Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 Nomor 9

 

Soal Nomor 9

Sistem ekspresi gen pada eukariot dan prokariot memiliki banyak perbedaan. Perbedaan ini menyebabkan banyak hal harus diperhatikan untuk dapat melakukan kloning dan ekspresi protein eukariot pada inang prokariot. Shata sedang mencoba melakukan hal tersebut pada gen pengkode insulin manusia ke inang bakteri Escherichia coli. Berikut adalah ilustrasi organisasi gen tersebut beserta produk proteinnya.

Pembahasan

Gambar yang Anda unggah menunjukkan organisasi gen dan jalur pemrosesan protein insulin manusia, termasuk informasi mengenai preproinsulin, proinsulin, dan insulin, beserta pemotongan C-peptide. Mari kita analisis pernyataan-pernyataan berikut berdasarkan konteks tersebut:

1. Pernyataan: "Lokalisasi protein insulin pada manusia adalah disekresikan ke luar sel dan translasinya dilakukan oleh ribosom bebas."

• Salah. Protein insulin disekresikan ke luar sel, namun proses translasi protein insulin pada manusia dilakukan oleh ribosom yang terikat pada retikulum endoplasma kasar (RER), bukan ribosom bebas. Ribosom bebas umumnya terlibat dalam sintesis protein yang akan tetap berada di sitoplasma.

2. Agar dapat ditranskripsi pada E. coli, gen pengkode insulin harus diklon di hilir promoter milik inang dan tidak perlu mengikutsertakan promoter dari manusia.

• Benar. Agar gen pengkode insulin manusia dapat ditranskripsi pada E. coli, gen tersebut harus diletakkan di bawah kendali promoter E. coli. Promoter manusia tidak akan dikenali oleh sistem transkripsi prokariotik.

3. Pernyataan: "Sintesis cDNA dan kloning ke vektor ekspresi sebelum transformasi harus dilakukan sebagai syarat agar preproinsulin normal dihasilkan pada inang E. coli."

• Benar. Untuk menghasilkan protein insulin yang tepat pada E. coli, pertama-tama harus dibuat cDNA (komplemen DNA) dari mRNA insulin manusia. Proses ini menghindari adanya intron (karena E. coli tidak dapat memproses intron), dan cDNA yang dihasilkan dapat dimasukkan ke dalam vektor ekspresi bakteri untuk produksi protein.

4. Pernyataan: "Glikosilasi, pemotongan C peptide, dan berbagai pemrosesan pascatranslasi di atas kemungkinan tidak dapat dilakukan pada inang E. coli."

• Benar. E. coli tidak memiliki sistem untuk melakukan glikosilasi atau pemrosesan pascatranslasi seperti pemotongan C-peptide, yang biasanya terjadi di dalam sel mamalia. Oleh karena itu, walaupun E. coli dapat menghasilkan proinsulin, pemrosesan akhir untuk menghasilkan insulin yang aktif memerlukan sistem ekspresi yang lebih kompleks, seperti sel mamalia.

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 Nomor 8

 

Soal Nomor 8

Suatu hari, Alfred dan Jose melakukan prosedur pewarnaan Gram terhadap dua jenis bakteri. Alfred melakukan pewarnaan Gram terhadap bakteri gram positif berbentuk coccus, sedangkan Jose melakukan pewarnaan Gram terhadap bakteri gram negatif berbentuk bacillus. Gambar di bawah menunjukkan hasil pengamatan mikroskopis dari kedua jenis bakteri.

 

Pembahasan

Gambar tersebut menunjukkan hasil pewarnaan Gram terhadap dua jenis bakteri yang berbeda, satu berwarna ungu dan satu berwarna merah muda/magenta. Berdasarkan pengamatan ini, mari kita periksa pernyataan-pernyataan yang diberikan:

1. Pernyataan: "Hasil pengamatan oleh Alfred seharusnya berwarna merah muda/magenta."

   • Salah. Alfred mengamati bakteri gram positif yang berwarna ungu, sesuai dengan karakteristik bakteri gram positif yang mempertahankan warna kristal violet setelah pewarnaan Gram. Jadi, hasil pengamatan Alfred seharusnya berwarna ungu, bukan merah muda/magenta.

2. Pernyataan: "Jose kemungkinan besar lupa melakukan penambahan alkohol 96% ketika melakukan pewarnaan Gram."

   • Benar. Jose mengamati bakteri gram negatif yang berwarna merah muda/magenta, yang merupakan warna khas bakteri gram negatif setelah pewarnaan Gram. Jika bakteri gram negatif berwarna merah muda, ini bisa menunjukkan bahwa alkohol 96% tidak digunakan dengan benar, karena alkohol berfungsi untuk menghilangkan kristal violet dari dinding sel bakteri gram negatif, dan menstabilkan warna safranin pada bakteri gram negatif.

3. Pernyataan: "Jika Alfred dan Jose hanya melupakan penambahan safranin, bakteri yang diamati oleh keduanya akan berwarna ungu."

   • Salah. Safranin adalah pewarna kontras yang digunakan untuk memberi warna pada bakteri gram negatif setelah pewarnaan dengan kristal violet dan alkohol. Jika safranin tidak digunakan, bakteri gram positif akan tetap berwarna ungu, tetapi bakteri gram negatif akan tampak tidak berwarna atau transparan, bukan ungu.

4. Pernyataan: "Pewarnaan Gram dapat dilakukan untuk identifikasi bakteri karena terdapat perbedaan struktur terluar dari kedua jenis bakteri."

   • Benar. Pewarnaan Gram memungkinkan identifikasi bakteri berdasarkan perbedaan dalam struktur dinding sel mereka. Bakteri gram positif memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal, sementara bakteri gram negatif memiliki lapisan yang lebih tipis dengan membran luar tambahan.

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 Nomor 7

 

Soal Nomor 7

Berikut adalah gambar bagian DNA prokariot yang mengandung operon. Operon pada gambar ini berfungsi untuk menghasilkan protein-protein yang dibutuhkan untuk metabolisme senyawa X. Jika dalam lingkungannya terdapat senyawa X, senyawa X akan berikatan dengan protein A dan menyebabkan perubahan bentuk protein A sehingga protein A tidak dapat berikatan dengan operator.

Pembahasan

Gambar tersebut adalah sebuah operon pada DNA prokariot, di mana operon ini berfungsi untuk menghasilkan protein yang dibutuhkan dalam metabolisme senyawa X. Berdasarkan gambar tersebut, mari kita bahas pernyataan-pernyataan yang diberikan.

1. Pernyataan: "Transkripsi gen menghasilkan 4 mRNA struktural."

   • Salah. Operon yang digambarkan menghasilkan satu mRNA yang mengandung urutan gen-gen struktural (B, C, D, E) yang akan diterjemahkan menjadi beberapa protein. Jadi, ini bukan menghasilkan 4 mRNA terpisah, melainkan satu mRNA yang mengkodekan beberapa protein.

2. Pernyataan: "Terdapat 4 ribosome-binding site pada gen struktural di atas."

• Salah. Biasanya, ada satu ribosome-binding site (RBS) untuk setiap gen struktural yang terdapat dalam operon. Mengingat bahwa ada lima gen struktural (B, C, D, E) pada gambar, maka harus ada lima RBS, bukan empat.

3. Translasi keseluruhan sistem di atas akan menghasilkan 1 protein normal dan 1 protein fusi antara gen B, C, D, dan E.

• Salah. Berdasarkan struktur khas dari operon prokariot, translasi akan menghasilkan satu protein terpisah untuk setiap gen (dalam kasus ini, empat protein terpisah jika terdapat empat gen). Penggabungan protein biasanya tidak terjadi pada operon normal kecuali terdapat mutasi atau keadaan tidak biasa.

4. Pernyataan: "Cara kerja operon ini identik dengan operon trp."

• Salah. Operon ini bekerja lebih mirip dengan operon lac, di mana kehadiran senyawa X mengubah konformasi protein A, mengakibatkan protein A tidak dapat mengikat operator, dan memungkinkan transkripsi gen. Pada operon trp, mekanisme pengaturan lebih berbasis pada represor yang mengikat operator dalam kehadiran triptofan (bukan senyawa X dalam operon ini).

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 nomor 6

 

Soal Nomor 6

Hormon merupakan salah satu bentuk sinyal kimia yang digunakan sel tubuh organisme multiseluler untuk melakukan komunikasi. Mekanisme kerja pensinyalan cukup beragam dari segi proses penerimaan ligan, pemrosesan, hingga respons yang dihasilkan. Ilustrasi berikut menunjukkan mekanisme pensinyalan dan respons sel ginjal terhadap adanya hormon ADH.

Mari kita analisis pernyataan-pernyataan tersebut berdasarkan gambar dan pengetahuan tentang mekanisme kerja hormon ADH (Anti-Diuretic Hormone) pada ginjal:

Pernyataan 1: Mekanisme penerimaan sinyal seperti pada label 1 umumnya terjadi jika ligan yang bekerja merupakan turunan lipid.

• Analisis: Label 1 menunjukkan bahwa ADH berikatan dengan reseptornya di permukaan sel. ADH adalah hormon peptida, bukan turunan lipid. Hormon peptida umumnya tidak dapat menembus membran sel karena sifatnya yang polar, sehingga mereka berikatan dengan reseptor di permukaan sel. Reseptor ini kemudian mengaktifkan serangkaian reaksi внутри sel.

• Kesimpulan: Salah. ADH adalah hormon peptida, bukan turunan lipid.

Pemrosesan sinyal yang ditunjukkan oleh label 2 dan 3 melibatkan penempelan ligan pada protein reseptor.

• Benar. Pada label 2 dan 3, tampaknya mekanisme sinyal melibatkan perubahan struktur reseptor setelah mengikat ligan (hormon ADH). Hal ini mengaktifkan jalur pensinyalan yang melibatkan G-protein dan adenilat siklase, yang akhirnya menghasilkan cAMP, yang berperan dalam respons seluler.

Pernyataan 3: Respons seluler berlabel 4 memerlukan peran sitoskeleton yang tersusun atas keratin.

• Analisis: Label 4 menunjukkan peningkatan экспресси aquaporin-2 pada membran apikal sel. Aquaporin-2 adalah saluran air yang memungkinkan air bergerak dari lumen tubulus ginjal ke dalam sel. Proses ini melibatkan pergerakan vesikel yang mengandung aquaporin-2 ke membran, dan pergerakan vesikel ini difasilitasi oleh sitoskeleton. Namun, sitoskeleton yang berperan dalam pergerakan vesikel umumnya adalah mikrotubulus dan mikrofilamen (aktin), bukan keratin. Keratin adalah komponen sitoskeleton yang lebih umum ditemukan pada sel epitel yang memberikan kekuatan mekanik.

• Kesimpulan: Salah. Sitoskeleton yang terlibat adalah mikrotubulus dan mikrofilamen, bukan keratin.

Pernyataan 4: Struktur yang ditandai oleh X tidak memiliki struktur sitoskeleton.

• Analisis: Struktur X adalah aquaporin-3, yang merupakan saluran air di membran basolateral sel ginjal. Aquaporin-3 berperan dalam транспорт air dari sel ke интерститиум. Membran sel, tempat aquaporin-3 berada, memiliki цитоскелетон yang terkait dengannya. Sitoskeleton ini membantu menjaga bentuk sel dan mengatur pergerakan protein membran.

• Kesimpulan: Salah. Membran sel, termasuk bagian tempat aquaporin-3 berada, memiliki sitoskeleton yang terkait dengannya.

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 Nomor 5

 Soal Nomor 5

Protein fragment complementation assay (PCA) merupakan suatu metode untuk menganalisis interaksi protein-protein. Metode ini melibatkan protein reporter yang dipisah (split) menjadi dua fragmen, yaitu ujung N dan C (fragmen PCA 1 dan 2), dan difusikan dengan protein-of-interest yang berpotensi berinteraksi (X dan Y). Ketika terdapat interaksi protein of interest, fragmen protein reporter akan mengalami rekonstitusi (komplementasi) dan menghasilkan aktivitas reporter.

Mari kita analisis pernyataan-pernyataan tersebut berdasarkan pemahaman tentang Protein fragment complementation assay (PCA):

Pernyataan 1: Metode ini tidak dapat diaplikasikan dalam metode Western Blotting karena SDS-PAGE mendenaturasi protein reporter.

• Analisis: Western blotting melibatkan denaturasi protein menggunakan SDS-PAGE dan transfer ke membran. Karena protein reporter dalam PCA harus dalam keadaan terlipat dengan benar agar terjadi komplementasi dan menghasilkan sinyal, maka denaturasi oleh SDS-PAGE akan merusak struktur protein reporter dan mencegah interaksi.

• Kesimpulan: Benar.

Pernyataan 2: Pada metode PCA ini, komplementasi nonspesifik tidak mungkin terjadi.

• Analisis: Meskipun PCA dirancang untuk mendeteksi interaksi spesifik antara protein X dan Y, komplementasi nonspesifik masih mungkin terjadi. Fragmen PCA mungkin berinteraksi satu sama lain secara acak meskipun tanpa interaksi antara protein X dan Y, menghasilkan sinyal palsu.

• Kesimpulan: Salah.

Pernyataan 3: Senyawa inhibitor dimerisasi protease virus tertentu dapat dianalisis dengan metode ini.

• Analisis: PCA dapat dimodifikasi untuk menganalisis aktivitas inhibitor. Misalnya, protein X dan Y dapat berupa dua bagian dari protease virus yang harus berinteraksi (berdimerisasi) agar aktif. Inhibitor dimerisasi akan mencegah interaksi ini, sehingga komplementasi tidak terjadi dan tidak ada sinyal yang terdeteksi.

• Kesimpulan: Benar.

Pernyataan 4: Apabila protein X diganti dengan protein GLUT dan protein Y diganti dengan insulin, metode PCA dapat digunakan untuk mempelajari resistensi insulin.

• Analisis: GLUT adalah transporter glukosa, dan interaksi antara GLUT dan insulin penting dalam regulasi penyerapan glukosa. Jika terjadi resistensi insulin, interaksi ini terganggu. PCA dapat digunakan untuk mempelajari interaksi antara GLUT dan insulin. Perubahan dalam interaksi ini dapat memberikan informasi tentang mekanisme resistensi insulin.

• Kesimpulan: Benar.

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 nomor 4

Soal Nomor 4 

Gambar di bawah menunjukkan dua untai DNA (A dan B) yang memiliki dua gen (gen 1 dan gen 2). P menandakan promoter sementara T menandakan terminator.

Mari kita evaluasi setiap pernyataan berdasarkan gambar yang diberikan.

1. Untai A merupakan template strand untuk gen 1.

   • Benar. Karena dalam transkripsi, template strand digunakan untuk menghasilkan mRNA yang berlawanan arah dengan urutan DNA-nya. Dalam gambar ini, untai A adalah template strand untuk gen 1, karena urutan yang ditranskripsi dari A menghasilkan mRNA dengan urutan yang sama dengan coding strand (untai B) pada gen 1.

2. Untai B merupakan coding strand untuk gen 2.

   • Benar. Untai B adalah coding strand untuk gen 2, karena coding strand adalah untai yang memiliki urutan yang sama dengan mRNA yang ditranskripsi dari template strand.

3. Arah transkripsi untuk gen 1 dan gen 2 adalah dari kanan ke kiri.

   • Salah. Transkripsi pada umumnya terjadi dari arah 3' ke 5' pada template strand, menghasilkan mRNA yang bergerak dalam arah 5' ke 3'. Di gambar ini, arah transkripsi untuk kedua gen tersebut adalah dari kiri ke kanan.

4. Sekuens bermotif TATA pada gen 1 terletak pada untai B.

• Benar. Sekuens motif TATA biasanya terletak pada coding strand (untai B) dan berfungsi sebagai titik awal transkripsi. Di gambar ini, sekuens tersebut kemungkinan besar terletak di area gen 1 pada untai B.

Tambahan penjelasan

Template strand dan coding strand adalah dua untai DNA yang memiliki peran berbeda dalam proses transkripsi dan sintesis mRNA.

1. Template Strand (Strand Template):

   • Merupakan untai DNA yang digunakan sebagai pola atau template untuk sintesis mRNA.
   • Arah transkripsi dimulai dari 3' ke 5' pada template strand, dan mRNA disintesis dari 5' ke 3'.
   • Template strand berpasangan dengan mRNA, yang urutannya berlawanan dengan urutan template strand.
   • Sebagai contoh, jika urutan template strand adalah 3'-ATCG-5', maka mRNA yang terbentuk akan memiliki urutan 5'-UAGC-3' (dengan U menggantikan T dalam RNA).

2. Coding Strand (Strand Pengkode):

   • Merupakan untai DNA yang memiliki urutan yang hampir sama dengan mRNA yang akan disintesis, hanya menggantikan timin (T) dengan urasil (U) pada RNA.
   • Coding strand tidak digunakan langsung dalam transkripsi, tetapi urutannya hampir identik dengan urutan mRNA yang dihasilkan.
   • Sebagai contoh, jika urutan coding strand adalah 5'-ATCG-3', maka mRNA yang terbentuk dari template strand akan memiliki urutan 5'-UAGC-3'.

Pembahasan Soal KSK Biologi 2023 nomor 3

Nomor 3

Mikroorganisme termofilik dan esktrem adalah mikroorgnaisme yang mampu hidup optomum berturut turut pada suhu 41 dan 122 derajat C. seperti di sumber mata air panas, geyser, maupun hydrothermal vents di dasar samudra. Terdapat berbagai adaptasi fisiologis dan molekuler pada mikroorganisme termofilik untuk bertahan dan tumbuh pada kondisi extrem tersebut Tentukan pernyataan berikut Benar atau salah, ceklis

Jawaban 

Pertanyaan 1 = Benar

Protein mikroorganisme termofilik mengandung lebih banyak ikatan hidrogen dibandingkan dengan ikatan disulfida.

Protein dari mikroorganisme termofilik memang mengandung lebih banyak ikatan hidrogen dibandingkan dengan ikatan disulfida. Peningkatan ikatan hidrogen pada rantai utama protein termofilik berkontribusi terhadap stabilitasnya dalam suhu tinggi, sehingga membantu mikroorganisme ini bertahan di lingkungan ekstrem (Sadeghi et al. 2006).

Pernyataan 2: Akumulasi osmolit merupakan bentuk adaptasi yang umum dijumpai pada mikroorganisme termofilik.

• Benar. Osmolit adalah molekul-molekul kecil yang membantu menjaga keseimbangan tekanan osmotik dalam sel. Pada mikroorganisme termofilik, osmolit juga berperan dalam melindungi protein dan membran sel dari kerusakan akibat panas.

Pernyataan 3: %AT pada genom mikroorganisme termofilik relatif lebih rendah dibandingkan dengan mikroorganisme mesofilik.

• Benar. Mikroorganisme termofilik cenderung memiliki kandungan GC (Guanin dan Sitosin) yang lebih tinggi pada genomnya. Pasangan basa GC memiliki tiga ikatan hidrogen, sedangkan pasangan basa AT (Adenin dan Timin) hanya memiliki dua ikatan hidrogen. Kandungan GC yang lebih tinggi memberikan stabilitas termal pada DNA.

Pernyataan 4: Asam lemak pada membran mikroorganisme termofilik memiliki lebih sedikit ikatan rangkap.

• Benar. Asam lemak dengan ikatan rangkap cenderung lebih tidak stabil pada suhu tinggi. Mikroorganisme termofilik memiliki membran sel yang kaya akan asam lemak jenuh (tanpa ikatan rangkap) untuk meningkatkan stabilitas membran pada suhu ekstrem.

Mudah-mudahan bermanfaat dan memngisnpisrasi