Reza Franata
Guru Biologi
Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025 No 40: Meselson & Stahl
Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025 No 40: Meselson & Stahl
Halo sobat biologi pejuang medali OSN! Selamat datang kembali di akhizaf.com. Pada kesempatan kali ini, kita mencapai garis finis dengan Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025 No 40: Replikasi Semikonservatif DNA (Meselson-Stahl). Eksperimen Meselson dan Stahl pada tahun 1958 membuktikan bahwa DNA bereplikasi dengan cara membelah dua untainya, lalu masing-masing untai lama menjadi cetakan untuk untai baru. Namun, apa jadinya jika bakteri dipindah-pindahkan secara bergantian antara medium Nitrogen berat (15N) dan Nitrogen ringan (14N) hingga 5 generasi? Di soal ini, kita akan melacak jejak untai DNA tersebut siklus demi siklus, menghitung rasio pita DNA hibrid, hingga memahami mengapa sentrifugasi gradien densitas tidak bisa digantikan oleh elektroforesis gel biasa. Yuk, siapkan tabel hitungan kalian, mari kita pecahkan teka-teki molekuler ini sebagai penutup yang manis!
Naskah Soal
40. Jepri yang saat ini menjadi salah satu perwakilan Indonesia di ajang IBO 2025 sangat gemar bereksperimen. Ia mereplikasi percobaan Matthew Meselson dan Franklin Stahl mengenai mekanisme replikasi semikonservatif pada bakteri. Bakteri yang telah lama dikultur pada media dengan isotop nitrogen 15N dipindahkan ke media dengan isotop ringan 14N selama dua kali siklus replikasi sehingga menghasilkan data berikut.
Karena keingintahuan yang tinggi, Jepri memindah-mindahkan kultur bakteri bergantian. Siklus replikasi ke-3 di media dengan isotop berat, siklus ke-4 di media isotop ringan, siklus ke-5 di media isotop berat lagi. DNA yang mengandung isotop 15N (DNA 15) disebut juga untai berat, sedangkan yang mengandung 14N (DNA 14) disebut juga untai ringan.
Tentukan apakah pernyataan berikut benar (B) atau salah (S)!
- Pada hasil replikasi siklus ke-3, terdapat untai ganda DNA dengan komposisi strand 15/15, 14/15, maupun 14/14.
- Rasio ketebalan pita sentrifugasi DNA 14/14 : 14/15 pada hasil replikasi ke-4 adalah 1:1.
- Semua dsDNA dari hasil replikasi ke-5 mengandung rantai berat.
- Tahapan sentrifugasi di atas dapat digantikan dengan elektroforesis gel agarosa.
Analisis Konsep & Pelacakan Untai DNA
Mari kita lacak jumlah dan jenis untai tunggal (ssDNA) yang bertindak sebagai “Cetakan/Template” pada setiap siklus. Ingat, saat replikasi, setiap 1 template akan dipasangkan dengan 1 untai baru yang jenisnya mengikuti medium tempat ia tumbuh saat itu.
| Siklus (Medium) | Cetakan (Untai Lama) Tersedia | Untai Baru yang Terbentuk | Molekul DNA Untai Ganda (dsDNA) Hasil Akhir |
|---|---|---|---|
| Awal/Gen 0 (15N) | – | – | 1 Molekul 15/15 (Total 2 untai 15N) |
| Ke-1 (14N) | 2 untai 15N | 2 untai 14N | 2 Molekul 14/15 (Total: 2x 15N, 2x 14N) |
| Ke-2 (14N) | 2 untai 15N, 2 untai 14N | 4 untai 14N | 2 Molekul 14/15 dan 2 Molekul 14/14 (Total untai: 2x 15N, 6x 14N) |
| Ke-3 (15N) | 2 untai 15N, 6 untai 14N | 8 untai 15N | 2 Mol 15/15 dan 6 Mol 14/15 (Total untai: 10x 15N, 6x 14N) |
| Ke-4 (14N) | 10 untai 15N, 6 untai 14N | 16 untai 14N | 10 Mol 14/15 dan 6 Mol 14/14 (Total untai: 10x 15N, 22x 14N) |
| Ke-5 (15N) | 10 untai 15N, 22 untai 14N | 32 untai 15N | 10 Mol 15/15 dan 22 Mol 14/15 |
Pembahasan Rinci Per Opsi
A. Pada hasil replikasi siklus ke-3, terdapat untai ganda DNA dengan komposisi strand 15/15, 14/15, maupun 14/14. SALAH (S)
Penjelasan: Pada siklus ke-3, bakteri dipindahkan kembali ke medium berat (15N). Ini berarti seluruh untai DNA baru yang disintesis pada siklus ini adalah untai berat (15N). Karena tidak ada untai baru 14N yang terbentuk, maka tidak mungkin ada kombinasi molekul DNA 14/14 (yang membutuhkan untai lama 14N dan untai baru 14N sekaligus). Berdasarkan tabel kita, hasil siklus ke-3 murni hanya terdiri dari molekul 15/15 dan 14/15.
B. Rasio ketebalan pita sentrifugasi DNA 14/14 : 14/15 pada hasil replikasi ke-4 adalah 1:1. SALAH (S)
Penjelasan: Kita lihat hasil perhitungan pada siklus ke-4 (medium 14N). Terdapat 10 molekul Hibrid (14/15) dan 6 molekul Ringan (14/14). Rasio perbandingannya adalah 6 (untuk 14/14) berbanding 10 (untuk 14/15), atau disederhanakan menjadi 3 : 5. Karena rasionya bukan 1:1, maka pernyataan ini salah.
C. Semua dsDNA dari hasil replikasi ke-5 mengandung rantai berat. BENAR (B)
Penjelasan: Pada siklus ke-5, bakteri dikembalikan ke medium berat (15N). Secara logika sederhana, medium ini akan memaksa enzim DNA polimerase untuk HANYA merakit untai baru yang terbuat dari isotop berat 15N. Akibatnya, setiap molekul DNA untai ganda (dsDNA) yang selesai bereplikasi pada siklus ini pasti mengandung setidaknya satu buah untai 15N. Hal ini sesuai dengan tabel kita (hasilnya hanya 15/15 dan 14/15, semuanya mengandung 15N).
D. Tahapan sentrifugasi di atas dapat digantikan dengan elektroforesis gel agarosa. SALAH (S)
Penjelasan: Ini adalah jebakan metode laboratorium! Eksperimen Meselson-Stahl mutlak menggunakan Sentrifugasi Gradien Densitas (Cesium Klorida). Mengapa? Karena DNA 15N dan DNA 14N memiliki ukuran/panjang kromosom yang sama persis, mereka hanya berbeda pada massa jenis (densitas/berat molekul) saja.
Di sisi lain, Elektroforesis Gel Agarosa adalah alat yang memisahkan molekul DNA berdasarkan Ukuran Fisiknya (jumlah pasangan basa/panjang nukleotida). Jika kita memasukkan DNA 15N dan 14N ke dalam gel elektroforesis, mereka akan bergerak bersamaan dan menumpuk di garis pita yang sama persis karena ukurannya sama. Oleh karena itu, elektroforesis tidak bisa menggantikan sentrifugasi dalam eksperimen ini.
KUNCI JAWABAN AKHIR: S – S – B – S
Tags
About The Author
Reza Franata
Semangat!
Posts You might like
