Simulasi Soal Olimpiade Biologi SMA Standar IBO : 2025 (1)

Pembahasan Soal 1: Ion K⁺ cenderung bergerak keluar sel karena gradien konsentrasinya lebih tinggi di dalam sel. Namun, pergerakan ini menciptakan muatan negatif relatif di dalam sel sehingga menarik kembali K⁺ ke dalam. Arah netto awalnya keluar sampai tercapai potensial kesetimbangan (potensial Nernst untuk K⁺) yang membuat muatan dalam sel negatif dibandingkan luar. Prinsip yang mendasarinya adalah gradient konsentrasi dan gradient listrik (gradien elektrokimia) yang bekerja simultan.

Pembahasan Soal 2: Ketika cahaya dihentikan, kompleks fotosistem tidak lagi menghasilkan ATP dan NADPH dari reaksi terang. Akibatnya, stok ATP dan NADPH dalam kloroplas menurun. Tanpa ATP dan NADPH yang cukup, siklus Calvin-Benson tidak dapat berjalan optimal, sehingga fiksasi CO₂ terhambat atau berhenti.

Pembahasan Soal 3: Persilangan Aa × Aa akan menghasilkan rasio genotipe 1:2:1 (AA : Aa : aa) dan rasio fenotipe 3:1 (dominan : resesif). Dalam populasi besar, jika frekuensi alel A = p dan frekuensi alel a = q, maka menurut Hardy-Weinberg: \\[ p^2 + 2pq + q^2 = 1. \\] Prinsip ini berlaku jika populasi tidak mengalami migrasi, mutasi, atau seleksi, serta terjadi perkawinan acak.

Pembahasan Soal 4: Mutasi yang menghilangkan aktivitas enzim dalam glikolisis akan menghentikan proses pemecahan glukosa pada tahap awal. Hal ini berdampak pada produksi piruvat, NADH, dan ATP secara keseluruhan. Karena glikolisis merupakan jalur awal respirasi aerob maupun anaerob, siklus Krebs dan rantai transpor elektron juga terganggu akibat kurangnya suplai piruvat dan NADH.

Pembahasan Soal 5: Feedback inhibition kompetitif berarti inhibitor bersaing dengan substrat pada sisi aktif enzim pengatur jalur. Jika enzim pengatur dihambat, maka konsentrasi substrat awal akan meningkat (karena reaksi terhambat sebelum maju ke tahap selanjutnya) dan konsentrasi produk akhir menurun (karena jalur biosintesis keseluruhan terganggu). Mekanisme ini mencegah produksi berlebihan produk akhir.

Pembahasan Soal 6: Polutan organik persisten (POP) mengalami bioakumulasi dan biomagnifikasi. Dalam rantai trofik, konsentrasi POP semakin tinggi di tingkat trofik yang lebih tinggi (misalnya di predator puncak). Fenomena ini disebut biomagnifikasi. Contoh dampaknya adalah meningkatnya kadar DDT pada burung pemangsa, mengganggu pembentukan cangkang telur dan menurunkan keberhasilan menetas.

Pembahasan Soal 7: Bakteri pengikat nitrogen (misalnya Rhizobium) masuk ke akar leguminosa dan membentuk bintil akar. Bakteri mengubah N₂ atmosfer menjadi NH₃ (amonia), yang dapat dikonversi tanaman menjadi asam amino. Sebagai balasannya, bakteri memperoleh nutrisi dan lingkungan yang terlindung di dalam bintil akar.

Pembahasan Soal 8: Potensial aksi adalah fenomena all-or-none karena sekali rangsangan melampaui ambang, kanal ion natrium (Na⁺) voltase-gated terbuka secara masif. Jika rangsangan di bawah ambang, kanal tersebut tidak cukup terbuka untuk memulai depolarisasi penuh. Begitu depolarisasi terjadi, kanal Na⁺ voltase-gated lainnya ikut terbuka, menyebabkan potensial aksi merambat sepanjang akson.

Pembahasan Soal 9: Jika populasi ikan besar menurun drastis, maka “kontrol top-down” melemah. Jumlah ikan kecil meningkat karena predator puncak berkurang. Akibatnya, zooplankton akan tertekan karena dimangsa ikan kecil dalam jumlah lebih banyak, sedangkan fitoplankton mungkin meningkat. Dinamika ini dapat menggeser keseimbangan ekosistem perairan.

Pembahasan Soal 10: Di bawah cahaya sepihak, auksin terakumulasi pada sisi batang yang tidak terkena cahaya (bagian yang lebih gelap). Auksin memicu pemanjangan sel, sehingga sisi gelap tumbuh lebih cepat dan batang membengkok ke arah cahaya (fototropisme positif).

Pembahasan Soal 11: Telomerase menambah urutan telomer di ujung kromosom agar tidak terjadi pemendekan berlebihan selama replikasi DNA. Enzim ini aktif di sel-sel tertentu seperti sel germ, sel punca, dan beberapa sel kanker. Pada sel somatik biasa, telomerase tidak aktif, sehingga telomer memendek seiring pembelahan sel, membatasi jumlah pembelahan dan menjaga stabilitas genom.

Pembahasan Soal 12: Salah satu contohnya adalah lac operon. Repressor akan berikatan dengan operator sehingga RNA polimerase terhambat. Ketika laktosa (inducer) hadir, ia berikatan dengan repressor, mengubah konformasinya sehingga repressor lepas dari operator dan transkripsi gen dapat berlangsung.

Pembahasan Soal 13:

• Fase-lag: populasi beradaptasi, laju pembelahan rendah.
• Fase-log: populasi tumbuh eksponensial, nutrisi berlimpah.
• Fase-stasioner: laju kematian setara laju pembelahan, nutrisi mulai menipis.
• Fase-kematian: nutrisi habis atau menumpuk zat toksik, populasi menurun.

Pembahasan Soal 14: Pada kondisi tekanan darah rendah, ginjal melepas renin yang mengubah angiotensinogen menjadi angiotensin I. Angiotensin I diubah menjadi angiotensin II yang merangsang pelepasan aldosteron. Aldosteron meningkatkan reabsorpsi Na⁺ di tubulus ginjal, yang juga menahan air dan meningkatkan volume darah. Akibatnya tekanan darah meningkat.

Pembahasan Soal 15: Pada fase REM (Rapid Eye Movement), aktivitas otak mendekati kondisi terjaga, namun tonus otot tubuh menurun drastis (atonia), dan terjadi gerakan mata yang cepat. Fase ini sering dikaitkan dengan proses konsolidasi memori dan pemrosesan emosional, sehingga diduga memiliki fungsi biologis dalam pembelajaran dan adaptasi.

Pembahasan Soal 16: Dua sumber utama variasi genetik adalah mutasi dan rekombinasi. Mutasi menghasilkan alel baru secara acak, sedangkan rekombinasi (misalnya saat meiosis) mencampur alel yang sudah ada ke dalam kombinasi baru. Keduanya meningkatkan keanekaragaman hayati karena menambah atau menciptakan keragaman genotipe dan fenotipe di dalam populasi.

Pembahasan Soal 17: Saat impuls saraf tiba di otot, tubulus-T menyalurkan sinyal ke retikulum sarkoplasma untuk melepaskan Ca²⁺. Ion Ca²⁺ kemudian berikatan dengan troponin, mengubah konformasi kompleks troponin-tropomiosin. Actin menjadi terbuka untuk diikat myosin, memungkinkan gerakan power stroke yang menyebabkan kontraksi sarkomer.

Pembahasan Soal 18: Bottleneck effect terjadi ketika populasi mengalami pengurangan drastis dalam jumlah individu, sehingga keragaman genetik menjadi terbatas pada sedikit individu yang tersisa. Contohnya adalah populasi cheetah yang hampir punah karena perburuan dan kehilangan habitat, menyebabkan variasi genetiknya kini sangat rendah.

Pembahasan Soal 19: Dua bentuk utama isolasi reproduksi prazigot adalah:

1. Isolasi Habitat/Tempat: Dua spesies hidup di habitat berbeda, sehingga tidak pernah bertemu untuk kawin. Contoh: dua spesies serangga yang menempati tanaman inang berbeda.
2. Isolasi Perilaku: Perbedaan perilaku kawin (misalnya tarian atau panggilan kawin) mencegah perkawinan. Contoh: burung dengan nyanyian kawin khusus.

Pembahasan Soal 20: Jika rasio \\( \\frac{[ion]_{luar}}{[ion]_{dalam}} \\) meningkat, maka logaritma dari nilai tersebut juga meningkat, sehingga E_ion menjadi lebih positif (untuk ion bermuatan positif). Artinya, gradien elektrokimia untuk masuknya ion ke dalam sel bertambah besar. Sebaliknya, jika rasio menurun, potensial kesetimbangan bergerak ke arah yang lebih negatif.