) Isolasi gamet, terjadi karena sel gamet jantan tidak mempunyai kemampuan hidup dalam saluran kelamin betinanya. 5) Isolasi ekogeografi, terjadi akibat adanya hambatan fisik yang menghalangi bertemunya dua spesies. 25. Jawaban: a Berbagai jenis makhluk hidup mempunyai organ tubuh yang bentuk dasarnya sama, tetapi memiliki fungsi yang berbeda. Peristiwa ini disebut homologi. Homologi dijumpai pada tungkai depan makhluk hidup, contoh tangan manusia untuk memegang, kaki depan anjing untuk berlari/ berjalan, dan sayap kelelawar untuk terbang. 26. Jawaban: b J.B. de Lamarck menyatakan bahwa makhluk hidup akan menyesuaikan diri sebagai respons terhadap lingkungan, baik secara fisiologis maupun morfologis. Organ tubuh makhluk hidup yang
sering digunakan akan berkembang. Sementara itu, organ tubuh yang jarang digunakan akan mereduksi atau hilang. Peristiwa ini disebut use and disuse, yang akan diturunkan pada keturunannya. Contoh jerapah berleher pendek berubah panjang, karena berusaha mencapai daun-daun pada batang pohon yang tinggi. 27. Jawaban: d Pokok pikiran dalam evolusi Darwin adalah adanya seleksi alam. Individu yang memiliki sifat sesuai dengan lingkungannya akan memenangkan persaingan dan dapat terus hidup serta berkembang biak. Pernyataan di atas yang sesuai dengan teori Darwin adalah pernyataan nomor 2 dan 4 sedangkan pernyataan nomor 1 dan 3 sesuai dengan teori Lamarck. 28. Jawaban: d Keanekaragaman bentuk paruh burung finch diakibatkan oleh spesialisasi dalam menggunakan paruh untuk bahan makanan yang berbeda. Misalnya spesies Psittirostra palmeri yang mempergunakan paruhnya untuk memecah buah palem memiliki bentuk paruh berbeda dengan Psittirostra ballieui yang memakan biji keras. 29. Jawaban: b Perubahan frekuensi gen dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor mutasi, seleksi alam, migrasi, dan rekombinasi. Sementara itu, isolasi mengakibatkan timbulnya spesiasi. 30. Jawaban: b Spesies kuat akan mampu bertahan mengalahkan spesies dengan sifat-sifat lemah. Spesies-spesies tersebut terus bersaing untuk menjadi yang paling unggul sehingga dapat bertahap hidup (hukum Survival of the Fittest ). Teori ini dikemukakan oleh Charles Darwin. Erasmus Darwin adalah kakek Charles Darwin yang menyatakan bahwa makhluk hidup mengalami seleksi oleh lingkungannya, meskipun ia belum bisa menjelaskan bagaimana prosesnya. George Cuvier mengemukakan teori katastropisme, yaitu bahwa setiap periode sejarah bumi selalu diakhiri dengan bencana alam yang memusnahkan makhluk hidup. Setelah itu, diciptakan makhluk hidup yang baru. Charles Lyell mengemukakan teori uniformitarianisme. Sementara itu, J.B. Lamarck mengemukakan teori use and disuse. 31. Jawaban: c Percobaan Louis Pasteur menggugurkan teori abiogenesis karena percobaan labu leher angsa yang dilakukannya dapat membuktikan bahwa mikroorganisme yang ada di dalam air kaldu bukan berasal dari air kaldu itu sendiri, melainkan berasal dari mikroorganisme di udara. Isi teori
Pasteur tentang asal usul kehidupan adalah omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, dan omne vivum ex vivo. Sementara itu, Aristoteles, Harold Urey, Alexander Oparin, dan Anthonie van Leeuwenhoek merupakan tokoh-tokoh abiogenesis lama dan abiogenesis modern (neoabiogenesis). 32. Jawaban: b Penggunaan leher angsa pada percobaan Louis Pasteur berfungsi menghalangi mikroorganisme masuk dan membiarkan udara luar masuk. Hal itu membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh dari air kaldu, melainkan terbawa oleh udara dari luar. 33. Jawaban: a Reaksi antara CH4, H2, NH3, dan H2O terjadi di dalam elektroda dengan diberi lecutan listrik. CH4, NH3, H2 Uap air
Elektroda Air dingin Kondensor Senyawa organik
H2O
Air yan g di din gin ka n mengandung senyawa organik
Sampel untuk analisis kimia
34. Jawaban: e Albino merupakan salah satu penyakit menurun pada manusia. Penderita albino memiliki gen resesif (aa). Diketahui: Penduduk albino (aa) = 16 Penduduk normal (AA dan Aa) = 84% Frekuensi genotipe penderita albino = aa Frekuensi genotipe carrier albino = Aa Frekuensi genotipe normal = AA Frekuensi A = p, a = q Frekuensi genotipe aa = q 2 = 16% = 0,16 q = = 0,4 Jadi, frekuensi gen albino (gen a) sebesar 0,4 35. Jawaban: c Berbagai jenis makhluk hidup mempunyai organ tubuh yang bentuk dasarnya sama, tetapi funginya berbeda (homologi). Homologi dijumpai pada tungkai depan makhluk hidup, contoh sayap kelelawar dengan sirip ikan paus. Meskipun sayap kelelawar dan sirip ikan paus memiliki fungsi berbeda, tetapi bentuk dasar kedua organ tersebut sama.
Biologi Kelas XII
91
36. Jawaban: b Pada proses seleksi alam, makhluk hidup yang dapat beradaptasi dengan lingkungannya akan mampu bertahan dan lestari. Rusa yang berlari cepat dapat menghindar dari pemangsanya (singa gunung). Capung yang berwarna hijau tersamarkan keberadaannya di lapangan rumput sehingga dapat menghindarkan diri dari pemangsanya. Sementara itu, anak-anak di Chernobyl yang terlahir cacat merupakan akibat dari mutasi gen. Jerapah berleher pendek berubah menjadi je ra pah be rl eher panj ang ak ib at pengar uh adaptasi lingkungan yang diwariskan merupakan teori Lamarck. 37. Jawaban: a Hukum Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel atau gen dalam populasi dapat tetap stabil dan tetap berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi dengan syarat jumlah populasi besar, perkawinan secara acak atau random, tidak terjadi mutasi, tidak ada seleksi alam, dan tidak ada migrasi. Jadi, jika dalam populasi terjadi mutasi dan seleksi alam maka hukum Hardy- Weinberg tidak berlaku. 38. Jawaban: c Isolasi temporal adalah isolasi yang disebabkan oleh kematangan reproduksi yang berbeda waktunya. Contoh isolasi temporal terjadi pada Cicada. Salah satu spesies Cicada dewasa melakukan reproduksi dan menghasilkan gamet setiap 13 tahun sekali. Sementara itu, spesies Cicada lain setiap 17 tahun sekali. Artinya, hanya satu kali dalam 221 tahun kedua spesies ini menghasilkan gamet bersamaan. Dengan demikian, reproduksi antara kedua spesies Cicada ini sulit terjadi. Isolasi mekanik adalah isolasi karena halangan struktur organ reproduksi atau molekular yang menghalangi pembentukan zigot. Isolasi ekologi adalah isolasi karena perbedaan cara hidup yang menghalangi reproduksi. Isolasi perilaku adalah perbedaan perilaku kawin (matting ) membuat sulit terjadinya reproduksi. Adapun isolasi postzigotik adalah mekanisme yang menghalangi zigot yang telah terbentuk untuk dapat dilahirkan atau melahirkan keturunan yang streril sehingga keturunan tersebut mati sebelum mampu bereproduksi. 39. Jawaban: d Terdapat beberapa mekanisme isolasi reproduktif, yakni isolasi prazigotik dan isolasi postzigotik. Mekanisme isolasi prazigotik mencegah pembentukan zigot. Karena suatu hal, gamet jantan tidak pernah dapat melakukan fertilisasi atau gagal melakukan fertilisasi dengan gamet betina. Adapun
92
Ulangan Tengah Semester 2
mekanisme isolasi postzigotik memengaruhi zigot yang telah terbentuk. Zigot tersebut dapat berkembang menjadi embrio, tetapi tidak dapat bertahan hidup atau dilahirkan menjadi individu steril. Isolasi inviabilitas atau inviabilitas hibrid merupakan bentuk dari isolasi postzigotik. Isolasi inviabilitas hibrid adalah kejadian kematian hibrid sebelum memperoleh kemampuan reproduksi. Isolasi ekologi adalah isolasi dalam bentuk perbedaan cara hidup dan habitat sehingga menghalangi reproduksi. Isolasi perilaku adalah perbedaan perilaku kawin (mating ) sehingga terjadinya perkawinan yang sukses menjadi sulit. Isolasi mekanisme adalah penghalang struktural atau molekuler menghalangi pembentukan zigot. Sementara itu, isolasi temporal merupakan isolasi dalam bentuk perbedaan kematangan reproduksi. 40. Jawaban: b Seleksi mengarah adalah seleksi terhadap suatu variasi sifat pada populasi yang mengakibatkan perubahan frekuensi sifat menuju sifat tertentu. Seleksi mengarah mengakibatkan frekuensi alel akan mengarah pada salah satu ciri. Perubahan ini merupakan respons terhadap keadaan lingkungan. Akibat dari seleksi tersebut, terjadi perubahan frekuensi alel ke salah satu keadaan homozigot. Seleksi disruptif terjadi pada individu heterozigot. Seleksi ini akan memecah populasi menjadi dua kelompok yang berbeda, tetapi miliki alel homozigot. Seleksi geografis dan ekologis bukan merupakan seleksi alami melainkan bentuk isolasi alami. B.
Uraian
1.
Teori biogenesis berpendapat bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup pula. Teori ini didukung oleh beberapa ilmuwan sebagai berikut. a. Francesco Redi Francesco Redi membuktikan bahwa belatung yang ada di dalam daging berasal dari induk lalat yang bertelur di daging tersebut.
2.
b.
Lazzaro Spallanzani Lazzaro Spallanzani membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh di air sediaan yang steril.
c.
Louis Pasteur Louis Pasteur membuktikan bahwa mikroorganisme tidak tumbuh dari air sediaan yang steril yang ditempatkan di labu leher angsa.
Lima syarat berlakunya hukum Hardy-Weinberg sebagai berikut. a. Jumlah populasi besar. b. Perkawinan acak atau random. c. Tidak terjadi mutasi maju atau balik.
d. e. 3.
4.
5.
Tidak ada seleksi alam. Tidak terjadi aliran gen atau perpindahan tempat (migrasi).
Gambar I merupakan peralatan eksperimen menggunakan sepotong daging dalam toples yang dilakukan oleh Fransesco Redi. Gambar II merupakan peralatan eksperimen menggunakan labu leher angsa berisi larutan gula yang dilakukan oleh Louis Pasteur. Gambar III merupakan peralatan eksperimen menggunakan dua buah labu berisi sari kacang hijau yang dilakukan oleh Lazzaro Spallanzani. Ketiga percobaan tersebut (I-III) dilakukan untuk mendukung teori biogenesis. Sementara itu, peralatan eksperimen yang mendukung teori abiogenesis terdapat pada nomor IV. Percobaan tersebut dilakukan oleh Stanley Miller menggunakan tabung steril yang diberi loncatan listrik. Dalam percobaan Miller, bahan anorganik seperti metana, amonia, hidrogen, dan air diletakkan dalam tabung steril. Selanjutnya, tabung tersebut diberi loncatan listrik sebagai pengganti energi alam (halilintar). Akhirnya, terbentuk senyawa organik sederhana berupa asam amino sebagai unit dasar kehidupan. August Weismann menyatakan bahwa evolusi terjadi karena adanya seleksi alam terhadap faktor genetika suatu organisme. Variasi yang diwariskan induk kepada keturunannya diatur oleh faktor genetik, bukan faktor lingkungan. Berkebalikan dengan teori itu, Lamarck menyatakan bahwa faktor yang berpengaruh terhadap evolusi organ berasal dari lingkungan dan bersifat diturunkan dari generasi ke generasi. Protobion adalah molekul yang dihasilkan secara abiotik dengan ciri-ciri seperti makhluk hidup, misal dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari pengaruh sekelilingnya dan mengalami metabolisme, meski belum mampu bereproduksi seperti makhluk hidup. Tiga tipe protobion sebagai berikut. a.
Koaservat yaitu tetesan koloid yang terbentuk saat larutan protein, asam nukleat, dan polisakarida dikocok. Substansi dalam koaservat dapat menyerap dan membebaskan produk hasil katalis enzim.
b.
Mikrosfer merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetestetes kecil saat didinginkan.
c.
Liposom merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetestetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu.
6.
Jumlah penduduk = 10.000 Penderita albino = q 2 = 9 orang Frekuensi gen normal = p q2 = q =
= 0,0009
= 0,03
Jadi, frekuensi gen normal (p) adalah p = 1 – 0,03 = 0,97. 7.
Normal homozigot = AA = p2 Normal heterozigot = Aa = 2pq Resesif homozigot/albino = aa = q 2 Frekuensi individu albino = q 2 = 9% = 0,09 Frekuensi gen albino = q =
= 0,3
Frekuensi gen normal = p = 1 – q = 1 – 0,3 = 0,7 Frekuensi individu normal homozigot = p2 = (0,7)2 = 0,49 Frekuensi individu normal heterozigot = 2pq = 2(0,7)(0,3) = 0,42 Perbandingan frekuensi genotipe AA : Aa : aa = 0,49 : 0,42 : 0,09 = 49 : 42 : 9 8.
a.
Isolasi habitat disebabkan karena terdapat dua spesies yang berkerabat dekat terdapat di daerah geografis sama, namun habitat berbeda. Contoh katak pohon kawin di danau yang tidak permanen, sedangkan katak banteng kawin di danau atau badan air permanen yang lebih besar.
b.
Isolasi musim disebabkan akibat perbedaan masa kawin atau kematangan gamet sehingga menghalangi dua spesies berbeda melakukan perkawinan dan berkembang biak. Contoh tonggeret ( Cicada). Satu spesies tonggeret menjadi dewasa, melakukan reproduksi, dan menghasilkan gamet setiap 13 tahun. Sementara itu, spesies tonggeret lainnya setiap 17 tahun. Artinya, hanya satu kali dalam 221 tahun kedua spesies ini menghasilkan gemet bersamaan.
c.
Isolasi gamet menghalangi terjadinya pembuahan akibat susunan kimiawi dan molekul yang berbeda antara dua sel gamet. Contoh telur ikan spesies tertentu yang dikeluarkan di air tidak akan dibuahi oleh sel
Biologi Kelas XII
93
sperma dari ikan spesies berbeda karena sel telurnya mengandung protein tertentu yang hanya dapat mengikat molekul sel sperma dari spesies ikan yang sama. 9. Pada mulanya, Darwin terinspirasi dari buku karangan Charles Lyell dan Thomas Malthus untuk menyusun teori baru tentang evolusi. Data sebaran flora dan fauna oleh Wallace dan hasil pengamatannya selama berlayar menggunakan kapal Beagle ke Kepulauan Galapagos juga menyumbang ide dalam penyusunan teorinya. Dalam perjalanannya, Darwin mengamati keanekaragaman burung finch dan keanekaragaman karapaks kura-kura Galapagos. Berdasarkan pengamatannya tersebut, Darwin mengemukakan bahwa variasi pada paruh burung finch dan karapaks kura-kura Galapagos terjadi melalui proses adaptasi. Teori evolusi Darwin tidak mengakui adanya penciptaan makhluk hidup secara mendadak dan berwujud sama selama hidup di bumi.
94
Ulangan Tengah Semester 2
10. Menurut teori evolusi kimia, kehidupan di muka bumi berasal dari bahan-bahan anorganik yang membentuk bahan organik secara perlahan-lahan melalui beberapa tahap seperti berikut. a. Terbentuknya senyawa kimia organik sederhana dari zat-zat anorganik dengan bantuan energi alam. b. Terbentuknya senyawa kimia yang lebih kompleks. c. Terbentuk senyawa kompleks melalui polimerasi senyawa monomer organik. d. Molekul-molekul sederhana dan molekul polimer bergabung membentuk agregat selular. Selain itu, beberapa molekul menjadi substrat reaksi yang dapat menghasilkan energi bagi reaksi-reaksi sintesis. e. Beberapa nukleotida mengalami polimerasi menjadi RNA yang bertindak sebagai enzim untuk sintesis. f. RNA bertindak sebagai molekul pembawa informasi genetik. g. Reaksi-reaksi kimia agregat terjebak dalam sekat hidrofobik yang akan menjadi cikal bakal seluler.
Bioteknologi
Penerapan Bioteknologi dan Dampaknya
Prinsip Dasar dan Jenis-Jenis Bioteknologi
• •
Prinsip dasar bioteknologi Jenis-jenis bioteknologi
•
•
•
• • • • • • •
Penerapan bioteknologi di bidang pangan, pertanian dan peternakan, kedokteran, serta lingkungan Dampak bioteknologi di bidang lingkungan, sosial ekonomi, kesehatan, dan etika moral
Mengembangkan rasa ingin tahu tentang bioteknologi dengan cara mencari informasi dari berbagai media, baik media cetak, elektronik, maupun media internet. Berkomitmen terhadap tugas-tugas yang diterima, misal saat praktikum bioteknologi. Memiliki jiwa kewirausahaan dengan menciptakan produk-produk bioteknologi yang inovatif. Menerapkan ilmu bioteknologi secara bijaksana sebagai wujud keimanan dan ketakwaan kepada Tuhan Yang Maha Esa. Mampu menjelaskan prinsip dasar bioteknologi. Mampu mengidentifikasi jenis-jenis bioteknologi. Mampu menguraikan penerapan bioteknologi di bidang pangan, pertanian dan peternakan, kedokteran, serta lingkungan. Mampu menjelaskan dampak bioteknologi di bidang lingkungan, sosial ekonomi, kesehatan, dan etika moral.
Biologi Kelas XII
95
A.
Pilihan Ganda
1.
Jawaban: a Rekayasa genetika merupakan bioteknologi tingkat molekuler karena mengubah susunan DNA. DNA merupakan susunan kimia tingkat molekuler. Kloning, hibridoma, bayi tabung, dan stem cell merupakan bioteknologi tingkat sel.
2.
Jawaban: e Aplikasi bioteknologi umumnya melibatkan peran mikroorganisme sebagai agen biologi. Teknik bioteknologi yang melibatkan peran mikroorganisme yaitu teknik DNA rekombinan. Teknik DNA rekombinan menggunakan plasmid bakteri sebagai vektor. Meski begitu, tidak semua aplikasi bioteknologi melibatkan peran mikroorganisme. Kultur jaringan, fusi protoplasma, fertilisasi in vitro, dan kloning tidak melibatkan peran mikroorganisme sebagai agen biologi. Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan secara vegetatif dengan menumbuhkan jaringan maupun sel tumbuhan dalam suatu media buatan secara aseptik. Fusi protoplasma merupakan proses penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fertilisasi in vitro adalah fertilisasi yang dilakukan di dalam laboratorium dengan media khusus. Kloning merupakan teknik pencangkokan nukleus untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya.
3.
Jawaban: b Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang menggunakan teknologi canggih dan dipengaruhi atau memanfaatkan ilmu-ilmu seperti Mikrobiologi, Biologi Sel, Biokimia, dan Genetika. Ciri dari bioteknologi modern yaitu melibatkan peran plasmid sebagai vektor, ditujukan untuk menghasilkan organisme transgenik, dan manipulasi dilakukan pada susunan gen dalam kromosom. Sementara itu, teknik dan peralatannya masih relatif sederhana dan hasil yang diperoleh tidak dapat diramalkan merupakan ciri dari bioteknologi konvensional.
4.
Jawaban: d Antibodi monoklonal merupakan hibrid dari sel limfosit B yang dimanfaatkan untuk menghasilkan antibodi dan sel kanker yang dimanfaatkan kecepatan pembelahannya. Dengan kecepatan pembelahan yang tinggi, limfosit B dapat menghasilkan antibodi dalam jumlah besar dan dalam waktu singkat.
96
Bioteknologi
5.
Jawaban: c Untuk mendapatkan bibit bebas virus dalam jumlah besar dan dalam waktu yang singkat dapat didapatkan dengan teknik kultur jaringan. Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif buatan yang didasarkan pada sifat totipotensi tumbuhan. Rekayasa genetika adalah mengubah susunan gen sehingga keturunan yang dihasilkan tidak mirip dengan induknya. Fusi protoplasma atau hibridoma adalah penggabungan dua sel yang berbeda. Kloning atau transplantasi atau pencangkokan nukleus digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya.
6.
Jawaban: c Pada teknik kultur jaringan perkembangan tanaman yang dilalui adalah eksplan–kalus– plantlet. Eksplan adalah bagian tumbuhan yang ditumbuhkan dalam media kultur. Potongan bagian tumbuhan yang ditanam tersebut kemudian akan membentuk kalus yaitu massa sel yang belum terdiferensiasi. Kalus kemudian akan berkembang menjadi tanaman lengkap yang disebut plantlet.
7.
Jawaban: b 1) Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tumbuhan secara vegetatif buatan yang didasari oleh sifat totipotensi. Setiap sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru jika ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. 2) Teknologi plasmid atau teknik DNA rekombinan adalah teknologi yang menggunakan plasmid bakteri sebagai vektor. Teknologi ini mengubah susunan DNA sehingga diperoleh susunan DNA baru yang mampu mengekspresikan sifat-sifat yang diinginkan. Teknik ini digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. 3) Teknologi hibridoma atau fusi protoplasma adalah proses penggabungan dua sel dari ja ri ng an ya ng sa ma at au dua se l da ri organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Teknik ini dapat digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. 4) Inseminasi buatan atau kawin suntik adalah inseminasi dengan bantuan manusia. Metode ini dilakukan dengan menyuntikkan sperma ke tubuh betina. Sperma yang digunakan dapat berupa sperma segar maupun sperma beku yang disimpan di bank sperma.
Inseminasi buatan umumnya dikembangkan untuk peternakan hewan. Dengan metode ini, perkawinan hewan ternak betina dengan jantan unggul dapat dilakukan dengan mudah karena tidak perlu mempertemukan hewan jantan dan betina secara langsung. 8. Jawaban: d Enzim endonuklease restriksi berfungsi memotong segmen DNA. Plasmid dan DNA virus merupakan vektor gen dalam rekayasa genetika. DNA rekombinan merupakan DNA gabungan hasil rekayasa genetika. Enzim endonuklease ligase berfungsi menggabungkan segmen DNA atau dapat disebut juga sebagai lem biologi. 9. Jawaban: b Urutan proses rekayasa genetika sebagai berikut. 1) Isolasi DNA dan pemetaan DNA pankreas serta plasmid bakteri. 2) Pemotongan segmen DNA pankreas. 3) Penggabungan DNA pankreas dengan plasmid bakteri. 4) Memasukkan DNA rekombinan ke sel bakteri. 5) Mengulturkan bakteri pada media kultur. 10. Jawaban: c Ant ibodi monoklon al mer upakan pen era pan bioteknologi modern menggunakan prinsip teknologi hibridoma/fusi protoplasma. Hibridoma dilakukan dengan menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam satu medan listrik. Proses fusi tersebut akan menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi. Sementara itu, teknologi plasmid dan pencangkokan gen merupakan prinsip yang diterapkan dalam proses DNA rekombinan untuk menghasilkan organisme transgenik. Pencangkokan nukleus merupakan prinsip dasar dalam proses kloning. Adapun teknik kultur jaringan merupakan teknik yang digunakan untuk perbanyakan tanaman secara vegetatif. 11. Jawaban: a RNA dicetak oleh DNA sehingga keberadaannya dipengaruhi oleh DNA. Dengan demikian, DNA merupakan faktor penting dalam proses sintesis protein atau ekspresi gen. Dalam DNA tersimpan gen-gen yang akan diekspresikan. Rantai tunggal nukleotida adalah RNA. 12. Jawaban: c Enzim yang diperlukan untuk memotong gen yang diinginkan dan membuka plasmid bakteri adalah enzim restriksi. Adapun ligase berfungsi sebagai penyambung DNA hasil isolasi ke dalam vektor. Polimerase berfungsi untuk membuka rantai double heliks DNA dalam proses sintesis protein.
Enzim protease berfungsi memecah protein menjadi asam amino. Enzim katalase berperan dalam menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen sehingga tidak membahayakan sel-sel tubuh. 13. Jawaban: c Pada proses fusi protoplasma, sel tumbuhan yang telah dihilangkan dinding selnya diuji viabilitasnya untuk mengetahui aktivitas hidupnya. Selanjutnya, dilakukan elektrofusi. Protoplasma yang telah bergabung menjadi satu diseleksi dan yang baik akan dikulturkan menjadi tumbuhan dewasa. 14. Jawaban: e Sel hibridoma merupakan hasil dari teknik fusi protoplasma, yaitu penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Hal ini akan mengakibatkan kedua sel akan tertarik satu sama lain dan akhirnya mengalami fusi (melebur). Protoplasma diisolasi dengan cara dihilangkan dinding selnya. Protoplasma yang diperoleh kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat aktivitas organel. Fusi protoplasma dilakukan dalam suatu medan listrik. Setelah sel-sel tadi mengalami fusi, tahap selanjutnya adalah menyeleksi protoplasma yang dihasilkan. Setiap sel mempunyai spesifikasi tertentu. Protoplasma yang terseleksi kemudian dibiakkan. Fusi protoplasma pada sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk antibodi dan sel mieloma. Adapun pencangkokan gen atau DNA yang telah diisolasi ke dalam plasmid bakteri yang telah dipotong dengan enzim endonuklease restriksi. Pengisolasian DNA dari suatu organisme dengan memotongnya menjadi segmen-segmen kecil menggunakan enzim endonuklease restriksi merupakan tahapan proses dari teknik DNA rekombinan. 15. Jawaban: a Pembuatan vaksin dengan teknologi DNA rekombinan dilakukan dengan mengisolasi gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) dari mikroba yang bersangkutan. Selanjutnya, gen ini disisipkan pada plasmid mikroba sejenis yang telah dilemahkan (tidak berbahaya). Mikroba ini menjadi tidak berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit, misal lapisan lendirnya. Mikroba yang telah disisipi gen ini akan membentuk antigen murni. Apabila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi.
Biologi Kelas XII
97
Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa asing (antigen) yang masuk dalam tubuh. Adapun menyuntikkan mikroba patogen yang sudah dilemahkan ke tubuh sehat agar terbentuk antibodi adalah proses vaksinasi konvensional. B.
Uraian
1.
Kelebihan bioteknologi modern yaitu hasilnya dapat diramalkan, tidak terkendala oleh kondisi alam, diperoleh dalam waktu yang singkat, dan perbaikan sifat genetik dapat dilakukan secara terarah. Kelemahan bioteknologi modern yaitu biaya produksi mahal, memerlukan teknologi dan peralatan yang canggih, serta pengaruh jangka panjang belum diketahui.
2.
Tahapan proses bayi tabung sebagai berikut. a. Mengambil sel ovum dan sel sperma. b. Mempertemukan sel sperma dan sel ovum dalam cawan petri yang kondisinya telah disesuaikan dengan oviduk. c. Setelah proses fertilisasi berhasil akan terbentuk zigot dan kemudian membentuk blastula. d. Pada fase blastula inilah embrio siap untuk ditanamkan ke rahim ibu. e. Merawat janin dalam kandungan hingga lahir.
3.
Kelebihan teknik kultur jaringan sebagai berikut. a. Tidak memerlukan lahan yang luas. b. Dapat digunakan untuk mengembangbiakkan bibit tanaman transgenik. c. Dapat menghasilkan bibit tanaman bebas virus dari tanaman yang sudah terinfeksi virus.
A.
Pilihan Ganda
1.
2.
Jawaban: c Saccharomyces cereviseae mampu menghasilkan protein dari sel tunggal (PST), sebagai pengembang roti dengan menghasilkan CO 2 melalui proses fermentasi glukosa, dan berperan dalam proses pembuatan tapai melalui proses fermentasi. Yoghurt memanfaatkan mikroorganisme berupa Lactobacillus bulgaricus. Tempe memanfaatkan mikroorganisme berupa jamur Rhizopus sp. Jawaban: e Insulin dapat dihasilkan oleh sel bakteri melalui teknik DNA rekombinasi, yaitu melalui pe-
98
Bioteknologi
d.
Dapat menghasilkan bibit tanaman yang memiliki sifat identik dengan induknya. e. Dapat menghasilkan bibit tanaman dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang relatif singkat. 4.
Plasmid adalah rantai DNA melingkar di luar kromosom bakteri. Sifat-sifat plasmid sebagai berikut. a. Dapat mereplikasi diri. b. Dapat berpindah ke sel bakteri lain. c. Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu. d. Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. Alasan plasmid digunakan sebagai vektor dalam DNA rekombinan karena plasmid dapat berikatan dengan gen, mampu memperbanyak diri, dan mengekspresikan gen tersebut. Selain plasmid, vektor dapat berupa DNA virus.
5.
Hibridoma merupakan hasil fusi antara sel pembentuk antibodi dengan sel mieloma. Sel pembentuk antibodi adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma adalah sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti sel limfosit B. Setiap sel hibridoma menghasilkan antibodi yang sifatnya khas sehingga hibridoma yang dihasilkan harus diseleksi terlebih dahulu. Selanjutnya, tiap sel hibrid dibiakkan untuk menghasilkan antibodi.
nyambungan/penyisipan DNA sel pankreas dengan plasmid sel bakteri. Selanjutnya, sel bakteri tersebut dibiakkan dalam media khusus untuk menghasilkan banyak bakteri yang mengandung insulin. 3.
Jawaban: a Teknik fusi protoplasma adalah menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau sel dari organisme yang berbeda. Contoh penerapan teknik fusi protoplasma untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia adalah pengembangan sel hibridoma yang diperoleh dengan menggabungkan sel-sel limfosit B dan sel mieloma yang telah dihilangkan dinding selnya dalam suatu medan
listrik. Sel hibridoma bertujuan untuk memproduksi antibodi monoklonal. Adapun susu yang mengandung laktoferin, kain alami sintetis, produksi insulin, dan produksi vaksin transgenik dilakukan dengan teknik DNA rekombinan. Susu yang mengandung laktoferin diproduksi dengan menyisipkan gen laktoferin manusia pada sapi perah. Kain alami sintetis diproduksi dengan mengembangkan gen bakteri yang mengkode enzim sintesis poliester untuk menghasilkan kain alami dengan tekstur halus dan kuat. Produksi insulin dilakukan dengan menyisipkan gen pengode insulin ke dalam plasmid bakteri. Produksi vaksin transgenik dilakukan dengan menyisipkan gen pengode antigen pada plasmid. 4. Jawaban: b Plasmid digunakan untuk menghasilkan tanaman transgenik karena plasmid mampu mereplikasi dirinya sendiri. Plasmid merupakan untaian DNA yang berbentuk sirkuler di luar kromosom sehingga mengandung gen dan mampu mengekspresikan gen-gen yang dimiliki. Selain itu, plamid Ti mampu bergabung dengan sel tumbuhan. Plasmid berbentuk sirkuler dan tidak menjadi DNA kromosom. 5. Jawaban: c Padi disisipi gen nif/gen fiksasi nitrogen yang diambil dari bakteri Rhizobium sehingga padi transgenik mampu mengikat nitrogen sendiri. Gen delta endotoksin dari Bacillus thuringiensis menghasilkan racun yang dapat membunuh serangga. Gen HLF digunakan untuk memproduksi laktoferin. Thiobacillus ferrooxidans digunakan untuk membersihkan pencemaran logam. Azzola pinnata merupakan tanaman paku yang bersimbiosis dengan Anabaena untuk memperoleh nitrogen. 6. Jawaban: b Buah tomat dapat membusuk karena adanya pengaruh etilen. Melalui rekayasa genetika, aktivitas gen penghasil etilen dihambat agar tidak menghasilkan etilen sehingga buah tetap segar dalam waktu lama. 7. Jawaban: b Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan kualitas suatu barang dan jasa. Bioteknologi dibedakan menjadi bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Salah satu aplikasi bioteknologi konvensional adalah pembuatan keju dengan bahan dasar susu melalui proses fermentasi oleh Lactobacillus
bulgaricus. Sementara itu, bioteknologi modern banyak diterapkan dalam bidang kesehatan, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, dan insulin. Adapun pembuatan baso dengan bahan daging, tahu dengan bahan dasar kacang tanah, agar-agar dengan bahan dasar Algae merah, dan sirop dengan bahan dasar gula tebu bukanlah penerapan bioteknologi. 8. Jawaban: d Antibodi monoklonal hanya mampu menghasilkan satu jenis antibodi sehingga hanya mampu menyerang satu jenis antigen. Antibodi multiklonal mampu menghasilkan lebih dari satu jenis antibodi sehingga mampu menyerang banyak antigen. Banyaknya antibodi yang dihasilkan inilah yang mengakibatkan antibodi multiklonal tidak tepat sasaran karena tidak menyerang pada satu penyakit secara tepat. 9. Jawaban: a Bioteknologi juga dapat diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu memutuskan ikatan karbon pada rantai minyak bumi. 10. Jawaban: b Yoghurt dan keju merupakan produk pangan dari olahan susu dengan bantuan bakteri. Keju dan yoghurt dibuat dengan bantuan campuran bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Bakteri tersebut memfermentasi laktosa menjadi asam laktat serta menciptakan kondisi menguntungkan untuk pertumbuhan Lactobacillus bulgaricus. 11. Jawaban: a Gen somatotropin sapi yang disisipkan pada Eschericia coli akan menghasilkan bovine somatotropin. Bovine somatotropin yang ditambahkan pada makanan ternak dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak. Bovine somatotropin berfungsi mengontrol laktasi (pengeluaran susu) pada sapi dengan meningkatkan jumlah sel-sel pada kelenjar susu. 12. Jawaban: a Produk kesehatan hasil rekayasa genetika seperti insulin mempunyak keseimbangan sendiri yang tidak diduga sebelumnya. Keseimbangan tersebut tidak sesuai dengan homeostatis dalam tubuh. Hal ini dapat mengakibatkan timbulnya gejalagejala lain dari suatu penyakit, misalnya terjadi alergi.
Biologi Kelas XII
99
13. Jawaban: b Pembuatan tanaman transgenik merupakan penerapan teknik DNA rekombinan, yaitu dengan menyisipkan gen antihama tertentu ke dalam kromosom tanaman tersebut. Kloning transfer inti atau fusi protoplasma adalah teknik penggabungan dua sel jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Kultur jaringan adalah teknik perbanyakan secara vegetartig dengan menumbuhkan jaringan maupun sel tumbuhan dalam suatu media buatan secara aseptik. Fertilisasi in vitro adalah pembuahan yang dilakukan di luar tubuh induknya. Selanjutnya, setelah terjadi pembuahan, embrio dimasukkan ke dalam rahim induk. Adapun kloning atau transplantasi nukleus digunakan untuk menghasilkan individu yang secara identik sama dengan induknya. 14. Jawaban: e Dampak negatif yang mungkin timbul dari hilangnya plasma nutfah adalah berkurangnya keanekaragaman hayati. Hal ini karena penemuan organisme transgenik menimbulkan kecenderungan masyarakat untuk membudidayakan organisme yang bersifat unggul saja sehingga mengakibatkan hilangnya plasma nutfah. 15. Jawaban: e Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah diubah susunan gennya dalam kromosom sehingga mempunyai sifat yang menguntungkan sesuai dengan yang dikehendaki, misalnya tanaman kapas transgenik antiserangga. Tanaman ini dapat menimbulkan ancaman terhadap lingkungan dengan menimbulkan kerusakan pada ekosistem. Jika tanaman transgenik ditanam bersama dengan tanaman sejenis nontransgenik dikhawatirkan akan terjadi pencemaran gen. Pencemaran ini terjadi apabila tanaman transgenik menyerbuki tanaman nontransgenik, akibatnya pada tanaman nontransgenik mengalami mutasi yang mengakibatkan tanaman tersebut mati atau memiliki ciri seperti yang dimiliki oleh tanaman transgenik. Hal ini mengakibatkan berkurangnya keanekaragaman tanaman tersebut (hilangnya plasma nutfah lokal). B.
Uraian
1.
Kapas antiserangga mampu menghasilkan protein delta endotoksin. Protein ini akan bereaksi dengan enzim yang diproduksi oleh lambung
100
Bioteknologi
serangga. Reaksi ini akan mengubah enzim tersebut menjadi racun. Akibatnya, serangga yang memakan tanaman tersebut akan mati karena keracunan. Jika serangga-serangga yang ada di alam mati, organisme-organisme pemakan serangga akan ikut punah juga, misal burung pemakan serangga. Hal ini akan menyebabkan rantai makanan yang ada di alam terganggu dan keseimbanagan ekositem tidak terjaga. 2.
Aplikasi bioteknologi di bidang kesehatan antara lain antibiotik dan antibodi monoklonal. Produksi antibiotik dilakukan secara konvensional yaitu dengan mengembangbiakkan organisme penghasil antibiotik, misal Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum. Selanjutnya, zat yang dihasilkan oleh mikroba diekstrak. Antibiotik berfungsi untuk membunuh bakteri. Antibodi monoklonal diperoleh dengan teknik hibridoma/ fusi protoplasma sehingga menghasilkan sel hibrid yang memiliki sifat dari kedua sel yang digabungkan yaitu sel kanker dan limfosit B. Antibodi monoklonal menghasilkan satu macam antibodi yang berfungsi untuk membunuh sel kanker, penetral racun, dan mendeteksi keberadaan HCG.
3.
Protein sel tunggal yang berasal dari Saccharomyces cerevisiae tidak dapat digunakan sebagai makanan sumber protein bagi manusia. PST dari S. cerevisiae hanya digunakan sebagai suplemen makanan ternak. Hal ini disebabkan karena protein yang dihasilkan oleh mikrobia tersebut mengandung asam nukleat tinggi dan tubuh manusia tidak mempunyai enzim yang cukup untuk memetabolismenya.
4.
Penggunaan organisme transgenik secara seragam akan mengakibatkan tergusurnya organisme lokal sehingga dapat mengakibatkan hilangnya plasma nutfah lokal (alami). Oleh karena itu, pembudidayaan organisme transgenik dapat mengakibatkan punahnya organisme lokal.
5.
Proses fermentasi merupakan perubahan enzimatik secara anaerob dari senyawa organik menjadi produk organik yang lebih sederhana. Mikroorganisme dalam proses fermentasi menyebabkan perubahan senyawa-senyawa kompleks pada makanan atau minuman menjadi senyawa yang lebih sederhana serta peningkatan cita rasa dan aroma makanan atau minuman.
A.
Pilihan Ganda
5.
1.
Jawaban: c Bioteknologi modern lebih menggunakan kajian ilmiah rekayasa genetika, biokimia, dan biomolekuler. Kegiatan pada soal yang menggunakan prinsip ilmiah adalah kloning domba Dolly (biomolekuler), tomat Flavr Savr (rekayasa genetika), dan produksi antibodi monoklonal (biomolekuler). Sementara itu, pemisahan logam menggunakan Thiobacillus ferrooxidans, pembuatan antibiotik penisilin, dan pembuatan keju menggunakan Propionibacterium menunjukkan kegiatan bioteknologi konvesional. Bioteknologi konvensional menerapkan prinsip dasar fermentasi.
Jawaban: b Contoh penerapan bioteknologi konvensional yaitu: 1) pembuatan alkohol dengan Saccharomyces sp., 2) produk nata de coco dengan Acetobacter xylinum, dan 3) produksi tempe dengan jamur Rhizopus oryzae. Ada pun produ k kentang den gan kadar pat i meningkat 20% dan produksi hormon somatotropin dengan memanfaatkan E. coli merupakan contoh hasil produksi yang menerapkan bioteknologi modern.
6.
Jawaban: c Pembuatan kecap dilakukan dengan metode bioteknologi konvensional yang menggunakan mikroorganisme berupa jamur Aspergillus sp. Pembuatan roti menggunakan jamur Saccharomyces cerevisiae. Pembuatan tempe menggunakan jamur Rhizopus sp. Pembuatan yoghurt menggunakan bakteri asam laktat yaitu Streptococcus thermophillus.
Jawaban: b Kedelai jika difermentasi menggunakan jamur Aspergillus oryzae akan menghasilkan kecap. Ketan atau singkong jika difermentasi menggunakan Saccharomyces akan menghasilkan tapai. Susu jika difermentasi menggunakan Lactobacillus bulgaricus akan menghasilkan keju. Rhizopus dimanfaatkan dalam proses fermentasi kedelai menjadi tempe.
7.
Jawaban: d Langkah-langkah dalam proses DNA rekombinan sebagai berikut. 1) Mengidentifikasi dan mengisolasi DNA yang dikehendaki. 2) Mengekstrak plasmid dari sel bakteri. 3) Menggabungkan potongan gen yang dikehendaki dengan plasmid. 4) Memasukkan plasmid yang telah disisipi gen baru ke dalam sel bakteri. 5) Membiakkan bakteri dalam tabung reaksi.
8.
Jawaban: e Kloning atau transplantasi nukleus adalah proses untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya. Proses kloning dilakukan pada tingkat sel. Proses kloning dilakukan dengan memasukkan inti sel donor ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya. Selanjutnya, sel telur diberi kejutan listrik atau zat kimia untuk memacu pembelahan sel.
9.
Jawaban: e Bioteknologi dapat diterapkan dalam berbagai bidang, misalnya bidang lingkungan dan pertanian. Salah satu penerapan bioteknologi di bidang lingkungan adalah bioremediasi. Bioremediasi merupakan teknik penanganan masalah pencemaran dengan memanfaatkan mikro-
2.
3.
Jawaban: b
I II III IV V
4.
Bahan
Mikroorganisme
Susu Kedelai Kedelai Singkong Susu
Streptococcus sp. Rhizopus sp. Aspergillus sp. Saccharomyces sp. Streptococcus sp.
Produk yang Dihasilkan Yoghurt Tempe Kecap Tapai Krim asam
Jawaban: c Bioteknologi merupakan pemanfaatan organisme dan proses biologi untuk menghasilkan produk ataupun jasa yang bermanfaat bagi manusia. Perkembangan bioteknologi sangat ditentukan oleh berbagai bidang ilmu seperti Mikrobiologi, Biologi Sel, Biologi Molekuler, Biokimia, dan Genetika. Pada bioteknologi konvensional melibatkan proses fermentasi dan pada bioteknologi modern melibatkan proses rekayasa genetika yang menghasilkan organisme transgenik. Prinsip dasar rekayasa genetika dapat berupa kultur jaringan, kloning, teknik bayi tabung, DNA rekombinan, dan fusi protoplasma. Jadi, prinsip dasar rekayasa genetika dalam proses bioteknologi tidak selalu menggunakan teknik DNA rekombinasi.
Biologi Kelas XII
101
oganisme. Sementara itu, penerapan bioteknologi di bidang pertanian dapat dilakukan melalui beberapa teknik, yaitu kultur jaringan, hibridoma, dan teknologi transgenik. Kultur jaringan dapat dimanfaatkan untuk memperbanyak tanaman secara vegetatif, sedangkan hibridoma dan teknik transgenik dapat digunakan untuk menghasilkan tanaman transgenik yang memiliki sifat unggul. Adapun fertilisasi in vitro merupakan teknik yang digunakan dalam teknik bayi tabung (bidang kedokteran/kesehatan). 10. Jawaban: b Radiasi induksi merupakan cara untuk mendapatkan varietas baru dengan cara menyinari biji menggunakan sinar gamma. Penyinaran dengan sinar gamma dapat menembus lapisan biji hingga lapisan DNA. Perubahan pada DNA dapat mengakibatkan perubahan sifat pada keturunannya. Salah satu keuntungan radiasi induksi adalah ditemukannya varietas baru dengan sifat unggul. Misalnya, semangka tanpa biji. Namun demikian, terdapat dampak negatif penggunaan radiasi induksi. Jika sinar gamma mengenai sel vegetatif maka akan menimbulkan kanker. Varietas tanaman berbiji tanpa biji akan mengalami kesulitan untuk mendapatkan keturunan. 11. Jawaban: e Antibodi monoklonal dapat digunak an untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Dengan demikian, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi adanya kehamilan. Antibiotik digunakan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme penyebab penyakit. Protein sel tunggal dan mikoprotein digunakan sebagai makanan sumber protein. Bovin somatotropin digunakan untuk meningkatkan produksi daging dan susu ternak. 12. Jawaban: b Prinsip dari bioteknologi konvensional adalah penggunaan agen biologi (mikroorganisme) dengan teknik sederhana tanpa melalui rekayasa genetika untuk tujuan tertentu, misal pengolahan produk makanan. Proses yang terjadi di dalam bioteknologi konvensional umumnya adalah fermentasi. Sementara itu, rekayasa genetika dan manipulasi DNA merupakan ciri-ciri dari bioteknologi modern 13. Jawaban: b Contoh produk bioteknologi modern dengan proses rekayasa genetika terhadap mikroorganisme adalah produksi vaksin transgenik dengan bakteri patogen dan produksi insulin dengan bakteri
102
Bioteknologi
Escherichia coli yang dilakukan dengan teknik DNA rekombinan. Tujuan teknik DNA rekombinan adalah untuk melakukan manipulasi gen sehingga dihasilkan organisme yang memiliki sifat-sifat baru sesuai yang diharapkan. Organisme yang dihasilkan disebut organisme transgenik. Adapun produksi antibiotik dengan bakteri Streptomyces griceus, produksi metanol dengan bakteri Methanobacterium sp., dan produksi yoghurt dengan bakteri Lactobacillus bulgaricus merupakan produk bioteknologi konvensional tanpa melakukan manipulasi pada susunan gen dalam kromosom bakteri tersebut. Manipulasi dilakukan pada kondisi lingkungan dan media tumbuh dengan menggunakan peralatan sederhana. 14. Jawaban: a Alam mem pun yai mek ani sme ada ptasi dan seleksi alam agar keseimbangan ekosistem tetap terjaga. Keanekargaman makhluk hidup terjadi karena adanya mekanisme adaptasi. Beberapa jenis makhluk hidup akan punah apabila variasi struktur tubuhnya tidak sesuai dengan lingkungan hidupnya. Organisme yang memiliki sifat unggul biasanya lebih disukai masyarakat sehingga akan lebih dikembangkan. Apabila organisme hasil rekayasa genetika yang bersifat unggul dikembangkan secara massal maka organisme lokal yang tidak memiliki sifat unggul tidak dikembangkan lagi sehingga akan tersingkir. Hal tersebut mengakibatkan menurunnya plasma nutfah. 15. Jawaban: c Insulin diproduksi dengan menerapkan teknik DNA rekombinan. Adapun tahap-tahapnya sebagai berikut. Gen insulin dipotong dengan enzim endonuklease restriksi yang berperan sebagai ”gunting biologi”. Segmen gen insulin kemudian dimasukkan ke dalam suatu vektor yang berupa plasmid bakteri. Transplantasi gen insulin dilakukan dengan cara menyambung gen insulin ke dalam DNA plasmid vektor dengan menggunakan enzim ligase. DNA rekombinan kemudian dimasukkan ke dalam sel bakteri atau virus. Sel bakteri atau virus tersebut kemudian melakukan replikasi dengan cara membelah diri sehingga diperoleh DNA rekombinan dalam jumlah banyak. 16. Jawaban: a Agroba cteri um tumef aci ens dapat dijadikan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan karena mempunyai plasmid Ti ( tumor inducing ) yang dapat bergabung dengan DNA tumbuhan. Pemanfaatan teknik DNA rekombinan bertujuan
untuk memperoleh bibit unggul. Proses yang dilakukan dengan memindahkan gen unggul dari satu organisme ke organisme lain melalui perantara mikroorganisme. 17. Jawaban: d Interferon adalah protein yang dibentuk secara alami oleh sel-sel imun, misal sel darah putih dan fibroblas. Secara komersial, interferon diproduksi menggunakan teknologi DNA rekombinan atau transplantasi gen.Kloning atau transfer inti dilakukan dengan cara memasukkan inti sel donor yang berasal dari sel somatis ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya. Fusi protoplasma merupakan teknik penggabungan dua sel yang berasal dari jaringan berbeda sehingga menghasilkan hibrid yang memiliki sifat kedua sel tersebut. Hibridoma merupakan hasil antara sel pembentuk antibodi sel (limfosit B) dengan sel mieloma (sel kanker). 18. Jawaban: a Mikroorganisme yang berperan untuk mengatasi masalah pencemaran lingkungan adalah Pseudomonas putida dan Thiobacillus ferrooxidans. Pseudomonas putida digunakan untuk mengatasi masalah tumpahan minyak bumi di laut karena bakteri tersebut memiliki gen yang mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi. Bakteri Thiobacillus ferrooxidans digunakan untuk mengurangi pencemaran limbah bahan tambang karena bakteri tersebut mampu mengoksidasi belerang yang mengikat berbagai logam dengan membentuk logam sulfida. Logam tersebut kemudian dapat dilepaskan kembali ke lingkungan. Adapun Bacillus thuringiensis dimanfaatkan sebagai bioinsektisida. Gen delta endotoksin dari bakteri ini disisipkan ke dalam tanaman kapas sehingga menghasilkan tanaman kapas transgenik yang tahan hama. Sementara itu, bakteri Escherichia coli merupakan bakteri yang banyak digunakan sebagai vektor dalam teknik DNA rekombinan. 19. Jawaban: b Produksi PST dapat mengurangi pencemaran limbah karena substrat yang digunakan sebagai medium tumbuh mikroba penghasil PST ini dapat berupa limbah. PST merupakan istilah untuk menyebutkan protein yang berasal dari organisme bersel tunggal atau bersel banyak yang struktur tubuhnya masih sederhana. 20. Jawaban: a Pada umumnya bioteknologi memberi manfaat bagi kesejahteraan manusia. Namun, di sisi lain bioteknologi juga dapat memberikan dampak
negatif bagi lingkungan, misalnya pada kebijakan budi daya tanaman kapas transgenik di Sulawesi yang mendapat tanggapan pro dan kontra dari masyarakat. Masyarakat yang menerima kebijakan ini karena melihat keuntungan penerapan teknologi kapas transgenik yang memiliki sifat unggul yaitu tahan hama sehingga menghemat penggunaan insektisida. Namun kebijakan tersebut juga mendapat penolakan dari masyarakat yang khawatir akan dampak negatif yang ditimbulkan pada ekosistem. Penanaman kapas transgenik dikhawatirkan akan menggeser kapas lokal sehingga akan mengurangi keanekaragaman kapas lokal. 21. Jawaban: b Pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferrooxidans digunakan untuk mengurangi pencemaran limbah bahan tambang. Hal ini disebabkan karena bakteri tersebut mampu mengoksidasi belerang yang mengikat berbagai logam dengan membentuk logam sulfida yang dapat dilepaskan kembali ke lingkungan dan dimanfaatkan oleh manusia. Bakteri ini digunakan dalam pemurnian logam dari bijihnya. Penggunaan bakteri dalam pemurnian logam dapat mengurangi dampak pencemaran limbah bahan tambang. Bakteri yang berperan menguraikan tumpahan minyak di laut adalah Pseudomonas putida. Bakteri ini memiliki gen yang mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi. Adapun pengolahan limbah plastik dengan jamur Cladosporium resinae . Pengolahan limbah peternakan menjadi biogas dilakukan dengan memanfaatkan bakteri methanogen yang mampu menguraikan limbah ternak menjadi gas metan. Pengolahan limbah pabrik minyak goreng sawit menjadi biodiesel dilakukan dengan proses metanolisis melalui serangkaian proses pencucian dengan air panas secara bertingkat dan katalis asam basa. 22. Jawaban: b Pupuk superfosfat merupakan salah satu pupuk organik yang dibuat melalui teknologi Bio-SP menggunakan mikrobia pelarut fosfat. Teknologi tersebut memberi dampak positif bagi lingkungan yaitu mengurangi penggunaan asam organik sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan menghemat biaya produksi. 23. Jawaban: c Bakteri hasil rekayasa genetika memiliki susunan gen dan kromosom yang telah berubah. Jika bakteri transgenik ini lepas ke lingkungan dikhawatirkan dapat menimbulkan penyakit infeksi baru yang belum ada obatnya.
Biologi Kelas XII
103
24. Jawaban: c Baccillus thuringiensis memiliki gen delta endotoksin. Gen ini dimasukkan ke dalam tanaman kapas menggunakan teknik DNA rekombinan. Selanjutnya, tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin. Protein ini akan bereaksi dengan enzim yang diproduksi oleh hama serangga. Reaksi ini mengubah enzim tersebut menjadi racun. Dengan demikian, serangga yang memakan tanaman tersebut akan mengalami keracunan dan mati. 25. Jawaban: e Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan menumbuhkan jaringan maupun sel tumbuhan dalam suatu media buatan secara aseptik. Teknik ini didasarkan pada sifat totipotensi tumbuhan. Teknik ini memberikan implikasi positif bagi kehidupan manusia berupa hasil bibit tanaman dengan jumlah banyak dan waktu yang singkat. Selain itu, sifat individu baru yang dihasilkan dari teknik kultur jaringan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Adapun tanaman poliploid yang berukuran besar dapat diperoleh dengan teknik radiasi. Sementara itu, tanaman transgenik dengan kualitas unggul, misal tanaman yang tahan penyakit dan hama serta memiliki jaringan yang kokoh dapat diperoleh dengan teknik DNA rekombinan. 26. Jawaban: b Penyakit fibrosis sistik dapat diatasi dengan memanfaatkan bioteknologi, yaitu dengan cara memasukkan gen yang mengkode ATT dari orang sehat ke dalam DNA virus. Selanjutnya, virus tersebut diinfeksikan pada paru-paru pasien. Virus akan mengirimkan gen normal ke dalam selsel pasien. Dengan demikian, sel-sel pasien dapat membuat protein ATT sehingga pasien dapat bernapas dengan lebih normal. 27. Jawaban: a Organisme transgenik memiliki sifat-sifat unggul sehingga para petani lebih senang mengembangbiakkan organisme transgenik. Hal ini dapat mengakibatkan organisme asli yang merupakan sumber plasma nutfah semakin tersisih dan akhirnya bisa punah. 28. Jawaban: c Tanaman transgenik menimbulkan dampak negatif terhadap ekosistem yaitu populasi kupu-kupu yang membantu proses penyerbukan musnah dan produksi tanaman menurun. Tanaman transgenik memiliki gen asing dalam tubuhnya. Gen tersebut misalnya gen yang dapat mematikan hama tanaman. Namun demikian, gen tersebut juga
104
Bioteknologi
bersifat mematikan bagi serangga lain yang juga memakan bagian tanaman transgenik, misalnya larva kupu-kupu raja. Matinya larva kupu-kupu raja dapat menyebabkan musnahnya populasi kupukupu tersebut. Akibatnya, proses penyerbukan terganggu. Dalam rantai makanan, kupu-kupu raja berperan sebagai konsumen tingkat I dan polinator. Jika kupu-kupu raja musnah, tugas polinator yang membantu perkembangbiakan tanaman tidak ber jalan dengan baik. Tanaman akan sulit berkembang biak dan mengganggu rantai makanan. Tanaman transgenik tidak memerlukan unsur hara yang lebih banyak daripada tanaman di sekitarnya. Jadi keberadaan tanaman transgenik tidak mengganggu pertumbuhan tanaman lain. Gen asing yang disisipkan dalam tanaman transgenik tidak menyebabkan kemandulan pada hewan. Jika ada, efek tersebut hanya berpengaruh terhadap hama tanaman tersebut. Tanaman transgenik jika sudah mati masih dapat diuraikan oleh bakteri karena susunan tubuh tanaman tersebut sama dengan tanaman lainnya. Tanaman transgenik dapat menyebabkan hama menjadi kebal. Dampak ini merupakan dampak yang berpengaruh terhadap organisme tersebut. 29. Jawaban: d Teknik rekayasa genetika dilakukan dengan melakukan manipulasi pada susunan gen atau kromosom makhluk hidup sehingga dihasilkan organisme transgenik. Prinsip dasar rekayasa genetika antara lain DNA rekombinan dan fusi protoplasma. Dalam DNA rekombinan diperlukan adanya enzim endonuklease restriksi yang berfungsi sebagai “gunting biologi”, enzim ligase yang berfungsi sebagai “lem biologi”, dan plasmid. Dalam fusi protoplasma diperlukan adanya sel yang mampu berfusi. Sementara itu, teknik fermentasi sangat mendukung perkembangan bioteknologi konvensional. Dalam bioteknologi konvensional tidak ada rekayasa genetika. 30. Jawaban: c a, b, d, dan e bisa menimbulkan dampak negatif dari bioteknologi, misal organisme hasil kloning belum tentu baik atau aman untuk dikembangkan. Demikian juga dengan dibebaskannya pakar melakukan rekombinan yang dapat memberikan dampak negatif seperti hasil rekombinannya menghasilkan sifat baru yang merugikan. B. Uraian 1.
Penyakit keturunan dapat diobati dengan cara terapi gen. Contoh panyakit keturunan yang dapat diobati dengan terapi gen adalah fibrosis sistik, dan Adenos ine Deaminase Deficiency (ADD)
yaitu penyakit penderita tidak memiliki ketahanan tubuh. Terapi gen dilakukan dengan cara menyisipkan gen normal ke penderita melalui vektor virus. Virus akan mentrasfer gen normal ke sel target, sehingga penderita mampu menyintesis protein yang diinginkan. Terapi gen tidak mengubah genom pada seluruh sel tubuh hanya merubah genetik dari sel target, misal sel targetnya adalah paru-paru atau limpa. 2.
3.
4.
Hormon BST (Bovine Somatotropin) adalah hormon pertumbuhan pada hewan yang diproduksi melalui rekayasa genetika. Hormon BST dapat mendorong pertumbuhan dan meningkatkan produksi susu. Cara pembuatan BST sebagai berikut. a. Plasmid bakteri E. coli dipotong dengan enzim endonuklease. b. Gen somatotropin kemudian diisolasi dari sel hewan, misal sapi. Selanjutnya, gen somatotropin disisipkan ke plasmid bakteri. c. Memasukkan plasmid yang telah disisipi gen pengkode somatotropin ke dalam sel bakteri E.coli . d. Mengkulturkan bakteri E.coli tersebut dan menjadikannya sebagai produk suplemen ternak. Fertilisasi in vitro adalah fertilisasi dengan bantuan manusia untuk mempertemukan ovum dan sel sperma di luar tubuh hewan. Hasil fertilisasi ditumbuhkembangkan dalam media khusus hingga menjadi embrio. Embrio hasil pembuahan selanjutnya diimplantasi ke dalam rahim hewan betina. Embrio akan berkembang dalam rahim sampai waktunya dilahirkan. Metode ini dapat digunakan pada manusia dan dikenal dengan nama bayi tabung. Adapun teknik inseminasi buatan atau kawin suntik yaitu sperma dimasukkan dalam rahim hewan betina untuk membantu terjadinya fertilisasi di dalam tubuh hewan betina menggunakan alat injeksi. Sperma yang digunakan dapat berupa sperma segar maupun sperma beku yang disimpan di bank sperma. Dengan teknik ini, perkawinan hewan ternak unggul dapat dilakukan dengan mudah karena tidak perlu mempertemukan hewan jantan dan betina secara langsung. Persamaan vaksin transgenik dengan antibodi monoklonal adalah kedua-duanya dapat meningkatkan kekebalan tubuh dalam melawan kuman penyakit. Adapun perbedaannya sebagai berikut.
Vaksin Transgenik
Antibodi Monoklonal
Menggunakan teknik reka- Fusi protoplasma/hibridoma. yasa genetika. Menggunakan virus non- Gabungan dari dua sel yang patogen yang disisipi DNA berbeda sifat yaitu limfosit B virus patogen. dan kanker. Memicu peningkatan kekebalan tubuh secara mandiri sehingga tubuh dapat menghasilkan antibodi sendiri.
5.
a.
b. c. d. e.
Antibodi dihasilkan dari sel hibrid yang diproduksi dan dikulturkan di luar tubuh. Selanjutnya, antibodi disuntikkan ke dalam tubuh sehingga tubuh tidak memproduksi antibodi sendiri.
Isolasi DNA dan pemetaan DNA sehingga diketahui DNA mana yang akan dipotong dan digabungkan. Pemotongan segmen DNA target menggunakan enzim restriksi. Penyisipan DNA target ke dalam plasmid menggunakan enzim ligase. Memasukkan DNA rekombinan tersebut ke dalam sel bakteri. Membiakkan sel bakteri.
6.
Mikroorganisme penghasil PST memiliki beberapa keunggulan sebagai berikut. a. Mempunyai kemampuan berkembang biak yang relatif cepat. b. Mempunyai kandungan protein yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan sumber protein lainnya (hewan/tumbuhan). c. Dapat menggunakan substrat limbah sebagai media tumbuh.
7.
Contoh produk bioteknologi konvensional sebagai berikut. Bahan Mentah
Mikroorganisme
1. 2. 3. 4.
Kedelai Kedelai Kedelai Ampas tahu
Rhizopus oryzae Aspergillus oryzae Aspergillus wentii Neurospora crassa
5.
Ketan/singkong
Sacharomyces cerevisiae
No.
8.
Produk Tempe Taoco Kecap Oncom merah Tapai
Sistem pengolahan limbah dengan lumpur aktif adalah pengolahan limbah cair dengan membiakkan bakteri aerob dalam satu tangki (bak) limbah yang diberi aerasi dengan tujuan untuk menurunkan bahan organik yang mengandung karbon atau nitrogen dalam limbah. Sementara itu, sistem pengolahan limbah dengan saringan tetes adalah pengolahan limbah cair dengan memanfaatkan teknologi biofilm. Biofilm
Biologi Kelas XII
105
merupakan lapisan mikroorganisme yang menutupi hamparan saringan atau filter pada dasar tangki (bak) limbah. Hamparan saringan berupa tumpukan arang kayu, batu kerikil, atau pasir. 9. Dampak negatif bioteknologi sebagai berikut. a. Produk bioteknologi yang berupa makanan dapat menimbulkan alergi. Gen asing yang disisipkan pada organisme yang menjadi makanan manusia dapat menyebabkan alergi pada individu tertentu. b. Hilangnya plasma nutfah. Plasma nutfah atau kenekaragaman makhluk hidup dapat musnah akibat budi daya hewan atau tumbuhan yang unggul saja. c. Kerusakan ekosistem. Gangguan terhadap kondisi normal lingkungan dapat mengakibatkan rusaknya ekosistem. Misalnya kapas Bt selain mengakibatkan matinya ulat yang memakannya juga dapat mengakibatkan kematian serangga lainnya.
106
Bioteknologi
10. Bioteknologi secara konvensional memanfaatkan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur untuk membuat suatu produk. Tempe berasal dari bahan baku kedelai yang telah difermentasikan menggunakan jamur Rhizopus oryzae. Tauco berasal dari bahan baku kedelai yang telah difermentasikan menggunakan jamur Aspergillus oryzae. Kecap berasal dari bahan baku kedelai yang telah difermentasikan menggunakan jamur Aspergillus wentii . Jadi, dari bahan baku yang sama dapat menghasilkan produk yang berbeda. Hal ini karena masing-masing mikroorganisme tersebut menyekresikan enzim yang berbeda.
1. Jawaban: a Cabang ilmu Biologi yang mempelajari tentang mikroorganisme, misal bakteri adalah Mikrobiologi. Adapun objek penelitian yang dipaparkan pada soal yaitu rekayasa genetika. Rekayasa genetika dapat diartikan sebagai kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. Dalam hal ini kegiatan yang dilakukan adalah membuat bakteri pendegradasi plastik. Gen terdapat di dalam sel. Sel merupakan unit kehidupan terkecil makhluk hidup. Jadi, penelitian tersebut dikaji pada cabang ilmu Mikrobiologi dan terjadi pada tingkat sel. 2. Jawaban: b Bacillus polymyxa dan Streptomyces griseus menghasilkan antibiotik polimiksin B dan streptomisin untuk menghambat pertumbuhan bakteri gram negatif yang biasanya bersifat patogen. Adapun Clostridium acetobutylicum menghasilkan zat kimia aseton dan butanol. Methanobacterium menghasilkan gas metana (biogas) dari pembusukan sampah. Acetobacter xylinum berperan dalam pembuatannata de coco . 3. Jawaban: a Berdasarkan ciri-ciri tersebut, jamur yang dimaksud termasuk dalam divisi Zygomycotina. Jamur Zygomycotina yang banyak ditemukan pada kotoran ternak dan memiliki kolumela adalahMucor mucedo . Sementara itu, Amanita phalloides merupakan jamur Basidiomycotina yang mempunyai ciri hifa bersekat, mempunyai badan buah (basidiokarp), dan bereproduksi generatif dengan basidiospora. Penicillium notatum dan Neurospora crassa merupakan jamur Ascomycotina yang mempunyai ciri hifa bersekat dan berinti banyak serta bereproduksi generatif dengan askospora.Rhizopus stolonifer merupakan jamur Zygomycotina yang tumbuh pada roti basi. 4. Jawaban: c Tanaman-tanaman tersebut mempunyai persamaan bentuk tulang daun yaitu melengkung. Sementara itu, sistem perakaran teratai, eceng gondok, kencur, dan sirih merupakan akar serabut, sedangkan waru merupakan akar tunggang. Perkembangbiakan vegetatif alami teratai dan kencur menggunakan akar tinggal, serta eceng
gondok menggunakan stolon. Waru dan sirih tidak memiliki alat perkembangbiakan vegetatif alami. Batang teratai dan eceng gondok berongga, batang sirih termasuk batang herbaceous , serta waru memiliki batang berkayu. Batang tanaman kencur mengalami modifikasi menjadi akar tinggal/ rhizoma. Teratai, eceng gondok, kencur, dan sirih tidak berkambium, sedangkan waru berkambium. 5. Jawaban: d Usaha yang dapat dilakukan untuk tetap menjaga ketersediaaan udara bersih sebagai berikut. 1) Melakukan penanaman pohon (penghijauan) dan memeliharanya dengan baik. 2) Mengembangkan teknologi yang ramah lingkungan. 3) Menyaring gas hasil sampingan produksi pabrik industri sebelum dibuang. 4) Menjaga kebersihan lingkungan tempat tinggal. 5) Tidak melakukan penebangan hutan secara liar. 6) Menggunakan kendaraan yang ramah lingkungan. 6. Jawaban: a Ciri-ciri tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae) sebagai berikut. 1) Mengalami pembuahan ganda. 2) Bakal biji terbungkus daun buah. 3) Ada yang berkeping biji satu dan ada yang berkeping biji dua. 4) Ada yang berakar serabut dan ada yang berakar tunggang. Adapun tidak memiliki bunga merupakan ciri Gymnospermae (berbiji terbuka). 7. Jawaban: c Urutan fase perkembangbiakan pada Aurelia sp. sebagai berikut. 1) Zigot 2) Planula 3) Skifistoma (polip muda) 4) Strobila (polip dewasa) 5) Efira (medusa muda) 6) Medusa dewasa Jadi, urutan yang benar adalah 3) – 1) – 2) – 5) – 4) – 6).
Biologi Kelas XII
107
8. Jawaban: e Proboscidea adalah ordo Vertebrata yang memiliki belalai berotot kuat. Hewan yang termasuk kelompok ini adalah gajah (Elephas sp.). Belalai gajah memiliki banyak fungsi antara lain untuk bernapas, mengambil makanan dan minum. Gajah jantan memiliki gigi seri atas yang memanjang yang disebut gading. Sebagai Mammalia, ordo Proboscidea, khususnya yang betina memiliki glandula mammae (kelenjar susu). Sementara itu, memiliki kantong merupakan ciri ordo Marsupialia. Memiliki gigi taring yang besar dan tajam merupakan ciri ordo Carnivora. 9. Jawaban: b Hubungan antara pohon angsana dengan tumbuhan paku termasuk dalam simbiosis komensalisme. Tumbuhan paku hidup menempel pada pohon angsana. Namun, tumbuhan paku tidak mengambil makanan dari pohon angsana, melainkan melakukan fotosintesis sendiri sehingga pohon angsana tidak dirugikan dengan keberadaan tumbuhan paku tersebut. 10. Jawaban: c Di darat, tumbuhan mengambil ion fosfat yang terlarut dalam air tanah. Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urine dan feses. Selanjutnya, hewan-hewan yang mati akan diuraikan oleh jamur dan bakteri. Proses dekomposisi yang dilakukan oleh jamur dan bakteri akan mengubah fosfat organik dari sisa organisme menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik ini kemudian diambil oleh tumbuhan. 11. Jawaban: c Hutan merupakan habitat berbagai jenis makhluk hidup. Makhluk hidup termasuk komponen biotik dalam ekosistem. Jika hutan dijadikan areal industri, berbagai jenis makhluk hidup akan kehilangan habitatnya. Keadaan ini mengakibatkan beberapa jenis makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup dan lama-kelamaan mengalami kepunahan. Dengan demikian, keanekaragaman makhluk hidup semakin berkurang. Sementara itu, hilangnya humus tanah, berkurangnya sumber air, menurunnya kesuburan tanah, dan berkurangnya sumber oksigen merupakan permasalahan komponen abiotik. 12. Jawaban: e Larutan urea bersifat hipertonik, sedangkan cairan di dalam sel akar bersifat hipotonik. Apabila konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi, cairan dalam sel akan keluar sehingga terjadi eksosmosis.
108
Latihan Ujian Sekolah
Akibatnya, membran sel terlepas dari dinding sel yang disebut plasmolisis. Adapun lisis adalah hancurnya sel karena rusaknya atau robeknya membran plasma. Krenasi merupakan proses pengerutan sel hewan apabila dalam larutan hipertonik. 13. Jawaban: b Mitokondria merupakan organel bermembran rangkap dan berperan sebagai tempat pembentukan energi dalam sel. Mitokondria terdiri atas membran luar, membran dalam, dan matriks mitokondria. Membran luar berfungsi sebagai pembatas antara bagian dalam mitokondria dan sitoplasma. Membran dalam mitokondria yang berlekuk-lekuk (krista) berguna untuk memperluas permukaan. Selain itu, membran dalam juga berfungsi untuk melangsungkan rantai respirasi yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Matriks mitokondria berfungsi untuk oksidasi asam lemak dan katabolisme asetil koenzim. 14. Jawaban: d Berdasarkan ciri-ciri yang ditunjukkan, jaringan yang dimaksud adalah jaringan otot rangka. Jaringan ini berfungsi untuk menggerakan tulang pada hewan. Adapun jaringan yang berfungsi untuk menyimpan lemak cadangan adalah jaringan adiposa. Jaringan yang berfungsi untuk menghubungkan jaringan satu dengan lainnya adalah jaringan ikat. Jaringan yang berfun gsi unt uk menerima dan menghantarkan impuls adalah jaringan saraf. Jaringan yang berfungsi menyokong dan melindungi bagian di dalamnya adalah jaringan kartilago fibrosa. 15. Jawaban: a Otot yang ditunjuk oleh anak panah adalah otot bisep. Kontraksi otot bisep akan mengakibatkan gerak fleksi, yaitu gerak membengkokkan tangan. Sebaliknya, gerak meluruskan tangan akan terjadi jika otot trisep berkontraksi dan otot bisep berelaksasi. Gerak meluruskan tangan disebut gerak ekstensi. Sementara itu, abduksi merupakan gerak menjauhi tubuh, misalnya gerak mengacungkan tangan. Adduksi merupakan gerak mendekati tubuh, misalnya merentangkan tangan. Supinasi merupakan gerak menelentangkan, misalnya menelentangkan telapak tangan. 16. Jawaban: b Tekanan diastol adalah tekanan darah pada saat ventrikel berelaksasi (mengembang) dan atrium berkontraksi (menguncup) sehingga darah mengalir dari atrium menuju ventrikel. Akibatnya, tekanan jantung sangat rendah. Sementara itu, tekanan sistol adalah tekanan darah pada saat ventrikel berkontraksi (menguncup) dan atrium berelaksasi (mengembang) sehingga darah dipompa keluar dari jantung.
17. Jawaban: c Makanan tidak dicerna baik secara mekanis maupun kimiawi saat berada di kerongkongan (Q) dan usus besar (T). Saat berada di kerongkongan makanan didorong ke lambung dengan gerak peristaltik. Sementara itu, di dalam usus besar terjadi penyerapan dan penambahan air pada feses. Adapun, bagian berhuruf P adalah mulut. Di dalam mulut terjadi pencernaan mekanis oleh gigi dan pencernaan kimiawi oleh enzim ptialin yang berfungsi mengubah amilum menjadi glukosa. Bagian berhuruf R adalah lambung. Di dalam lambung terjadi pencernaan mekanis oleh otot dinding lambung serta pencernaan kimiawi oleh enzim pepsin dan renin. Bagian berhuruf S adalah usus halus (intestinum tenue). Di dalam usus halus makanan mengalami pencernaan secara kimiawi oleh enzim yang dihasilkan dinding usus dan kelenjar pankreas sehingga makanan semakin halus dan cenderung encer. 18. Jawaban: a Emfisema yaitu suatu penyakit yang terjadi karena ketidaknormalan (abnormalitas) susunan dan fungsi alveolus. Penyakit ini biasanya ditandai dengan terjadinya kerusakan pada dinding alveolus. Alveolus berfungsi sebagai tempat pertukaran antara gas O2 dan CO2. Adanya penyakit emfisema mengakibatkan proses pertukaran gas O2 dan CO2 di paru-paru menjadi terganggu. 19. Jawaban: c Albuminuria adalah ditemukannya albumin dan protein lain di dalam urine. Abuminuria disebabkan terjadinya kerusakan pada glomerulus (nomor 3) sehingga proses filtrasi terganggu. Oleh karena itu, protein masih dapat lolos pada proses filtrasi. Sementara itu, nomor 1 (tubulus kontortus proksimal) dan nomor 5 (lengkung Henle) merupakan tempat terjadinya reabsorpsi yang menghasilkan urine sekunder. Nomor 2 (tubulus kontortus distal) merupakan tempat terjadinya augmentasi yang menghasilkan urine sebenarnya. Nomor 4 (pembuluh pengumpul) merupakan muara akhir urine sebelum diteruskan ke kantong kemih untuk disimpan sementara. 20. Jawaban: b Bagian X adalah lensa yang berfungsi memfokuskan jatuhnya bayangan. Bagian Y adalah pupil yang berfungsi mengatur jumlah cahaya yang masuk ke mata. Bagian mata yang berfungsi meneruskan cahaya ke lensa adalah kornea. Bagian mata yang
berfungsi memberi nutrisi pada sel mata adalah koroidea. Bagian mata yang memberi bentuk bola mata adalah vitreous humor. 21. Jawaban: e Bagian berlabel Y adalah epididimis. Epididimis berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara dan pematangan sperma. Sperma dibentuk di tubulus seminiferus yang terdapat di dalam testis. Di dalam testis juga terdapat sel sertoli yang berfungsi menghasilkan nutrisi untuk sperma dan sel Leydig yang berfungsi menghasilkan hormon testosteron. Sementara itu, testis juga dilindungi oleh kantong yang disebut skrotum. 22. Jawaban: d Autoimunitas merupakan gangguan pada sistem kekebalan tubuh saat antibodi yang diproduksi justru menyerang sel-sel tubuh sendiri karena tidak mampu membedakan sel tubuh sendiri dengan sel asing. Dengan demikian, jumlah antibodi dalam tubuh harus diturunkan. Penurunan antibodi tersebut melibatkan peran limfosit sel T represor (supresor). Sel T represor (supresor) berfungsi menurunkan atau menghentikan respons imun dengan cara menurunkan produksi antibodi dan mengurangi aktivitas sel T pembunuh. 23. Jawaban: a Kesimpulan yang dapat diambil dari data percobaan tersebut yaitu intensitas cahaya memengaruhi pertumbuhan kecambah kacang. Semakin rendah intensitas cahaya, pertumbuhan kecambah kacang semakin cepat. 24. Jawaban: c Grafik pada soal menunjukkan pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan reaksi enzim. Grafik tersebut menggambarkan adanya penambahan enzim akan meningkatkan kecepatan reaksi enzim. Kenaikan konsentrasi substrat harus diimbangi dengan penambahan enzim agar kecepatan reaksi dapat bekerja maksimal. Pada grafik terlihat bahwa saat konsentrasi substrat naik dan tidak terjadi penambahan enzim maka kecepatan reaksi konstan atau tidak mengalami penambahan. 25. Jawaban: d Proses yang terjadi pada tahap glikolisis adalah pengubahan senyawa glukosa menjadi asam piruvat. Dalam proses tersebut dihasilkan ATP dan NADH. Sementara itu, proses bereaksinya asam piruvat dengan NADH menjadi asetil Co-A terjadi pada tahap dekarboksilasi oksidatif.
Biologi Kelas XII
109
26. Jawaban: c Produk yang dihasilkan pada setiap tahapan respirasi aerob sebagai berikut. Tahap
Hasil
Tempat Reaksi
Bahan
Senyawa
Jumlah Akseptor
Jumlah ATP
Glikolisis
Glukosa
Sitosol
2 Asam piruvat
2NADH
4
Pembentukan asetil Co-A
Asam piruvat
Matriks mitokondria
2 Asetil Co-A dan 2CO2
2NADH
–
Siklus Krebs
Asetil Co-A
Matriks mitokondria
4CO2
6NADH2 dan 2FADH2
2
Sistem transpor elektron
NADH dan FADH2
Krista mitokondria
H2O
–
32
31. Jawaban: b Pada pembelahan mitosis terjadi tahap profase, metafase, anafase, dan telofase. Ciri-ciri pada tahap profase yaitu kromosom menduplikasi diri menjadi sepasang kromatid (1), membran inti dan anak inti menghilang (3), serta benang-benang kromatin membentuk kromosom. Ciri-ciri pada tahap metafase yaitu benang-benang spindel terlihat jelas dan kromosom berada di bidang ekuator. Ciri-ciri pada tahap anafase yaitu benang-benang spindel memendek dan kromatid menuju kutub yang berlawanan. Ciri-ciri pada tahap telofase yaitu mulai terbentuk membran inti, kromatid menipis dan mulai terbentuk anak inti (2), serta sitoplasma menebal dan terjadi sitokinesis (4). 32. Jawaban: b P
=
F1
=
27. Jawaban: a Diagram siklus Calvin sebagai beirkut. CO 2
Fase fiksasi
RuBP ADP ATP
PGA
Fase Fase regenerasi reduksi PGAL
F1 × F1 = NADPH2 + ATP NADP+ + ADP
Glukosa
HhKk (Hitam kasar)
Gamet =
28. Jawaban: c Gambar tersebut merupakan skema fermentasi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, hasil glikolisis yang berupa 2 asam piruvat akan difermentasi menjadi 2 asetaldehida (X) dengan melepaskan 2 molekul CO2 dan menghasilkan 2 etanol (Y). Proses ini menghasilkan 2ATP. 29. Jawaban: d Dalam rantai DNA, adenin (A) selalu dihubungkan dengan timin (T) oleh dua ikatan hidrogen. Sitosin (C) selalu dihubungkan dengan guanin (G) oleh tiga ikatan hidrogen. 30. Jawaban: d Urutan proses sintesis protein adalah berikut. 1) DNA melakukan transkripsi membentuk dRNA. 2) dRNA meninggalkan DNA menuju sitoplasma. 3) tRNA membawa asam amino yang sesuai kodon. 4) Asam amino berderet saling berikatan. 5) Rangkaian asam amino membentuk polipeptida.
Latihan Ujian Sekolah
F2
><
hhkk (Putih halus)
HhKk (Hitam kasar)
PGAL Fase sintesis
110
HHKK (Hitam kasar)
><
hhkk (Putih halus)
HK Hk hK hk
= &
%
hk
hk
HK
Hk
hK
HhKk hitam, kasar
Hhkk hitam, halus
hhKk putih, kasar
hk hhkk putih, halus
Keterangan: 1
Putih kasar = × 100 = 25% 4 Jadi, keturunan yang berambut putih kasar sebanyak 25%. 33. Jawaban: d Epistasis adalah gen yang pengaruhnya menutupi pengaruh gen lain yang bukan alelanya. Kemungkinan genotipe induk biji hitam yaitu H_K_ atau H_kk. Kemungkinan genotipe induk biji kuning yaitu hhK_. Berdasarkan prediksi genotipe induk dan hasil persilangan pertama (F1), yaitu 4 hitam : 3 kuning : 1 putih, kemungkinan besar kedua induk memiliki alel heterozigot. P = HhKk >< hhKk (Biji hitam) (Biji kuning) G = HK, Hk hK,hk hK, hk
F1
= &
%
hK
Hk
HK
hk
hK
HhKK (hitam)
HhKk hhKK hhKk (hitam) (kuning) (kuning)
hk
HhKk (hitam)
Hhkk hhKk (hitam) (kuning)
hhkk (putih)
Fenotipe yang dihasilkan yaitu 4 hitam : 3 kuning : 1 putih. 34. Jawaban: e P = & XHXh Gamet = F1
><
XH Xh
= XHXH XHXh XHY XhY
% XHY
XH Y wanita normal → wanita normal carrier → pria normal → pria hemofilia →
Jadi, perbandingan fenotipe F1 = normal : hemofilia = =
3 4
× 100% : 75%
:
1 4
× 100% 25%
35. Jawaban: b Delesi dapat terjadi jika ada suatu alel yang hilang dari kromosomnya. Jika alel yang hilang tersebut berpindah ke kromosom homolognya disebut duplikasi. Jadi, peristiwa mutasi yang ditunjukkan oleh huruf X adalah delesi karena kehilangan kromosom beralel B dan yang ditunjukkan oleh huruf Y adalah duplikasi karena terjadi penambahan kromosom alel B. Sementara itu, inversi adalah peristiwa terputusnya kromosom di dua tempat dan patahan tersebut dapat bergabung kembali dengan urutan terbalik. Katenasi terjadi karena ujung kromosom homolog saling mendekat sehingga membentuk lingkaran. Translokasi terjadi jika bagian dari satu kromosom menempel pada kromosom yang bukan homolognya. 36. Jawaban: b Pada percobaan yang dilakukan Louis Pasteur, labu berisi air kaldu dihubungkan dengan pipa berbentuk leher angsa. Selanjutnya, air kaldu dalam labu tersebut dipanaskan. Setelah dibiarkan beberapa hari, air kaldu tetap jernih karena mikroba tidak dapat masuk ke labu melalui pipa berbentuk leher angsa. Namun demikian, udara dari luar tetap dapat masuk melalui pipa tersebut. Jadi, air kaldu tetap steril selama percobaan.
37. Jawaban: b Darwin berpendapat bahwa dahulu jerapah ada dua macam yaitu jerapah berleher pendek dan jerapah berleher panjang. Oleh karena jerapah berleher pendek tidak dapat menjangkau makanan di tempat yang tinggi, akhirnya jerapah tersebut mati. Dengan demikian, hanya jerapah yang berleher panjanglah yang mampu bertahan hidup sampai sekarang. Sementara itu, Lamarck berpendapat bahwa jerapah sekarang berasal dari jerapah berleher pendek pada zaman dahulu. Jerapah berleher pendek sering menjangkau makanan di tempat yang tinggi sehingga leher jerapah menjadi panjang. 38. Jawaban: e Bioetanol adalah sejenis alkohol. Reaksi yang terjadi pada pembuatan alkohol melalui proses fermentasi dengan reaksi kimia sebagai berikut. 1.
Amilum + H2O → glukosa
2.
Glukosa/gula → etanol + CO2 + Energi
Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan bioetanol tersebut harus bisa mengubah zat pati pada jagung menjadi gula dan kemudian mengubah gula menjadi etanol dan CO2. 39. Jawaban: d Pseudomonas putida (I) berperan dalam menguraikan minyak bumi pada kasus pencemaran air laut oleh pengeboran minyak lepas pantai maupun tumpahan minyak di laut (L). Sementara itu, Bacillus subtilis (II) berperan dalam memisahkan logam berat yang ada dalam limbah industri (M). Adapun Thiobacillus ferrooxidans berperan dalam menangangi limbah di pertambangan batu bara dengan teknik disulfurisasi batu bara (K). 40. Jawaban: c Delta endotoksin membuat tanaman transgenik lebih resistan terhadap hama dibanding tanaman alami. Akibatnya, hama hanya menyerang tanaman alami, sehingga jumlah tanaman alami yang dapat bertahan hidup semakin sedikit. Selain itu, serangga yang menguntungkan seperti kupukupu juga ikut mati jika makan tumbuhan tersebut. Dampak lain yang lebih luas adalah para petani lebih senang menanam tanaman transgenik tersebut karena secara ekonomi lebih menguntungkan sehingga keanekaragaman plasma nutfah semakin berkurang.
Biologi Kelas XII
111
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c Teknik poliploidisasi pada tanaman bertujuan menghasilkan tanaman pangan unggul dengan produktivitas tinggi. Contoh tanaman poliploidisasi adalah semangka tanpa biji. Mutagen yang paling sering digunakan dalam teknik poliploidisasi adalah kolkisin, yaitu sejenis alkaloid yang dihasilkan oleh umbi Colchicum autumnale. Kolkisin bersifat menghambat pembentukan benang-benang spindel dari mikrotubulus pada tahap anafase pembelahan mitosis atau meiosis. Akibatnya, gerakan kromatid ke kutub-kutub sel terhambat sehingga terbentuklah poliploidi. Peristiwa tersebut dapat dipelajari melalui cabang ilmu Biologi, yaitu Biokimia dan Genetika. Biokimia merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji proses-proses kimiawi dalam sistem kehidupan. Genetika merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji cara pewarisan sifat pada makhluk hidup. Morfologi adalah cabang ilmu Biologi yang mengkaji struktur luar tubuh makhluk hidup. Sitologi merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji susunan dan fungsi bagian-bagian sel. Anatomi merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji struktur dalam tubuh makhluk hidup. Evolusi merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji perkembangan makhluk hidup dari yang sederhana sampai yang kompleks. Adapun Taksonomi merupakan cabang ilmu Biologi yang mengkaji penggolongan makhluk hidup. 2. Jawaban: a Bakteri Rhizobium leguminosarum berperan dalam siklus nitrogen sebagai bakteri pengikat nitrogen. Bakteri ini bersimbiosis dengan akar tanaman leguminosae (kacang-kacangan). Bakteri Rhizobium mampu mengikat nitrogen (terutama N 2) bebas di udara dan mereduksinya menjadi senyawa amonia. Tumbuhan dapat menyerap nitrogen dalam bentuk amonia. Nitrogen diperlukan oleh tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangannya. 3. Jawaban: c Rhizopus stolonifer tumbuh pada roti basi. Hifanya yang disebut juga stolon tumbuh di permukaan roti
112
Latihan Ujian Nasional
dengan cepat. Rhizopus oryzae merupakan jamur yang berperan dalam pembuatan tempe. Aspergillus niger merupakan jamur yang digunakan untuk membuat asam sitrat. Saccharomyces cerevisiae berperan dalam pembuatan tapai. Volvariella volvaceae digunakan sebagai bahan makanan. 4. Jawaban: a Cumi-cumi, kerang, dan bekicot merupakan kelompok hewan bertubuh lunak. Memiliki kaki di kepala dan memiliki kantong tinta merupakan ciriciri cumi-cumi. Tubuhnya ditutupi oleh cangkang merupakan salah satu ciri kerang dan bekicot. Selain itu, bekicot juga bergerak menggunakan perutnya. 5. Jawaban: d Terumbu karang merupakan sumber daya alam kelautan yang bersifat dapat diperbarui. Meskipun dapat diperbarui, tetapi jika pengambilan terumbu karang dilakukan secara tidak terkendali akan mengakibatkan populasinya semakin menurun. Padahal ekosistem terumbu karang memiliki keanekaragaman makhluk hidup yang tinggi. Terumbu karang merupakan habitat beberapa macam biota laut. Jika terumbu karang mengalami kerusakan, banyak biota laut yang tidak mampu bertahan hidup. Oleh karena itu, usaha yang diperlukan untuk melestarikan terumbu karang di Kepulauan Wakatobi antara lain menjadikan daerah Wakatobi sebagai daerah tujuan wisata bahari dengan fasilitas yang tidak merusak terumbu karang dan sebagai daerah perlindungan bawah air. Sementara itu, menjual karang dan ikan warnawarni dengan harga mahal dapat mengakibatkan pengambilan terumbu karang semakin merajalela sehingga akan mengakibatkan populasinya menurun. Melestarikan terumbu karang dengan melarang siapa pun menjamah dan mendekatinya bukanlah tindakan bijaksana karena terumbu karang merupakan pemandangan yang sangat indah sehingga dapat dijadikan wisata bawah air. Jika adanya larangan untuk menjamah maupun mendekati, terumbu karang tidak dapat dijadikan sebagai wisata bawah air.
6. Jawaban: b Ciri-ciri tumbuhan Gymnospermae sebagai berikut. 1) Bakal biji terlindung oleh kulit biji dan tidak terlindung oleh daun buah sehingga disebut berbiji terbuka. 2) Berakar tunggang, batang tumbuh tegak bercabang-cabang, dan memiliki kambium sehingga dapat tumbuh membesar. 3) Belum memiliki bunga. 4) Alat reproduksinya berupa strobilus atau runjung. Berkembang biak dengan spora merupakan ciri tumbuhan lumut dan paku. Tidak memiliki pembuluh angkut merupakan ciri tumbuhan lumut. Adapun mengalami pembuahan ganda merupakan ciri tumbuhan Angiospermae. 7. Jawaban: a Cacing pita bertelur di dalam tubuh manusia. Proglotid akhir yang mengandung telur masak akan lepas dari rangkaian proglotid serta keluar dari usus inang bersama feses. Apabila proglotid akhir termakan oleh sapi, telurnya akan menetas menjadi larva yang disebut heksakan (onkosfer). Heksakan akan menembus dinding usus sapi menuju jaringan otot dan jaringan lainnya. Heksakan berkembang menjadi sisteserkus di dalam jaringan ini. Apabila manusia memakan daging sapi yang mengandung sisteserkus, sisteserkus tersebut akan berkembang menjadi cacing pita dewasa di dalam usus. Selanjutnya, daur hidup cacing terulang lagi. 8. Jawaban: a Ciri khas yang dimiliki oleh filum Chordata adalah mempunyai chorda dorsalis atau notochord yang memanjang sebagai sumbu tubuh. Filum Chordata dibagi menjadi empat subfilum yaitu Hemichordata, Urochordata, Cephalochordata, dan Vertebrata. Gambar pada soal menunjukkan gambar badak, duyung, dan rusa. Hewan-hewan tersebut termasuk dalam subfilum Vertebrata. Vertebrata mempunyai tulang belakang yang memanjang dari kepala sampai ekor. 9. Jawaban: c Sumber energi utama dalam ekosistem adalah sinar matahari. Sinar matahari akan dimanfaatkan oleh produsen sebagai sumber energi untuk melangsungkan fotosintesis. Selanjutnya, produsen akan dimakan oleh konsumen primer. Konsumen primer akan dimakan oleh konsumen sekunder. Konsumen sekunder akan dimakan oleh konsumen tersier, demikian seterusnya sampai konsumen puncak. Dengan demikian akan terjadi aliran energi dari produsen sampai konsumen puncak. Berdasarkan rantai makanan di atas, organisme yang berperan sebagai produsen di
perairan yaitu fitoplankton. Adapun aliran energi yang terjadi pada rantai makanan tersebut sebagai berikut. Fitoplankton → zooplankton → Crustaceae → ikan kecil → ikan besar → manusia. 10. Jawaban: b Unsur nitrogen sebagian besar terdapat di atmosfer dalam bentuk gas nitrogen (N 2). Nitrogen di atmosfer akan diikat oleh bakteri, misalnya bakteri Rhizobium yang hidup dalam akar tumbuhan kacang-kacangan. Nitrogen ini merupakan komponen utama asam amino yang akan digunakan untuk menyusun protein dalam tubuh makhluk hidup. Nitrogen berpindah dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya melalui rantai makanan. Setelah makhluk hidup mati, protein yang ada di dalam tubuhnya akan diuraikan oleh mikroorganisme menjadi senyawa amonium dan amonia melalui proses amonifikasi. Selanjutnya, senyawa amonium dan amonia dirombak oleh bakteri nitrit menjadi ion nitrit. Ion nitrit selanjutnya dirombak oleh bakteri nitrat menjadi ion nitrat. Konversi amonia menjadi nitrit selanjutnya diubah menjadi nitrat disebut proses nitrifikasi. Nitrogen dalam bentuk ion nitrat akan diserap oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan nitrogennya dan juga akan digunakan bakteri tanah untuk memperoleh nitrogen. Selanjutnya, oleh bakteri denitrifikasi, nitrat diubah menjadi amonia kembali. Amonia diubah menjadi nitrogen yang akan dilepas ke udara dan akan diikat oleh bakteri Rhizobium yang hidup pada akar tumbuhan kacang-kacangan. Jadi, nomor 1 dan 2 menunjukkan proses nitrifikasi, nomor 3 dan 4 menunjukkan proses denitrifikasi, nomor 5 menunjukkan fiksasi nitrogen, dan nomor 6 menunjukkan proses amonifikasi. 11. Jawaban: b Kegiatan industri dan kegiatan manusia dapat menimbulkan peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi. Peningkatan konsentrasi karbon dioksida menimbulkan efek rumah kaca. Efek rumah kaca merupakan gejala peningkatan suhu di permukaan bumi. Hal ini terjadi karena sebagian besar radiasi matahari yang sampai ke bumi tidak dapat dipantulkan ke ruang angkasa. Proses nitrifikasi terganggu dan hujan asam dapat terjadi karena adanya peningkatan oksida sulfur atau oksida nitrogen di udara. Terbentuknya lubang ozon terjadi karena adanya peningkatan CFC. Terjadinya asfiksi atau gangguan pengangkutan oksigen dalam sel tubuh karena tubuh keracunan gas sianida atau gas karbon monoksida.
Biologi Kelas XII
113
12. Jawaban: a Unsur C, H, O, N, dan S merupakan komponen kimia dalam jumlah besar dalam protoplasma sel. Persentase unsur tersebut dalam protoplasma adalah C = 10,5%, H = 10,0%, O = 76%, N = 2,5%, dan S = 0,2%. Adapun unsur-unsur seperti Zn, Cu, Ca, Fe, Mg, dan Mn merupakan komponen kimia yang ditemukan dalam jumlah sedikit di dalam protoplasma. 13. Jawaban: d Bagian sel tumbuhan yang ditunjuk oleh huruf X adalah kloroplas. Kloroplas tidak terdapat dalam sel hewan. Kloroplas berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Dari proses tersebut dihasilkan karbohidrat. 14. Jawaban: c Ciri-ciri jaringan yang disebutkan pada soal merupakan ciri-ciri jaringan parenkim. Jaringan parenkim disebut juga jaringan dasar karena hampir semua bagian tumbuhan tersusun dari jaringan parenkim. Jaringan epidermis memiliki sel-sel berbentuk persegi panjang yang tersusun sangat rapat. Jaringan epidermis berfungsi melindungi jaringan di bawahnya. Jaringan xilem memiliki selsel berbentuk tabung dan umumnya tersusun dari sel-sel yang telah mati. Jaringan xilem berfungsi mengangkut air dan zat hara dari akar menuju daun. Jaringan kolenkim tersusun dari sel-sel hidup yang mengalami penebalan pada sudut dinding selnya. Jaringan kolenkim berperan sebagai jaringan penguat terhadap organ-organ tumbuhan yang masih muda. Jaringan sklerenkim tersusun dari sel-sel mati dan dinding sekundernya mengalami penebalan dari lignin. Sklerenkim berperan sebagai jaringan penguat pada organ tumbuhan yang sudah tidak melakukan pertumbuhan. 15. Jawaban: d Saat otot berkontraksi, setiap panjang sarkomer mengalami reduksi (berkurang). Reduksi yang terjadi yaitu jarak dari satu garis Z ke garis Z berikutnya menjadi lebih pendek. Sarkomer yang berkontraksi tidak menyebabkan perubahan pada panjang pita A, tetapi pita I akan memendek dan zona H menghilang. Filamen halus (aktin) dan filamen kasar (miosin) saling bergabung membentuk aktomiosin dan menggeser satu dengan yang lain secara longitudinal sehingga panjang daerah filamen halus dan kasar yang tumpang tindih bertambah besar. Apabila panjang daerah filamen yang tumpang tindih meningkat, panjang filamen halus berupa pita I dan filamen kasar berupa zona H menjadi berkurang.
114
Latihan Ujian Nasional
16. Jawaban: e Berdasarkan gambar dapat diketahui bahwa jumlah sel darah pasien yaitu 5 juta per mm 3 darah sehingga dalam keadaan normal. Jumlah leukositnya berjumlah 10.000 butir per mm 3 darah sehingga dalam kedaaan normal. Jumlah trombosit yaitu 25.000 butir per mm 3 darah. Hal ini menunjukkan bahwa trombosit jumlahnya sangat sedikit. Pada orang sehat yang normal, jumlah trombositnya sekitar 200.000–400.000 butir per mm 3 darah. Jika jumlah keping darah di bawah normal dapat mengindikasikan pasien tersebut menderita penyakit demam berdarah karena virus penyebab penyakit demam berdarah menyerang keping darah sehingga jumlahnya menurun sangat drastis. Anemia merupakan penyakit kurang darah yang ditunjukkan rendahnya jumlah eritrosit. Leukemia merupakan penyakit kanker darah yang ditandai dengan meningkatnya jumlah leukosit. Hipertensi merupakan penyakit yang ditandai dengan tekanan darah yang tinggi. Polistemia adalah suatu keadaan yang ditandai dengan peningkatan jumlah sel darah merah akibat pembentukan sel darah merah yang berlebihan oleh sumsum tulang. 17. Jawaban: c Pada usus halus terjadi pencernaan makanan oleh getah empedu, getah pankreas (enzim lipase, tripsin, dan amilase), serta getah usus (enzim sukrase, maltase, laktase, peptidase, enterokinase, erepsin, dan lipase). Enzim maltase berfungsi mengubah maltosa menjadi glukosa. Adapun proses penguraian kimiawi pada pilihan jawaban b, d, dan e terjadi di dalam lambung, sedangkan proses penguraian kimiawi pada pilihan jawaban a terjadi di rongga mulut. 18. Jawaban: b Volume udara yang dapat diembuskan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi secara maksimal disebut kapasitas vital. Berdasarkan data pada soal dapat dihitung kapasitas vital sebagai berikut. Kapasitas vital = udara pernapasan + udara komplementer + udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) = 500 ml + 1.500 ml + 1.500 ml = 3.500 ml 19. Jawaban: a Bagian nefron yang diberi kode X adalah glomerulus. Pada glomerulus terjadi proses filtrasi dan dihasilkan urine primer. Selanjutnya, di tubulus kontortus proksimal terjadi reabsorpsi dan dihasilkan urine sekunder. Proses terakhir dalam pembentukan urine adalah augmentasi. Proses augmentasi terjadi di tubulus kontortus distal dan menghasilkan urine sesungguhnya.
20. Jawaban: c Apab ila mata terkena debu secara tiba-tiba, kelopak mata akan segera menutup. Peristiwa tersebut merupakan salah satu contoh gerak refleks. Gerak refleks merupakan gerak yang tidak disadari dan tidak melalui pengolahan oleh saraf pusat. Gerak refleks (jalannya impuls saraf) pada peristiwa tersebut dapat dituliskan sebagai berikut. Rangsang (debu) → reseptor → neuron sensorik → konektor (interneuron di otak) → neuron motorik → efektor (kelopak mata akan segera menutup). 21. Jawaban: b Bagian yang ditunjuk huruf A menunjukkan fase menstruasi. Pada fase ini korpus luteum akan menghentikan produksi hormon estrogen dan progesteron. Turunnya kadar estrogen dan progesteron menyebabkan lepasnya ovum dari dinding uterus yang menebal. Lepasnya ovum tersebut menyebabkan endometrium robek atau meluruh. Peluruhan ini mengakibatkan terjadinya pendarahan pada fase menstruasi. Hipotalamus menghasilkan hormon gonadotropin yang merangsang pembentukan FSH terjadi pada fase pra-ovulasi. Estrogen menghambat pembentukan FSH dan hipofisis, melepaskan LH terjadi pada gase ovulasi. Progesteron merangsang pembentukan lendir merupakan pernyataan yang salah. Hormon yang berfungsi merangsang pembentukan lendir yaitu estrogen yang terjadi pada fase ovulasi. Ovum matang diselubungi folikel terjadi pada fase ovulasi. 22. Jawaban: e Pada saat terjadi infeksi antigen yang pertama akan terbentuk memori imunologi. Apabila terjadi infeksi antigen yang sama untuk kedua kalinya, sel B pengingat akan mengenalinya dan menstimulasi pembentukan sel B plasma. Sel B plasma akan memproduksi antibodi lebih cepat dan dalam konsentrasi tinggi sehingga infeksi lebih cepat ditangani. 23. Jawaban: c Berdasarkan grafik pada soal ditunjukkan bahwa tinggi kecambah bertambah paling cepat pada kondisi X. Pada kondisi Y, laju pertambahan tinggi kecambah lebih lambat daripada kecambah yang berada pada kondisi X. Kecambah pada kondisi Z mengalami laju pertambahan tinggi paling lambat. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa X merupakan kecambah yang ditempatkan pada tempat gelap dan Z merupakan kecambah yang ditempatkan pada tempat terang. Kecambah yang berada dalam tempat gelap akan mengalami pertumbuhan dengan cepat. Adapun kecambah yang berada di tempat terang akan mengalami
pertumbuhan yang lambat. Hal tersebut karena keberadaan cahaya yang berlebih dapat menonaktifkan hormon pertumbuhan tumbuhan yaitu hormon auksin sehingga hormon auksin tidak dapat berfungsi dengan baik. 24. Jawaban: a Saat ekstrak hati ditambah dengan HCl dan NaOH, gelembung gas yang dihasilkan sedikit dan nyala bara api redup. Hal ini menunjukkan bahwa enzim tidak bekerja dengan baik. Penambahan HCl akan mengakibatkan pH asam dan penambahan NaOH mengakibatkan pH basa. Enzim katalase bekerja optimal pada pH netral. Dalam pH basa atau asam, kerja enzim katalase akan terhambat. Adapun enzim akan menjadi inaktif apabila didinginkan. 25. Jawaban: e Asam piruvat hasil proses glikolisis diubah menjadi Asetil Ko-A melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Adapun pada proses siklus Krebs menghasilkan ATP dan zat samping berupa CO2. Sistem transpor elektron menghasilkan H 2O. 26. Jawaban: e Reaksi pembentukan asetil Ko-A disebut juga reaksi dekarboksilasi oksidatif. Dalam peristiwa ini asam piruvat bereaksi dengan Ko-enzim A dan kofaktor NAD sehingga menghasilkan NADH, asetil Ko-A, dan karbon diosida. Adapun reaksinya sebagai berikut. 2NAD+ 2NADH
▲
2C3H4O3
+
2Co-A
Asam piruvat
Ko-enzim A
→
2C2H3O-Co-A + 2CO2 Asetil Ko-A
27. Jawaban: d Peristiwa yang terjadi pada proses reduksi yaitu senyawa PGA menerima gugus fosfat dari ATP dan ion H + dari NADPH2 untuk membentuk PGAL. Adapun pengikatan CO 2 dari udara oleh senyawa karbon beratom C5 (RuBP) merupakan peristiwa yang terjadi pada proses fiksasi. Terbentuknya RuBP untuk melanjutkan proses pembentukan glukosa adalah peristiwa yang terjadi pada proses regenerasi. Sementara, pemakaian H dari FADH 2 untuk mereduksi senyawa fosfogliseraldehid dalam pembentukan glukosa dan pelepasan CO 2 dari senyawa karbon beratom C5 (RuBP) bukan termasuk dalam reaksi gelap. 28. Jawaban: c Respirasi anaerob yang terjadi di dalam otot adalah fermentasi asam laktat. Pada fermentasi asam laktat, glukosa akan diubah menjadi 2 asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat diubah menjadi 2 fosfoenol piruvat. Fosfoenol piruvat kemudian diubah menjadi 2 asam laktat. Selama proses ini dihasilkan 2 ATP.
Biologi Kelas XII
115
29. Jawaban: d Sentromer adalah daerah konstriksi (pelekukan) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor, yaitu bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya lengan kromosom. Sementara itu, DNA merupakan materi genetik penyusun kromosom. Kromatin merupakan benang-benang halus yang terdiri atas DNA dan protein. Telomer merupakan daerah pada kromosom yang berfungsi menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai. Kromonema merupakan filamen tipis yang terbentuk pada tahap awal pemintalan kromatid. Struktur ini biasanya terlihat selama tahap profase dan kadang-kadang pada tahap interfase. 30. Jawaban: b Perhatikan diagram sintesis protein berikut. Transkripsi
No.
Tahapan
Ciri Khas
2.
Metafase II
Kromosom menempatkan diri di bidang ekuator.
3.
Anafase II
Kromatid bergerak ke arah kutub.
4.
Telofase II
– Pada bidang pembelahan terbentuk sekat yang membagi sitoplasma menjadi dua bagian. – Terbentuk 4 sel baru dengan jumlah kromosom setengah kromosom sel induk (haploid).
32. Jawaban: b Misal gen mata cokelat yang bersifat dominan dilambangkan oleh C dan gen mata biru resesif dilambangkan dengan c. Berdasarkan data perkawinan orang tua tersebut, dapat dibuat sebuah peta silsilah sebagai berikut. ?
Ayah (mata cokelat)
cc
Ibu (mata biru)
mRNA Nukleus
Translasi Ribosom
tRNA + asam amino
Sitoplasma Protein
cc
Cc Anak laki-laki (mata cokelat)
tRNA
Anak perempuan (mata biru)
= laki-laki = perempuan
Jadi transkripsi, translasi, dan tRNA berturut-turut ditunjukkan oleh nomor 1, 3, dan 4. 31. Jawaban: e Berdasarkan gambar, kromosom terlihat berada di bidang ekuator. Tahapan ini adalah fase metafase I pada pembelahan sel secara meiosis. Perbedaan meiosis I dengan meiosis II sebagai berikut. No.
Tahapan
A. 1.
Meiosis I Profase I
116
Ciri Khas
– Membran inti hancur. – Tiap-t iap kromos om membe ntuk dua kromatid.
2.
Metafase I
Kromosom berjajar di sepanjang ekuator.
3.
Anafase I
Kromosom homolog bergerak ke arah kutub berlawanan.
4.
Telofase I
– Membran inti terbentuk, pembagian sel haploid (n). – Terbentuknya 2 sel anakan yang haploid (n).
B. 1.
Meiosis II Profase II – Pen gha ncu ran mem bra n int i di kedua sel haploid (n). – Benang-benang spindel terbentuk.
Latihan Ujian Nasional
Pasangan gen pada anak berasal dari satu gen ayah dan satu gen ibu. Berdasarkan peta silsilah tersebut, dapat diketahui bahwa genotipe anak lakilaki dari pasangan tersebut adalah Cc (gen C dari ayah dan gen c dari ibu) dan genotipe anak perempuan dari pasangan tersebut adalah cc (gen c dari ayah dan gen c dari ibu). Hal ini berarti fenotipe ayahnya adalah bermata cokelat dengan genotipe heterozigot (Cc). Oleh karena ada anaknya yang bermata cokelat, salah satu orang tuanya juga harus bermata cokelat (yaitu ayahnya). 33. Jawaban: d Untuk menjawab pertanyaan, langkah pertama adalah menemukan genotipe F 1. P1 : RRPP >< rrpp G
:
RP
rp
F1
: RrPp → gamet: RP, Rp, rP, dan rp (4 gamet)
Selanjutnya individu X(F 1) disilangkan dengan individu Y dan menghasilkan F 2. Pada F2 terdapat 8 variasi genotipe. Hal ini berarti individu Y memiliki 2 macam gamet. Pilihan yang menyatakan genotipe yang memiliki 2 gamet adalah rrPp. Gamet yang terbentuk adalah rP dan rp. Untuk membuktikannya, perhatikan tabel persilangan berikut!
Gamet
rP
rp
RP
RrPP (walnut) RrPp (walnut)
Rp
RrPp (walnut)
Rrpp (gerigi)
rP
rrPP (biji)
rrPp (biji)
rp
rrPp (biji)
rrpp (bilah)
Rasio genotipe dan fenotipe = walnut : biji : gerigi : bilah 3 : 3 : 1 : 1 Jadi, individu Y memiliki genotipe rrPp dan berfenotipe biji. 34. Jawaban: a Buta warna merupakan contoh pautan seks pada manusia. Buta warna diakibatkan oleh gen resesif terpaut kromosom X. Buta warna biasa dialami oleh anak laki-laki karena pautan seks kromosom dari ibunya. Pada contoh tersebut, anak laki-laki mengalami buta warna. Hal itu menunjukkan bahwa ibunya memiliki gen buta warna di dalam kromosomnya meskipun secara fenotipe normal. Secara genotipe, ibu dari keluarga tersebut memiliki genotipe XXcb (membawa sifat buta warna). Oleh karena semua anak perempuannya normal, dapat dipastikan bahwa genotipe ayah adalah XY (normal). Data tersebut dapat dijabarkan dalam diagram perkawinan sebagai berikut. P :
XXcb
G : X, Xcb
><
XY X, Y
XXcb,
F1 : XX, XY, dan XcbY Berdasarkan diagram perkawinan tersebut, fenotipe yang mungkin dari anak-anak pasangan tersebut yaitu semua anak perempuan berfenotipe normal serta anak laki-laki dapat mengalami buta warna dan normal. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ibunya bersifat normal carrier . 35. Jawaban: a Sindrom Klinefelter merupakan kelainan yang disebabkan oleh sel telur yang membawa kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom XY atau sel telur yang membawa kromosom XX dibuahi oleh sperma yang membawa kromosom Y. Pembuahan tersebut mengakibatkan trisomi dengan kelebihan kromosom X yang diderita oleh laki-laki. Sindrom klinefelter ditandai dengan testis tidak berkembang, aspermia (bersifat steril/mandul), suara mirip wanita, tumbuh payudara, lengan dan kaki panjang, serta tuna mental. Sementara itu, sindrom
Jacobs merupakan trisomi pada kromosom seks dengan kelebihan kromosom Y pada pria. Sindrom Jacobs ditandai dengan sifat antisosial dan agresif, berperawakan tinggi, serta suka melawan hukum. Sindrom Turner terjadi akibat kehilangan satu kromosom X dan diderita oleh wanita. Sindrom Down dikarenakan oleh trisomi pada autosom nomor 21. Sindrom Down ditandai oleh kepala lebar, wajah bulat, mulut selalu terbuka, hidung besar, mata sipit, bibir tebal, dan IQ rendah. Adapun sindrom Patau dikarenakan oleh trisomi pada autosom nomor 13. Ciri-ciri sindrom Patau yaitu polidaktili, mata kecil, mempunyai celah bibir, cacat mental, dan tuli. 36. Jawaban: a Percobaan yang dilakukan Lazarro Spallanzani membuktikan bahwa air sediaan dalam labu yang dibiarkan terbuka beberapa hari menjadi keruh karena adanya mikroba dalam sediaan tersebut. Mikroba tersebut berasal dari udara luar yang masuk ke labu. 37. Jawaban: b Pada percobaan tersebut diketahui bahwa muncul fenotipe yang memiliki variasi berbeda dengan spesies di alam liar. Hal ini dapat memengaruhi keberlangsungan evolusi karena terjadi perubahan fenotipe akibat adanya perubahan lingkungan (mutasi induksi). Akan tetapi, tidak semua mutasi dapat diwariskan pada keturunannya. Mutasi yang terjadi pada sel soma (sel tubuh) tidak akan diwariskan. Sementara itu, mutasi yang terjadi pada sel-sel kelamin akan diwariskan pada keturunannya. Jika mutasi selalu terjadi pada sel kelamin dari generasi ke generasi dapat mengakibatkan susunan gen dalam kromosom generasi pendahulu sangat berbeda dengan generasi berikutnya. Peristiwa itu memungkinkan timbulnya individu atau spesies baru yang memiliki fenotipe sangat berbeda dengan generasi pendahulunya. 38. Jawaban: b Prinsip dasar pembuatan insulin dengan teknik DNA rekombinan adalah dengan mencangkokkan gen (transplantasi gen) yang mengkode insulin ke dalam plasmid bakteri. Plasmid yang mengandung gen insulin kemudian dimasukkan lagi ke sel bakteri. Selanjutnya, bakteri tersebut dibiarkan membiakkan diri. Bakteri yang dibiakkan tersebut dapat memproduksi insulin yang dibutuhkan.
Biologi Kelas XII
117
