Soal dan Pembahasan Biologi Kelas XII Semester 1: Pewarisan Sifat dan Mutasi

Pendahuluan

Biologi kelas XII semester 1 mencakup berbagai konsep penting dalam genetika, khususnya pewarisan sifat dan mutasi. Pemahaman mendalam tentang materi ini sangat krusial karena menjadi dasar untuk memahami proses evolusi, rekayasa genetika, dan berbagai aplikasi biologi modern lainnya. Artikel ini menyajikan soal-soal latihan beserta pembahasan lengkapnya, disusun secara sistematis untuk membantu siswa memahami dan menguasai materi dengan lebih baik.

I. Pewarisan Sifat (Hereditas)

Pewarisan sifat adalah proses penurunan sifat dari induk kepada keturunannya. Proses ini melibatkan gen, kromosom, dan mekanisme replikasi serta ekspresi gen.

A. Hukum Mendel

Hukum Mendel merupakan dasar dari pewarisan sifat. Terdapat dua hukum Mendel:

1. Hukum Segregasi (Hukum I Mendel): Setiap individu memiliki dua alel untuk setiap sifat, dan alel-alel ini akan berpisah (bersegregasi) saat pembentukan gamet.

2. Hukum Asortasi Bebas (Hukum II Mendel): Alel-alel untuk sifat yang berbeda akan berpasangan secara bebas saat pembentukan gamet.

Soal 1:

Tanaman kacang ercis berbiji bulat (BB) disilangkan dengan kacang ercis berbiji keriput (bb). Jika F1 disilangkan sesamanya, tentukan perbandingan genotipe dan fenotipe pada F2.

Jawaban:

• P: BB (bulat) x bb (keriput)
• G: B dan b
• F1: Bb (bulat)

Jika F1 disilangkan sesamanya:

• P: Bb (bulat) x Bb (bulat)

• G: B, b dan B, b

• F2:

  	B	b
  B	BB	Bb
  b	Bb	bb

• Genotipe F2: BB : Bb : bb = 1 : 2 : 1

• Fenotipe F2: Bulat : Keriput = 3 : 1

Soal 2:

Pada tanaman tomat, gen T menyebabkan tanaman tinggi dominan terhadap gen t yang menyebabkan tanaman pendek. Gen R menyebabkan buah bulat dominan terhadap gen r yang menyebabkan buah lonjong. Jika tanaman tomat tinggi bulat (TtRr) disilangkan dengan tanaman tomat pendek lonjong (ttrr), tentukan perbandingan fenotipe pada F1.

Jawaban:

• P: TtRr (tinggi bulat) x ttrr (pendek lonjong)

• G: TR, Tr, tR, tr dan tr

• F1:

  	tr
  TR	TtRr
  Tr	Ttrr
  tR	ttRr
  tr	ttrr

• Fenotipe F1:

  • Tinggi Bulat (TtRr) = 1
  • Tinggi Lonjong (Ttrr) = 1
  • Pendek Bulat (ttRr) = 1
  • Pendek Lonjong (ttrr) = 1

Perbandingan fenotipe F1 adalah Tinggi Bulat : Tinggi Lonjong : Pendek Bulat : Pendek Lonjong = 1 : 1 : 1 : 1

B. Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Penyimpangan semu Hukum Mendel adalah interaksi gen yang menghasilkan perbandingan fenotipe yang berbeda dari perbandingan Mendel yang diharapkan. Beberapa contoh penyimpangan semu Hukum Mendel:

• Kriptomeri: Gen dominan akan muncul jika bersama gen dominan lain.
• Epistasis dan Hipostasis: Gen epistasis menutupi ekspresi gen hipostasis.
• Polimeri: Banyak gen dengan efek kumulatif mempengaruhi satu sifat.
• Komplementer: Dua gen dominan saling melengkapi untuk menghasilkan fenotipe tertentu.

Soal 3:

Pada tanaman Linaria maroccana, gen A menyebabkan munculnya pigmen antosianin, sedangkan gen B menyebabkan suasana basa. Jika tidak ada gen A atau tidak ada gen B, maka bunga berwarna putih. Tanaman dengan genotipe AAbb disilangkan dengan tanaman dengan genotipe aaBB. Tentukan perbandingan fenotipe pada F2.

Jawaban:

• P: AAbb (putih) x aaBB (putih)
• G: Ab dan aB
• F1: AaBb (ungu)

Jika F1 disilangkan sesamanya:

• P: AaBb (ungu) x AaBb (ungu)
• G: AB, Ab, aB, ab dan AB, Ab, aB, ab
• F2: (Gunakan tabel Punnett 16 kotak)

Perbandingan fenotipe F2: Ungu : Putih = 9 : 7

Soal 4:

Pada tanaman labu, gen W menyebabkan buah berwarna putih dominan terhadap gen w yang menyebabkan buah berwarna. Gen Y menyebabkan buah berwarna kuning jika ada gen w. Jika ada gen W, maka buah akan tetap berwarna putih meskipun ada gen Y. Tanaman labu putih (WWYY) disilangkan dengan tanaman labu hijau (wwyy). Tentukan perbandingan fenotipe pada F2.

Jawaban:

• P: WWYY (putih) x wwyy (hijau)
• G: WY dan wy
• F1: WwYy (putih)

Jika F1 disilangkan sesamanya:

• P: WwYy (putih) x WwYy (putih)
• G: WY, Wy, wY, wy dan WY, Wy, wY, wy
• F2: (Gunakan tabel Punnett 16 kotak)

Perbandingan fenotipe F2: Putih : Kuning : Hijau = 12 : 3 : 1

C. Pautan Gen dan Pindah Silang (Crossing Over)

Pautan gen adalah kondisi di mana dua gen atau lebih terletak berdekatan pada kromosom yang sama sehingga cenderung diwariskan bersama. Pindah silang adalah pertukaran materi genetik antara kromatid bukan saudara (non-sister chromatids) dari kromosom homolog selama meiosis.

Soal 5:

Gen A dan B terpaut dengan frekuensi pindah silang 10%. Individu dengan genotipe AB/ab disilangkan dengan individu ab/ab. Tentukan perbandingan genotipe keturunannya.

Jawaban:

• P: AB/ab x ab/ab
• G: AB, ab, Ab, aB dan ab

Karena frekuensi pindah silang 10%, maka gamet rekombinan (Ab dan aB) akan terbentuk dengan frekuensi 5% masing-masing. Gamet parental (AB dan ab) akan terbentuk dengan frekuensi 45% masing-masing.

• F1:
  • AB/ab = 45%
  • ab/ab = 45%
  • Ab/ab = 5%
  • aB/ab = 5%

II. Mutasi

Mutasi adalah perubahan materi genetik (DNA) yang dapat diwariskan. Mutasi dapat terjadi secara spontan atau diinduksi oleh mutagen (faktor lingkungan).

A. Jenis-Jenis Mutasi

• Mutasi Gen (Mutasi Titik): Perubahan pada urutan basa nitrogen DNA. Contoh: substitusi, insersi, delesi.
• Mutasi Kromosom (Aberasi Kromosom): Perubahan pada struktur atau jumlah kromosom. Contoh: delesi, duplikasi, inversi, translokasi, aneuploidi, poliploidi.

Soal 6:

Jelaskan perbedaan antara mutasi gen dan mutasi kromosom, serta berikan contoh masing-masing.

Jawaban:

Mutasi gen adalah perubahan pada urutan basa nitrogen DNA, yang dapat berupa substitusi (pergantian basa), insersi (penambahan basa), atau delesi (penghilangan basa). Contoh mutasi gen adalah anemia sel sabit, yang disebabkan oleh substitusi basa pada gen hemoglobin.

Mutasi kromosom adalah perubahan pada struktur atau jumlah kromosom. Perubahan struktur kromosom meliputi delesi (hilangnya sebagian kromosom), duplikasi (penggandaan sebagian kromosom), inversi (pembalikan sebagian kromosom), dan translokasi (perpindahan sebagian kromosom ke kromosom lain). Perubahan jumlah kromosom meliputi aneuploidi (kehilangan atau penambahan satu atau beberapa kromosom) dan poliploidi (penambahan seluruh set kromosom). Contoh mutasi kromosom adalah sindrom Down, yang disebabkan oleh trisomi pada kromosom 21.

B. Penyebab Mutasi (Mutagen)

Mutagen adalah faktor lingkungan yang dapat menyebabkan mutasi. Mutagen dapat berupa:

• Mutagen Fisik: Radiasi (sinar UV, sinar X, radiasi nuklir).
• Mutagen Kimia: Zat kimia (pestisida, benzena, formaldehida).
• Mutagen Biologi: Virus, bakteri.

Soal 7:

Sebutkan dan jelaskan tiga jenis mutagen beserta contohnya.

Jawaban:

1. Mutagen Fisik: Radiasi, seperti sinar UV dan sinar X. Sinar UV dapat menyebabkan dimer timin pada DNA, sedangkan sinar X dapat menyebabkan kerusakan kromosom.

2. Mutagen Kimia: Zat kimia seperti benzena dan formaldehida. Benzena dapat menyebabkan mutasi pada sel-sel sumsum tulang, sedangkan formaldehida dapat menyebabkan mutasi pada DNA.

3. Mutagen Biologi: Virus dan bakteri. Beberapa virus, seperti virus HIV, dapat mengintegrasikan materi genetiknya ke dalam DNA sel inang, menyebabkan mutasi.

C. Dampak Mutasi

Mutasi dapat berdampak positif, negatif, atau netral.

• Mutasi yang Menguntungkan: Meningkatkan adaptasi organisme terhadap lingkungan.
• Mutasi yang Merugikan: Menyebabkan penyakit atau kelainan genetik.
• Mutasi Netral: Tidak berpengaruh pada fenotipe organisme.

Soal 8:

Berikan contoh mutasi yang menguntungkan dan mutasi yang merugikan.

Jawaban:

• Mutasi yang Menguntungkan: Resistensi bakteri terhadap antibiotik. Mutasi ini memungkinkan bakteri untuk bertahan hidup di lingkungan yang mengandung antibiotik.

• Mutasi yang Merugikan: Anemia sel sabit. Mutasi ini menyebabkan perubahan bentuk sel darah merah menjadi seperti sabit, sehingga mengurangi kemampuan sel darah merah untuk mengangkut oksigen.

Kesimpulan

Pemahaman tentang pewarisan sifat dan mutasi sangat penting dalam biologi. Dengan memahami hukum Mendel, penyimpangan semu Hukum Mendel, pautan gen, pindah silang, jenis-jenis mutasi, penyebab mutasi, dan dampak mutasi, siswa dapat memahami dasar-dasar genetika dan aplikasinya dalam berbagai bidang. Soal-soal latihan dan pembahasan dalam artikel ini diharapkan dapat membantu siswa menguasai materi dengan lebih baik.