Menjelajahi Misteri Genetik: Soal dan Pembahasan Mendalam Bab 3 Biologi Umum Kelas XII Semester 1

Pendahuluan

Bab 3 mata pelajaran Biologi Umum kelas XII semester 1 merupakan gerbang penting untuk memahami dasar-dasar pewarisan sifat dan genetika. Materi ini membekali siswa dengan pengetahuan fundamental tentang bagaimana karakteristik diturunkan dari generasi ke generasi, peran DNA dalam proses tersebut, serta berbagai hukum dan prinsip yang mengatur pewarisan. Pemahaman yang kokoh terhadap konsep-konsep dalam bab ini tidak hanya krusial untuk keberhasilan akademis, tetapi juga membuka wawasan tentang keragaman hayati, penyakit genetik, dan kemajuan bioteknologi.

Artikel ini akan menyajikan serangkaian soal pilihan ganda dan esai yang mencakup berbagai aspek penting dalam Bab 3, disertai dengan pembahasan yang mendalam dan terstruktur. Tujuannya adalah untuk memberikan pemahaman yang komprehensif, menguji kemampuan analisis siswa, serta membantu mereka dalam mempersiapkan diri menghadapi penilaian harian, tengah semester, maupun akhir semester.

Topik Utama yang Dicakup dalam Bab 3:

Sebelum melangkah ke soal dan pembahasan, mari kita tinjau kembali pokok bahasan utama yang umumnya terkandung dalam Bab 3 Biologi Umum kelas XII semester 1:

1. Konsep Dasar Pewarisan Sifat (Genetika):
   • Pengertian gen, alel, kromosom, DNA, dan RNA.
   • Konsep lokus gen.
   • Istilah homozigot, heterozigot, fenotipe, dan genotipe.
2. Hukum Mendel:
   • Hukum Mendel I (Segregasi): Pemisahan alel saat pembentukan gamet.
   • Hukum Mendel II (Asortasi): Pengelompokan gen secara bebas saat pembentukan gamet (untuk dua sifat beda).
   • Persilangan monohibrida dan dihibrida.
   • Pola pewarisan sifat: Dominan penuh, dominan tidak penuh (intermediet), kodominan.
3. Penyimpangan Hukum Mendel:
   • Atavisme.
   • Pindah silang (crossing over).
   • Gen letal.

   

   • Epistasis dan Hipostasis.
   • Polimeri.
   • Pewarisan sifat terkait kromosom seks (gen terpaut seks).
4. Aplikasi Genetika dalam Kehidupan:
   • Penyakit keturunan.
   • Persilangan tanaman dan hewan untuk perbaikan sifat.
   • Dasar bioteknologi.

SOAL DAN PEMBAHASAN

Bagian A: Soal Pilihan Ganda

1. Unit terkecil dari materi genetik yang menentukan sifat suatu organisme adalah…
   a. Kromosom
   b. DNA
   c. Gen
   d. Alel
   e. Lokus

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah c. Gen. Gen adalah segmen DNA yang membawa informasi genetik untuk sintesis protein atau molekul fungsional lainnya, yang pada akhirnya menentukan karakteristik atau sifat organisme. Kromosom adalah struktur pembawa gen. DNA adalah molekul tempat gen tersusun. Alel adalah varian dari gen yang sama. Lokus adalah posisi spesifik gen pada kromosom.

2. Jika individu memiliki pasangan alel yang sama untuk suatu sifat, maka individu tersebut dikatakan…
   a. Heterozigot
   b. Dominan
   c. Resesif
   d. Homozigot
   e. Fenotipe

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah d. Homozigot. Individu homozigot memiliki dua alel yang identik untuk gen tertentu (misalnya, AA atau aa). Individu heterozigot memiliki dua alel yang berbeda (Aa). Dominan dan resesif berkaitan dengan ekspresi alel. Fenotipe adalah penampakan fisik dari suatu sifat.

3. Dalam persilangan monohibrida, jika fenotipe induk jantan adalah tinggi (T) dan induk betina adalah pendek (t), dan sifat tinggi dominan penuh terhadap pendek, maka genotipe keturunan pertama (F1) akan…
   a. TT
   b. Tt
   c. tt
   d. TT dan tt
   e. Tt dan tt

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah b. Tt. Induk jantan homozigot tinggi memiliki genotipe TT dan akan menghasilkan gamet T. Induk betina homozigot pendek memiliki genotipe tt dan akan menghasilkan gamet t. Ketika gamet-gamet ini bersatu, semua keturunan F1 akan memiliki genotipe Tt. Karena sifat tinggi dominan penuh, maka fenotipe F1 adalah tinggi.

4. Hukum Mendel I, yang menyatakan bahwa sepasang alel akan memisah saat pembentukan gamet, dikenal sebagai hukum…
   a. Segregasi
   b. Asortasi
   c. Dominasi
   d. Kombinasi
   e. Pindah Silang

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah a. Segregasi. Hukum Segregasi (atau Hukum Pemisahan Bebas) menyatakan bahwa kedua alel untuk setiap sifat memisahkan diri (bersegregasi) selama pembentukan gamet, sehingga setiap gamet hanya membawa satu alel dari pasangan tersebut. Hukum Asortasi berkaitan dengan pengelompokan gen secara bebas untuk dua sifat beda.

5. Pada persilangan dihibrida antara tanaman ercis berbiji bulat kuning (BBKK) dengan tanaman ercis berbiji keriput hijau (bbkk), genotipe keturunan F1 adalah…
   a. BBKK
   b. Bbkk
   c. bbKK
   d. BbKk
   e. bbkk

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah d. BbKk. Induk pertama (BBKK) menghasilkan gamet BK. Induk kedua (bbkk) menghasilkan gamet bk. Ketika gamet-gamet ini bergabung, semua keturunan F1 akan memiliki genotipe BbKk.

6. Sifat warna bulu pada ayam, di mana ayam hitam (HH) disilangkan dengan ayam putih (hh) menghasilkan keturunan pertama (F1) yang berbulu kelabu, menunjukkan pola pewarisan sifat…
   a. Dominan Penuh
   b. Resesif Penuh
   c. Dominan Tidak Penuh (Intermediet)
   d. Kodominan
   e. Atavisme

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah c. Dominan Tidak Penuh (Intermediet). Pada dominan tidak penuh, tidak ada alel yang sepenuhnya dominan terhadap alel lainnya. Hasilnya adalah fenotipe intermediet atau campuran. Dalam kasus ini, perpaduan genotipe HH (hitam) dan hh (putih) menghasilkan fenotipe kelabu (misalnya, Hh). Pada kodominan, kedua alel diekspresikan secara bersamaan tanpa tercampur (misalnya, pada sapi perah, alel untuk merah dan putih menghasilkan sapi belang merah-putih).

7. Jika dalam persilangan monohibrida F1 (Aa) disilangkan dengan induknya yang homozigot resesif (aa), maka rasio fenotipe keturunannya adalah…
   a. 1:1 (dominan:resesif)
   b. 3:1 (dominan:resesif)
   c. 9:3:3:1
   d. 1:2:1 (dominan:intermediet:resesif)
   e. Tidak dapat ditentukan

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah a. 1:1 (dominan:resesif). Persilangan ini disebut test cross (uji silang) jika tujuannya adalah menentukan genotipe individu dominan. Keturunan F1 (Aa) akan menghasilkan gamet A dan a. Induk resesif (aa) hanya menghasilkan gamet a. Persilangannya adalah Aa x aa. Gamet yang terbentuk adalah A, a dari F1 dan a, a dari induk resesif. Keturunan yang mungkin adalah Aa dan aa. Rasio genotipe adalah 1 Aa : 1 aa. Fenotipe yang dihasilkan adalah 1 dominan : 1 resesif.

8. Penyimpangan Hukum Mendel yang terjadi ketika satu gen menutupi ekspresi gen lain yang terletak pada lokus berbeda disebut…
   a. Epistasis dan Hipostasis
   b. Polimeri
   c. Atavisme
   d. Gen Letal
   e. Pindah Silang

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah a. Epistasis dan Hipostasis. Epistasis adalah fenomena di mana satu gen (gen epistasis) menutupi ekspresi gen lain (gen hipostasis). Misalnya, pada warna bulu tikus, gen untuk pigmentasi (misalnya, warna hitam/coklat) bisa bersifat hipostatik terhadap gen lain yang menentukan ada tidaknya pigmentasi (gen epistasis). Polimeri adalah ketika banyak gen mempengaruhi satu sifat.

9. Gen yang menyebabkan kematian individu sebelum mencapai usia reproduksi disebut…
   a. Gen Resesif
   b. Gen Dominan
   c. Gen Letal
   d. Gen Epistasis
   e. Gen Intermediet

   Pembahasan:
   Jawaban yang tepat adalah c. Gen Letal. Gen letal adalah gen yang jika diekspresikan (baik dalam keadaan homozigot maupun heterozigot, tergantung sifatnya) menyebabkan kematian individu. Gen ini seringkali ditemukan pada kondisi homozigot resesif, tetapi ada juga gen letal dominan.

10. Keturunan XY pada manusia memiliki ciri khas bahwa ekspresi gen-gen yang terletak pada kromosom X…
    a. Selalu dominan
    b. Selalu resesif
    c. Tergantung pada alel di kromosom Y
    d. Diekspresikan tanpa memandang dominansi (karena tidak ada pasangannya)
    e. Tidak pernah diekspresikan

    Pembahasan:
    Jawaban yang tepat adalah d. Diekspresikan tanpa memandang dominansi (karena tidak ada pasangannya). Ini adalah ciri dari pewarisan sifat terpaut seks pada laki-laki (hemozigot untuk gen di kromosom X). Karena kromosom Y tidak memiliki gen yang sama dengan kromosom X (kecuali pada daerah pseudoautosomal), maka gen pada kromosom X akan terekspresi langsung pada laki-laki, baik alelnya dominan maupun resesif. Ini berbeda dengan perempuan yang memiliki dua kromosom X.

Bagian B: Soal Esai

1. Jelaskan perbedaan mendasar antara DNA dan RNA, serta jelaskan peran masing-masing dalam ekspresi genetik.

   Pembahasan:
   Perbedaan mendasar antara DNA (Deoxyribonucleic Acid) dan RNA (Ribonucleic Acid) terletak pada beberapa aspek:

   • Gula: DNA memiliki gula deoksiribosa, sedangkan RNA memiliki gula ribosa.
   • Basa Nitrogen: Keduanya memiliki adenin (A), guanin (G), dan sitosin (C). Namun, DNA memiliki timin (T), sedangkan RNA memiliki urasil (U) sebagai pengganti timin.
   • Struktur: DNA umumnya berbentuk heliks ganda (untai ganda), sedangkan RNA umumnya berbentuk untai tunggal.
   • Lokasi: DNA terutama ditemukan di inti sel (dalam kromosom), serta sedikit di mitokondria. RNA ditemukan di inti sel, sitoplasma, dan ribosom.
   • Fungsi:
     • DNA: Berfungsi sebagai materi genetik utama yang menyimpan informasi keturunan dalam bentuk urutan nukleotidanya. DNA bertindak sebagai cetakan (template) untuk replikasi diri (membuat salinan DNA) dan transkripsi (membuat RNA).
     • RNA: Memiliki beberapa peran kunci dalam ekspresi genetik:
       • mRNA (messenger RNA): Bertindak sebagai perantara, membawa informasi genetik dari DNA di inti sel ke ribosom di sitoplasma untuk sintesis protein.
       • tRNA (transfer RNA): Membawa asam amino spesifik ke ribosom selama translasi (sintesis protein), mencocokkan kodon pada mRNA dengan antikodonnya.
       • rRNA (ribosomal RNA): Merupakan komponen struktural utama dari ribosom, tempat sintesis protein berlangsung.

   Secara ringkas, DNA menyimpan "resep" genetik, sedangkan RNA adalah "koki" dan "pembawa pesan" yang menerjemahkan resep tersebut menjadi produk yang fungsional (protein).

2. Dalam persilangan monohibrida, dua individu heterozigot (Aa) disilangkan.
   a. Tentukan genotipe dan fenotipe keturunannya.
   b. Hitung rasio genotipe dan rasio fenotipe keturunannya.

   Pembahasan:
   Diketahui persilangan antara dua individu heterozigot dengan genotipe Aa.

   • Setiap individu heterozigot (Aa) akan menghasilkan dua jenis gamet: A dan a.

   a. Genotipe dan Fenotipe Keturunan:
   Untuk menentukan genotipe dan fenotipe keturunannya, kita dapat menggunakan papan catur Punnett:

   |       |  A  |  a  |
   | :---- | :-: | :-: |
   | **A** | AA  | Aa  |
   | **a** | Aa  | aa  |
   
   Dari papan catur Punnett, genotipe keturunan yang mungkin adalah:
   *   **AA:** Homozigot dominan
   *   **Aa:** Heterozigot
   *   **aa:** Homozigot resesif
   
   Fenotipe keturunan akan bergantung pada sifat dominansi:
   *   Jika sifat A dominan penuh terhadap a:
       *   Fenotipe AA: Dominan
       *   Fenotipe Aa: Dominan
       *   Fenotipe aa: Resesif
   *   Jika sifat A dominan tidak penuh terhadap a (intermediet):
       *   Fenotipe AA: Dominan
       *   Fenotipe Aa: Intermediet
       *   Fenotipe aa: Resesif
   *   Jika sifat A dan a kodominan:
       *   Fenotipe AA: Sifat A
       *   Fenotipe Aa: Sifat A dan Sifat a diekspresikan bersama
       *   Fenotipe aa: Sifat a
   
   Kita asumsikan dominansi penuh untuk menjawab pertanyaan umum.

   b. Rasio Genotipe dan Rasio Fenotipe Keturunannya:

   • Rasio Genotipe: Dari papan catur Punnett, kita hitung jumlah masing-masing genotipe:

     • AA: 1
     • Aa: 2
     • aa: 1
       Jadi, rasio genotipe adalah 1 AA : 2 Aa : 1 aa.

   • Rasio Fenotipe (dengan asumsi dominansi penuh):

     • Fenotipe Dominan (AA dan Aa): 1 + 2 = 3
     • Fenotipe Resesif (aa): 1
       Jadi, rasio fenotipe adalah 3 Dominan : 1 Resesif.

3. Jelaskan konsep epistasis dan hipostasis, berikan contoh aplikasinya dalam pewarisan sifat.

   Pembahasan:
   Epistasis dan Hipostasis adalah fenomena penyimpangan Hukum Mendel di mana ekspresi satu gen dapat menutupi atau memengaruhi ekspresi gen lain yang terletak pada lokus yang berbeda pada kromosom yang sama atau kromosom homolog.

   • Gen Epistasis: Gen yang menutupi ekspresi gen lain.
   • Gen Hipostasis: Gen yang ekspresinya ditutupi oleh gen lain.

   Contoh Aplikasi dalam Pewarisan Sifat:

   Salah satu contoh klasik adalah pewarisan warna bulu pada tikus (atau anjing Labrador Retriever). Ada dua gen yang terlibat:

   • Gen B (untuk pigmentasi hitam) dan gen b (untuk pigmentasi coklat). Gen B dominan terhadap b. Jadi, individu BB atau Bb akan memiliki pigmen hitam, sedangkan bb akan memiliki pigmen coklat.
   • Gen E (untuk ekspresi pigmentasi) dan gen e (untuk menutupi pigmentasi). Gen E dominan terhadap e. Gen E memungkinkan pigmen yang dihasilkan oleh gen B/b untuk diekspresikan. Gen ee bersifat epistasis terhadap gen B/b, artinya jika genotipe adalah ee, maka warna bulu akan menjadi putih (albinisme), terlepas dari alel B atau b yang dimiliki.

   Mari kita analisis persilangan antara dua tikus heterozigot untuk kedua sifat tersebut (BbEe x BbEe), dengan asumsi gen E epistasis terhadap gen B/b:

   • Genotipe EB: Warna hitam (E hadir, B hadir)
   • Genotipe E_bb: Warna coklat (E hadir, bb hadir)
   • Genotipe ee : Warna putih (ee hadir, menutupi B atau b)

   Jika kita melakukan persilangan BbEe x BbEe, rasio fenotipe yang akan diperoleh adalah:

   • 9 EB : 3 Ebb : 4 ee _ (9 hitam : 3 coklat : 4 putih)

   Dalam kasus ini:

   • Gen E adalah gen epistasis karena alel homozigot resesifnya (ee) menutupi ekspresi gen B dan b.
   • Gen B dan b adalah gen hipostasis karena ekspresinya dapat ditutupi oleh gen ee.

   Contoh lain meliputi warna bunga pada tanaman, pola pertumbuhan pada hewan, dan banyak sifat lainnya yang ditentukan oleh interaksi antar gen.

4. Jelaskan perbedaan antara kromosom X dan kromosom Y pada manusia, serta bagaimana perbedaan ini memengaruhi pewarisan sifat yang terpaut pada kromosom seks.

   Pembahasan:
   Kromosom seks pada manusia adalah X dan Y. Keduanya memiliki perbedaan struktural dan fungsional yang signifikan, yang berimplikasi pada pewarisan sifat yang terpaut pada kromosom seks.

   Perbedaan Kromosom X dan Y:

   • Ukuran dan Bentuk: Kromosom X jauh lebih besar dan memiliki lebih banyak gen dibandingkan kromosom Y. Kromosom Y lebih kecil dan memiliki sedikit gen.
   • Gen yang Dikandung:
     • Kromosom X: Mengandung sejumlah besar gen yang bertanggung jawab untuk berbagai sifat, baik yang terkait dengan jenis kelamin maupun sifat-sifat umum lainnya. Banyak dari gen ini tidak memiliki padanan di kromosom Y.
     • Kromosom Y: Mengandung gen-gen yang sangat spesifik terkait dengan perkembangan jenis kelamin laki-laki, terutama gen SRY (Sex-determining Region Y) yang memicu perkembangan testis. Kromosom Y juga memiliki daerah pseudoautosomal yang homolog dengan kromosom X, memungkinkan terjadinya pindah silang antara keduanya.
   • Pasangan pada Laki-laki: Laki-laki memiliki satu kromosom X dan satu kromosom Y (genotipe XY).
   • Pasangan pada Perempuan: Perempuan memiliki dua kromosom X (genotipe XX).

   Dampak pada Pewarisan Sifat yang Terpaut Kromosom Seks:

   Perbedaan ini menyebabkan dua pola pewarisan utama yang terpaut pada kromosom seks:

   • Pewarisan Terpaut Kromosom X (X-linked inheritance):

     • Pada Laki-laki (XY): Karena hanya memiliki satu kromosom X, setiap alel yang ada pada kromosom X akan terekspresikan, terlepas dari apakah alel tersebut dominan atau resesif. Ini dikenal sebagai pewarisan hemizigot. Contohnya adalah buta warna merah-hijau dan hemofilia. Laki-laki lebih rentan terhadap kelainan resesif yang terpaut X karena mereka tidak memiliki "cadangan" alel dominan pada kromosom X kedua untuk menutupi efeknya.
     • Pada Perempuan (XX): Memiliki dua kromosom X. Jika satu kromosom X membawa alel resesif yang menyebabkan kelainan, alel dominan pada kromosom X kedua dapat menutupi efek tersebut, sehingga perempuan tersebut menjadi pembawa (carrier) tetapi tidak menunjukkan kelainan (misalnya, untuk buta warna atau hemofilia). Namun, jika kedua kromosom X membawa alel resesif, maka perempuan tersebut akan menunjukkan kelainan.

   • Pewarisan Terpaut Kromosom Y (Y-linked inheritance atau Holandrik):

     • Sifat-sifat yang terpaut pada kromosom Y hanya diwariskan dari ayah ke anak laki-lakinya. Ini karena hanya laki-laki yang memiliki kromosom Y. Contoh sifat yang terpaut Y sangat jarang, tetapi salah satunya adalah pertumbuhan rambut pada daun telinga (hypertrichosis pinnae).

   Secara keseluruhan, perbedaan antara kromosom X dan Y menjelaskan mengapa beberapa sifat atau kelainan genetik lebih umum terjadi pada satu jenis kelamin dibandingkan jenis kelamin lainnya.

Kesimpulan

Memahami konsep-konsep genetika yang dibahas dalam Bab 3 Biologi Umum kelas XII semester 1 adalah fondasi yang esensial untuk eksplorasi lebih lanjut dalam bidang biologi. Melalui soal dan pembahasan ini, diharapkan siswa dapat memperdalam pemahaman mereka tentang mekanisme pewarisan sifat, hukum-hukum Mendel, serta berbagai penyimpangan yang menambah kompleksitas genetika. Kemampuan menganalisis pola pewarisan, memprediksi hasil persilangan, dan menginterpretasikan data genetik merupakan keterampilan yang sangat berharga. Teruslah berlatih dan bertanya untuk menguasai materi ini, karena genetika memainkan peran krusial dalam memahami kehidupan itu sendiri.