Rekayasa genetika merupakan salah satu cabang ilmu biologi modern yang paling revolusioner, membuka pintu bagi berbagai inovasi di bidang kesehatan, pertanian, dan industri. Bagi siswa kelas 12, memahami konsep-konsep inti rekayasa genetika seperti DNA rekombinan, kloning, teknologi transgenik, hingga teknik mutakhir seperti CRISPR-Cas9 adalah krusial. Artikel “Contoh Soal Biologi Kelas 12 Materi Rekayasa Genetika” ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguji dan memperdalam pemahaman materi tersebut. Dengan beragam format soal mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, Anda akan diajak untuk berpikir kritis dan analitis. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan singkat agar proses belajar menjadi lebih efektif. Persiapkan diri Anda menghadapi ujian dengan lebih percaya diri melalui latihan soal komprehensif ini!
Pilihan Ganda (Multiple Choice)
-
Enzim yang berperan memotong DNA pada situs pengenalan spesifik dalam teknologi DNA rekombinan adalah…
A. DNA ligase
B. RNA polimerase
C. Enzim restriksi
D. DNA polimerase
E. Helikase
Jawaban: C
Pembahasan: Enzim restriksi (endonuklease restriksi) adalah enzim yang mengenali urutan basa nukleotida spesifik pada DNA dan memotongnya di situs tersebut, menghasilkan fragmen DNA.
-
Vektor yang paling umum digunakan untuk membawa gen asing ke dalam sel bakteri dalam rekayasa genetika adalah…
A. Virus
B. Fage
C. Plasmid
D. Kromosom
E. Ribosom
Jawaban: C
Pembahasan: Plasmid adalah molekul DNA sirkuler kecil di luar kromosom bakteri yang dapat mereplikasi diri secara independen dan sering digunakan sebagai vektor untuk transfer gen.
-
Tahapan di mana fragmen DNA yang telah dipotong disisipkan ke dalam vektor yang juga telah dipotong menggunakan enzim ligase disebut…
A. Isolasi gen
B. Transformasi
C. Ligasi
D. Elektroforesis
E. Kloning
Jawaban: C
Pembahasan: Ligasi adalah proses penggabungan fragmen DNA target dengan DNA vektor menggunakan enzim DNA ligase untuk membentuk DNA rekombinan.
-
Organisme yang gennya telah diubah menggunakan teknik rekayasa genetika untuk menghasilkan sifat baru atau produk tertentu disebut…
A. Organisme transgenik
B. Organisme mutan
C. Organisme hibrida
D. Organisme autotrof
E. Organisme heterotrof
Jawaban: A
Pembahasan: Organisme transgenik adalah organisme yang memiliki gen asing (transgen) yang telah dimasukkan ke dalam genomnya melalui rekayasa genetika.
-
Salah satu aplikasi rekayasa genetika di bidang pertanian adalah menciptakan tanaman yang resisten terhadap hama. Contohnya adalah jagung Bt yang mengandung gen dari bakteri Bacillus thuringiensis. Keuntungan utama dari jagung Bt adalah…
A. Membutuhkan lebih banyak pupuk
B. Rentan terhadap penyakit jamur
C. Mengurangi penggunaan pestisida kimia
D. Memiliki umur simpan yang lebih pendek
E. Rasa yang kurang enak
Jawaban: C
Pembahasan: Gen Bt menghasilkan protein insektisida yang bersifat toksik bagi larva hama tertentu, sehingga mengurangi kebutuhan akan pestisida kimia.
-
Teknik yang digunakan untuk membuat salinan gen atau fragmen DNA dalam jumlah banyak secara cepat in vitro adalah…
A. Kloning terapeutik
B. Sekuensing DNA
C. Polymerase Chain Reaction (PCR)
D. Elektroforesis
E. Hibridisasi DNA
Jawaban: C
Pembahasan: PCR adalah teknik yang memperbanyak fragmen DNA spesifik secara eksponensial dengan menggunakan siklus pemanasan dan pendinginan, serta enzim DNA polimerase.
-
Apakah yang dimaksud dengan kloning reproduktif?
A. Pembuatan salinan gen tunggal
B. Pembuatan embrio untuk penelitian sel punca
C. Pembuatan individu baru yang identik secara genetik dengan donor
D. Pembuatan organisme transgenik
E. Pembuatan protein rekombinan
Jawaban: C
Pembahasan: Kloning reproduktif bertujuan menghasilkan organisme utuh yang identik secara genetik dengan induk donor, seperti pada kasus domba Dolly.
-
Enzim DNA ligase berfungsi untuk…
A. Memotong untai DNA
B. Mengurai ikatan hidrogen DNA
C. Menggabungkan fragmen DNA yang putus
D. Menyalin untai DNA
E. Mengisolasi plasmid dari bakteri
Jawaban: C
Pembahasan: DNA ligase membentuk ikatan fosfodiester antara ujung-ujung fragmen DNA yang berdekatan, menyatukan potongan DNA.
-
Urutan basa nukleotida yang spesifik dan dikenali oleh enzim restriksi sering disebut sebagai…
A. Situs inisiasi
B. Situs promotor
C. Situs pengenalan restriksi
D. Kodon stop
E. Situs replikasi
Jawaban: C
Pembahasan: Situs pengenalan restriksi adalah sekuens DNA pendek, biasanya palindromik, tempat enzim restriksi memotong DNA.
-
Salah satu risiko etis dan lingkungan dari rekayasa genetika adalah…
A. Peningkatan produktivitas pertanian
B. Pengembangan obat-obatan baru
C. Terbentuknya superweed (gulma super) yang resisten terhadap herbisida
D. Penurunan biaya produksi
E. Peningkatan kualitas nutrisi makanan
Jawaban: C
Pembahasan: Transfer gen resisten herbisida dari tanaman transgenik ke gulma liar melalui penyerbukan silang dapat menciptakan gulma yang sulit dikendalikan.
-
Proses penyisipan DNA rekombinan ke dalam sel inang (misalnya bakteri) disebut…
A. Transkripsi
B. Translasi
C. Transformasi
D. Replikasi
E. Transduksi
Jawaban: C
Pembahasan: Transformasi adalah proses pengambilan DNA asing oleh sel bakteri dan penggabungannya ke dalam genom atau plasmidnya.
-
Teknik CRISPR-Cas9 dikenal sebagai alat editing gen yang sangat presisi. Kepanjangan dari CRISPR adalah…
A. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
B. Centralized Regulatory Interconnected System for Protein Reassembly
C. Cellular Recombinant Information Synthesis and Processing
D. Controlled Recombinant Inoculation System for Plasmid Replication
E. Clonal Regulation of Integrated Signaling Pathways
Jawaban: A
Pembahasan: CRISPR adalah singkatan dari Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, yang merupakan bagian dari sistem kekebalan adaptif bakteri yang menjadi dasar teknologi editing gen ini.
-
Sel punca yang dapat berkembang menjadi berbagai jenis sel tubuh tetapi tidak dapat membentuk organisme utuh disebut…
A. Totipoten
B. Pluripoten
C. Multipotent
D. Unipoten
E. Oligopoten
Jawaban: B
Pembahasan: Sel punca pluripoten (seperti sel punca embrionik) dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dari ketiga lapisan germinal (ektoderm, mesoderm, endoderm), tetapi tidak dapat membentuk plasenta atau organisme utuh.
-
Vaksin rekombinan adalah vaksin yang dibuat dengan menggunakan teknik rekayasa genetika. Keunggulan utama vaksin rekombinan dibandingkan vaksin konvensional adalah…
A. Proses produksinya lebih lambat
B. Memiliki risiko infeksi yang lebih tinggi
C. Lebih aman karena hanya mengandung protein spesifik atau fragmen patogen
D. Sangat mahal dan sulit didapatkan
E. Tidak dapat memicu respons imun yang kuat
Jawaban: C
Pembahasan: Vaksin rekombinan umumnya lebih aman karena hanya menggunakan bagian tertentu dari patogen (misalnya protein permukaan) yang memicu respons imun, bukan patogen hidup atau yang dilemahkan.
-
Salah satu peran penting sekuensing DNA dalam rekayasa genetika adalah…
A. Memotong fragmen DNA
B. Menggabungkan fragmen DNA
C. Menentukan urutan basa nukleotida dalam DNA
D. Memperbanyak jumlah DNA
E. Memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukuran
Jawaban: C
Pembahasan: Sekuensing DNA adalah proses menentukan urutan nukleotida (A, T, C, G) dalam molekul DNA. Ini penting untuk mengidentifikasi gen, memverifikasi konstruksi DNA rekombinan, dan diagnosis penyakit genetik.
-
Produk rekayasa genetika yang paling sering digunakan dalam bidang medis adalah…
A. Bahan bakar bio
B. Hormon insulin rekombinan
C. Tanaman transgenik
D. Deterjen yang mengandung enzim
E. Antibiotik dari jamur
Jawaban: B
Pembahasan: Insulin rekombinan yang diproduksi oleh bakteri atau ragi telah merevolusi pengobatan diabetes, menggantikan insulin hewani.
-
Gen yang dimasukkan ke dalam sel inang dan diekspresikan untuk menghasilkan produk tertentu disebut…
A. Gen marker
B. Gen reporter
C. Gen target/transgen
D. Gen regulator
E. Gen struktural
Jawaban: C
Pembahasan: Gen target atau transgen adalah gen asing yang diintroduksi ke dalam organisme inang untuk mengubah sifat atau menghasilkan produk tertentu.
-
Metode transfer gen yang memanfaatkan bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk mengintroduksi gen asing ke dalam sel tumbuhan adalah…
A. Elektroforasi
B. Mikroinjeksi
C. Penembakan partikel (gen gun)
D. Vektor plasmid Ti
E. Transformasi panas
Jawaban: D
Pembahasan: Agrobacterium tumefaciens secara alami memiliki plasmid Ti (tumor-inducing) yang dapat mentransfer DNA ke dalam sel tumbuhan, menjadikannya vektor alami yang efektif untuk rekayasa genetika tumbuhan.
-
Apa fungsi primer dari enzim reverse transcriptase dalam rekayasa genetika?
A. Mensintesis DNA dari cetakan DNA
B. Mensintesis RNA dari cetakan DNA
C. Mensintesis DNA dari cetakan RNA
D. Memotong DNA pada situs spesifik
E. Menggabungkan fragmen DNA
Jawaban: C
Pembahasan: Reverse transcriptase adalah enzim yang dapat mensintesis untai DNA ganda (cDNA) menggunakan cetakan RNA, penting dalam pembuatan pustaka cDNA.
-
Manakah dari berikut ini yang BUKAN merupakan langkah penting dalam prosedur rekayasa genetika untuk menghasilkan DNA rekombinan?
A. Isolasi DNA target dan vektor
B. Pemotongan DNA dengan enzim restriksi
C. Ligasi fragmen DNA ke vektor
D. Denaturasi protein
E. Transformasi ke sel inang
Jawaban: D
Pembahasan: Denaturasi protein adalah proses perusakan struktur protein dan tidak langsung menjadi langkah inti dalam pembentukan DNA rekombinan. Langkah-langkah utama adalah isolasi, pemotongan, ligasi, dan transformasi/seleksi.
Isian Singkat (Short Answer)
-
Enzim yang bertanggung jawab untuk menggabungkan fragmen DNA setelah dipotong oleh enzim restriksi adalah…
Jawaban: DNA ligase
-
Molekul DNA sirkuler di luar kromosom bakteri yang sering digunakan sebagai vektor adalah…
Jawaban: Plasmid
-
Teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi individu berdasarkan pola fragmen DNA yang unik disebut…
Jawaban: Sidik jari DNA (DNA fingerprinting)
-
Teknologi editing gen yang menggunakan sistem kekebalan bakteri untuk memodifikasi gen secara presisi adalah…
Jawaban: CRISPR-Cas9
-
Proses memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel inang (misalnya bakteri) agar gen asing dapat diekspresikan disebut…
Jawaban: Transformasi
Uraian (Essay)
-
Jelaskan secara singkat tahapan-tahapan dasar dalam pembentukan DNA rekombinan!
Jawaban:
Tahapan dasar pembentukan DNA rekombinan meliputi:
1. Isolasi DNA target dan vektor: Mengambil DNA yang mengandung gen yang diinginkan (DNA target) dan DNA vektor (misalnya plasmid) dari organisme masing-masing.
2. Pemotongan DNA: DNA target dan DNA vektor dipotong menggunakan enzim restriksi yang sama, menghasilkan “ujung lengket” atau “ujung tumpul” yang kompatibel.
3. Ligasi: Fragmen DNA target disisipkan ke dalam DNA vektor yang telah dipotong. Enzim DNA ligase kemudian digunakan untuk menyambungkan kedua fragmen tersebut, membentuk DNA rekombinan.
4. Transformasi/Transfeksi: DNA rekombinan dimasukkan ke dalam sel inang (misalnya bakteri atau sel eukariotik) agar dapat bereplikasi dan mengekspresikan gen target.
5. Seleksi dan Skrining: Sel inang yang berhasil mengambil DNA rekombinan diidentifikasi dan dipisahkan dari sel yang tidak berhasil. -
Sebutkan tiga contoh aplikasi rekayasa genetika dalam bidang kedokteran dan jelaskan manfaatnya masing-masing!
Jawaban:
Tiga contoh aplikasi rekayasa genetika dalam bidang kedokteran:
1. Produksi Insulin Rekombinan: Gen penghasil insulin manusia disisipkan ke dalam plasmid bakteri (misalnya E. coli). Bakteri tersebut kemudian memproduksi insulin dalam jumlah besar yang dapat digunakan untuk mengobati penderita diabetes, menggantikan insulin dari hewan yang sering menimbulkan reaksi alergi.
2. Terapi Gen: Memperkenalkan gen fungsional ke dalam sel pasien untuk mengobati penyakit genetik yang disebabkan oleh gen yang cacat. Contohnya adalah terapi gen untuk penderita Severe Combined Immunodeficiency (SCID) atau cystic fibrosis.
3. Pengembangan Vaksin Rekombinan: Membuat vaksin yang lebih aman dan efektif dengan hanya menggunakan sebagian kecil dari patogen (misalnya protein permukaan virus) yang disintesis melalui rekayasa genetika. Contohnya adalah vaksin Hepatitis B. -
Apa perbedaan utama antara kloning reproduktif dan kloning terapeutik?
Jawaban:
* Kloning Reproduktif: Bertujuan untuk menciptakan individu utuh yang identik secara genetik dengan organisme donor. Prosesnya melibatkan transfer inti sel somatik ke dalam sel telur yang dienukleasi, diikuti implantasi embrio ke rahim induk pengganti. Contoh paling terkenal adalah domba Dolly.
* Kloning Terapeutik: Bertujuan untuk menciptakan sel, jaringan, atau organ untuk tujuan medis (penelitian atau pengobatan), bukan untuk membuat individu baru. Prosesnya sama pada tahap awal (transfer inti), tetapi embrio hasil kloning tidak ditanamkan ke rahim, melainkan digunakan untuk mendapatkan sel punca embrionik yang kemudian dapat diarahkan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel/jaringan. -
Jelaskan prinsip kerja dasar dari teknologi CRISPR-Cas9 dalam editing gen!
Jawaban:
CRISPR-Cas9 bekerja seperti “gunting molekuler” yang sangat presisi untuk mengedit DNA. Prinsip kerjanya melibatkan:
1. RNA Pemandu (gRNA): Sebuah molekul RNA pendek (guide RNA) dirancang agar memiliki urutan yang komplementer dengan target DNA yang ingin diedit.
2. Enzim Cas9: RNA pemandu berasosiasi dengan enzim Cas9, yang merupakan endonuklease (pemotong DNA).
3. Pencarian dan Pemotongan Target: Kompleks gRNA-Cas9 mencari dan mengenali urutan DNA target yang komplementer. Setelah ditemukan, enzim Cas9 memotong kedua untai DNA pada lokasi yang spesifik tersebut.
4. Perbaikan DNA: Sel kemudian mencoba memperbaiki kerusakan DNA yang dihasilkan oleh pemotongan Cas9. Ada dua mekanisme perbaikan utama:
* NHEJ (Non-Homologous End Joining): Seringkali menyebabkan insersi atau delesi kecil (mutasi) yang dapat menonaktifkan gen.
* HDR (Homology-Directed Repair): Jika cetakan DNA yang baru (donor DNA) disediakan, sel dapat menggunakannya untuk memperbaiki celah, memungkinkan insersi gen baru atau perbaikan gen yang rusak secara presisi. -
Sebutkan dan jelaskan dua isu etika yang sering diperdebatkan terkait dengan aplikasi rekayasa genetika!
Jawaban:
Dua isu etika yang sering diperdebatkan terkait rekayasa genetika adalah:
1. Kloning Manusia: Potensi untuk melakukan kloning reproduktif manusia menimbulkan kekhawatiran serius tentang martabat manusia, individualitas, dan kemungkinan eksploitasi. Banyak yang berpendapat bahwa kloning manusia melanggar etika dasar dan menciptakan individu tanpa identitas unik.
2. Modifikasi Garis Keturunan (Germline Editing): Kemampuan untuk memodifikasi gen pada sel sperma, sel telur, atau embrio (yang akan diwariskan ke generasi berikutnya) menimbulkan kekhawatiran tentang “desainer bayi” dan potensi perubahan yang tidak dapat diprediksi pada pool gen manusia. Ada ketakutan akan penyalahgunaan teknologi untuk tujuan non-medis (misalnya, peningkatan sifat), serta risiko efek samping jangka panjang yang tidak diketahui pada keturunan.
Menjodohkan/Mencocokkan (Matching)
Set 1: Istilah dan Definisi
| Kolom A (Istilah) | Kolom B (Definisi/Fungsi) |
|---|---|
| 1. Enzim Restriksi | A. Molekul DNA sirkuler di luar kromosom bakteri yang digunakan sebagai vektor. |
| 2. Plasmid | B. Enzim yang menggabungkan fragmen DNA. |
| 3. DNA Ligase | C. Teknik untuk memperbanyak fragmen DNA secara in vitro. |
| 4. PCR | D. Organisme dengan gen asing yang telah dimasukkan ke genomnya. |
| 5. Organisme Transgenik | E. Enzim yang memotong DNA pada situs pengenalan spesifik. |
Pasangan yang Tepat:
- 1. Enzim Restriksi – E. Enzim yang memotong DNA pada situs pengenalan spesifik.
- 2. Plasmid – A. Molekul DNA sirkuler di luar kromosom bakteri yang digunakan sebagai vektor.
- 3. DNA Ligase – B. Enzim yang menggabungkan fragmen DNA.
- 4. PCR – C. Teknik untuk memperbanyak fragmen DNA secara in vitro.
- 5. Organisme Transgenik – D. Organisme dengan gen asing yang telah dimasukkan ke genomnya.
Set 2: Teknik dan Aplikasi/Karakteristik
| Kolom A (Teknik) | Kolom B (Aplikasi/Karakteristik) |
|---|---|
| 1. Kloning Reproduktif | A. Digunakan untuk membuat salinan gen atau sel untuk tujuan penelitian/medis (non-individu utuh). |
| 2. Kloning Terapeutik | B. Memungkinkan modifikasi gen yang sangat presisi pada lokasi tertentu dalam genom. |
| 3. CRISPR-Cas9 | C. Digunakan untuk menciptakan individu baru yang identik secara genetik dengan donor. |
| 4. Sidik Jari DNA | D. Produksi insulin rekombinan atau hormon pertumbuhan manusia. |
| 5. Rekayasa Mikroba | E. Mengidentifikasi individu berdasarkan pola fragmen DNA yang unik (forensik). |
Pasangan yang Tepat:
- 1. Kloning Reproduktif – C. Digunakan untuk menciptakan individu baru yang identik secara genetik dengan donor.
- 2. Kloning Terapeutik – A. Digunakan untuk membuat salinan gen atau sel untuk tujuan penelitian/medis (non-individu utuh).
- 3. CRISPR-Cas9 – B. Memungkinkan modifikasi gen yang sangat presisi pada lokasi tertentu dalam genom.
- 4. Sidik Jari DNA – E. Mengidentifikasi individu berdasarkan pola fragmen DNA yang unik (forensik).
- 5. Rekayasa Mikroba – D. Produksi insulin rekombinan atau hormon pertumbuhan manusia.