Hyvän vastauksen piirteet: FI – Biologia

24.3.2023

Lopulliset hyvän vastauksen piirteet 16.5.2023

Lopullisista hyvän vastauksen piirteistä ilmenevät perusteet, joiden mukaan koesuorituksen lopullinen arvostelu on suoritettu. Tieto siitä, miten arvosteluperusteita on sovellettu kokelaan koesuoritukseen, muodostuu kokelaan koesuorituksestaan saamista pisteistä, lopullisista hyvän vastauksen piirteistä ja lautakunnan määräyksissä ja ohjeissa annetuista arvostelua koskevista määräyksistä. Lopulliset hyvän vastauksen piirteet eivät välttämättä sisällä ja kuvaa tehtävien kaikkia hyväksyttyjä vastausvaihtoehtoja tai hyväksytyn vastauksen kaikkia hyväksyttyjä yksityiskohtia. Koesuorituksessa mahdollisesti olevat arvostelumerkinnät katsotaan muistiinpanoluonteisiksi, eivätkä ne tai niiden puuttuminen näin ollen suoraan kerro arvosteluperusteiden soveltamisesta koesuoritukseen.

Biologia on luonnontiede, joka tutkii biosfäärin elollisen luonnon rakennetta, toimintaa ja vuorovaikutussuhteita ulottuen molekyyli‐ ja solutasolle. Keskeisellä sijalla on myös ihmisen biologiaan liittyvien asioiden ja ilmiöiden ymmärtäminen. Biologialle tieteenä on ominaista havainnointiin ja kokeellisuuteen perustuva tiedonhankinta. Biotieteet ovat nopeasti kehittyviä tiedonaloja, joiden sovelluksia hyödynnetään laajasti yhteiskunnassa. Biologia tuo esille uutta tietoa elollisen luonnon monimuotoisuudesta ja huomioi ihmisen toiminnan merkityksen ympäristössä, luonnon monimuotoisuuden turvaamisessa ja kestävän kehityksen edistämisessä.

Biologian ylioppilaskokeessa arvioidaan kokelaan biologisen ajattelun ja tietämyksen kehittyneisyyttä, kykyä esittää vaadittavat asiat jäsennellysti ja oikealla tavalla asiayhteyteen sidottuna. Kokeessa arvioidaan kokelaan kykyä tarkastella ilmiöiden vuorovaikutus‐ ja syy‐ seuraussuhteita. Peruskäsitteiden ja ‐ilmiöiden hallinnan lisäksi arvioidaan kokelaan taitoa tulkita kuvia, kuvaajia, tilastoja ja ajankohtaista tietoa sekä perustella vastauksensa. Hyvä vastaus tarkastelee ilmiöitä monipuolisesti ja havainnollistaa niitä esimerkein. Hyvä vastaus perustuu faktoihin, ei perustelemattomiin mielipiteisiin. Hyvässä vastauksessa taulukot, kuvaajat ja piirrokset on esitetty selkeästi.

Osa 1: 20 pisteen tehtävä

1. Monivalintatehtävä biologian eri aihepiireistä 20 p.

Valitse jokaisessa kohdassa 1.1–1.10 parhaiten sopiva vaihtoehto. Oikea vastaus 2 p., väärä vastaus 0 p., ei vastausta 0 p.

1.1 Mikä seuraavista on esimerkki sopeutumislevittäytymisestä? 2 p.

  • Uusi kasvilaji leviää valtameren saarelle, jossa on monenlaisia elinympäristöjä. Saapuneesta lajista kehittyy uusia lajeja, jotka ovat sopeutuneet näihin elinympäristöihin.  (2 p.)

1.2 Mikä seuraavista väittämistä kuvaa parhaiten ravintoketjussa tapahtuvaa energian ohivirtausta? 2 p.

  • Edelliseltä portaalta saamastaan energiasta seuraava porras käyttää suuren osan esimerkiksi aineenvaihduntaan ja lämmöntuottoon.  (2 p.)

1.3 Mikä seuraavista typen kiertoon liittyvistä väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Ilmakehässä on typpeä vain vähän, ja siksi typpi on usein minimiravinne.  (2 p.)

1.4 Mikä seuraavista entsyymejä koskevista väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Entsyymit ovat tyypillisesti epäspesifejä, eli yksi entsyymi vaikuttaa moneen eri reaktioon.  (2 p.)

1.5 Mikä seuraavista fotosynteesiä koskevista väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • ATP:tä muodostuu, kun ADP-molekyyli absorboi valoenergiaa.  (2 p.)

1.6 Mikä seuraavista mitokondrioita koskevista väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Soluhengitykseen kuuluva glykolyysi tapahtuu mitokondriossa ja vaatii happea.  (2 p.)

1.7 Ihmekukan kukan väri periytyy välimuotoisesti eli intermediaarisesti. Jos risteytetään kukan värin suhteen homotsygoottinen punakukkainen kasvi homotsygoottisen valkokukkaisen kasvin kanssa, millaiset lukusuhteet F1-polven jälkeläisissä ilmenevät? 2 p.

  • Kaikki yksilöt ovat vaaleanpunakukkaisia.  (2 p.)

1.8 Mikä seuraavista säteilyä koskevista väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Säteilyn aiheuttamat mutaatiot periytyvät jälkeläisille, jos ne tapahtuvat somaattisissa soluissa.  (2 p.)

1.9 Mikä seuraavista verenkiertoon liittyvistä väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Sydämen supistumisvaiheen aikana verta virtaa molemmista kammioista eteisiin.  (2 p.)

1.10 Mikä seuraavista operonia kuvaavista väittämistä on virheellinen? 2 p.

  • Operonin vuoksi ympäristötekijät eivät vaikuta geenien ilmentymiseen solussa.  (2 p.)

Osa 2: 15 pisteen tehtävät

2. Solun rakenne ja solujen jakautuminen 15 p.

2.1 Nimeä kuvaan 2.A numeroidut solun rakenteet 1–6. 6 p.

  1. solukalvo (1 p.)
  2. mitokondrio (1 p.)
  3. tumakotelo/tumakalvo (1 p.)
  4. tumajyvänen (1 p.)
  5. (karkea) solulimakalvosto (1 p.)
  6. Golgin laite (1 p.)

2.2 Kun solu jakautuu mitoottisesti solusyklin aikana, muodostuu kaksi tytärsolua. Molemmissa soluissa on samanlaiset rakenteet. Selitä lyhyesti, millä tavoin kuvan 2.A rakenteet 1–3 muodostuvat tytärsoluihin. 9 p.

Pisteitys: enintään 3 p./rakenne esimerkiksi seuraavista:

Rakenne 1 (solukalvo):

Tuman jakautumisen jälkeen (telofaasin aikana) (1 p.) solu alkaa kuroutua (1 p.) ja uutta solukalvoa muodostuu (1 p.). Lopputuloksena muodostuu kaksi erillistä tytärsolua, joissa on kummassakin erillinen solukalvo. (1 p.)

Rakenne 2 (mitokondrio):

Solussa mitokondriot jakautuvat ennen solun jakautumista. (1 p.) Tämä tapahtuu itsenäisesti (1 p.) solusyklin välivaiheessa (interfaasi). (1 p.) Mitokondriot sijoittuvat tasaisesti solulimaan ennen solujen jakautumista (1 p.), jolloin mitokondrioita jää kumpaankin muodostuvaan tytärsoluun. (1 p.)

Rakenne 3 (tumakotelo):

Mitoosin esivaiheessa (profaasi) (1 p.) tumakotelo alkaa hajota (1 p.). Kun tytärkromosomit ovat erkaantuneet, loppuvaiheessa (telofaasi) (1 p.) tumakotelo alkaa rakentua uudelleen (1 p.). Tumakotelo muodostuu solulimakalvoston osista tai solussa olevista kalvorakkuloista. (1 p.)

Tyyppivirhe: Vastauksessa on kuvattu yksityiskohtaisesti mitoosin vaiheet, mutta rakenteiden 1–3 muodostumisen kuvaaminen on puutteellista.

3. Kasvisokeus 15 p.

“Kasvisokeus”, englanniksi ’plant blindness’, tarkoittaa sitä, että evoluution kuluessa ihmisen näköaisti ja aivot ovat kehittyneet huomaamaan liikkeen ja häntä mahdollisesti uhkaavat eläimet. Siksi kasvit jäävät helposti huomioimatta. Tämä on perimmäinen syy siihen, miksi ihminen usein väheksyy kasveja eikä ymmärrä niiden merkitystä.

3.1 Selitä, millä eri tavoin ihmiset hyötyvät kasveista. 7 p.

Yhteensä enintään 7 pistettä esimerkiksi seuraavasti ryhmiteltynä:

  • Ilmakehän happi on pääosin kasvien tuottamaa. (1 p.)
  • Kasvien tuottaman hapen ansiosta ilmakehän yläosaan on kehittynyt otsonikerros, joka suojaa UV-säteilyltä. (1 p.)
  • Kasvit poistavat hiilidioksidia ilmakehästä. (1 p.)
  • Fotosynteesi on ollut fossiilisten polttoaineiden muodostumisen edellytys. (1 p.)
  • Kasvit tuottavat ihmisille ravintoa. (1 p.), esimerkiksi hedelmiä, viljoja tai tärkkelystä (1 p.)
  • Kasvien tuottamasta biomassasta saadaan myös rehua, kuituja, polttopuuta tai rakennusmateriaaleja. (1 p.)
  • Kasveista saadaan biomateriaaleja teollisuuden raaka-aineiksi. (1 p.)
  • Kasveista valmistetaan nautinto- ja lääkeaineita tai muita kemikaaleja (esim. tupakka, kahvi, tee, olut, viini, antioksidantit, vitamiinit, kipulääkkeet, malarialääkkeet). (1 p.)
  • Kasvit puhdistavat ilmaa pölystä ja kemikaaleista (esim. formaldehydi). (1 p.)
  • Kasvit tuottavat aineettomia hyötyjä: elämykset, estetiikka (luonto ja rakennetut puutarhat), varjostus. (enintään 2 p.)
  • Kasvien juuret estävät maaperän eroosiota. (1 p.)

3.2 Hedelmät kehittyvät kukista. Nimeä kuvaan 3.A numeroidut kukan osat 1–4. Mistä tämän kuvan osasta kehittyy hedelmä? 5 p.

  1. hede (hedelehti / ponsi ja palho) (1 p.)
  2. emi (emilehti / luotti, vartalo ja sikiäin) (1 p.)
  3. terälehti (1 p.)
  4. verholehti (1 p.)

Hedelmä kehittyy emistä/emilehdestä/sikiäimestä/kukan rakenteesta numero 2. (1 p.)

3.3 Selitä, mitä hyötyä hedelmän kehittymisestä evoluution myötä on ollut kasveille. 3 p.

Kasvien hedelmät toimivat leviämiseliminä. (1 p.) Mitä paremmin siemenet leviävät, sitä laajempi on lajin levinneisyys. (1 p.) Hedelmä suojaa kehittyviä siemeniä. (1 p.) Erilaiset hedelmät mahdollistavat erilaisia leviämismenetelmiä (esim. tuulen, veden tai eläinten mukana). (1 p.) Värikkäät hedelmät houkuttelevat eläimiä, jotka levittävät hedelmän sisältämiä siemeniä. (1 p.)

4. Kromosomit, DNA ja kodonit 15 p.

Kromosomit ja niissä oleva DNA ovat perinnöllisyyden perusta. DNA:n molekyylirakenne mahdollistaa sen informaatiosisällön.

4.1 Proteiinien aminohappojärjestys on koodattu DNA:han kolmikkokoodeina eli kodoneina. Selitä, mitä kolmikkokoodi tarkoittaa. 2 p.

Kodoni tarkoittaa kolmen peräkkäisen emäksen ryhmää, johon lähetti-RNA:n lukeminen perustuu. (1 p.) Translaatiossa kutakin aminohappoa vastaa tällainen kolmen emäksen ryhmä. (1 p.) Lähetti-RNA:n kodonia vastaa siirtäjä-RNA:n antikodoni. (1 p.)

4.2 Proteiineissa olevia aminohappoja on vain 20, mutta mahdollisia kolmikkokoodeja 64. Selitä, mistä tämä johtuu. 6 p.

Yhteensä enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Koska emäksiä on neljä, erilaisia kodoneita on 43=64 (1 p.) Koska emäksiä on neljä, tarvitaan vähintään kolmen emäksen kodoni, jotta voidaan koodata 20 erilaista aminohappoa. (1 p.) Yhtä aminohappoa voi koodata useita kodoneita. (1 p.)

Useimmiten samaa aminohappoa koodaavista kodoneista kaksi ensimmäistä emästä ovat samat, mutta viimeinen vaihtelee. (1 p.) Jos yksi emäs vaihtuu mutaation seurauksena, aminohappo ei välttämättä vaihdu. (1 p.)

Kolme eri kodonia toimii translaatiossa lopetuskodoneina: TAA, TAG ja TGA. (1 p.) Ne eivät koodaa mitään aminohappoa. (1 p.)

Lisätietoa: Aminohappojen koodaus kodoneilla voi olla erilaista eri eliöillä. (1 p.)

4.3 Selitä, mitä aminohappoketjua seuraava lähetti-RNA:n emäsjärjestys vastaa: AUGAAAGACCCAUAG. Hyödynnä vastauksessasi taulukkoa 4.A. 4 p.

Yhteensä enintään 4 pistettä seuraavista:

Lähetti-RNA:n emäsjärjestys muodostuu mallijuosteesta emäspariperiaatteella. Siten koodaavan DNA:n taulukkoa voidaan käyttää korvaamalla tymiini urasiililla. (1 p.)

  • AUG = metioniini tai aloituskodoni (1 p.)

Seuraavista kolmesta oikein tulkitusta kodonista yhteensä 2 p. (kahdesta kodonista 1 p.):

  • AAA = lysiini
  • GAC = asparagiinihappo
  • CCA = proliini
  • UAG = lopetuskodoni (lopettaa translaation) (1 p.)

Tyypillinen virhe: Tehtävänannossa annettu lähetti-RNA:n emäsjärjestys on ensin käännetty mallijuosteen emäsjärjestykseksi, ja sen jälkeen emäsjärjestys on tulkittu tehtävän aineistossa olevan koodaavan juosteen taulukon avulla.

4.4 Tumallisten eliöiden kromosomeissa on DNA-ketjujen lisäksi histoneita. Pohdi, mikä merkitys histoneilla on kromosomien rakenteessa. 3 p.

Yhteensä enintään 3 pistettä seuraavista:

Histonit ovat proteiineja. / Histonit rakentuvat useasta erilaisesta proteiinista. (1 p.)

DNA-ketju kiertyy histonien ympärille (1 p.), jolloin muodostuu nukleosomeja. (1 p.)

Histonien avulla DNA-ketju saadaan lyhenemään ja pakkautumaan tiiviiksi kromosomeiksi. (1 p.)

Pakkautuminen on välttämätöntä, jotta tuman jakautuminen voi tapahtua. (1 p.)

Histonit suojaavat DNA:ta mutaatioilta (1 p.)

Histonit ovat osallisena transkription (epigeneettisessä) säätelyssä (asetylointi ja deasetylointi/metylaatio ja demetylaatio). (1 p.)

5. Syöksyhampaattomat norsut 15 p.

Tutustu aineistoon 5.A, joka käsittelee syöksyhampaattomia norsuja.

5.1 Selitä evoluution näkökulmasta, miten salametsästyksen aiheuttama syöksyhampaattomuuden yleistyminen on tapahtunut norsupopulaatiossa. 6 p.

Yhteensä enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Populaatiossa on alleelimuuntelua. (1 p.) Syöksyhampaattomuuden alleeli on jo ollut olemassa populaatiossa, mikä on mahdollistanut alleelin nopean yleistymisen. (1 p.) Populaatiossa on tapahtunut salametsästyksen seurauksena suuntaavaa valintaa (1 p.), joka on suosinut syöksyhampaattomuutta (1 p.). On tapahtunut ihmisen ohjaamaa valintaa. (1 p.) Tämä näkyy fenotyypin osuuksien muutoksina. (1 p.) Populaation alleelipooli on muuttunut, eli on tapahtunut muutos alleelien runsaussuhteissa. (1 p.) Syöksyhampaattomuus on vaikuttanut naaraspuolisten yksilöiden kelpoisuuteen positiivisesti. (1 p.) On tapahtunut mikroevoluutiota. (1 p.) Mikroevoluutio on yleensä hidasta, ja norsut lisääntyvät hitaasti, mutta syöksyhampaattomuuden yleistyminen on ollut poikkeuksellisen nopeaa. (1 p.)

5.2 Mikä aineiston 5.B kolmesta norsujen sukupuusta (A–C) esittää syöksyhampaattomuuden periytymistä, kun oletetaan, että sukupuun naaras numero 1 on syöksyhampaattomuuden aiheuttavan alleelin suhteen heterotsygootti? Perustele, miksi kaksi muuta sukupuuta eivät tule kyseeseen. 5 p.

Syöksyhampaattomuuden periytymistä kuvaa sukupuu B. (1 p.)

Sukupuu A ei tule kyseeseen, sillä syöksyhampaattomuuden alleeli on tehtävänannon mukaan koirailla letaali jo ennen syntymää. (1 p.) Siten koirasta numero 7 ei voisi olla olemassa, jos kyseessä olisi syöksyhampaattomuuden alleeli (1 p.)

Sukupuu C ei tule kyseeseen, sillä syöksyhampaattomuuden alleeli on dominoiva. Naaras numero 1 on tehtävänannon mukaan heterotsygootti, joten sen pitäisi olla syöksyhampaaton. / Naaras numero 5 ei voi olla syöksyhampaaton, jos sen molemmilla vanhemmilla on syöksyhampaat. (2 p.)

5.3 Pohdi, miten syöksyhampaattomuuden yleistyminen salametsästyksen seurauksena (aineisto 5.A) on voinut vaikuttaa populaation sukupuolijakaumaan ja yksilöiden kelpoisuuteen. 4 p.

Yhteensä enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Vaikutukset sukupuolijakaumaan:

Salametsästyksen aiheuttaman valintapaineen vuoksi syntyi enemmän naaraita kuin koiraita, sillä aiempaa suurempi osuus koiraista kuoli jo ennen syntymää. (1 p.)

Vaikutukset yksilöiden kelpoisuuteen, yhteensä enintään 3 pistettä seuraavista:

Koska koiraita syntyi vähemmän, väheni myös syntyneiden poikasten kokonaismäärä (1 p.) ja siten synnyttävien naarasyksilöiden kelpoisuus (1 p.). Populaatiossa jäljellä olevilla syöksyhampaallisilla koirailla on ollut tarjolla enemmän parittelukumppaneita, mikä on parantanut niiden kelpoisuutta. (1 p.) Koska norsut tarvitsevat syöksyhampaita ravinnon hankinnassa ja puolustautumisessa (1 p.), syöksyhampaattomien naaraiden kelpoisuus on ollut heikompi. (1 p.) Populaatioon vaikutti siten ristikkäinen valintapaine (trade off -tilanne). (1 p.)

Syöksyhampaattomuus vaikutti positiivisesti naaraiden kelpoisuuteen sisällissodan (salametsästyksen) aikana (1 p.), mutta metsästyksen loputtua syöksyhampaattomuudesta ei enää ole etua. (1 p.)

6. Ilmasto ja ekosysteemit 15 p.

6.1 Yhdistä aineiston 6.A valokuvat 1 ja 2 niitä vastaaviin aineiston 6.B ilmastodiagrammeihin A ja B. Perustele kummassakin tapauksessa, miksi kuva ja ilmastodiagrammi liittyvät toisiinsa. 5 p.

Valokuvien ja ilmastodiagrammien oikea yhdistäminen tuottaa yhteensä yhden pisteen:

  • 1 – B
  • 2 – A

Yhdistämisen voi perustella tunnistamalla kuvassa olevan ekosysteemin tai kuvassa olevia lajeja ja selittämällä ilmastodiagrammissa olevia kyseiseen ekosysteemin sopivia seikkoja esimerkiksi seuraavasti:

  • Kuvassa 1 näkyy tunturipaljakkaa/poroja. Tähän sopii ilmastodiagrammi B, jossa vuotuinen keskilämpötila on alhainen / jossa talvi on pitkä. (2 p.)
  • Kuvassa 2 on (metsä)kauris / jaloja lehtipuita / lehtoa (eteläistä lehtipuumetsää). Tähän sopii ilmastodiagrammi A, jossa kasvukausi on pitkä / jossa talvi on lyhyt ja lauha / jossa vuotuinen keskilämpötila on korkea. (2 p.)

6.2 Arvioi, kummassa aineistossa 6.A esitetyistä ekosysteemeistä hajotustoiminta on nopeampaa ja miten ympäristötekijät vaikuttavat hajotustoiminnan aktiivisuuteen maaperässä. 10 p.

Ekosysteemin 2 hajotustoiminta on nopeampaa. Tätä voi perustella esimerkiksi seuraavilla asioilla (2 p. / hyvin perusteltu kohta):

  • Korkea lämpötila edistää hajotustoimintaa, ja ekosysteemin 2 keskilämpötila on korkeampi.
  • Talvella hajotustoiminta voi olla hidasta, ja ekosysteemissä 1 talvi on pitkä. Toisaalta hajotus voi jatkua maaperässä, jos päällä on eristävää lunta.
  • Ekosysteemissä 2 perustuotanto on suurempaa (puita ja rehevää kasvillisuutta) kuin ekosysteemissä 1 (puutonta paljakkaa), jolloin hajotettavaa materiaalia muodostuu enemmän.
  • Ekosysteemissä 2 on paljon lehtipuita ja ruohovartisia kasveja. Näistä muodostuva materiaali on helpommin hajotettavaa kuin ekosysteemissä 1 esimerkiksi varvuista (puolukka, variksenmarja) muodostuva karike.
  • Ekosysteemin 2 ravinteikkaassa maaperässä on hajottajina esimerkiksi lieroja, ja siinä hajottajia on todennäköisesti enemmän, mikä nopeuttaa hajotustoimintaa.
  • Ekosysteemin 2 korkeamman vuotuisen keskilämpötilan ansiosta lierot ja muut vaihtolämpöiset hajottajaeläimet pysyvät suurimman osan vuodesta aktiivisina.
  • Hajotukseen tarvitaan riittävästi kosteutta. Kumpikaan paikoista ei ilmastodiagrammien perusteella ole kuiva, eli kosteus tuskin rajoittaa hajotustoimintaa.
  • Hajotukseen tarvitaan happea. Toisin kuin esim. soilla, happea on näissä molemmissa ekosysteemeissä saatavilla maaperässä.

7. Mikromuovi vesistöissä 15 p.

Viimeisten vuosikymmenten aikana tutkijat ovat havahtuneet siihen, että mikromuovin määrä vesiympäristöissä kasvaa jatkuvasti.

7.1 Selitä, mitä mikromuovi on ja miten sitä päätyy vesistöihimme. 5 p.

Mikromuovin määritelmä:

Mikromuovi on pienikokoista (alle 5 mm) muovia. (1 p.)

Mikromuovin päätyminen vesistöihin, yhteensä enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Osa mikromuovista on peräisin hammastahnan, kosmetiikan ja kuorintavoiteiden kaltaisiin tuotteisiin lisätyistä pienistä muovihelmistä. (1 p.) Mikromuovia irtoaa myös keinokuituisista vaatteista tai kengänpohjista (1 p.), liikenteestä (asfaltin bitumista, tiemerkinnöistä, autonrenkaista) (1 p.) sekä maaleista (1 p.).

Mikromuovia päätyy vesistöihin hulevesien tai valumavesien mukana (1 p.) ja vedenpuhdistamoilta (1 p.). Mikromuovia syntyy myös muovin hajotessa pienemmiksi osiksi meressä. (1 p.) UV-säteily edistää muovin hajoamista (1 p.).

7.2 Itämeren tutkijat selvittivät mikromuovin päätymistä katkoihin, jotka ovat pieniä äyriäisiä (kuva 7.A). Tehtiin koe, jossa tutkittiin erikokoisten katkojen ravinnon valintaa. Katkoja sisältäviin koeastioihin lisättiin luontaisen ravinnon lisäksi mikromuovikappaleita. Kokeen päätyttyä laskettiin katkojen syömän mikromuovin määrä (taulukko 7.B). Piirrä taulukon tuloksista pistediagrammi. Selitä, mitkä ovat kokeen keskeiset tulokset. 6 p.

Diagrammin piirtämisestä 4 pistettä (diagrammin tyyppi pistediagrammi 1 p., otsikko 1 p., akseleiden selitteet yht. 2 p.):

Kokeen keskeiset tulokset, yhteensä 2 pistettä:

Katkat ovat syöneet mikromuovia, joskin vähäisiä määriä (< 5 kpl/yksilö). (1 p.) Pienimmissä katkoissa mikromuovia ei ole (1 p.). Mikromuovin määrä katkayksilöissä lisääntyy yksilön koon kasvaessa (1 p.). Kokeen otoskoko on pieni, joten tulokseen voi vaikuttaa sattuma. (1 p.)

Tyypillinen virhe: X-akselin (katkan pituus) asteikko on epäjatkuva.

7.3 Pohdi, mitä haittaa mikromuovista voi olla vesistöjen eliöille ja eliöyhteisöille. 4 p.

Yhteensä enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Mikromuovi voi häiritä ruoansulatusta / tukkia suoliston (1 p.) ja siten pienentää eliön saaman energian määrää (1 p.).

Muovi voi sisältää haitallisia aineita (1 p.), kuten pehmenninaineita tai hormonihäiriköitä (1 p.), ja muoviin saattaa myös tarttua vesiympäristöstä haitallisia aineita (1 p.). Haitalliset aineet voivat vaikuttaa vesieliöiden lisääntymiseen tai aineenvaihduntaan. (1 p.)

Mikromuovit biokertyvät yksilöihin (1 p.) ja rikastuvat ravintoverkossa (1 p.) samoin kuin niiden sisältämät haitalliset aineet (1 p.). Siksi mikromuovit voivat vaikuttaa koko ravintoverkkoon. (1 p.)

8. Aivot ja aistit 15 p.

8.1

Valitse rakenteisiin 8.1.1–8.1.6 pudotusvalikon vaihtoehto, joka kuvaa parhaiten kyseistä rakennetta. Yhdistä kukin vaihtoehto vain yhteen rakenteeseen. Oikea vastaus 1 p., väärä vastaus 0 p., ei vastausta 0 p.

Jos olet aloittanut tehtävään vastaamisen, mutta et haluakaan jättää sitä arvosteltavaksi, poista vastauksesi valitsemalla pudotusvalikoista tyhjä rivi.

6 p.

Pisteitys: 1 p./rakenne

8.1.1 Aivolisäke 1 p.
  • toimii umpirauhasena, joka erittää useita hormoneja  (1 p.)
8.1.2 Aivorunko 1 p.
  • yhdistää aivot selkäytimeen  (1 p.)
8.1.3 Hippokampus 1 p.
  • sijaitsee isoaivoissa ja on keskeinen uusien asioiden muistamisessa  (1 p.)
8.1.4 Ohimolohko 1 p.
  • sijaitsee isoaivoissa ja vastaanottaa kuuloaistiin liittyviä hermoimpulsseja  (1 p.)
8.1.5 Pikkuaivot 1 p.
  • osallistuu liikkeiden koordinointiin ja hienosäätelyyn motorisen aivokuoren kanssa  (1 p.)
8.1.6 Takaraivolohko 1 p.
  • on tärkeä näköaistille, kun kuva muodostuu isoaivoissa  (1 p.)

8.2 Ihmisen makuaisti pystyy erottelemaan tuhansia erilaisia makuja. Pohdi, miksi esimerkiksi suklaajäätelön ja hampurilaisen syöminen johtaa erilaisen makuaistimuksen syntymiseen aivoissa. 9 p.

Yhteensä enintään 9 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Makujen aistiminen perustuu viiteen perusmakuun. (1 p.) Perusmakuja ovat suolainen, makea, hapan, karvas ja umami. (Kaikkien viiden perusmaun nimeäminen 1 p.) Hampurilaisessa maistuu esimerkiksi suola ja pihvin umami. (1 p.) Jäätelön sokeri saa aikaan makean maun. (1 p.) Makuaistin reseptorisolut reagoivat ruuan makuaineisiin, jotka voivat olla molekyylejä tai ioneja. (1 p.) Kielen eri osien herkkyydessä aistia perusmakuja voi olla eroja. (1 p.)

Reseptorisolut sijaitsevat makusilmuissa (1 p.), joita on kielen makunystyissä (1 p.). Reseptorisoluissa syntyy impulssi, joka etenee hermoja pitkin (1 p.) (iso)aivoihin (1 p.), jossa aistimus syntyy (1 p.). Makuaistimukseen vaikuttavat myös hajun (tuoksun) aistiminen (1 p.), ruuan lämpötila (1 p.), ruuan ulkonäkö (esim. väri) (1 p.) ja ruuan rakenne, joka aistitaan suussa tuntoaistin avulla (1 p.). Aiemmat kokemukset ja limbinen järjestelmä muokkaavat aistimusta. (1 p.)

Osa 3: 20 pisteen tehtävät

9. Joukkosukupuutot 20 p.

Maapallon historiassa on tapahtunut useita joukkosukupuuttoja. Yksi niistä tapahtui liitukauden lopulla, noin 66 miljoonaa vuotta sitten. Nykyään on käynnissä ns. kuudes joukkosukupuutto.

9.1 Suurin osa maapallon eliölajeista hävisi liitukauden lopulla tapahtuneessa joukkosukupuutossa. Pohdi, mitkä ympäristötekijät ja eliöiden ominaisuudet saattoivat vaikuttaa siihen, että eräät eläinryhmät, kuten dinosaurukset, kuolivat sukupuuttoon ja toiset, kuten nykyisten nisäkkäiden kantamuodot, selvisivät. Voit hyödyntää vastauksessasi aineistoja 9.A, 9.B ja 9.C. 10 p.

Hyvässä vastauksessa voi pohtia esimerkiksi seuraavia seikkoja (yhteensä 10 p.):

Erityisen alttiita sukupuuttoon kuolemiselle olivat suurikokoiset (1 p.) maalla elävät eläimet (1 p.), joiden oli vaikea hakeutua suojaan (1 p.) ja joiden oli vaikea löytää itselleen riittävästi ravintoa (1 p.) asteroiditörmäyksen jälkeen.

Suurikokoisten eläinlajien yksilömäärät ovat yleensä pieniä (1 p.) ja niiden lisääntymistahti on hidas (1 p.), joten niiden on vaikeampi korvata menetyksiä kuin pienikokoisten lajien (1 p.).

Myös sattumalla (1 p.) oli merkitystä, sillä koosta ja elintavoista riippumatta kaikki lajit, joiden levinneisyysalue rajoittui asteroidin törmäyskohdan välittömän vaikutuspiirin läheisyyteen, olivat erityisen alttiita sukupuuttoon kuolemiselle (1 p.).

Liitukaudella elävät nisäkkäät olivat pienikokoisia (1 p.), joten ne pystyivät hakeutumaan suojaan esimerkiksi maankoloihin (1 p.).

Nisäkkäät olivat tasalämpöisiä (1 p.), joten ne selviytyivät paremmin, kun lämpötila äkillisesti laski (1 p.).

Kuollutta ravinnoksi sopivaa materiaalia oli runsaasti tarjolla katastrofin jäljiltä. (1 p.) Siten ne eläimet, jotka kykenivät hyödyntämään raatoja ja hajoamassa olevaa eloperäistä materiaalia ravintonaan, olivat suotuisassa asemassa. (1 p.)

Toisaalta myös eräiden eläinten, kuten vaihtolämpöisten matelijoiden ja sammakkoeläinten, hidas aineenvaihdunta oli edullinen ominaisuus. (1 p.) Sellaiset lajit selvisivät vähäisemmällä määrällä ruokaa. (1 p.)

Vesiympäristöt (1 p.) tarjosivat paremmin suojaa ympäristökatastrofin vaikutuksia vastaan kuin kuivan maan habitaatit (1 p.).

Täyteen pistemäärään vaaditaan, että vastauksessa käsitellään sekä lajien katoamiseen että niiden säilymiseen liittyviä asioita.

9.2 Arvioi, mitkä ovat nykyiselle kuudennelle sukupuuttoaallolle tyypillisiä piirteitä. Hyödynnä vastauksessasi aineistoja 9.D ja 9.E. 10 p.

Hyvässä vastauksessa voi pohtia esimerkiksi seuraavia seikkoja (yhteensä 10 p.):

Kuten liitukauden lopulla, myös nykyään erityisen alttiita häviämiselle ovat suurikokoiset (1 p.), hitaasti lisääntyvät (1 p.) lajit. Alttiita häviämiselle ovat myös elinympäristönsä (1 p.) ja elintapojensa (esim. ravinto) (1 p.) suhteen pitkälle erikoistuneet lajit (1 p.) tai lajit, joiden levinneisyysalue on suppea (1 p.). Kaikkien selkärankaisryhmien sukupuuttonopeus on kiihtynyt viimeisten sadan vuoden aikana. (1 p.) Nisäkkäiden ja lintujen sukupuuttonopeus on suurempi kuin kalojen ja matelijoiden. (1 p.)

Toisin kuin liitukauden lopulla, nykyinen joukkosukupuutto ei ole luonnonvoimien vaan ihmisen aiheuttamaa. (1 p.) Ihmisen vaikutus voi olla suoraa, esimerkiksi vainoamista (metsästystä) (1 p.), ylikalastusta (1 p.) ja elinympäristöjen hävittämista (1 p.). Se voi olla myös epäsuoraa ja johtua siten esimerkiksi ilmastonmuutoksesta (1 p.) tai ympäristömyrkyistä (1 p.).

Ihmistoiminnan vaikutuksesta elinympäristöt pirstoutuvat (1 p.), jolloin eläimet eivät ihmisasutuksen, teiden ja ihmisen muun toiminnan vuoksi enää pääse yhtä helposti levittäytymään uusille, suotuisammille alueille (1 p.). Toisaalta ihmisen mukana leviävät vieraslajit (1 p.) ja taudinaiheuttajat (1 p.) voivat aiheuttaa alkuperäisten lajien kuolemisen sukupuuttoon.

Parhaiten säilyvät lajit, jotka pystyvät elämään ihmisen läheisyydessä tai ihmisen muokkaamissa ympäristöissä. (1 p.)

10. Lihaskudos 20 p.

Lihaskudokset ovat välttämättömiä esimerkiksi kehon osien liikkeen tuottamisessa, verenkierron ylläpidossa ja ruokasulan kuljettamisessa suolistossa.

10.1 Kuvaile, mitkä ovat sileän lihaskudoksen, poikkijuovaisen luustolihaskudoksen ja sydänlihaskudoksen tyypilliset piirteet. 9 p.

Yhteensä enintään 9 pistettä esimerkiksi seuraavista (3 p./lihaskudostyyppi):

Sileän lihaskudoksen solut ovat lyhyitä, sukkulamaisia (1 p.) ja yksitumaisia. (1 p.) Niiden toiminta on tahdosta riippumatonta (1 p.) ja autonomisen hermoston ja hormonien säätelemää (1 p.). Sileän lihaskudoksen solut työskentelevät väsymättä, ja usein ne ovat hitaita. (1 p.) Sileää lihaskudosta on esimerkiksi silmien rakenteissa, verisuonten seinämissä, ruoansulatuselimistössä, virtsarakon, virtsateiden ja sukuelinten ympäristössä ja ihon karvankohottajalihaksissa. (esimerkistä 1 p.) Sileä lihaskudos ei kiinnity luihin. (1 p.)

Poikkijuovaisen luustolihaskudoksen solut ovat suuria, pitkiä, lieriömäisiä (1 p.) ja monitumaisia. (1 p.) Järjestäytynyt sarkomeerirakenne antaa niille juovaisen ulkonäön. (1 p.) Ne supistuvat tahdonalaisesti (1 p.) ja väsyvät nopeasti (1 p.). Ne kiinnittyvät yleensä luihin. (1 p.)

Sydänlihaskudosta on vain sydämessä. (1 p.) Sen solut ovat poikkijuovaisia, haaroittuneita (1 p.) ja yksitumaisia. (1 p.) Sydänlihaskudoksen toiminnan säätely on tahdosta riippumatonta (1 p.) ja autonomisen hermoston ja hormonien säätelemää (1 p.). Sydänlihaskudoksen solut työskentelevät väsymättä. (1 p.)

Eri oppikirjoissa sydänlihaskudoksen tumien lukumäärästä on ristiriitaisia tietoja. Tämän vuoksi hyväksytään, jos vastauksessa sydänlihaskudoksen solujen sanotaan olevan ”yksitumaisia”, ”yksi- tai kaksitumaisia”, tai ”yksi- tai monitumaisia”.

10.2 Selitä, mitä poikkijuovaisen luustolihaksen solussa tapahtuu sen supistuessa. Voit hyödyntää vastauksessasi kuvaa 10.A. 9 p.

Yhteensä enintään 9 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Hermoimpulssi saapuu motorisen hermoston (1 p.) hermosolun viejähaarakkeen (1 p.) päätelevyyn/hermo-lihasliitokseen/synapsiin (1 p.). Hermo-lihasliitoksen välittäjäaineena toimii asetyylikoliini. (1 p.)

Lihassolujen aktiini ja myosiini ovat proteiineja (1 p.), jotka muodostavat sarkomeereja (1 p.). Hermoimpulssin saapuminen johtaa kalsiumionien vapautumiseen lihassoluissa. (1 p.) Tämä johtaa aineiston kuvassa 10.A näkyvien aktiini- ja myosiinisäikeiden vetäytymiseen toistensa lomaan. (1 p.) Tähän kuluu ATP-energiaa. (1 p.) Seuraa sarkomeerirakenteen lyheneminen. (1 p.) Tämä puolestaan johtaa lihassolun (motoristen yksiköiden) supistumiseen. (1 p.) Kun lihaksen solut lyhenevät, koko lihas lyhenee. (1 p.)

10.3 Luustolihas voi supistua joko kokonaan tai vain osittain. Pohdi, miten osittainen supistuminen tapahtuu. 2 p.

Yksittäinen luustolihassolu supistuu ”kaikki-tai-ei-mitään” -periaatteella. (1 p.) Aivot säätelevät sitä, kuinka suuri osa lihaksen lihassoluista supistuu. (1 p.) Tämä taas vaikuttaa siihen, kuinka paljon koko lihas supistuu. (1 p.) Vastavaikuttajalihas rajoittaa lihaksen supistumista. (1 p.)

11. Täydellisen joulukuusen jalostaminen 20 p.

11.1

Ovatko seuraavat aineistoon 11.A liittyvät väittämät oikein vai väärin? Oikea vastaus 1 p., väärä vastaus 0 p., ei vastausta 0 p.

Jos olet aloittanut tehtävään vastaamisen, mutta et haluakaan jättää sitä arvosteltavaksi, valitse jokaisessa osatehtävässä 11.1.1–11.1.4 vaihtoehto ”En vastaa” ja tyhjennä vastauskentät 11.2–11.4.

4 p.

11.1.1 Luonnosta löytyneiden kauniiden yksilöiden lisääminen ja viljely joulukuusiksi on esimerkki valintajalostuksesta. 1 p.
  • Oikein  (1 p.)
11.1.2 Viljeltyjen joulukuusien leikkaaminen tuuheiden ja runsasoksaisten puiden kasvattamiseksi on valintajalostusta. 1 p.
  • Väärin  (1 p.)
11.1.3 Korkealaatuiseksi sahatavaraksi kasvatettavat harvaoksaiset kuuset ovat esimerkki heteroosista. 1 p.
  • Väärin  (1 p.)
11.1.4 Aineistossa 11.A selitetty kuusen lisääminen solukkoviljelmissä on esimerkki geenitekniikan käyttämisestä jalostuksessa. 1 p.
  • Väärin  (1 p.)

11.2 Pohdi, miksi tutkijat lisäsivät luonnosta löytynyttä tuuheaoksaista kuusta solukkoviljelmän avulla eivätkä kasvattamalla uusia puita tuuheaoksaisesta emopuusta kerätyistä siemenistä. 5 p.

Solukkoviljelyn avulla tuotetaan yksilöitä, jotka ovat klooneja (1 p.) eli ne ovat geneettisesti identtisiä (1 p.). Tällöin ne kaikki ilmentävät haluttua ominaisuutta. (1 p.) Siemenet muodostuvat (risti)pölytyksen kautta (1 p.), jolloin puolet geeneistä on toiselta puuyksilöltä (1 p.). Tuulipölytteisyys osaltaan tehostaa kuusen ristipölytystä. (1 p.) Tällöin siemenestä kasvavat yksilöt eivät välttämättä ole tuuheaoksaisia (eivät ilmennä haluttua ominaisuutta). (1 p.)

11.3 Tutkijat kasvattivat solukkoviljelmää kasvatusalustalla, johon oli lisätty ravinteita, glukoosia ja kasvihormoneja. Selitä, mikä merkitys näillä aineilla on solukkoviljelmässä. 3 p.

Pisteitys: 1 p./aine

Ravinteita tarvitaan, kun solukkoviljelmän solut jakautuvat ja muodostuu uutta biomassaa. (1 p.)

Glukoosi toimii jakautuvien solujen energianlähteenä / orgaanisten molekyylien synteesissä hiilenlähteenä. (1 p.)

Solukkoviljelmän solut ovat erilaistumattomia. Hormonien avulla ne saadaan erilaistumaan, eli muodostuu juuret, varsi ja lehtiä (kokonainen kasvi). (1 p.)

11.4 Kuvaile, millä tavoin tuuheaoksaisia joulukuusia voitaisiin kehittää haploidiajalostuksella. 8 p.

Yhteensä enintään 8 pistettä seuraavista:

Jos tuuheaoksaisia joulukuusia kehitetään haploidijalostuksen avulla, kuusen siitepölyhiukkasia (1 p.) kasvatetaan kasvatusalustalla (1 p.). Siitepölyhiukkaset ovat haploideja. (1 p.)

Kasvihormonien avulla (1 p.) alustalla saadaan erilaistumaan alkioita (1 p.). Alkioista kasvaa haploideja taimia. (1 p.) Tällöin kaikki alleelit ilmentyvät yksilöissä. (1 p.) Yksilöistä valitaan ne, jotka ilmentävät tuuheaoksaisuutta. (1 p.)

Kromosomisto voidaan kaksinkertaistaa (1 p.) kolkisiinin avulla (1 p.). Kolkisiini estää tumasukkulan muodostumisen (1 p.), jolloin saadaan diploideja yksilöitä (1 p.). Näillä yksilöillä kaikki alleeliparit ovat homotsygoottisia tuuheaoksaisuuden suhteen. (1 p.)