Nama

Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
Tugas I. Fraksionasi Sel dan Struktur Protein
(Waktu 35 menit, Nilai Total 40)
Nama
Asal Sekolah
Kelas
:
:
:
I.1: Fraksionasi Sel dan Identifikasi Lokasi Seluler Aktifitas Katalase pada Sel Hati
Ayam
PENDAHULUAN
Revolusi studi biologi sel selama tiga perempat abad yang lalu tidak terlepas dari penemuan
sejumlah peralatan dan teknik eksperimen penting, antara lain mikroskop elektron, teknik
pelacak (probing), serta fraksionasi sel. Teknik fraksionasi sel memungkinkan pemisahan
kompartemen dan komponen makromolekul sel dari suatu jaringan atau organ sekaligus
melakukan observasi fisik dan analisis fungsi setiap bagian tersebut dengan resolusi lebih
baik.
Hati merupakan salah satu organ vital pada hewan. Organ ini berperan dalam berbagai jalur
metabolisme sel dan merupakan salah satu organ dengan kelimpahan protein dan enzim yang
tinggi, salah satunya adalah katalase, enzim yang dikenal luas untuk fungsi proteksi sel
terhadap produk reaksi oksigen reaktif. Enzim ini terdapat pada hampir semua sel hewan,
namun konsentrasi tertinggi terdapat di hati.
Pada tugas ini anda diminta melakukan teknik fraksionasi sederhana dari sampel sel hati
hewan untuk memisahkan komponen “sitosol” dan “organel sel”, dan selanjutnya melakukan
uji katalase pada sampel hasil fraksionasi tersebut.
ALAT DAN BAHAN:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Potongan sampel hati ayam dalam mikrotube
Pastel untuk homogenisasi
1 mL larutan sukrosa 10% @1 mikrotube
Mikrosentrifuga (di meja asisten)
Penangas air (di meja asisten)
Mikrotube kosong @6 (untuk Tugas I.1 dan I.2)
1 mL reagen H2O2 30% @1 mikrotube (anda boleh membuka selubung aluminium foil)
Kaca objek @2 (untuk Tugas I.1 dan I.2)
Tissue (untuk Tugas I.1 dan I.2)
Plastik sampah (untuk Tugas I.1 dan I.2)
Tips biru @10, tips kuning @6, tips putih @3 (untuk Tugas I.1 dan I.2)
Pulpen marker (untuk Tugas I.1 dan I.2)
Sarung tangan (dibagikan saat perkenalan alat)
Mikropipet 1000, 100, 10 @1 (untuk Tugas I.1 dan I.2)
1
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
PETUNJUK DAN ATURAN UMUM:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Gunakan alat dan bahan secara efektif. Anda diberikan petunjuk berupa langkah kerja,
namun anda mengatur sendiri penggunaan setiap alat dan bahan (misalnya reagen) yang
disediakan. Tidak ada penambahan alat dan bahan.
Bekerjalah dengan bersih dan rapi. Buang sampah tips dan mikrotube pada plastik
sampah yang telah disediakan. Di akhir percobaan setiap sesi, letakkan kembali alat dan
bahan yang anda gunakan secara rapi. Peserta yang melakukan pengotoran pada meja
praktikum akan dikenakan sanksi pengurangan nilai Tes Praktikum Biologi Sel dan
Molekuler sebesar 20 poin.
H2O2 30% adalah reagen yang berbahaya. Anda wajib menggunakan sarung tangan
selama bekerja. Hindari cipratan ke kulit atau mata. Jangan sampai terminum, tertelan,
atau dihirup dengan sengaja. Peserta yang tidak menggunakan sarung tangan selama
pengerjaan Tes Praktikum Biologi Sel dan Molekuler akan diberi nilai 0.
Asisten akan mengingatkan anda waktu dinyalakannya mikrosentrifuga. Segera serahkan
sampel ke asisten di meja mikrosentrifuga sebelum waktu pengumpulan ditutup. Di luar
waktu yang ditentukan, peserta tidak diperbolehkan lagi menggunakan alat tersebut.
Pulpen marker, gabus tempat tabung, gabus apung, dan pinset ditinggalkan di meja.
Peserta yang membawa atau menghilangkannya setelah mengerjakan tugas
dikenakan sanksi pengurangan nilai Tes Praktikum Biologi Sel dan Molekuler sebesar
20 poin.
Asisten akan memberitahukan anda letak peralatan yang dipakai secara kolektif seperti
mikrosentrifuga dan penangas air.
LANGKAH KERJA:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Kenakan terlebih dahulu sarung tangan anda masing-masing.
Tambahkan 700 µL larutan sukrosa 10% ke dalam sampel potongan hati di mikrotube.
Tulis nomor kode meja anda dengan marker di bagian tutup mikrotube. Asisten
akan menyerahkan sampel hasil sentrifuga berdasarkan nomor kode meja.
Lakukan homogenasi dengan menggunakan pastel hingga sampel halus. Serahkan
sampel anda pada asisten di meja mikrosentrifuga. Sampel akan disentrifugasi pada
kecepatan 3000 rpm selama 5 menit. INGAT, pada menit ke-10 setelah dimulainya
tes, asisten akan menjalankan mikrosentrifuga. Sebaiknya anda menyerahkan
sampel sebelum waktu tersebut. Asisten akan mengingatkan anda secara berkala.
Hasil sentrifugasi akan diberikan asisten ke meja anda, sambil menunggu anda bisa
mengerjakan pertanyaan pada halaman 3.
Pindahkan 600 µL supernatan ke mikrotube baru. Serahkan sampel anda pada asisten di
meja mikrosentrifuga. Sampel akan disentrifugasi pada kecepatan 14000 rpm selama 2
menit. INGAT, pada menit ke-4 setelah penyerahan hasil sentrifugasi pertama,
asisten akan menjalankan mikrosentrifuga. sebaiknya anda menyerahkan sampel
sebelum waktu tersebut. Asisten akan mengingatkan anda secara berkala.
Hasil sentrifugasi akan diberikan ke meja anda, sambil menunggu anda bisa mengerjakan
Pertanyaan I.1 pada halaman 3.
Pindahkan masing-masing 100 µL supernatan ke dalam 4 mikrotube baru. Tulis nomor
kode meja anda dengan marker di bagian tutup mikrotube. Simpan sampel tube ini
karena akan anda gunakan untuk pengerjaan Tugas I.2
2
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
8.
9.
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
Ambil 10 µL supernatan yang tersisa, tuangkan ke kaca objek, tambahkan 10 µL reagen
H2O2. Amati hasil yang terjadi.
Buang supernatan yang tersisa ke plastik sampah di hadapan anda dan keringkan pelet
sel dengan tisu. Tambahkan 20 µL reagen H2O2 pada pelet di mikrotube. Amati hasil
yang terjadi.
PERTANYAAN I.1
1.
(Nilai 1) Apa fungsi penambahan larutan sukrosa 10%. Beri tanda “X” pada kotak
jawaban
A.
B.
C.
D.
E.
2.
Pilihan jawaban
Buffer hipotonis
Buffer isotonis
Buffer hipertonis
Buffer amphipatic
Lisis sel
Jawab [X]
X
(Nilai 1) Sentrifugasi homogenat pada kecepatan 3000 rpm selama 5 menit dilakukan
untuk memisahkan komponen sel. Tentukan komponen sel yang akan ditemukan pada
kolom supernatan (S) dan pelet (P) pada kolom jawaban. Kosongkan jika komponen
tidak ditemukan baik pada supernatan maupun pelet.
Pilihan jawaban
A.
B.
C.
D.
3.
Jawab [P/S]
P
S
S
S
Debris sel
Nukleus
Organel
Sitosol
(Nilai 1) Sentrifugasi homogenat pada kecepatan 14.000 rpm selama 2 menit dilakukan
untuk memisahkan komponen sel. Tentukan komponen sel yang akan ditemukan pada
kolom supernatan (S) dan pelet (P) dengan pilihan jawaban yang benar. Kosongkan jika
komponen tidak ditemukan baik pada supernatan maupun pelet.
Pilihan jawaban
E.
F.
G.
H.
4.
Jawab [P/S]
Debris sel
Nukleus
Organel
Sitosol
P
P
S
(Nilai 8) Tentukanlah lokasi aktivitas intraseluler dari enzim katalase berdasarkan
metode fraksionasi sel sederhana yang anda lakukan. Beri tanda “X” pada jawaban anda
(Jawaban bisa lebih dari satu)
Sitosol
Organel
3
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
5.
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
X
X
(Nilai 1) Berdasarkan hasil identifikasi lokasi aktivitas katalase dan keterangan pada
modul, tentukan manakah diantara pilihan sel/organisme di bawah ini yang mungkin
memiliki aktifitas katalase. Beri tanda “X” pada jawaban anda.
A.
B.
C.
D.
Pilihan jawaban
Sel darah merah
Clostridium botulinum
Sel otot
Chlamydomonas reinhartdii
4
Jawab [P/S]
X
X
X
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
I.2. Protein Folding and Solubility (Pelipatan dan Kelarutan Protein)
PENDAHULUAN
Pelipatan protein merupakan proses vital bagi keberlangsungan fungsi suatu protein. Proses
ini ditentukan oleh banyak faktor seperti kondisi fisik dan kimia sel, intensitas ekspresi,
lokasi dan pengaruh protein lain dalam sistem pengontrolan kualitas protein. Kesalahan
pelipatan protein salah satunya dapat terjadi karena pengaruh suhu lingkungan. Suhu tinggi
menyebabkan perubahan posisi residu asam amino serta terbentuknya ikatan-ikatan baru yang
sulit terjadi pada suhu yang lebih rendah sehingga menyebabkan protein menjadi tidak
terlarut. Contoh yang paling umum adalah pada pemanasan protein putih telur. Gumpalan
protein hasil pemanasan tidak dapat dilarutkan kembali dengan pengenceran biasa. Akan
tetapi terdapat beberapa larutan kimia yang dapat membantu proses pelarutan protein hasil
pemanasan dengan “merelaksasikan” kembali konformasi protein yang melipat dengan salah
(misfolding). Pada Tugas I.2 ini anda diminta menentukan dua kombinasi larutan berbeda
yang dapat membantu proses pelarutan protein hasil pemanasan
ALAT DAN BAHAN:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Empat mikrotube sampel supernatan homogenat hati @100 µL yang disiapkan dari
Tugas I.1
Penangas air (suhu 100oCdi meja asisten)
Lima larutan untuk uji pelarutan protein, masing-masing dalam satu mikrotube:
 500 µL larutan HCl 1 M
 500 µL larutan SDS 10%
 500 µL larutan NaOH 1 M
 500 µL larutan NaCl 1 M
 20 µL larutan β-merkaptoetanol
Pinset
Gabus apung 4 slot
Timer
PETUNJUK DAN ATURAN:
1.
2.
Hati-hati bekerja dengan HCl 1 M, NaOH 1 M, SDS 10%, dan β-Mercaptoetanol. Anda
wajib menggunakan sarung tangan selama bekerja. Hindari cipratan ke kulit atau
mata. Jangan sampai terminum, tertelan, atau dihirup dengan sengaja. Peserta yang tidak
menggunakan sarung tangan selama pengerjaan Tes Praktikum Biologi Sel dan
Molekuler akan diberi nilai 0.
Timer ditinggalkan di meja setelah praktikum selesai
5
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
LANGKAH KERJA:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Letakkan 4 mikrotube sampel anda yang telah diberi label di bagian tutup mikrotube ke
dalam gabus apung. Bawa sampel anda ke penangas air mendidih yang ada di meja
asisten dan inkubasi sampel pada air mendidih selama 5 menit.Sambil menunggu anda
bisa menjawab Pertanyaan I.2
Setelah 5 menit ambil sampel anda dari air mendidih dengan menggunakan pinset.
Sampel protein anda sekarang menjadi rusak dan tidak terlarut (akibat terjadinya
kesalahan pelipatan protein). Pada bagian akhir modul anda terdapat lembar konfirmasi.
Tunjukkan sampel anda pada asisten dan asisten akan memberi tanda anda telah selesai
melakukan proses pemanasan protein pada keempat mikrotube (Nilai 3; @0,75). Anda
tidak dapat melakukan proses pemanasan protein lagi setelah ini. Sampel yang tidak
membentuk gumpalan setelah pemanasan tidak dapat digunakan untuk uji.
Anda diberikan 5 larutan yang berbeda untuk uji pelarutan protein, yaitu larutan HCl,
SDS, NaOH, NaCl, dan β-merkaptoetanol. Anda dapat melakukan uji pelarutan protein
terhadap keempat sampel yang hasil langkah No.2 secara bebas. Uji dilakukan
menggunakan kombinasi masing-masing 100 µL larutan HCl / SDS / NaOH / NaCl dan
10 µL β-merkaptoetanol ke dalam 100 µL sampel hasil pemanasan. Total volume
larutan yang anda tambahkan ke sampel adalah 200 µL atau 110 µL.
Lakukan resuspensi untuk mencampur sampel protein dan larutan uji.
Karena sampel yang anda miliki terbatas, maka rancanglah percobaan anda terlebih
dahulu dengan cermat. Catat rancangan percobaan anda dan hasilnya pada Tabel Catatan
percobaan (Nilai 10).
Jawablah Pertanyaan I.2 (Nilai 6) dan soal tambahan pada lembar catatan percobaan.
6
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
PERTANYAAN TUGAS I.2
1.
(Nilai 2; @0,5) Grafik di bawah ini menunjukkan termodinamika pelipatan suatu protein
Keterangan: ΔGŧ = perubahan energi bebas aktivasi, ΔG = perubahan energi bebas.
Berdasarkan grafik di atas, tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau
Salah (S):
Pernyataan
A. Pelipatan protein normal merupakan reaksi eksotermik
B. Pembentukan protein yang salah melipat (misfolded) merupakan
reaksi endotermik
C. Energi aktivasi pembentukan polimer protein misfolded lebih rendah
daripada energi aktivasi pembentukan protein misfolded tunggal
D. Protein awal yang belum melipat (unfolded) memiliki energi bebas
yang lebih tinggi daripada protein yang telah melipat
2.
Jawaban
(B/S)
B
S
B
B
(Nilai 2) Manakah diantara diagram struktur protein di bawah ini yang paling tepat
menunjukkan konformasi protein yang mengalami peristiwa salah melipat (misfolding)
setelah pemanasan? Beri tanda X pada jawaban anda.
7
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
A
3.
B
X
C
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
D
(Nilai 2; @0,5) Perhatikan diagram perubahan energi bebas aktivasi protein di bawah ini.
Berdasarkan grafik tersebut, prediksilah pernyataan manakah di bawah ini yang benar
(B) atau salah (S)
8
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
Pernyataan
A. Sejumlah penyakit keturunan diketahui terkait erat perilaku
pelipatan protein seluler.
B. Konsentrasi protein yang diproduksi tidak mempengaruhi proses
pelipatan protein.
C. Perubahan kondisi pH dapat mempengaruhi kecepatan
pembentukan protein yang salah melipat (misfolded)
D. Pada beberapa protein, modifikasi lingkungan seperti penambahan
senyawa tertentu hanya mempengaruhi kecepatan pembentukan
protein misfolded pada spesies protein normal.
9
Jawaban
(B/S)
B
S
B
S
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
LEMBAR CATATAN PERCOBAAN
Tube
Volume larutan
uji (µL)
Larutan Uji
Hasil
Pengamatan
1
2
3
4
Isilah tabel di atas dengan:
1)
Kode kolom “Larutan Uji” :
 Larutan HCl 1M
: HCl
 Larutan SDS 10%
: SDS
 Larutan NaOH 1M
: NAOH
 Larutan NaCl 1M
: NACl
 Larutan β-merkaptoetanol:
MERK
2) Kolom “Volume larutan uji”
: tulis dengan angka
3) Kolom “Hasil Pengamatan”
: Larut: L, Tidak Larut: TL
PERTANYAAN:
1.
Berdasarkan percobaan yang anda lakukan, tentukan/prediksilah kombinasi larutan yang
dapat melarutkan kembali protein hasil pemanasan. Jawab dengan menuliskan kode
larutan seperti pada daftar di atas. (Nilai 8)
Larutan Uji
SDS
MERK
Larutan 1
Larutan 2
2.
Jika suatu protein dari sampel hati mengalami inaktivasi setelah proses pemanasan,
apakah aktivitasnya akan dapat teramati kembali setelah anda melakukan proses
pelarutan seperti pada percobaan di atas? Beri tanda X pada jawaban anda (Nilai 4)
Ya
Tidak
X
10
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
11
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
Nama: ...........................................................................................................
Asal SMA/Kelas: .........................................................................................
Seleksi Calon Peserta IBO 2013
OSN 2012 – Praktikum Biselmol
LEMBAR KONFIRMASI
KONFIRMASI ASISTEN
TELAH MELAKUKAN PEMANASAN
SAMPEL PROTEIN
12