Modul Ultimate Biologi Olimpiade
Halo para calon saintis masa depan!
Modul ini adalah bekal kalian untuk menaklukkan soal-soal Biologi yang paling menantang sekalipun. Kita tidak akan sekadar menghafal, tetapi membangun intuisi dan logika biologis. Setiap bab dirancang untuk memperkuat fondasi konsep kalian di DNA Edukasi, mulai dari yang paling kecil hingga yang paling luas.
Keanekaragaman Hayati
Tingkatan Keanekaragaman
- Gen: Variasi basa nitrogen intraspesies. (Contoh: Padi Rojolele vs Ciherang)
- Spesies: Variasi antar jenis (famili/genus). (Contoh: Jeruk Bali vs Jeruk Nipis)
- Ekosistem: Interaksi biotik-abiotik unik. (Contoh: Bakau vs Hutan Hujan)
Biogeografi Indonesia
- Garis Wallace: Barat (Oriental) vs Tengah. Barrier: Selat Makassar & Lombok.
- Garis Weber: Tengah vs Timur (Australis).
| Karakter Fauna | Wilayah | Contoh Spesies |
|---|---|---|
| Mamalia besar, kera, burung kicau | Oriental | Gajah, Orangutan |
| Endemik unik | Peralihan | Komodo, Anoa, Babirusa |
| Marsupial, burung berwarna | Australis | Kanguru, Cendrawasih |
Klasifikasi Makhluk Hidup
Sistem 5 Kingdom (Whittaker)
Monera: Prokariotik, Uniseluler. (Bakteri)
Protista: Eukariot sederhana. (Protozoa, Alga)
Fungi: Dinding sel Kitin, Heterotrof, Saprofit.
Plantae: Dinding sel Selulosa, Autotrof.
Animalia: Tanpa dinding sel, Motil, Heterotrof.
Sistem 3 Domain (Woese)
Eubacteria: Bakteri sejati (Peptidoglikan).
Archaea: Ekstrimofili, Pseudopeptidoglikan. Genetika lebih mirip Eukarya daripada Bakteri.
Eukarya: Semua organisme eukariotik.
Sel dan Organel
| Perbandingan | Prokariotik | Eukariotik |
|---|---|---|
| Membran Inti | Tidak ada | Ada |
| Organel Bermembran | Tidak ada | Ada (Mitokondria, Kloroplas, dll) |
| DNA | Sirkuler (Plasmid) | Linear (Kromosom dalam inti) |
Fungsi Organel Detil
Nukleus & Nukleolus
Simpan DNA. Nukleolus: sintesis rRNA penyusun ribosom.
Ribosom
Translasi (Sintesis protein). Bebas (sitoplasma) vs Terikat (RE).
RE Kasar & Halus
Kasar: Transpor protein. Halus: Sintesis lipid, detoksifikasi racun.
Badan Golgi
Sorting & Packaging (Sekresi). Membentuk Lisosom.
Lisosom
Pencernaan intrasel, Autofagi, Autolisis (Hanya Hewan).
Mitokondria
Respirasi Aerob (ATP). Memiliki DNA sendiri (Maternal).
Peroksisom
Mengurai $H_2O_2$ dengan enzim Katalase.
Mikrotubulus
Jalur organel, benang spindel, sentriol, silia.
Mikrofilamen
Aktin: Kontraksi otot, gerak amoeboid.
Jaringan
Tumbuhan
Meristem: Jaringan muda aktif membelah. Apikal (tinggi), Lateral/Kambium (lebar).
Epidermis: Pelindung. Modifikasi: Stomata, Trikoma.
Parenkim: Jaringan dasar. Fotosintesis (Klorenkim), Udara (Aerenkim).
Penguat: Kolenkim (Selulosa, hidup), Sklerenkim (Lignin, mati).
Vaskuler: Xilem (Angkut Air, sel mati), Floem (Angkut Gula, sel hidup).
Hewan
Epitel: Pelindung, sekresi, absorpsi. (Pipih, Kubus, Silindris).
Otot: Polos (organ dalam, tak sadar), Lurik (rangka, sadar), Jantung (bercabang/bifurkasi).
Ikat: Darah, Lemak, Tulang Keras, Tulang Rawan, Ikat Longgar/Padat.
Saraf: Neuron (penghantar impuls) & Neuroglia (sel pendukung).
Anatomi & Fisiologi (Sistem)
Transport O2 oleh Hemoglobin. Transport CO2 terbesar sebagai Ion Bikarbonat (HCO3-).
2. Reabsorpsi (TKP) -> Glukosa/Amino kembali ke darah -> Urine Sekunder.
3. Augmentasi (TKD) -> Tambah racun/urea -> Urine Sesungguhnya.
Hormon: Insulin (Gula darah turun), Glukagon (Gula darah naik), Adrenalin.
Metabolisme Sel
Enzim
Biokatalisator spesifik (Lock & Key). Inhibitor Kompetitif (berebut sisi aktif) vs Non-kompetitif (merusak sisi alosterik).
Respirasi Aerob (36/38 ATP)
- Glikolisis (Sitoplasma): Glukosa -> 2 Piruvat, 2 ATP, 2 NADH.
- Dekarboksilasi Oksidatif (Matriks): Piruvat -> Asetil KoA, CO2.
- Siklus Krebs (Matriks): Asetil KoA -> NADH, FADH2, ATP, CO2.
- Transpor Elektron (Krista): NADH/FADH2 -> ATP. Akseptor elektron terakhir: Oksigen -> H2O.
Fotosintesis
- Reaksi Terang (Grana): Fotolisis Air ($H_2O \rightarrow H^+ + e^- + O_2$). Hasil: ATP & NADPH.
- Reaksi Gelap (Stroma): Siklus Calvin. Fiksasi CO2 -> Reduksi -> Regenerasi. Hasil: Glukosa.
- Tipe Tanaman:
C3 (Umum), C4 (Efisien panas/Tebu), CAM (Stomata buka malam/Kaktus).
Genetika & Pewarisan
Materi Genetik
DNA: Double Helix, A=T, G$\equiv$C.
RNA: Single strand, Urasil menggantikan Timin.
Sintesis Protein: Transkripsi (Inti) -> Translasi (Ribosom).
Pola Pewarisan
Hukum Mendel: I (Segregasi/Monohibrid), II (Asortasi/Dihibrid).
Penyimpangan Semu: Atavisme, Kriptomeri, Polimeri, Epistasis.
Penyakit Menurun: Terpaut X (Buta Warna, Hemofilia) -> Pria lebih rentan.
Biologi Sel & Bioteknologi
Pembelahan Sel
- Mitosis (Somatis): 2n -> 2n. Profase, Metafase, Anafase, Telofase.
- Meiosis (Gamet): 2n -> n. Terjadi reduksi kromosom & pindah silang (Crossing Over) di Meiosis I.
Bioteknologi
- Konvensional: Fermentasi (Tempe/Rhizopus, Yogurt/Lactobacillus).
- Modern: Rekayasa Genetika (Plasmid/Insulin), PCR (Perbanyakan DNA), Kultur Jaringan (Totipotensi).
Evolusi
Teori Utama
Lamarck: Use & Disuse (Sifat didapat diwariskan). SALAH.
Darwin: Seleksi Alam (Varian cocok bertahan, yang tidak punah).
Hukum Hardy-Weinberg
Frekuensi gen tetap jika: Populasi besar, kawin acak, tidak ada mutasi/migrasi/seleksi.
$p + q = 1$ (Alel)
$p^2 + 2pq + q^2 = 1$ (Genotip)
Ekosistem
Struktur & Energi
Komponen: Produsen, Konsumen, Dekomposer, Detritivor.
Aliran Energi: Matahari -> Produsen -> Konsumen. Energi berkurang 90% setiap naik tingkat trofik (jadi panas).
Daur Biogeokimia (Nitrogen)
- Fiksasi ($N_2 \rightarrow NH_3$) oleh Rhizobium.
- Nitrifikasi (Nitrit -> Nitrat).
- Asimilasi (Diserap tumbuhan).
- Denitrifikasi (Kembali ke udara).
Ekologi Biosfer
Masalah Lingkungan Global
- Efek Rumah Kaca: CO2 & Metana menahan panas.
- Hujan Asam: SOx & NOx dari industri.
- Eutrofikasi: Blooming alga akibat limbah pupuk (P/N), mematikan ikan (kurang oksigen).
- Lubang Ozon: CFC memecah O3.
Bioma Utama
Tundra (Es), Taiga (Konifer), Hutan Gugur (4 musim), Hutan Hujan (Biodiversitas tinggi), Padang Rumput, Gurun.
Biosistematika
Hierarki Takson: Kingdom -> Filum -> Kelas -> Ordo -> Famili -> Genus -> Spesies.
Binomial Nomenklatur: Genus spesies (Miring/Garis Bawah). Kapital di awal Genus.
Analisis Filogeni (Kladistik)
- Monofiletik: Nenek moyang + SEMUA keturunan (Valid).
- Parafiletik: Nenek moyang + SEBAGIAN keturunan (Tidak Valid).
- Polifiletik: Keturunan dari nenek moyang berbeda (Tidak Valid).
- Sinapomorfi: Karakter turunan bersama.
🎯 SIMULASI TEMPUR
Tingkat Kesulitan: Level 4 (Olimpiade)
Setiap topik terdiri dari 1 Pilihan Ganda (PG) dan 1 Essay Analisis.
Topik 1: Keanekaragaman Hayati
PG: Di sebuah pulau terpencil, ditemukan spesies burung yang mirip dengan spesies di daratan utama, namun paruhnya berbeda bentuk sesuai jenis makanan yang tersedia. Fenomena ini paling tepat menunjukkan tingkat keanekaragaman...
Kunci: B. Spesies
Analisis: Ini merujuk pada radiasi adaptif burung Finch Darwin. Perbedaan morfologi paruh akibat isolasi geografis dan perbedaan relung makanan mengindikasikan proses spesiasi alopatrik, sehingga dianggap keanekaragaman tingkat spesies.
Essay: Pemerintah berencana membangun jalan raya yang membelah Taman Nasional menjadi dua bagian terpisah. Jelaskan dampak "Efek Tepi" (Edge Effect) dan fragmentasi habitat tersebut secara spesifik terhadap kelangsungan hidup spesies interior (spesies yang hidup di tengah hutan)!
- Fragmentasi: Memecah populasi besar menjadi sub-populasi kecil yang terisolasi, meningkatkan risiko inbreeding depression (kawin sedarah) dan kepunahan lokal.
- Edge Effect (Efek Tepi): Pembukaan jalan menciptakan iklim mikro baru di pinggiran hutan (lebih panas, kering, berangin) yang tidak cocok bagi spesies interior (spesialis naungan).
- Invasi: Memudahkan masuknya spesies invasif, predator, dan penyakit dari luar ke dalam hutan.
Topik 2: Klasifikasi
PG (English): An organism was discovered in a hot spring at 90°C. It has a cell wall but lacks peptidoglycan. Its DNA contains histone-like proteins. Based on the 3-Domain System, this belongs to...
Answer: B. Archaea
Analysis: Key traits: Hyperthermophilic (Extreme environment), Lack of Peptidoglycan (Distinguishes from Bacteria), Histones present (Shared trait with Eukarya). This fits Domain Archaea perfectly.
Essay: Mengapa Fungi (Jamur) dipisahkan dari Kingdom Plantae padahal keduanya memiliki dinding sel dan tidak bergerak? Jelaskan minimal 3 alasan fisiologis/biokimia!
- Komposisi Dinding Sel: Plantae tersusun dari Selulosa, sedangkan Fungi tersusun dari Kitin (polimer N-asetilglukosamin).
- Mode Nutrisi: Plantae adalah Autotrof (Fotosintesis), sedangkan Fungi adalah Heterotrof Absorptif (Saprofit/Parasit) yang mensekresikan enzim ekstraseluler.
- Cadangan Makanan: Plantae menyimpan Amilum (Pati), sedangkan Fungi menyimpan Glikogen (mirip hewan).
Topik 3: Sel & Organel
PG: Seorang peneliti memberikan obat Kolkisin pada sel yang sedang membelah. Obat ini menghambat polimerisasi mikrotubulus. Proses manakah yang akan gagal total?
Kunci: B. Pemisahan kromatid
Analisis: Mikrotubulus adalah komponen utama benang spindel yang menarik kromatid ke kutub berlawanan. Tanpa mikrotubulus, anafase gagal (menyebabkan poliploidi).
Essay: Sel sperma membutuhkan energi masif untuk motilitas. Analisislah adaptasi spesifik organel pada bagian middle piece sperma yang mendukung fungsi ini!
- Mitokondria Spiral: Bagian tengah sperma dipadati oleh mitokondria yang tersusun spiral mengelilingi aksonema.
- Efisiensi ATP: Lokasi ini meminimalkan jarak difusi ATP menuju motor protein (Dynein) pada flagela, memastikan pasokan energi instan untuk pergerakan.
Topik 4: Jaringan
PG: Tanaman halofita (hidup di kadar garam tinggi) perlu menyerap air dari lingkungan yang hipertonis. Adaptasi jaringan akar yang paling logis secara fisiologis adalah...
Kunci: B. Menumpuk zat terlarut organik
Analisis: Agar air masuk secara osmosis, sel akar harus lebih hipertonis (pekat) daripada air laut. Dengan menumpuk solut (seperti prolin/sukrosa) di vakuola, potensial air sel turun, sehingga air laut bisa masuk.
Essay: Jelaskan mekanisme gerak menutupnya daun putri malu (*Mimosa pudica*) saat disentuh ditinjau dari transpor ion dan tekanan turgor pada organ pulvinus!
Sentuhan memicu potensial aksi yang merambat ke pulvinus (pangkal daun). Hal ini menyebabkan kanal ion $K^+$ dan $Cl^-$ terbuka, sehingga ion keluar dari sel motorik bagian bawah pulvinus. Air mengikuti ion keluar secara osmosis. Akibatnya, tekanan turgor turun drastis (sel mengkerut/flaccid), menyebabkan daun terkulai menutup.
Topik 5: Fisiologi
PG (English): Which of the following conditions shifts the Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve to the RIGHT (Bohr Effect), facilitating $O_2$ release to tissues?
Answer: C. High concentration of $H^+$ ions
Analysis: Active tissues produce $CO_2$ and Lactic Acid ($H^+$ increases, pH drops). This conformational change in Hemoglobin lowers its affinity for $O_2$, causing it to release oxygen where it's needed most (Shift to Right).
Essay: Bandingkan mekanisme pembersihan darah pada Ginjal Buatan (Hemodialisis) dengan Nefron Ginjal Asli! Mengapa pada dialisis glukosa tidak ikut terbuang padahal ukurannya kecil?
- Nefron: Menggunakan Filtrasi (tekanan) lalu Reabsorpsi Aktif (memilih zat berguna kembali ke darah).
- Dialisis: Menggunakan Difusi sederhana berdasarkan gradien konsentrasi.
- Kunci Glukosa: Cairan dialisat dibuat memiliki konsentrasi glukosa yang SAMA dengan darah normal (isotonis). Karena tidak ada beda konsentrasi, tidak ada difusi netto glukosa keluar, sehingga glukosa darah pasien tetap terjaga.
Topik 6: Metabolisme
PG: Penambahan substrat berlebih tidak mampu mengembalikan kecepatan reaksi enzim ke Vmax awal setelah diberi inhibitor X. Namun, inhibitor X mengubah bentuk sisi aktif enzim. Inhibitor X adalah...
Kunci: B. Non-kompetitif
Analisis: Inhibitor non-kompetitif berikatan di sisi alosterik, merusak bentuk sisi aktif secara permanen/sementara. Penambahan substrat tidak berguna karena enzimnya sudah "rusak", berbeda dengan kompetitif yang bisa diatasi dengan banjir substrat.
Essay: Mengapa tanaman C4 (jagung) lebih efisien fotosintesis di lingkungan panas terik dibanding C3? Jelaskan peran enzim PEP Karboksilase!
Pada cuaca panas, stomata menutup untuk hemat air, menyebabkan $O_2$ menumpuk di daun. Pada C3, enzim Rubisco akan mengikat $O_2$ (Fotorespirasi) yang merugikan. Pada C4, enzim PEP Karboksilase di sel mesofil hanya mau mengikat $CO_2$ (afinitas tinggi) dan tidak terganggu $O_2$. $CO_2$ kemudian "diselundupkan" ke sel seludang pembuluh untuk siklus Calvin, memastikan efisiensi tinggi tanpa fotorespirasi.
Topik 7: Genetika
PG: Gen P (Putih) Epistasis Dominan terhadap K (Kuning). Genotip ppkk = Hijau. Persilangan PpKk x PpKk menghasilkan rasio fenotip...
Kunci: B. 12:3:1
Hitungan: Epistasis Dominan. Asalkan ada P besar (P-), warna Putih (9+3 = 12). Jika pp tapi ada K (ppK-), warna Kuning (3). Sisanya ppkk Hijau (1).
Essay: Seorang wanita normal yang ayahnya buta warna menikah dengan pria normal. Buatlah skema genotipnya dan hitung peluang mereka memiliki anak laki-laki yang buta warna!
Wanita: $X^CB X^{cb}$ (Karier, karena ayahnya $X^{cb}Y$)
Pria: $X^CB Y$ (Normal)
Gamet Ibu: $X^CB, X^{cb}$
Gamet Ayah: $X^CB, Y$
Anak Laki-laki hanya dapat Y dari Ayah. Jadi fenotipnya tergantung X dari Ibu.
Kemungkinan anak laki-laki: $X^CB Y$ (Normal) dan $X^{cb} Y$ (Buta Warna).
Peluang Anak Laki-laki Buta Warna = 50% (dari total anak laki-laki).
Topik 8: Biologi Molekuler
PG (English): In PCR, heating to 95°C is the first step. Why is this crucial?
Answer: B. Denaturation
Analysis: DNA is double-stranded held by Hydrogen bonds. High heat breaks these bonds, creating single strands needed for primers to bind.
Essay: Mengapa kita bisa menggunakan bakteri untuk memproduksi Insulin Manusia? Jelaskan prinsip "Universalitas Kode Genetik" dalam proses ini!
Meskipun bakteri dan manusia sangat berbeda, mekanisme translasi (pembacaan kode genetik) bersifat Universal. Kodon AUG pada manusia mengkode Metionin, begitu pula pada bakteri. Oleh karena itu, jika kita menyisipkan gen Insulin manusia ke dalam plasmid bakteri, ribosom bakteri akan "membaca" resep tersebut dan memproduksi protein (asam amino) yang SAMA PERSIS dengan insulin manusia.
Topik 9: Evolusi
PG: Populasi dalam kesetimbangan Hardy-Weinberg memiliki 9% penderita resesif (aa). Berapa % populasi yang Heterozigot (Karier)?
Kunci: A. 42%
$q^2 = 0.09 \rightarrow q = 0.3$
$p = 1 - 0.3 = 0.7$
Karier (2pq) = $2 \times 0.7 \times 0.3 = 0.42 = 42\%$
Essay: Bandingkan teori Lamarck dan Darwin tentang leher jerapah. Di manakah letak kesalahan fatal Lamarck ditinjau dari Genetika Modern?
Lamarck percaya "Use and Disuse" (leher memanjang karena ditarik) dapat diwariskan. Darwin percaya "Seleksi Alam" (varian leher panjang bertahan, pendek punah).
Kesalahan Fatal Lamarck: Perubahan fisik somatik (sel tubuh) akibat lingkungan TIDAK mengubah kode DNA dalam sel gamet (sperma/telur), sehingga tidak bisa diwariskan ke keturunan.
Topik 10: Ekosistem
PG: Rantai makanan: Padi -> Belalang -> Katak -> Ular. Jika Padi = 10.000 Kkal, berapa energi pada Ular?
Kunci: B. 10 Kkal
Analisis: Hukum 10%. Padi(10k) -> Belalang(1k) -> Katak(100) -> Ular(10).
Essay: Jelaskan secara urut mekanisme Eutrofikasi yang menyebabkan kematian massal ikan di danau!
1. Masuknya Nutrisi berlebih (Nitrat/Fosfat).
2. Blooming Alga menutupi permukaan air.
3. Cahaya matahari terhalang, tanaman dasar air mati.
4. Bakteri pengurai (aerob) bekerja keras mengurai bangkai tanaman, menghabiskan Oksigen terlarut ($O_2$).
5. Terjadi Hipoksia (kurang oksigen), ikan mati massal.
Topik 11: Ekologi Biosfer
PG (English): Which Survivorship Curve shows low death rates during early/middle life and an increase in death in old age (e.g., Humans)?
Answer: A. Type I
Analysis: Type I (K-strategist) invest heavily in few offspring, ensuring high survival until old age.
Essay: Jelaskan beda Bioakumulasi dan Biomagnifikasi menggunakan contoh DDT! Mengapa Elang memiliki kadar racun tertinggi?
- Bioakumulasi: Penumpukan racun dalam satu individu seiring waktu.
- Biomagnifikasi: Peningkatan konsentrasi racun antar tingkat trofik.
- Elang makan banyak ikan, ikan makan banyak plankton. Karena DDT sulit terurai (persisten) dan larut lemak, racun dari ribuan plankton terakumulasi dan terkonsentrasi di tubuh satu Elang (Predator Puncak).
Topik 12: Biosistematika
PG: Kelompok "Reptilia" (tanpa Burung) dianggap tidak valid karena mencakup nenek moyang tetapi tidak semua keturunannya. Kelompok ini disebut...
Kunci: B. Parafiletik
Analisis:
Monofiletik: Nenek moyang + Semua keturunan (Valid).
Parafiletik: Nenek moyang + Sebagian keturunan (Tidak Valid secara Kladistik).
Polifiletik: Asal usul beda.
Essay: Apa yang dimaksud dengan Sinapomorfi? Berikan contohnya dalam membedakan Mamalia dengan vertebrata lain!
Sinapomorfi adalah karakter turunan yang dimiliki bersama (shared derived character) yang membedakan suatu *clade* (kelompok monofiletik) dari nenek moyangnya.
Contoh Mamalia: Kelenjar susu (Mammae) dan Rambut. Sifat ini hanya dimiliki Mamalia dan tidak ada pada nenek moyang Reptil/Vertebrata umumnya.
Jelajahi Konsep Terkait
Rating: 10 out of 10 based on 24 ratings. 5 user reviews.
Ditulis Oleh Aghry
Postingan ini dilindungi Hak Cipta, Sertakan sumber jika ingin mengambil rujukan pada tulisan ini. Terima Kasih Atas Kunjungan Anda...
0 comments:
Post a Comment
Berilah Komentar dengan kritik dan saran anda untuk perbaikan blog ini. Berikan pula kesan anda dalam blog ini agar kami semangat. Jika anda suka, bagikan ke teman-teman anda agar mereka dapat merasakan.
NO SPAM AND SARA