Osa 1: 20 pisteen tehtävä

1. Monivalintatehtävä biologian eri aihepiireistä

20 p.

Osa 2: 15 pisteen tehtävät

2. Kuukautiskierto

2.1

I: FSH
II: LH
III: keltarauhashormoni
IV: estrogeeni (4 p.)

2.2 Munasarjat käy kuukautiskierron aikana läpi kolme vaihetta:
Munarakkulavaihe alkaa kuukautisvuodolla, kun kohdun limakalvot poistuvat emättimen kautta ulos. Munasarjoissa kypsyy munasoluja, joista yksi kehittyy loppuun asti. Munarakkulat erittävät estrogeenia.
Ovulaatiossa munasolu irtoaa. 
Keltarauhasvaiheessa munarakkula kypsyy keltarauhaseksi ja alkaa erittämään progesteronia. Progesteroni stimuloi kohdun limakalvon paksuuntumista Jos munasolu ei hedelmöity, keltarauhanen surkastuu vähitellen.
Hypotalamus ja aivolisäke säätelevät kuukautiskiertoa FSH:n ja LH:n avulla:
FSH stimuloi kuukautiskierron alkuvaiheessa munarakkulan kasvua.
Voimakas LH piikki saa aikaan ovulaation.
Progesteroni ja estrogeeni vaikuttavat negatiivisella palautesäätelyllä follitropiinin ja lutropiinin erittymiseen ovulaation jälkeen. (11 p.)

Lue lisää: Lisääntyminen

3. Typen kierto

1. Biologinen typensidonta: typensitojabakteerit pystyvät sitomaan ilmakehässä olevaa typpeä ja muuttamaan sen ammonium-ioneiksi, jotka ne joko jättää maaperään tai antaa kasville tai jäkälälle, jonka kanssa ne ovat mutualistisessa suhteessa
2. Hajottajat hajottavat kasvien ja eläinten (eläimet saivat siis tarvitsemansa typen kasveilta) jätteet ja jäänteet ja muuttavat niissä olevat orgaaniset typpiyhdisteet ammonium-ioneita.
3. Nitrifikaatio: nitrifikaatiobakteerit muuttavat ammonium-ionit nitraateiksi
4. Kasvit saavat tarvitsemansa typen joko ammonium-ioneina tai nitraatteina
5. Denitrifikaatio: denitrifikaatiobakteerit pelkistävät nitraatteja muodostaen typpeä ilmakehään
6. Abioottinen typensidonta: Maaperään muodostuu nitraatteja salamoinnin vaikutuksesta
7. Lannoitteet, sekä jätevedenpuhdistamojen että tehtaiden päästöt lisäävät maaperän nitraattipitoisuutta (1. kohta 3 p., muut 2 p., yht. 15 p.)

Lue lisää: Rehevöityminen

4. Kladogrammi

4.1 Eliölajien evolutiivista historiaa voidaan selvittää käyttämällä fossiileja, tutkimalla anatomisia rakenteita, sekä vertailemalla lajien DNA:ta.

Fossiili voi olla mikä tahansa muinoin elänyt eliö, joka on säilynyt nykypäiviin saakka esimerkiksi kivettymänä. Fossiileja voi jakaa moneen eri kategoriaan:
Johtofossiilit ovat hyvin tärkeitä, koska ne ovat eläneet lyhyen aikaa suhteellisen laajalla alueella. Tämän takia niitä käytetään fossiilien suhteellisen iän määrittämiseen. 
Välimuotofossiilit todistavat evoluutiota käytännössä. Niissä on kahden eri eliön piirteitä, ja niistä näkee, että mikä on kehittynyt mistäkin. Esimerkiksi liskolintu osoittaa, että matelijoilla ja linnuilla on ollut yhteinen kehityslinja.
Fossiilisarjoilla näemme jonkin eliön kehityskaaren. Se koostuu saman eliön eri- ikäisistä fossiileista. Esimerkiksi hevosen evoluutiosta meillä on tarkka kuva, koska meillä on hevosen fossiilisarja, mistä näemme, kuinka hevonen on ajan saatossa kehittynyt hevoseksi.
Elävät fossiilit ovat pysyneet suhteellisen muuttumattomina jo kauan. Esimerkkejä ovat siili, krokotiili ja meritähti. (1 p./asia, maks. 4 p.)

Anatomisista rakenteista evolutiivista historiaa voidaan selvittää tutkimalla homologisia rakenteita ja surkastumia. Homologisia rakenteita on esimerkiksi delfiinin räpylä ja ihmisen käsi: vaikka ne näyttävätkin erilaisilta, niin niistä löytyvät samat luut samassa järjestyksessä. Ne siis kertovat ihmisten ja delfiinien yhteisestä historiasta.
Surkastumat ovat elimiä, jotka ovat jääneet tarpeettomiksi evoluution myötä. Esimerkkejä näistä on ihmisellä häntäluu, jaokkeelliset vatsalihakset sekä korvanliikuttajalihakset. (1 p./asia, maks. 4 p.)

Nykyteknologia on mahdollistanut evoluution tutkimisen myös perimän avulla. Keskeisin näistä tavoista on DNA- molekyylien vertailu keskenään. 
Perimää voi tutkia myös muilla tavoilla. Voi esimerkiksi vertailla kromosomien määrää ja laatua eri lajien välillä. Tietyissä DNA:n kohdissa tapahtuu mutaatioita vakionopeudella. Tämän nopeuden perusteella voidaan rakentaa molekyylikello, joka kertoo, kuinka kauan sitten tutkittavien lajien kehityslinjat erkanivat toisistaan. (1 p./asia, maks. 4 p.)

4.2

a) Väärin
b) Oiken
c) Väärin (krokotiili on yhtä kaukaista sukua molemmille) (3 p.)

Lue lisää: Evoluution todisteet

5. PCR

5.1 PCR-tekniikkaa eli polymeraasiketjureaktiota käyttämällä voidaan moninkertaistaa DNA:n määrä nopeasti. PCR-tekniikkaa on käytetty eläinten jäännöksistä löytyneiden DNA-palojen monistamiseen. Rikostutkinnassa rikoksentekijän ja uhrin tunnistamiseen tarvitaan sen ansioista hyvin vähän DNA:ta. (6 p.)

5.2

1. Lämpötilaa kohotetaan niin, että DNA-juosteet eroavat. Eroaminen johtuu siitä, että emästen välillä olevat vetysidokset katkeavat.
2. Lämpötilaa lasketaan niin, että alukkeet pariutuvat juosteiden kanssa. Aluke on lyhyt yksijuosteinen pätkä DNA:ta, jonka DNA-polymeraasi tarvitsee toimiakseen.
3. Lämpötilaa nostetaan uudelleen niin, että DNA-polymeraasi rakentaa uudet juosteet.

Tämä sykli kaksinkertaistaa DNA:n määrän. Syklejä voidaan tehdä niin monta kertaa, kuin tarvitaan. (3 p./vaihe, maks. 9 p.)

Lue lisää: Geenitekniikka

6. Veri

6.1

Punasolut ovat kiekkomaisia, keskeltä litistyneitä tumattomia soluja. Ne elävät vain voin 120 päivää. Niihin muodostuu hemoglobiinia, joka kuljettaa happea tehokkaasti. (2 p.)

Valkosolut toimivat kehon immuunipuolustuksessa. Valkosolutyypit voidaan jakaa kolmeen kategoriaan:

1. Jyvässolut: Jyvässoluihin kuuluu neutrofiilit (syöjäsoluja), eosinofiilit (hyökkäävät loisia ja mikrobeja vastaan) sekä basofiilit (mm. erittävät histamiinia).
2. Monosyytit, jotka kehittyvät syöjäsoluiksi eli makrofageiksi
3. Imusolut: Imusoluihin kuuluu B-imusolut (tuottavat vasta-aineita) ja T-imusolut (tuhoavat jo sairastuneita soluja sekä auttavat muita puolustusjärjestelmän soluja) (7 p.)

Verihiutaleet aiheuttavat veren hyytymisen. Veren hyytyminen on monimutkainen reaktiosarja, johon tarvitaan ns. hyytymistekijöitä. (2 p.)

6.2

• Kuljettaa aineita soluihin, mm. happea, sokeria ja aminohappoja
• Kuljettaa kuona-aineet, kuten virtsa-aine, erityselimistöön
• Kuljettaa elimistön toimintaa sääteleviä hormoneja
• Ylläpitää oikeaa kehon lämpötilaa (4 p.)

Lue lisää: Sydän- ja verenkiertoelimistö

7. Eläinten kehitys

7.1 
kuva 1: lintu
kuva 2: matelija
kuva 3: sammakkoeläin (3 p.)

7.2
varhaisimmasta nuorimpaan: sammakkoeläin, matelija, lintu (1 p.)

7.3 Sammakkoeläimet ovat ensimmäisiä selkäjänteisiä maaeläimiä, vaikkakaan eivät olleet sopeutuneet siihen vielä kovin hyvin. Ne esimerkiksi elävät toukkavaiheen vedessä, ja vasta aikuisena nousevat maalle. Lisäksi lisääntyminen vaatii vettä, sillä muuten munat kuivuisivat. Ne hengittävät sekä keuhkoilla, että kostealla ihollaan. (4 p.)
Matelijat kehittyivät sammakkoeläimistä ja ovat jo paremmin sopeutuneita maaelämään. Niillä on muun muassa:
Sisäinen siitos ja muna, joiden ansiosta vettä ei enää tarvittu lisääntymiseen.
Tehokkaat keuhkot ja sarveistunut, veden haihtumista estävä iho.
Monipuolisemmat aistit kuin sammakkoeläimillä. (4 p.)
Linnut kehittyivät matelijoista. Suurin osa niistä on lentotaitoisia, niillä on sulkapeite, ne ovat kevyitä, tasalämpöisiä ja niilläkin on muna. (3 p.)

Lue lisää: Eläimet

8. Eläinten väliset vuorovaikutukset

8.1 Kilpailu: se on haitallista molemmille osanottajille ja se johtuu liian samanlaisesta ekolokerosta ja siitä, että resursseja on vain rajallisesti. Kilpailu voi johtaa lopulta pysyvään sopeutumiseen ja käytöksen ja rakenteen muutoksiin. (3 p.)

8.2 Ehdoton mutualismi: Sieni saa syanobakteerilta sokeria, syanobakteeri saa sieneltä kasvualustan. Kumpikaan ei selviäisi ilman toista. (3 p.)

8.3 Loissuhde: Lapamato ottaa osan ihmisen ravinnosta ja heikentää siten ihmisen selviytymistä kuitenkaan tappamatta ihmistä. (3 p.)

8.4 Laidunnus: Lehmä hyötyy, kun se käyttää ravintonaan heinää, mutta heinä kärsii. (3 p.)

8.5 Pöytävierassuhde: korppikotkalle (haaskansyöjä) suhteesta on hyötyä, mutta leijonalle (peto) se on yhdentekevä. (3 p.)

Lue lisää: Eliöiden väliset suhteet

Osa 3: 20 pisteen tehtävät

9. Banaanikärpäset

Testiristeytyksessä risteytetään heterotsygootti banaanikärpänen molemmilta ominaisuuksiltaan homotsygoottisesti resessiivisen banaanikärpäsen kanssa.
P-polvi: MmSs x mmss
sukusolut: MS Ms mS ms

Jos geenit ovat samassa kromosomissa, mutta etäältä toisistaan (löyhästi kytkeytyneet), syntyy kaiken tyyppisiä jälkeläisiä, mutta ei yhtä paljoa: vanhempien kaltaisia jälkeläisiä eli MmSs ja mmss on enemmän (yhteensä yli 50%), kuin Mmss ja mmSs (yhteensä alle 50%).

Banaanikärpästen jälkeläisten lukusuhteet selittää se, että kehotyypin määrittävä geeni ja siipien muodon määrittävä geeni sijaitsevat samassa kromosomissa. (20 p.)

Lue lisää: Dihybridiristeytys

10. Rokotteet

10.1 Rokotteiden teho perustuu immunologiseen muistiin. Rokote koostuu tapetusta tai heikennetystä taudinaiheuttajasta tai sen osasta. 

Kun B-imusolut tunnistaa rokotteessa olevan taudinaiheuttajan antigeenin, alkaa se jakautumaan ja erikoistumaan plasmasoluiksi. Plasmasolut erittävät vasta-ainetta.
Osa B-imusoluista erikoistuu muistisoluiksi, jotka elävät pitkään elimistössä. Jos keho kohtaa kyseisen taudinaiheuttajan joskus uudelleen, muistisolujen ansiosta reagointi on nopeampaa, ja vasta-aineiden tuotto käynnistyy nopeasti. Näin ollen elimistö on immuuni kyseiselle taudinaiheuttajalle.

Rokotusta kutsutaan aktiiviseksi immunisaatioksi. (8 p.)

10.2 Geenitekniset rokotteet valmistetaan hiivasoluissa yhdistelmä-DNA-tekniikalla:

1. Taudinaiheuttajamikrobin pintaproteiiniä koodaava geeni, joka toimii antigeeninä, eristetään
   Geeni liitetään hiivasolun plasmidiin, jossa myös antibioottiresistenssigeeni
2. Plasmidi siirretään hiivasoluun, joka alkaa tuottamaan taudinaiheuttajamikrobin pintaproteiineja
3. Hiivasoluviljelmää kasvatetaan
4. Solut hajotetaan ja pintaproteiini puhdistetaan
5. Pintaproteiinien pohjalta tehdään rokote (7 p.)

10.3 Riittävän suuren ihmismäärän rokottaminen pysäyttää taudin leviämisen, koska tarpeeksi moni ihminen on immuuni taudille. (2 p.)

10.4 Isorokkoa aiheuttaa virus. Antibiootit tehoavat pelkästään bakteerien aiheuttamiin tauteihin. Viruksia vastaan on käytettävissä viruslääkkeitä. (3 p.)

Lue lisää: Immuunipuolustus sekä Lääketeollisuus

11. Leipätaikina

11.1 Hiiva on aktiivisimmillaan, kun sen entsyymit saa toimia optimilämpötilassaan: kylmemmässä lämpötilassa entsyymin ja substraatin onnistuneita “törmäyksiä” tulee vähemmän, mutta kuumemmassa lämpötilassa entsyymi voi denaturoitua. Silloin sen kolmiulotteinen rakenne muuttuu niin, ettei se enää toimi kunnolla. 42 astetta on hiivasoluissa olevien entsyymien keskimääräinen optimilämpötila. (5 p.)

11.2 Taikinaan lisätty sokeri toimii hiivalle energianlähteenä: Sokerin sisältämän glukoosin se hajottaa alkoholiksi, hiilidioksidiksi ja ATP:ksi anaerobisessa alkoholikäymisessä. (3 p.)

11.3 Alkoholikäymisessä tuotetaan lopputuotteena etanolia ja hiilidioksidia. Hiilidioksidi ei pääse haihtumaan, vaan se jää leipätaikinaan muodostaen kuplia. Hiilidioksidin muodostuminen lisää taikinan tilavuutta ja taikina kohoaa. (3 p.)

(Hiiva kykenee myös aerobiseen soluhengitykseen, joten jos vastauksessa on selitetty taikinan toimintaa aerobisen soluhengityksen eri vaiheilla, vastaus hyväksytään.)

11.4 

• Leivinhiivan alkoholikäyminen saa aikaan hiilidioksidia ja alkoholia. Leivinhiivaa käytetään leivonnan lisääksi myös viinin ja oluen valmistuksessa
• Maitohappobakteerit hapettavat maidon ja vaikuttavat sen makuun, rakenteeseen ja säilyvyyteen. Maitohappobakteereita käytetään piimän, viilin, jogurtin ja juuston valmistuksessa
• Home pilkkoo maidon proteiineja ja rasvoja. Hometta käytetään homejuustojen valmistuksessa
• Laktaasientsyymi pilkkoo maidon laktoosia. Laktaasia käytetään vähälaktoosisten tuotteiden valmistuksessa.
• Sokerisiirappien, esim. maissisiirapin valmistuksessa käytetään amylaasientsyymiä, joka hajottaa tärkkelystä glukoosiksi (3 p./asia, maks. 9 p.)

Lue lisää: Mikrobit ja entsyymit bioteollisuudessa, Solun energiatalous sekä Biomolekyylit ja entsyymit

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.