Kurssi 1 tehtävät
Tältä sivulta löydät vanhoja ylioppilastehtäviä sekä muita hyviä haastavampia tehtäviä kurssi 1:een liittyen. Joidenkin tehtävien ratkaisuissa puhutaan myös muihin kursseihin kuuluvista asioista, joten jos jokin kuulostaa täysin uudelta ja oudolta, ei kannata pelästyä.
Tässä sivun sisällysluettelo:
- Biologia tieteenä
- Solu elämän perusyksikkönä
- Lisääntyminen
- Evoluutio
- Elämän synty ja kehitys
- Eliökunnan rakenne
Monivalintatehtävät:
1. Eliökunta jaetaan kuuteen kuntaan. Mikä seuraavista on yhteistä kaikille kunnille? (yo syksy 2019)
2. Mikä seuraavista väitteistä on virheellinen? (yo kevät 2018)
kemosynteesissä hapetetaan epäorgaanisia yhdisteitä
3. Mikä seuraavista väitteistä kuvaa DNA:n rakennetta? (yo kevät 2019)
DNA kiertyy histoni-proteiinien ympärille
4. Tutkittavassa kaksijuosteisessa DNA:ssa guaniinin osuus emäksistä on 23%. Kuinka paljon tutkittavassa DNA:ssa on tymiiniä? (yo kevät 2018)
jos guaniinia on 23%, niin emäspariperiaatteen mukaisesti sytosiiniakin täytyy olla 23%. Tymiinille ja adeniinille jää siis 100%-23%-23%=54%, ja tymiiniä on tuosta puolet eli 27%.
5. Geenin sijaintipaikka kromosomissa on nimeltään (yo kevät 2018)
6. Pienen populaation geenikoostumuksen sattumanvaraista muutosta kuvaava käsite on (yo syksy 2018)
7. Mikä seuraavista väitteistä on virheellinen? (yo kevät 2018)
ensimmäiset putkilokasvit olivat sanikkaisia, jotka eivät ole hyönteispölytteisiä
8. Mikä seuraavista piirteistä kuvaa parhaiten esitumallisen solun DNA:ta? (lääk. pääsykoe 2017)
9. Mikä/mitkä väitteistä pitää paikkaansa? Eukaryoottisoluista tiedetään, että … (lääk. pääsykoe 2016)
Please select 3 correct answers
10. Kasvien yhteyttämisessä syntyy kasvulle välttämättöimä orgaanisia yhdisteitä, kun klorofylli pyydystää fotoneja. Millä alla mainituista valon aallonpituuksista yhteyttämisen kokonaistehokkuus on suurin? (lääk. pääsykoe 2018)
Yhteyttämisen kokonaistehokkuus on suurin punaisen valon aallonpituuksilla, eli karkeasti 600-700 nm
11. Fotosynteesin pimeäreaktiot tapahtuvat … (lääk. pääsykoe 2018)
12. Kemosynteesi tapahtuu … (lääk. pääsykoe 2018)
Elektronimikroskooppikuva soluelimistä. Mikä/mitkä väitteistä pitävät paikkaansa? (lääk. pääsykoe 2015)
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/.htmlPlease select 2 correct answers
1: mitokondrion cristoja, joissa elektroninsiirtoketju tapahtuu 2: matriksi, jossa sitruunahappokierto tapahtuu 3: karkea solulimakalvosto. Kaikki energiaa vaativat reaktiot vaativat ATP:ta, myös karkealla solulimakalvolla tapahtuva proteiinisynteesi
14. Oheisessa kuvassa on kolme erilaista eloonjäämiskuvaajaa (A-C). Mikä/mitkä väitteistä pitävät paikkaansa? (lääk. pääsykoe 2016)
15. Eri selkärankaisilla lajeilla esiintyvät homologiset rakenteet ovat … (lääk. pääsykoe 2019)
16. Australopithecus africanus on varhainen apinaihmislaji, joka eli noin … (lääk. pääsykoe 2019)
17. Endosymbioositeorian mukaan mitokondriot ovat kehittyneet vapaasti eläneistä bakteereista. Teoriaa tukee se, että … (lääk. pääsykoe 2013)
18. Ensimmäiset dinosaurukset ilmaantuivat maapallolle … (lääk. pääsykoe 2019)
19. Mikä/mitkä väitteistä pitävät paikkaansa? Eliökunnan kehityksestä tiedetään, että … (lääk. pääsykoe 2015)
Please select 3 correct answers
20. Mikä/mitkä väitteistä pitävät paikkaansa? Ihmisyksilön kehitys hedelmöittyneestä munasolusta (tsygootista) alkio- ja sikiövaiheiden kautta käsittää mm. elinten muodostumisen. Ihmisen sydän muistuttaa kehityksensa alkuvaiheessa kalan sydäntä. Ihmisen sydämen kehityksestä tiedetään, että … (lääk. pääsykoe 2015)
Please select 3 correct answers
(kysymys perustuu vanhaan opetussuunitelmaan, joten näitä asioita ei välttämättä tarvitse nykyään tietää)
21. Naali eli napakettu kuuluu … (lääk. pääsykoe 2019)
22. Kimalaiset ovat pölyttäjiä … (lääk. pääsykoe 2018)
23. Mikä seuraavista koppisieminisiä kasveja koskevista väittämistä pitää parhaiten paikkaansa? (lääk. pääsykoe 2017)
24. Nivelmadoista tiedetään, että … (lääk. pääsykoe 2019)
25. Rustokalojen erityispiirteisiin kuuluu … (lääk. pääsykoe 2019)
26. Mikä seuraavista nilviäisiä koskevista väittämistä pitää parhaiten paikkaansa? (lääk. pääsykoe 2017)
Biologia tieteenä
1. a) Mitkä vaiheet sisältyvät biologiseen tutkimukseen?
b) Esitä esimerkki biologisesta tutkimuksesta, jossa nämä vaiheet toteutuvat. (yo syksy 2014)
a) Biologisen tutkimuksen vaiheet:
- Tutkimusaiheen taustalla on usein jokin havainto, joka nostaa esiin kysymyksiä (tutkimusongelman).
- Saadakseen tietää, onko kyseisestä ongelmasta ja sen ratkaisusta jo olemassa tietoa, on tutustuttava aiheeseen liittyvään kirjallisuuteen ja aiempiin tutkimustuloksiin.
- Hankitun tiedon pohjalta laaditaan oletus eli hypoteesi, jonka toimivuutta tutkimuksessa/kokeessa testataan.
- Hypoteesin testaamiseksi laaditaan yksityiskohtainen
tutkimussuunnitelma ja kuvataan tiedonkeruu ja muut käytettävät tutkimusmenetelmät (kokeellinen tutkimus, kartoitustutkimus, haastattelututkimus jne.). Tutkimussuunnitelmassa kuvataan myös tutkimuksen/kokeen luotettavuuteen liittyvät virhelähteet, olosuhteiden vakiointi, riittävät toistot ja kontrollit, joihin tuloksia verrataan. (Tutkimussuunnitelmassa on huomioitava lähestymistavan ja valittujen menetelmien vertailtavuus aiempiin
saman alan tai aihepiirin tutkimuksiin.) - Kertynyttä havaintomateriaalia käsitellään esimerkiksi tilastollisesti tai tulokset kuvataan muulla tavoin.
- Tuloksia verrataan alkuperäiseen hypoteesiin, niistä tehdään päätelmät ja tutkimusraportti julkaistaan.
b) Esimerkki voi perustua omaan tutkimukseen, kuvitteelliseen tai aiemmin julkaistuun biologiseen tutkimukseen.
Toteutuksessa tulee kuvata soveltuvin osin a-kohdassa käsitellyt tutkimuksen vaiheet.
2. Elämä on maapallolle tyypillinen ilmiö. Viitteitä elämästä etsitään myös avaruudesta. Biologia tieteenalana auttaa ymmärtämään, mitä elämä on.
a) Selitä, mitkä peruspiirteet ovat yhteisiä kaikille eläville eliöille.
b) Perustele, miksi viruksia ei nykyään luokitella eliöiksi. Miltä ominaisuuksiltaan virukset kuitenkin muistuttavat eliöitä? (yo kevät 2017)
a) Hyvässä vastauksessa käsitellään seuraavia peruspiirteitä selitettyinä:
1. Järjestyneisyys ja solurakenne
- Elämä on järjestäytynyt atomeista molekyyleiksi, makromolekyyleiksi, soluelimiksi ja soluiksi ja monisoluisilla eliöillä edelleen kudoksiksi tai solukoiksi. Yksilöt muodostavat lisääntymisyksiköitä, populaatioita ja lopulta biosfäärin.
2. Samankaltaiset kemialliset ominaisuudet
- Hiili on elämän keskeisin alkuaine (pitkät ketjut, sitoo neljä muuta atomia).
- Kaikilla on yhteiset makromolekyylit: hiilihydraatit, rasva‐aineet, proteiinit, nukleiinihapot.
3. Informaation säilyttäminen ja käyttö
- Informaatio on pakattu nukleiinihappoihin geeneinä, joiden avulla valmistuvat elimistön toimintaan välttämättömät molekyylit.
4. Lisääntyminen
- Kaikki eliöt saavat jälkeläisiä, joissa perimä säilyy edelleen.
5. Elämänkaari
- Kaikki eliöt syntyvät, vanhenevat ja kuolevat.
6. Itsesäätelykyky
- Eliöt aistivat ympäristöään ja reagoivat sen muutoksiin.
7. Aineenvaihdunta
- Eliöt ottavat ympäristöstä rakennusaineita ja energiaa ja poistavat aineenvaihdunnan jätteitä.
8. Evoluutio
- Kaikki eliöt ovat evoluution tulosta ja sen kohde. Muutokset perimässä aiheuttavat yksilöiden välistä muuntelua. Luonnonvalinnan seurauksena ympäristöönsä parhaiten
sopeutuneet yksilöt saavat eniten lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä, jolloin niiden suhteellinen osuus populaatiossa kasvaa.
b)
- Viruksilla on perimä (DNA tai RNA), jota suojaa proteiinikuori (kapsidi).
- Niillä ei ole omaa aineenvaihduntaa eikä siihen vaadittavia soluelimiä.
- Virukset tarvitsevat lisääntyäkseen solun.
- Viruksilla voi olla isäntäsolulta napattu solukalvo (vaippa), jolloin niillä on elämälle tyypillisiä makromolekyylejä.
- Ne valmistavat oman perimänsä ohjaamana proteiineja ja kopioita
omasta perimästään isäntäsolun koneiston avulla. - Viruksen elämänkaaren voidaan ajatella
alkavan, kun se vapautuu isäntäsolusta, ja päättyvän, kun se tunkeutuu seuraavaan isäntäsoluun. - Itsesäätelykyky puuttuu.
- Virusten evoluutio on nopeaa (esim. influenssavirus). Mutaatioita tapahtuu, ja esim. tehokkaasti soluun tunkeutuvat virukset runsastuvat nopeasti.
3. Vesi on elämän edellytys maapallolla. Selitä, mitkä veden kemiallis-fysikaaliset omainaisuudet tekevät sen tärkeäksi eläville soluille. (yo kevät 2015)
Yleistä:
- Elävistä soluista keskimäärin 75−90 % on vettä.
- Solujen toiminta ja keskinäinen viestintä eivät olisi mahdollisia ilman vettä.
- Ihmisessä vettä on kaikkialla kudoksissa sekä solujen sisällä
että vapaana solujen väleissä (kudosneste, veriplasma).
Veden fysikaalis‐kemialliset ominaisuudet solujen toimintojen kannalta:
- Vesimolekyylit ovat kemiallisesti suhteellisen pysyviä.
- Vesimolekyylit ovat lievästi polaarisia (bipolaarinen molekyyli), ja siksi esim. monet suolat ja sokerit liukenevat hyvin veteen.
- Vesi toimii myös mm. valkuaisaineiden, aminohappojen ja joidenkin vitamiinien liuottimena.
- Monet solun kemialliset reaktiot tapahtuvat vedessä. Vesi mahdollistaa entsyymien katalysoimat reaktiot (hydrolyysi) liukoisten substraattien kanssa.
- Vesimolekyylit ovat joidenkin solun kemiallisten reaktioiden lähtöaine ja lopputuote, kuten fotosynteesissä ja solunhengityksessä.
- Vesimolekyylien ionisoituminen vaikuttaa veden (solu‐ ja kudosnesteen) happamuuteen (pH), mikä on tärkeä seikka solujen ja elinten toimintojen kannalta.
- Vesi pysyy nestemäisenä varsin laajan lämpötilaskaalan sisällä (0–100 °C).
- Vesi osallistuu solujen lämmönsäätelyyn, sillä veden lämmönsitomiskyky on suuri.
- Vesi mahdollistaa ravintoaineiden imeytymisen.
- Vesi kuljettaa ravinnon ja hapen soluihin ja kuona‐aineet pois soluista.
- Vesiliuoksessa tapahtuu solujen toimintojen kannalta tärkeä diffuusio ja osmoosi.
- Joillakin eliöillä jäätymisenestoaineena toimiva glyseroli liukenee veteen ja estää solurakenteita hajottavien jääkiteiden muodostuksen.
- Veden adheesio tai kapillaari‐ilmiö ei korostu biologian oppikirjoissa tärkeänä ilmiönä solun kannalta, mutta perusteltuina ne hyväksytään.
Solu elämän perusyksikkönä
4. Mitkä rakenneseikat erottavat toisistaan
a) esi- ja aitotumaisen
b) eläin- ja kasvisolun? (yo kevät 2002)
a)
- Esitumaisen solussa ei ole tumaa, aitotumaisilla on
- Esitumaisilla soluelimiä on vain vähän, aitotumaisilla enemmän, esim. mitokondrioita
- Esitumaiset ovat pieniä, n. 1-10 µm, aitotumaiset ovat isompia, 10-100 µm
- Esitumaisilla on vain yksi kromosomi ja plasmideja, aitotumaisilla on useita kromosomeja, muttei plasmideja
- Aitotumaisilla on DNA:ta tuman kromosomien lisäksi mitokondrioissa sekä kasvisoluilla viherhiukkasissa.
b)
- Kasvisoluissa on viherhiukkasia, eläinsoluissa ei
- Kasvisoluilla on selluloosasta tehty soluseinä, joita eläinsoluissa ei ole
- Golgin laitteen sijasta kasvisoluilla on diktyosomi.
- Solunesterakkula on kasvisoluilla tyypillinen, mutta eläinsoluissa harvinainen.
5. Yhdistä piirroksen kasvisolun osat 1-11 oikeisiin nimiin a-k
a) tumalima
b) tumakotelo
c) solulima
d) viherhiukkanen
e) mitokondrio
f) karkea solulimakalvosto
g) solukalvo
h) soluseinä
i) diktyosomi
j) solunesterakkula
k) peroksisomi
1.j 2.g 3.d 4.k 5.i 6.a 7.b 8.f 9.h 10.c 11.e
6. Nimeä piirroksen eläinsolun osat 1-10 ja selitä lyhyesti osien 3, 5, 6, 7, 9 ja 10 tehtävät.
1. tumakotelo
2. solulima
3. golgin laite: Eläinsolun soluelin, joka muokkaa ja pakkaa eritettäviä proteiineja.
4. vapaita ribosomeja
5. Karkea solulimakalvosto: valmistaa eritettäviä proteiineja sekä uutta kalvostoa solun tarpeisiin
6. solukalvo: Puoliläpäisevä kalvo solun ympärillä. Solukalvo säätelee ravintoaineiden, ionien, eritteiden ja viestiaineiden kulkua soluun ja solusta pois.
7. lysosomi: Sisältää pilkkovia entsyymejä, joilla se voi hajottaa solulle haitallisia aineita tai sen omia rakenteita (ohjelmoitunut solukuolema eli apoptoosi)
8. sentrioli
9. mitokondrio: Siellä tapahtuvat soluhengityksen aerobiset eli happea vaativat vaiheet, eli se tuottaa energiaa (ATP) solun tarpeisiin.
10. Kromosomit: sisältää solun perimän joten se ohjaa solun toimintoja.
7. Kloroplastit ja mitokondriot ovat soluelimiä, joiden tehtävät ovat peruspiirteiltään vastakkaiset. Selitä, mitä nämä tehtävät ovat. (yo kevät 2014)
- Kloroplastien perustehtävä yhteyttävissä kasveissa on auringonvalon energian sitominen glukoosisokeriin lähtöaineina hiilidioksidi ja vesi.
- Auringonvalon energia sidotaan fotosynteesin valoreaktioissa, joissa hajotetaan vesimolekyylejä vedyksi ja hapeksi. Vapautunut vety siirretään vedynsiirtäjälle (NADPH) ja energia
ATP:n fosfaattisidoksiin. - ATP:n avulla hiili sidotaan pimeäreaktioissa lähtöaineena hiilidioksidi ja NADPH:n vety, jolloin lopputuotteena syntyy sokeria (C6H12O6).
- Eukaryoottisolujen sisältämien mitokondrioiden perustehtävä on energian vapauttaminen orgaanisista hiiliyhdisteistä solun aineenvaihdunnan ylläpitämiseksi. Lähtöaineena on palorypälehappo (pyruvaatti) ja lopputuotteina hiilidioksidi ja vesi.
- Palorypälehappo saadaan glukoosisokerin hajottamisesta glykolyysissä. Vapautunut energia sidotaan korkeaenergisen ATP:n fosfaattisidoksiin ja sitä voidaan käyttää solun monimutkaisten synteesien energian
tarpeeseen. - Tapahtumat ovat peruspiirteiltään vastakkaisia; toisessa auringon energian avulla hajotetaan vettä ja sidotaan hiilidioksidia, joilloin syntyy glukoosia. Toisessa taas hajotetaan glukoosia ja lopputuotteena syntyy hiilidioksidia ja vettä ja vapautuu energiaa.
- Vastakkaisena piirteenä voidaan myös pitää ATP:n kulutusta kloroplastissa ja ATP:n tuottoa mitokondriossa.
8. Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin.
a) Luontoretkellä on mukava lämmitellä nuotion loimussa. Miten puun palaessa lämpönä vapautuva energia on alun perin sitoutunut puuhun?
b) Millä tavoin hiivasolut saavat toimintaan tarvitsemansa energian hapettomassa ympäristössä oluen valmistuksen aikana?
c) Mistä juoksevan ihmisen reisilihasten solut saavat energiansa, kun verenkierto ei pysty kuljettamaan riittävästi happea niiden tarpeisiin? (yo kevät 2017)
a)
- Kaikki puun orgaanisten yhdisteiden energia on alun perin fotosynteesin kautta sitoutunutta auringonvalon energiaa.
- Fotosynteesiin puut tarvitsevat valoenergiaa, vettä ja ilmakehän hiilidioksidia.
- Valoenergian ottavat vastaan fotosynteettiset pigmentit (klorofyllit ja karotenoidit), jotka sijaitsevat viherhiukkasten kalvostoissa.
- Fotosynteesiin kuuluu kaksi reaktiosarjaa: valoreaktiot, joissa valoenergia sitoutuu kemialliseen muotoon (ATP ja NADPH), ja pimeäreaktiot, joissa sitoutuu hiilidioksidia ja muodostuu sokeria kloroplastin välitilassa.
- Fotosynteesin kokonaisreaktioyhtälö on 6 CO2 + 6 H2O + valoenergiaa C6H12O6 + 6 O2
b)
- Hiivasolujen aerobinen eli happea vaativa soluhengitys ei toimi hapettomassa ympäristössä, joten ne turvautuvat alkoholi‐ eli etanolikäymiseen.
- Etanolikäymisessä glukoosimolekyyli hajoaa ensin glykolyysissä palorypälehapoksi. Tällöin vapautuva energia sitoutuu kahteen ATP‐molekyyliin sidosenergiaksi.
- Palorypälehappo käy hiivasoluissa hapettomissa olosuhteissa etanoliksi. Samalla vapautuu hiilidioksidia, mutta reaktio ei tuota lisää energiaa solun käyttöön.
c)
- Juostessa lihakset kuluttavat nopeasti happi‐ ja glykogeenivarastonsa loppuun.
- Ihmisen lihassolut tuottavat voimakkaan rasituksen aikana energiansa maitohappokäymisen kautta.
- Glukoosimolekyylit hajoavat ensin glykolyysissä palorypälehapoksi, ja samalla vapautuu kahden ATP:n verran energiaa (samoin kuin hiivasoluissa).
- Palorypälehappo käy lihassoluissa hapettomissa olosuhteissa maitohapoksi. Reaktio ei tuota lisää energiaa solun käyttöön. (Maitohapon kertyminen johtaa lihaksen väsymiseen.)
9. Selitä, miten sanat adeniini, nukleotidi, geeni, DNA-molekyyli, histoni- proteiini, kromosomi ja tuma liittyvät toisiinsa.
- Adeniini on yksi neljästä mahdollisesta emäksestä, joka voi nukleotidissä olla.
- DNA-molekyyli koostuu monesta nukleotidista yhditettynä toisiinsa.
- Geeni on pätkä DNA:ta (kokoelma peräkkäisiä nukleotidejä), joka sisältää valmistusohjeet yhden proteiinin rakentamiseen.
- Kromosomi koostuu DNA-molekyylistä, joka on kietoutunut histoni- proteiinien ympärille.
- Aitotumaisilla kromosomit sijaitsevat tumassa.
10. a) Nimeä DNA:n toisen säikeen emäkset kirjaimin A, T, C ja G (emästen alkukirjainten mukaan), kun toisen säikeen emäkset ovat A G T T C A C G T A
b) Mikä tekee DNA molekyylistä ainutlaatuisen?
a) T C A A G T G C A T
b) Se sisältää informaatiota, se pystyy tekemään itsestään kopioita ja sen sisältämä informaatio voi muuttua.
Lisääntyminen
11. Yksilöiden selviytymistä populaatiossa havainnollistetaan usein eloonjaamiskuvaajan avulla. Kuvaaja osoittaa elossa olevien yksilöiden osuuden kullekkin lajille ominaisen elinkaaren aikana. Kuvaaja voi olla oheisen kuvan esittämällä tavalla kupera (tyyppi A), suora (tyyppi B) tai kovera (tyyppi C). Esitä perustellen, mikä kuvaaja luonnehtii parhaiten seuraavia lajeja:
a) hirvi
b) karhu
c) kettu
d) sammakko
e) talitiainen
f) voikukka
(yo kevät 2017)
- Hirvelle (a) ja karhulle (b) on ominainen tyypin A eloonjäämiskuvaaja, joka on tyypillinen isokokoisille nisäkäslajeille. Tällaiset lajit tuottavat pienen määrän jälkeläisiä, joista huolehditaan. Kuolleisuus on pientä nuoruudessa ja keski‐iässä, joten monet yksilöt saavuttavat lisääntymisiän.
- Sammakolle (d) ja voikukalle (f) on ominainen tyypin C elonjäämiskuvaaja, joka on tyypillinen myös esimerkiksi monille hyönteisille ja kaloille. Tyypin C lajit tuottavat suuren määrän jälkeläisiä, mutta niistä ei huolehdita. Myös useimmat monivuotiset kasvit luetaan tähän tyyppiin. Jälkeläisten varhainen kuolleisuus on suurta, joten vain pieni osa yksilöistä saavuttaa lisääntymisiän.
- Ketulle (c) ja talitiaiselle (e) on ominainen tyypin B elonjäämiskuvaaja, joka on tyypillinen pienikokoisille nisäkkäille ja monille linnuille. Tyypin B lajeilla kuolleisuus on saman suuruista kaikissa ikäluokissa. (Joillakin lajeilla riski kuolla on suuri heti syntymän jälkeen, mutta kuolleisuus vakiintuu nopeasti aikuisikää kohti.)
12. Vertaile suvutonta ja suvullista lisääntymistä: Mitkä ovat niiden erot, hyödyt ja haitat?
- Suvuttomassa lisääntymisessä lisääntyminen tapahtuu ilman sukusoluja, esim. monistumalla, jakautumalla tai kuroutumalla. Suvullisessa lisääntymisessä siittiö (tai siitepöly) ja munasolu yhdistyy eli munasolu hedelmöittyy, eläimillä siitoksessa ja kasveilla pölytyksellä.
- Suvuttomassa lisääntymisessä etuina on sen nopeus ja helppous, monesti suuri jälkeläismäärä, sekä se, että se mahdollistaa uusien elinympäristöjen nopean valloituksen.
- Haittana on muuntelun vähäinen määrä, sillä sitä tulee vain mutaatioista. Tämän vuoksi, jos olosuhteet muuttuvat, perimältään samanlainen populaatio voi tuhoutua kokonaan.
- Suvullisessa lisääntymisessä on etuna päinvastoin lisääntynyt muuntelu, sillä kahden eri yksilön perimän yhdistäminen mahdollistaa täysin uudet geeniyhdistelmät. Näin ollen populaatio pystyy sopeutumaan olosuhteiden muutoksiin nopeammin, kuin suvuttomasti lisääntyvät.
- Haittoina on hitaus ja energian kulutus (pitää valmistaa sukusoluja, löytää parittelukumppani ja onnistua parittelemaan).
Evoluutio
13. Mioseenikauden (n. 23–5 miljoonaa vuotta sitten) metsäisessä ympäristössä eli suuri määrä eri kirahvilajeja, joista osa kuoli sukupuuttoon ilmaston kuivuessa ja savannien yleistyessä. Miten synteettisen evoluutioteorian avulla selitetään nykyisten kirahvien pitkän kaulan kehittyminen evoluution kuluessa? (yo syksy 2017)
Synteettisessä evoluutioteoriassa yhdistyivät
- Gregor Mendelin risteytymiskokeista saadut tulokset ominaisuuksien periytymisestä
- Charles Darwinin käsitykset luonnonvalinnasta ja eliölajien vähittäisestä kehittymisestä
- 1900-luvulla saatu tieto geeneistä ominaisuuksien takana ja niissä tapahtuvista mutaatioista.
Kirahvipopulaatioissa tapahtuneet evolutiiviset muutokset perustuvat
- perinnöllisiin muutoksiin (rekombinaatio, mutaatiot) kaulan pituuteen vaikuttaneissa geeneissä,
- luonnonvalintaan ja
- sattumaan:
- Synteettisen evoluutioteorian mukaan kirahvin esi-isien populaatioissa tapahtui valintaa, niin että populaation pidempikaulaiset vanhemmat saivat enemmän elinkykyisiä jälkeläisiä kuin lyhytkaulaiset, jotka eivät kyenneet hyödyntämään puiden latvaosia kuivuvassa ilmastossa.
- Evoluutio johti kirahvipopulaatioiden parempaan sopeutumiseen ympäristöönsä. Mioseenikauden monista kirahvilajeista lyhytkaulaisimmat kuolivat sukupuuttoon.
- Sukupolvien ajan jatkunut valinta johti alleelisuhteiden muutoksiin, jolloin kaulan (kaulanikamien) pituutta lisäävät alleelit yleistyivät. Joidenkin tutkimusten mukaan myös sukupuolivalinnalla voi olla merkitystä, jos naarat ovat valinneet pitkäkaulaisia koiraita. Populaatioiden muutokset johtivat vähitellen uuden lajin kehittymiseen.
14. Erään Kaliforniassa kasvavan hernekasvin (Acmispon wrangelianus) siementen väri, joka on määräytynyt perinnöllisesti, vaihtelee huomattavasti eri kasvupaikoilla esiintyvien populaatioiden välillä. Kussakin populaatiossa kasviyksilöiden tuottamien siementen väri muistuttaa kasvupaikan maaperän väriä. Tiedetään, että mm. linnut käyttävät tämän hernekasvin siemeniä ravintonaan.
Mitkä tekijät voivat selittää tällaisen värivaihtelun populaatioiden välillä? Mikä on kyseisen ilmiön evolutiivinen merkitys? (yo kevät 2015)
- Värin määräävien alleelien muuntelu mahdollistaa siementen värivaihtelun.
- Kasvin kannalta siemenen väritys toimii suojavärinä. Siemeniä syövät linnut ja muut mahdolliset siemensyöjät huomaavat maan väristä poikkeavat siemenet helpommin ja syövät ne.
- Siementen syönnin seurauksena tapahtuu suuntaavaa valintaa, jolloin jäljelle jäävät kullakin kasvupaikalla vain maaperän väriä muistuttavat siemenet.
- Edellisen seurauksena muodostuu siementen värityksessä toisistaan poikkeavia populaatioita.
- Kun populaatioiden välillä tapahtuu geenivirtaa (esim. siitepölyn mukana kulkeutuu toisesta populaatiosta poikkeavaa väritystä aiheuttavia alleeleja, tai siemeniä kulkeutuu uuteen populaatioon), valintapaine kohdistuu uusiin alleeleihin.
- Edellä kuvattu mikroevoluutio voi edistää lajiutumista (joskaan tämän kasvilajin kohdalla näin ei ole tapahtunut).
15. Mitkä asiat vaikuttavat siihen, että saman eläin- tai kasvipopulaation yksilöt ovat ulkonäöltään erilaisia? (yo kevät 2013)
1. Perinnöllinen muuntelu (kasvit ja eläimet)
Suvullisessa lisääntymisessä muuntelua lisää
- kromosomien sattumanvarainen ryhmittyminen meioosissa (rekombinaatio)
- kromosomien kesken tapahtuva tekijäinvaihdunta
- geenimutaatiossa populaatioon syntyvät uudet alleelit. Valinta karsii uusia alleeleja, jos ne sijaitsevat sukusoluissa ja periytyvät seuraaville sukupolville. Alleelit ilmenevät yksilöissä eri tavoin (homotsygotia, heterotsygotia, alleelien yhteisvallitsevuus, multippelit
alleelit). - kromosomien rakenteelliset muutokset (häviämät, kahdentumat, kääntymät, siirtymät)
- kromosomistomutaatiot eli kromosomien lukumäärän muutokset (poly- ja aneuploidiat,
haploidia).
Ympäristön vähäinen valintapaine mahdollistaa esimerkiksi erilaisten värimuotojen ilmenemisen ja säilymisen (esim. kaupunkien eriväriset pulut).
2. Muuntelu eläimillä
- sukupuolten väliset erot
- eri-ikäiset yksilöt erinäköisiä
- eri kehitysvaiheet eroavat toisistaan
- eri sukupolvet saattavat olla erilaisia
- yksilöiden ulkonäkö voi vaihdella vuodenaikojen mukaan
- ikä saattaa vaikuttaa yksilöiden erilaisuuteen.
- Perinnöllinen erilaisuus (geenit) ja hormonaaliset tekijät aiheuttavat sen, että nuoret ja eri sukupuolta edustavat yksilöt ovat erilaisia (esim. sorsalintujen ja monien sorkkaeläinten nuoruus-, koiras- ja naaraspuvut, hyönteisten eri kehitysvaiheet).
3. Muuntelu kasveilla
- kasvupaikkatekijät aiheuttavat muovautumismuuntelua (esim. ravinteet, vesi, valo, tuuli, ym.)
- eri kehitysvaiheet erilaisia
- vuodenaika vaikuttaa usein kasvin fenotyyppiin
- kasvin ikä saattaa johtaa erilaisuuteen.
16. Populaatioiden geneettinen muuntelu on evoluutio edellytys. Parhaiten kilpailussa menestyvät yksilöt lisääntyvät eniten, ja siksi luonnonvalinnan seurauksena yksilön kelposuutta (eng. fitness) lisäävät geenit yleistyvät populaatiossa.
a) Miksi kuitenkin haitallisia, esimerkiksi tauteja aiheuttavia geenejä säilyy populaatiossa?
b) Mitä tarkoitetaan tasapainoittavalla, suuntaavalla ja hajottavalla valinnalla? Millaisissa ympäristöissä niitä tyypillisesti tapahtuu? (yo kevät 2014)
a)
- Selviytymisen kannalta yksilöt, joilla on suotuisia ominaisuuksia, ovat luonnonvalinnan seurauksena etulyöntiasemassa, mikä näkyy lisääntymismenestyksenä. Kelpoisuudeltaan parempien yksilöiden alleelit siirtyvät siten jälkeläisille.
- Luonnonvalinta kohdistuu kuitenkin yksilön fenotyyppiin. Jos jonkin taudin aiheuttaa resessiivinen alleeli, heterotsygoottisella
taudin kantajalla se ei vaikuta yksilön kelpoisuuteen, eikä luonnonvalinta vaikuta alleelin siirtymiseen jälkeläisille. Tällöin haitallinen alleeli säilyy populaatiossa. - Joskus haitallista resessiivistä alleelia kantavan heterotsygoottisen yksilön kelpoisuus saattaa olla parempi kuin terveen homotsogyyttisen yksilön. Tunnettu esimerkki tästä on sirppisoluanemiaa aiheuttava mutaatio, jota kantavat heterotsygoottiset yksilöt saavat suojaa malarialta. Tällöin luonnonvalinta voi suosia kyseistä alleelia kantavia yksilöitä.
b)
- Tasapainottava valinta suosii jonkin ominaisuuden suhteen keskiarvoisia yksilöitä, jolloin ominaisuuden suhteen äärevien fenotyyppien osuus pienenee. Tasapainottavaa valintaa
tapahtuu populaatiossa, joka elää olosuhteiltaan vakaassa ympäristössä. - Suuntaava valinta suosii yksilöitä, joiden ominaisuudet lisäävät kelpoisuutta uudenlaisessa, muuttuneessa ympäristössä.
- Hajottava valinta suosii jonkin ominaisuuden suhteen muuntelun ääripäitä edustavia yksilöitä. Hajottavaa valintaa tapahtuu, jos populaatio elää ympäristöoloiltaan toisistaan poikkeavilla alueilla. Hajottava valinta voi edistää lajiutumista.
17. Selitä lyhyesti, millä tavoin perimässä tapahtuneet mutaatiot vaikuttavat yksilön ja tämän jälkeläisten kelpoisuuteen (fitness) seuraavissa tapauksissa:
a) Bakteerisolussa tapahtuu mutaatio, jonka seurauksena syntyy antibioottiresistenssi.
b) Hengitysilman radonkaasu aiheuttaa mutaation, joka johtaa syöpäsolun syntymiseen ja keuhkosyöpään 65-vuotiaalla naisella.
c) Syanobakteerisolussa tapahtuu mutaatio fotosynteesissä tarvittavaa proteiinia koodaavan geenin säätelyalueella. Mutaatio estää RNA-polymeraasin kiinnittymisen DNA:han.
d) Alkiorakkulan ituradan solussa tapahtuu pistemutaatio ja muodostuu alleeli, joka ilmenee resessiivisesti periytyvänä neurologisena sairautena.
e) 20-vuotias mies sairastuu vakavaan syöpäsairauteen, jossa uusien verisolujen syntyminen on häiriintynyt. Sairaus johtuu luuytimen kantasolussa tapahtuneesta mutaatiosta. (yo kevät 2018)
a)
- Antibioottiresistenssin aiheuttava mutaatio lisää bakteerin kelpoisuutta.
- Haploidisen perimän vuoksi vastustuskyky antibioottia vastaan ilmenee heti.
- Bakteerit lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla, joten ominaisuus siirtyy tytärsolulle.
b)
- Syövän kehittyminen on yksilölle haitallista.
- Mutaatio ei kuitenkaan vaikuta kelpoisuuteen, sillä yksilö ei ole enää lisääntymisiässä.
- Niinpä mutaatio ei periydy jälkeläisille eikä vaikuta heidän kelpoisuuteensa.
c)
- Mutaatio estää fotosynteesin toiminnan; siten se on haitallinen ja heikentää kelpoisuutta.
- Syanobakteerit lisääntyvät jakautumalla, joten haitallinen mutaatio siirtyy mahdollisille tytärsoluille.
d)
- Sairauden aiheuttava mutaatio on sinänsä haitallinen, mutta resessiivisenä se ei aiheuta alkiorakkulasta kehittyvälle yksilölle sairautta.
- Koska mutaatio on ituradan solussa, se periytyy jälkeläisille.
- Seuraavan sukupolven yksilöt voivat sairastua (= heikentynyt kelpoisuus), mikäli saavat resessiivisen alleelin myös toiselta vanhemmaltaan.
e)
- Vakava sairaus heikentää lisääntymisikäisen yksilön kelpoisuutta.
- Koska sairaus ei aiheudu sukusolulinjan mutaatiosta, se ei myöskään periydy jälkeläisille.
- Niinpä mutaatio ei vaikuta jälkeläisten kelpoisuuteen.
18. Mitkä numeroista 1-12 ja kirjoimista A-L muodostavat käsiteparin? Valitse kullekin numerolle vain yksi kirjainvastine. Kuvaa muodostuneen käsiteparin biologinen merkitys yhdellä virkkeellä. (yo syksy 2015)
- ympäristötekijöistä johtuvat saman lajin yksilöiden väliset erot
- sukusolujen yhteensopimattomuus
- populaatioiden perinnöllinen muuntelu
- nivelmadot
- ekosysteemin kaikkien tuottajien yhteensä sitoma aine ja energia
- steroidi
- geneettisen informaation pienin jakso
- tekijäinvaihdunta
- lähetti-RNA
- otsoni
- moni- eli pluripotentit kantasolut
- lihassupistus
A. isolaatiomekanismi
B. perustuotanto
C. estrogeeni
D. kodoni
E. tikapuuhermosto
F. kiasma
G. stratosfääri
H. vaihtoehtoinen solmukointi
I. alkiorakkula
J. synteettinen evoluutioteoria
K. myosiini
L. muovautumismuuntelu
1L. Muovautumismuuntelu on yleistä kasveilla, joiden kasvu riippuu voimakkaasti ympäristötekijöistä (esim. valo, kosteus, jne.).
2A. Sukusolujen yhteensopimattomuus liittyy lajiutumiseen, sillä se toimii lajien välisenä lisääntymisesteenä (isolaatiomekanismina).
3J. Synteettinen evoluutioteoria huomioi Darwinin luonnonvalintaa korostavan evoluutioteorian lisäksi populaatioon vaikuttavat monet muut, etenkin geneettiset, tekijät.
4E. Nivelmadoilla on vartalon jaokkeiden mukaisesti kehittynyt tikapuuhermosto, joka kuljettaa aistimuksia eläimen pääpuolelle kehittyneisiin aivoihin ja liikekäskyjä aivoista lihaksiin.
5B. Perustuotanto käsittää kaiken ekosysteemissä tapahtuvan fotosynteesin (ja kemosynteesin).
6C. Estrogeeni on sukupuolihormoni, jonka perusrakenteena on (nelirenkainen) rasva‐ eli lipidimolekyyli (kolesteroli), steroidi.
7D. Kodoni on kolmen emäksen muodostama ketju, joka DNA‐ ja RNA‐tasolla vastaa yhtä aminohappoa.
8F. Kiasman kohdalla tapahtuu sukusolujen meioosin ensimmäisessä jaossa vastinkromosomien kromatidien katkeaminen ja uudelleen yhdistyminen (crossing over), tekijäinvaihdos.
9H. Translaation jälkeen tuotettu lähetti‐RNA voidaan pilkkoa eripituisiksi jaksoiksi, jolloin yhdestä geenistä voidaan tuottaa useita keskenään erilaisia proteiineja.
10G. Stratosfääri sijaitsee ilmakehässä noin 20–50 km:n korkeudella, missä muodostuu maapallon pintaa auringon UV‐säteilyltä suojaava otsonikerros.
11I. Nisäkkäillä alkiorakkulan solut (sisämassan solut) voivat erilaistua lähes kaikiksi elimistön solutyypeiksi (ei kuitenkaan istukan soluiksi).
12K. (Kalsiumin vaikutuksesta) lomittain liukuvat myosiini‐ ja aktiinisäikeet saavat aikaan lihassolujen supistumisen.
19. Mitä tarkoittaa lajiutuminen ja millä mekanismeilla se toimii? (biologian pääsykoe 2011)
Mitä lajiutumisella tarkoitetaan
- Lajiutuminen on uuden lajin muotoutumista evoluution myötä, kun kahden populaation tai populaatioryhmän välille kehittyy lisääntymiseste. Lajiutumisen seurauksena yksilöt eivät
pysty saamaan lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä kantamuotonsa kanssa. - Darwinin sirkut tai jokin muu esimerkki lajiutumisesta
Evoluution mekanismin ymmärtäminen
- luonnonvalinta
- populaatiossa on geneettistä vaihtelua
- hyödylliset ominaisuudet lisääntyvät, haitalliset vähenevät
- johtaa muutoksiin geenien esiintymistiheyksissä
Valintatyypit
- Tasapainottava valinta vs. suuntaava valinta vs. hajottava valinta, esimerkit kaikista
Allopatrinen vs. sympatrinen lajiutuminen
- lajiutumistyyppien määritelmät: allopatrisessa lajiutumisessa lajiutumisen aiheuttaa maantieteellinen isolaatio, sympatrisen lajiutumisen muut syyt, kuten kromosomiston monistuminen.
- perustajavaikutus, pullonkaulavaikutus ja eristäytyminen
- asiakokonaisuudet molempien lajiututumistyyppien mukaan:
- elinympäristöerot
- lisääntymiskauden ajallinen eroaminen
- käyttäytymiserot esim. soitimessa
- mekaaniset sukusolujen yhteensopimattomuuserot
- hybridien huono elinkelpoisuus / huonot sukusolut
20. a) Miten hampaiden ja leukojen muodon muuttuminen liittyi ihmisen varhaiseen evoluutioon?
b) Hyvin läheistä sukua toisilleen olevat darwininsirkut ovat muovautuneet yhdestä kantalajista, kun taas esimerkiksi hauki, niilinkrokotiili ja saimaannorppa kuuluvat aivan eri selkärankaisten luokkiin. Miten selittyvät darwininsirkkujen nokan rakenteiden erot ja toisaalta kaukaista sukua toisilleen olevien eläinlajien, kuten hauen, niilinkrokotiilin sekä saimaannorpan hampaiden samankalitaisuus? (lääk. pääsykoe 2014)
a)
- Varhaisten ihmislajien elinympäristö muuttui ja samalla ravinto muuttui kasviksista sekaravinnoksi sekä
- tulen käyttö ravinnon valmistuksessa muuttivat leukoja lyhyemmäksi ja hampaat muovautuivat pienemmiksi.
- Samalla kallon muoto muuttui ja aivoille tuli tilaa kasvaa. Esimerkkinä leukojen pienenemisestä on vielä nykyihmiselläkin jäljellä viisaudenhampaat.
b)
- Ympäristön ja geenien yhteisvaikutus: ympäristön aikaansaamat sopeutumat, joihin liittyvät muovautumismuuntelu, luonnonvalinta, isolaatiomekanismit ja hyödylliset geenimutaatiot, ovat
saaneet aikaan Darwininsirkkujen nokan rakenteen muunnokset. - Muutosten seurauksena syntyneet lajit ovat erikoistuneet tietyn ravinnon käyttöön: hedelmiä, siemeniä ja hyönteisiä
syövät lajit. - Erilaisista kantamuodoista huolimatta (kuten hauki, niilinkrokotiili, saimaannorppa) samankaltaiset elinympäristöt ja ravinto eli ekologiset lokerot ovat muovanneet kaukaistenkin lajien hampaista samankaltaisia.
21. Luettele evoluution todisteita.
Fossiilit
- mikrofossiilit ovat mikroskooppisen pieniä, esimerkiksi bakteereita, siitepölyhiukkasia ja alkueläimiä.
- Johtofossiilit 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.
- Fossiilisarjat osoittavat jonkin eliön kehityskaaren. Se koostuu saman eliön eri- ikäisistä fossiileista.
- Elävät fossiilit ovat pysyneet suhteellisen muuttumattomina jo kauan. Esimerkkejä ovat siili, krokotiili ja meritähti.
Anatomisia rakenteita
- samansyntyiset eli homologiset rakenteet, esimerkiksi delfiinin räpylä ja ihmisen käsi.
- surkastumat: Ne ovat elimiä, jotka ovat jääneet tarpeettomiksi evoluution myötä. Esimerkkejä näistä on ihmisellä häntäluu, jaokkeelliset vatsalihakset sekä korvanliikuttajalihakset.
DNA ja kromosomit
- DNA-molekyylien vertailu keskenään
- Tietyissä DNA:n kohdissa tapahtuu mutaatioita vakionopeudella. Tämän nopeuden perusteella voidaan rakentaa molekyylikello, joka kertoo, kuinka kauan sitten tutkittavien lajien kehityslinjat erkanivat toisistaan.
Havainnot nykyisin tapahtuvasta evoluutiosta
- ihmisten tekemä eläinten ja kasvien jalostus.
- Teollisuusmelanismi: Ennen ihmisiä vaaleat koivumittarit menestyivät paremmin. Teollisen vallankumouksen jälkeen nähtiin, kuinka pian kaikki koivumittarit olivatkin tummia.
- Bakteerien antibioottiresistenssi eli -kestävyys: antibiootit, jotka aiemmin tehosivat, eivät tapakaan enää bakteerikantaa, koska sille on kehittynyt vastustuskyky.
22. Yhdistä ominaisuus (1-11) oikeaan ihmisen kehitysvaiheeseen (a-c)
1.c 2.a 3.b 4.b 5.c 6.b 7.abc 8.abc 9.b 10.a 11.c
Elämän synty ja kehitys
23. Elämän todennäköinen kehityshistoria fotosynteesin ilmestymiseen asti. (yo kevät 1983)
- Alkumaapallon olot: Maapallo muodostui 4,6 miljardia vuotta sitten. Maa oli aluksi hehkuvan kuumaa: Sen viiletessä syntyi kalliota, ja kaasukehässä oleva vesihöyry tiivistyi, satoi alas ja loi valtameret.
- Kemiallinen evoluutio: Alkumaapallon kaasukehässä olleista epäorgaanisista yhdisteistä syntyi salamoinnin ja tulivuorten aktiivisuuden ansiosta orgaanisia yhdisteitä.
- Alkusolu: evoluution alun edellytys oli kahdentuvien nukleiinihappojen ja lipidikalvon muodostuminen.
- Ensimmäiset eliöt: Ensimmäiset solut olivat bakteerien esiasteita, jotka käyttivät meriveden orgaanisia yhdisteitä. Myöhemmin kehittyi myös kemosynteesiin kykeneviä eliöitä. Lopulta myös valon avulla yhteyttäviä syanobakteereja kehittyi, ja fotosynteesistä muodostuva happi liukeni aluksi veteen ja myöhemmin vapautui myös kaasukehään. Tämä hajotti kaasukehän myrkyllisiä yhdisteitä ja loi ultraviolettisäteilyltä suojaavan otsonikerroksen.
24. Alla olevassa taulukossa kuvataan evoluutioon liittyvät geologiset maailmankaudet. Eliöryhmien A-E ilmaantuminen maapallolla voidaan ajoittaa tiettyyn ajankohtaan.
A. hevoseläimet
B. sammalet
C. hirmuliskot
D. syanobakteerit
E. Trilobiitit
a) Taulukkoon on merkitty numeroin 1-5 viisi ajanjaksoa. Mikä eliöryhmistä A-E runsastui kunakin taulukossa numeroituna ajanjaksona? Vastaukseksi riittää eliöryhmän ja vastaavan aikakauden yhdistäminen
b) Mitä ominaisuuksia kasveilta ja eläimiltä vaadittiin, jotta ne selviytyisivät elämään maalla? (yo kevät 2015)
a) A5, B3, C4, D1 ja E2
b)
- Kasveilla maaelämässä selviytyminen (esim. kilpailu valosta ja tilasta) vaatii tukirakenteita ja kuljetusjärjestelmiä (johtojänteet) veden ja ravinteiden ottoa varten, tehokkaan juuriston
sekä veden haihtumista estävän pintakerroksen. - Siemenaiheet, siemenet, siitepölyhiukkaset
ja itiökasvien itiöt kestävät kuivumista. (Sammalilla ja muilla itiökasveilla suvullinen lisääntyminen (siittiösolujen kuljetus) vaatii yhä edelleen vettä.) - Eläimillä tukirakenteeksi kehittyi ensin ulkoinen kuori ja myöhemmin sisäinen tukiranka (selkäjänteiset). Maalla elävillä selkärangattomilla ulkoinen tukiranka estää veden haihtumista ja
siten eläimen kuivumista. Vastaavasti matelijoiden suomuinen iho on suoja kuivumista ja UV‐säteilyä vastaan. UV‐säteilyä ja liiallista haihtumista vastaan sekä tasalämpöisyyden ylläpitoon eläimille kehittyi erilaisia ihon suojarakenteita (höyhen‐ ja karvapeite, hikirauhaset). - Raajat edesauttoivat maalla liikkumista.
- Hengityselimiksi maalla eläville selkärankaisille vakiintuivat keuhkot, jotka mahdollistavat hapen saannin ilmasta.
- Matelijoilla ja linnuilla kuorellinen muna sekä sisäinen hedelmöitys
yleensä takaavat sukusolujen suojautumisen kuivumiselta sekä alkioiden suojaisan kehityksen.
25. Yhdistä elämän historian tapahtuma (1-17) oikeaan maailmankauteen (a-d).
1.b 2.c 3.a 4.d 5.b 6.c 7.d 8.b 9.c 10.b 11.d 12.d 13.c 14.c 15.b 16.b 17.a
Eliökunnan rakenne
26. Eliöt luokitellaan sukulaisuuden mukaan kuntiin. Rastita kunkin kunnan kohdalle ne rakenteet ja piirteet, joita kunnassa esiintyy. (yo syksy 2017)
27. Sytokromi c on eräs soluhengityksessä tarvittava proteiini, jonka polypeptidiketjun aminohappokoostumuksessa esiintyviä eroja on käytetty eliöiden sukulaisuussuhteiden selvittämisessä. Alla oleva taulukko esittää havaittuja aminohappokoostumuksen eroja viiden selkärankaislajin välillä. alempi kaaviokuva esittää taulukon aineiston perusteella piirrettyä evolutiivista sukupuuta. (yo syksy 2016)
Sytokromi c-polypeptidin toisistaan eroavien aminohappojen lukumäärä eri selkärankaislajien välillä:
a) Selitä, miksi polypeptidin aminohappomuuntelun perusteella voidaan päätellä eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita.
b) Mitä taulukon lajeja vastaavat sukupuun numerot 1–5? Perustele vastauksesi taulukossa annettujen tietojen pohjalta.
a) Sytokromi c:n polypeptidiosaa koodaavassa geenissä on evoluution vaikutuksesta tapahtunut mutaatioita. Mitä pidempi aika on kulunut, sitä enemmän mutaatioita on ehtinyt tapahtua ja sitä enemmän myös polypeptidin aminohappokoostumus eroaa lajien välisessä vertailussa.
b) Mitä suurempia aminohappokoostumuksen väliset erot ovat kahden lajin välillä, sitä kaukaisempaa sukua ne ovat toisilleen.
1 = mustamamba, 2 = keisaripingviini, 3 = kana, 4 = aasi, 5 = hevonen
Mustamamba eroaa selvästi kaikista muista taulukon lajeista, joten se on sukupuussa muista erillään oleva laji 1.
28. Esitumallisia eliöitä (prokaryootteja) esiintyy kaikkialla maapallolla. Luonnehdi esitumallisten eliöiden vaikutusta ekosysteemien toimintaan ja niiden merkitystä muille eliöille ja ihmisille. (yo syksy 2015)
Esitumallisten määritelmä
- Esitumalliset (prokaryootit) ovat yksisoluisia, tumattomia eliöitä. Niihin kuuluvat bakteerit ja arkkieliöt/arkit.
Esitumalliset ekosysteemeissä - Monet bakteerit ovat toisenvaraisia, ja ne toimivat ekosysteemissä hajottajina. Niillä on siten keskeinen merkitys ekosysteemien ainekierroissa.
- Eräät arkkieliöt tuottavat hapettomissa oloissa (esimerkiksi kosteikot, märehtijöiden ruuansulatus) metaania, joka on ilmakehässä kasvihuoneilmiötä voimistava kaasu.
- Syanobakteerit ovat tuottajia: ne syntetoivat auringon säteilyenergian avulla vedestä ja hiilidioksidista sokereita ja vapauttavat samalla happea.
- Eräät bakteerit pystyvät sitomaan ilmakehästä typpeä, mikä voi edistää vesistöjen rehevöitymistä.
- Nitrifikaatio‐ ja denitrifikaatiobakteerit ylläpitävät typen kiertoa.
- Esimerkiksi valtamerien pohjassa kuumissa lähteissä elävät kemosynteettiset bakteerit syntetoivat orgaanisia yhdisteitä käyttäen energianlähteenään epäorgaanisten yhdisteiden hapettamista.
Esitumallisten vuorovaikutus muiden eliöiden kanssa
- Typensitojabakteerit pystyvät sitomaan ilmakehästä typpeä.
- Typensitojabakteereita elää symbioosissa esimerkiksi hernekasvien ja lepän juurinystyröissä, mutta myös vapaana maaperässä ja vedessä.
- Syanobakteereja elää symbioosissa jäkälissä, jotka koostuvat sieniosakkaasta ja levä‐ tai syanobakteeriosakkaasta.
- Monet bakteerit ovat merkittäviä taudinaiheuttajia. Patogeeniset bakteerit aiheuttavat sairauksia sekä eläimille että kasveille.
Esitumalliset ja ihminen
- Ihmisen iholla ja limakalvoissa elää bakteereita, jotka auttavat puolustautumaan taudinaiheuttajia vastaan.
- Suolistossa elää suuria määriä bakteereita. Suolistossa elävät bakteerit mm. tuottavat
ihmiselle välttämätöntä K‐vitamiinia. - Suoliston normaali (oma) bakteerikanta (floora) suojaa taudinaiheuttajabakteereilta.
- Maitohappobakteereita on pitkään hyödynnetty esimerkiksi piimän, jogurtin, viilin, juustojen ja hapankaalin valmistuksessa (perinteinen biotekniikka).
- Modernissa biotekniikassa siirtogeenisiä bakteereita käytetään esimerkiksi lääkkeiden tai entsyymien tuotannossa.
- Bakteereita hyödynnetään myös bioreaktoreissa ja biologisessa jäteveden puhdistuksessa.
- Vesistössä syanobakteerit voivat tuottaa ihmiselle haitallisia yhdisteitä.
29. Mitkä alla olevan luettelon termit ja rakenteet liittyvät putkilokasveiin, mitkä lakkisieneen ja mitkä molempiin? Merkitse rastilla oikeat vaihtoehdot. (yo kevät 2013)
30. Miten kasvit lisääntyvät? (biologian pääsykoe 2019)
Kasvien lisääntyminen
- Kasvit lisääntyvät sekä suvullisesti että suvuttomasti.
- Suvullinen lisääntyminen tuottaa perinnöllistä muuntelua,
suvuttomassa lisääntymisessä syntyneet jälkeläiset ovat perimältään emokasvin klooneja. - Suvutonta lisääntymistä tapahtuu mm. rönsyillä/maavarsilla/juurivesoilla/mukuloilla/katkenneista kasvinosista.
- Osa kasveista kykenee myös partenogeneesiin, jolloin munasolusta kehittyy uusi yksilö ilman hedelmöitystä.
Siemenkasvien lisääntyminen
- Siemenkasvit jaetaan paljassiemenisiin ja koppisiemenisiin. Näiden lisääntyessä suvullisesti tapahtuu ensin pölytys, jolloin heteiden tuottama siitepöly kulkeutuu pölyttäjien tai tuulen kuljettamina emiin munasolun luo.
- Hedelmöityksessä kromosomiluvultaan puolittuneet sukusolut
yhtyvät, kromosomien määrä palautuu ja munasolusta kehittyy tsygootti. - Paljassiemenisillä alkio ja siemenaihe kehittyvät paljaina emilehden pinnalla.
- Koppisiemenisillä siitepöly itää emin luotilla muodostaen siiteputken, jota pitkin siitepölyhiukkasen kaksi tumaa kulkeutuvat sikiäimeen. Tapahtuu kaksoishedelmöitys, jolloin toinen siitepölyhiukkasen
tuma hedelmöittää munasolun ja toinen keskussolun, josta muodostuu vararavinto. - Koppimaisessa sikiäimessä kehittyvää alkiota ympäröi siemenkuori, jonka ympärille kehittyy usein hedelmä.
- Eläinpölytys on kehittynyt pölyttäjien ja
kasvien koevoluution myötä.
Itsepölytys ja ristipölytys
- Itsepölytyksessä saman kasvin siitepöly hedelmöittää emin munasolun/kasvi hedelmöittää itse itsensä.
Ristipölytyksessä siitepöly on peräisin eri yksilöstä.
Yksikotiset ja kaksikotiset kasvit
- Yksikotisilla kasveilla hede- ja emikukat tuotetaan samassa yksilössä, kun taas kaksikotisilla ne sijaitsevat eri yksilöissä.
- Yksineuvoisissa kukissa on vain heteet tai emit, kaksineuvoisissa kukissa on molemmat.
Sammalet ja sanikkaiset
- Itiökasveilla/sammalilla ja sanikkaisilla tavataan sukupolvenvuorottelua. Tällöin suvuton lisääntyminen tapahtuu itiöillä.
- Sanikkaisilla sanikkainen/vihreä kasvi
tuottaa itiöitä, joista kasvaa suvullisesti lisääntyvä/sukusoluja tuottava alkeisvarsikko. - Sammalilla taas sammalkasvi/vihreä kasvi/haploidi kasvi lisääntyy suvullisesti/tuottaa sukusoluja ja kasvin
latvaan kasvaa hedelmöityksen jälkeen itiöitä tuottava itiöpesäke.
31. a) Mihin pääryhmään, kuntaan ja pääjaksoon kuvien 1-3 eläimet kuuluvat?
b) Millainen on kuvien eläinten tukiranka, verenkiertoelimistö ja hengityselimistö? (yo syksy 2014)
a)
- Eliökunta voidaan jaotella kahteen pääryhmään: esitumalliset (alkeiseliöt, prokaryootit) ja aitotumalliset (tumalliset, eukaryootit).
Kuvien 1–3 eläimet (hyttynen/sääski, kotilo/viinimäkikotilo ja karhu) kuuluvat aitotumallisiin. - Eliökunta jaotellaan kuuteen kuntaan. Kaikki kuvien eläimet kuuluvat eläinkuntaan (eläimet).
- Kuvan 1 eläin kuuluu pääjaksoon niveljalkaiset, kuvan 2 eläin nilviäisiin ja kuvan 3 eläin selkäjänteisiin.
b)
Tukiranka
- Hyttysillä on ulkoinen tukiranka, joka muodostuu kitiinistä.
- Kotilon ulkoisen tukirangan muodostaa kalkkikuori.
- Karhulla on sisäinen tukiranka, jonka muodostavat luut (sekä luiden kasvulevyihin ja nivelpintoihin liittyvä lasirusto).
Verenkiertoelimistö
- Hyttysillä ja kotiloilla on avoin verenkierto, jossa sydämestä poistuva veri virtaa suonista kudosvälitiloihin ja palaa verisuonia pitkin sydämeen.
- Karhulla on nelilokeroinen sydän ja siitä lähtee kaksinkertainen täydellinen verenkierto: pieni eli keuhkoverenkierto ja iso verenkierto.
Hengityselimistö
- Hengityselimistönä hyttysellä toimivat eri elimiin ulottuvat ilmaputket (ilmaputkistot).
- Maalla elävällä kotilolla ja karhulla on keuhkot.
32. a) Mihin eläinkunnan pääjaksoihin kuvien 1–4 eläimet kuuluvat?
b) Mikä eläinkunnan pääjakso on lajimäärältään suurin?
c) Mainitse jokin eläinkunnan pääjakso, jonka kaikki edustajat elävät vain merissä. (yo syksy 2013)
a) Pääjaksot: (1) niveljalkaiset, (2) nilviäiset, (3) piikkinahkaiset, (4) selkäjänteiset.
b) Lajimäärältään suurin eläinkunnan pääjakso on niveljalkaiset.
c) Esimerkeiksi kelpaavia pääjaksoja ovat mm. piikkinahkaiset, kampamaneetit, lonkerojalkaiset, makkaramadot, ruiskumadot, nuolimadot, tupsumadot.