Mengungkap Rahasia Fermentasi: Kumpulan Soal Biologi Lengkap dengan Jawaban
Fermentasi adalah salah satu proses metabolisme penting dalam biologi yang memungkinkan organisme menghasilkan energi tanpa kehadiran oksigen. Proses ini telah dimanfaatkan manusia selama ribuan tahun dalam berbagai aplikasi, mulai dari produksi makanan seperti roti, yoghurt, keju, hingga minuman beralkohol. Memahami konsep fermentasi sangat krusial bagi siswa biologi, karena melibatkan serangkaian reaksi kimia yang kompleks namun mendasar dalam kehidupan mikroorganisme dan dampaknya terhadap lingkungan. Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguasai materi fermentasi melalui berbagai contoh soal biologi yang komprehensif. Kami menyajikan 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 set soal menjodohkan, lengkap dengan kunci jawaban dan pembahasan mendalam. Dengan latihan soal ini, Anda akan dapat mengidentifikasi perbedaan antara fermentasi alkohol dan asam laktat, memahami peran glikolisis, serta mengenal berbagai jenis mikroorganisme yang terlibat. Selamat belajar dan semoga sukses!
20 Soal Pilihan Ganda tentang Fermentasi Biologi
- Apa definisi paling tepat dari fermentasi?
a. Proses pemecahan glukosa dengan bantuan oksigen.
b. Proses anabolik yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia.
c. Proses katabolik yang menghasilkan energi tanpa kehadiran oksigen.
d. Sintesis protein dari asam amino.
e. Proses penguraian lemak menjadi asam lemak dan gliserol.
Jawaban: c. Proses katabolik yang menghasilkan energi tanpa kehadiran oksigen.
Penjelasan: Fermentasi adalah jalur metabolisme anaerobik (tanpa oksigen) di mana molekul organik (umumnya glukosa) dipecah untuk menghasilkan energi (ATP). - Produk akhir utama dari fermentasi alkohol oleh khamir adalah…
a. Asam laktat
b. Asetil KoA
c. Etanol dan CO₂
d. Air dan ATP
e. Piruvat
Jawaban: c. Etanol dan CO₂.
Penjelasan: Khamir (Saccharomyces cerevisiae) melakukan fermentasi alkohol, mengubah piruvat menjadi asetaldehida, kemudian menjadi etanol, sambil melepaskan karbon dioksida. - Proses glikolisis terjadi di bagian sel…
a. Mitokondria
b. Kloroplas
c. Sitoplasma
d. Ribosom
e. Nukleus
Jawaban: c. Sitoplasma.
Penjelasan: Glikolisis, tahap awal fermentasi dan respirasi aerob, berlangsung di sitoplasma sel. - Jumlah bersih ATP yang dihasilkan selama glikolisis dari satu molekul glukosa adalah…
a. 1 ATP
b. 2 ATP
c. 4 ATP
d. 32 ATP
e. 38 ATP
Jawaban: b. 2 ATP.
Penjelasan: Meskipun 4 ATP diproduksi, 2 ATP digunakan di awal proses, sehingga hasil bersihnya adalah 2 ATP. - Dalam fermentasi asam laktat, molekul yang menerima elektron dari NADH adalah…
a. Oksigen
b. Piruvat
c. Asetaldehida
d. Etanol
e. Glukosa
Jawaban: b. Piruvat.
Penjelasan: Piruvat menerima elektron dari NADH untuk direduksi menjadi asam laktat, meregenerasi NAD⁺. - Organisme berikut yang umumnya melakukan fermentasi asam laktat adalah…
a. Khamir
b. Tumbuhan
c. Bakteri asam laktat
d. Ganggang
e. Jamur kuping
Jawaban: c. Bakteri asam laktat.
Penjelasan: Bakteri asam laktat (contoh: Lactobacillus) adalah organisme utama yang melakukan fermentasi asam laktat. Sel otot manusia juga dapat melakukannya dalam kondisi anaerob. - Tujuan utama regenerasi NAD⁺ selama fermentasi adalah…
a. Menghasilkan lebih banyak ATP.
b. Mempersiapkan piruvat untuk siklus Krebs.
c. Memastikan glikolisis dapat terus berjalan.
d. Menghilangkan CO₂ dari sel.
e. Mengoksidasi etanol.
Jawaban: c. Memastikan glikolisis dapat terus berjalan.
Penjelasan: NAD⁺ adalah kofaktor penting untuk enzim glikolisis. Regenerasi NAD⁺ dari NADH memungkinkan glikolisis untuk terus menghasilkan piruvat dan ATP. - Produksi roti memanfaatkan fermentasi oleh khamir untuk…
a. Menghasilkan rasa asam.
b. Membuat adonan mengembang.
c. Mengawetkan adonan.
d. Meningkatkan kadar protein.
e. Mengurangi kadar gula.
Jawaban: b. Membuat adonan mengembang.
Penjelasan: CO₂ yang dihasilkan selama fermentasi alkohol oleh khamir terperangkap dalam adonan, menyebabkan adonan mengembang. - Perbedaan mendasar antara respirasi aerob dan fermentasi terletak pada…
a. Lokasi terjadinya proses.
b. Molekul awal yang digunakan.
c. Kebutuhan akan oksigen sebagai akseptor elektron akhir.
d. Jumlah ATP yang dihasilkan.
e. Semua jawaban benar.
Jawaban: c. Kebutuhan akan oksigen sebagai akseptor elektron akhir.
Penjelasan: Respirasi aerob membutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron akhir, sedangkan fermentasi tidak. (Meskipun a, b, dan d juga merupakan perbedaan, kebutuhan akan oksigen adalah perbedaan yang paling mendasar dalam mekanisme energi). - Selain bakteri, sel tubuh manusia yang dapat melakukan fermentasi adalah…
a. Sel saraf
b. Sel tulang
c. Sel otot
d. Sel darah merah
e. Sel kulit
Jawaban: c. Sel otot.
Penjelasan: Ketika pasokan oksigen tidak mencukupi (misalnya saat olahraga intens), sel otot manusia dapat beralih ke fermentasi asam laktat. - Enzim yang berperan mengubah piruvat menjadi asetaldehida dalam fermentasi alkohol adalah…
a. Laktat dehidrogenase
b. Alkohol dehidrogenase
c. Piruvat dekarboksilase
d. Heksokinase
e. Aldolase
Jawaban: c. Piruvat dekarboksilase.
Penjelasan: Enzim ini menghilangkan gugus karboksil dari piruvat, melepaskan CO₂ dan membentuk asetaldehida. - Manakah di antara produk fermentasi berikut yang digunakan untuk membuat yoghurt?
a. Etanol
b. Asam laktat
c. Asam asetat
d. Karbon dioksida
e. Metana
Jawaban: b. Asam laktat.
Penjelasan: Bakteri asam laktat dalam susu mengubah laktosa menjadi asam laktat, yang mengentalkan susu dan memberikan rasa asam pada yoghurt. - Kondisi utama yang memicu terjadinya fermentasi adalah…
a. Ketersediaan oksigen yang berlimpah.
b. Suhu tinggi dan pH asam.
c. Ketiadaan atau kelangkaan oksigen.
d. Kehadiran cahaya matahari.
e. Konsentrasi substrat yang sangat rendah.
Jawaban: c. Ketiadaan atau kelangkaan oksigen.
Penjelasan: Fermentasi adalah proses anaerobik, yang berarti terjadi tanpa atau dengan sangat sedikit oksigen. - Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa menjadi…
a. Asetil KoA
b. Asam laktat
c. Piruvat
d. Etanol
e. CO₂ dan H₂O
Jawaban: c. Piruvat.
Penjelasan: Glikolisis memecah satu molekul glukosa (6 karbon) menjadi dua molekul piruvat (3 karbon). - Mikroorganisme apa yang berperan dalam pembuatan tempe?
a. Khamir (Saccharomyces cerevisiae)
b. Bakteri asam laktat (Lactobacillus sp.)
c. Jamur Rhizopus oligosporus
d. Bakteri Acetobacter aceti
e. Protozoa
Jawaban: c. Jamur Rhizopus oligosporus.
Penjelasan: Jamur Rhizopus oligosporus melakukan fermentasi pada kedelai untuk membuat tempe. - Fermentasi dapat digolongkan sebagai jenis respirasi…
a. Aerob
b. Anaerob
c. Fototrof
d. Kemosintetik
e. Oksidatif
Jawaban: b. Anaerob.
Penjelasan: Fermentasi adalah proses metabolisme yang menghasilkan energi tanpa oksigen, sehingga disebut respirasi anaerob. - Selain ATP, produk sampingan lain yang penting dalam fermentasi adalah…
a. H₂O
b. O₂
c. Panas
d. Cahaya
e. Mineral
Jawaban: c. Panas.
Penjelasan: Setiap reaksi metabolisme melepaskan sebagian energi dalam bentuk panas. Fermentasi juga menghasilkan panas sebagai produk sampingan. - Apa yang akan terjadi jika fermentasi alkohol dibiarkan terlalu lama di wadah tertutup rapat?
a. Produksi alkohol akan berhenti karena kekurangan substrat.
b. Wadah bisa meledak karena penumpukan CO₂.
c. Rasa akan menjadi lebih manis.
d. Mikroorganisme akan mati karena kelebihan oksigen.
e. Tidak ada perubahan signifikan.
Jawaban: b. Wadah bisa meledak karena penumpukan CO₂.
Penjelasan: CO₂ adalah gas yang dihasilkan selama fermentasi alkohol. Jika terperangkap, tekanan gas bisa meningkat hingga menyebabkan wadah pecah atau meledak. - Mengapa fermentasi menghasilkan energi (ATP) yang jauh lebih sedikit dibandingkan respirasi aerob?
a. Karena tidak menggunakan glukosa sebagai substrat utama.
b. Karena hanya sebagian kecil energi dari glukosa yang dilepaskan dan akseptor elektron akhir adalah senyawa organik.
c. Karena terjadi di sitoplasma, bukan mitokondria.
d. Karena tidak melibatkan NAD⁺ dan FAD.
e. Karena memerlukan energi dari luar untuk memulai prosesnya.
Jawaban: b. Karena hanya sebagian kecil energi dari glukosa yang dilepaskan dan akseptor elektron akhir adalah senyawa organik.
Penjelasan: Dalam fermentasi, akseptor elektron akhir adalah molekul organik (piruvat atau turunannya), yang tidak seefisien oksigen dalam menarik elektron dan melepaskan energi. Sebagian besar energi masih tersimpan dalam produk akhir. - Produk fermentasi asam laktat yang menumpuk di otot dapat menyebabkan…
a. Peningkatan kekuatan otot
b. Rasa lelah dan pegal
c. Pertumbuhan otot yang cepat
d. Peningkatan kadar oksigen
e. Peningkatan suhu tubuh yang drastis
Jawaban: b. Rasa lelah dan pegal.
Penjelasan: Penumpukan asam laktat di otot selama aktivitas anaerobik menyebabkan penurunan pH yang berkontribusi pada kelelahan dan rasa pegal.
5 Soal Isian Singkat tentang Fermentasi Biologi
- Tahap awal fermentasi, yang juga merupakan tahap awal respirasi aerob, disebut _______________.
Jawaban: glikolisis - Molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul ___________ pada tahap glikolisis.
Jawaban: piruvat - Pada fermentasi alkohol, gas ___________ adalah produk sampingan yang menyebabkan adonan roti mengembang.
Jawaban: karbon dioksida (CO₂) - Bakteri _______________ adalah mikroorganisme yang sering digunakan dalam pembuatan produk susu fermentasi seperti yoghurt dan keju.
Jawaban: asam laktat (atau Lactobacillus) - Akseptor elektron akhir dalam fermentasi adalah suatu senyawa _______________.
Jawaban: organik
5 Soal Uraian tentang Fermentasi Biologi
- Bandingkan dan kontraskan fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat, termasuk reaktan, produk akhir, dan organisme yang umumnya terlibat.
Jawaban:
Fermentasi Alkohol:- Reaktan: Glukosa → Piruvat (melalui glikolisis).
- Produk Akhir: Etanol dan karbon dioksida (CO₂).
- Organisme: Umumnya khamir (misalnya Saccharomyces cerevisiae) dan beberapa bakteri.
- Proses: Piruvat diubah menjadi asetaldehida (melepas CO₂), kemudian asetaldehida direduksi menjadi etanol dengan NADH, meregenerasi NAD⁺.
Fermentasi Asam Laktat:
- Reaktan: Glukosa → Piruvat (melalui glikolisis).
- Produk Akhir: Asam laktat.
- Organisme: Umumnya bakteri asam laktat (misalnya Lactobacillus), dan sel otot hewan dalam kondisi anaerob.
- Proses: Piruvat langsung direduksi menjadi asam laktat oleh NADH, meregenerasi NAD⁺. Tidak ada pelepasan CO₂.
Persamaan: Keduanya adalah proses anaerobik, diawali dengan glikolisis, dan bertujuan meregenerasi NAD⁺ agar glikolisis dapat terus berjalan untuk menghasilkan ATP.
- Jelaskan mengapa fermentasi menghasilkan ATP yang jauh lebih sedikit dibandingkan respirasi aerob, meskipun keduanya memulai dengan glukosa.
Jawaban: Fermentasi menghasilkan ATP jauh lebih sedikit (hanya 2 ATP bersih dari glikolisis) karena beberapa alasan utama:- Oksidasi Tidak Lengkap: Dalam fermentasi, glukosa tidak teroksidasi secara sempurna. Sebagian besar energi masih tersimpan dalam produk akhir organik (seperti etanol atau asam laktat), yang masih memiliki ikatan kimia berenergi tinggi.
- Tidak Ada Siklus Krebs dan Rantai Transpor Elektron: Fermentasi tidak melibatkan siklus Krebs atau rantai transpor elektron, yang merupakan tahapan penghasil ATP utama dalam respirasi aerob (melalui fosforilasi oksidatif). Akseptor elektron akhir dalam fermentasi adalah molekul organik, bukan oksigen yang sangat elektronegatif.
- Tujuan Regenerasi NAD⁺: Tujuan utama fermentasi adalah meregenerasi NAD⁺ dari NADH agar glikolisis dapat terus berjalan, bukan untuk memaksimalkan produksi ATP.
- Bagaimana peran NAD⁺ sangat penting dalam kelangsungan proses fermentasi?
Jawaban: NAD⁺ (nikotinamida adenin dinukleotida) adalah kofaktor esensial dalam proses glikolisis, tahap awal fermentasi. Dalam glikolisis, NAD⁺ menerima elektron dari molekul yang teroksidasi (gliseraldehida-3-fosfat) dan direduksi menjadi NADH. Jika semua NAD⁺ diubah menjadi NADH dan tidak diregenerasi kembali menjadi NAD⁺, maka glikolisis akan terhenti karena tidak ada NAD⁺ yang tersedia untuk menerima elektron. Fermentasi berfungsi untuk mengoksidasi kembali NADH menjadi NAD⁺ (misalnya, dengan mentransfer elektron ke piruvat atau asetaldehida), sehingga NAD⁺ dapat digunakan kembali dalam glikolisis dan proses produksi energi minimal dapat terus berlangsung. - Sebutkan dan jelaskan setidaknya tiga aplikasi praktis fermentasi dalam kehidupan manusia.
Jawaban:- Produksi Makanan dan Minuman: Fermentasi digunakan secara luas dalam industri makanan. Contohnya:
- Roti: Khamir (Saccharomyces cerevisiae) melakukan fermentasi alkohol, menghasilkan CO₂ yang membuat adonan mengembang.
- Yoghurt, Keju: Bakteri asam laktat memfermentasi laktosa dalam susu menjadi asam laktat, yang mengentalkan susu dan memberikan rasa khas.
- Minuman Beralkohol (Bir, Anggur): Khamir memfermentasi gula menjadi etanol.
- Tempe, Oncom: Jamur (Rhizopus, Neurospora) memfermentasi kedelai atau ampas tahu, meningkatkan nilai gizi dan tekstur.
- Produksi Bahan Bakar Bio: Etanol yang dihasilkan dari fermentasi gula (misalnya dari jagung atau tebu) dapat digunakan sebagai bahan bakar bio (bioetanol).
- Produksi Obat-obatan dan Senyawa Kimia: Mikroorganisme fermentatif digunakan untuk menghasilkan antibiotik, vitamin, asam organik (seperti asam sitrat), dan enzim. Misalnya, produksi penisilin oleh jamur Penicillium.
- Pengolahan Limbah: Fermentasi anaerobik dapat digunakan untuk mengolah limbah organik, menghasilkan biogas (kaya metana) sebagai sumber energi terbarukan.
- Produksi Makanan dan Minuman: Fermentasi digunakan secara luas dalam industri makanan. Contohnya:
- Apa yang akan terjadi jika oksigen diperkenalkan ke dalam lingkungan yang sebelumnya mendukung fermentasi pada organisme fakultatif (misalnya khamir)? Jelaskan perubahannya.
Jawaban: Jika oksigen diperkenalkan ke dalam lingkungan yang mendukung fermentasi pada organisme fakultatif (misalnya khamir atau bakteri E. coli), organisme tersebut akan beralih dari fermentasi ke respirasi aerob. Perubahan yang akan terjadi meliputi:- Peningkatan Produksi ATP: Organisme akan mulai melakukan respirasi aerob penuh (glikolisis, siklus Krebs, dan fosforilasi oksidatif), yang jauh lebih efisien dalam menghasilkan ATP (sekitar 30-32 ATP per molekul glukosa) dibandingkan 2 ATP dari fermentasi.
- Perubahan Jalur Metabolisme: Piruvat yang dihasilkan dari glikolisis akan dioksidasi menjadi asetil KoA dan masuk ke siklus Krebs di mitokondria (pada eukariota) atau sitoplasma (pada prokariota), daripada diubah menjadi etanol atau asam laktat.
- Penggunaan Akseptor Elektron Akhir Oksigen: Oksigen akan berfungsi sebagai akseptor elektron akhir dalam rantai transpor elektron, yang merupakan bagian penting dari respirasi aerob.
- Penurunan Produk Fermentasi: Produksi etanol atau asam laktat akan menurun drastis atau berhenti sama sekali karena piruvat dialihkan ke jalur respirasi aerob. Ini dikenal sebagai efek Pasteur.
2 Soal Menjodohkan/Mencocokkan tentang Fermentasi Biologi
Set 1: Konsep dan Definisi
Jodohkan istilah di kolom kiri dengan definisi atau deskripsi yang paling tepat di kolom kanan.
| Kiri | Kanan |
|---|---|
| 1. Fermentasi | a. Tahap awal pemecahan glukosa |
| 2. Glikolisis | b. Proses yang membutuhkan oksigen |
| 3. Respirasi Aerob | c. Produk akhir fermentasi asam laktat |
| 4. Asam Laktat | d. Metabolisme tanpa oksigen |
| 5. Khamir | e. Mikroorganisme penghasil etanol |
Pasangan yang Tepat:
- 1 – d (Fermentasi: Metabolisme tanpa oksigen)
- 2 – a (Glikolisis: Tahap awal pemecahan glukosa)
- 3 – b (Respirasi Aerob: Proses yang membutuhkan oksigen)
- 4 – c (Asam Laktat: Produk akhir fermentasi asam laktat)
- 5 – e (Khamir: Mikroorganisme penghasil etanol)
Set 2: Mikroorganisme dan Produk
Jodohkan mikroorganisme atau sel di kolom kiri dengan produk atau karakteristik fermentasi yang paling sering diasosiasikan di kolom kanan.
| Kiri | Kanan |
|---|---|
| 1. Bakteri asam laktat | a. Keju, yoghurt |
| 2. Khamir | b. Tempe |
| 3. Sel otot manusia | c. Roti, bir |
| 4. Rhizopus oligosporus | d. Rasa pegal setelah olahraga |
| 5. Bakteri Clostridium | e. Asam butirat |
Pasangan yang Tepat:
- 1 – a (Bakteri asam laktat: Keju, yoghurt)
- 2 – c (Khamir: Roti, bir)
- 3 – d (Sel otot manusia: Rasa pegal setelah olahraga)
- 4 – b (Rhizopus oligosporus: Tempe)
- 5 – e (Bakteri Clostridium: Asam butirat)