Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025: Elektrofisiologi C. elegans

Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025 No 29: Otot Cacing C. elegans

May 28, 2026 No Comments Olimpiade Biologi Reza Franata

Halo sobat biologi pejuang medali OSN! Selamat datang kembali di akhizaf.com. Pada kesempatan kali ini, kita akan membedah Pembahasan Soal OSN-K Biologi 2025 No 29: Elektrofisiologi Otot Cacing C. elegans. Tahukah kalian bahwa cacing mikroskopis Caenorhabditis elegans memiliki otot yang bekerja dengan cara yang sangat berbeda dari otot manusia? Mereka tidak memiliki saluran natrium berpintu tegangan (voltage-gated Na+ channel)! Melalui soal analisis grafik elektrofisiologi ini, kita akan membuktikan peran mutlak ion kalsium ($Ca^{2+}$) dalam menciptakan potensial aksi all-or-none, melihat efek ion natrium terhadap potensial istirahat membran, hingga membandingkan struktur sarkomer dengan otot jantung. Yuk, siapkan logika neurobiologi kalian dan mari kita taklukkan soal yang menantang ini!

Naskah Soal

29. Pada Vertebrata, kontraksi otot disebabkan oleh terbentuknya potensial aksi pada sel otot akibat stimulasi dari neuron motor. Tetapi, cacing Caenorhabditis elegans tidak memiliki voltage-gated Na+ channel. Fakta ini menimbulkan pertanyaan mengenai bagaimana proses yang memicu terjadinya kontraksi otot pada C. elegans. Dalam suatu eksperimen, sel otot dinding tubuh C. elegans diberi stimulasi arus listrik untuk mengamati perubahan potensial membran sel tersebut. Berikut merupakan data yang diperoleh dari eksperimen tersebut.

Sayatan histologis dan grafik elektrofisiologi otot C. elegans

Keterangan: (A) Sayatan histologis otot dinding tubuh C. elegans yang didapatkan menggunakan transmission electron microscope. (B) Perubahan potensial membran sel otot dinding tubuh C. elegans akibat stimulasi tunggal arus listrik sebesar 10 pA dan -10 pA (panel atas) serta stimulasi arus listrik dengan durasi yang ditingkatkan dan/atau amplitudo stimulasi yang ditingkatkan (panel bawah). Pada medium pemeliharaan sel otot terdapat Ca²⁺ dan Na⁺ dengan konsentrasi yang divariasikan, seperti yang tertera pada gambar.

Tentukan apakah pernyataan berikut benar (B) atau salah (S)!

Susunan sarkomer pada sel otot dinding tubuh C. elegans lebih mirip sel otot jantung manusia daripada sel otot pada arteri ikan.
Sel otot dinding tubuh C. elegans menghasilkan potensial aksi all-or-none akibat influks Ca²⁺ melalui ligand-gated Ca²⁺ channel.
Kehadiran Na⁺ di cairan ekstraseluler menyebabkan sitoplasma sel otot C. elegans semakin bermuatan negatif.
Pemaparan air sadah (hard water) dapat menyebabkan C. elegans mengalami tetanus.

Analisis Konsep: Membaca Grafik Patch-Clamp

Mari kita bedah grafik elektrofisiologi pada Gambar B:

Kolom Kiri (Ca²⁺ 5 mM, Na⁺ 150 mM): Ini adalah kondisi normal. Terlihat potensial istirahat berada di angka -30 mV. Saat disetrum listrik (stimulasi positif), otot memunculkan potensial aksi (garis lonjakan tajam ke atas).
Kolom Tengah (Ca²⁺ 0 mM, Na⁺ 150 mM): Kalsium dihilangkan. Hasilnya? Tidak ada sama sekali lonjakan potensial aksi meskipun disetrum berkali-kali. Ini membuktikan bahwa lonjakan potensial aksi tersebut mutlak menggunakan ion kalsium (Ca²⁺).
Kolom Kanan (Ca²⁺ 5 mM, Na⁺ 0 mM): Natrium dihilangkan. Potensial aksi tetap terjadi. Namun, potensial istirahatnya turun anjlok menjadi -60 mV.

Pembahasan Rinci Per Opsi

A. Susunan sarkomer pada sel otot dinding tubuh C. elegans lebih mirip sel otot jantung manusia daripada sel otot pada arteri ikan. BENAR (B)

Penjelasan: Perhatikan Gambar A. Terdapat garis panah yang secara eksplisit menunjuk pada struktur bernama “Sarcomeres” (Sarkomer). Keberadaan sarkomer adalah ciri mutlak dari otot lurik (seperti otot rangka dan otot jantung pada manusia). Sebaliknya, otot pada dinding pembuluh darah arteri (termasuk pada ikan) adalah otot polos, yang tidak memiliki sarkomer. Jadi, otot cacing ini terstruktur lurik dan lebih mirip dengan otot jantung.

B. Sel otot dinding tubuh C. elegans menghasilkan potensial aksi all-or-none akibat influks Ca²⁺ melalui ligand-gated Ca²⁺ channel. SALAH (S)

Penjelasan: Terdapat jebakan kata yang sangat halus di sini. Potensial aksi memang dihasilkan oleh influks Ca²⁺, NAMUN salurannya adalah Voltage-gated (berpintu tegangan), BUKAN Ligand-gated (berpintu ligan kimia). Buktinya sangat jelas di soal: potensial aksi dipicu murni oleh “stimulasi arus listrik” (perubahan tegangan/voltase), bukan karena ditetesi molekul ligan (seperti neurotransmiter). Sifat all-or-none (puncak yang selalu seragam) juga adalah karakteristik dari voltage-gated channels.

C. Kehadiran Na⁺ di cairan ekstraseluler menyebabkan sitoplasma sel otot C. elegans semakin bermuatan negatif. SALAH (S)

Penjelasan: Mari kita bandingkan nilai potensial istirahat membrannya.
– Tanpa Na⁺ (Kolom Kanan): Potensial istirahat adalah -60 mV.
– Dengan Na⁺ (Kolom Kiri): Potensial istirahat menjadi -30 mV.
Angka -30 mV lebih positif (kurang negatif) dibandingkan -60 mV. Jadi, kehadiran Na⁺ justru membuat sitoplasma berkurang kenegatifannya (menjadi lebih positif/depolarisasi), BUKAN semakin negatif.

D. Pemaparan air sadah (hard water) dapat menyebabkan C. elegans mengalami tetanus. BENAR (B)

Penjelasan: Air sadah (hard water) secara alami kaya akan kandungan ion Kalsium (Ca²⁺). Pada mamalia/manusia, kadar kalsium luar sel yang tinggi justru menstabilkan membran. Namun, pada C. elegans yang tidak memiliki saluran Na⁺, potensial aksi dan kontraksi ototnya bergantung sepenuhnya secara mutlak pada influks ion Ca²⁺ melalui voltage-gated Ca²⁺ channel. Kelimpahan ion Ca²⁺ dari air sadah akan memperbesar gradien konsentrasi ekstraseluler, sehingga saat sel otot terstimulasi, ion Ca²⁺ akan membanjiri sitoplasma secara masif. Akumulasi kalsium intraseluler yang berlebihan ini membuat aparat kontraktil (sarkomer) terus bekerja memicu kontraksi statis tanpa sempat mengalami relaksasi. Kondisi otot yang kaku dan berkontraksi terus-menerus inilah yang didefinisikan sebagai tetanus.