Osa 1: 20 pisteen tehtävä

1. Monivalintatehtävä biologian eri aihepiireistä

20 p.

Osa 2: 15 pisteen tehtävät

2. Rehevöitynyt järvi

2.1 Särkikalojen määrä lisääntyy, sillä särkikalat viihtyvät hyvin rehevöityneissä järvissä. (2 p.)

2.2 Eläinplanktonin määrä lisääntyy, sillä eläinplanktonin ravinto kasviplaktonin määrä lisääntyy (2 p.)

2.3 Hajottajien määrä lisääntyy, sillä kuollutta orgaanista ainetta on aiempaa enemmän (2 p.)

2.4 Järven sisäinen kuormitus lisääntyy. Lisääntynyt hajotustoiminta kuluttaa järven pohjan happea, ja hapettomissa olosuhteissa pohjalietteisiin varastoitunut fosfaatti liukenee veteen (3 p.)

2.5 Hoitokalastus; poistamalla suuria määriä pieniä kaloja järvestä poistuu ravinteita
Ruoppaus; pohjan maa-ainesta poistamalla siihen varastoituneet ravinteet poistuvat
Vesikasvien niitto ja siirto maalle: vesikasveihin sitoutuneet ravinteet poistuvat kierrosta (6 p.)

Lue lisää: Rehevöityminen

3. Energian tuotto

3.1 Molemmissa tavoissa soluhengityksen ensimmäine vaihe on sama: solulimassa tapahtuva glykolyysi. Glykolyysissä glukoosi muutetaan palorypälehapoksi, ja samalla tuotetaan hiilidioksidia ja vähän energiaa. Glykolyysi on anaerobinen reaktio, eli se ei tarvitse toimiakseen happea. (6 p.)

3.2 Glykolyysin jälkeen anaerobisessa energiantuotossa tapahtuu maitohappokäyminen, aerobisessa energiantuotossa sitruunahappokierto ja elektroninsiirtoketju. Maitohappokäymisessä palorypälehappo muutetaan laktaatiksi, mikä alkaa kertymään lihassoluun. Laktaatin kertymisen vuoksi lihassolu ei kykene tuottamaan maitohappokäymisellä energiaa kauaa. Jos happea on tarjolla, niin palorypälehappo kulkeutuu mitokondrioon, jossa sitä muokataan ja siitä vapautetaan sitruunahappokierrossa protoneja NADH:n muodossa. Sitruunahappokierrossa tuotetaan myös hiilidioksidia sekä hieman energiaa. NADH pumppaa protonit mitokondrion kaksoiskalvon välitilaan, jossa konsentraatiogradientin suurentuessa voidaan tuottaa ATP-syntaasilla runsaasti ATP:ta. Lopuksi protonit muodostavat hapen kanssa vettä. (9 p.)

Lue lisää: Solun energiatalous

4. Silmä ja korva

4.1

1. värikalvo eli iiris: säätelee mustuaisen kokoa, eli määrittää, kuinka paljon valoa pääsee silmään. (2 p.)
2. sarveiskalvo: osallistuu valon taittamiseen (2 p.)
3. linssi eli mykiö: mahdollistaa silmän akkommodaation, eli taittaa katsomisetäisyyden mukaan valonsäteet verkkokalvolle linssin koveruutta säätämällä (2 p.)
4. lasiainen: ylläpitää silmän muotoa ja osallistuu valon taittamiseen (2 p.)
5. verkkokalvo: sisältää valoa aistivat tappi- ja sauvasolut (2 p.)

4.2 Simpukka koostuu kolmesta pituussuuntaisesta käytävästä: eteiskäytävä, simpukkatiehyt ja kuulokäytävä. Simpukan päässä eteis- ja kuulokäytävät yhdistyvät, joten ääniaalto kulkeutuu eteiskäytävästä kuulokäytävään
Aistinsolut sijaitsevat keskimmäisessä olevassa simpukkatiehyessä. Simpukkatiehyessä on tyvilevy, jonka päällä aistinsolut sijaitsevat. Aistinsolujen yläpuolella on katekalvo. (1 p./asia, maks. 2 p.)
Aistimuksen synty on kolmevaiheinen:
Jalustin saa simpukan eteis- ja kuulokäytävät värähtelemään.
Värähtely saa myös niiden välissä olevan tyvilevyn värähtelemään.
Tyvilevyn värähtely saa aistinsolut koskettamaan niiden päällä olevaa katekalvoa, mikä tuottaa ärsykkeen. (3 p.)

Lue lisää: Aistit

5. Geelielektroforeesi

5.1 Jos DNA on pilkottu osiin katkaisuentsyymeillä, voidaan erikokoiset palat erotella toisistaan elektroforeesilla:
Hyytelölevyn toiseen päähän pipetoidaan DNA-pätkiä sisältäviä värjättyjä näytteitä eri koloihin. Hyytelölevyyn johdetaan sähkövirta, mikä saa DNA-pätkät liikkumaan väliaineen läpi levyn toiselle puolelle. DNA-pätkät liikkuvat sitä nopeammin, mitä pienempiä ne ovat. Lopputuloksena erikokoiset DNA-pätkät ovat liikkuneet toisistaan erilleen, ja ne voidaan leikata irti geelistä ja puhdistaa niistä DNA. (8 p.)

5.2 Isäehdokas 3 voisi olla lapsen biologinen isä (1 p.). Hän on ainoa, jolla on yhtä pitkiä DNA-pätkiä perimässään, kuin lapsella (5,0 kb ja 1,0 kb). Heidän perimänsä eivät kuitenkaan ole identtiset (isällä 4,0 kb ja 2,5 kb, lapsella 2,0 kb), mutta ero johtuu siitä, että lapsi on saanut puolet kromosomeistaan äidiltään. Näin ollen voidaan olettaa, että lapsi on perinyt noin puolet toistojaksoistaan isältään. (6 p.)

Lue lisää: Geenitekniikka

6. Talvehtiminen

6.1 Lehtipuut, kuten koivu, hajottavat lehdissä olevan lehtivihreän, ja ottaa tärkeimmät ainesosat niistä talteen. Tämä aiheuttaa puiden ruskavärityksen. (2 p.)

6.2 Heinäkasvien, kuten timotein, silmut ja juuret säilyvät maan pintakerroksessa. (2 p.)

6.3 Esimerkiksi tulppaaneilla ja kieloilla vain kasvin maanalainen osa talvehtii maavartena, juurakkona tai sipulina. (2 p.)

6.4 Kylmänhorroksessa elintoiminnot lähes pysähtyvät ja kehon lämpötila voi laskea pakkasen puolelle. Vaihtolämpöiset eläimet, kuten hyönteiset, matelijat ja sammakot talvehtivat näin. (3 p.)
Talvihorros on kylmänhorroksen ja talviunen välimuoto, jossa kehon lämpötila laskee pariin asteeseen. Tasalämpöiset eläimet, kuten lepakot ja siili vaipuvat talvihorrokseen. (3 p.)
Talviunessa kehon lämpötila laskee vain muutaman asteen, joten näin talvehtivat eläimet tarvitsevat kunnolliset rasvavarastot selviytyäkseen talven yli. Talviunta nukkuu mm. karhu ja mäyrä. (3 p.)

Lue lisää: Ympäristötekijät

7. Solukalvo

Solukalvon läpi kulkee aineita passiivisesti ja aktiivisesti. Passiivinen kulkeutuminen ei vaadi energiaa, ja aineiden kulkusuunta on aina korkeammasta konsentraatiosta matalampaan konsentraatioon. (3 p.)
Esimerkiksi rasvat kulkeutuvat solukalvon läpi diffuusiolla, sillä myös solukalvo koostuu lipideistä. Veden diffuusiota kutsutaan osmoosiksi. Isommat molekyylit, kuten glukoosi, ei pääse solukalvon läpi ilman erityistä avustajaproteiineja. Tätä kutsutaan avustetuksi diffuusioksi. ( 5 p.)
Aktiivinen kuljetus vaatii energiaa, ja sillä yritetään luoda ja ylläpitää konsentraatioeroja solukalvon eri puolien välille. Ionikanavat pumppaavat ioneja solukalvon läpi aktiivisesti, esim. natrium-kaliumpumppu. Kuljettajaproteiinit voivat kuljettaa aktiivisesti solukalvon läpi myös muita aineita, esim. aminohappoja. (5 p.)
Solukalvon läpikulkeutumisen lisäksi solut hoitavat aineenvaihduntaansa myös endosytoosilla ja eksosytoosilla. Endosytoosissa solukalvo kuroutuu sisäänotettavan aineksen ympärille, eksosytoosissa solukalvo sulautuu solun sisäisen rakkulan kanssa vapauttaen rakkulassa olleen aineksen solun ulkopuolelle. (2 p.)

Lue lisää: Solukalvo

8. 

8.1 Golgin laite. Se pakkaa, muokkaa ja lähettää ribosomien valmistamia proteiineja solukalvolle ja rakkuloissa ulos solusta. (5 p.)

8.2 Mitokondrio. Endosymbioottisen teorian mukaan mitokondrio on alun perin ollut bakteeri, jonka aitotumainen solu on ottanut sisäänsä ja luonut tämän kanssa symbionttisen suhteen. (5 p.)

8.3 Sentrosomi. Sentrosomista kasvavat mikrotubulukset jakavat mitoosissa ja meioosissa kromosomit tytärsoluihin. (5 p.)

Lue lisää: Solun rakenne

Osa 3: 20 pisteen tehtävät

9. Sarvikuonot

9.1 Endeemisyys, eli laji elää vain tietyllä pienellä alueella.
Suuri koko, joka tarkoittaa hidasta lisääntymisnopeutta.
Kapea ekolokero, eli laji ei pysty sopeutumaan muuttuvaan elinympäristöön.
Laiton eläinkauppa, jossa pyörii isot rahat. (8 p.)

9.2.
Tärkein ja eniten käytetty on lajin rauhoittaminen joko ympärivuotisesti tai jotenkin rajoitetusti (esim. vain pesintäaikaan) luonnonsuojelulailla tai -asetuksella. Sen rikkomisesta tulee sakkorangaistus.

Luonnonsuojelualueiden perustaminen

Etäsuojelu:

• Uhanalaisia eläinlajeja voidaan pitää eläintarhoissa
• Kasvilajeja voidaan kerätä kasvitieteellisiin puutarhoihin sekä siemen- eli geenipankkeihin

Myös kansainvälisillä biodiversiteettisopimuksilla pyritään vähentämään biodiversiteettikatoa (12 p.)

Lue lisää: Biodiversiteettikato sekä Ekosysteemipalvelut ja ympäristön suojelu

10. Jalostus

10.1 Risteytysjalostus: Lajikkeet, rodut tai kokonaan eri lajit voidaan risteyttää toistensa kanssa toivoen, että niiden jälkeläisillä olisi molempien rotujen tai lajien suotuisia ominaisuuksia. (4 p.)

10.2 Valintajalostus: Valintajalostus toimii kuin suuntaava luonnonvalinta. Ihminen valitsee parhaita ominaisuuksia ilmentävät yksilöt, jotka saavat lisääntyä.
Kasvijalostuksessa voidaan suosia esim. satoisuutta, satovarmuutta tai kylmänkestävyyttä.
Kasvijalostuksessa saadaan itsepölytteisillä kasveilla puhdas linja, jossa yksilöt ovat toivottavien geenien suhteen homotsygoottisia. (4 p.)

10.3 Muuntogeeninen jalostus: Geenitekniikkaa käyttämällä voidaan luoda lajikkeita, joissa on täysin uusia ominaisuuksia. Muuntogeenisillä kasveilla voidaan mm. torjua puutostauteja kehittyvissä maissa. (4 p.)

10.4 Mutaatiojalostus: Mutaatioita saadaan aikaan esim. säteilyttämällä siemeniä ionisoivalla säteilyllä tai käsittelemällä niitä mutageenisilla kemikaaleilla.
Käsitellyt siemenet kylvetään ja niistä kasvaneista kasveista valitaan ne, joissa ilmenee jokin hyödyllinen ominaisuus. (4 p.)

10.5 Haploidiajalostus: Haploidiajalostuksessa tuotetaan taimia, jotka on kasvatettu haploidisesta solusta:
Siitepölyhiukkaset saadaan kehittymään alkioiksi hormonikäsittelyllä. Siitepölyhiukkasista kehittyy haploidisia alkioita. Alkioista kehittyy taimia. Taimien joukosta valitaan ne, jotka ilmentävät haluttua ominaisuutta. Valituista taimista kasvatetaan haploidisia kasveja. Haploidisesta kasvista saadaan diploidinen kolkisiinikäsittelyllä.
Haploidiajalostus nopeuttaa kasvien jalostusta, koska geneettisesti puhdas linja saavutetaan yhdessä sukupolvessa. (4 p.)

Lue lisää: Jalostus sekä Geenitekniikka jalostuksessa

11. Sokeri

11.1 Monivalintatehtävä 3 p.

11.2 Ihmiset varastoivat sokerin elimistöönsä glykogeeninä. Glukoosi muutetaan glykogeeniksi maksassa, ja glykogeeni varastoidaan maksaan ja lihaksiin. Jos elimistön glykogeenivarastot ovat täynnä, varastoidaan ylimääräinen energia rasvana rasvakudokseen. (5 p.)

11.3 Veren glukoosipitoisuutta säätelee haiman alfa- ja beetasolut:

• Jos verensokeri on liian matala (esim. viime ateriasta on jo kauan aikaa), alfasolut aktivoituvat erittämään glukagonia. Glukagoni nostaa veren glukoosipitoisuutta vapauttamalla glukoosia pitkäaikaisvarastoista, joihin se on varastoitunut glykogeenina maksasta ja lihaksista.
• Jos veren glukoosipitoisuus on liian korkea (heti ruokailun jälkeen), beetasolujen erittämä insuliini laskee sitä. Insuliini laskee verensokeripitoisuutta tehostamalla glukoosin kulkeutumista lihas- ja rasvakudokseen sekä hidastamalla maksan glukoosintuotantoa (12 p.)

Lue lisää: Biomolekyylit ja entsyymit sekä Ruoansulatuselimistö

Pisterajat

Pisterajat ovat vain suuntaa-antavia, sillä ne vaihtelevat hieman kokeesta riippuen. Saat tällä kuitenkin jonkinlaisen käsityksen nykyisestä tasostasi.

L: 100 p.
E: 87 p.
M: 74 p.
C: 60 p.
B: 46 p.
A: 34 p.