KUNCI PENYELESAIAN BUKU KERJA BIOLOGI SMA KELAS XIIB (3B)

BAB 7 EVOLUSI DAN ASAL USUL KEHIDUPANPeta KonsepAbiogenesis, evolusiKimi, biologiBiogenesis, teori evolusi Darwin

LKK 7.1 Mempelajari Teori Keanekaragaman Makhluk HidupTeori ciptaan khusus beranggapan bahwa setiap spesies makhluk hidup diciptakan secara khusus, sehingga sudah beranekaragam sejak awal tercipta. Sementara teori evolusi beranggapan bahwa suatu spesies terbentuk dari spesies lain yang mengalami perubahan secara perlahan sehingga membentuk spesies-spesies baru.1. Tidak, pada teori ciptaan khusus tidak terdapat parameter-parameter yang dapat

diukur secara kuantitatif. Sementara evolusi membutuhkan waktu yang sangat panjang bahkan melebihi umur hidup manusia sehingga tidak dapat dibuktikan secara langsung pada suatu eksperimen di laboratorium.

2. Teori abiogenesis menerangkan bahwa asal mula makhluk hidup adalah dari benda mati dan terjadi secara spontan (generatio spontanea). Sementara teori evolusi kimia menerangkan bahwa bahan-bahan organik (yang merupakan komponen penting suatu organisme) dari bahan-bahan anorganik yang mengalami perubahan secara perlahan.

3.Zat-zat anorganik (H2O + H2 + NH3 + HCN)

Urea, formaldehid, asetat, dsb (senyawa organik)

As. Amino, glukosa, as.lemak, nukleotida (senyawa organik kompleks)

Senyawa organik kompleks dari monomer organik

Beberapa molekul sederhana dan molekul polimer berinteraksi menjadi agregat seluler dan beberapa molekul mengalami polimerisasi menjadi RNA

RNA stabil dapat bertindak sebagai molekul pembawa informasi genetik

Energi kosmis di atmosfer

Polimerisasi

4. Teori evolusi kimia dan teori evolusi biologi sama-sama menerangkan bahwa kehidupan merupakan evolusi dari senyawa anorganik. Evolusi biologi menerangkan bahwa makhluk hidup pertama merupakan hasil dari evolusi molekul anorganik (evolusi kimia) yang kemudian berkembang menjadi struktur kehidupan (sel). Evolusi kimia merupakan bagian dari evolusi biologi. Evolusi menunjukkan bagaimana senyawa anorganik dapat menjadi senyawa organik. Lalu teori evolusi biologi menunjukkan bagaimana senyawa organik hasil evolusi kimia berevolusi menjadi struktur kehidupan (sel).

5. Teori biigenesis hanya menerangkan bahwa makhluk hidup yang ada sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya. Sementara teori evolusi Darwin menerangkan bahwa makhluk hidup yang ada sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya dan merupakan hasil dari seleksi alam.

LKK 7.2 Memahami Teori Abiogenesis dan BiogenesisA. Teori Abiogenesis

Kesimpulan: Makhluk hidup berasal dari benda mati.B. Teori Biogenesis

Percobaan Francesco RediFransesco Redi melakukan eksperimen dengan memasukkan daging dalam wadah yang ditutup rapat, dalam wadah yang ditutup kasa, dan dalam wadah yang terbuka. Ketiganya didiamkan beberapa hari. Hasilnya, pada daging dalam wadah yang ditutup rapat tidak terdapat ulat, pada daging dalam wadah yang terbuka terdapat banyak ulat karena banyak lalat yang mengerubungi daging tersebut dan bertelur, pada daging dalam wadah yang ditutup kasa terdapat sedikit ulat dan banyak ulat ditumbuh di atas kasa.

Percobaan Lazzaro SpallanzaniLazzaro Spallanzani melakukan eksperimen dengan memanaskan kaldu dalam labu didih. Satu labu kemudian dibiarkan terbuka sementara yang lain ditutup rapat. Hasilnya setelah didiamkan beberapa hari adalah kaldu pada labu yang dibuka menjadi keruh sementara pada labu yang ditutup tidak keruh. Ketika labu yang ditutup tersebut dibuka, kaldunya menjadi keruh juga setelah beberapa lama.

Percobaan Louis PasteurLouis Pasteur melakukan eksperimen sebagai berikut. Pertama, kaldu dalam labu dengan leher angsa dipanaskan. Kemudian leher angsa dipatahkan sehingga debu dan udara dapat masuk bebas. Beberapa lama kemudian tampak ada pertumbuhan mikroorganisme dalam kaldu. Kedua, kaldu dalam labu dengan leher angsa dipanaskan kemudian dibiarkan terbuka dengan leher angsa. Akibatnya debu atau partikel-partikel mikroorganisme yang masuk bersama dengan udara akan

Cikal bakal sel

Reaksi kimia agregat cikal bakal seluler tersekat dalam sekat hidrofobik

terperangkap di leher angsa sehingga tidak terjadi pertumbuhan mikroorganisme dalam kaldu.

Kesimpulan dari ketiga eksperimen itu adalah makhluk hidup berasal dari makhluk hidup lain.

1. Teori biogenesis karena teori ini dapat dibuktikan secara ilmiah dengan beberapa eksperimen yang dilakukan oleh beberapa peneliti dengan metode yang berbeda.

2. Salah satu perlakuan dalam eksperimen mereka adalah menutup rapat wadah sehingga tidak ada udara sama sekali, sementara penganut teori abiogenesis berpendapat udara merupakan komponen penting untuk terbentuknya kehidupan.

3. Dengan menggunakan leher angsa, udara tetap dapat masuk namun partikel mikroorganisme yang terbawa bersama udara akan terperangkap di leher angsa.

4. Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo, omne vivum ex vivo; setiap makhluk hidup berasal dari telur, setiap telur berasal dari makhluk hidup, setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya.

5. Tidak, sebab dari hasil eksperimen, makhluk hidup hanya dapat menghasilkan makhluk hidup dengan jenis yang sama.

LKK 7.3 Memahami Teori EvolusiA. Teori Biogenesis dan Asal Usul Kehidupan

1. Sebab tidak menjelaskan dari mana asal makhluk hidup pertama.2. Tidak, sebab tidak menjelaskan bagaimana terbentuknya berbagai jenis spesies

yang ada.3. Teori biogenesis merupakan salah satu teori yang mendasari pemikiran asal-usul

kehidupan.

B. Pemikiran-Pemikiran Evolusi Sebelum Darwina. Beberapa teori evolusi sebelum Darwin:b. Teori Kreasionisme, merupakan teori tentang penciptaan yang terjadi dalam sekali

waktu kehidupan sekaligus lengkap, kemudian selesai dan tak ada lagi evolusi atau perubahan. Teori ini dianggap tidak valid karena pada kenyataannya banyak spesies yang masa hidupnya tidak sekaligus pada satu zaman yang sama.

c. Teori Katatropisme, merupakan paham tentang keanekaragaman makhluk hidup dihasilkan oleh nenek moyang yang umum, dan muncul atau punahnya makhluk hidup disebabkan oleh bencana alam.

d. Teori Gradualisme, menyatakan bahwa perubahan geologis berlangsung pelan-pelan tetapi pasti. Teori ini tidak mampu dijelaskan dengan mekanisme yang meyakinkan.

e. Teori Uniformitarianisme, menyatakan bahwa proses-proses geologis mengikuti suatu pola yang seragam sehingga kecepatan dan pengaruh perubahan selalu seimbang dalam kurun waktu tertentu. Teori ini dapat menjelaskan kejadian evolusi geologis, tetapi tidak dapat menjelaskan kejadian terbetuknya spesies.

f. Teori Evolusi Lamarck memperkenalkan bahwa sifat fenotip perolehan lingkungan dapat diwariskan secara genetik. Menurut Lamarck, evolusi disebabkan oleh pewarisan sifat genetik yang diperoleh dari lingkungannya, namun teori ini mengandung kesalahan karena sifat yang diperoleh dari lingkungan tidak dapat diturunkan secara genetis.

Mekanisme Evolusi Lamarck

1. Dengan melakukan adaptasi terus menerus hingga sesuai dengan lingkungan hidupnya.

2. Pewarisan sifat genetis yang diperoleh dari lingkungan oleh induk kepada keturunannya.

3. Adaptasi adalah proses suatu organisme menyesuaikan diri dengan lingkungan hidupnya sehingga dapat bertahan hidup. Adaptasi dilakukan dengan perubahan-perubahan struktur atau fungsi organ tubuh sehingga lebih sesuai untuk kebutuhan hidupnya. Perubahan tersebut menghasilkan spesies baru.

4. Evolusi terjadi melalui proses adaptasi melalui mekanisme use and disuse, yaitu bagian tubuh yang sering digunakan akan jadi lebih berkembang sementara yang tidak dibutuhkan akan mengalami kemunduran. Selanjutnya, hasil adaptasi tersebut akan diwariskan kepada keturunannya.

5. Contoh mekanisme evolusi yang diajukan oleh Lamarck: Berkembangnya otot lengan atas yang lebih besar pada lengan pandai besi

yang memegang palu. Seekor jerapah yang merentangkan lehernya untuk mencapai dedaunan pada

cabang-cabang yang tinggi.6. Kelemahannya adalah, perubahan yang terjadi pada sel-sel tubuh suatu organisme

ternyata tidak dapat diwariskan ke keturunannya.7. Lamarck memberikan dasar fakta-fakta bahwa evolusi memang terjadi, melalui

pengamatannya terhadap fosil-fosil.

C. Teori Evolusi Darwin1. a. Ada, yaitu ciri suatu spesies merupakan hasi interaksi dengan kondisi habitat

atau lingkungannya.b. Untuk dapat hidup di suatu habitat atau lingkungan, suatu makhluk hidup harus

mampu beradaptasi dengan habitat atau lingkungan tersebut sehingga dapat bertahan hidup.

c.Ada, misalnya karena kondisi lingkungan hidupnya berubah maka makhluk hidup tersebut akan ikut berubah untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungannya.

d. Ciri organisme akan dipengaruhi oleh kondisi habitat atau lingkungan hidupnya sebab organisme tersebut akan berusaha melakukan adaptasi dengan kondisi lingkungannya untuk bertahan hidup.

2. The Origin of Species by Means of Natural Selection.3. a. Seleksi alam terjadi karena adanya perbedaan keberhasilan reproduksi dan

kemampuan berkompetisi untuk medapatkan sumber daya yang terbatas.b. Individu yang mampu berkompetisi dan beradaptasi dengan kondisi habitatnya.c.Variasi sifat yang akan bertahan adalah sifat yang mendukung kemampuan

bertahan hidup organisme tersebut atau sifat yang menunjukkan kemampuan adaptif terhadap lingkungannya, sedangkan variasi sifat yang tidak adaptif terhadap lingkungannya akan hilang.

d. – Ngengat bersayap gelap, karena lebih mudah terlihat sehingga lebih mudah dipredasi.

– Ngengat bersayap terang, karena lebih mudah terlihat sehingga lebih mudah dipredasi.

e.Dalam suatu populasi terdapat banyak variasi individu. Individu dengan variasi yang lebih adaptif terhadap lingkungan akan dapat bertahan hidup dan mampu bereproduksi sehingga menghasilkan banyak keturunan, sementara individu dengan variasi sifat yang tidak adaptif tidak mampu bersaing dan akan mati atau punah. Dengan demikian, individu dengan variasi sifat adaptif akan lebih dominan dalam populasi.

D. Perkembangan Teori Evolusi Darwin1. Hukum Hereditas Mendel

a. Sifat diwariskan kepada keturunannya dalam bentuk gen yang sifatnya tetap dan dapat dipilah pilah sehingga menghasilkan kombinasi atau variasi pada keturunannya.

b. Penemuan tersebut mendukung kebenaran teori seleksi alam, sebab menjelaskan adanya variasi pada populasi dan bagaimana variasi tersebut diturunkan pada keturunannya.

2. Gena. Gen adalah unit instruksi untuk menghasilkan atau mempengaruhi suatu sifat

tertentu.b. Gen diatur di dalam kromosom di inti sel. Gen dapat dipilah-dipilah dan di

rekombinasi serta diturunkan pada keturunannya.c. Sifat gen yang dapat mengalami rekombinasi dan dapat diturunkan pada

keturunannya menyebabkan terbentuknya individu keturunan dengan sifat yang tidak persis sama dengan induknya, sehingga populasi yang terbentuk melalui reproduksi dua individu akan menghasilkan individu-individu baru dengan variasi sifat.

3. Mutasia. Perubahan pada materi genetis atau DNA suatu organisme.b. Mutasi akan menambah variasi individu dalam suatu populasi.

4. a. Variasi, evolusi, adaptif, evolusi, evolusi.b. Jika variasi baru tersebut tidak dapat menghasilkan keturunan yang fertil ketika

melakukan perkawinan dengan variasi lama.c. Mutasi akan menghasilkan variasi sifat baru dalam populasi. Jika variasi yang

dihasilkan lebih adaptif terhadap lingkungannya dibandingkan variasi lama, akan terjadi seleksi alam. Variasi baru yang lebih adaptif akan lebih mampu bertahan hidup dan akan bereproduksi, menurunkan sifat baru tersebut kepada keturunannya dan membentuk populasi dengan variasi sifat baru. Jika variasi lama tidak bisa bersaing, akan tersingkir dari populasi sehingga menghasilkan populasi dengan spesies baru.

E. Bahan Mentah Evolusi: Variasi (Hukum Weinberg)1. Tidak, karena fenotip albino diatur oleh gen yang sifatnya tetap, sehingga akan selalu

ada dan diturunkan pada keturunannya. Namun, karena sifatnya resesif, selama ada gen dominan yang menutupi gen tersebut, sifat albino tidak akan muncul. Ketika suatu perkawinan menghasilkan pasangan gen yang keduanya resesif, sifat tersebut akan muncul.

2. a. AA, normal, Aa, normal, aa, albino.b. A2 + 2Aa + a2

c. 0.02, 0.98. Frekuensi fenotip keturunan selanjutnya untuk albino adalah 0.0004 dan normal adalah 0.9996.

3. Frekuensi alel dan genotip suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi dengan kondisi tertentu.

4. Tidak, sebab perbandingan fenotip dan genotip yang dihasilkan akan selalu sama. Namun ternyata hukum Hardy-Weinberg tidak dapat berlaku di kehidupan nyata.

5. Hukum Hardy-Weinberg tidak berlaku apabila: Perubahan anggun gen karena kebetulan Terjadi arus gen secara tidak seimbang Mutasi tidak seimbang Perkawinan tidak acak

6. Jika ada perubahan lingkungan, dan ada relung atau niche yang kosong.

F. Kecenderungan Baru Teori Evolusi 1. Keterbatasan teori evolusi Darwin:

Mekanisme seleksi alam tidak selalu berjalan dalam kondisi tertentu. Darwin tidak menjelaskan mekanisme evolusi secara genetis. Darwin belum dapat menjelaskan apa yang dia sebut sebagai mata rantai yang

hilang (missing link). Teori evolusi Darwin tidak dikuatkan dengan bukti-bukti homologi molekuler.

2. Kajian dan kecenderungan baru teori evolusi adalah sebagai berikut. Mendasarkan diri pada informasi DNA. Evolusi anorganik membentuk molekul yang bereplikasi di antara populasi

molekul dalam protosel. Evolusi terbentuknya replikator yang independen sehingga terbentuknya

kromosom. Evolusi terbentuknya RNA sebagai gen sekaligus enzim menuju pemisahan

fungsi DNA dan protein dan terbentuknya DNA gen dan protein enzim. Evolusi terbentuknya sel bakteri purba, sel prokariot, dan sel eukariot. Terbentuknya koloni aseksual dalam populasi menjadi populasi seksual. Evolusi organisme sel tunggal menjadi organisme sel majemuk. Evolusi individu soliter menjadi organisasi koloni non reproduktif. Evolusi pembentukan masyarakat manusia dari kelompok primata (evolusi

bahasan dan kebudayaan). 3. Evolusi berkembang lebih kompleks dengan melibatkan berbagai aspek kehidupan

dan pengkajian dari berbagai disiplin ilmu sehingga penjelasan mengenai evolusi dapat disampaikan secara lebih komprehensif dan menyeluruh.

LKK 7.4 Mempelajari Bukti-Bukti EvolusiA. Bukti Biogeografi2. Idea. Diperkirakan dari Amerika Selatan.b. Sebab burung-burung tersebut melakukan adaptasi dengan kondisi lingkungan yang

berbeda-beda di kepulauan Galapagos.

B. Catatan Fosil

1. Faktaa. Fosil adalah sisa makhluk hidup yang pernah hidup di zaman dahulu dan sisanya

ditemukan pada zaman sekarang.2. Idea. Tidakb. Sesuai dengan catatan fosil, berurutan dari yang lebih dulu muncul adalah ikan-

amfibi-reptil-burung-mamalia.c. Ya, Sebab dari catatan fosil tampak bahwa hewan-hewan tersebut tidak muncul dalam

waktu yang bersamaan, melainkan dalam bentuk urut-urutan yang menunjukkan perkembangan.

C. Perbandingan Anatomi2. Idea. Ya, sebab semua menunjukkan adanya kemiripan struktur.b. Ya, sebab tampak bahwa perubahan struktur yang terjadi merupakan bentuk adaptasi

agar lebih sesuai dengan kondisi habitatnya.

D. Perbandingan Embriologi2. Idea. Tampak adanya kesamaan struktur pada semua embrio tersebut pada awal

perkembangannya, namun kemudian saat diferensiasi, organ yang berkembang dan yang mengalami kemunduran disesuaikan/beradaptasi dengan habitat mereka yang sudah berbeda-beda.

E. Biologi Molekuler2. Idea. Fakta yang ada belum cukup kuat untuk menjelaskan nenek moyang organisme.

Kesimpulan:Bukti biogeografi, catatan fosil, perbandingan anatomi, perbandingan embriologi, dan biologi molekuler adalah fakta-fakta yang dapat dijadikan bukti evolusi.

LKK 7.5 Memahami Asal Usul Kehidupan1. Teori Kosmozoaa. Kehidupan berasal dari tempat lain di alam semesta, yang terbawa ke bumi melalui

meteor yang jatuh.b. Tidak.c. Tidak, sebab tetap tidak menjelaskan bagaimana makhluk hidup pertama terbentuk.

2. Hipotesis Oparin dan Eksperimen Stanley Millera. Dasarnya adalah bahwa makhluk hidup tersusun atas asam amino dan molekul-

molekul organik, dan senyawa tersebut dapat dihasilkan melalui reaksi kimia senyawa-senyawa atmosfer bumi pada eksperimen Stanley Miller.

b. Tidak, sebab asam amino ataupun molekul organik yang dihasilkan pada eksperimen tidak dapat menjadi makhluk hidup.

c. Berdasarkan hasil eksperimennya, belum dapat dibuktikan dengan pasti bagaimana terbentuknya kehidupan pertama secara ilmiah.

d. Karena bumi modern sekarang sudah banyakmengandung oksigen dari fotosintesis. Oksigen menghalangi reaksi spontan pembentukan molekul organik karena oksigen menyerang ikatan kimia dan mengekstrak elektron.

e. Miller membuktikan bahwa bahan kimia biologis dapat terbentuk dari zat-zat anorganik melalui proses non biologis.

Lembar EvaluasiA. Pilihan Ganda1. e 11. e 21. c 31. c2. b 12. b 22. d 32. d3. a 13. a 23. b 33. e4. c 14. b 24. b 34. a5. b 15. a 25. b 35. b6. e 16. c 26. c 36. c7. c 17. b 27. a 37. d8. d 18. b 28. e 38. d9. b 19. a 29. b 39. c10. c 20. d 30. a 40. a

B. Jawablah Pertanyaan-Pertanyaan di bawah ini1. a. Evolusi terjadi dalam waktu yang sangat lama, melebihi rentang waktu usia hidup

manusia sehingga tidak mungkin mengamati proses evolusi secara langsung. b. Melalui penelitian ilmiah dan pengumpulan bukti-bukti yang dapat mendukung

teori, berbagai eksperimen dan diskusi dengan ahli-ahli dari berbagai disiplin ilmu lain yang dapat mendukung kebenaran teori evolusi.

2. a. Teori yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati. b. Dari air hujan yang jatuh ke kolam muncul ikan, dari tanah muncul cacing.dari kain

perca muncul tikus, dari tumpukan jerami mucul mikroorganisme. c. Adanya eksperimen-eksperimen yang berhasil mematahkan teori abiogenesis.

3. a. Amerika Selatan b. Seleksi alam merupakan hasil interaksi antara lingkungan dengan variasi yang

dimiliki organisme, dan organisme yang dihasilkan seleksi alam merupakan organisme yang beradaptasi dengan lingkungannya. Jadi, burung Finch yang beranekaragam tersebut merupakan hasil interaksi dengan lingkungan yang berbeda-beda dan merupakan adaptasi.

4. Mutasi akan menghasilkan organisme dengan sifat yang berubah dari organisme lama, sehingga menghasilkan variasi. Variasi tersebut akan mengalami seleksi, dimana variasi yang lebih adaptif akan lebih bertahan hidup dan bereproduksi, menurunkan variasi adaptif tersebut ke keturunannya sehingga membentuk poopulasi dengan variasi tersebut sementara variasi yang tidak adaptif akan tersingkir.

5. a. Miller mereaksikan senyawa-senyawa anorganik yang dinyatakan merupakan senyawa penyusun atmosfer bumi di zaman purba dalam suatu percobaan di Laboratorium. Kondisi reaksi dibuat seperti kondisi bumi zaman purba, dan hasilnya dapat terbentuk senyawa-senyawa organik seperti asam amino.

b. Memberi bukti bahwa senyawa organik penyusun makhluk hidup dapat dihasilkan dari senyawa anorganik.

6. Gambar di atas menunjukkan peristiwa seleksi alam yang menyeimbangkan individu dengan variasi sifat fenotif rata-rata. Individu dengan variasi sifat fenotip ekstrim yang tidak tahan terhadap seleksi alam akan punah sehingga yang dapat bertahan hidup adalah individu dengan variasi sifat rata-rata dalam populasi.

7. a. Protobion adalah molekul yang dihasilkan secara abiotik.b. Protobion dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba karena

menunjukkan ciri-ciri hidup, yaitu mengalami metabolisme. Protobion juga dapat mempertahankan lingkungan kimia di dalamnya dari pengaruh lingkungan luar. Protobion yang dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba disebut progenot. Progenot kemudian akan berkembang menjadi kelompok sel prokariotik.

c. Jenis dan karakterisrik protobion: Koaservat merupakan tetesan stabil yang cenderung

terbentuk pada suspensi makromolekul (polimer) yang sangat hidrofobik, dikelilingi, dan distabilkan oleh molekul air.

Mikrosfir merupakan protobion yang terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil saat didinginkan. Mikrosfir dikelilingi membran dua lapis.

Liposom merupakan protobion yang langsung terbentuk dengan sendirinya menjadi tetes-tetes kecil apabila komposisi organiknya mengandung lipid tertentu.

8. Penentuan usia fosil dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu Menaksir umur relatif, ditentukan dengan penentuan usia sedimen batuan dimana

fosil ditemukan. Tumpukan sedimen secara superposisi dapat memberi urutan informasi urutan usia fosil dengan syarat tumpukan sedimen tidak mengalami perubahan. Umur relatif juga dapat ditentukan dengan prinsip kolerasi fosil, yaitu dengan mempelajari kandungan fosil pada tiap sedimen.

Menaksir umur absolut, ditentukan berdasarkan waktu paruh atom-atom radioaktif yang terdapat pada fosil tersebut.

9. a. Spesies adalah kelompok organisme yang dapat melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan yang fertil.

b. Keadaan yang mendorong terjadinya spesiasi:c. Kondisi geografi dapat menjadi suatu batas alam. Apabila batas alam tidak dapat

dilewati, suatu populasi tidak akan dapat bertemu dengan populasi lainnya sehingga perkawinan secara alamiah tidak dapat terjadi. Kemudian batas alam dan tidak memungkinkkannya terjadi perkawinan (reproduksi) suatu populasi dengan populasi lainnya membentuk suatu kelompok individu yang bertahan di dalamnya. Jika keadaan ini berlangsung secara terus menerus maka kelompok individu yang terisolasi secara geogarafi dan terisolasi secara reproduksi tersebut dapat mengarah ke pembentukan spesies baru.

10. Jam molekuler merupakan suatu teknik yang dapat digunakan untuk jauh dekatnya kekerabatan suatu spesies dengan membandingkan protein homolog dan urutan DNA. Jam molekuler dikalibrasi dalam waktu sesungguhnya dengan cara memplot jumlah perbedaan asam amino atau nukleotida dengan waktu pada serangkaian titik cabang

evolusi yang diketahui dari catatan fosil. Rekaman itu kemudian dapat digunakan untuk menaksir waktu pemisahan spesies dan taksa yang lebih tinggi. Keabsahan jam molekuler terlatak pada asumsi bahwa laju mutasi gen dan mutasi protein yang sedang diteliti relatif konstan.

B. Ekstensi1. a. Bahwa teori hanyalah pernyataan yang belum tentu sesuai dengan kenyataan.

b. Teori dalam ilmu pengetahuan adalah suatu pernyataan yang telah terbukti kebenarannya melalui serangkaian tahapan ilmiah yang sistematis, dimulai dari adanya observasi, hipotesis, pengumpulan data dan dasar-dasar teori lain yang mendukung, eksperimen dan penelitian ilmiah, serta hasil eksperimen yang kemudian di analisis dan disimpulkan.

2. Adanya perbedaan sudut pandang dalam memahami evolusi. Perdebatan masih terjadi karena masyarakat memahami evolusi berdasarkan pemahaman dan latar belakang pengetahuannya secara terpisah.

3. Fenomena yang terjadi di ladang gandum menunjukkan adanya seleksi alam terhadap hama fungi. Pada penyemprotan pertama hampir semua hama fungi mati, tetapi ada sebagian kecil hama fungi yang bersifat lebih unggul dan mampu bertahan hidup. Hama fungi yang memiliki sifat unggul ini kemudian akan berkembang biak sehingga pada penyemprotan fungisida kedua pada dosis yang sama hanya 50% hama fungi yang mati karena populasi hama fungi yang ada memiliki sifat yang lebih unggul terhadap fungsida dibandingkan populasi sebelumnya.

4. Teori seleksi alam memerlukan genetika dan biologi molekuler untuk menerangkan mekanisme seleksi alam. Seleksi alam adalah mekanisme evolusi yang diterangkan oleh Darwin. Namun, jalannya seleksi alam adalah dengan seleksi fungsi gen. Genetika juga menjelaskan adanya variasi pada populasi dan bagaimana variasi tersebut diturunkan pada keturunannya. Sementara biologi molekuler dapat menunjukkan jauh dekatnya kekerabatan suatu spesies dengan lebih tepat.

5. Ya, dapat dikatakan seperti itu. Keberhasilan suatu kelompok dalam mendominasi kehidupan sosial dan perekonomian menunjukkan bahwa kelompok tersebut mampu berkompetisi, mampu menghadapi seleksi alam dan memiliki keunggulan dibandingkan kelompok lainnya sehingga mereka dapat menjadi kelompok yang mendominasi kehidupan sosial-ekonomi.

BAB 8 BIOTEKNOLOGIPeta KonsepKonvnesional, contoh: pembuatan tempe, pembuatan oncom, pembuatan tapai, pembuatan kecap, teknik hidroponik, domba ankon, sapi “Jersey”, pembuatan tuak.Contoh: kultur jaringan tumbuhanTeknik rekombinasi DNA, contoh: pembuatan insulin.Teknik hibridoma, contoh: produksi antibodi monoklonal.Transfer gen, contoh: domba TraceyContoh: domba Dolly.

LKK 8.1 Mengidentifikasi Produk Bioteknologi1. Proses produksi dilakukan dengan memanfaatkan makhluk hidup. Tidak selalu

melibatkan mikroorganisme, namun makhluk hidup. Mikroorganisme berperan dalam menghasilkan produk yang memiliki kualitas lebih baik dari bahan dasarnya.

2. Produk makanan atau minuman bioteknologi biasanya mengandung nutrisi lebih banyak, rasa lebih enak, contohnya yogurt selain mengandung nilai gizi yang sama dengan produk awalnya, yaitu susu, yogurt juga mengandung mikroorganisme menguntungkan yang dapat membantu proses pencernaan dalam usus.

3. Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme atau makhluk hidup untuk menghasilkan produk atau jasa dengan kualitas dan kuantitas yang lebih baik bagi kepentingan manusia.

4. Kultur jaringan tumbuhan, kultur jaringan hewan, kloning, transfer gen, rekayasa genetika.

5. Cabang ilmu biologi yang berperan dalam menghasilkan produk bioteknologi, di antaranya: Mikrobiologi, pengetahuan tentang sifat dan struktur mikroba

dapat mendukung kemajuan bioteknologi. Biologi sel, pengetahuan mengenai sifat dan struktur sel akan

mendukung aplikasi bioteknologi. Pengetahuan mengenai sifat protoplasma suatu sel yang dapat berfusi dengan protolasma sel lain pada spesies yang sama, bermanfaat bagi aplikasi fusi sel di bidang pemuliaan tanaman.

Genetika, pemahaman mengenai bentuk dan karakteristik materi pewaris sifat, yaitu DNA (gen) akan membantu percepatan kemajuan bioteknologi.

Biokimia, dengan biokimia, ahli bioteknologi memperlakukan makhluk hidup sebagai bahan kimia yang dapat dipadukan dan direkayasa.

LKK 8.2 Mengidentifikasi Bioteknologi Konvensional dan ModernA. Bioteknologi Konvensional1. Rhizopus sp., Thiobacillus ferrooxidans, Penicillium sp., dapat menghasilkan suatu

produk bioteknologi.

2. Contoh penerapan bioteknologi konvensional. Penerapan bioteknologi konvensional di bidang pangan.

No. Contoh Penerapan1.2.

3.

Pembuatan tempe dari kedelai dengan menggunakan jamur Rhizopus.Oncom dibuat dari ampas kedelai dengan menggunakan jamur Neurospora sitophila.Kecap dibuat dari kacang kedelai dengan menggunakan jamur Aspergillus.

Penerapan bioteknologi konvensional di bidang pertanian dan peternakan.No. Contoh Penerapan1.

2.

3.

Hidroponik merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam.Domba ankon merupakan domba berkaki pendek dan bengkok, sebagai hasil mutasi alami.Sapi ”Jersey” yang diseleksi manusia agar menghasilkan krim yang lebih banyak.

Penerapan bioteknologi konvensional di bidang kesehatan.No. Contoh Penerapan1.

2.

Antibiotik yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur.Vaksin, merupakan mikroorganisme atau bagian dari mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan dan bermanfaat untuk meningkatkan imunitas tubuh.

3. Keterbatasan kuantitas produksi dan produk makanan atau minuman yang dihasilkan relatif tidak tahan lama jika disimpan.

B. Bioteknologi Modern1. - DNA adalah suatu molekul asam nukleat berbentuk heliks ganda yang mampu

bereplikasi dan menentukkan struktur protein yang diwariskan.- Gen adalah satuan informasi genetik yang terdiri atas urutan nukleotida spesifik

dalam DNA atau RNA.- Rekombinasi DNA adalah molekul DNA yang dibuat secara in vitro dengan

segmen-segemen DNA berasal dari sumber yang berlainan.2. Rekayasa genetika, bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa

genetika, selain memanfaatkan prinsip dasar mikrobiologi dan biokimia.3. Contoh penerapan bioteknologi modern.

Penerapan bioteknologi konvensional di bidang pangan.No. Contoh Penerapan1. Tomat hasil manipulasi genetika bersifat tidak cepat matang, tahan

lama, dan tidak cepat busuk.

2. Kadar pati pada kentang produk rekayasa genetika 20% lebih tinggi dibandingkan kentang biasa.

Penerapan bioteknologi konvensional di bidang pertanian dan peternakan.No. Contoh Penerapan1.

2.

3.

4.

Tanaman jagung dan kapas yang resisten terhadap penyakit gen tertentu.Tanaman kedelai tengger dan kedelai hijau camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi diperoleh dari radiasi seleksi biji-biji kedelai.Pembelahan embrio secara fisik mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi, kuda.Ternak unggul hasil manipulasi genetik.

Penerapan bioteknologi konvensional di bidang kesehatan.No. Contoh Penerapan1.

2.

Hormon pertumbuhan somatotropin yang dihasilkan oleh Escherichia coli.Manipulasi produk vaksin dengan menggunakan E. coli agar lebih efisien.

4. Perlu dikaji ulang dampak penerapan bioteknologi modern terhadap lingkungan, keseimbangan ekosistem, penerapan bioteknologi modern juga umumnya memerlukan biaya yang tidak sedikit.

LKK 8.3 Mempelajari Peningkatan Kesejahteraan Manusia melalui BioteknologiA. Teknik Kloning1. Klon adalah organisme individu tunggal yang secara genetik identik dengan individu

lain atau keturunan individu atau sel yang identik secara genetik.a. Kultur jaringan tumbuhan adalah bentuk perbanyakan tumbuhan secara vegetatif

dengan memanipulasi jaringan somatik tumbuhan pada medium tertentu di dalam kutur aseptik dengan lingkungan terkontrol.

b. Keuntungan memperbanyak tanaman dengan teknik kultur jaringan: Menghasilkan tanaman baru dalam jumlah yang banyak dan

dalam waktu singkat. Menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat fisiologi dan

morfologi yang sama persis dengan induknya. Menghasilkan tanaman bebas penyakit dari tanaman induk yang

terkena penyakit dengan megambil bagian tumbuhan induk yang sehat.sc. Karena sifat tanaman baru yang dihasilkan sama persis dengan induknya maka

lebih rentan terserang hama atau penyakit yang juga menyerang tanaman induk.2. a. Sel sperma yang diambil dari sapi jantan terbaik dan sel telur dari sapi betina

terbaik ditemukan di cawan petri sehingga terjadi fertilisasi. Sel-sel embrio hasil fertilisasi kemudian dipisahkan menjadi beberapa bagian dan ditanamkan dalam rahim sapi-sapi betina dewasa lainnya sehingga akan dihasilkan keturunan-keturunan dengan sifat sama seperti induknya.

b. Agar diperoleh keturunan dengan sifat terbaik.c. Peluang untuk memperoleh keturunan dengan sifat unggul jauh lebih tinggi jika

keturunan dikloning dari induk sapi yang bersifat unggul. Sementara peluang mendapat keturunan unggul lebih kecil jika dilakukan dengan penyilangan konvensional.

B. Teknik Rekombinasi DNA1. a. Insulin berfungsi mengatur metabolisme gula dalam tubuh manusia. Insulin

diproduksi oleh pankreas.b. Diabetes melitus disebabkan tubuh tidak mampu memproduksi insulin dalam

jumlah yang dibutuhkan. Akibatnya kadar gula dalam darah tinggi. Seorang penderita diabetes akut harus mendapat suntikan insulin setiap hari.

c. Sebab insulin hanya dapat diperoleh dari sapi atau babi, sementara jumlah penderita diabetes yang membutuhkan insulin cukup banyak sehingga diperlukan sapi dan babi dalam jumlah besar.

2. a. Enzim restriksi adalah enzim yang dapat mengenal dan memotong secara kimiawi tempat-tempat khusus di sepanjang sebuah molekul DNA, enzim ligase adalah enzim yang dapat menggabungkan potongan DNA dari satu gen dengan potongan DNA gen lain.

b. Gen pengkode produksi insulin, ligase.c. Gen asing (gen pengkode produksi insulin), plasmid rekombinan.e. Insulin yang dihasilkan lebih baik daripada insulin hewani dan biaya produksinya

jauh lebih murah.

C. Teknik HibridomaSifat sel bastar adalah memiliki sifat gabungan dari kedua sel induknya.1. a. Antibodi, sel limfosit B

b. - Antibodi diperoleh dengan menyuntikkan molekul asing yang merupakan antigen-antigen ke tubuh mencit sehingga mencit memproduksi sel limfosit B yang menghasilkan antibodi. Antibodi tersebut kemudian diekstrak sehingga didapatkan antibodi campuran yang dapat mengenali antigen-antigen yang telah disuntikkan ke tubuh mencit.

- Kelemahannya adalah antibodi yang dihasilkan heterogen, artinya tidak mengenali satu jenis antigen saja secara spesifik.

2. a. Antibodi diproduksi dengan menyuntikkan molekul asing ke tubuh mencit sehingga terproduksi sel-sel limfosit B. Sel limfosit B kemudian difusi dengan sel mieloma yang memiliki kemampuan membelah tak terbatas sehingga dihasilkan sel hibridoma. Sel-sel hibridoma ini dapat dikultur dan membentuk klon-klon sel limfosit B yang memproduksi antibodi spesifik terhadap satu jenis antigen.

b. Keuntungannya adalah dapat dihasilkan antibodi monoklonal, yaitu yang spesifik terhadap satu jenis antigen.

D. Transfer Gen pada Hewan dan Tumbuhan Transfer gen Tumbuhan

1. a. Agen yang digunakan untuk mentransfer DNA di dalam rekayasa genetik.

b. Karena Agrobacterium mampu menyisipkan plasmidnya sendiri ke dalam kromosom tanaman.

2. Transfer gen dilakukan dengan cara menyisipkan gen penghasil toksin milik Bacillus thuringiensis ke plasmid bakteri Agrobacterium tumefaciens. Selanjutnya, bakteri A. tumefaciens diinjeksikan ke tumbuhan. Di sel-sel tumbuhan, bakteri tersebut akan menyisipkan plasmidnya ke dalam DNA tumbuhan sehingga gen penghasil toksin ikut bergabung dengan DNA tumbuhan.

3. Memiliki sifat suatu gen tertentu yang disisipkan. Pada contoh di atas, tumbuhan transgenik dapat menghasilkan toksin yang dapat berperan sebagai insektisida.

Transfer gen hewan1. Transfer gen dilakukan dengan menyisipkan gen asing yang ingin di transfer ke

sel telur hewan yang diinginkan yang telah dibuahi. Gen tersebut akan menyisip ke dalam kromosom sel tersebut, dan saat sel melakukan pembelahan mitosis untuk membentuk individu baru, kromosom yang telah disisipi gen asing tersebut ikut bereplikasi dan menghasilkan individu dengan sel-sel tubuh yang mengandung gen asing tersebut.

2. Kelebihannya adalah sapi tersebut memiliki gen pengkode protein ATT dari manusia yang memiliki khasiat sebagai obat untuk penyakit tertentu.

Keuntungannya adalah dapat dihasilkan hewan atau tumbuhan dengan sifat unggul yang dapat dimanfaatkan untuk manusia.

Menimbulkan alergi, rusaknya ekosistem, dan hilangnya plasma nutfah.

E. Kloning dengan Transfer Inti1. Upaya untuk memproduksi jumlah individu yang secara genetik identik.2. Teknik kloning dengat ransfer inti dilakukan dengan menggunakan satu sel telur yang

telah dirusak nukleusnya dan kemudian digabungkan atau di fusi dengan sel tubuh/somatik yang memiliki inti. Sel telur tersebut kemudian distimulasi untuk membelah sehingga membentuk embrio. Embrio kemudian ditanamkan pada rahim individu yang digunakan sebagai induk pengganti sehingga kemudian dilahirkan individu dengan sifat persis seperti satu induk asalnya, yaitu iindividu yang diambil sel somatiknya.

3. Benar, sebab kromosom pada inti sel yang berisi informasi genetik hanya berasal dari satu sel induk.

4. Permasalahan yang akan timbul mungkin lebih menyangkut masalah moral dan etika.

Jawaban mengenai organisme imajiner dapat beragam sesuai dengan hasil pemikiran siswa, tetapi jawaban harus rasional dan teknik-teknik yang digunakan sesuai dengan prinsip dasar bioteknologi.

LKK 8.4 Mempelajari Bioteknologi Tanaman melalui Teknik Kultur JaringanPertanyaan1. Gula sebagai sumber energi (nutrisi utama) bagi jaringan tumbuhan; pupuk sebagai

sumber mineral; hormon berperan untuk pertumbuhan dan diferensiasi jaringan tumbuhan yang dikultur.

2. Untuk mencegah kontaminasi.

3. Jawaban sesuai dengan hasil pengamatan siswa. Seharusnya muncul kalus, yaitu massa sel yang belum terdiferensiasi yang berasal dari potongan jaringan tumbuhan yang terdiri dari sejumlah kecil sel pada medium kultur yang sesuai. Kalus ini dapat terdiferensiasi menjadi daun, akar, batang, dan tanaman utuh.

Lembar EvaluasiA. Pilihan Ganda1. c 11. e 21. d2. c 12. a 22. d3. e 13. d 23. c4. b 14. e 24. a5. b 15. c 25. a6. e 16. c 26. a7. b 17. c 27. a8. b 18. b 28. b9. d 19. c 29. e10. a 20. a 30. d

B. Jawablah Pertanyaan-Pertanyaan di bawah ini1. Bioteknologi adalah teknik pemanfaatan organisme atau makhluk hidup untuk

menghasilkan produk atau jasa bagi kepentingan manusia. Bioteknologi tradisional memanfaatkan organisme melalui sifat-sifat alami yang dimiliki organisme tersebut, sementara bioteknologi modern menggunakan organisme yang telah direkaya secara genetik sehingga memiliki sifat sesuai keinginan manusia.

2. Sebab tempe dibuat dengan menggunakan mikroorganisme, yaitu kapang Rhizopus yang menggunakan kedelai sebagai sumber nutrisi untuk pertumbuhannya sehingga dapat membentuk hifa-hifa yang melekat pada biji-biji kedelai dan membentuk struktur kompak yang kita sebut tempe.

3. Protein sel tunggal adalah makanan kaya nutrisi yang berasal dari mikroorganisme. Produksinya dilakukan dengan menumbuhkan atau membiakkan mikroorganisme dalam suatu substrat yang mengandung nutrisi untuk pertumbuhannya, misalnya ampas buah atau sirup, sehingga dihasilkan populasi mikroorganisme tersebut dalam julah besar. Sel-sel mikroorganisme tersebut mengandung protein yang tinggi yang merupakan nutrisi bagi manusia. Karena yang ditumbuhkan adalah mikroorganisme, proses produksi protein akan berlangsung jauh lebih cepat, bahan yang digunakan lebih murah, dan populasi sel yang dihasilkan sangat banyak.

4. Antibiotik merupakan suatu senyawa yang dihasilkan suatu mikroorganisme, umumnya jamur, yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain umumnya bakteri. Antibiotik yang digunakan sebagai obat umumnya memiliki cara kerja menyisip ke sel bakteri sehingga mengganggu proses biosintesis komponen penysusun sel-sel bakteri, sehingga sel bakteri akan hancur. Jadi, bila berbagai penyakit tersebut disebabkan oleh infeksi bakteri, antibiotik dapat digunakan untuk membunuh bakteri-bakteri tersebut.

5. Bibit tersebut dapat dihasilkan dalam jumlah banyak dan cepat dengan kultur jaringan.

6. Bioteknologi modern berkembang setelah ditemukannya pengetahuan akan DNA. Semakin berkembangnya pemahaman akan DNA menyebabkan manusia pada akhirnya dapat merekayasa DNA suatu organisme untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan.

7. a. Kloning adalah proses menghasilkan suatu individu yang memiliki sifat sama persis dengan satu induknya melalui teknologi.

b. Kloning dengan transfer inti. Hal tersebut kontroversial karena dengan dapat dilakukannya kloning dengan transfer inti tersebut, ternyata suatu individu dapat dihasilkan hanya dengan menggunakan satu sel gamet, dan sifat yang dimiliki akan persis dengan satu induknya, bukan sifat gabungan dua induk.

8. a. Prinsipnya adalah fusi sel limfosit penghasil antibodi dengan sel-sel tumor sehingga menghasilkan sel hibridoma yang memiliki kemampuan membelah tak terbatas sehingga dapat dikultur untuk menghasilkan antibodi monoklonal.

b. Dengan teknik hibridoma, antibodi yang dihasilkan sifatnya spesifik terhadap satu jenis antigen sehingga lebih efektif untuk mengobati penyakit.

9. Caranya dengan melakukan kloning embrio.10. a. Protein memanfaatkan nitrogen dengan cara mengikat nitrogen dalam bentuk

NH3.b. Tumbuhan bersimbiosis dengan bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen dalam

bentuk N2 dari udara menjadi nitrogen dalam bentuk NH3 sehingga dapat digunakan tumbuhan.

c. Tanaman dapat menghasilkan pupuk sendiri dengan melakukan transfer gen, yaitu penyisipan gen yang dapat memunculkan sifat tersebut ke sel tumbuhan yang kemudian dikultur menghasilkan tanaman-tanaman dengan sifat tersebut.

C. Ekstensi1. Jawaban dapat beragam sesuai dengan hasil pemikiran siswa. Tapi di antaranya siswa

dapat mengusulkan keterlibatan Indonesia dengan menyediakan beragam gen (bank plasma nutfah). Indonesia memiliki keanekaragaman hayati yang tinggi sehingga memiliki plasma nutfah yang lebih tinggi dan berbagai sifat organisme yang beragam sehingga memiliki gen dengan berbagai sifat yang mungkin suatu saat dibutuhkan untuk tujuan tertentu.

2. Pada bulan juli 1998 para peneliti di Hawaii melaporkan telah melakukan pengklonan lebih dari 50 ekor tikus dengan menggunakan nukleus dari sel-sel ovarium dan metode yang sama dengan metode yang digunakan pada saat mengklon domba Dolly.

3. Tanaman kapas Bt selain menyebabkan matinya hama ulat yang memakannya, juga diduga menyebabkan larva kupu-kupu lain ikut mati. Gangguan terhadap kondisi normal lingkungan dapat menyebabkan terganggunya ekosistem.

4. Masalah etika dan moral yang muncul berkaitan dengan rekayasa genetika manusia, di antaranya: Tersedianya bank sperma menimbulkan masalah ketidakjelasan silsilah dari

seorang anak karena pendonor sperma dijaga kerahasiaannya. Apa yang akan terjadi bila suatu hari si anak bertemu dan menikah dengan ”ayah”-nya (pendonor sperma) yang tidak diketahuinya.

Memperoleh peta komplet dari genom manusia akan menimbulkan pertanyaan etika yang penting, siapakah yang berhak mempelajari gen orang lain?

Bagaimanakah informasi ini harusnya digunakan? Apakah genom seseorang akan dijadikan suatu faktor dalam menilai kesesuain pekerjaan?

Apakah layak mengklon manusia atau bagian tubuh manusia yang sudah meninggal?

Apakah layak menggugurkan kandungan karena kita sudah mengetahui janin yang kita kandung membawa sifat yang tidak kita inginkan atau terdeteksi berpeluang mengidap penyakit tertentu?