lembar pertanyaan - Olimpiade PSMA

 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS Test Seleksi Calon Peserta International Biology Olympiad (IBO) 2016 18–23 Mei 2015 Yogyakarta, DIY TES TEORI -­‐ BAGIAN B LEMBAR PERTANYAAN Total Point: 50 Waktu: 180 Menit www.tobi.or.id PETUNJUK § Bacalah petunjuk pengerjaan soal dengan baik. § Tuliskan nama, asal sekolah, dan nomor peserta pada lembar pertanyaan. § Tuliskan identitas (nama dan nomor peserta) pada lembar jawaban komputer (LJK) yang telah disediakan. § Setiap pertanyaan berisi empat pernyataan yang mengindikasikan Benar (B) atau Salah (S) • Jika menjawab semua pernyataan dengan benar, maka akan mendapatkan nilai 1 • Jika menjawab tiga pernyataan dengan benar, maka akan mendapatkan nilai 0,6 • Jika menjawab dua pernyataan dengan benar, maka akan mendapatkan nilai 0,2 • Jika hanya menjawab satu pernyataan benar, maka anda tidak akan mendapatkan nilai (0) § Tidak ada sistem minus § Hitamkan jawaban yang benar pada Lembar Jawaban Komputer (LJK). Gunakan pinsil 2B. Jika jawaban yang anda pilih dirasa kurang tepat, maka hapuslah jawaban sebelumnya dan bulati jawaban yang benar. § Anda boleh menggunakan kalkulator. ⌘ SELAMAT BEKERJA ⌘
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
1.
Di bawah ini ditampilkan diagram organisasi genom dari virus hepatitis C (HCV), salah satu virus yang menyebabkan penyakit Hepatocarsinoma pada manusia. IRES (internal ribosomal entry site) merupakan daerah pada genom yang diperlukan untuk inisiasi translasi. Sedangkan ORF (open reading frame) merupakan daerah pada genom yang dibatasi oleh kodon start dan kodon stop. C, E1, E2, p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A, NS5B (ditandai dengan urutan asam amino 1-­‐3011) adalah nama protein yang dihasilkan oleh virus hepatitis C. Fungsi masing-­‐masing protein ditulis dibagian bawah diagram area masing-­‐masing protein. Sedangkan lambang dot/titik berwarna hitam dibawah daerah protein E1 dan E2 menunjukkan posisi penempelan karbohidrat di residu asam amino protein tersebut. A. Jumlah ORF yang dimiliki oleh genom HCV sama jumlahnya dengan jenis protein yang dapat dihasilkan oleh virus ini. B. Meskipun tergolong ke dalam kelompok virus RNA, HCV memiliki mekanisme replikasi genom yang berbeda dengan Human Immunodeficiency Virus (HIV). C. Variasi tipe produk protein yang dapat dihasilkan oleh genom HCV diperoleh melalui proses alternative splicing. D. Translasi in vitro genom HCV menggunakan isolat sitosol sel inang (hepatocyte) dapat menghasilkan semua jenis protein HCV, namun tidak dapat menghasilkan struktur virus lengkap karena proses assembly hanya dapat dilakukan di sel utuh. 2. Seorang peneliti melakukan eksperimen untuk mendemonstrasikan pengaruh pemberian kondisi stress garam pada bakteri Bacillus sp.1 terhadap perubahan ekspresi gen-­‐gen terkait respon stress garam dari bakteri tersebut. Menariknya, peneliti tersebut juga mengamati adanya perubahan ekspresi gen-­‐gen untuk respon stress lain seperti OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 1 respon stress panas (heat shock) dan respon stress umum (general). Data perubahan ekspresi gen tersebut diindikasikan dari hasil elektroforesis protein 2D di bawah ini (Gambar A dan B), dimana G, H, dan S secara berturut-­‐turut menunjukkan titik dari protein untuk respon stress umum, panas, dan garam. Peneliti tersebut kemudian merancang eksperimen pengamatan pertumbuhan bakteri dalam pemberian kondisi stress garam, panas, dan kombinasi keduanya untuk melihat pengaruh regulasi antar respon stress tersebut. Gambar C dan D menunjukkan hasil dari percobaan tersebut. Pada gambar C, viabilitas kultur sel Bacillus sp.1 diamati pada bakteri yang diberi perlakuan pertumbuhan di temperature 37oC (kontrol) , pertumbuhan dalam medium yang mengandung 6% NaCl , pertumbuhan di temperature 48oC , dan pertumbuhan dalam medium yang mengandung 6% NaCl setelah sebelumnya sel diberi pre-­‐treatment dengan pertumbuhan di temperature 48oC selama 30 menit . Sedangkan pada gambar D, viabilitas kultur sel Bacillus sp.1 diamati pada bakteri yang diberi perlakuan pertumbuhan ditemperature 37oC (kontrol) , pertumbuhan dalam medium yang mengandung 4% NaCl , pertumbuhan di o
o
temperature 52 C , dan pertumbuhan di temperature 52 C setelah sebelumnya sel diberi pre-­‐treatment dengan pertumbuhan di medium yang mengandung 4% NaCl selama 30 menit . A. Berdasarkan hasil elektroforesis 2D, pemberian stress garam menurunkan ekspresi setidaknya 3 protein yang berperan dalam respon stress panas. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 2 3.
B. Hasil percobaan pertumbuhan bakteri menunjukkan bahwa sel-­‐sel yang diberikan pemberian pre-­‐treatment stress ringan untuk panas dan garam, akan mengalami penurunan viabilitas jika dipindahkan atau diinduksi lagi dengan respon stress yang berbeda dengan yang diberikan di pre-­‐treatmentnya. C. Konsentrasi garam 6% dan temperature 52oC merupakan kondisi lethal dari stress garam dan temperature pada bakteri Bacillus sp.1. D. Protein S2 dan G4 memiliki nilai titik isoelektrik (pI) yang sama. Z-­‐scheme adalah model yang diterima sebagai proses aliran elektron antar unit fotosistem di tilakoid selama proses fotosintesis di sel eukarya (Gambar A). Dua buah percobaan yang berbeda dilakukan untuk mendemonstrasikan kehadiran skema tersebut dan ketersambungan aliran elektron antar dua unit fotosistem tadi dengan salah satu protein yang terlibat dalam proses transfer elektron di tilakoid (cytochrome). Pada percobaan pertama, alga diberi perlakuan penyinaran secara berurutan dengan cahaya λ 680 nm dan/atau λ 562 nm (penggantian kondisi on dan off), dan selama proses penyinaran diamati perubahan kondisi redoks dari protein cytochrome di alga tersebut (Gambar B). Pada percobaan kedua, perlakuan penyinaran kembali dilakukan sebagaimana percobaan pertama, akan tetapi dengan pemberian senyawa DCMU pada sampel selama kondisi percobaan. Perubahan kondisi redoks cytochrome pada percobaan dua ditunjukkan oleh gambar C. A. DCMU merupakan suatu herbisida. B. Berdasarkan hasil percobaan diatas, cahaya yang menstimulasi fotosistem II adalah cahaya dengan panjang gelombang 680 nm. C. Percobaan lain yang hanya memberikan penyinaran cahaya 562 nm pada alga, dalam kondisi kehadiran DCMU akan menghentikan produksi O2 oleh alga tersebut. D. DCMU menghambat aliran elektron dari cytochrome ke fotosistem I. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 3 4.
Seorang peneliti melakukan eksperimen untuk mendemonstrasikan mekanisme rotasi dari komponen ATP synthase dalam menggerakkan reaksi metabolisme ATP. Gambar A menunjukkan struktur lengkap dari enzim ATP synthase di mitokondria. Pergerakan H+ melewati komponen F0 enzim ATP synthase akan menyebabkan terjadinya rotasi padasub unit γ. Rotasi sub unit γ ini nantinya akan menyebabkan perubahan konformasi pada komplek trimer αβ sehingga menyebabkan pergantian kondisi tiap unit αβ dalam berinteraksi dengan ATP atau ADP+P. Gambar B menunjukkan dua kemungkinan perubahan kondisi (state) trimer αβ untuk berinteraksi dengan ATP/ADP+P. Eksperimen dilakukan dengan mengamati rotasi dari sub unit γ protein ATP synthase yang ditambatkan (anchored, trimmer αβ) pada matriks tertentu, dalam kondisi reaksi yang mendukung terjadinya hidrolisis ATP. Rotasi sub unit γ dapat divisualisasikan melalui perputaran protein aktin berlabel fluorescence yang dikaitkan pada sub unit γ tersebut. Sebagai catatan, reaksi dilakukan pada kondisi konsentrasi ATP yang rendah. Gambar C menunjukkan diagram prediksi pola rotasi sub unit γ berdasarkan data rotasi fluorescence protein actin yang diukur. Satu kali rotasi (revolution) yang dicatat menunjukkan pergerakan fluorescence actin sebesar 120o. Berdasarkan hasil eksperimen di atas, tentukan benar atau salahnya pernyataan-­‐
pernyataan berikut ini. A. Hasil eksperimen rotasi sub unit γ mendukung model 1 (Gambar B) dari dinamika substrat-­‐reaktan di dalam subunit αβ protein ATP synthase. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 4 5.
6.
B. Diperlukan satu putaran penuh dari sub unit γ untuk menghasilkan 1 ATP. C. Segmen transmembran H+ channel dari protein ATP synthase kemungkinan memiliki model penyusunan residu asam amino sesuai model helix amphipatic. D. Fase “istirahat” antar satu rotasi ke rotasi yan lain (Gambar D) kemungkinan dikarenakan waktu yang diperlukan untuk pengambilan substrat ATP ke dalam subunit αβ. Nucleoside analog merupakan senyawa antimetabolit yang banyak digunakan untuk pengobatan berbagai penyakit seperti infeksi virus dan kanker. Di bawah ini ditampilkan beberapa struktur kimia nucleoside analog yang digunakan untuk kepentingan penyembuhan penyakit tersebut (Gambar B), dan perbandingannya dengan beberapa nucleoside (deoxynucleoside) alami di sel (Gambar A) A. ara-­‐C merupakan bentuk ribonucleoside dari 2’-­‐deoxycitidine akan tetapi memiliki perbedaan konformasi sterik pada salah satu gugus hidroksil gula pentosanya. B. Beberapa nucleoside analog seperti Azidothymidine memiliki afinitas yang lebih tinggi terhadap enzim tertentu dari suatu virus daripada enzim polimerase inang. C. Azacytidine secara spesifik bekerja hanya untuk menghambat proses replikasi DNA. D. 2’,3’-­‐Dideoxyinosine merupakan suatu chain terminator pada proses replikasi DNA. Pengembangan suatu obat antivirus dapat dilakukan pada dua target utama, yaitu enzim atau protein internal virus yang berperan dalam proses patogenesis virus tersebut dan enzim atau protein inang yang berperan untuk fungsi yang sama. Seorang peneliti melakukan eksperimen untuk mengamati pengaruh host factor miR-­‐122, suatu miRNA (microRNA), terhadap replikasi HCV (suatu virus RNA) di sel inang. Peneliti tersebut melakukan percobaan menggunakan jenis sel baru yang dikembangkan untuk produksi virus HCV, yaitu sel FU97 (turunan dari gastric cancer cell line). Tiga lini sel OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 5 FU97 dengan kemampuan ekspresi miR-­‐122 yang berbeda-­‐beda dihasilkan dengan menginfeksikan sel FU97 tersebut masing-­‐masing dengan strain lentivirus tertentu yang membawa gen miR-­‐122. Ketiga lini sel tersebut kemudian diinfeksikan lagi dengan virus HCV, dan jumlah RNA HCV yang dihasilkan pada periode tertentu diukur menggunakan PCR (gambar A). Di akhir percobaan, peneliti tersebut juga mengkonfirmasi apakah virus hepatitis C yang dihasilkan di sel FU97, sama dengan virus hepatitis C yang dihasilkan oleh sel kontrol Huh7.5.1, suatu hepatosit (Gambar B). Karakterisasi dilakukan pada isolat virus yang dihasilkan oleh masing-­‐masing sel setelah inkubasi selama 72 jam, dengan data density menunjukkan informasi buoyant density dari HCV RNA dan infectious titer/infectious virion (Gambar B). A)
B)
A. miR-­‐122 meningkatkan replikasi RNA virus dengan cara berhibridisasi pada RNA HCV dan menginduksi pembentukan small RNA dari hibrid dsRNA tersebut dengan bantuan protein DICER. B. Virus hepatitis C yang dihasilkan di sel kontrol Huh7.5.1 memiliki karakter yang mirip dengan virus hepatitis C yang dihasilkan di lini sel FU97, Dilihat dari data kemiripan nilai buoyant density sebagian besar populasi virus yaitu sekitar 1,1 g/mL C. Percobaan pengamatan pengaruh miR-­‐122 terhadap replikasi HCV menggunakan sel FU97 yang diinfeksi dengan strain lentivirus yang membawa gen GFP sebagai kontrol positif. D. Jumlah RNA genom virus yang dihasilkan dapat diukur menggunakan teknik quantitative reverse transkriptase PCR. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 6 7.
8.
Sebuah percobaan dilakukan untuk menentukan mekanisme enhancer dalam meregulasi ekspresi suatu gen. Pada model pertama, atau yang biasa disebut “DNA looping” model, diduga terdapat interaksi antara protein regulator yang menempel di enhancer dengan elemen promotor sehingga nantinya dapat menstimulasi aktivitas RNA polymerase. Sedangkan pada model kedua, “scanning” atau “entry-­‐site” model, RNA polymerase kemungkinan menempel terlebih dahulu dienhancer, bersama dengan protein regulator lainnya, kemungkinan melakukan scanning atau berjalan melintasi urutan DNA hingga akhirnya menemukan sequence promotor. Percobaan dilakukan dengan mengukur terjadinya ekspresi gen β-­‐globin ketika dilakukan inkubasi dua segmen DNA berbeda dalam kehadiran dan ketidakhadiran molekul avidin. Suatu segmen didesain untuk membawa elemen enhancer, sedangkan segmen DNA yang lain didesain untuk membawa urutan promotor dan gen β-­‐globin. Hasil percobaan menunjukkan terjadinya ekspresi gen β-­‐globin pada kedua kondisi reaksi, dengan kondisi penambahan avidin memiliki level ekspresi yang lebih tinggi dibandingkan yang tidak diberi penambahan avidin. Tidak diamati adanya ekspresi gen pada kontrol percobaan yang hanya ditambahkan segmen DNA dengan promotor+gen β-­‐globin. Desain dan hasil percobaan dapat dilihat pada gambar dibawah ini. A. Hasil percobaan mendukung model “DNA loop” sebagai mekanisme enhancer dalam meregulasi ekspresi gen. B. Elemen enhancer memiliki fungsi yang sama seperti elemen operator pada sistem operon lac. C. RNA polymerase dapat berjalan melintasi jembatan avidin ketika melakukan “scanning” dari daerah enhancer ke daerah promotor. D. Enhancer merupakan salah satu tipe elemen regulator ekspresi gen yang dapat ditemukan di sel mamalia. Peneliti yang sedang mencari obat baru untuk penyembuhan infeksi Streptoccus pyogenes strain 13 menemukan bahwa pemberian senyawa “X” pada murine yang terinfeksi dapat menurunkan tingkat kematian hewan uji tersebut akibat penyakit yang ditimbulkan. Peneliti tersebut kemudian membandingkan efek antimikroba senyawa “X” dengan beberapa senyawa antimikroba lainnya pada uji plate Kirby-­‐Bauer dan OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 7 “Challenge” test di hewan. Hasil kedua percobaan ditampilkan pada gambar di bawah ini. 9.
Keterangan gambar: Hasil plate Kirby-­‐Bauer pengujian senyawa antimikroba yang berbeda (A-­‐D, berturut-­‐
turut: senyawa X, penisilin, rifampin, sulfonamidochrysoidine) terhadap pembentukan zona hambat koloni Streptococcus pyogenes strain 13 dan hasil “challenge” test pemberian senyawa antimikroba pada hewan uji (E). Struktur kimia di bawah gambar A-­‐
D menunjukkan rumus molekul dari masing-­‐masing senyawa antimikroba. Menariknya, Pengujian sampel serum (protein free) dari murine yang diberikan senyawa X pada plate Kirby-­‐Bauer menunjukkan kehadiran aktivitas anti mikroba sebagaimana sampel serum (protein free) dari murine yang diberikan Sulfonamidochrysoidine. A. Turunan senyawa X yang ditemukan di serum kemungkinan dapat digunakan secara langsung untuk menghambat pertumbuhan S.pyogenes pada murine yang terinfeksi. B. Senyawa X menghambat aktivitas faktor virulensi dari S. pyogenes. C. Sebagaimana Sulfonamidochrysoidine, senyawa X kemungkinan merupakan prodrug. D. S. pyogenes yang resisten terhadap pemberian penisilin kemungkinan memiliki aktivitas enzim β-­‐lactamase. Di bawah ini ditampilkan plot index hydrophaty dari protein glycophorin. Plot tersebut menampilkan distribusi nilai hidrofobisitas dari tiap residu asam amino disepanjang rantai polipeptidanya. ΔG menunjukkan perubahan energi bebas yang dimiliki oleh OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 8 suatu asam amino ketika dipindahkan dari suatu sistem pelarut nonpolar ke sistem pelarut polar. Plot index hydrophaty sering digunakan untuk memprediksi apakah suatu protein memiliki domain helix transmembran atau tidak. Diketahui domain helix transmembran suatu protein dapat disusun oleh sekitar 20-­‐30 asam amino. A. Plot index hydropathy diatas memprediksi kehadiran dua domain helix transmembran pada protein glycophorin. B. Domain transmembran yang membentuk helix amphipatic memiliki plot index hydropathy yang sama dengan domain helix transmembran biasa seperti domain helix transmembran glycophorin. C. Plot index hydropathy menunjukkan bahwa glycophorin kemungkinan memiliki komposisi asam amino dengan rantai samping polar yang lebih banyak daripada asam amino dengan rantai samping non polar. D. Pada helix transmembran, asam amino-­‐asam amino penyusunnya memiliki nilai hidrofobisitas yang berbeda-­‐beda. 10. Penentuan posisi metilasi DNA dapat diketahui dengan eksperimen menggunakan enzim restriksi yang dapat memotong DNA termetilasi dan tidak termetilasi, dan enzim restriksi yang yang dapat memotong DNA tidak termetilasi, disertai dengan deteksi menggunakan probe. Eksperimen deteksi posisi metilasi ini dilakukan pada urutan DNA yang telah diketahui, dan memiliki 3 sisi pengenalan enzim restriksi MspI dan HpaII, yang keduanya mengenali urutan CCGG. Enzim MspI dapat memotong DNA termetilasi dan tidak termetilasi, sedangkan enzim HpaII hanya dapat memotong DNA tidak termetilasi. DNA dipotong menggunakan enzim MspI dan HpaII, lalu hasilnya dianalsis dengan teknik Southern blotting. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 9 A.
B.
C.
D.
Metilasi DNA dilakukan oleh sel untuk melindungi DNA genom dari serangan virus. Pada organisme alaminya, enzim HpaII hanya akan mendegradasi DNA asing. Pada percobaan, enzim MspI memotong pada sisi pengenalan nomor 2 dan 3 saja. Metilasi DNA terjadi pada sisi pengenalan nomor 1. ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN
11. Gambar di bawah merupakan hasil pengamatan dari percobaan kultur bagian tangkai karpel (gynophore) kacang tanah (Arachis hypogea) pada larutan nutrien sederhana. Sekelompok peneliti yang lain kemudian mengamati pertumbuhan gynophore kacang tanah yang ditumbuhkan pada media padat dengan orientasi ke atas (a) dan ke bawah (b) selama 0, 6, dan 12 jam. Hasil yang diperoleh ditunjukkan oleh gambar berikut ini. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 10 Tentukan apakah pernyataan berikut ini benar atau salah. A. Kacang tanah merupakan salah satu tanaman yang menunjukkan pertumbuhan geokarpi selama siklus hidupnya. B. Gynophore memiliki struktur dan anatomi seperti batang. C. Akar yang tumbuh dari gynophore adalah akar lateral. D. Pertumbuhan akar kacang tanah menunjukkan geotropisme negatif. 12. Kondisi cahaya yang optimal dapat mengaktifkan fitokrom yang selanjutnya akan mengaktifkan biosintesis Giberellin dan memicu germinasi biji. Fitokrom diketahui dapat meregulasi biosintesis GA melalui PIL5, protein fitokrom yang berinteraksi dengan bHLH pada Arabidopsis. Gambar berikut menunjukkan pengaruh cahaya merah dan merah jauh terhadap aktivitas GA (tanpa atau dengan penambahan inhibitor paclobutrazol, PAC). Keterangan: Col-­‐0: wild-­‐type Arabidopsis; pil: mutan PIL5; PAC: penambahan paclobutrazol; N: tanpa paclobutrazol; FRp: cahaya merah jauh selama 5 menit; Rp: cahaya merah selama 5 menit setelah perlakuan dengan cahaya merah jauh selama 5 menit; WL: Pendedahan cahaya putih secara kontinyu. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 11 Tentukan apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau Salah (S) A. Protein PIL 5 merupakan regulator negatif dalam proses germinasi biji. B. Germinasi pada wild-­‐type hanya terjadi pada saat fitokrom diaktivasi oleh cahaya merah. C. Perlakuan cahaya putih tidak mampu menginduksi germinasi pada biji yang diberi perlakuan dengan paclobutrazol. D. Cahaya berperan dalam memicu perkecambahan dengan cara menghambat degradasi protein PIL5. 13. Sebuah percobaan dilakukan untuk mengamati kondisi tanaman mediterania (Teucrium polium) jika ditumbuhkan pada 2 musim yang berbeda yaitu musim dingin (winter) dan musim panas (summer). Data hasil pengukuran laju fotosintesis, laju respirasi, konduktansi stomata dan kandungan CO2 di dalam sel ditampilkan pada grafik di bawah ini. Selain pengukuran di atas, juga dilakukan pengamatan anatomi terhadap daun tanaman yang ditumbuhkan pada kondisi winter dan summer seperti ditampilkan pada gambar di bawah ini: E"
F"
OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 12 Tentukan apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau Salah (S) A. Daun winter memiliki jumlah sel klorenkim/unit volume mesofil yang lebih banyak dibandingkan dengan daun summer. B. Laju fotosintesis, respirasi dan konduktansi stomata pada daun winter dapat mencapai 5 kali lipat dari daun summer. C. Anatomi daun winter ditunjukkan oleh gambar F D. Produksi metabolit sekunder untuk perlindungan di musim dingin akan lebih sedikit dibandingkan di musim panas. 14. Auksin dan giberelin merupakan dua hormon klasik yang berperdan dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Biosintesis giberelin pada tanaman Pisum sativum digambarkan sebagai berikut. Percobaan selanjutnya dilakukan untuk mengetahui pengaruh auksin terhadap biosintesis giberelin aktif pada tanaman (GA1). Tanaman Pisum sativum dibagi menjadi tiga kelompok perlakuan yaitu tanaman utuh (Gambar A, atas), dekapitasi di atas nodus ke-­‐7 (tengah) atau dekapitasi yang diikuti dengan pemberian IAA (bawah). Sementara GA20 ditambahkan pada daun ke-­‐6 seperti yang ditunjukkan oleh anak panah. Pengaruh ketiga percobaan ini kemudian diamati dengan mengukur level GA1, GA29 dan GA8 pada tanaman. Level ekspresi gen PsGA3ox1 dan PsGA2ox1 pada batang juga ditampilkan pada gambar B. A"
B"
OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 13 Tentukan apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau Salah (S) A. Auksin merupakan regulator negatif untuk biosintesis giberelin. B. Penambahan IAA dapat menggantikan peran dari tunas apikal dalam mempertahankan level GA1 pada tanaman. C. Dekapitasi menginduksi peningkatkan level ekspresi gen PsGA2ox1 yang berujung pada peningkatan produksi GA1. D. GA1 dapat disintesis selain di tunas apikal hanya pada kondisi konsentrasi auksin yang mencukupi. 15. Fotoperiodisme merupakan faktor yang sangat penting dalam menginduksi pembungaan pada tanaman, baik tanaman hari pendek (short day plant -­‐ SDP) maupun tanaman hari panjang (long day plant – LDP). Untuk mengetahui pengaruh cahaya terhadap induksi pembungaan, maka dibuat rancangan percobaan sebagai berikut. Perlakuan)cahaya)
Terang))))Gelap)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Tentukan apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau Salah (S) A. Perlakuan 1 dan 2 akan menginduksi pembungaan pada tanaman SDP dan LDP. B. Perlakuan 3 dan 4 hanya akan menginduksi pertumbuhan vegetatif pada tanaman SDP. C. Perlakuan 5 dan 6 akan menginduksi pembungaan pada SDP. D. Pada fotoperiodisme, panjang periode gelap merupakan faktor yang lebih menentukan dibandingkan dengan panjang periode terang. 16. Sebuah percobaan dilakukan untuk mengamati pengaruh cahaya terhadap kandungan pati pada tanaman normal dan dua jenis mutan yaitu sex1 (tidak dapat mendegradasi pati) dan pgm1 (tidak dapat mensintesis pati). Tanaman-­‐tanaman ini kemudian diacak hingga menjadi dua kelompok seperti di bawah: Kelompok I A B C D Kelompok II E F G H OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 14 Salah satu kelompok kemudian diinkubasi dengan cahaya selama 12 jam, sedangkan kelompok lainnya diinkubasi pada kondisi gelap selama 12 jam. Kandungan pati pada masing-­‐masing tanaman diamati dengan reaksi pewarnaan pati menggunakan lugol dengan hasil sebagai berikut: Reaksi Pati-­‐Lugol Kelompok I Oranye Coklat A X B X C D X Hitam X Reaksi Pati-­‐Lugol Kelompok II Oranye Coklat E F X G X H Hitam X X Ket: Setiap kelompok memiliki sekurang-­‐kurangnya satu tanaman normal, satu mutan sex1 dan satu mutan pgm1. Tentukan apakah pernyataan di bawah ini Benar (B) atau Salah (S). A. Kelompok I merupakan kelompok tanaman yang diinkubasi pada kondisi terang. B. A dan B merupakan mutan pgm1. C. C dan E merupakan tanaman normal. D. F dan G merupakan mutan sex1. 17. Sekelompok peneliti mengkaji pengaruh distribusi auksin terhadap pertumbuhan akar yang membengkok karena gravitasi. Tanaman Arabidopsis thaliana digunakan untuk mempelajari gravitropisme akar. Tanaman yang digunakan dalam percobaan telah diinsersi dengan konstruk DR5-­‐GFPm yang mendeteksi auksin (biosensor). Gambar 1. Diagram apeks akar Arabidopsis yang diputar sebesar 135o untuk memberikan stimulus gravitasi Untuk mengukur sudut pertumbuhan ujung akar, percobaan dilakukan dengan meletakkan akar seperti pada Gambar 1. Kemudian peneliti tersebut memberi perlakuan pada akar dengan auksin (IAA, NAA dan 2,4D) dan inhibitor influks auksin (1-­‐
NOA) serta inhibitor efluks auksin (NPA dan BFA). Hasil pengukuran sudut pertumbuhan ujung akar disajikan pada Gambar 2. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 15 Gambar 2. Respon pembengkokan (curvature) akar terhadap sebaran auksin. (A) Curvature total 5 dan 20 jam (berurutan arsiran hitam dan abu-­‐abu) setelah rangasangan graviatasi pada sudut 135°. (B) Sinyal DR5-­‐GFPm pada tudung akar lateral (LRC) dan sel epidermis dari perlakuan akar dengan 1 µM 1-­‐NAA yang dirangsang gravitasi selama 24 jam (warna putih pada sel menunjukkan adanya auksin). Tentukan apakah pernyataan berikut ini benar atau salah. A. Dari berbagai jenis auksin eksogen, semuanya mencegah respon gravitasi akar Arabidopsis . B. Terjadi aliran asimetri auksin pada akar yang diberi perlakuan suatu auksin eksogen. C. Tingkat konsentrasi inhibitor transport auksin tidak berpengaruh pada gravitropisme akar. D. Gravitropisme akar hanya melibatkan sedimentasi amiloplast pada sel-­‐sel columella tanpa dipengaruhi oleh pertumbuhan diferensial yang diinduksi pada bagian zona pemanjangan disisi yang berlawanan. ANATOMI DAN FISIOLOGI HEWAN
18. Pengukuran tekanan darah dilakukan pada arteri di lengan karena arteri di lengan memiliki posisi (secara vertikal) yang sama dengan jantung (lihat gambar). Hasil yang berbeda akan di peroleh jika tekanan darah diukur di tempat lain, hal ini disebabkan oleh pengaruh gravitasi terhadap darah. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 16 Berikut ini adalah pernyataan yang berkaitan pengaruh gravitasi terhadap tekanan darah dan parameter sistem peredaran darah lainnya. Tentukanlah pernyataan berikut ini benar atau salah! A. Pada posisi berdiri, tekanan darah di kepala lebih rendah dari tekanan darah di kaki. B. Dibutuhkan tekanan darah yang lebih tinggi untuk mengalirkan darah ke kepala jerapah dibandingkan tekanan yang dibutuhkan untuk mengalirkan darah ke kepala manusia. C. Gravitasi menghambat aliran darah dari kaki ke jantung melalui pembuluh vena. D. Langsung beristirahat setelah melakukan olah raga berat tidaklah dianjurkan, karena dapat memicu gagal jantung yang diakibatkan tidak seimbangnya antara suplai darah denganlaju detak jantung. 19. Terdapat berbagai jenis molekul yang masuk ke sistem pencernaan. Beberapa molekul tersebut akan dicerna dan beberapa lainnya langsung diserap di usus halus. Tentukanlah apakah pernyataan berikut ini benar atau salah! A. Pencernaan protein oleh pepsin di lambung akan menghasilkan peptida pendek dan asam amino bebas. B. Percernaan trigliserida diusus halus menghasilkan 3 asam lemak dan satu molekul gliserol. C. Semua proses pencernaan asam nukleat berlangsung di usus halus. D. Pencernaan protein diusus halus melibatkan beberapa jenis protease. 20. Diketahui bahwa terdapat dua jenis mamalia yang banyak beraktivitas di dalam air. Kedua mamalia ini memiliki karakteristik berbeda dalam kandungan oksigen di dalam tubuh. Mamalia I memiliki kadar oksigen di dalam tubuhnya sebesar 50 ml O2/ kg berat badan sedangkan Mamalia II 20 ml O2/ kg berat badan. Persentase distribusi oksigen di dalam tubuh dari ke dua mamalia terlihat pada diagram berikut ini: Berdasarkan keterangan tersebut, tentukanlah apakah pernyatan berikut ini benar atau salah. A. Lamanya kemampuan untuk beraktivitas di dalam air di tentukan oleh kecepatan akumulasi asam laktat di dalam peredaran darah. Berdasarkan fakta tersebut, OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 17 Mamalia I dapat beraktivitas lebih lama di bawah air jika dibandingkan dengan Mamalia II. B. Mamalia II memiliki masa otot yang lebih besar dari mamalia I. C. Kadar Hb di dalam darah mamalia I lebih tinggi dari mamalia II. D. Kadar myoglobin dari mamalia I lebih tinggi dari mamalia II. 21. Diagram berikut ini menunjukan proses yang mengantur ekspresi rantai ringan dari antibody pada sel B. Berdasarkan diagram diatas, tentukanlah pernyataan berikut ini benar atau salah! A. Setiap sel B mampu mengenali berbagai jenis epitope dari suatu antigen. B. Dengan menggunakan gen diatas tubuh mampu membentuk 200 kombinasi rantai ringan. C. Segmen V, J dan C pada gen terlibat dalam pembentukan sisi pengenalan antigen pada antibodi. D. Genom sel B lebih pendek dari sel epitel usus halus. 22. Obesitas adalah masalah yang sekarang dihadapi oleh negara maju dan sebagian negara berkembang. Terjadinya obesitas berkaitan erat dengan keseimbangan input dan penggunaan energi. Input energi berkaitan dengan nafsu makan yang yang diatur secara hormonal oleh hormon leptin, ghrelin, obestatin dll, sedangkan penggunaan energi berkaitan dengan aktifitas, seperti pola olahraga. Olahraga di ketahui efektif dalam menekan obesitas. Beberpa penelitian mencoba untuk mencari hubungan antara oleh raga dengan sekresi hormon pengatur nafsu makan. Penelitian berikut ini, mencoba mencari hubungan antara olahraga dengan sekresi leptin, ghrelin, dan obsetatin. Leptin diperoduksi oleh sel adipose berperan dalam memberikan informasi pada otak tentang cadangan energi pada sel dimana dia dihasilkan serta menghambat keinginan untuk OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 18 makan, gherlin diproduksi oleh lambung ketika lambung tidak berisi makanan dan berfungsi untuk menstimulasi nafsu makan dan pergerakan lambung, dan obestatin berperan dalam mengurangi nafsu makan, pengambilan makanan, dan pergerakan saluran pencernaan. Berdasarkan informasi ini, tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah A. Ketiga hormon diatas diproduksi oleh sel-­‐sel yang melapisi rongga dalam saluran pencernaan. B. Penurunan Acylated gherlin setelah 40 menit melakukan olah raga disebabakan oleh peningkatan pembentukan Deascyl ghrelin. C. Olah raga selama 40 samapai 60 jam dapat mengubah proses metabolisme lipid pada sel-­‐sel adipose. D. Penurunan gherin berkaitan dengan penurunan kandungan darah di sistem pencernaan saat melakukan olah raga. 23. Pengetahuan pada bidang fisiologi hewan telah menghasilkan banyak pendekatan matematis untuk menentukan kebutuhan makhluk hidup akan nutrisi, air, oksigen, dan produksi sampah hasil metabolisme. Sebagai contoh adalah awal program ruang angkasa, monyet biasanya digunakan untuk menguji satelit yang akan diluncurkan ke orbit. Bila monyet tersebut memiliki berat sekitar 3,5 kg dan anda diminta untuk laju metabolisme, kebutuhan oksigen, kebutuhan nutrisi dan sampah metabolisme yang dibutuhkan, maka anda dapat menggunakan persamaan di bawah ini § BMR (Basal Metabolic Rate) = 3.39 (massa tubuh)0,75 (satuan N.m/s) OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 19 §
Konsumsi oksigen (VO2) = 1,87 x 10-­‐7 (massa tubuh)3/4 !"#
Kebutuhan makanan = §
§
§
§
Jumlah air yang dapat dikonsumsi = proporsi air pada makanan Jumlah urine yang diproduksi (Vurine) = (7,04 x 10-­‐10) (massa tubuh)0,75 Nilai konversi m3 cairan ke gram adalah 106 g/m3 Jumlah feses yang dihasilkan = jumlah bagian makanan yang tidak dicernakan. §
!"#$%#&"# !"!#$% !"#" !"#"$"$ !"# !"#$ ! (!"#! !.
!
)
!"#$
Bila makanan yang akan diberikan kepada monyet tersebut adalah pisang tanpa kulit yang mengandung 85 kcal per 100 gram dan 1,3% serat dan abu maka tentukanlah apakah nilai yang diberikan di bawah ini tepat untuk keperluan rancangan modul monyet di ruang angkasa. A. Laju metabolisme dari monyet tersebut antara lebih kecil dari 8 N.m/s. B. Jumlah oksigen yang harus disiapkan untuk misi selama dua hari sekurang-­‐
kurangnya antara 4 – 4,2 x 10-­‐2 m3. C. Jumlah pisang yang harus disuplai untuk monyet antara 8,5 – 9 g/jam. D. Jumlah total sampah metabolisme yang dihasilkan adalah antara 0,1 hingga 0,15 gram. 24. Tanaman Moringa oleifera telah lama diketahui sebagai tanaman yang kaya akan nutrisi. Daun dari tanaman ini telah di gunakan untuk mengurangi malnutrisi pada wanita hamil, bayi dan ibu menyusui. Zvinorova et al. (2015) melakukan penelitian pengaruh konsumsi Moringa oleifera terhadap pertumbuhan dan dan kondisi sistem pencernaan. Pada penelitian ini, Zvinorova et al., (2015) menggunakan tikus jantan sebagai hewan uji. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 20 Bila makanan sebesar 14% berat tubuh dikategorikan sebagai jumlah yang terbatas dan informasi di atas, maka tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah. A. Pemberian makanan tambahan berupa daun M. oleifera tidak memicu ataupun menekan pertumbuhan tikus. B. Pertumbuhan tikus paling cepat terjadi pada rantang waktu antara minggu ke I dan ke II setelah perlakuan. C. Pemberian suplemen M. oleifera memiliki potensi merusak fungsi hati sebab terjadi pertumbuhan ukuran hati. D. Pemberian makan tambahan M. oleifera tidak berpengaruh terhadap ketersediaan cadangan makanan di hati. 25. Beberapa jenis ikan memiliki sifat anadromous, yaitu menetas di air tawar dan mengalami pendewasaan di air payau atau air laut. Kondisi ini memaksa ikan-­‐ikan tersebut untuk mengembangkan sistem osmoregulasi untuk bertahan hidup pada lingkungan hypoosmotic (pada sungai) dan hyperosmotic (pada air laut). Suatu penelitian dilakukan untuk mengetahui faktor-­‐faktor yang berperan dalam proses ini, diantaranya perubahan pada beberapa hormon kortisol, perubahan konsentrasi senyawa pada darah (glukosa, protein) dan perubahan pada karakter darah (haematocryte (hct), hemoglobin (Hb), jumlah total sel darah merah (RBCC)) maupun otot. Data dari penelitian tersebut disajikan di bawah ini Berdasarkan data di atas, tentukan apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah. A. Salinitas tinggi menurunkan laju pembentukan sel darah merah yang berakibat pada penurunan kadar Hb dan Hct. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 21 B. Peningkatan salinitas menyebabkan stres pada ikan, ini ditandai oleh meningkatnya kadar kortisol di dalam darah akibat peningkatan salinitas. C. Aklimatisasi meningkatkan tingkat toleransi ikan terhadap salinitas. D. Peningkatan salinitas mengakibatkan meningkatnya kepekatan plasma darah dan cairan di otot. 26. Kandungan karbon dioksida pada atmosfer [CO2]atm meningkat dari jumlah sebelum revolusi industri sebesar 280 ppm menjadi lebih dari 380 ppm. Jumlah ini diperkirakan akan meningkat hingga nilai 730-­‐1020 ppm pada tahun 2100. Karbon dioksida ini bereaksi dengan air laut menyebabkan terjadi peningkatan ion H+ dan menurunkan konsentrasi ion karbonat (CO32-­‐) yang menyebabkan pengasaman air laut. Pada saat bersamaan terjadi peningkatan temperatur air laut sebesar 0,1oC dari permukaan hingga kedalaman 700 m. Kondisi ini menyebabkan terjadi peningkatan luas Oxygen Minimum Layer (OML), lapisan miskin oksigen di dalam laut. Keadaan ini melahirkan kekhawatiran berkaitan dengan kondisi fisiologi dari hewan laut, salah satunya adalah cumi-­‐cumi Jumbo (Dosidicus gigas) yang umum ditemukan pada lapisan bawah (yang miskin oksigen) dan atas permukaan air laut. Kekhawatiran tersebut dicoba untuk dijawab dengan penelitian yang menghasilkan data-­‐data di bawah ini Berdasarkan data di atas, tentukan apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 22 A. Cumi-­‐cumi jumbo memiliki periode laju konsumsi O2 yang jelas dan tidak dipengaruhi oleh kandungan CO2 pada air. B. Cumi-­‐cumi jumbo adalah hewan dengan tingkat metabolisme yang tinggi dibandingkan predator lainnya. C. Berdasarkan data pengaruh suhu terhadap laju metabolisme, suhu optimum lingkungan tempat cumi2 beraktifitas adalah pada kisaran 20-­‐25oC. D. Baik suhu dan kandungan CO2 tidak mempengaruhi tingkat metabolisme dari cumi-­‐
cumi. Kemungkinan kedua faktor ini mempengaruhi sistem lain pada cumi-­‐cumi. 27. Hewan-­‐hewan endotermik yang hidup pada dataran tinggi harus menghadapi kondisi lingkungan yang memiliki tekanan parsial oksigen dan temperatur udara lebih rendah dibandingkan dataran rendah. Rendahnya tekanan parsial oksigen ini menyebabkan penurunan jumlah oksigen pada paru-­‐paru sehingga darah tidak dapat mensuplai oksigen yang cukup pada sel. Kondisi ini dapat mempengaruhi proses metabolisme yang berperan dalam menghasilkan panas tubuh. Hal ini menjadi sangat penting pada hewan-­‐
hewan endothermic berukuran kecil. Data di bawah ini menunjukkan efek dari perbedaan karakter lingkungan antara dataran tinggi dan dataran rendah pada pola respirasi dari deer mice (Peromyscus maniculatus). OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 23 A. Konsumsi oksigen deer mice yang hidup pada dataran tinggi lebih besar dibandingkan pada dataran rendah. B. Berdasarkan data laju metabolismenya, ditunjukan oleh data konsumsi oksigen, neutral temperature zone (suhu dimana hewan tidak melakukan termoregulasi secara metabolisme) ada pada suhu 30oC. C. Di dataran rendah, peningkatan volume pernafasan berperan penting untuk mensuplai oksigen untuk menunjang metabolisme yang tinggi pada suhu lingkungan yang rendah. D. Deer mice yang hidup di dataran tinggi merespon rendahnya kadar O2 di udara dengan cara meningkatkan laju pernafasan. 28. Data berikut ini menunjukkan pengaruh makanan rendah karbohidrat dan kaya protein terhadap fisiologi tubuh: OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 24 Berdasarkan data di atas maka tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah A. Konsumsi makan dengan kandungan karbohidrat rendah dan protein tinggi mengakibatkan peningkatan jumlah zat asam yang terbuang melalui urin sehingga pH urin menjadi menurun. B. Konsumsi makanan dengan kandungan karbohidrat rendah dan protein tinggi secara signifikan meningkatkan kandungan oksalat pada urin. C. Konsumsi makananan dengan kandungan karbohidrat rendah dan protein tinggi meningkatkan resiko pembentukan batu ginjal. D. Konsumsi makanan dengan kandungan karbohidrat rendah dan protein tinggi meningkatkan resiko kerusakan tulang. 29. Pemberian atau penundaan konsumsi protein diyakini dapat mempengaruhi sistem imunitas dan perlindungan terhadap serangan parasit. Data di bawah ini merupakan hasil penelitian pada efek dari pemberian protein dari sumber yang berbeda terhadap sistem imun pada tikus untuk menghadapi serangan dari Eimeria vermiformis, parasit yang merusak sistem pencernaan pada hewan ternak. Parasit ini merusak lapisan epitel dari hewan ternak ketika menghasilkan oocyst. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 25 Berdasarkan data tersebut maka tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah A. Pemberian α Whey mampu meningkatkan produksi sel-­‐sel sistem imun namun tidak cukup efektif dalam mengurangi jumlah Oocyst di dalam tubuh. B. Keberadaan Cassein dalam makanan sangat efektif dalam menekan infeksi oleh Eimeria vermiformis. C. Whey menghambat pertumbuhan parasit dengan cara meningkatkan jumlah sel darah putih dan produksi IFN pada sistem pertahanan tubuh. D. Pertahanan tubuh melawan infeksi Eimeria vermiformis, hanya melibatkan sistem imunitas humoral. 30. Perkembangan teknologi telah melahirkan beberapa perubahan pada kebiasaan manusia. Salah satu contoh tersebut adalah perubahan dari kebiasaan membaca buku sebelum tidur dimana sekarang terdapat kecenderungan untuk membaca menggunakan light emitting eReader (LE-­‐e-­‐book) seperti smartphone atau tablet. Beberapa ahli menduga hal ini dapat memberikan pengaruh pada beberapa fungsi fisiologi yang berkaitan dengan tidur seperti hormon dan gelombang otak. Data di bawah ini menunjukkan hasil penelitian terbaru mengenai hal tersebut. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 26 Berdasarkan data di atas maka tentukanlah apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah A. Cahaya yang dipancarkan oleh pembaca buku digital menurunkan jumlah melatonin yang dihasilkan oleh tubuh B. Cahaya yang dipancarkan oleh pembaca buku digital menunda pembentukan melatonin C. Orang yang membaca menggunakan pembaca buku digital tidak akan pernah mencapai fase tidur lelap D. Membaca buku digital menunda keinginan untuk tidur serta mempersingkat durasi tidur GENETIKA DAN EVOLUSI
31. Seorang peneliti melakukan persilangan pada populasi anjing dengan melihat dua sifat yang berbeda yaitu sifat warna mata dan panjang ekor. Terdapa tiga jenis warna mata: coklat, hitam dan abu-­‐abu; selain itu terdapat dua karakter panjang ekor: ekor panjang dan pendek. Ketika peneliti tersebut menyilangkan antara anjing dengan warna mata hitam dan ekor panjang, maka didapatkan keturunan sebagai berikut: 27/64 warna mata hitam dan ekor panjang 12/64 warna mata coklat dan ekor panjang 9/64 warna mata hitam dan ekor pendek 9/64 warna mata abu dan ekor panjang 4/64 warna mata coklat dan ekor pendek 3/64 warna mata abu dan ekor pendek Berdasarkan keterangan tersebut, tentukan benar atau salahnya pernyataan-­‐
pernyataan berikut ini. A. Genotipe dari parental yang disilangkan identik dan heterozigot pada semua gen yang terlibat dalam penetuan warna mata dan panjang ekor. B. Sifat warna mata diatur oleh mekanisme multiple allele. C. Terdapat total tiga gen yang mengatur kedua sifat tersebut. D. Jika warna mata disintesis melalui suatu jalur metabolisme tunggal, maka urutan sintesis pigmen tersebut adalah coklat à abu-­‐abu à hitam. 32. Sifat albino merupakan sifat yang terpaut alel resesif. Albino diturunkan secara monogenik. Pada suatu populasi disurvey dan didapatkan bahwa komposisi populasi tersebut tersusun atas 1000 orang albino, 1500 orang carrier dan 750 orang normal. A. Kemungkinan tidak terjadi seleksi, genetic drift atau genetic flow di dalam populasi. B. Jika terjadi perkawinan acak, maka satu generasi telah cukup untuk mengembalikan populasi mengikuti kesetimbangan Hardy Weinberg. C. Jumlah individu normal mengalami deviasi lebih dari 10% dari jumlah individu normal jika populasi mengikuti kesetimbangan Hardy Weinberg. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 27 D. Jika dua individu yang tidak menunjukkan gejala albino menikah, maka peluang anaknya terkena albino adalah 11,22%. 33. Persebaran sisik tebal pada ikan stickleback diatur oleh gen Eda yang memiliki dua alel: complete (C) dan low (L). Alel complete menyebabkan tumbuhnya sisik tebal pada seluruh tubuh ikan, sedangkan alel low hanya menyebabkan penebalan sisik pada bagian anterior. Sisik ikan merupakan salah satu adaptasi pertahanan diri terhadap predator. Alel bersifat komplementer, sehingga menghasilkan ikan dengan tiga fenotipe yang berbeda: komplit (CC), parsial (CL) dan low atau rendah (LL). Ikan stickleback terdapat baik di laut maupun di perairan air tawar pada daratan. Pada populasi laut, frekuensi alel L sangat kecil, hanya sekitar 1%, sedangkan frekuensi alel L pada populasi danau jauh lebih besar. Sebuah penelitian dilakukan untuk meneliti pengaruh gen frekuensi alel yang dilihat pada kedua populasi. 50 ikan stickleback heterozigot yang berasal dari populasi laut dimasukkan kedalam kolam kolam percobaan pada awal tahun 2006. Setelah 60 hari, terlihat larva ikan kecil dengan perbandingan fenotipe CC, CL dan LL sebesar 1 : 2 : 1. Selama masa percobaan, ikan stickleback F1 dua kali melewati dua musim kawin, yaitu pada bulan Mei dan Juli. Diduga ukuran memengaruhi kematangan seksual ikan stickleback. Grafik dibawah ini menggambarkan jumlah ikan dan proprosi kematangan seksual pada bulan Mei dan Juli. Proporsi grafik berwarna abu-­‐abu gelap menggambarkan proporsi ikan yang sudah matang secara seksual, sedangkan warna abu-­‐abu terang adalah proporsi ikan yang belum matang secara seksual. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 28 A. Ikan stickleback fenotipe low memiliki kesintasan yang lebih besar daripada ikan stickleback berfenotipe complete. B. Produk gen Ade mempengaruhi alokasi sumber daya pada ikan C. Perubahan frekuensi alel akibat tekanan seleksi sudah dapat dilihat pada generasi F1 D. Perbedaan tekanan seleksi terhadap ikan stickleback pada ekosistem laut dan ekosistem air tawar terutama disebabkan oleh perbedaan kehdadiran predator. 34. Terdapat beberapa teori mengenai bagaimana genus Homo dapat tersebar ke seluruh bagian bumi dari Afrika. Teori pertama menyatakan bahwa Homo sapiens berasal dari spesies Homo regional yang berkembang secara sendiri-­‐sendiri pada berbagai belahan bumi (Multiregional). Teori kedua yaitu Out of Africa menyatakan Homo sapiens awalnya berkembang di Afrika, tetapi kemudian karena perubahan iklim dan ekosistem maka bermigrasi keluar Afrika. Dibawah ini adalah bukti-­‐bukti yang digunakan untuk mendukung teori Out of Africa. A. Adanya genetic flow menyebabkan kemiripan antara spesies Homo awal. B. Perkakas yang digunakan oleh Neandherthal identik dengan perkakas Homo sapiens. C. Penemuan Homo sapiens berusia 160.000 tahun di Ethiopia. D. DNA mitokondria yang lebih seragam pada penduduk Eropa dibanding penduduk Afrika. 35. Perhatikan penurunan penyakit langka dibawah ini. Penyakit ini ditemukan frekuensinya sebesar 9% dalam suatu populasi di pulau yang terisolasi. Populasi pulau mengikuti kesetimbangan Hardy Weinberg. A. Penurunan penyakit diatas sesuai dengan mekanisme penurunan penyakit terpaut kromosom X resesif. B. Peluang individu 1 heterozigot untuk gen penyebab penyakit adalah sebesar 42%. C. Peluang individu 2 homozigot untuk gen penyebab penyakit adalah sebesar 33%. D. Peluang individu bertanda “?” terkena penyakit albino adalah sebesar 7,7%. 36. Diprediksi dua gen A dan B, berperan dalam menghasilkan warna bunga. Hasil persilangan antara tanaman bunga putih galur murni dengan tanaman bunga merah galur murni menghasilkan semua anakan berwarna bunga merah. Hasil persilangan F1 menghasilkan 92 tanaman bunga merah dan 68 tanaman bunga putih. A. Produk kedua gen saling berinteraksi dalam menghasilkan warna bunga. B. 25% dari tanaman merah generasi F2 heterozigot untuk kedua gen. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 29 C. 4 dari 7 tanaman putih generasi F2 heterozigot untuk salah satu gen. D. Kemungkinan menghasilkan anakan berbunga putih hasil persilangan 2 individu putih generasi F2 kurang dari 7%. 37. Warna sayap pada kupu-­‐kupu diatur oleh gen vw. Alel vw+ bersifat dominan dan memberikan warna merah, sedangkan alel resesifnya vw memberikan warna kuning. Pada tahun 1981, seorang peneliti melakukan observasi dan mengihtung jumlah kupu-­‐
kupu dan mendapatkan hasil sebagai berikut: Tahun 1981 1982 1983 1984 1985 1986 Merah 910 1001 1090 1199 1319 1451 Kuning 90 99 120 132 145 159 A. Jumlah individu pada populasi bertambah sebesar 10% setiap tahunnya B. Pada tahun 1981, jumlah individu homozigot dominan lebih besar daripada jumlah individu heterozigot C. Relative fitness individu kuning 10% lebih tinggi dibandingkan fitness individu merah D. Individu bersayap merah memiliki Darwinian fitness yang lebih tinggi dibandingkan individu bersayap kuning 38. Terdapat lima bagian DNA yang merupakan komponen dari suatu operon (A, B, C, D, dan E). Komponen A-­‐E dapat berupa represor, promoter, operator, gen struktural 1 dan gen struktural 2 (tidak berurutan). Operon ini bekerja dengan mekanisme seperti operon laktosa. Terdapat beberapa mutan bakteri pada komponen ini yang difusikan dengan mutan lain dan kemampuannya tumbuh dengan keberadaan substrat dan ketidakberadaan substrat ditunjukkan pada tabel dibawah (tanda “–“ menunjukkan mutan (enzim non-­‐fungsional) dan “+” menunjukkan fenotipe wild type). Tentukan apakah fenotipe dibawah benar atau salah. No a b c d Genotipe Bakteri A+B+C+D-­‐E+/A-­‐B+C+D+E-­‐ A+B+C-­‐D+E+/A-­‐B+C+D-­‐E-­‐ A-­‐B+C+D-­‐E-­‐/A+B-­‐C+D+E+ A-­‐B+C+D+E+ Tidak ada substrat Enzim Enzim Struktural Struktural 1 2 -­‐ -­‐ -­‐ -­‐ + + -­‐ -­‐ Dengan penambahan substrat Enzim Enzim Struktural Struktural 1 2 + + -­‐ -­‐ + + + -­‐ 39. Populasi E. coli B. yang ditumbuhkan dalam sebuah lab selama 3000 generasi. Populasi dimulai dari sebuah sel dan dibiarkan tumbuh dalam medium dengan glukosa terbatas hingga berjumlah 5 x 108 sel. Kultur kemudian diencerkan dan ditransfer ke medium baru dengan komposisi yang sama. Setiap transfer mengencerkan kultur sebanyak 100 kali. Strain E. coli yang digunakan dalam eksperimen tidak memiliki mekanisme pertukaran gen. Variasi genetik hanya bersumber dari mutasi yang terjadi sebanyak 106 mutasi per hari. Hasil observasi melihat adanya perubahan ukuran pada sel selama masa eksperimen. Grafik dibawah menggambarkan perbahan yang terjadi. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 30 A.
B.
C.
D.
Sel dengan berukuran lebih besar memiliki relative fitness yang lebih tinggi. Hanya 3 mutasi terjadi selama masa eksperimen. Kultur bakteri mengalami akumulasi mutasi tanpa perubahan fenotipe secara gradual. Grafik diatas merupakan pola evolusi punctuated equilibirium. 40. Seorang petani mengawinkan ayamnya untuk menghasilkan ayam dengan bulu coklat dan menghasilkan telur berwarna coklat. Selama ini, petani tersebut hanya memiliki ayam dengan bulu hitam telur coklat dan bulu coklat telur putih. Hasil perkawinan antara ayam galur murni bulu hitam telur coklat dan bulu coklat telur putih menghasilkan anakan semuanya bulu hitam telur putih. Dilakukan perkawinan test-­‐cross keturunan F1 dan dihasilkan keturunan sebagai berikut: Bulu hitam, telur coklat 376 Bulu hitam, telur putih 118 Bulu coklat, telur coklat 122 Bulu coklat, telur putih 384 A. Fenotipe ayam test-­‐cross sama dengan salah satu induk F-­‐1. B. Warna telur dan warna bulu terpisahkan sejauh 24 cM C. Seluruh individu bulu hitam telur putih heterozigot untuk kedua gen. D. Test-­‐cross individu bulu hitam telur coklat generasi F2 akan menghasilkan pola anakan yang sama dengan pola diatas EKOLOGI (41 – 45)
41. Ukuran populasi dari song sparrows (Melospiza melodia) di Pulau Mandarte, British Columbia, dipengaruhi oleh kerasnya musim salju. Selain itu, populasinya diregulasi oleh beberapa faktor yang diperlihatkan oleh grafik di bawah ini. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 31 Tentukanlah apakah pernyataan-­‐pernyataan dibawah ini benar atau salah. A. Semakin banyak jumlah jantan dapat mengurangi perilaku territorial jantan sehingga menurunkan tingkat perkawinan. B. Jumlah betina yang banyak dapat mengurangi kesuksesan reproduksi anakan pada setiap betina. C. Kerapatan yang tinggi memberikan sedikit kesempatan bagi anakan untuk bertahan hidup waktu winter. D. Populasi burung song sparrows hanya dipengaruhi oleh faktor density-­‐dependent 42. Para peneliti di bidang ekologi mempercayai bahwa di dalam jaring-­‐jaring makanan, tidak semua jenis memiliki peranan yang sama. Oleh karenanya, ada jenis yang harus dijaga kehadirannya untuk menyeimbangkan fungsi ekosistem, salah satunya adalah spesies batu kunci (keystone species). Terkait dengan keystone species tersebut, tentukan benar atau salahnya pernyataan-­‐pernyataan berikut ini. A. Spesies yang memiliki ukuran populasi yang besar merupakan spesies batu kunci (keystone species). B. Tumbuhan yang mampu menghasilkan buah sepanjang tahun sepeti palem dan Ficus (fig) merupakan keystone species di hutan hujan tropis karena keberadaannya sangat penting sebagai sumber makanan utama bagi hewan-­‐
hewan herbivor. C. Keystone species memiliki kelimpahan yang tinggi sehingga mampu menjaga kondisi habitat untuk membantu jenis-­‐jenis lainnya hidup di lingkungan tersebut. D. Keystone species memiliki proporsi biomasa dan peranan besar di dalam komunitas. 43. Organisme yang memiliki harapan hidup (life span) yang panjang, pola reproduksinya dapat dikelompokkan seperti yang digambarkan oleh grafik di bawah ini. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 32 (A)%
Pola%reproduksi%
(B)%
(C)%
Waktu%(Tahun)%
Berdasarkan grafik tersebut, tentukan benar atau salahnya pernyataan-­‐pernyatan berikut ini. A. Jika grafik B merupakan tipikal pola berbunga pada tumbuhan, maka jenis tumbuhan tersebut merupakan sumber makanan bagi hewan sepanjang tahun, khususnya hewan pemakan buah. B. Pola reproduksi ikan salmon ditunjukkan oleh Grafik C. C. Tumbuhan yang proses pembentukan bunganya dipengaruhi oleh lamanya photoperiod per tahun ditunjukkan oleh Grafik A. Umumnya terjadi di daerah temperata. D. Grafik B dan A merupakan pola reproduksi pada organisme yang tidak dipengaruhi oleh musim sehingga dapat menghasilkan anakan berkali-­‐kali. 44. Penelitian mengenai hubungan antara lynx dan hare dilakukan di Kanada. Sebanyak 9 blok area pada hutan conifer masing-­‐masing seluas 1 km2 yang digunakan untuk melihat kerapatan hare. Terdapat 4 perlakuan di penelitian ini yaitu: a) hare selalu diberikan makanan sepanjang tahun, b) hare memiliki tempat bersembunyi untuk menghindari serangan dari lynx, c) area yang diberikan pupuk agar kualitas makanan hare meningkat, dan d) hare diberikan makanan dan juga diberikan tempat untuk menghindari predator. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 33 Seluruh perlakuan tersebut dibandingkan dengan area kontrol tanpa perlakuan apapun. Gambar disamping memperlihatkan hasil grafik yang berhasil didapatkan. Tentukanlah apakah pernyataan dibawah ini benar atau salah. A. Adanya penambahan makanan dapat meningkatkan kerapatan hare tiga kali lipat. B. Kurangnya penyerangan dari pemangsa dapat meningkatkan kerapatan hare sebanyak 2 kali lipat. C. Peningkatan kerapatan hare dapat pula dilakukan dengan memberian pupuk pada habitat hare sehingga meningkatkan kualitas makanannya. D. Dua faktor seperti penambahan makanan dan berkurangnya serangan pemangsa secara dramatis akan meningkatkan kerapatan hare. 45. Grafik berikut memperlihatkan hubungan antara produktivitas primer dengan jumlah spesies rodensia yang hidup pada bebatuan di gurun Gobi. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 34 Tentukanlah apakah pernyataan dibawah ini benar atau salah. A. Jumah spesies yang hidup pada suatu komunitas berkorelasi secara komplek dengan produktivitas primer. B. Peningkatan yang telihat pada grafik terjadi karena suatu area dapat mendukung kenaikan produktivitas dan ukuran populasi yang besar sehingga laju kelangkaan spesies menurun C. Saat produktivitas berada pada level menengah, jumlah spesies yang ada mencapai maksimal. D. Terjadi penurunan jumlah spesies saat produktivitas primer tinggi disebabkan oleh adanya competitive exclusion pada beberapa spesies. ETOLOGI (46- 48)
46. Untuk meningkatkan kesuksesan dalam bereproduksi, suatu organisme harus secara optimal mengalokasikan sumber daya yang dimiliki untuk bertahan hidup, tumbuh dan reproduksi. Hal ini menjadi lebih rumit pada saat suatu organisme memiliki fenotip tambahan (extended phenotype) seperti sifat membangun struktur sarang dan sifat sosial. Salah satu contoh organisme ini yang memiliki hal ini adalah lebah madu. Lebah madu membangun dua jenis sisir atau comb, yakni drone comb dan worker comb. Drone comb adalah sisir yang berfungsi sebagai daerah pemeliharaan larva calon lebah jantan. Worker comb adalah sisir yang berfungsi sebagai daerah pemeliharaan larva calon lebah pekerja. Drone comb dilihat sebagai sebuah investasi reproduksi, sedangkan worker comb merupakan investasi untuk bertahan hidup, tumbuh dan bereproduksi. Kedua lokasi ini digunakan sebagai daerah penyimpanan madu yang dapat saling berganti sesuai kebutuhan seperti digambarkan pada gambar di bawah ini Suatu pengamatan terhadap fenomena ini dilakukan dan hasil dari pengamatan tersebut ditunjukkan dengan data berikut: OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 35 Berdasarkan gambar tersebut, tentukan apakah pernyataan di bawah ini benar atau salah. A. Lebah madu meningkatkan efisiensi sumber daya melalui mekanisme penggunaan sel yang sangat terspesialisasi untuk tujuan tertentu. B. Pengamatan ini menunjukkan bahwa struktur sel pada sarang lebah memiliki daya tahan yang baik. C. Pengamatan ini membuktikan bahwa lebah memiliki kemampuan adaptif untuk menentukan alokasi sumber dayanya. D. Proses reproduksi pada lebah madu berlangsung pada bulan April-­‐Mei dan September. 47. Tupai tanah bermantel emas (Citellus lateralis) merupakan jenis tupai yang ditemukan di Amerika Utara bagian barat pada ketinggian 1500-­‐3600 m. Di alam, hewan ini mengalami hibernasi pada suhu rendah sekitar 3-­‐4 bulan. Selama hibernasi, berat badannya menurun secara nyata sampai setelah hibernasi ketika konsumsi makanan meningkat dengan cepat dan berat badan kembali bertambah hingga tiba waktunya untuk hibernasi pada bulan Oktober. Sekelompok peneliti di Amerika Utara mengisolasi tupai tersebut pada kondisi laboratorium yang memiliki suhu dan pencahayaan tetap selama beberapa tahun, fase hibernasi tetap berlangsung. Jika serum darah tupai yang sedang berada pada fase hibernasi tersebut disuntikkan pada tupai yang tidak mengalami hibernasi, maka akan terjadi hibernasi. Berdasarkan informasi tersebut, tentukan pernyataan berikut yang benar dan yang salah. A. Ketika dipindah ke belahan bumi selatan, tupai tanah yang disuntik akan berhenti hibernasi seketika. B. Variasi pengaturan suhu dan pencahayaan sedemikian rupa sesuai habitat alaminya ketika belum masuk periode hibernasi dapat dilakukan untuk menghentikan hibernasi tupai tanah yang disuntik. C. Hibernasi tupai tanah tersebut diatur oleh faktor eksogen selain suhu dan cahaya. D. Tupai tanah yang disuntik tidak melakukan aklimatisasi ketika masuk ke fase hibernasi. 48. Perilaku menghukum (punishing) dan menertibkan (policing) diketahui dapat menjaga kestabilan suatu kelompok sosial tidak hanya pada manusia melainkan juga non-­‐
manusia, baik vertebrata maupun invertebrata (Singh dan Boomsma, 2015). Punishing didefinisikan sebagai perilaku yang menimbulkan kerugian atau menghilangkan keuntungan individu target sebagai respon dari perilaku individu target tersebut, sedangkan policing didefinisikan sebagai salah satu bentuk punishing yang mereduksi pengurangan nilai kelulushidupan rata-­‐rata dari anggota kelompok sosial (indirect fitness) yang terjadi akibat kompetisi intraspesies yang dilakukan individu anggota untuk mendapatkan peningkatan kelulushidupan (direct fitness). OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 36 Berdasarkan definisi tersebut, asumsi yang digunakan dalam mengkaji perilaku menghukum adalah peningkatan kelulushidupan kelompok (inclusive fitness). Suatu individu akan menghukum individu lain dalam kelompoknya (menjadi punisher) jika perilaku menghukum tersebut mengarah kepada peningkatan kelulushidupan (dilambangkan dengan pt) dan lebih menguntungkan daripada membiarkan individu lain menghukum (menjadi bystander, dilambangkan dengan bt). Efek perilaku menghukum terhadap kelulushidupan individu kemudian dapat digambarkan dalam bentuk plot sebagai berikut. Berdasarkan plot zonasi tersebut, Individu yang ada di zona 1 dan 2 akan selalu memilih menjadi punisher, sedangkan individu yang ada di zona 3 dan 4 akan selalu memilih menjadi bystander. Zona 5 diperuntukkan bagi individu yang harus menahan diri dari menghukum kecuali anggota kelompok lain tidak dapat melakukan penghukuman. Berdasarkan informasi tersebut, tentukan apakah pernyataan berikut benar atau salah. A. Ratu dari kelompok serangga eusosial semisal lebah dan semut akan selalu berada di zona 4. B. Semut dan lebah pekerja akan berada di zona 1 jika ia tidak reproduktif. C. Individu dari zona 4 dapat berpindah ke zona 1 jika distribusi kekuatan dalam kelompok merata. D. Individu dominan akan selalu berada dalam zona 5. BIOSISTEMATIK (49 – 50)
49. Salah satu aplikasi dari pohon filogenetik adalah memecahkan masalah posisi taksonomi taksa tertentu. Sebagai contoh, genus Miniopterus merupakan salah satu genus kelelawar dengan persebaran yang luas dan kelimpahan yang tinggi di seluruh dunia. Penempatan Miniopterinae sebagai subfamily di bawah family Vespertilionidae didasarkan pada morfologi saja dan mengundang banyak pertanyaan sejak data OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 37 morfologi dan molekuler menunjukkan bahwa subfamily ini lebih layak digolongkan sebagai famili. Untuk menguji hipotesis ini, analisis filogeni terhadap gen nukleus dari berbagai genus kelelawar yang merupakan perwakilan dari berbagai famili dilakukan. Dengan metode Maximum Likelihood, didapatkan pohon filogenetik berikut angka Bootstrap yang mendukung setiap percabangan (clade). Berdasarkan informasi tersebut, tentukan apakah pernyataan berikut benar atau salah. A. Miniopteridae bersama dengan Vespertilionidae merupakan sister taxa dari Molossidae. B. Dibanding Vespertilionidae dan Molossidae, Miniopteridae termasuk taksa yang mengalami laju evolusi paling tinggi. C. Pohon filogenetik ini menunjukkan bahwa famili Pteropodidae merupakan taksa yang paling tua. D. Berdasarkan pohon filogenetik tersebut, common ancestor dari kelompok Vespertilionoidea muncul di waktu yang sama dengan kelompok Noctilionoidea. 50. Berikut adalah pohon filogenetik yang menunjukkan tahap-­‐tahap kunci dalam evolusi berbagai phyla dalam kelompok hewan yang telah disederhanakan. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 38 Berdasarkan informasi dalam gambar tersebut, tentukan apakah pernyataan berikut benar atau salah: A. Bilateria adalah kelompok yang parafiletik. B. Lapisan embrionik baru muncul di nomor 2 atau 3. C. Simetri tubuh hewan tidak berpengaruh ke apakah dia akan aktif bergerak atau diam menetap (sessile) dengan sedikit pergerakan pasif (planktonic). D. Rongga tubuh (coelom) sudah ada sejak nomor 1. OSN Biologi -­‐2015-­‐Tes Teori Bagian B 39