Untuk memahami apa yang harus
dipelajari dalam TKA (Tes Kompetensi Akademik) bidang biologi SMA pastikan
kalian memahami KERANGKA MATRIKS ASESMEN yang menjadi panduan TKA bidang
biologi.
Kita akan bedah satu persatu:
ELEMEN
2: Sel
Sub
Elemen: Metabolisme sel
Kompetensi: Menganalisis
proses metabolisme dan peran enzim.
Batasan
materi: Katabolisme; anabolisme; sifat dan cara kerja enzim.
Paket Soal TKA Biologi –
Metabolisme Sel
Soal 1 (C3 – Aplikasi)
Seorang siswa mencampurkan
hidrogen peroksida (H₂O₂) dengan
ekstrak hati segar. Terlihat terbentuk banyak gelembung oksigen. Enzim yang
berperan pada reaksi tersebut adalah ….
A. Amilase
B. Katalase
C. Lipase
D. Pepsin
E. Maltase
Soal 2 (C3 – Aplikasi)
Pada proses respirasi aerob, glukosa dipecah menjadi CO₂ dan H₂O dengan menghasilkan energi dalam
bentuk ATP. Jumlah energi bersih (ATP) yang dihasilkan dari respirasi aerob 1
molekul glukosa adalah ….
A. 2 ATP
B. 4 ATP
C. 18 ATP
D. 36–38 ATP
E. 40 ATP
Soal 3 (C3 – Aplikasi)
Fotosintesis berlangsung melalui dua tahap, yaitu reaksi terang dan
siklus Calvin. Produk utama dari reaksi terang yang digunakan dalam siklus
Calvin adalah ….
A. CO₂ dan H₂O
B. NADPH dan ATP
C. Oksigen dan CO₂
D. Glukosa dan ATP
E. FADH₂ dan NADH
Soal 4 (C4 – Analisis)
Seorang siswa membandingkan respirasi aerob dan anaerob. Ia menemukan
perbedaan besar energi yang dihasilkan. Mengapa respirasi anaerob menghasilkan
energi jauh lebih sedikit daripada respirasi aerob?
A. Karena respirasi hanya berlangsung di dalam
mitokondria
B. Karena glukosa hanya dipecah melalui jalur glikolisis
C. Karena tidak memerlukan oksigen untuk menangkap molekul air
D. Karena proses menghasilkan lebih banyak CO₂
E. Karena berlangsung dalam waktu yang lebih lama
Soal 5 (C4 – Analisis)
Perhatikan tabel uji coba enzim katalase berikut
ini!
Data percobaan menunjukkan
bahwa aktivitas enzim amilase meningkat pada suhu 30°C, tetapi tidak terdeteksi
pada atas 45°C. Penurunan aktivitas enzim pada suhu 45°C disebabkan oleh ….
A. Enzim bereaksi lebih cepat
B. Enzim larut dalam air
C. Enzim mengalami denaturasi
D. Enzim menghasilkan inhibitor
E. Enzim bekerja optimal
Soal 6 (C4 – Analisis)
Perhatikan grafik enzim berikut ini!
Grafik menunjukkan pengaruh pH terhadap aktivitas enzim pepsin dan enzim amilase. Jika pH lambung meningkat drastis karena obat antasida, dampaknya pada kerja pepsin adalah ….
A. Aktivitas pepsin meningkat
B. Aktivitas pepsin menurun
C. Tidak ada perubahan
D. Pepsin berubah menjadi amilase
E. Aktivitas enzim amilase terganggu
Soal 7 (C5 – Evaluasi)
Perhatikan percobaan
fotosintesis pada tanaman air berikut ini!
Dalam percobaan fotosintesis menggunakan tanaman air Elodea sp. terdapat
dua variabel yang diuji diantaranya berkaitan dengan intensitas cahaya dan
penambahan natrium bikarbonat. Terlihat hasil sebagaimana gambar diatas
terbentuk gelembung udara pada wadah III lebih banyak dari wadah II. Sementara
wadah I gelembung udaranya paling sedikit. Kesimpulan yang tepat dari hasil
percobaan tersebut adalah…
A. Fotosintesis terjadi
lebih banyak pada cahaya yang lebih redup
B. Intensitas cahaya tinggi meningkatkan laju fotosintesis
C. Gelembung udara yang terbentuk merupakan karbon dioksida
D. Oksigen yang dihasilkan dipengaruhi oleh karbon dioksida
E. Fotosintesis berlangsung lebih lambat akibat natrium bikarbonat
Soal 8 (C5 – Evaluasi)
Peneliti menemukan enzim baru yang dapat bekerja pada suhu 90°C. Enzim
ini diisolasi dari bakteri termofilik di mata air panas. Apa keunggulan enzim
tersebut jika digunakan dalam industri?
A. Tidak dapat
digunakan berulang
B. Tidak dipengaruhi pH
C. Tetap stabil pada suhu tinggi
D. Hanya bekerja pada suhu rendah
E. Tidak membutuhkan substrat
Soal 9 (C3 – Analisis)
Perhatikan bagan
kerja inhibitor berikut ini!
Pernyataan yang tepat adalah ….
A. Inhibitor dapat mempercepat terjadinya sebuah reaksi kimia akibat kerja enzim
B. Penghambat menempel di sisi aktif enzim yaitu sisi alosterik agar enzim tidak bekerja
C. Inhibitor bekerja secara non-kompetitif terhadap substrat sehingga kerja enzim terhambat
D. Enzim menggunakan inhibitor untuk menghambat terciptanya produk pada sisi aktif enzim
E. Inhibitor bekerja secara kompetitif terhadap substrat sehingga kerja enzim terhambat
Siswa diminta
merancang cara sederhana untuk membedakan peran cahaya dalam fotosintesis. Percobaan
yang tepat adalah ….
A. Menutup sebagian
daun dengan alumunium foil dan menjemurnya, kemudian diuji dengan larutan lugol
B. Mengukur jumlah glukosa langsung dari bagian tumbuhan yang tidak terpapar
cahaya seperti akar
C. Mengukur kandungan gelembung oksigen menggunakan alumnunium foil yang
ditutup pada daun
D. Menaruh daun dalam air panas dan alkohol untuk melihat jumlah klorofil yang
diproduksi oleh tumbuhan
E. Mengamati fotosintesis tanaman pada saat malam hari dan membandingkannya
saat siang hari
Simak wacana berikut untuk mengerjakan nomor 11
s.d. 15
KEAJAIBAN ECOENZIM EBAGAI PENGGANTI PUPUK
Ecoenzim merupakan larutan hasil fermentasi limbah organik seperti sisa buah,
sayuran, gula merah, dan air dalam waktu tertentu (umumnya 3 bulan). Cairan ini
mengandung senyawa bioaktif seperti enzim, asam organik, dan hormon yang dapat
dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Pembuatan ecoenzim menjadi salah satu upaya
pemanfaatan limbah organik agar tidak mencemari lingkungan.
Dalam proses pembuatannya, mikroorganisme memanfaatkan gula sebagai
sumber energi. Gula dipecah melalui jalur katabolisme untuk menghasilkan
energi, yang kemudian digunakan untuk mendukung pertumbuhan dan aktivitas
mikroba. Selama proses ini, terbentuk pula berbagai enzim
dan metabolit sekunder yang memperkaya kandungan ecoenzim.
Hasil akhir ecoenzim dapat digunakan sebagai pembersih alami, pengusir
hama, pupuk cair, hingga bahan untuk mengurangi pencemaran air. Dengan
demikian, ecoenzim tidak hanya bermanfaat bagi lingkungan, tetapi juga menjadi
contoh nyata bagaimana prinsip metabolisme sel dapat dimanfaatkan untuk
pelestarian lingkungan hidup.
11. (C3 – Aplikasi)
Dalam pembuatan ecoenzim, mikroorganisme memecah gula merah untuk menghasilkan
energi. Proses ini termasuk ke dalam jalur metabolisme ….
A. Anabolisme
B. Katabolisme
C. Fotosintesis
D. Fermentasi alkohol
E. Kemosintesis
12. (C4 – Analisis)
Mengapa ecoenzim membutuhkan waktu fermentasi yang cukup lama (sekitar 3
bulan)?
A. Agar enzim yang
dihasilkan menjadi stabil
B. Karena gula tidak bisa dipecah
C. Supaya tidak terbentuk mikroba
D. Agar pH tetap netral sepanjang waktu
E. Karena oksigen tidak diperlukan
13. (C4 – Analisis)
Jika fermentasi ecoenzim dilakukan tanpa perbandingan bahan yang tepat,
misalnya gula terlalu sedikit, maka dampaknya adalah ….
A. Mikroba
menghasilkan enzim lebih cepat karena substrat sedikit
B. Proses fermentasi terhambat karena kekurangan energi
C. Terbentuk lebih banyak metabolit sekunder pada produk ecoenzim
D. Tidak ada perbedaan hasil akhir karena tidak mempengaruhi kerja enzim
E. Larutan menjadi lebih stabil karena substrat tidak terlalu banyak
14. (C5 – Evaluasi)
Ecoenzim dinilai ramah lingkungan karena dapat mengurangi pencemaran air
dan menjadi alternatif pupuk organik. Apa alasan biologis yang mendukung
pernyataan ini?
A. Enzim dalam
ecoenzim dapat menggantikan cahaya matahari sebagai pemecah gula pada limbah
B. Asam organik dan enzim dalam ecoenzim dapat mempercepat degradasi limbah
organik
C. Ecoenzim dapat membunuh semua mikroorganisme yang ada pada limbah sehingga
kondisi menjadi steril
D. Ecoenzim menghambat fotosintesis pada tumbuhan mikroskopik sehingga tidak
terjadi anabolisme
E. Ecoenzim meningkatkan kadar logam berat yang ada pada larutan sehingga membunuh
berbagai bakteri pembusuk
15. (C6 – Kreasi)
Jika Anda diminta merancang percobaan untuk membandingkan efektivitas
ecoenzim dan pupuk kimia terhadap pertumbuhan tanaman, langkah terbaik yang
dapat dilakukan adalah ….
A. Memberi pupuk
kimia yang dicampur dengan ecoenzim pada semua tanaman untuk melihat pertumbuhan
tanaman
B. Memberi ecoenzim pada semua tanaman untuk melihat efektivitas ecoenzim
sebagai pengganti pupuk kimia pada tanaman
C. Menanam dua kelompok tanaman: satu diberi ecoenzim dan satu diberi pupuk
kimia, lalu membandingkan pertumbuhannya
D. Mengukur pH tanah sebelum dan sesudah menggunakan ecoenzim untuk melihat
perubahan yang dihasilkan oleh ecoenzim
E. Mencampur ecoenzim pada air yang digunakan untuk menyiram tanaman setiap
pagi dan sore hari
Perhatikan wacana berikut untuk nomor 16 s.d. 21
JENIS FOTOSINTESIS PADA TUMBUHAN
Fotosintesis adalah proses penting bagi tumbuhan untuk mengubah energi
cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa. Namun, tumbuhan tidak
semuanya menggunakan jalur fotosintesis yang sama. Berdasarkan adaptasi
fisiologisnya, dikenal tiga tipe fotosintesis yaitu C3, C4, dan CAM. Perbedaan ini
terkait dengan kondisi lingkungan tempat tumbuhan hidup serta efisiensi
pemanfaatan CO₂.
Tumbuhan C3 menggunakan siklus
Calvin sebagai jalur utama, di mana molekul CO₂ pertama kali difiksasi menjadi senyawa beratom
tiga karbon, 3-fosfogliserat (PGA). Tumbuhan ini umumnya hidup di daerah
beriklim sedang dan cukup air, seperti padi, gandum, dan kedelai. Namun,
kelemahannya adalah terjadinya fotorespirasi yang cukup tinggi ketika stomata
menutup pada suhu tinggi.
Tumbuhan C4 memiliki adaptasi
khusus untuk meminimalisasi fotorespirasi. Pada tipe ini, CO₂ mula-mula
difiksasi menjadi senyawa beratom empat karbon (oksaloasetat) di sel mesofil,
kemudian dipindahkan ke sel bundle sheath untuk menjalani siklus Calvin.
Mekanisme ini membuat tumbuhan C4 lebih efisien di daerah panas dan kering,
misalnya jagung, tebu, dan sorgum.
Sementara itu, tumbuhan CAM (Crassulacean Acid Metabolism) beradaptasi di
lingkungan yang sangat kering, seperti gurun. Tumbuhan ini membuka stomata pada
malam hari untuk mengikat CO₂ dan menyimpannya dalam bentuk asam malat di vakuola. Siang hari, stomata
tertutup untuk mencegah kehilangan air, dan CO₂ dari asam malat dilepaskan untuk
digunakan dalam siklus Calvin. Contoh tumbuhan CAM adalah kaktus, nanas, dan
lidah buaya.
16. (C3 – Aplikasi)
Pada tumbuhan padi, CO₂ pertama kali difiksasi menjadi ….
A. Oksaloasetat
B. Piruvat
C. 3-fosfogliserat
D. Asam malat
E. RuBP
17. (C3 – Aplikasi)
Tumbuhan yang berfotosintesis dengan jalur C4 banyak dijumpai di daerah ….
A. Dingin
B. Sedang
C. Panas dan kering
D. Lembab
E. Tropis basah
18. (C4 – Analisis)
Mengapa tumbuhan C4 lebih efisien dibandingkan C3 dalam kondisi panas?
A. Karena CO₂ hanya
difiksasi sekali
B. Karena tidak mengalami siklus Calvin
C. Karena mampu meminimalisasi fotorespirasi
D. Karena tidak membutuhkan enzim Rubisco
E. Karena menghasilkan lebih banyak oksigen
19. (C4 – Analisis)
Jika tumbuhan CAM membuka stomata pada siang hari, dampak yang paling mungkin
adalah ….
A. Fotosintesis menjadi lebih efisien dan lebih cepat
B. Kehilangan air yang besar melalui transpirasi
C. Tidak ada perubahan signifikan pada hasil fotosintesis
D. Terbentuk lebih sedikit asam malat pada silklus Calvin Benson
E. CO₂ tidak dapat difiksasi secara otomatis pada stomata
20. (C5 – Evaluasi)
Jagung sering lebih produktif daripada padi di daerah tropis yang panas. Hal
ini karena ….
A. Jagung berfotosintesis dengan jalur C4 yang lebih efisien pada kondisi panas
B. Jagung memiliki stomata lebih sedikit dan letaknya di bagian bawah daun
C. Padi tidak menggunakan siklus Calvin benson untuk memproduksi gula
D. Padi beradaptasi lebih baik di gurun ketimbang di daerah subtropis
E. Jagung tidak mengalami transpirasi pada siang maupun malam hari
21. (C6 – Kreasi)
Jika Anda diminta merancang penelitian untuk membandingkan efisiensi
fotosintesis tumbuhan C3, C4, dan CAM, desain yang paling tepat adalah ….
A. Menanam semua tumbuhan di tempat gelap dan melihat kecepatan proses etiolasi
pada tanaman
B. Membandingkan laju fotosintesis tumbuhan pada intensitas cahaya dan kondisi
air berbeda
C. Memberi pupuk dan air yang sama pada tumbuhan kemudian membandingkan hasil
panennya
D. Menyiram tumbuhan dengan larutan gula berlebih kemudian menyimpannya pada
lokasi yang teduh
E. Mengukur oksigen di malam hari pada semua tumbuhan untuk melihat efektivitas
fotosintesis di malam hari
Untuk nomor 22 s.d. 25 perhatikan
wacana berikut!
Tape merupakan salah satu makanan tradisional Indonesia yang dibuat
melalui proses fermentasi bahan berpati seperti singkong atau ketan. Dalam
proses ini, mikroorganisme seperti ragi (Saccharomyces cerevisiae) dan Amylomyces
rouxii berperan penting. Ragi mengandung enzim amilase yang menguraikan
pati menjadi gula sederhana, kemudian diubah menjadi alkohol dan sedikit asam
organik. Fermentasi ini juga menghasilkan aroma dan rasa khas tape. Proses
berlangsung optimal pada kondisi lembab, tertutup, dan suhu ruang yang tidak
terlalu panas.
Soal 22 (C3 –
Aplikasi)
Peran enzim amilase
pada proses fermentasi tape adalah ….
A. Mengubah protein
menjadi asam amino
B. Menguraikan lemak
menjadi asam lemak
C. Mengubah pati
menjadi gula sederhana
D. Menguraikan alkohol menjadi CO₂
E. Mengubah asam
menjadi alkohol
Soal 23 (C4 –
Analisis)
Jika proses
fermentasi tape dilakukan pada suhu terlalu tinggi (misalnya di atas 45°C),
maka hasil tape yang diperoleh kemungkinan ….
A. Lebih manis dan lembut
B. Tidak berubah
C. Tidak jadi tape karena ragi mati
D. Lebih asam karena aktivitas bakteri meningkat
E. Mengandung lebih banyak alkohol
Soal 24 (C4 – Analisis)
Fermentasi pada tape termasuk ke dalam jenis metabolisme ….
A. Katabolisme anaerob
B. Katabolisme aerob
C. Anabolisme aerob
D. Anabolisme
anaerob
E. Respirasi seluler
Soal 25 (C5 –
Evaluasi)
Seorang siswa membandingkan tape yang difermentasi selama 2 hari dan 5 hari. Tape yang difermentasi lebih lama terasa lebih lembek dan manis. Penjelasan biologis yang tepat adalah ….
A. Semakin lama
fermentasi, semakin sedikit gula yang dihasilkan
B. Semakin lama
fermentasi, semakin banyak pati yang terurai menjadi gula
C. Lama fermentasi
tidak memengaruhi rasa tape
D. Fermentasi hanya mengubah aroma, bukan rasa
E. Gula terbentuk dari lemak, bukan dari pati
1. Jelaskan perbedaan metabolisme, anabolisme, dan katabolisme!
2. Seorang siswa berlari sepanjang 2 km, dia merasakan pegal di area perut, dada, dan kaki. Pegal ini tidak hilang saat siswa tersebut berhenti berlari. Apakah yang terjadi pada siswa tersebut? Dari mana pegalnya berasal?
3. Sebuah sel memiliki 8 mitokondria, seriap molekul glukosa dapat menghasilkan 36 ATP dalam pernafasan aerob dan 2 ATP pada pernafasan anaerob. Setiap mitokondria dapat mengolah 1 molekul glukosa dalam waktu 8 jam. Apabila terdapat 56 molekul glukosa, tentukan:
- Jumlah ATP apabila semuanya diolah melalui respirasi aerob
- Waktu yang dibutuhkan untuk mengolah semua molekul glukosa menjadi ATP melalui respirasi aerob
- Jumlah ATP yang dihasilkan apabila siklus respirasi anaerob terjadi untuk mengolah separuh jumlah molekul glukosa dan separuhnya lagi melalui respirasi aerob!
4. Sebuah organel mitokondria dapat menghasilkan 12 NADH dan 8 FADH. Tentukan jumlah ATP yang terbentuk apabila semuanya mengalir pada rantai transpor elektron!