Membedah Konsep Biologi Kelas XI Semester 2: Panduan Lengkap Soal dan Pembahasan

Semester 2 kelas XI jenjang SMA/MA biasanya berfokus pada topik-topik yang lebih mendalam dan kompleks dalam dunia biologi. Materi-materi ini menjadi fondasi penting untuk pemahaman biologi tingkat lanjut di kelas XII dan seterusnya. Oleh karena itu, penguasaan materi ini sangat krusial bagi setiap siswa.

Artikel ini dirancang untuk membantu Anda mempersiapkan diri menghadapi ujian atau sekadar memperdalam pemahaman mengenai materi Biologi Kelas XI Semester 2. Kami akan menyajikan beberapa contoh soal yang mencakup berbagai topik penting, lengkap dengan pembahasan mendalam yang akan memandu Anda memahami setiap konsep.

Topik-Topik Utama yang Umum Ditemukan di Kelas XI Semester 2:

Sebelum masuk ke contoh soal, mari kita ulas secara singkat topik-topik yang seringkali menjadi fokus di semester ini:

1. Sistem Reproduksi pada Tumbuhan dan Hewan: Meliputi reproduksi generatif dan vegetatif pada tumbuhan, serta sistem reproduksi pada hewan, termasuk gametogenesis, fertilisasi, dan perkembangan embrio.
2. Pola Pewarisan Sifat (Genetika): Konsep dasar genetika seperti hukum Mendel, persilangan monohibrida, dihibrida, penyimpangan semu hukum Mendel (polimeri, poligenik, epistasis-hipostasis, gen komplementer, gen lethal), serta pewarisan sifat terkait kromosom seks.
3. Evolusi: Teori evolusi Darwin, bukti-bukti evolusi (fosil, anatomi perbandingan, embriologi perbandingan, fisiologi, biogeografi, domestikasi), mekanisme evolusi (seleksi alam, mutasi, hanyutan genetik), serta speiasi.
4. Biologi Lingkungan (Ekologi): Konsep dasar ekologi, komponen ekosistem (biotik dan abiotik), aliran energi dan daur materi, interaksi antar organisme (predasi, kompetisi, simbiosis), serta dinamika populasi.

Mari kita mulai dengan contoh soal yang mencakup berbagai topik tersebut.

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal 1: Sistem Reproduksi Tumbuhan

Seorang siswa mengamati bunga sepatu ( Hibiscus rosa-sinensis ) dan menemukan bahwa bunga tersebut memiliki kelopak, mahkota, benang sari, dan putik. Berdasarkan strukturnya, bagaimana bunga sepatu diklasifikasikan dalam hal reproduksi? Jelaskan proses penyerbukan dan pembuahannya!

Pembahasan:

Bunga sepatu memiliki kelopak, mahkota, benang sari (alat kelamin jantan), dan putik (alat kelamin betina) dalam satu bunga. Struktur ini mengindikasikan bahwa bunga sepatu termasuk dalam kategori bunga sempurna atau hermafrodit. Bunga sempurna memiliki alat kelamin jantan (androseum) dan alat kelamin betina (ginoesium) sekaligus.

Proses Penyerbukan:

Penyerbukan adalah peristiwa jatuhnya serbuk sari ke kepala putik. Bunga sepatu dapat mengalami berbagai jenis penyerbukan, antara lain:

• Penyerbukan sendiri (autogami): Serbuk sari dari benang sari bunga yang sama jatuh ke kepala putik bunga yang sama.
• Penyerbukan tetangga (geitonogami): Serbuk sari dari benang sari bunga lain pada tanaman yang sama jatuh ke kepala putik bunga lain.
• Penyerbukan silang (allogami): Serbuk sari dari benang sari bunga tanaman lain yang sejenis jatuh ke kepala putik bunga.
• Penyerbukan bastar (hibridoma): Serbuk sari dari benang sari bunga tanaman dari spesies yang berbeda (tetapi masih dalam satu genus atau famili yang sama) jatuh ke kepala putik bunga.

Umumnya, bunga sepatu lebih sering mengalami penyerbukan sendiri atau penyerbukan tetangga karena letak benang sari yang dekat dengan putiknya. Agen penyerbukannya bisa berupa angin (anemogami), serangga (entomogami), hewan lain (zoogami), atau bahkan air (hidrogami), meskipun anemogami dan entomogami lebih umum untuk bunga sepatu.

Proses Pembuahan:

Setelah serbuk sari jatuh di kepala putik dan berkecambah, akan terbentuk buluh serbuk sari yang tumbuh menuju bakal buah. Di dalam bakal buah terdapat bakal biji yang berisi sel telur.

1. Perkecambahan Serbuk Sari: Serbuk sari yang mengandung inti generatif akan membentuk buluh serbuk sari.
2. Perjalanan Buluh Serbuk Sari: Buluh serbuk sari tumbuh melalui tangkai putik menuju bakal buah.
3. Fertilisasi Ganda (pada Tumbuhan Berbunga): Di dalam bakal biji, inti generatif akan membelah menjadi dua inti generatif.
   • Satu inti generatif akan membuahi sel telur, membentuk zigot yang akan berkembang menjadi embrio.
   • Inti generatif kedua akan bersatu dengan inti kandung lembaga sekunder, membentuk endosperma yang berfungsi sebagai cadangan makanan bagi embrio.

Dengan demikian, bunga sepatu mengalami pembuahan ganda, yang merupakan ciri khas tumbuhan berbunga (Angiospermae).

Soal 2: Pola Pewarisan Sifat (Genetika)

Pada tanaman kacang ercis, sifat biji bulat (B) dominan terhadap biji keriput (b), dan warna kuning (K) dominan terhadap warna hijau (k). Jika tanaman kacang ercis bergenotipe BbKK disilangkan dengan tanaman bergenotipe bbkk, tentukan genotipe dan fenotipe keturunannya pada generasi F1!

Pembahasan:

Mari kita analisis persilangan ini menggunakan hukum Mendel.

• Parental (P): BbKK (biji bulat, warna kuning) x bbkk (biji keriput, warna hijau)

1. Menentukan Gamet dari Masing-masing Induk:

• Induk BbKK: Gamet yang terbentuk adalah BK dan bK (karena sifat K dominan dan K keduanya homozigot, hanya menghasilkan gamet K).
• Induk bbkk: Gamet yang terbentuk adalah bk.

2. Menyusun Kotak Punnett:

Kita akan menyusun kotak Punnett untuk melihat kombinasi gamet pada generasi F1.

	BK	bK
bk	BbKk	bbKk

3. Menentukan Genotipe Keturunan F1:

Dari kotak Punnett, kita dapat melihat bahwa semua keturunan pada generasi F1 memiliki genotipe BbKk dan bbKk.

• BbKk : 1/2
• bbKk : 1/2

4. Menentukan Fenotipe Keturunan F1:

Sekarang kita tentukan fenotipe berdasarkan genotipe:

• BbKk:

  • Genotipe Bb menunjukkan fenotipe biji bulat (karena B dominan terhadap b).
  • Genotipe Kk menunjukkan fenotipe warna kuning (karena K dominan terhadap k).
  • Jadi, fenotipe BbKk adalah biji bulat warna kuning.

• bbKk:

  • Genotipe bb menunjukkan fenotipe biji keriput.
  • Genotipe Kk menunjukkan fenotipe warna kuning.
  • Jadi, fenotipe bbKk adalah biji keriput warna kuning.

Kesimpulan:

• Genotipe F1: 50% BbKk dan 50% bbKk.
• Fenotipe F1: 50% biji bulat warna kuning dan 50% biji keriput warna kuning.

Analisis Tambahan (Penyimpangan Semu Hukum Mendel):

Soal ini sebenarnya lebih sederhana karena persilangan dihibrida biasa. Namun, jika soalnya dimodifikasi sedikit, misalnya salah satu genotipe induknya berbeda, kita bisa melihat penyimpangan semu. Contoh, jika persilangan adalah BbKk x BbKk, maka F1 akan menghasilkan rasio fenotipe 9:3:3:1. Namun, jika ada interaksi gen seperti epistasis atau polimeri, rasio ini akan berubah.

Soal 3: Evolusi

Jelaskan konsep seleksi alam menurut Charles Darwin! Berikan contoh bagaimana seleksi alam dapat menyebabkan perubahan pada populasi suatu organisme!

Pembahasan:

Konsep seleksi alam adalah salah satu pilar utama teori evolusi yang dikemukakan oleh Charles Darwin. Inti dari seleksi alam adalah bahwa individu-individu dalam suatu populasi yang memiliki sifat-sifat yang lebih menguntungkan untuk bertahan hidup dan bereproduksi di lingkungannya, cenderung akan mewariskan sifat-sifat tersebut kepada generasi berikutnya. Akibatnya, dari generasi ke generasi, sifat-sifat yang menguntungkan akan semakin umum dalam populasi, sementara sifat-sifat yang kurang menguntungkan akan semakin berkurang.

Darwin merumuskan seleksi alam berdasarkan beberapa observasi kunci:

1. Variasi: Dalam setiap populasi, individu-individu menunjukkan variasi sifat. Tidak ada dua individu yang persis sama.
2. Heritabilitas: Banyak dari variasi sifat ini dapat diwariskan dari orang tua kepada keturunannya.
3. Perjuangan untuk Bertahan Hidup (Struggle for Existence): Organisme menghasilkan keturunan lebih banyak daripada yang dapat bertahan hidup dan bereproduksi. Hal ini menyebabkan persaingan untuk sumber daya yang terbatas (makanan, ruang, pasangan) dan perjuangan melawan predator, penyakit, serta kondisi lingkungan yang buruk.
4. Kebugaran (Fitness): Individu dengan sifat-sifat yang lebih sesuai dengan lingkungannya memiliki peluang lebih besar untuk bertahan hidup, bereproduksi, dan menghasilkan keturunan yang lebih banyak. Konsep "kebugaran" dalam biologi evolusioner merujuk pada kemampuan organisme untuk mewariskan gennya ke generasi berikutnya.

Mekanisme Seleksi Alam:

Seleksi alam bekerja melalui proses berikut:

• Variasi dalam Populasi: Ada perbedaan sifat antar individu.
• Tekanan Lingkungan: Lingkungan memberikan tantangan (misalnya, predator, perubahan iklim, ketersediaan makanan).
• Survival of the Fittest: Individu yang memiliki sifat yang lebih baik dalam menghadapi tekanan lingkungan memiliki peluang lebih besar untuk bertahan hidup.
• Reproduksi Diferensial: Individu yang bertahan hidup lebih mungkin untuk bereproduksi dan mewariskan gen mereka.
• Perubahan Frekuensi Gen: Seiring waktu, frekuensi gen yang bertanggung jawab atas sifat-sifat menguntungkan akan meningkat dalam populasi.

Contoh Seleksi Alam pada Populasi Jerapah:

Salah satu contoh klasik yang sering digunakan untuk menjelaskan seleksi alam adalah evolusi leher jerapah.

• Situasi Awal: Di masa lalu, nenek moyang jerapah mungkin memiliki variasi panjang leher. Ada yang berleher lebih pendek, ada yang berleher lebih panjang.
• Tekanan Lingkungan: Jika sumber makanan utama adalah daun-daun di pohon yang tinggi, maka jerapah dengan leher yang lebih panjang akan memiliki keuntungan.
• Survival of the Fittest: Jerapah berleher panjang lebih mampu mencapai makanan di pohon yang tinggi, sehingga mereka lebih mungkin untuk bertahan hidup dan tidak mati kelaparan dibandingkan jerapah berleher pendek.
• Reproduksi Diferensial: Jerapah yang bertahan hidup lebih banyak kesempatan untuk bereproduksi dan mewariskan gen leher panjangnya kepada keturunannya.
• Perubahan Frekuensi Gen: Seiring berjalannya waktu, generasi demi generasi, populasi jerapah akan semakin didominasi oleh individu-individu berleher panjang. Lama-kelamaan, leher jerapah akan menjadi semakin panjang seperti yang kita lihat saat ini.

Contoh Lain:

• Bakteri resisten antibiotik: Paparan antibiotik memberikan tekanan seleksi. Bakteri yang secara kebetulan memiliki mutasi yang membuatnya resisten terhadap antibiotik akan bertahan hidup dan berkembang biak, sementara bakteri yang rentan akan mati. Akibatnya, populasi bakteri menjadi semakin resisten terhadap antibiotik.
• Warna pada serangga: Serangga yang warnanya menyatu dengan lingkungannya (kamuflase) lebih sulit ditemukan oleh predator. Mereka memiliki peluang lebih besar untuk bertahan hidup dan bereproduksi, sehingga warna kamuflase menjadi lebih umum dalam populasi serangga tersebut.

Seleksi alam adalah mekanisme utama yang mendorong evolusi, yang menyebabkan adaptasi organisme terhadap lingkungannya dan keragaman hayati yang kita lihat di Bumi.

Soal 4: Biologi Lingkungan (Ekologi)

Jelaskan konsep aliran energi dalam ekosistem! Mengapa energi berkurang pada setiap tingkat trofik? Jelaskan pula apa yang dimaksud dengan daur biogeokimia dan berikan contohnya!

Pembahasan:

Konsep Aliran Energi dalam Ekosistem:

Energi adalah kekuatan pendorong utama bagi semua proses kehidupan dalam ekosistem. Aliran energi dalam ekosistem dimulai dari sumber energi utama, yaitu Matahari.

1. Produsen (Tingkat Trofik I): Tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri adalah produsen yang mampu mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Energi kimia ini tersimpan dalam bentuk senyawa organik (karbohidrat, lemak, protein).
2. Konsumen Primer (Tingkat Trofik II): Herbivora memakan produsen. Energi kimia yang tersimpan dalam produsen berpindah ke konsumen primer.
3. Konsumen Sekunder (Tingkat Trofik III): Karnivora atau omnivora memakan konsumen primer. Energi berpindah lagi ke tingkat trofik ini.
4. Konsumen Tersier (dan seterusnya): Karnivora yang memakan konsumen sekunder, dan seterusnya.
5. Dekomposer (Pengurai): Bakteri dan jamur mengurai organisme mati dari semua tingkat trofik, mengembalikan nutrisi ke tanah atau air, tetapi energi kimia yang tersimpan dalam organisme tersebut sebagian besar dilepaskan sebagai panas.

Mengapa Energi Berkurang pada Setiap Tingkat Trofik?

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah bentuknya. Ketika energi berpindah dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya, sebagian besar energi tersebut hilang atau terurai dalam bentuk panas melalui proses metabolisme organisme.

• Setiap organisme membutuhkan energi untuk menjalankan fungsi kehidupannya: bergerak, tumbuh, mempertahankan diri, bereproduksi, dan lain-lain. Energi ini sebagian besar diubah menjadi panas melalui respirasi seluler.
• Hanya sebagian kecil dari energi yang dikonsumsi oleh suatu organisme yang dapat diasimilasi dan disimpan dalam biomassa (jaringan tubuh) yang kemudian dapat dimakan oleh organisme di tingkat trofik berikutnya.
• Sebagai aturan umum, hanya sekitar 10% dari energi yang tersedia pada satu tingkat trofik yang ditransfer ke tingkat trofik berikutnya. Sisa 90% hilang sebagai panas. Prinsip ini dikenal sebagai Aturan 10%.

Karena penurunan energi yang signifikan di setiap tingkatan, piramida energi dalam ekosistem selalu berbentuk piramida yang kokoh, dengan basis terluas (produsen) dan puncak yang menyempit (konsumen puncak). Ini membatasi jumlah tingkatan trofik yang bisa ada dalam suatu ekosistem.

Daur Biogeokimia:

Daur biogeokimia adalah siklus pergerakan unsur-unsur kimia penting bagi kehidupan (seperti karbon, nitrogen, fosfor, air, oksigen) melalui komponen biotik (organisme hidup) dan abiotik (lingkungan fisik seperti atmosfer, litosfer, hidrosfer) di Bumi. Daur ini memastikan ketersediaan unsur-unsur tersebut secara terus-menerus untuk digunakan oleh organisme.

Contoh Daur Biogeokimia: Daur Karbon

Daur karbon adalah siklus bagaimana atom karbon bergerak melalui atmosfer, lautan, daratan, dan organisme hidup.

• Fotosintesis: Tumbuhan menyerap karbon dioksida (CO2) dari atmosfer dan mengubahnya menjadi senyawa organik (gula) menggunakan energi matahari. Ini adalah cara utama karbon masuk ke dalam rantai makanan.
• Respirasi: Organisme (termasuk tumbuhan dan hewan) melepaskan CO2 kembali ke atmosfer melalui proses respirasi.
• Konsumsi: Karbon berpindah dari produsen ke konsumen saat hewan memakan tumbuhan atau hewan lain.
• Dekomposisi: Saat organisme mati, dekomposer (bakteri dan jamur) menguraikan materi organik, melepaskan karbon kembali ke atmosfer dalam bentuk CO2, atau ke tanah dan air.
• Pembakaran: Pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas alam) dan kebakaran hutan melepaskan sejumlah besar karbon ke atmosfer dalam bentuk CO2.
• Laut: Lautan berperan sebagai penyerap dan pelepas karbon dioksida. CO2 larut dalam air laut, dan digunakan oleh organisme laut untuk fotosintesis atau disimpan dalam sedimen.

Daur karbon sangat penting untuk menjaga keseimbangan konsentrasi CO2 di atmosfer, yang merupakan gas rumah kaca dan berperan dalam regulasi iklim global.

Contoh Daur Biogeokimia Lainnya:

• Daur Nitrogen: Melibatkan berbagai proses seperti fiksasi nitrogen, nitrifikasi, asimilasi, amonifikasi, dan denitrifikasi, yang mengubah nitrogen dari atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan dan kemudian didaur ulang.
• Daur Air (Hidrologi): Melibatkan evaporasi, transpirasi, kondensasi, presipitasi, dan infiltrasi, yang menggerakkan air melalui atmosfer, permukaan bumi, dan di bawah tanah.
• Daur Fosfor: Siklus yang relatif lambat di mana fosfor berpindah dari batuan ke tanah, air, dan organisme hidup, kemudian kembali ke sedimen.

Penutup:

Mempelajari contoh soal dan pembahasannya adalah cara yang efektif untuk menguji pemahaman Anda tentang materi Biologi Kelas XI Semester 2. Pastikan Anda tidak hanya menghafal jawaban, tetapi benar-benar memahami logika di balik setiap langkah penyelesaian. Teruslah berlatih dengan berbagai jenis soal, dan jangan ragu untuk bertanya kepada guru atau teman jika ada materi yang masih belum jelas. Semoga sukses dalam studi Anda!