Berikut ini bedah soal dan pembahasan soal OSN Biologi tingkat kabupaten/Kota (OSN-K Biologi) tahun 2024. Pastikan dibaca dan dipahami dengan baik untuk membantu membekali mempelajari dan mempersiapkan diri untuk OSN Biologi tahun 2026.
- (Prof.Tobi ingin menggunakan suatu plasmid untuk mengekspresikan suatu protein Tobicin dalam jumalh besar menggunakan Escherichia coli sebagai inang ekspresi. Bagian-bagian utama dari plasmid tersebut ditunjukan pada gambar dibawah ini. Ia berniat untuk menginsersi den penggode protein Tobicin, Tbc, dalam multiple cloning site dari plasmid.
A. Bagian yang paling umum dijumpai pada bagian X adalah kodon stop
B. RNA Polimerase akan berikatan dengan bagian yang ditunjuk dengan bagian yang ditunjuk oleh huruf Y
C. Untuk membedakan koloni bakteri yang menerima insersi gen Tbc terhadap yang tidak, cukup dengan menyeleksi bakteri pada media yang mengandung Ampisilin
D. Sel yang diisolasi dari ginjal embrio manusia juga dapat digunakan sebagai inang alternatif untuk ekspresi Tobicin menggunakan vektor diatas
Analisis Soal
Biologi Molekuler
Berdasarkan soal, peserta diminta untuk mengidentifikasi bagian-bagian penting pada peta plasmid ekspresi gen pada Escherichia coli, memahami fungsi molekuler masing-masing bagian dalam proses transkripsi dan translasi, serta menilai implikasi biologisnya terhadap seleksi bakteri dan kesesuaian sistem inang untuk ekspresi gen.
- Kata kunci penting dalam soal
- Plasmid ekspresi
- E. coli sebagai inang
- Multi Cloning Site (MCS)
- Shine–Dalgarno sequence
- Promoter (-10, -35)
- Ampicillin resistance gene
- Seleksi bakteri
- Inang alternatif (sel embrio manusia)
- Materi Dasar yang WAJIB Dikuasai
- Struktur dasar sel (prokariotik dan eukariotik) dan DNA kromosom
- Struktur Plasmid pada Bakteri (Identifikasi visual dan fungsi molekuler)
- Ekspresi Gen, Tahapan ekspresi gen (Trankripsi, Translasi
- Ekspresi Gen (Prokaryotik vs Eukaryotic)
- Vector expression systeM
- Seleksi Menggunakan Antibiotik (Apa yang bisa diseleksi dan Apa yang tidak bisa diseleksi)
Pembahasan Soal
A. Bagian yang paling umum dijumpai pada bagian X adalah kodon stop.
Jawaban : Salah (S)
Bagian X pada peta plasmid ekspresi umumnya menunjukkan Multi Cloning Site (MCS). MCS adalah daerah yang mengandung berbagai situs enzim restriksi yang digunakan untuk menyisipkan gen target (misalnya gen Tbc). MCS mengandung situs pengenalan beberapa enzim restriksi (misalnya EcoRI, HindIII, BamHI). MCS ini Sering ditempatkan di dalam gen pelapor (reporter gene) seperti lacZ, sehingga penyisipan DNA asing akan mengganggu fungsi gen tersebut.
Kodon stop (UAA, UAG, UGA) merupakan bagian dari gen struktural yang mengkode protein. Kodon stop tidak termasuk bagian vektor plasmid, melainkan harus berada di dalam sekuens gen yang disisipkan.
Oleh karena itu, bagian X bukan tempat umum ditemukannya kodon stop.
B. RNA Polimerase akan berikatan dengan bagian yang ditunjuk oleh huruf Y
Jawaban : Benar (B)
RNA polimerase bakteri mengenali dan berikatan dengan promoter bakteri, khususnya daerah −35 dan −10 (Pribnow box).
Karakteristik utama Pribnow box:
- Memiliki sekuens konsensus TATAAT yang terdiri dari enam nukleotida
- Terletak sekitar 10 pasangan basa di hulu (upstream) dari titik awal transkripsi
- Merupakan bagian penting dari promoter prokariotik
- Disebut sebagai −10 sequence
Pribnow box berfungsi sebagai situs pengenalan dan pengikatan subunit σ (sigma) dari RNA polimerase bakteri pada tahap inisiasi transkripsi. Fungsinya analog dengan TATA box pada sel eukariot dan arkea, meskipun dikenali oleh mesin transkripsi yang berbeda.
Pada peta plasmid ekspresi E. coli:
– Bagian Y menunjukkan promoter, Promoter berfungsi sebagai titik awal transkripsi
C. Untuk membedakan koloni bakteri yang menerima insersi gen Tbc terhadap yang tidak, cukup dengan menyeleksi bakteri pada media yang mengandung Ampisilin
Jawaban : Salah (S)
Gen resistensi ampisilin (ampR) digunakan sebagai penanda seleksi plasmid, bukan penanda keberhasilan insersi gen target.
– Bakteri yang hidup di media ampisilin → membawa plasmid
Tetapi plasmid tersebut bisa: mengandung gen Tbc, atau tidak mengandung gen Tbc
Untuk membedakan koloni dengan dan tanpa insersi gen Tbc, diperlukan metode tambahan seperti:
1. Blue–white screening, Metode penyaringan ini digunakan untuk mengidentifikasi sel bakteri yang telah berhasil mengambil (transformasi) plasmid rekombinan (mengandung DNA asing) dari sel yang tidak berhasil. Prinsipnya melibatkan gen pelapor (biasanya lacZ, yang mengkodekan enzim β-galaktosidase) yang disisipkan ke dalam plasmid.
2. PCR koloni, PCR koloni adalah metode cepat untuk memeriksa keberadaan sisipan DNA target pada koloni bakteri tunggal tanpa perlu melakukan ekstraksi DNA plasmid secara ekstensif terlebih dahulu.
3. Analisis enzim restriksi, Ini adalah metode konfirmasi yang lebih meyakinkan untuk memverifikasi bahwa plasmid yang diisolasi dari koloni bakteri benar-benar mengandung sisipan DNA yang diinginkan dan dalam orientasi yang benar.
Media ampisilin tidak cukup untuk tujuan tersebut.
D. Sel yang diisolasi dari ginjal embrio manusia juga dapat digunakan sebagai inang alternatif untuk ekspresi Tobicin menggunakan vektor di atas
Jawaban : Salah (S)
Vektor pada soal adalah vektor ekspresi prokariot, yang dirancang khusus untuk E. coli, karena mengandung:
-Promoter bakteri (−35 dan −10)
-Shine–Dalgarno sequence untuk pengikatan ribosom bakteri
Sel manusia (eukariot):
– Membutuhkan promoter eukariotik (misalnya TATA box)
– Menggunakan Kozak sequence, bukan Shine–Dalgarno
– Proses transkripsi dan translasi terpisah secara ruang (inti dan sitoplasma)