Kumpulan Soal dan Jawaban Olimpiade Biologi: Biologi Sel Molekuler, Mikrobiologi & Bioteknologi

loading...
Kumpulan Soal dan Jawaban Olimpiade Biologi: Biologi Sel Molekuler, Mikrobiologi & Bioteknologi. Berikut ini kumpulan soal dan jawaban olimpiade biologi sebagaimana kami kutipkan dari buku International Biology Olympiad, Soal dan Pembahasan, Tim Olimpiade Biologi Indonesia:

Pada soal dan pemabahasan Olimpiade Biologi ini, berisi materi antara lain sebagai berikut:
  • Biologi Sel Molekuler, Mikrobiologi & Bioteknologi 
  • Morfologi, Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan
  • Morfologi, Anatomi dan Fisiologi Hewan
  • Etologi
  • Genetika dan Evolusi
  • Ekologi
  • Biosistematik
Dalam kesempatan ini, kami sajikan pokok bahasan yang pertama, yaitu: Biologi Sel Molekuler, Mikrobiologi & Bioteknologi. Untuk materi lainnya, insya Allah akan kami share secara berkala di kesempatan mendatang.

Berikut ini contoh soal selengkapnya:

BIOLOGI SEL MOLEKULER, MIKROBIOLOGI & BIOTEKNOLOGI


1. Seorang ilmuwan melakukan percobaan untuk memisahkan membran dalam mitokondria dari mitokondria. Setelah membran dalam terpisah, membran dalam tersebut kemudian diberikan perlakuan tertentu sehingga F1 dari ATP sintetasenya rusak. Dari semua proses berikut:
1. Oksidasi NADH
2. Produksi H O dari O
3. Terbentuknya gradien proton
4. FosforilasiADP

Manakah yang tidak akan terjadi akibat perlakuan tersebut?
A. 1,2,3,4
B. 2, 4
C. 1,3, 2
D. 4 saja
E. 3 saja

2. Sel di dalam tubuh yang tidak dapat memanfaatkan senyawa keton sebagai sumber energinya adalah......
A. sel darah putih
B. sel-sel penyusun hati
C. sel-sel di otak
D. sel darah merah
E. sel penyusun otot.

3. Polisistronik adalah suatu istilah yang dipergunakan untuk menyatakan hasil dari satu proses trankripsi yang hasil transkripsinya terdiri atas beberapa gen. Sebagian besar transkripsi yang bersifat polisistronik ini terdapat pada prokariot, namun beberapa prokariot memiliki hasil transkripsi yang bersifat polisistronik.

Berikut yang merupakan hasil trankripsi yang bersifat polisistronik pada eukariot adalah........
A. Hasil transkripsi dari gen-gen yang mengkode protein ribosom
B. Hasil transkripsi dari gen-gen yang mengkode protein histon
C. Hasil transkripsi dari gen-gen yang mengkode rRNA
D. Hasil transkripsi dari gen-gen yang mengkode protein integral
E. Hasil transkripsi dari gen-gen yang mengkode haemoglobin

4. Suatu kultur bakteri diawali dengan 4 sel bakteri per ml pada medium pengaya dengan fase lag 1 jam dan waktu generasi 20 menit. Berapa banyaknya sel yang ada pada 1 liter kultur ini:
a. setelah 1 jam?
b. setelah 2 jam?
c. setelah 2 jam bila 0.25% sel awal mati?

5. Anda mengambil suatu kultur mikroba dan memfraksinasinya menjadi beberapa komponen. Salah satu komponen mengandung molekul berikut ini: asam asetilmuramat, asetilglukosamin, berbagai L dan D asam amino, dan asam teichoat maupun asam lipoteichoat. Komponen ini merupakan :
A. Dinding sel suatu bakteri gram positif
B. Glikogen
C. Dinding sel suatu bakteri gram negatif
D. Membran sitoplasma
E. Dinding sel suatu ragi

6. Atenuasi merupakan salah satu proses pengaturan pada Trp operon dari bakteri. Sistem ini diatur pada Trp E dari Trp operon. Trp E merupakan gen paling awal ( ) dari operon. E ini ditanskripsi baik ketika ada triptofan maupun tidak. Ketika ada triptofan maka Trp E yang telah ditranskripsi selanjutnya akan ditranslasi oleh ribosom, akibatnya akan terbentuk terminasi trankripsi sehingga gen-gen lain dari Trp operon tidak di transkripsi. Tapi apabila tidak terdapat triptofan, maka ribosom akan berhenti pada kodon yang mengkode triptofan. Akibatnya translasi dari Trp E akan terhenti dan proses trankripsi dapat dilanjutkan sampai akhir (semua gen pada operon di transkripsi). Berdasarkan keterangan tersebut, maka pernyataan manakah yang salah mengenai sistem atenuasi dan Trp Operon?

A. Proses atenuasi terjadi di dalam sitoplasma
B. Karena ribosom terhenti pada Trp E maka gen-gen lain dari Trp operon baru akan di translasi apabila terdapat triptofan didalam sitoplasma.
C. Hasil transkripsi dari Trp operon bersifat polisistronik.
D. Atenuasi berfungsi untuk mencegah diproduksinya enzim yang mensintesis triptofan ketika kadar triptofan didalam sel sangat banyak
E. Semua jawaban diatas adalah benar.

7. Untuk membuktikan bahwa proses pembelahan sel dipengaruhi oleh siklus keberadaan protein didalam sel maka dua orang ilmuwan melakukan fusi 2 sel dari fase yang berbeda. Isilah B untuk eksperiment yang menurut anda hasilnya benar dan S untuk eksperimen yang hasilnya salah.

Olimpiade Biologi


8. Suatu instalasi pengolahan limbah membersihkan air limbah menggunakan tiga tingkatan perlakuan untuk mendaur ulang air secara sempurna. Selama penentuan BOD, pengukuran kandungan oksigen diperoleh sebagai berikut:




Asumsikan bahwa pada suhu 20 C, kandungan oksigen dari air murni yang jenuh dengan oksigen adalah 10 mg/L. Berapa persen penurunan pada BOD relative terhadap sampel tanpa perlakuan setelah:
a. Perlakuan primer?
b. Perlakuan sekunder?
c. Suatu tes coliform dilakukan pada perlakuan tersier. Mengapa? (Tulis jawaban anda dengan singkat dan jelas)

9. Seorang teman sekelas Anda memberikan suatu plasmid untuk ekspresi gen yang mengkode monooksigenase pada E. Coli. Gen tersebut diklon pada bagian hilir promoter PR lamda. Plasmid yang sama juga membawa gen yang mengkode repressor lamda peka temperatur (repressor aktif pada suhu 30 C, inaktif pada 42 C) yang terletak di sebelah hilir suatu promoter konstitutif. Asumsikan bahwa pertumbuhan E. Coli diperlambat oleh ekspresi metana monooksigenase.

Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan jawaban yang singkat dan tepat:
a. Bagaimanakah ekspresi metana monooksigenase dapat dicegah selama pertumbuhan sel?
b. Bagaimanakah ekspresi gen yang mengkode metana monooksigenase dapat diinduksi?
c. Aktivitas enzimatik dari metana monooksigenase dapat secara langsung diukur. Dua substrat apakah yang terdapat pada reaksi tersebut?
d. Produk apakah yang mengandung karbon?
e. Bagaimanakah radioisotop dapat dimanfaatkan untuk mengukur aktivitas metana monooksigenase? (Jawaban tidak lebih dari satu kalimat)
f. Tipe organisme heterotrofik apakah yang diharapkan memiliki sumber gen asal yang mengkode methane monooksigenase? Tentukan secara spesifik!

10. Suatu cara yang mudah untuk mengisolasi spesies Bacillus dan Clostridium secara spesifik dari tanah adalah dengan:
A. Menumbuhkannya secara aerobik pada medium yang mengandung glukosa
B. Menumbuhkannya pada suhu tinggi
C. Memanaskan tanah untuk membunuh semua sel vegetatif dan kemudian memungkinkan semua spora dari organisme ini untuk “berkecambah” dan tumbuh
D. Menumbuhkannya pada suhu sangat rendah
E. Menumbuhkannya secara anaerobik pada medium yang mengandung glukosa

Pertanyaan 11 - 17

11. Virus flu burung merupakan virus RNA(bukan retrovirus) yang dapat menyerang burung dan
mamalia. Genom virus ini terdiri dari 8 molekul RNA, dimana masing-masing mengandung
gen yang berbeda. Perbanyakan virus tersebut dapat dilihat di gambar di bawah ini:


Pada permukaan virus terdapat tonjolan protein neuraminidase (N) dan hemaglutinin (H). Ada 9 tipe N dan 15 tipe H. Virus flu burung yang menyebar dari Asia ke Eropa pada tahun 2005 termasuk tipe H N . Manusia umumnya terserang virus flu H N dan H N . H berperan dalam pengikatan virus ke permukaan sel. Di bawah ini ditunjukkan gambar permukaan virus flu burung:


12. Pada gambar permukaan virus flu burung terlihat
A. Struktur primer suatu protein
B. Struktur sekunder suatu protein
C. Struktur tersier saja dari suatu protein
D. Struktur tersier dan kwaterner dari suatu protein

13.Perbedaan antara virus flu burung H N hasil replikasi pada anak yang kurus dengan H N hasil replikasi pada ayam di peternakan terletak di:
A. Komposisi lipid virus
B. Macam-macam molekul RNA
C. Komposisi protein kapsid
D. tipe hemaglutinin

14. Orang sakit flu diberi antibiotik untuk:
A. menghambat perkembangbiakan virus flu
B. menghambat infeksi sekunder oleh bakteri
C. meningkatkan fungsi sistem imun pasien
D. menghambat pertumbuhan sel yang diserang virus

15. Bahan di bawah ini dapat dijadikan vaksin terhadap flu, KECUALI:
A. virus yang dimatikan
B. protein hemaglutinin
C. Peptida yang merupakan bagian dari neuroaminidase.
D. RNA virus

16. Virus flu menyerang sel-sel saluran pernafasan atas dan tidak menyerang sel-sel yang lain karena:
A. sel lain tidak mempunyai reseptor untuk virus flu
B. virus lebih mudah untuk masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernaasan
C. hanya saluran pernafasan yang mempunyai komponen-komponen yang diperlukan untuk replikasi virus
D. virus lebih mudah untuk keluar tubuh lewat saluran pernafasan

17. Bila seseorang yang sakit flu akibat virus tipe H N terserang flu burung H N , maka virus tipe di bawah ini dapat muncul, KECUALI:
A. H N
B. H N
C. H N
D. H N

18. Berikut ini yang merupakan komponen yang tidak diperlukan dalam proses replikasi DNA secara in vivo adalah....
A. DNA polimerase
B. dAMP, dTMP, dCMP, dGMP
C. RNA polimerase (primase)
D. DNA templat
E. Protein yang mencegah bergabungnya dua rantai induk pada saat replikasi.

19. Diketahui bahwa suatu mRNA memiliki urutan basa sebagai berikut 5'AACGGUUUUAUGGAUAAACAA...(45 basa)...GGGAUGCGGAGAUAAGAAUUU3'

Dari keterangan di atas, hasil translasi dari mRNA tersebut adalah......
A. Rantai polipeptida dengan 29 asam amino
B. Rantai polipeptida dengan 28 ikatan peptida
C. Rantai polipeptida dengan 23 asam amino
D. Rantai polipeptida dengan 23 ikatan peptida
E. Oligopeptida dengan 3 asam amino.

20. Semua fenomena sel di bawah ini melibatkan aktivitas dari filamen aktin, kecuali ...
A. Pergerakan amuba
B. Aliran sitoplasma
C. Sitokinesis
D. Kontraksi otot
E. Pergerakan flagel pada bakteri

PEMBAHASAN


1. Jawaban: D
ATP sintetase merupakan enzim yang berperan dalam mengubah energi yang timbul akibat timbulnya gradien proton yang merupakan hasil dari trasfer elektron. Enzim ini terdiri atas dua komponen utama yaitu F0, merupakan komponen enzim yang terbenan di membran dalam mitokondria, F1 merupakan komponen yang terdapat pada permukaan dalam dari membran dalam mitokondria. FO merupakan tempat masuknya proton dari ruang antar membran ke matriks mitokondria, pergerakan proton mengakibatkan perubahan konformasi F1 sehingga terjadi sintesis ATP.

Kerusakan F1 mengakibatkan tidak terjadinya fosforilasi ADP menjadi ATP. Proses 1,2,3 merupakan proses yang terjadi pada transfer elektron jadi tidak akan dipengaruhi.

2. Jawaban: D
Metabolime senyawa keton di dalam sel memerlukan keberadaan mitokondria. Sel darah merah tidak memiliki mitokondria sehingga sel darah merah tidak dapat memanfaatkan senyawa keton sebagai sumber energi.

3. Jawaban: C
RNA yang bersifat polisistronik di dalam sel eukariot adalah rRNA. rRNA 28s, 5.8s dan 18s ditranskripsi dalam satu pre-mRNA dan kemudian dipisah menjadi rRNA yang terpisah.

4. a. Kerapatan bakteri adalah 4/ml jadi jumlah bekteri dalam 1 liter medium adalah 4000. Karena fase lag (fase dimana sel masih beradaptasi dan belum membelah) adalah 1 jam maka jumlah sel setelah satu jam adalah tetap (4000))
b. Waktu duplikasi bakteri adalah 20 menit maka setelah dua jam bakteri akan mengalami duplikasi sebanyak 3 kali sehingga jumlahnya menjadi (4000) x 2 = 32000
c. pada fase lag 25 persen mati berarti yang tersisa adalah 3000 sel, sehingga setelah 2 jam jumlah sel menjadi 3000 x 2 = 24000

5. Jawaban:A
Sudah Jelas

6. Jawaban: B
Sistem atenuasi merupakan salah satu sistem pengaturan pada trp operon. Sistem ini terdapat pada terdapat pada trpE dari sistem operon, pada sistem ini terdapat 4 segmen DNAyang diberi nomor 1,2,3,4 dari ujung 5' ke 3'. Pada segmen 1 terdapat dua buah kodon yang terletak bersebelahan yang mengkode triptofan. Apabila tidak terdapat triptofan di dalam sel maka ribosom akan berhenti melakukan translasi pada segmen ini, sehingga terjadi penempelan antara segmen 2 dan 3. penempelan segmen 2 dan 3 tidak membentuk terminasi transkripsi sehingga proses translasi akan dilanjutkan, meskipun terdapat ribosom yang berhenti pada trpE ini bukan berarti mengakibatkan gen yang lain tidak ditranslasi. Hal ini disebabkan karena tiap gen
memiliki start dan stop kodonnya sendiri. Apabila terdapat triptofan yang melimpah di dalam sel, maka segmen satu dari trpE akan selesai di traslasi, ini mengakibatkan terbentuknya pasangan antara segmen 1 dan 2, dan segmen 3 dan 4. Segmen 3 dan 4 ini membentuk terminasi traskripsi sehingga apabila triptofan banyak didalam sel proses transkripsi akan terhenti di trpE.

7. Jawaban:
a. S
b. S
c. B

Pada sistem siklus sel terdapat check point-check point yang timbul akibat keberadaan protein tertentu didalam sel. Siklus sel berjalan secara berurutan dari G1, S, G2, dan M. Sel pada tahap lanjut, misalnya G2 dapat menginduksi sel pada tahap sebelumnya untuk masuk ke fase berikutnya. Misalkan sel pada fase S dapat menginduksi sel pada fase G1 untuk segera masuk ke fase S. Proses sebaliknya tidak terjadi.

8. Jawaban:
a. Kandungan oksigen di dalam air dikenal dengan istilah DO sedangkan jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh organisme air dikenal dengan istilah BOD. DO air murni adalah 10 mg/ml, sedangkan sampel 2 mg/ml dan sampel yang diberi perlakuan primer 6 mg/ml, ini berarti BOD sampel adalah 10-2 = 8 mg/ml dan sampel yang mendapat perlakukan primer adalah 10-6 = 4 mg/ml. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa penurunan BOD akibat perlakuan primer adalah sebanyak 50%
b. BOD air setelah perlakuan skunder adalah 10-9,2 = 0,8 mg/ml sehingga penurunan BODnya adalah 90%
c. untuk mengukur pathogen, karena coliform merupakan organisme indikator bagi adanya patogen faecal

9. Jawaban:
a. Represor yang merupakan protein penghambat dari ekspresi gen monoksidase akan aktif jika sel ditumbuhkan pada suhu 30 C, oleh sebab itu maka untuk mencegah ekspresi metana monooksigenase kita harus menumbuhkan bakteri pada suhu 30 C.
b. Ekspresi metanaoksigenase akan terhenti apabila represor aktif oleh sebab itu agar metanaoksigenase diekspresikan kita harus menunbuhkan bakteri pada suhu 45 C.
c. Metana dan oksigen
d. 2CH + 0 ----2 CH OH (metanol)
e. Dengan menggunakan metana dengan label C dan mengukur penurunan pada metana yang diberi label radioaktif atau dari produksi metanol yang berlabel radioaktif
F. Methanotroph

10. Jawaban: C
dan merupakan dua kelompok bakteri yang menghasilkan endospora. Endospora merupakan struktur perkembangbiakan yang dibentuk ketika kondisi lingkungan tidak meguntungkan untuk pertumbuhan, struktur ini juga tahan terhadap panas. Oleh sebab itu untuk mengisolasi bakteri ini dari bakteri lain salah satunya adalah dengan jalan pemanasan.

11.1 Jawaban: I
11.2 Jawaban: C
11.3 Jawaban: E
11.4 Jawaban: M
11.5 Jawaban: G
11.6 Jawaban: J
11.7 Jawaban: N
11.8 Jawaban: F
11.9 Jawaban: O
11.10 Jawaban: D

Pembahasan No.11

Virus flu merupakan salah satu jenis virus yang memiliki membran pembungkus disamping kapsid yang membungkus DNA. Membran pembungkus ini berasal dari membran plasma sel inang yang terbuat dari fosfolipid. Membran pembungkus diperoleh oleh virus ketika dia keluar dari inang secara budding, pada membran tersebut terdapat protein hemeaglutinin (Gambar 2) yang berperan dalam pengenalan terhadap sel inang. Apabila hemeaglutinin menempel pada reseptornya maka virus ini akan diendositosis masuk ke dalam sel inang (Gambar 1). Pada saat endositosis, lapisan lipid bilayer (membran pembungkus) dari virus akan fusi dengan membran vesikula dan mengakibatkan terlepasnya RNA virus ke sitoplasma.

RNA selanjutnya masuk ke dalam inti untuk direplikasi. Karena genom virus ini adalah RNA dan bukan retrovirus maka proses replikasi dilakukan oleh RNA Polimerase. Replikasi menggunakan RNAinang sebagai pencetak (pengkode).

12. Jawaban: D
Protein memiliki empat statafikasi struktur:
1.) Struktur primer: struktur primer merupakan susunan asam amino spesifik dari suatu protein, Contoh: glisin-fenilalanin-metionin-glisin dan seterusnya.
2.) Struktur sekunder: merupakan bentuk yang muncul akibat dari terbentuknya ikatan hidrogen antar asam amino yang menyusun rantai protein. Terdapat dua bentuk struktur skunder yaitu lembaran beta dan alfa heliks.
3.) Struktur tersier: merupakan struktur tiga dimensional dari keseluruhan protein.
Bentuk tersier dapat bulat lonjong tak beraturan dan sebagainya, struktur ini terbentuk akibat adanya ikatan disulfida, garam, dan interaksi hidrofobik dari rantai samping asam amino yang menyusun protein tersebut.
4.) Struktur kuartener: merupakan struktur yang dibentuk dari gabungan beberapa polipeptida/protein.
Pada gambar, hemeaglutinin terbentuk dari empat protein yang berbentuk lonjong sehinga dari hemaglutinin tersebut kita dapat melihat struktur tersier dan kuartener dari protein.

13. Jawaban: A
Virus yang menyerang manusia dan burung tersebut adalah jenis yang sama sehingga RNA, kapsid dan hemaglutininnya yang merupakan komponen utama virus pastilah sama. Karena membran pembungkus berasal dari sel inang, sementara sel burung dan manusia memiliki komponen yang berbeda maka membran pembungkus dari virus yang hidup pada burung dan manusia akan berbeda.

14. Jawaban: B
Antibiotik merupakan suatu substansi yang mampu menghambat pertumbuhan suatu makhluk hidup, terutama bakteri. Karena virus bukan mahluk hidup maka flu tidak dapat disembuhkan dengan antibiotik. Antibiotik disini berperan dalam mencegah infeksi sekunder oleh bakteri. Orang yang menderita flu sistem kekebalan tubuhnya menurun sehingga akan mudah terserang bakteri.

15. Jawaban: D
Vaksinasi pada umumnya merangsang produksi antibodi. Antibodi ini hanya dapat mengenal molekul permukaan dari suatu organisme yang berada diluar sel. Disini RNA terdapat di bagian dalam membran sehingga antibodi tidak dapat mengenalinya. Oleh sebab itu RNAvirus tidak dapat digunakan sebagai vaksin.

16. Jawaban:A
Pengenalan virus terhadap sel inangnya sangatlah spesifik sama seperti kunci dan anak kuncinya. Apabila suatu sel tidak memiliki reseptor hemaglutinin dari virus influensa maka sel tersebut tidak dapat dikenali.

17. Jawaban: B
Sudah jelas.

18.Jawaban: B
Agar proses replikasi DNA dapat terjadi secara invivo maka diperlukan komponen sebagai berikut:
DNAtemplat; yang menjadi DNAtemplat adalah kedua rantai induk.
RNA polimerase (Promase), berperan menambahkan primer (berupa RNA) pada DNA template, sebelum proses pemanjangan rantai DNAanak dilakukan.
DNA polimerase, berperan dalam membentuk rantai anakan setelah terjadinya penempelan primer.
SSB (single strain binding protein), berperan mencegah bergabungnya rantai induk pada saat proses replikasi.
dATP, dTTP, dCTP, dGTP merupakan bahan baku penyusun dari rantai DNA.

19. Jawaban: C
5'AACGGUUUU GAUAAACAA...(45 basa)... GGGAUGCGGAGA GAAUUU3' Perhatikan urutan basa di atas, untuk mengetahui panjang rantai polipeptida kita harus mencari letak stop kodon dan start kodon. Dari gambar jumlah basa RNA dari start kodon sampai sebelum stop kodon adalah 69 basa, karena satu asam amino dikode oleh tiga basa maka panjang polipeptidanya adalah 69/3 = 23 asam amino. Jumlah ikatan peptida pada polipeptida dengan 23 asam amino adalah 23-1 = 22.

20. Jawaban E.
Flagel bakteri dibentuk oleh protein yang disebut dengan flagelin. Pergerakan flagel bakteri disebabkan oleh terjadinya aliran proton menembus membran sel dari arah luar ke dalam dan merupakan aktivitas dari mikrotubul bukan filamen aktin.