Latihan Soal Kimia Materi Rekayasa Genetik Lengkap dengan Kunci Jawaban

Rekayasa genetik adalah salah satu cabang bioteknologi modern yang sangat menarik, menggabungkan prinsip-prinsip kimia, biologi, dan genetika untuk memanipulasi materi genetik suatu organisme. Memahami konsep dasar, teknik, dan aplikasinya sangat penting bagi siswa, terutama dalam mata pelajaran kimia. Artikel ini menyajikan kumpulan soal kimia materi rekayasa genetik yang komprehensif, dirancang untuk menguji pemahaman Anda. Anda akan menemukan 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 soal mencocokkan, mencakup topik seperti DNA rekombinan, enzim restriksi, plasmid, PCR, kloning, hingga aplikasi di bidang kesehatan dan pertanian. Setiap pertanyaan dibuat untuk memperdalam wawasan Anda tentang mekanisme molekuler dan implikasi etis dari teknologi ini. Siapkan diri Anda untuk menguasai materi rekayasa genetik dengan latihan soal ini, dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan mendetail untuk membantu Anda belajar secara efektif.

A. Soal Pilihan Ganda

1. Berikut ini adalah definisi yang paling tepat untuk rekayasa genetik, kecuali:

   • A. Manipulasi gen untuk mengubah sifat organisme.
   • B. Proses identifikasi, isolasi, dan penggabungan gen.
   • C. Pemuliaan tanaman secara tradisional.
   • D. Pembentukan organisme transgenik.
   • E. Transfer gen antarspesies yang berbeda.

2. Enzim yang berperan penting dalam memotong untai DNA pada sekuens basa spesifik dikenal sebagai:

   • A. DNA Polimerase
   • B. RNA Polimerase
   • C. Enzim Ligase
   • D. Enzim Restriksi
   • E. Helikase

3. Molekul DNA sirkuler kecil yang ditemukan pada bakteri dan sering digunakan sebagai vektor dalam rekayasa genetik adalah:

   • A. Kromosom
   • B. Ribosom
   • C. Plasmid
   • D. Mitokondria
   • E. Kloroplas

4. Teknik yang digunakan untuk memperbanyak fragmen DNA secara in vitro (di luar organisme) dalam jumlah besar adalah:

   • A. Kloning
   • B. Elektroforesis
   • C. PCR (Polymerase Chain Reaction)
   • D. Hibridisasi DNA
   • E. Sekuensing DNA

5. Enzim yang berfungsi untuk menyambungkan fragmen-fragmen DNA yang telah dipotong oleh enzim restriksi adalah:

   • A. DNA Polimerase
   • B. Enzim Ligase
   • C. RNA Polimerase
   • D. Reverse Transcriptase
   • E. Nuclease

6. Organisme yang telah menerima gen dari spesies lain disebut:

   • A. Organisme mutan
   • B. Organisme transgenik
   • C. Organisme hibrida
   • D. Organisme kloning
   • E. Organisme rekombinan

7. Salah satu aplikasi rekayasa genetik di bidang kesehatan adalah produksi insulin manusia oleh bakteri E. coli. Gen yang dikloning untuk tujuan ini berasal dari:

   • A. Bakteri
   • B. Virus
   • C. Manusia
   • D. Hewan
   • E. Tumbuhan

8. Pernyataan berikut ini yang bukan merupakan tujuan dari rekayasa genetik adalah:

   • A. Meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian.
   • B. Menciptakan varietas baru dengan sifat unggul.
   • C. Mempercepat proses evolusi alami.
   • D. Menghasilkan produk farmasi dan medis.
   • E. Mempelajari fungsi gen tertentu.

9. Vektor yang paling umum digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel bakteri adalah:

   • A. Virus
   • B. Bakteriofag
   • C. Kromosom buatan
   • D. Plasmid
   • E. Kosmid

10. Urutan basa nitrogen yang spesifik yang dikenali dan dipotong oleh enzim restriksi disebut:

    • A. Kodon
    • B. Antikodon
    • C. Situs restriksi
    • D. Promoter
    • E. Terminator

11. Tahap pertama dalam pembentukan DNA rekombinan adalah:

    • A. Ligasi DNA
    • B. Transformasi ke sel inang
    • C. Isolasi DNA target dan vektor
    • D. Pemotongan DNA dengan enzim restriksi
    • E. Seleksi sel rekombinan

12. Teknik kloning yang bertujuan untuk menghasilkan sel punca embrio yang dapat digunakan untuk terapi penyakit disebut:

    • A. Kloning reproduktif
    • B. Kloning terapeutik
    • C. Kloning gen
    • D. Kloning DNA
    • E. Kloning organisme

13. Contoh produk tanaman transgenik yang tahan terhadap hama adalah:

    • A. Padi emas (Golden Rice)
    • B. Tomat Flavr Savr
    • C. Jagung Bt
    • D. Kentang Russet Burbank
    • E. Kedelai Roundup Ready

14. Mengapa bakteri sering digunakan sebagai sel inang dalam rekayasa genetik?

    • A. Memiliki ukuran sel yang besar.
    • B. Siklus hidupnya sangat panjang.
    • C. Mudah tumbuh dan bereproduksi cepat.
    • D. Memiliki DNA yang sangat kompleks.
    • E. Tidak memiliki plasmid.

15. Apa fungsi utama dari gen penanda (marker gene) dalam rekayasa genetik?

    • A. Untuk mengenali sekuens DNA target.
    • B. Untuk memotong DNA pada situs spesifik.
    • C. Untuk memilih sel yang berhasil menerima DNA rekombinan.
    • D. Untuk mempercepat replikasi DNA.
    • E. Untuk menghasilkan protein yang diinginkan.

16. Terapi gen adalah aplikasi rekayasa genetik yang bertujuan untuk:

    • A. Mengubah seluruh genom individu.
    • B. Menyisipkan gen normal ke dalam sel pasien untuk mengobati penyakit.
    • C. Membuat klon individu yang sakit.
    • D. Menghasilkan obat-obatan baru dari bakteri.
    • E. Meningkatkan daya tahan tubuh terhadap infeksi.

17. Ketika enzim restriksi memotong DNA dan menghasilkan ujung untai tunggal yang tidak berpasangan, ujung ini disebut:

    • A. Ujung tumpul (blunt end)
    • B. Ujung lengket (sticky end)
    • C. Ujung ganda (double end)
    • D. Ujung bebas (free end)
    • E. Ujung terpotong (cut end)

18. Salah satu langkah dalam PCR adalah denaturasi, yang bertujuan untuk:

    • A. Memisahkan untai ganda DNA menjadi untai tunggal.
    • B. Menempelkan primer ke DNA templat.
    • C. Memperpanjang primer dengan DNA polimerase.
    • D. Mendinginkan reaksi.
    • E. Menggabungkan fragmen DNA.

19. DNA rekombinan adalah:

    • A. DNA yang telah mengalami mutasi alami.
    • B. DNA yang berasal dari satu organisme saja.
    • C. DNA yang terbentuk dari penggabungan dua atau lebih fragmen DNA dari sumber yang berbeda.
    • D. DNA yang telah rusak dan diperbaiki.
    • E. DNA yang hanya ditemukan pada virus.

20. Yang merupakan contoh aplikasi rekayasa genetik dalam bidang lingkungan adalah:

    • A. Produksi vaksin hepatitis B.
    • B. Pembuatan tanaman tahan herbisida.
    • C. Penggunaan bakteri untuk membersihkan tumpahan minyak (bioremediasi).
    • D. Produksi hormon pertumbuhan manusia.
    • E. Terapi gen untuk penyakit genetik.

B. Soal Isian Singkat

1. Nama enzim yang berperan menyambungkan fragmen DNA yang telah dipotong oleh enzim restriksi adalah _______________.

2. Molekul DNA sirkuler kecil pada bakteri yang sering digunakan sebagai vektor dalam rekayasa genetik adalah _______________.

3. Teknik yang digunakan untuk memperbanyak fragmen DNA secara cepat dan efisien di laboratorium adalah _______________.

4. Organisme yang gennya telah dimodifikasi atau disisipi gen dari organisme lain disebut organisme _______________.

5. Dalam proses rekayasa genetik, sel atau organisme yang menerima DNA rekombinan disebut sel _______________.

C. Soal Uraian

1. Jelaskan secara singkat tahapan-tahapan dasar dalam proses rekayasa genetik untuk menghasilkan DNA rekombinan!

2. Sebutkan dan jelaskan dua contoh aplikasi rekayasa genetik di bidang pertanian dan dua di bidang kesehatan!

3. Apa perbedaan mendasar antara kloning reproduktif dan kloning terapeutik dalam konteks rekayasa genetik?

4. Bagaimana peran enzim restriksi dan enzim ligase dalam pembentukan DNA rekombinan? Jelaskan secara berurutan!

5. Sebutkan tiga potensi manfaat dan dua potensi risiko atau masalah etika dari penerapan teknologi rekayasa genetik bagi kehidupan manusia!

D. Soal Mencocokkan

Petunjuk: Cocokkan istilah di Kolom A dengan definisi atau fungsi yang tepat di Kolom B.

1. Soal Mencocokkan I

Kolom A (Istilah)

1. Enzim Restriksi
2. Plasmid
3. Ligase
4. Vektor
5. PCR

Kolom B (Definisi/Fungsi)

1. Molekul DNA sirkuler kecil yang ditemukan pada bakteri, sering digunakan sebagai alat pembawa gen.
2. Enzim yang berperan menyambungkan fragmen DNA.
3. Teknik untuk memperbanyak fragmen DNA secara in vitro.
4. Agen pembawa DNA rekombinan ke dalam sel inang.
5. Enzim yang memotong DNA pada sekuens basa spesifik.

2. Soal Mencocokkan II

Kolom A (Aplikasi)

1. Insulin Rekombinan
2. Tanaman Transgenik
3. Terapi Gen
4. Vaksin Rekombinan
5. Kloning Terapeutik

Kolom B (Deskripsi)

1. Pemanfaatan sel punca yang dihasilkan dari kloning untuk pengobatan penyakit.
2. Produksi hormon insulin manusia oleh bakteri yang telah direkayasa.
3. Pemasukan gen asing ke dalam tanaman untuk meningkatkan sifat tertentu.
4. Penyisipan gen normal ke dalam sel pasien untuk memperbaiki fungsi gen yang rusak.
5. Penggunaan protein permukaan patogen yang diproduksi oleh organisme lain untuk imunisasi.

Kunci Jawaban

A. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

1. Jawaban: C. Pembahasan: Pemuliaan tanaman secara tradisional adalah metode konvensional, bukan rekayasa genetik yang melibatkan manipulasi gen pada tingkat molekuler.
2. Jawaban: D. Pembahasan: Enzim restriksi (endonuklease restriksi) adalah enzim yang memotong ikatan fosfodiester pada untai DNA pada sekuens basa tertentu.
3. Jawaban: C. Pembahasan: Plasmid adalah DNA sirkuler ekstrakromosomal pada bakteri yang dapat bereplikasi secara independen dan sering digunakan sebagai vektor.
4. Jawaban: C. Pembahasan: PCR (Polymerase Chain Reaction) adalah metode untuk membuat jutaan hingga miliaran salinan fragmen DNA tertentu dengan cepat.
5. Jawaban: B. Pembahasan: Enzim ligase berfungsi untuk membentuk kembali ikatan fosfodiester antara fragmen-fragmen DNA yang telah dipotong, sehingga menyambungkannya.
6. Jawaban: B. Pembahasan: Organisme transgenik adalah organisme yang mengandung gen dari spesies lain yang telah disisipkan melalui rekayasa genetik.
7. Jawaban: C. Pembahasan: Untuk memproduksi insulin manusia, gen penyandi insulin dari manusia diisolasi dan disisipkan ke dalam plasmid bakteri.
8. Jawaban: C. Pembahasan: Rekayasa genetik memanipulasi gen secara langsung, bukan mempercepat proses evolusi alami yang terjadi melalui seleksi alam.
9. Jawaban: D. Pembahasan: Plasmid adalah vektor yang paling umum karena mudah diisolasi, dimanipulasi, dan dimasukkan kembali ke dalam bakteri.
10. Jawapan: C. Pembahasan: Situs restriksi adalah urutan basa spesifik (biasanya palindromik) yang dikenali dan dipotong oleh enzim restriksi.
11. Jawaban: C. Pembahasan: Sebelum manipulasi gen dapat dilakukan, DNA target (gen yang diinginkan) dan DNA vektor harus diisolasi terlebih dahulu.
12. Jawaban: B. Pembahasan: Kloning terapeutik bertujuan untuk menghasilkan sel punca embrio untuk tujuan pengobatan, bukan untuk menciptakan individu utuh.
13. Jawaban: C. Pembahasan: Jagung Bt mengandung gen dari bakteri Bacillus thuringiensis yang menghasilkan protein insektisida, membuatnya tahan hama.
14. Jawaban: C. Pembahasan: Bakteri memiliki siklus hidup yang pendek, mudah dibiakkan dalam jumlah besar, dan struktur genetiknya relatif sederhana, sehingga ideal sebagai sel inang.
15. Jawaban: C. Pembahasan: Gen penanda, seperti gen resisten antibiotik, memungkinkan ilmuwan untuk mengidentifikasi sel-sel yang berhasil mengambil DNA rekombinan.
16. Jawaban: B. Pembahasan: Terapi gen bertujuan untuk memperbaiki atau mengganti gen yang rusak dengan gen normal untuk mengobati penyakit genetik.
17. Jawaban: B. Pembahasan: Ujung lengket (sticky end) adalah untai tunggal DNA yang tidak berpasangan dan dapat berikatan dengan untai komplementer lainnya, memfasilitasi ligasi.
18. Jawaban: A. Pembahasan: Denaturasi pada PCR melibatkan pemanasan tinggi untuk memisahkan untai ganda DNA templat menjadi untai tunggal, sehingga primer dapat menempel.
19. Jawaban: C. Pembahasan: DNA rekombinan adalah kombinasi DNA dari dua atau lebih sumber yang berbeda melalui teknik rekayasa genetik.
20. Jawaban: C. Pembahasan: Bioremediasi menggunakan organisme, termasuk bakteri yang direkayasa, untuk mendegradasi polutan lingkungan seperti tumpahan minyak.

B. Kunci Jawaban Isian Singkat

1. Enzim Ligase

2. Plasmid

3. PCR (Polymerase Chain Reaction)

4. Transgenik

5. Inang

C. Kunci Jawaban Uraian

1. Tahapan dasar rekayasa genetik untuk menghasilkan DNA rekombinan:

   • Isolasi DNA: Mengisolasi DNA target (gen yang diinginkan) dari organisme donor dan DNA vektor (misalnya plasmid) dari organisme penerima.
   • Pemotongan DNA: DNA target dan DNA vektor dipotong menggunakan enzim restriksi yang sama, menghasilkan ujung-ujung lengket (sticky ends) yang komplementer.
   • Penyisipan/Ligasi Gen: Fragmen DNA target disisipkan ke dalam DNA vektor. Enzim ligase digunakan untuk menyambungkan kedua fragmen DNA tersebut, membentuk DNA rekombinan.
   • Transformasi: DNA rekombinan dimasukkan ke dalam sel inang (misalnya bakteri atau ragi) melalui proses transformasi.
   • Seleksi dan Perbanyakan: Sel inang yang berhasil menerima DNA rekombinan diidentifikasi (menggunakan gen penanda) dan diperbanyak.

2. Aplikasi Rekayasa Genetik:

   • Bidang Pertanian:
     • Tanaman Tahan Hama: Misalnya, jagung Bt yang disisipi gen dari bakteri Bacillus thuringiensis sehingga menghasilkan protein yang toksik bagi hama serangga tertentu. Manfaatnya mengurangi penggunaan pestisida kimia.
     • Tanaman Tahan Herbisida: Misalnya, kedelai Roundup Ready yang tahan terhadap herbisida glifosat, memungkinkan petani menyemprot herbisida tanpa merusak tanaman utama. Manfaatnya adalah pengendalian gulma yang lebih efisien.
   • Bidang Kesehatan:
     • Produksi Insulin Rekombinan: Gen insulin manusia disisipkan ke bakteri E. coli, yang kemudian memproduksi insulin dalam jumlah besar untuk pengobatan diabetes. Manfaatnya adalah ketersediaan insulin yang lebih murah dan aman.
     • Terapi Gen: Penyisipan gen normal ke dalam sel pasien untuk mengobati penyakit genetik yang disebabkan oleh gen yang rusak atau hilang, misalnya pada penyakit fibrosis kistik atau defisiensi imun. Manfaatnya adalah potensi penyembuhan penyakit genetik.

   • Perbedaan Kloning Reproduktif dan Kloning Terapeutik:

     • Kloning Reproduktif: Bertujuan untuk menghasilkan organisme utuh yang secara genetik identik dengan organisme donor. Prosesnya melibatkan transfer inti sel somatik ke dalam sel telur yang telah dihilangkan intinya, kemudian embrio yang terbentuk ditanamkan ke rahim induk pengganti. Contohnya adalah domba Dolly.
     • Kloning Terapeutik: Bertujuan untuk menghasilkan sel punca embrio (embryonic stem cells) yang secara genetik identik dengan pasien. Prosesnya mirip dengan kloning reproduktif, tetapi embrio tidak ditanamkan ke rahim, melainkan dikembangkan di laboratorium untuk menghasilkan sel punca yang dapat digunakan untuk mengganti jaringan atau organ yang rusak pada pasien, tanpa risiko penolakan imun.

   • Peran Enzim Restriksi dan Enzim Ligase dalam Pembentukan DNA Rekombinan:

     • Enzim Restriksi: Bertugas sebagai ‘gunting molekuler’. Enzim ini memotong untai ganda DNA pada sekuens basa spesifik yang dikenal sebagai situs restriksi. Pemotongan ini menghasilkan fragmen DNA dengan ujung-ujung lengket (sticky ends) yang komplementer. Gen target dan DNA vektor harus dipotong dengan enzim restriksi yang sama untuk memastikan ujung-ujung lengketnya cocok.
     • Enzim Ligase: Bertugas sebagai ‘lem molekuler’. Setelah fragmen DNA target dengan ujung lengketnya disisipkan ke dalam DNA vektor yang juga memiliki ujung lengket komplementer, enzim ligase akan membentuk kembali ikatan fosfodiester antara kedua fragmen DNA tersebut, sehingga menyambungkannya secara permanen dan membentuk molekul DNA rekombinan yang stabil.

   • Potensi Manfaat dan Risiko/Masalah Etika Rekayasa Genetik:

     • Potensi Manfaat:
       • Peningkatan Produksi Pangan: Menciptakan tanaman dan hewan dengan sifat unggul (tahan hama, lebih bergizi, pertumbuhan cepat) untuk mengatasi kelangkaan pangan.
       • Pengembangan Obat-obatan dan Terapi: Produksi obat-obatan (misalnya insulin, hormon pertumbuhan) dan vaksin yang lebih aman dan efektif, serta terapi gen untuk menyembuhkan penyakit genetik.
       • Bioremediasi: Mengembangkan mikroorganisme untuk membersihkan polutan lingkungan seperti tumpahan minyak atau limbah industri.
     • Potensi Risiko atau Masalah Etika:
       • Dampak Lingkungan: Kekhawatiran tentang potensi gen transgenik menyebar ke spesies liar, menciptakan supergulma atau superhama, serta hilangnya keanekaragaman hayati.
       • Masalah Etika dan Moral: Debat tentang etika modifikasi genetik pada manusia (misalnya kloning manusia, ‘designer babies’), hak paten atas organisme hidup, dan masalah kepemilikan genetik.
       • Keamanan Pangan: Kekhawatiran tentang potensi alergi atau efek samping yang tidak diketahui dari mengonsumsi produk pangan hasil rekayasa genetik.

D. Kunci Jawaban Mencocokkan

1. Kunci Jawaban Mencocokkan I

• a – 5
• b – 1
• c – 2
• d – 4
• e – 3

2. Kunci Jawaban Mencocokkan II

• a – 2
• b – 3
• c – 4
• d – 5
• e – 1