Simulasi Contoh Soal Olimpiade Biologi OSN SMA : 2025 (1)

Pembahasan Soal 1

Mutasi terpaut kromosom X pada ikan jantan umumnya akan langsung diekspresikan karena jantan hanya memiliki satu kromosom X (genotipe XY). Dengan demikian, jantan yang memiliki alel mutasi akan menampakkan fenotipe sirip panjang. Pada betina (genotipe XX), mutasi harus berada pada kedua kromosom X (homozigot) agar fenotipe muncul. Jika betina hanya memiliki satu salinan alel mutasi, betina tersebut dapat menjadi carrier tetapi tidak menunjukkan fenotipe sirip panjang.

Pembahasan Soal 2

Diketahui frekuensi alel resesif a = 0,2, sehingga frekuensi alel dominan A = 0,8. Dalam keseimbangan Hardy–Weinberg:

\[ p = 0{,}8,\quad q = 0{,}2 \]

Frekuensi homozigot resesif (aa): \( q^2 = (0{,}2)^2 = 0{,}04 \) atau 4%.
Frekuensi fenotipe dominan adalah AA + Aa = \(p^2 + 2pq = 0{,}8^2 + 2 \times 0{,}8 \times 0{,}2 = 0{,}64 + 0{,}32 = 0{,}96\) atau 96%.

Pembahasan Soal 3

Jika 5% (0,05) populasi homozigot resesif (aa), maka \( q^2 = 0{,}05 \). Dengan demikian \( q = \sqrt{0{,}05} \approx 0{,}2236 \). Frekuensi alel dominan p = 1 – q ≈ 1 – 0,2236 = 0,7764.

Pembahasan Soal 4

• DNA helicase: Membuka pilinan ganda DNA dengan memutus ikatan hidrogen antara basa.
• DNA polymerase: Menambahkan nukleotida baru pada untaian yang sedang disintesis dengan komplementer terhadap cetakan.
• DNA ligase: Menggabungkan fragmen Okazaki pada untaian terputus (lagging strand) dengan membentuk ikatan fosfodiester.

Pembahasan Soal 5

Faktor sigma membantu RNA polymerase mengenali dan berikatan dengan promotor spesifik pada DNA. Tanpa faktor sigma, enzim RNA polymerase tidak dapat secara efisien menemukan situs inisiasi transkripsi. Setelah transkripsi dimulai, faktor sigma umumnya terlepas.

Pembahasan Soal 6

1. Penambahan 5′ cap: Menstabilkan mRNA dan membantu mRNA berikatan dengan ribosom.
2. Penambahan poli-A tail di 3′: Meningkatkan stabilitas mRNA dan mencegah degradasi enzimatik.
3. Splicing (penghilangan intron): Menghilangkan intron dan menyambung ekson untuk membentuk mRNA fungsional.

Pembahasan Soal 7

• Tipe I: Memotong DNA di lokasi acak yang jauh dari sekuens pengenal.
• Tipe II: Memotong DNA di dalam atau dekat sekuens pengenal (umum dipakai pada rekayasa genetik karena menghasilkan potongan yang konsisten dan dapat diprediksi).
• Tipe III: Memotong di dekat salah satu sisi sekuens pengenal tetapi tidak tepat di dalamnya.

Enzim restriksi tipe II sangat umum digunakan karena potongan DNA yang dihasilkan lebih spesifik dan dapat diprediksi, memudahkan proses kloning.

Pembahasan Soal 8

Tanaman C₄ memisahkan proses penangkapan CO₂ dan siklus Calvin di dua tipe sel (sel mesofil dan sel seludang pembuluh) dalam anatomi Kranz. CO₂ pertama kali diikat menjadi senyawa empat karbon di sel mesofil, lalu diangkut ke seludang pembuluh, di mana CO₂ dilepaskan untuk memasuki siklus Calvin. Hal ini menurunkan konsentrasi O₂ relatif terhadap CO₂ di sekitar enzim rubisco, sehingga mengurangi fotorespirasi.

Pembahasan Soal 9

Ketika tumbuhan mengalami kekeringan, level ABA meningkat. ABA kemudian berikatan dengan reseptor pada sel penjaga stomata, memicu aliran keluar ion dan menurunkan tekanan turgor di dalam sel penjaga. Hal ini menyebabkan sel penjaga kehilangan air dan stomata menutup untuk mengurangi kehilangan air melalui transpirasi.

Pembahasan Soal 10

Tumbuhan halofit sering memiliki mekanisme akumulasi ion tertentu (misalnya Na⁺ dan Cl^-) di vakuola atau memproduksi senyawa organik osmotik (osmolit) sehingga menurunkan potensi air di dalam sel. Dengan demikian, mereka tetap dapat mempertahankan penyerapan air atau mencegah kehilangan air meski berada di lingkungan bergaram tinggi.

Pembahasan Soal 11

• Tigmotropisme positif: Akar yang tumbuh melilit benda padat, misalnya batang tanaman merambat seperti anggur.
• Tigmotropisme negatif: Bagian tanaman yang menjauhi sentuhan, misalnya pertumbuhan sulur menjauhi area yang padat.

Contoh: Tanaman Passiflora (markisa) yang sulurnya mengelilingi penopang (tigmotropisme positif).

Pembahasan Soal 12

Hipotalamus mendeteksi perubahan suhu darah dan akan mengaktifkan mekanisme umpan balik negatif. Jika suhu tubuh meningkat, hipotalamus merangsang pelebaran pembuluh darah (vasodilatasi) dan peningkatan keringat untuk mendinginkan tubuh. Jika suhu turun, hipotalamus merangsang vasokonstriksi dan menggigil untuk meningkatkan produksi panas.

Pembahasan Soal 13

Contoh organ yang diatur oleh sistem saraf otonom adalah jantung dan saluran pencernaan.

• Simpatis: Meningkatkan denyut jantung, memperlambat gerakan peristaltik.
• Parasimpatis: Menurunkan denyut jantung, meningkatkan gerakan peristaltik.

Pembahasan Soal 14

• Hormon steroid: Dapat menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor di sitoplasma atau inti sel. Kompleks reseptor-hormon akan memengaruhi transkripsi gen secara langsung.
• Hormon peptida/protein: Terikat pada reseptor di permukaan membran sel karena tidak dapat menembus membran. Selanjutnya memicu rangkaian transduksi sinyal intrasel (misalnya kaskade fosforilasi) yang mengubah aktivitas enzim atau gen.

Pembahasan Soal 15

Sel B: Menghasilkan antibodi (imunoglobulin) yang secara spesifik melawan antigen dan dapat berkembang menjadi sel memori.

Sel T helper (CD4⁺): Mengkoordinasikan respon imun dengan mengaktifkan sel B dan sel imun lainnya. Sel T helper melepaskan sitokin yang merangsang sel B untuk memproduksi antibodi dan membantu aktivasi sel T sitotoksik.

Pembahasan Soal 16

Vaksin mRNA membawa urutan mRNA yang mengkode protein antigen virus. Setelah mRNA masuk ke dalam sel, ribosom menerjemahkan mRNA tersebut menjadi protein antigen. Protein antigen ini dipresentasikan oleh sel, memicu respon imun adaptif yang akan membentuk kekebalan terhadap virus tersebut.

Pembahasan Soal 17

Virus berselubung lipid mengambil selubung tersebut dari membran sel inang. Jika terkena pelarut lipid atau deterjen, selubung lipid dapat larut atau rusak, sehingga virus kehilangan struktur permukaannya dan tidak dapat menginfeksi sel. Virus tanpa selubung lipid lebih tahan terhadap pelarut karena lapisan proteinnya tidak mudah rusak oleh pelarut.

Pembahasan Soal 18

Nitrifikasi menyediakan nitrat (NO₃^-) yang lebih mudah diserap akar tanaman dibandingkan amonium. Dengan begitu, tanaman dapat memanfaatkan nitrogen secara efisien untuk sintesis asam amino dan protein, mendukung pertumbuhan dan produktivitas ekosistem.

Pembahasan Soal 19

Denitrifikasi mengubah nitrat menjadi N₂ yang kembali ke atmosfer, sehingga mengurangi kandungan nitrat dalam tanah. Bagi pertanian, ini berarti sebagian nitrogen yang dapat digunakan tanaman hilang, sehingga dapat menurunkan kesuburan tanah jika terjadi secara berlebihan.

Pembahasan Soal 20

Eutrofikasi (kelebihan nutrien seperti fosfat dan nitrat) memicu ledakan populasi fitoplankton/alga. Saat populasi alga mati, dekomposisi massal meningkatkan konsumsi oksigen di perairan dan dapat menyebabkan kondisi hipoksia (kekurangan oksigen), merugikan organisme lain seperti ikan.

Pembahasan Soal 21

• Metode langsung:
  1. Penghitungan individu (census) untuk populasi dengan jumlah kecil atau area terbatas.
  2. Tangkapan–tangkapan ulang (capture–recapture) untuk hewan yang dapat ditandai.
• Metode tidak langsung: Mengukur jejak atau tanda aktivitas (misal jejak kaki, sarang, kotoran) untuk memperkirakan kepadatan populasi.

Pembahasan Soal 22

Pulau cenderung memiliki penghalang geografis yang kuat, sehingga spesies yang tiba di pulau dapat berevolusi terpisah (isolasi geografis) dari populasi aslinya. Ukuran pulau yang terbatas dan kondisi lingkungan yang unik memicu adaptasi lokal, meningkatkan kemungkinan evolusi spesies endemik (teori island biogeography).

Pembahasan Soal 23

• Drift genetik: Perubahan frekuensi alel karena populasi kecil yang terisolasi, dapat mempercepat perbedaan genetik antarpopulasi.
• Seleksi alam di lingkungan baru: Kondisi lingkungan berbeda memicu adaptasi dan seleksi alel yang berbeda, sehingga mempercepat diferensiasi genetik.

Pembahasan Soal 24

• Directional selection: Seleksi mengarah ke satu fenotipe ekstrem, misalnya ketahanan antibiotik pada bakteri.
• Stabilizing selection: Mempertahankan fenotipe rata-rata dan menekan fenotipe ekstrem, misalnya berat bayi manusia yang terlalu rendah atau terlalu tinggi lebih berisiko.
• Disruptive selection: Memilih dua fenotipe ekstrem sekaligus, misalnya burung finch dengan paruh kecil atau besar lebih sukses dibandingkan paruh sedang.

Pembahasan Soal 25

Rantai transpor elektron terletak di membran dalam mitokondria (cristae). Gradien proton (H⁺) yang terbentuk di ruang antarmembran menciptakan potensial elektro-kimia. Energi dari aliran kembali proton melalui ATP synthase digunakan untuk mensintesis ATP.

Pembahasan Soal 26

Pada kondisi anaerob, piruvat diubah menjadi asam laktat untuk meregenerasi NAD⁺ dari NADH. NAD⁺ diperlukan agar glikolisis dapat terus berlangsung dan menghasilkan sedikit ATP meskipun tanpa oksigen.

Pembahasan Soal 27

Deaminasi oksidatif bertujuan menghilangkan gugus amino dari asam amino, sehingga sisa kerangka karbon dapat digunakan dalam siklus metabolisme (misalnya siklus Krebs). Produk akhir nitrogen (amonia) akan diubah menjadi urea di hati dan diekskresikan melalui ginjal.

Pembahasan Soal 28

Mikroorganisme di rumen memproduksi enzim selulase yang memecah selulosa menjadi gula sederhana. Hewan ruminansia lalu menyerap produk pencernaan tersebut, sementara mikroorganisme juga mendapatkan nutrisi dari proses fermentasi tersebut. Ruminansia juga dapat melakukan regurgitasi untuk mengunyah kembali makanan.

Pembahasan Soal 29

Contoh proses pencernaan intrasel adalah autophagy, ketika sel mencerna organel yang rusak. Organel atau materi sel dikelilingi oleh membran autofagosom, kemudian bergabung dengan lisosom. Enzim hidrolitik dalam lisosom memecah komponen tersebut menjadi molekul yang dapat didaur ulang sel.

Pembahasan Soal 30

• Ukuran kecil dan mudah ditransfer: Plasmid dapat berpindah di antara sel bakteri (transformasi), memudahkan pengkloningan.
• Mengandung gen penanda seleksi (mis. resistensi antibiotik): Memudahkan identifikasi sel yang berhasil mengandung plasmid rekombinan.