PETUNJUK :
1. Waktu mengerjakan tes 3 Jam (180 menit).
2. Sebelum mengerjakan tes, periksalah kelengkapan naskah yang diberikan. 3. Tulislah jawaban anda pada lembar jawaban yang telah disediakan.
4. Isilah nama, asal sekolah, kelas, dan nomor peserta pada setiap halaman lembar jawaban.
5. Gunakan ballpoint/pulpen untuk menulis setiap jawaban anda.
6. Mulailah bekerja setelah pengawas memberi tanda dimulai dan berhenti bekerja setelah pengawas memberi tanda selesai.
7. Tiap nomor memiliki bobot nilai yang berbeda dan penilaian tertera di depan tiap soal dengan total nilai keseluruhan berjumlah .
8. Peserta diperkenankan menggunakan kalkulator.
9. Lembar Jawaban harus dikumpulkan kembali ke pengawas. 10. Selamat bekerja.
www.tobi.or.id
Olimpiade Sains Nasional
Bandung, 2–8 September 2013
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER (Nilai 20)
1. Kemampuan populasi sel fibroblast untuk bermigrasi sepanjang permukaan cawan kultur jaringan bergantung pada adhesi antara permukaan sel dengan molekul matriks ekstraseluler yang melapisi cawan. Cawan dilapisi dengan laminin, dan protein permukaan sel yang mampu berikatan hanya dengan laminin adalah protein adhesi sel yaitu integrin. Integrin adalah protein membran integral yang berfungsi secara heterodimer. Pada kondisi ini, laju dimana fibroblast dapat bermigrasi sepanjang cawan kultur yang dilapisi laminin adalah berbanding lurus dengan kekuatan adhesi antara sel dengan substrat laminin. Tabel di bawah ini menunjukkan laju migrasi sel yang diamati untuk sel-sel fibroblast yang telah direkayasa secara genetik untuk menghasilkan fenotipe yang ditunjukkan.
No. Fenotipe fibroblast Tingkat heterodimer
integrin pada permukaan
sel (persen wild type)
Laju migrasi sel (µm/min)
1. Wild type 100 2
2. Ekspresi berlebih subunit α integrin wild type
104 2
3. Overekspresi subunit β integrin yang tidak memiliki domain sitoplasmik
96 0,6
4. Overekspresi domain sitoplasmik subunit β integrin
98 0,6
5. Tidak adanya subunit α integrin Kurang dari 1 0,05
Berdasarkan data di atas, tentukan apakah pernyataan berikut ini benar (B) atau salah (S). (Nilai 2; @ 0,5)
Pernyataan Jawaban (B/S)
I. Subunit α integrin tidak dapat berfungsi tanpa adanya subunit β
II. Subunit α integrin berikatan dengan faktor protein sitoplasmik yang diperlukan untuk fungsi integrin III. Kelebihan subunit α integrin menginduksi kehilangan
heterodimer αβ dari permukaan sel.
IV. Mikroinjeksi peptida sintetik yang memiliki urutan yang sama dengan subunit β integrin domain sitoplasmik
diharapkan memperoleh hasil dengan laju rata-rata migrasi sel fibroblast sebesar 0,6 µm/min
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
2
2. Suatu hormon baru yang berperan di dalam metabolisme insulin telah ditemukan. Hormon ini disebut betatrophin yang diekspresikan di hati dan lemak. Ekspresi betatrophin berhubungan dengan proliferasi sel β pada mencit yang resisten terhadap insulin dan selama kehamilan. Ekspresi sementara betatrophin pada hati mencit secara signifikan dan spesifik meningkatkan proliferasi sel β pankreas, memperbesar massa sel, dan memperbaiki toleransi terhadap gula. Jadi, perlakuan dengan betatrophin dapat meningkatkan atau mengganti injeksi insulin dengan meningkatkan jumlah sel penghasil insulin endogenous pada penyakit diabetes. Analisis urutan asam amino betatrophin manusia dan mencit menunjukkan sinyal sekresi pada ujung N dan dua domain coiled-coil. Untuk mendemonstrasikan bahwa betatrophin adalah suatu protein yang disekresikan, maka suatu konstruk plasmid ekspresi pengkode betatrophin dibuat dan ditransfeksikan kultur sel dan diinjeksikan ke vena ekor hidrodinamis mencit untuk melihat ekspresinya pada hati mencit. Hasil eksperimen kemudian ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Berdasarkan data di atas, tentukan apakah pernyataan berikut ini benar (B) atau salah (S). (Nilai 2; @ 0,5)
Pernyataan Jawaban (B/S)
I. Metode yang digunakan pada eksperimen di atas adalah Western blotting dengan Myc tag sebagai gen housekeeping II. Protein betatrophin yang diberi tag Myc terdeteksi pada
supernatan dan endapan sel 293T dan juga pada plasma mencit yang diinjeksi dengan plasmid ekspresi.
III. Betatrophin dapat terdeteksi pada plasma manusia, yang menunjukkan bahwa betatrophin adalah suatu protein yang sekresikan secara in vivo.
IV. Overekspresi betatrophin pada hati menyebabkan penurunan ekpresi GFP pada plasma.
(Yi et al.. 2013. Cell) A" B" 22"kDa" 37"kDa" 22"kDa" 37"kDa" 22"kDa" 37"kDa" 22"kDa" 37"kDa" 22"kDa" C" D" E" F" GFP " Hati Hati mbe tatr ophi n9My c" GFP " mbe tatr ophi n9My c" D" GFP " mbet atro phin 9My c" GFP " mb etat roph in9My c" C" GFP " hbe tatr ophin 9My c" GFP " hbe tatr ophin 9My c" E" GFP " hbe tatr ophin 9My c" GFP " hbet atro phin 9My c" An=9Myc" An=9GAPDH" An=9Myc" An=9Myc" An=9Myc" An=9GAPDH" An=9GFP" An=9GFP" Ha= "ma nusi a" Plasma "ma nusi a"
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
3. Seorang peneliti menghasilkan suatu pustaka plasmid yang mengandung 10-15 kilobasa (kb) DNA dari genom suatu bakteri, dengan memotong DNA genom bakteri menggunakan EcoRI dan mengklon fragmen yang dihasilkan ke dalam vektor plasmid yang juga dipotong dengan
EcoRI. Peneliti tersebut kemudian harus mengidentifikasi plasmid yang mengandung gen
purB. Untuk melakukan ini, 5 dari plasmid yang berasal dari pustaka dipotong dengan EcoRI dan hasil pemotongan dipisahkan dengan menggunakan elektroforesis gel (Gambar 1). Pada eksperimen kedua, kelima plasmid yang sama dianalisis dengan PCR menggunakan primer yang didesain dari urutan internal purB dan produk PCR dielektroforesis (Gambar 2). Kedua gel kemudian diwarnai dengan ethidium bromida untuk memvisualisasi DNA.
Berdasarkan data di atas, tentukan apakah pernyataan berikut ini benar (B) atau salah (S). (Nilai 2; @ 0,5)
Pernyataan Jawaban (B/S)
I. Insert pada pasangan plasmid yang memiliki bagian yang tumpang tindih adalah 1 dengan 3 dan 2 dengan 5 saja. II. Semua metode di bawah dapat menggantikan teknik PCR
untuk menentukan plasmid yang mengandung purB: uji komplementasi auksotrof purB, sekuensing DNA genom bakteri pada plasmid,, pemetaan setiap plasmid dengan
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
4
4. Dengan memungkinkan pengikatan secara simultan dua target yang berbeda, antibodi bispesifik memperluas potensi penggunaannya untuk terapi. Namun, desain dan produksi antibodi bispesifik tetap merupakan suatu tantangan karena adanya keharusan untuk menggabungkan dua pasang rantai heavy dan light yang berbeda dan tetap menjaga arsitektur antibodi yang secara alami bersifat non-imunogenik. Suatu strategi penelitian dilakukan untuk memproduksi antibodi bispesifik yang bergantung pada kultur bersama dari dua galur bakteri yang masing-masing mengekspresikan setengah antibodi. Antibodi bispesifik dibuat dengan menggabungkan masing-masing setengah antibodi terhadap reseptor tirosin kinase MET dan EGFR. Gambar berikut menunjukkan pembuatan antibodi bispesifik menggunakan kultur bersama dua galur bakteri yang membawa anti-MET atau anti-EGFR.
Rasio&& ko(kultur& A" 60:40" B" 70:30" C" 50:50"
Ab
s
260"(m
Au
)"
Waktu"(menit)"
Inokulasi* dengan*2*galur* bakteri*A*
Tumbuhkan) Induksi) Lisis) Purifikasi)B*
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
Pertanyaan: (Nilai 3; @ 1)
a) Berapa kemungkinan jenis antibodi yang dihasilkan pada strategi ini?
Jawab: __________
b) Untuk mengoptimasi proses kultur, maka suatu analisis kromatografi interaksi hidrofobik digunakan untuk mengidentifikasi rasio kultur awal yang optimal. Dari gambar b, kultur awal yang optimal tersebut ditunjukan oleh kromatogram:
Jawab: __________
c) Pilih jawaban yang tepat. Pemberian IPTG sebaiknya dilakukan pada tahap: A. Tumbuhkan
B. Induksi C. Lisis
(Spiess et al., 2013. Nature Biotechnology)
5. Pentingnya lokasi nukleosom yang berdekatan dengan urutan/regulator tertentu telah memicu berkembangnya metode untuk memantau lokasi nukleosom di sel. Kebanyakan dari metode ini mengeksploitasi kemampuan nukleosom untuk melindungi DNA dari pemotongan oleh nuklease micrococcus (MNase). Untuk memetakan lokasi nukleosom secara akurat, perlu dilakukan isolasi kromatin seluler dan memberi perlakuan dengan sejumlah MNase dengan kerusakan minimal pada keseluruhan struktur kromatin. Untuk mengidentifikasi tempat pemotongan pada daerah tertentu, penting untuk membuat titik akhir tertentu bagi semua fragmen hasil pemotongan dan ditandai dengan spesifisitas hibridisasi DNA. Berikut ini adalah gambar yang menceritakan prosedur analisis pemetaan nukleosom di sel.
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
6
Berdasarkan keterangan di atas, jawablah pernyataan berikut ini.
a) Berapa banyak larik DNA yang tampak pada elektroforegram jika analisis di atas tidak dilanjutkan dengan Southern blotting? Pilih jawaban yang tepat. (Nilai 1)
A. 2 B. 3 C. 4
D. 5
E. Lebih dari 5
b) Tentukan urutan posisi relatif nukleosom jika anda melanjutkan analisis di atas dengan Southern blotting menggunakan probe yang mengenali tempat pemotongan EcoRI. Tulis dengan tanda “X” jika tidak ada jawaban yang tepat. (Nilai 1; @0,2)
Posisi Nukleosom (A-E)
pertama ke-2 ke-3 ke-4 ke-5
6. Penderita kelainan sel darah merah berbentuk sabit (sickle cell) memiliki protein haemoglobin yang berbeda dari haemoglobin pada umumnya. Haemoglobin normal dapat larut pada kondisi fisiologis biasa, tetapi haemoglobin pada sel darah merah sabit mengendap saat oksigen darah menurun. Untuk membedakan antara dua haemoglobin ini digunakan teknik sidik jari protein. Mulanya, haemoglobin dicerna dengan tripsin dan dipisahkan pada dimensi pertama melalui elektroforesis kertas. Kemudian kertas diputar 90o dan hasil elektroforesis dipisahkan pada dimensi ke-dua menggunakan kromatografi. Suatu profil sidik jari protein haemoglobin ditampilkan pada gambar berikut ini.
Nama: ... Asal SMA/Kelas: ...
Seleksi Calon Peserta IBO 2014 OSN 2013 – Tes Teori Bagian B
a) Jika haemoglobin A berasal dari individu normal dan haemoglobin S berasal dari penderita sel darah merah sabit, tunjukkan peptida yang membedakan tingkat kelarutan di dalam darah di antara keduanya dengan melingkari bagian yang sesuai. (Nilai 1)
b) Tentukan pernyataan berikut ini apakah benar (B) atau salah (S) berkaitan dengan penyakit sel darah merah sabit dan sidik jari protein. (Nilai 1; @0,25)
Pernyataan Jawaban (B/S)
I. Penyebab kelainan haemoglobin S adalah adanya mutasi titik pada satu nukleotida di tengah kodon triplet
II. Jika dianalisis dengan mikrosatelit SSR terpaut gen haemoglobin, individu normal dan penderita dapat dengan mudah dibedakan
III. Tidak terdapat perbedaan yang berarti pada ukuran dari haemoglobin A dan haemoglobin S
IV. Elektroforesis berguna untuk memisahkan peptida hasil perlakuan dengan tripsin berdasarkan ukuran, sedangkan kromatografi berguna untuk membedakan tingkat kelarutan dari peptida tersebut
7. Populasi sel yang sedang membelah diwarnai dengan pewarna yang berfluoresensi saat berikatan dengan DNA. Jumlah DNA pada setiap sel tunggal ditentukan dengan alat flow
cytometer, yang hasilnya ditunjukkan pada grafik berikut ini.
Berdasarkan profil flow cytometer di atas, cocokkan deskripsi berikut ini dengan kelompok