Luvut 1-6

Luku 1

A1.
a) Perinnöllisyystiede / genetiikka, b) Ekologia, c) Evoluutiobiologia, d) Mikrobiologia, e) Paleontologia, f) Bioteknologia, g) Solubiologia

A2.

–

A3.

  1. Atomi
  2. Molekyyli
  3. Soluelimet
  4. Solu
  5. Kudos
  6. Elin
  7. Elimistö)
  8. Eliö
  9. Populaatio
  10. Eliöyhteisö
  11. Ekosysteemi
  12. Biosfääri

B1.

a) Miksi 1800-luvulla ihmisten oli vaikea ymmärtää käsien pesemisen ja tulehdusten välinen yhteys? Mikrobeja ei ollut mikään nähnyt eikä niistä siten tiedetty mitään.
b) Mikä tärkeä lääketieteellinen läpimurto on Listerin ansiota? Miten Listerin aikanaan tekemiä oivalluksia hyödynnetään nykypäivänä? Leikkauksien yhteydessä kuolleiden potilaiden määrä väheni. Mikrobien tuhoaminen eri tavoin.
c) Louis Pasteur on yksi kuuluisista biologian historian merkkihenkilöistä. Mikä oivallus teki hänestä kuuluisan? Pastörointi, http://fi.wikipedia.org/wiki/Past%C3%B6rointi


B2.

–


C1.

Biomimetiikka on tieteenala, jossa tutkitaan luonnon ilmiöitä ja jalostetaan niistä ihmisiä hyödyttäviä sovellutuksia. Esimerkiksi lentokoneiden aerodynaamisten ominaisuuksien kehittämiseksi on tutkittu lintujen siipien ja sulkien rakennetta. Tarranauhan keksiminen on yksi tunnettu esimerkki. Vuonna 1948 sveitsiläinen insinööri poisti takiaisia koiransa turkista. Hän huomasi samalla, kuinka takiaisen koukut olivat tarrautuneet koiran turkkiin. Myös kissansilmäheijastimet on kehitelty tutkimalla kissojen silmien valohiukkasia heijastavia soluja. Takiaisen (seittitakiainen, Arctium tomentosum) mykerö tarttuu helposti eläinten turkkiin. Yhtenä esimerkkinä biomimetiikasta on trooppisen boxfish-kalan muodon matkiminen erään Mercedes-Benzin automerkin muotoilussa. Selvitä miksi auton teollisessa muotoilussa on haluttu käyttää kalan muotoa mallina.Mercedes-Benz bionic car -automallin muotoilussa on otettu mallia ns. boxfish-kalasta (losserokala).
V. Mercedes Benzin tuotekehittelyssä oivallettiin, että kalan mallia jäljittelemällä saadaan niukalla materiaalilla tilava ja turvallinen runko, joka on samalla aerodynaaminen. Auton aerodynaamiset ominaisuudet vähentävät puolestaaan energian kulutusta. Aiheesta enemmän: http://www.gizmag.com/go/4133/


C2.
Lotus-kasvin lehtien ja kaskaan siipien vedenhylkivyys eli hydrofobisuus on omaa luokkaansa. Tietynlainen pinnanrakenne saa aikaan lotus-kasvin lehdille superhydrofobiset ja itsepuhdistuvat ominaisuudet. Satava vesi pisaroituu lehdille ja vieriessään pinnalta se kuljettaa likapartikkelit mukanaan. Ns. Lotus-effect -ominaisuutta käytetään jo moniin eri käyttökohteisiin. Kerro missä.
V: Tietynlainen pinnanrakenne saa aikaan lotus-kasvin lehdille superhydrofobiset ja itsepuhdistuvat ominaisuudet. Satava vesi pisaroituu lehdille ja vieriessään pinnalta se kuljettaa likapartikkelit mukanaan. Ns. Lotus-effect -ominaisuutta käytetään jo moniin eri käyttökohteisiin. Tehdään vettä hylkiviä materiaaleja.


C3.
Erinomaisesta kiipeilykyvystään tunnetuilla gekoilla on jaloissaan pieniä sukaskarvoja, jotka haarautuvat pieniksi säikeiksi. Niiden avulla ne saavat pitävän otteen jopa pystysuorista ja sileistä pinnoista. Miten tätä rakennetta voidaan hyödyntää esimerkiksi korkeiden rakennusten huollossa? V: Gekkoliskoilta kopioidun jalan hienorakenteellisen mallin avulla voidaan kehittää robotteja ja materiaaleja, joiden avulla voidaan kiivetä pystysuoria pintoja pitkin.


C4. Hämähäkin seitti on vetolujuudeltaan viisi kertaa vahvempaa kuin teräs ja parhaaseen ihmisen tekemään synteettiseen kuituun verrattuna kolminkertainen. Saksalaistutkijat ovat onnistuneet selvittämään miten hämähäkki pystyy tekemään nestemäisessä muodossa olevasta seittimateriaalista erittäin nopeasti lankaa. a) Katso video: Kuinka seitti syntyy?
<a href="http://oppiminen.yle.fi/artikkeli?id=6386" target="_blank">Linkki</a>.
b) Minkälaisia ominaisuuksia seittilangalla on? Miten sen valmistamistaitoa voisi ihminen hyödyntää?
V: Valmistetaan ohuita esineitä ja vaatteita, joilla on suuri vetolujuus ja sitkeys. Hämähäkin seitti on vetolujuudeltaan viisi kertaa vahvempaa kuin teräs ja parhaaseen ihmisen tekemään synteettiseen kuituun verrattuna kolminkertainen.


C5.

a) Anna esimerkkejä, miten näitä Nobel-palkintoon johtaneita tutkimustuloksia on hyödynnetty käytännössä. V: Kantasoluhoitoja voidaan käyttää sairauksien hoidossa.
b) Nämä esimerkit ovat lääketieteen alan Nobel-palkintoja. Miten kuitenkin biologinen tieto on luonut pohjaa näille lääketieteen keksinnöille? V: Muun muassa bioteknologia ja lääketiede hyödyntävät perinnöllisyystieteestä saatuja soluihin ja niiden perintöainekseen liittyviä tietoja. Lääketieteessä tarvitaan perustieteitä muun muassa biologiaa, biokemiaa ja perinnöllisyystiedettä. Voidaankin todeta, että tutkimus on monitieteellistä.
c) Jatka lääketieteen Nobel-palkintolistaa. https://fi.wikipedia.org/wiki/Luettelo_Nobelin_fysiologian_tai_l%C3%A4%C3%A4ketieteen_palkinnon_saaneista


C6.

a) Redi V: Osoitti että alkusyntyä tapahdu. http://fi.wikipedia.org/wiki/Alkusynty
b) Leeuwenhoek: solubiologian perustaja http://fi.wikipedia.org/wiki/Leeuwenhoek
c) Leonardo da Vinci: mm. anatomian kehittäjä http://fi.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci
d) Harvey: William Harvey oli verenkierron ”keksijä”. http://fi.wikipedia.org/wiki/William_Harvey
e) Darwin: Evoluutioteorian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Charles_Darwin
f) Watson ja Crick: molekyylirakenteen keksijät. http://fi.wikipedia.org/wiki/James_D._Watson
g) Linne: nykyaikaisen eliöiden luokittelun kehittäjä http://fi.wikipedia.org/wiki/Linne
h) endel: perinnöllisyystieteen kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Mendel
i) Alkmaion: anatomian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Alkmaion
j) Lamarck: ensimmäinen evoluutioteorian kehittäjä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Lamarck


C7. a) Okulaari, b) Objektiivi, c) Kupera Suurennuslasi


D1.

–


Luku 2


A1.

  1. Oikein
  2. Väärin
  3. Väärin
  4. Oikein

A2.

Oikea rivi: 3,4,1,2,5,6


B1.

  1. Havainnoivaa
  2. Perustutkimus (osittain myös sovellusmahdollisuuksia esim. ympäristönsuojelussa)
  3. Esim. että raskasmetallien määrä lisää ympäristöstressiä
  4. Esim: rahoituksen hankkiminen, tutkimusmenetelmien testaaminen, verrokkiryhmän hankkiminen,
  5. Ekologia (ekotoksikologia) & fysiologia & genetiikka

B2.

  1. Jonkin havaitun ilmiön mahdollinen selitys (tieteellinen oletus). Hypoteesi pyritään testaamaan lisähavainnoilla tai kokeilla.
  2. Korrelaatio kuvaa kahden muuttujan välistä riippuvuutta.
  3. Kokeellisessa tutkimuksessa käytetään aina verrokkiryhmää, jolle tutkittavaa muuttujaa ei vaihdella.
  4. Elävissä eliöissä tehtyä tutkimusta.
  5. Tutkimusta, joka tehdään koeputkessa, toisin sanoen elävien eliöiden ulkopuolella. In vitro -tutkimuksessa voidaan kuitenkin käyttää eliöiden osia, esimerkiksi soluja tai niiden osia.
  6. Tietokoneella tehtyä tutkimusta, esimerkiksi matemaattiset mallinnukset ilmiöstä.

B3.
V: Alexander Fleming keksi 1928 antibiootin, penisilliinin. Fleming kasvatti ja tutki bakteereja. Hän huomasi eräässä bakteeriviljelmässä homepesäkkeen ja sen ympärillä kehän, jossa bakteerit eivät kasvaneet. Hän ei heittänyt ”pilaantuneita” bakteerimaljoja pois vaan rupesi tutkimaan miksi bakteerit olivat tuhoutuneet. Home oli Penicillium notatum-lajia. Aineelle annettiin nimi home-suvun mukaan.

Tutkimuksen vaiheet: havainto (homekasvuston läheisyydessä ei kasva bakteereja), olettamus, että home erittää bakteerien kasvatusliuokseen ainetta, joka tappaa bakteerit), koejärjestelyt ja johtopäätökset.


C1.

  1. Syntyykö kärpäsiä ”tyhjästä”. Tapahtuuko alkusyntyä?
  2. Kärpäsiä ei synny tyhjästä. Alkusyntyä ei tapahdu.
  3. Hän peitti purkkeja siten, että kärpäset eivät päässeet lihapalaan munimaan.
  4. Kyllä. Kärpäsiä ei syntynyt purkissa, jonka kannen hän oli peittänyt.
  5. Ns alkusyntyä ei tapahdu. Kärpäsiä ei synny itsekseen elottomasta aineesta.
  6. Alkusyntyä ei tapahdu maapallolla. Eliöitä syntyy vain lisääntymisen kautta.
  7. Biologinen tieto ei perustu uskomuksiin tai huhuihin, vaan havaintoihin ja koetuloksiin.

C2.

  1. Tulosten toistettavuuden (luotettavuuden) varmistamiseksi
  2. Hyöty muulle tiedeyhteisölle, tiedeyhteisö arvioi ja tarkistaa tulosten luotettavuuden
  3. Tieto muuttuu, korjautuu ja täydentyy uusien havaintojen myötä
  4. Esim. käsitykset evoluutiosta (luomiskertomus → Lamarck → Darwin → synteettinen evoluutioteoria)

C3.

YTL:n hyvän vastauksen piirteet: https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2014_S/2014_S_BI.pdf


D1.

Hypoteesi: Bakteerien lisääntymistä lihapalassa voi vähentää desinfioimalla.

Tutkimus: 50 lihapalaa eri purkeissa. Joka toisen lihapalaan kosketaan likaisilla käsillä ja joka toiseen palaan kosketaan vasta käsien desinfioinnin jälkeen. Työn voi tehdä esimerkiksi 25 opiskelijaa. Lihapaloja pidetään suljetuissa purkeissa (vain pieniä reikiä kannessa) huoneenlämmössä 2 -5 vrk. Tämän jälkeen tutkitaan bakteerien määrää lihapaloissa. Jos ”likaisilla käsillä” kosketuissa lihapaloissa on enemmän bakteereja, voidaan olettaa, että lihapalaan on päässyt bakteereja ja niiden määrää voidaan vähentää desinfioimalla.

  1. b) Mikrobien tuhoaminen erilaisilla aineilla, desinfiointi. http://fi.wikipedia.org/wiki/Ignaz_Semmelweis

D2.

  1. Perinteisesti tieteen merkkinä on pidetty sitä, että tutkimustulokset voidaan osoittaa vääriksi. Toisin sanoen, tutkimus on kenen tahansa toistettavissa ja on mahdollista, että tutkimuksesta saadaan tuloksia, jotka osoittavat hypoteesin joko oikeaksi tai vääräksi. Tiede ei siis varsinaisesti koskaan osoita mitään todeksi, vaan samansuuntaiset tulokset vahvistavat tieteellisiä teorioita. Teoriat sen sijaan voi melko vähällä työllä osoittaa vääräksi.
  2. Kokeellisuus on luonnontieteiden tyypillinen piirre. Lisäksi luonnontieteissä on vahva ajatus yleistettävyydestä: olosuhteiden ollessa samanlaiset tapahtumat etenevät samalla tavoin. Rajanveto on kuitenkin vaikeaa: evoluution tutkiminen on monin paikoin pohjimmiltaan historiallista tutkimusta. Biologia puolestaan on huomattavasti vähemmän yleistettävissä kuin esimerkiksi fysiikka. Yksi biologian filosofian suurimmista kysymyksistä onkin, onko biologiassa olemassa luonnonlakeja samalla tavoin kuin fysiikassa on. Vastaavasti esimerkiksi psykologiassa ja taloustieteessä tehdään paljon tieteellisiä kokeita.
  3. Korrelaatio tarkoittaa, että kahden muuttujan välillä on jonkinlainen suhde. Esimerkiksi kesällä syödään enemmän jäätelöä. Kausaatio puolestaan tarkoittaa syy-seuraus-suhdetta, sitä että jos tapahtuu tapahtuma a, tätä seuraa tapahtuma b. Esimerkiksi ruuan haistaminen saa aikaan ihmisessä ruuansulatusentsyymien ja syljen erittymisen. Kausaatiota seuraa usein korrelaatio - ruuan hajun ja syljen määrän välillä on myös korrelaatio - mutta korrelaatio ei aina tarkoita syy-seuraus -suhdetta. Esimerkiksi hukkumiskuolemien määrä on korkeimmillaan kesällä, mikä tarkoittaa että jäätelön syönnin ja hukkumiskuolemien välillä on korrelaatio. Hukkuminen ei ole kuitenkin jäätelön syönnin seuraus tai päinvastoin.
  4. Lopputulosta varten pitää vastata moniin kysymyksiin: mitkä tekijät vaikuttavat Puumala-viruksen tartuntariskiin myyristä ihmiseen ja miten nämä tekijät puolestaan riippuvat myyrien määrästä. Tartuntariskin tutkiminen on haastavaa, koska kokeiden tekeminen ihmisillä on vaikeaa tai jopa mahdotonta, muun muassa tutkimuseettisistä syistä. Erilaisia myyrien määriä voidaan tutkia kasvattamalla koealoilla myyriä eri tiheyksillä ja samalla voidaan selvittää miten erilaiset tartuntariskiin vaikuttavat tekijät vaihtelevat eri koealoilla. Tartuntariskiin vaikuttavat tekijät on kuitenkin pääteltävä joko sairauskertomuksista tai seuraamalla laajaa potilaskohorttia. Itse tartuntakokeita voidaan tehdä käyttämällä ihmisen sijasta kokeissa myyriä. Myyrien ja ihmisten eroja tartuttavuudessa voidaan puolestaan vertailla esimerkiksi vertailemalla kudosviljelyssä näiden eri kudosten puolustuskykyä.




Luku 3

A1.

solurakenne, kemiallinen koostumus, aineenvaihdunta, lisääntyminen, elämänkaari, ärtyvyys, itsesäätelykyky, perinnöllisyys ja evoluutio


B1.

  1. Niiltä puuttuvat osa eliöille yhteisistä piirteistä.
  2. itsenäinen lisääntymiskyky, oma aineenvaihdunta ja solurakenne

B2.

  1. Hiili, vety, happi, typpi, rikki, fosfori
  2. Esim. Fosfaatti-ioni
  3. Esim. Glukoosi (rypälesokeri)

B3.

Esim.: Portugalinsotalaiva, vesipolyypit, sienieläimet


B4.

  1. Ravintoaineet, vesi, monet epäorgaaniset aineet
  2. Jäte- ja kuona-aineet

B5. V:
a) Pasteur keitti lihaliemen kokeen alussa, jotta astiasssa olevat mikrobit kuolisivat eli lähtötilanne olisi steriili.
b) Sen jälkeen hän katkaisi jostain astioista kaulaosan, jotta ilmassa olevat bakteerit pääsisivät astiaan ja lisääntymään siellä.
c) Tutkittuaan astioiden lihalientä parin päivän kuluttua hän huomasi, että vain avonaisten astioiden lihaliemi oli pilaantunut mikrobien takia. Hän osoitti, että elottomasta aineesta ei voi syntyä elollista (sekä että ilmassa on mikrobeja).
d) Pastörointi on Pasteurin kehittämän oivalluksen pohjalta kehitetty menetelmä, joka tuhoaa kuumentamalla raakamaidosta bakteerit.


C1.

  1. Evoluutio, yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky, lisääntyminen
  2. Yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky, lisääntyminen
  3. Aineenvaihdunta, solurakenne, evoluutio, yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky, lisääntyminen
  4. Ei mitään
  5. Aineenvaihdunta, yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky
  6. Aineenvaihdunta, solurakenne, evoluutio, yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky, lisääntyminen
  7. Aineenvaihdunta, solurakenne, evoluutio, yksilöllisyys, elämänkaari, itsesäätelykyky, lisääntyminen

C2.

  1. Hedelmöittyminen (kasvissa)
  2. Tuulipölytys, itsepölytys, vesipölytys, pölytys lintujen tai lepakkojen avulla
  3. Luonnon (ihmiselle) tarjoama aineeton tai aineellinen palvelu

D1.

Maasiirat ja kastemadot suosivat kosteita ja varjoisia elinympäristöjä. Vaikka maasiirat elävät maalla, ne hengittävät kiduksilla ja välttävät siksi kuivia ympäristöjä. Niitä löytyy kivien ja oksien alta ja ne liikkuvat mieluiten öiseen aikaan jolloin ilmankosteus on suurempi kuin päivällä. Kastemadot ottavat happea ihon läpi, joten kastemadon pinnan tulee pysyä kosteana ja limaisena.

Hypoteesi: koeläimet hakeutuvat toisaalta kosteaan ja toisaalta pimeään elinympäristöön.



Luku 4


A1.

  1. Väärin
  2. Oikein
  3. Oikein
  4. Väärin
  5. Oikein
  6. Oikein
  7. Oikein
  8. Väärin
  9. Oikein
  10. Oikein

B1.

  1. H2O: vedyn ja hapen muodostama kemiallinen yhdiste / veden ominaislämpökapasiteetti on suuri, jonka ansiosta vesi pystyy sitomaan ja vapauttamaan lämpöä (tasaa lämpöoloja) / vesi on hyvä liuotin ja kuljetin / veden eri olomuodot / veden pintajännitys / vesi on tiheimmillään +4 celsiusasteessa / vesi laajenee jäätyessään
  2. Nestemäisellä vedellä on monia elämälle tärkeitä ominaisuuksia:

- elämä syntyi meressä

- jokainen eliö tarvitsee vettä elääkseen: ”elämän neste”

- kaikki eliöt (solut) rakentuvat vedestä

- solujen elintoiminnot ja kemialliset reaktiot perustuvat veteen liuenneiden aineiden välisiin reaktioihin

- vesi on fotosynteesin lähtöaine



B2.

  1. Paine, pimeys, kylmyys
  2. Pieni paine, kylmyys, säteily, vähän happea
  3. Kuivuus, korkea (ja matala) lämpötila, säteily, vähän kasvillisuutta
  4. Suolaisuus
  5. Kylmyys, tuulisuus, jää, pimeys
  6. Happamuus, entsyymit, hapettomuus
  7. Pimeys, ravinteiden puute, paine, lämpötila
  8. Lämpötila, pimeys, happamuus, suolaisuus
  9. Kylmyys, pieni paine, säteily, ei happea, “painottomuus”

B3.

Elämää rajoittavat tekijät: Pienempi lämpötila, vähemmän säteilyä, vuodenaikojen vaihtelevuus


C1.

Luultavasti ei. Mars ja Jupiterin Europa-kuut ovat todennäköisimmät paikat, joilla elämää voisi esiintyä, mutta Mars saattaa kohdata liian ääreviä sään vaihteluita ja Europa puolestaan saattaa olla liian kylmä.


C2.

Itämeri on murtovettä, eli sen vesi on suolaista, mutta ei yhtä suolaista kuin valtameressä. Eläinten on vaikea sopeutua tämänkaltaiseen suolamäärään ja ne joutuvat kuluttamaan paljon energiaa pitääkseen solujensa suolapitoisuuden oikeana. Siksi ne jäävät kooltaan pienemmiksi.


C3.

  1. Solun kemiallinen rakenne muuttuu, entsyymien toiminta lakkaa
  2. Jotkin bakteerit, entsyymit ja solurakenne sopeutuneet kuumiin olosuhteisiin
  3. Kuumassa: entsyymien toiminta heikkenee, nestetasapaino häiriintyy. Kylmässä: solujen kemiallinen toiminta hidastuu
  4. Solujen toiminta hidastuu, verenkierto hidastuu, vähentää vaurioiden syntymistä.

C4.

  1. Mikrobien ja entsyymien tuhoaminen
  2. Mikrobien solutoiminnan hidastaminen
  3. Mikrobien solutoiminnan hidastaminen
  4. Veden poistaminen, estää mikrobien kasvua
  5. Veden poistaminen, estää mikrobien kasvua
  6. Happamuus estää mikrobien kasvua

C5.

  1. Lämpösäteilyä ja näkyvää valoa tarvitaan fotosynteesiin. UV-säteilyä tarvitaan pieniä määriä ihmisen D-vitamiinituotannon aktivoitumiseen, mutta liiallinen UV-säteily voi aiheuttaa perimän muutoksia vaurioittamalla dna:ta.
  2. gammasäteily: vaurioittaa dna:ta, röntgensäteily: vaurioittaa dna:ta, uv-säteily: vaurioittaa dna:ta
  3. Lyhytaaltoinen sähkömagneettinen säteily (röntgen- ja gammasäteily) on ionisoivaa säteilyä. Säteilyä, jolla on riittävästi energiaa irrottamaan säteilyn kohteeksi joutuvan aineen atomeista elektroneja tai rikkomaan aineen molekyylejä, sanotaan ionisoivaksi säteilyksi. Ionisoivan säteilyn terveyshaittavaikutus riippuu säteilyannoksesta ja annosnopeudesta eli siitä kuinka suuren annoksen säteilyä ihminen saa tietyssä ajassa. Eliöissä ionisoiva säteily voi aiheuttaa solujen rakennemuutoksia, kudosvaurioita tai syöpäkasvaimia. UV-säteily on auringosta lähtevää sähkömagneettista säteilyä. Se jaetaan kolmeen osaan: UV-A, UV-B ja UV-C -säteilyyn. Sekä UV-B -säteily että UV-A -säteily tunkeutuvat ihon kudoksiin. Näistä UV-B -säteily aiheuttaa eniten haittaa solun toiminnalle ja dna-molekyylin rakenteelle. UV-säteily voi aiheuttaa myös valoihottumaa ja vähentää vastustuskykyä. Myös silmät ovat herkkiä UV-säteilylle. UV-B -säteily voi vaurioittaa silmän sarveiskalvoa aiheuttaen kivuliaan tulehduksen ns. lumisokeuden. Pitkäaikainen altistus voi johtaa mykiön samentumiseen, mikä saattaa aiheuttaa harmaakaihia. Uv-säteily voi vaurioittaa kasvien viherhiukkasia alentaen siten fotosynteesitehoa.


C6.

  1. Paksu, valkoinen turkki, paksu rasvakerros, käpälän muoto
  2. Lumi- ja jääpeite vähenee. Estää ravinnon saalistamisen (esim. hylkeet).

C7.

  1. Kömpelöä, hyppivää
  2. Virtaviivainen muoto, siipien muoto, höyhenpeite, räpylät

C8. V: lintujen munien kuoret estävät kuivumiselta ja puolukan lehden pieni koko ja vahapintaisuus ovat vettä säästäviä rakenteita.

C9.

a) Sinisorsan räpylät eivät jäädy pakkasella. V: Sinisorsalla on erikoinen vedenkiertosysteemi. Kun lämmin veri virtaa linnun raajoihin, se jäähtyy matkalla niin, että räpylässä lämpötila on hieman nollan asteen yläpuolella. Näin viileistä räpylöistä ei karkaa lämpöä ympäristöön. Lisäksi jäällä seisoessaan sinisorsa työntää vuorotellen raajansa höyhenten sekaan.
b) Karhu ei ruokaile talviunen aikana. V: Kesän ja syksyn aikana karhu kerää rasvakerroksen vararavinnoksi talvea varten.
c) Surviaissääsken toukat elävät vähähappisessa vesien pohjakerroksessa. V: Surviaissääsken toukat selviytyvät lähes hapettomissa olosuhteissa jopa kymmeniä päiviä, koska ne sisältävät runsaasti hemoglobiinia (punainen väri). Hemoglobiinin avulla ne varastoivat vedestä happea. Tämä ominaisuus ei koske kaikkia surviaissääksisukuja.
d) Hylkeet pystyvät olemaan sukelluksessa pitkiäkin aikoja. V: Hylkeillä on enemmän verta ruumiinpainoonsa nähden kuin maanisäkkäillä, siten hylkeiden punasolujen määräkin on suurempi. Tämän ansioista hylkeiden hapensitomiskyky on parempi ja ne pystyvät olemaan sukelluksessa pitkään.
e) Aavikkoketun korvat ovat isot, sen tassut ovat karvapeitteiset ja se saalistaa öisin. V: Aavikkokettu on sopeutunut elämään aavikolla. Suuret korvat haihduttavat lämpöä. Lämpötilan ollessa korkea verenkierto korvissa lisääntyy ja lämpöä haihtuu tehokkaasti. Sen tassut ovat tiheän karvan peitossa ja antavat siten suojaa aavikon kuumalta hiekalta. Aavikolla on öisin viileää, joten kettu saalistaa silloin yön viileydessä liikkuvia pikkujyrsijöitä. Kuumat päiväajat aavikkokettu viettää kaivamissaan onkaloissa.
f) Syvänmeren kalat esim. krottikalat selviävät pimeässä ja kovassa paineessa. V: Syvänmeren kalojen soluissa on erityisen paljon vettä, jolloin lihaskudos on hyytelömäinen. Vesipitoisen koostumuksen takia kalan kudosten tiheys on sama kuin ympäröivän veden. Myös joustavat luut auttavat sopeutumaan kovaan paineeseen.
g) Karhukaiset ovat pieniä, noin 0,1–1 millimetrin kokoisia eläimiä, jotka on luokiteltu omaksi pääjaksokseen. Ne saattavat selvitä hengissä mitä erilaisimmissa ääriolosuhteissa ja pystyvät menettämään jopa 99 prosenttia vedestään säilyen silti hengissä. Niitä elää myös kuumissa lähteissä. V: ”Karhukaisten selviytyminen perustuu niiden lepovaiheeseen. Joutuessaan äärimmäisiin olosuhteisiin, niiden elintoiminnot lähes pysähtyvät ja ne heräävät vasta olosuhteiden palautuessa siedettäviksi. Ne kestävät alle 200 asteen pakkasta ja niitä elää myös kuumissa lähteissä. Ne pystyvät menettämään 99 prosenttia vedestään kuolematta.” Ne ovat pystyneet elämän kuumissa lähteissä ja avaruudessa. ”Ruotsalaistutkijat ovat lähettäneet karhukaisia satelliitin mukana avaruuteen, jonka ääriolosuhteille eliöt olivat alttiina useiden päivien ajan. Osa karhukaisista selvisi ilman suojaa hengissä avaruuden moninkertaisesti maan olosuhteita voimakkaammasta ultraviolettisäteilystä.”



D1.

  1. Arkit ja bakteerit sietävät usein ääriolosuhteita ja niitä esiintyy esimerkiksi erityisen kuumissa ja kylmissä olosuhteissa sekä korkeissa suolapitoisuuksissa. Osa bakteereista ja arkeista pystyy elämään hapettomissa olosuhteissa. Olosuhteiden ollessa epäsuotuisat (esimerkiksi kylmyys, kuivuus) bakteerit muuttuvat paksuseinäisiksi lepoitiöiksi (kestoitiö), jotka pystyvät palautumaan toimiviksi bakteereiksi olosuhteiden parantuessa. Myös karhukainen ja torakka ovat poikkeukselliset sitkeitä eliöitä.
  2. nestemäinen vesi, sopiva lämpötila, paine ja suolapitoisuus, näkyvä valo ja happi

Huom! Vaikka olosuhteet ovat osissa maapalloa normaaleista selvästi poikkeavia, esiintyy näissäkin elinympäristöissä elämää eliöiden sopeutumiskyvyn ansiosta.


Luku 5


A1.
a) Ensimmäisen alkusolun syntyminen
b) Nykyisten arkkien ja bakteerien kaltaisia yksisoluisia ankariin olosuhteisiin sopeutuneita
c) Kemosynteesi
d) Hapeton, kuuma, UV-säteilyä, meteoriittipommituksia


A2.
a) Elämän vanha aika, b) Elämän vanha aika, c) Elämän keskiaika, d) Elämän uusi aika, e) Elämän uusi aika


B1.
a) Salamointi ja meteoriittipommitus saivat aikaan ensimmäisten molekyylien ainesosien syntymisen. Ensimmäiset makromolekyylit osasivat kopioida itseään.
b) Endosymbioositeoria: kaksi solua elivät läheisessä yhteistyössä, toisesta kehittyi vähitellen tuma


B2.

a) Fotosynteesin kehittyminen mahdollisti nykyisen eliömaailman kehittymisen / ravintoa toisenvaraisille eliöille / ilmakehään vapautui happea mahdollisti tehokkaan energian vapauttamistavan soluhengityksen / hapesta muodostui UV-säteilyltä suojaava otsonikerros mahdollisti elämän siirtymisen maalle ; happi aiheutti ensimmäisen sukupuuttoaallon--> hapettomiin olosuhteisiin sopeutuneet eliöt kuolivat

b) Aerobisiin olosuhteisiin sopeutuneille esitumaisille kehittyi soluhengitys, joka oli uusi, happea vaativa energian vapauttamistapa. Soluhengityksen avulla voitiin vapauttaa tehokkaammin energiaa kemiallisista yhdisteistä.


B3.
a) solujen välinen työnjako / mahdollisti eliön koon kasvun
b) lisää perinnöllisen muuntelun määrääà merkitys evoluution kannalta


B4.
a) megaevoluutio ja elämä siirtyi maalle / kasvikunnan kehitys
b) puuttuu tukisolukko ja johtosolukko / lisääntyminen on vedestä riippuvaa
c) kuivumista estävä pintasolukko ja veden ja ravinteiden kuljettamiseen erikoistunut johtosolukko
d) raajat, keuhkot (aikuisilla) ja tehokas verenkierto. Puutteita: lisääntyminen vedestä riippuvaa ja ihohengitys


B5.
a) Vaikka suuret joukkosukupuutot ovatkin olleet tuhoisia silloisen eliömaailman kannalta katsottuna, niin ne mahdollistivat seuraavien eliöryhmien kehittymisen ja sopeutumislevittäytymisen ”tyhjentäen” ekologiset lokerot (raivasi elintilaa).
b) merenpinnan korkeuden muutokset, suuret tulivuorenpurkaukset, mannerliikunnat …
c) Kuudennen sukupuuttoaallon syynä on ihmistoiminta suoraan (mm. metsästys, kalastus) tai välillisesti (ilmastonmuutos).


B6.
a) iho kestää kuivuutta / kannattelevat raajat / sisäinen hedelmöitys / munan sisällä tapahtuva alkionkehitys (kuivuuden kesto ja vararavinto)
b) paljassiemeniset: vahapintaiset lehdet kestävät kylmyyttä ja kuivuutta / siitepöly kulkeutuu helposti uusille alueille / siemen: kestää epäedullisia olosuhteita ; koppisiemeniset eli kukkakasvit: lisääntymistä edistävät rakenteet (kukka ja hedelmä) / siemenet suojassa hedelmän sisällä / koevoluutio pölyttäjien kanssa


B7.

maapallon synty, kemiallinen evoluutio, alkusolu, biologinen evoluutio alkaa, ensimmäiset yksisoluiset, ensimmäiset kemosyntetoivat esitumaiset solut, happea vapautuu meriin, happea vapautuu meriin ja ilmakehän, ensimmäiset fotosynteesiin kykenevät esitumaiset solut, soluhengitys joillekin esitumaisille, otsonikerros alkaa muodostua, ensimmäiset aitotumaiset solut, monisoluiset eliöt, suvullinen lisääntyminen, merien lajisto monipuolistui (megaevoluutio), elämä siirtyi meristä maalle

B8.
a) Mitä kuvassa tapahtuu? V: pölytys
b) Miten kuvan tapahtuma liittyy kasvien lisääntymiseen? V: Siemenkasvin lisääntyminen vaatii pölytyksen. Pölytyksessä siemenkasvin heteen siitepölyä kulkeutuu toisen kukan emin luotille, josta seuraa hedelmöitys.
c) Miten termi rinnakkaisevoluutio liittyy kuvan tapahtumaan? V: Koevoluutiolla eli rinnakkaisevoluutiolla tarkoitetaan kahden lajin välistä toisistaan riippuvaa evolutiivista kehitystä. Esimerkiksi pölyttäjät ovat riippuvaisia kukkien medestä ja kasvit puolestaan hyötyvät hyönteisistä pölyttämisen takia.
d) Monilla kasvilajeilla on kukka. Miten kukan rakenne edesauttaa kasvin lisääntymistä? V: Kukan väri, koko ja tuoksu. Lisäksi emin luotti on tahmea, jolloin siitepöly takertuu sekä pölyttäjiin että emin luottiin. Heteet ja emi sijaitsevat kukassa niin, että hyönteisen käydessä kukassa se koskee niitä pölyttäen samalla kasvin.


C1.

a)

- juuret V: sitoo kasvin maaperään / veden ja ravinteiden otto

- johtosolukko V : toimii ravinteiden ja veden kuljetuskanavana juuren ja varren sekä lehtien välillä

- pintasolukko V: tehtävänä on suojata kasvin elinten sisäkerroksen soluja

- siemen V: lisääntyminen

b)

- raajojen vahvistuminen V: maalla liikkuminen

- keuhkot V: ottavat soluhengitykseen tarvittavaa happea ilmakehästä ja poistavat hiilidioksidia

- paksu iho V: suojaa kuivumiselta

- munuaiset V. säätelevät elimistön veden määrää / poistavat kuona-aineita

- sikiön kehittyminen kohdun tai munankuoren sisällä V: suojaavat kuivumiselta

Muna kestää hyvin kuivuutta ja sen sisällä oli vararavintoa alkionkehitystä varten. Kohdun sisällä sikiönkehitys on suojattua (ulkoiset kolhut, kuivuminen).



C2.

  1. a)

- keuhkokaloilla? V: maalla hengittämiseen erikoistunut uimarakosta kehittynyt rakenne

- varsieväisillä? V: Varsieväisillä oli ”raajamaiset” varrelliset evät, joiden avulla ne pystyivät siirtymään rannoilla lammikosta toiseen.

  1. b)

V: puutteet: iho ei kestä kuivumista / veteen sidottu lisääntyminen

edut: aikuisilla yksilöillä keuhkot, raajat ja hyvä verenkiertojärjestelmä

  1. c)

Matelijat olivat ensimmäisiä täysin maaelämään sopeutuneita selkärankaisia. Niillä oli monia etuja maalla elämisen kannalta sammakkoeläimiin verrattuna. Niiden iho kesti kuivuutta ja raajat sopivat maalla liikkumiseen. Niiden verenkierto- ja hengityselimistö olivat sammakkoeläimiä tehokkaammat. Matelijoille kehittyi sisäinen siitos ja munan sisällä tapahtuva alkionkehitys. Muna kesti hyvin kuivuutta ja sen sisällä oli vararavintoa alkionkehitystä varten.” Symbioosi 1, luku 15

  1. d)

Istukallisten nisäkkäiden kohdussa tapahtuva yksilönkehitys. Nisäkkäät ovat sopeutuneet vaihteleviin elinolosuhteisiin matelijoita paremmin hyvän liikuntakykynsä, karvapeitteensä, tasalämpöisyytensä, parempien aistien ja hengitys- ja verenkiertoelimistönsä ansiosta.


C3.
a) istukka ja kohtu V: nisäkkäät; b) kuivuutta kestävä iho V: matelijat; c) tasalämpöisyys V: nisäkkäät, d) sisäinen siitos (hedelmöitys) V:matelijat; e) muna V: matelijat, f) leuat V: rustokalat; g) neljä ”raajamaista” varrellista evää V: varsieväiset; h) suvullinen lisääntyminen V: sienieläimet; i) sisäinen tukiranka V: alkukalat; j) uimarakko V: luukalat; k) muuntuneet eturaajat ja kevyt luusto V: linnut; l) neljä hyvin maalla liikkumiseen soveltuvaa raajaa V: sammakkoeläimet; m) keuhkot V: keuhkokalat (alkeellinen keuhkojen tapainen rakenne)


C4.

YTL hyvän vastauksen piirteet: https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2014_K/2014_K_BI.pdf


C5.

  • Ilmakehän otsonikerros, hapellinen ilmakehä, lämmin ja kostea ilmasto -> elämä saattoi siirtyä maalle.
  • Sammalet ensimmäisiä maakasveja. Sammalten lisääntyminen itiöistä vaati kosteita olosuhteita.
  • Sanikkaiset ensimmäisiä johtosolukollisia maakasveja.
  • Siirtyminen maaelämään edellytti juuria, johtosolukkoa, haihtumista estävää lehden pintasolukkoa, varren tukirakenteita.
  • Niveljalkaiset olivat ensimmäisiä maaeläimiä.
  • Sammakkoeläimet kehittyivät varsieväkalojen kaltaisista muodoista. Sammakkoeläimet pystyivät valtaamaan maaekosysteemejä, vaikka niiden lisääntyminen tapahtui vesiympäristössä.

C6.

YTL hyvän vastauksen piirteet: https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2013_S/2013_S_BI.pdf


C8.

YTL hyvän vastauksen piirteet: https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2013_K/2013_K_BI.pdf


D1.

YTL hyvän vastauksen piirteet:

https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2015_S/2015_S_BI.pdf

Luku 6


A1.

  • Atomi 100 pm
  • Proteiini 10 nm
  • Bakteerisolu 1 µm
  • Eläinsolu 10 µm
  • Ihminen 1 m
  • Maapallo 10 000 km

Pienimmästä suurimpaan:

  • Atomi
  • Molekyyli
  • Makromolekyyli
  • Solu
  • Kudos
  • Elin
  • Elimistö
  • Yksilö

A2.

  1. Tuma
  2. DNA
  3. Solukalvo
  4. Mitokondrio
  5. Lysosomi
  6. Ribosomi
  7. Solulimakalvosto
  8. Golgin laite

A3.


Rakenne

Kasvisolu

Eläinsolu

mitokondrio

on

on

solulima

on

on

solulimakalvosto

on

on

vakuoli

on

ei

golgin laite

on (diktyosomi)

on

viherhiukkanen

on

ei

ribosomi

on

on

keskusjyvänen

on (sentriolit)

on



B1.

Makromolekyyleillä tarkoitetaan suurikokoisia molekyylejä. Makromolekyylejä ovat DNA, glykogeeni ja proteiini(t)


B2.

  1. Kullakin osalla ja yksiköllä on oma tehtävänsä
  2. Tumassa oleva DNA ohjaa solun toimintaa
  3. Aineiden kulkeutuminen solun sisään ja solusta ulos on helpompaa pienillä soluilla

B3.

  1. solujen rakenne poikkeaa toisista samankin yksilön soluista niiden tehtävän mukaan eli solujen erikoistuminen eri tehtäviin näkyy niiden rakenteissa / kasvi- ja eläinsolun rakenne eroaa mm. kasvien fotosynteesikyvyn johdosta
  2. siittiö / siima / liikkuminen; hermosolu / tuoja- ja viejähaarakkeet /hermo impulssin vastaanotto; punasolu / pieni, litteä ja kaksoiskovera / hapen kuljetus kaikkialle elimistöön: myös ohuimpiin hiussuoniin
  3. mm. lintujen munasolut
  4. Aineiden kuljettaminen soluihin ja sieltä ulos helpottuu, soluissa on iso pinta-ala verrattuna tilavuuteen
  5. bakteerit ja arkit, leivinhiiva, ameba, tohvelieläin
  6. Lyhytikäinen: ihosolu, pitkäikäinen: hermosolu

B4.

  1. Solukalvo, solulima, ribosomit, tuma
  2. Bakteeri-, kasvi- ja sienisolut, monet protistit
  3. Kasvi- ja sienisolut, monet protistit
  4. Kasvisolut, jotkin protistit (esim. viherlevät)

B5.

  1. Solukalvo
  2. Kaksoiskalvorakenne estää vesiliukoisten aineiden kulkeutumisen lävitse. Solukalvolla on kuljetusproteiineja aineiden kuljetuksen helpottamiseksi.

B6.

DNA: tieto proteiinien rakenteesta ja solun toiminnasta

RNA: Siirtää DNA:n sisältämän informaation ribosomeille, jossa tuotetaan proteiineja


B7.

  1. Lysosomi, vakuoli ja solulimakalvosto
  2. Solulimakalvosto, Golgin laite

B8.

  1. Proteiini, joka nopeuttaa solussa tapahtuvia kemiallisia reaktioita
  2. Proteiinisynteesissä (ribosomeilla)
  3. Tuma (sisältää tiedon proteiinin rakenteesta), ribosomit (proteiinien tuottaminen)

B9.

YTL hyvän vastauksen piirteet: https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2014_S/2014_S_BI.pdf


C1.

  1. Eroja: sienisolulla ei viherhiukkasia, soluseinän koostumus erilainen. Yhteistä: molemmilla solukalvo, solulima, tuma, ribosomit ja monia muita soluelimiä. Molemmilla soluseinä.
  2. Eroja: Esitumaisilla ei tumaa ja kalvorakenteisia soluelimiä, monien soluelinten ja kromosomien rakenne erilainen. Aitotumaisia: esim. ihminen, mänty, herkkutatti, tohvelieläin. Esitumaisia: esim. kolibakteeri, sinilevät

C2.

  1. ihosolu: 15- 30 vrk
  2. valkosolu: muutama vrk
  3. punasolu: 120 vrk
  4. hermosolu: elinikäinen
  5. suoliston seinämän solu: 1-2 vrk
  6. esimerkiksi ohutsuolen seinämän ja ihon pintasolut ovat kovassa kulutuksessa

C3.

Esimerkkejä epäorgaanisista yhdisteistä: hiilihydraatit, rasva-aineet eli lipidit, valkuaisaineet eli proteiinit ja ATP
Vesimolekyyli on epäorgaaninen yhdiste, joka ei sisällä hiiliatomeja.


C4.

Solutyyppi: eläinsolu. Solusta puuttuu kasvisolulle ominaiset soluelimet kuten viherhiukkanen, soluseinä ja vakuoli eli solunesteontelo.
Kuvasta löytyy (vasemmalta oikealle): solukalvo, solulima, keskusjyvänen, mitokondrio, lysosomi/peroksisomi, solulimakalvosto, tuma, Golgin laite


D1.

Kemiallinen evoluutio on biologisten molekyylien muodostumista yksinkertaisista orgaanisista yhdisteistä.

Voidaan pohtia mm.:

  • Elämä on voinut tulla maan ulkopuolelta (panspermia), mutta se ei poista kysymystä siitä, miten elämä muodostunut.
  • Elämää on voinut syntyä komeetoissa.
  • Elämä on voinut syntyä monta kertaa, mutta vain yksi menestynyt
  • Elämän on voinut muodostua monta kertaa, mutta muodostunut aina samanlaisena.
  • Yhdestä LUCA:sta todistaa nykyisten eliöiden samankaltaisuus (esim. dna, protiinit)

D2.

b) vesi on erinomainen liuotin, joten solun kemialliset reaktiot tapahtuvat veteen liuenneiden aineiden kesken / Kasvit: kasvi ottaa ravinteet veteen liuenneessa muodossa juuriensa avulla / haihtumisimu nostaa vettä kasvissa ylös lehtiin / vesi kuljettaa yhteyttämistuotteita ja ravinteita / vesi saa aikaa kasvia tukevan nestejännityksen / vesi on fotosynteesin raaka-aine
c) solulimassa ja solunesteontelossa
d) soluhengityksen
e) proteiineja
f) glukoosi eli rypälesokeri on solun tärkein energialähde / tärkkelys ja glykogeeni ovat sokerin varastomuotoja / selluloosa on kasvin soluseinän rakennusmateriaali
g) lipidejä on solukalvossa ja eläimillä rasvasoluissa / proteiineja on mm. solukalvon kuljettajaproteiinit (esim. ionipumput) / kromosomit koostuvat DNA-molekyylistä / RNA:ta on kolmea tyyppiä: lähetti-rna, siistäjä-rna ja ribosomi-rna /kromosomeissa on DNA:n lisäksi proteiinimolekyylejä


D3.

Ks. BMOL pisteytysohjeet.