Hyvän vastauksen piirteet: FI – Biologia

Yhteensä enintään 7 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Miksi lehdet kääntyvät valon tulosuuntaa kohti:

• Jotta valoa tulisi lehden pinnalle mahdollisimman paljon (1 p.), lehden tulee olla kohtisuorassa valonlähteeseen nähden (1 p.).
• Valon määrän kasvaessa fotosynteesin teho nousee. (1 p.)

Mihin valoa tarvitaan lehdissä:

• Lehtien soluissa on runsaasti viherhiukkasia eli kloroplasteja (1 p.), joiden sisältämä lehtivihreä (1 p.) ottaa talteen valoenergiaa, jotta fotosynteesi voisi toimia (1 p.).
• Valoenergiaa tarvitaan, jotta fotosynteesissä vettä voidaan hajottaa (1 p.) vetyioneiksi (protoneiksi), elektroneiksi ja hapeksi (1 p.). Elektroninsiirtoketjussa valoenergian avulla muodostuu protonigradientti (1 p.) ja lopulta energia päätyy ATP:hen ja vedynsiirtäjiin (NADPH) (1 p.), joita käytetään hiilidioksidin sidontareaktioissa (1 p.).

Enintään 3 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Ilmarakojen kautta fotosynteesin toinen lähtöaine hiilidioksidi pääsee lehden sisälle (1 p.) ja fotosynteesin lopputuote happikaasu pääsee poistumaan lehdestä (1 p.).
• Ilmarakojen avulla säädellään myös veden haihtumista lehdestä. (1 p.)
• Jos kasvi kärsii kuivuudesta, ilmarakoja suljetaan, jotta veden haihtuminen vähenisi. (1 p.) Samalla kuitenkin hiilidioksidin pääsy lehteen hidastuu, jolloin fotosynteesi heikkenee. (1 p.)

Enintään 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Lehtien pintaa peittää vahoista koostuva kutikula, joka läpäisee heikosti kaasuja ja vettä (1 p.).
• Kutikulan tarkoituksena on vähentää veden haihtumista niin, että haihtuminen tapahtuu ilmarakojen kautta, jolloin se on säädeltyä. (2 p.)
• Puolukka kasvaa kuivemmilla paikoilla kuin mustikka, minkä vuoksi se tarvitsee lehtiinsä paksun vahakerroksen. (1 p.).
• Puolukan lehdet ovat ainavihantia. Paksu kutikula suojaa niitä talvella pakkaskuivumiselta. (2 p.)
• Mustikka kasvaa suojaisilla ja kosteilla paikoilla metsän pohjakerroksessa, minkä vuoksi ohut vahakerros riittää veden haihtumisen rajoittamiseen (1 p.).
• Mustikan lehdet putoavat syksyllä, joten niiden ei tarvitse kestää pakkaskuivumista. (2 p.)

Enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Sekä typpeä että fosforia on lannoitteessa kasville käyttökelpoisessa muodossa. (1 p.)
• Kasvit ottavat typpeä ammonium \mathrm{\left(NH_4^+\right)}(1 p.) - ja nitraatti \mathrm{\left(NO_3^-\right)} -muodossa (1 p.).
• Kasvit ottavat fosforin fosfaattimuodossa \mathrm{\left(PO_4^{3-}\right)}. (1 p.)
• Lannoitteessa on myös veteen liukenematonta fosforia, jota kasvit eivät pysty suoraan käyttämään. (1 p.)
• Lannoitteissa olevien ravinteiden lisäksi kasvi saa typpeä ja fosforia myös maaperän mikrobien toiminnan vuoksi. (1 p.)
• Hajottajat muokkaavat maaperän orgaanisia typpiyhdisteitä ammoniumioneiksi (ammoniakiksi). (1 p.) Maaperässä voi olla myös typensidontabakteereita, jotka pystyvät ottamaan typpeä (N₂) ilmasta ja muuttamaan sen kasveille käyttökelpoiseen muotoon. (1 p.)
• Hajottajat muokkaavat myös orgaaniset fosforiyhdisteet fosfaatiksi. (1 p.)
• Kasvit ottavat typen ja fosforin veteen liuenneessa muodossa. (1 p.)
• Kasvi ottaa ravinneioneja juurisolun solukalvon läpi pumppujen ja kanavien avulla. (1 p.)

Typpeä sisältävät biomolekyylit (enintään 3 pistettä):

• Typpi on tärkeä osa etenkin proteiinien rakennetta. (1 p.)
• Typpeä on jokaisessa aminohapossa. (1 p.)
• Typpeä on lehtivihreämolekyyleissä. (1 p.)
• Pieniä määriä typpeä on myös nukleiinihappojen rakenteissa (1 p.), ATP-molekyyleissä (1 p.) ja vedynsiirtäjissä (1 p.).

Fosforia sisältävät biomolekyylit (enintään 3 pistettä):

• Fosforia on nukleiinihappojen rakenteessa (DNA:ssa tai RNA:ssa). (1 p.)
• ATP-molekyyleissä (myös ADP, AMP) (1 p.), vedynsiirtäjissä (1 p.) ja kalvorakenteiden fosfolipideissä on fosforia. (1 p.)
• Fosforia käytetään myös proteiinien säätelyssä (fosforylaatio). (1 p.)

Kalium (2 pistettä esimerkiksi seuraavista):

• Kalium on yksi pääravinteista, joita tarvitaan kasvuun. (1 p.)
• Kalium on ionimuodossa (1 p.) liuenneena solulimassa (1 p.).
• Kalium pitää yllä solujen osmoottista painetta (1 p.) ja säätelee solukalvon sähköistä varausta (1 p.).

Rikki (2 pistettä esimerkiksi seuraavista):

• Rikkiä on pieniä määriä proteiineissa (1 p.) tiettyjen aminohappojen osana (1 p.).
• Rikkiä sisältäviä aminohappoja ovat kysteiini ja metioniini (1 p.)
• Rikkiä tarvitaan proteiinien rikkisilloissa (1 p.) molekyylien rakenteen lujittamiseen (1 p.).
• Rikkiä käytetään lipidien valmistamisessa (1 p.) ja biokemiallisten reaktioiden säätelyssä (1 p.).

Enintään 11 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Sisäänhengitys tapahtuu hengityslihasten avulla. (1 p.) Sisäänhengityksessä pallea (1 p.) ja ulommat kylkivälilihakset (1 p.), supistuvat, jolloin rintaontelo laajenee. Muodostuvan alipaineen vuoksi ilmaa virtaa keuhkoihin. (1 p.)
• Happi kulkeutuu suun tai nenäontelon kautta henkitorveen. (1 p.)
• Henkitorvesta happi kulkeutuu keuhkoputkien (1 p.) kautta keuhkoihin (1 p.), joissa on keuhkorakkuloita eli alveoleja (1 p.).
• Keuhkorakkuloissa happi siirtyy verenkiertoon diffuusion välityksellä (1 p.) korkeammasta osapaineesta matalampaan (1 p.). Hiussuonista veri siirtyy aluksi keuhkolaskimoon (1 p.) ja siitä sydämen kautta muualle elimistöön.
• Veressä happi kulkeutuu pääasiassa punasolujen hemoglobiiniin sitoutuneena. (1 p.)
• Happi siirtyy kohdesoluihin diffuusion välityksellä (1 p.), ja sitä käytetään soluhengityksessä (1 p.).

Uloshengitykseen liittyvistä vaiheista ja rakenteista ei kerry pisteitä.

Enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Korkealla vuoristossa ilmanpaine on alhaisempi kuin merenpinnan tasolla eli ilma on ”ohutta”. (1 p.) Mitä korkeammalle mennään, sitä matalampi on ulkoilmassa olevan hapen osapaine. (1 p.)
• Korkealla hapen osapaineen ero alveolin ja laskimoveren välillä on huomattavasti pienempi kuin merenpinnan tasossa. (1 p.)
• Tämän seurauksena mitä korkeammalle mennään, sitä työläämpää elimistön on saada riittävästi happea keuhkoihin ja verenkiertoon. (1 p.)
• Elimistö pyrkii kompensoimaan liian vähäistä hapensaantia kiihdyttämällä hengitystahtia. (1 p.)
• Veren happi-hiilidioksiditasapaino voi järkkyä. (1 p.)
• Pitkään vuoristossa oleskelevilla veren punasolujen määrä (hemoglobiiniarvo) voi kasvaa, mikä auttaa elimistöä saamaan riittävästi happea. (1 p.)

Enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Lähetti-RNA (esiaste-RNA) muodostuu tumassa tapahtuvassa transkriptiossa (1 p.) DNA:n (mallijuosteen) emäsjärjestyksen perusteella (1 p.). Esiaste-RNA:sta muodostuu silmukoinnin tuloksena lopullinen lähetti-RNA. (1 p.) Geenin sisältämä informaatio siirtyy lähetti-RNA:n mukana solulimaan. (1 p.)

Ribosomin pinnalla tapahtuvassa translaatiossa (1 p.) informaatio luetaan emäskolmikoina (kodoneina) (1 p.). Proteiineihin tarvittavat aminohapot ovat kiinnittyneet siirtäjä-RNA:han. (1 p.) Siirtäjä-RNA:n antikodoni tunnistaa lähetti-RNA:n kodonin (1 p.), ja aminohappo liittyy osaksi translaatiossa muodostuvaa aminohappoketjua (1 p.).

Enintään 9 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Mikro-RNA:t ovat lyhyitä (noin 20–22 nukleotidin mittaisia) RNA-molekyylejä (1 p.), joita koodaavat geenit sijaitsevat tumassa (1 p.). Mikro-RNA:t toimivat proteiinisynteesissä säätelevänä tekijänä. (1 p.) Mikro-RNA sitoutuu tiettyyn lähetti-RNA-molekyyliin (1 p.), jos molekyylien emäsjärjestykset vastaavat toisiaan (1 p.). Tällöin lähetti-RNA:n sitoutuminen ribosomiin estyy (tai lähetti-RNA hajotetaan). (1 p.) Sitoutumisen seurauksena proteiinisynteesi estyy (1 p.) tai hidastuu (1 p.).

RNA-viruksilla RNA-molekyylin emäsjärjestys koodaa proteiineja (1 p.), joita syntetisoidaan isäntäsolussa (1 p.). Jos virus on yksijuosteinen, RNA voi toimia suoraan lähetti-RNA:na. (1 p.) Negatiivisilla yksijuosteisilla RNA-viruksilla virusgenomi pitää ensin kääntää lähetti-RNA:ksi. (1 p.) Retroviruksilla käänteiskopioijaentsyymi tekee viruksen perimästä DNA:ta (1 p.), joka liittyy isäntäsolun perimään (1 p.). Virus kaappaa isäntäsolun proteiinisynteesin, joka alkaa tuottaa viruksen RNA:n koodaamia proteiineja. (1 p.) Viruksen perimän liittyminen isäntäsolun perimään voi häiritä isäntäsolun omaa proteiinisynteesiä. (1 p.)

Hyönteisten merkitys ravintoverkoissa, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Hyönteiset vaikuttavat ravintoverkkoon usealla (trofia)tasolla. (1 p.)
• Hyönteiset toimivat pölyttäjinä (1 p.) ja auttavat siten kasveja lisääntymään (1 p.).
• Hyönteiset syövät kasviainesta (ovat herbivoreja). (1 p.)
• Hyönteiset syövät myös puuainesta (1 p.) sekä eläinten raatoja ja ulosteita (1 p.) ja edistävät siten hajottajien toimintaa (1 p.).
• Petohyönteiset syövät pieniä eläimiä, kuten muita hyönteisiä. (1 p.)
• Hyönteiset ja niiden toukat ovat ravintoa monille muille eliöille. (1 p.)
• Hyönteiset voivat olla myös loisia (parasiittejä). (1 p.)

Hyönteisten merkitys ihmisen näkökulmasta, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Hyödyt:

• Hyönteiset pölyttävät ihmisten viljelykasveja (1 p.) ja tuottavat samalla ekosysteemipalveluita (1 p.).
• Hyönteisiä hyödynnetään biologisessa torjunnassa. (1 p.)
• Hyönteiset ovat hyvä proteiinin lähde, ja niillä voi olla tulevaisuudessa suuri merkitys ihmisravintona. (1 p.)
• Eräät hyönteiset tuottavat erityisiä hyödykkeitä, kuten hunajaa ja mehiläisvahaa sekä silkkikuitua. (Esimerkeistä 1 p.)
• Hyönteisiä, erityisesti banaanikärpäsiä, hyödynnetään tieteellisissä tutkimuksissa. (1 p.)
• Raadonsyöjähyönteisiä voidaan hyödyntää rikos- ja kuolinsyytutkinnassa. (1 p.)
• Eräitä hyönteisiä pidetään lemmikkeinä. (1 p.)

Haitat:

• Tuhohyönteiset voivat aiheuttaa suurta vahinkoa viljelyksille. (1 p.) Hyönteisten joukossa on myös elintarvike- (1 p.) ja vaatetuholaisia (1 p.) sekä metsä- ja puuntuhoajia (1 p.).
• Verta imevät hyönteiset voivat toimia loiseliöiden väli-isäntinä (1 p.) ja levittää ihmisiin ja kotieläimiin tauteja (1 p.), kuten malariaa, unitautia ja pilkkukuumetta (esimerkeistä 1 p.).
• Hyönteisten (esim. ampiaisten) pistot voivat aiheuttaa allergisia reaktioita. (1 p.)

Hyvässä vastauksessa käsitellään sekä hyötyjä että haittoja, joita hyönteiset tuottavat ihmiselle.

Havainnollisista lajiesimerkeistä saa osatehtävässä 9.3 enintään 2 pistettä (1 piste/esimerkkilaji).

Tyypillinen virhe: Vastauksessa käsitellään punkkeja tai hämähäkkejä, jotka eivät kuulu hyönteisiin.

Pisteitys:

• Vastauksessa on nimetty kolme hormonia, joita aineistosta 10.A valitut kolme umpirauhasta erittävät. (3 x 1 p.)
• Vastauksessa on luonnehdittu lyhyesti, millaisia aineenvaihdunnan muutoksia kyseiset hormonit saavat aikaan. (3 x 2 p.)

Vastauksessa voidaan käsitellä esimerkiksi seuraavia hormoneja:

• Aivolisäke: antidiureettinen hormoni (ADH), follitropiini (follikkelia stimuloiva hormoni), lutropiini (luteinisoiva hormoni) ja kasvuhormoni.
• Kilpirauhanen: kilpirauhashormoni (tyroksiini) ja kalsitoniini.
• Lisämunuainen: adrenaliini, noradrenaliini, kortisoli ja aldosteroni.
• Haima: insuliini ja glukagoni.
• Munasarja: estrogeeni ja keltarauhashormoni (progesteroni).

Jos vastauksessa käsitellään yksittäisen umpirauhasen kohdalla useaa hormonia, näistä vain ensimmäinen huomioidaan arvostelussa.

Jos hormoni on yhdistetty väärään umpirauhaseen, sen vaikutuksen luonnehdinnasta ei kerry pisteitä.

Hormonien siirtyminen verenkierrossa, enintään 3 pistettä:

Rasvaliukoisilla hormoneilla on kuljettajaproteiineja (1 p.), esimerkiksi albumiinia (1 p.), joihin sitoutuneena ne kuljetetaan veriplasmassa (1 p.). Vesiliukoiset hormonit kuljetetaan plasmaan liuenneena. (1 p.)

Reseptoreiden toiminta, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Rasvaliukoiset hormonit pääsevät suoraan solukalvon läpi (1 p.) diffuusion avulla (1 p.), ja niiden reseptorit ovat solulimassa (1 p.) tai tumassa (1 p.). Vesiliukoiset hormonit eivät pääse suoraan solukalvon läpi. (1 p.) Vesiliukoisilla hormoneilla reseptorit ovat solukalvolla. (1 p.) Vesiliukoisen hormonin sitoutuessa reseptoriin käynnistyy ketjureaktio, jossa muodostuu toisiolähetti. (1 p.) Toisiolähetti kuljettaa viestiä solun sisällä. (1 p.)

Enintään 3 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Hormonit säätelevät geenien aktiivisuutta (1 p.) toimimalla säätelytekijöinä (transkriptiofaktoreina) geenin säätelyalueella (1 p.). Hormonit voivat sekä estää että edistää geenin ilmenemistä (1 p.), mikä vaikuttaa translaatiossa syntyvän proteiinin (esimerkiksi entsyymin) määrään (1 p.). Hormonit voivat vaikuttaa myös suoraan solussa jo olevien entsyymien toimintaan (1 p.), tai saada aikaan esimerkiksi ionikanavien avautumista solussa. (1 p.)

Enintään 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Tumansiirtotekniikassa eli tumansiirtokloonauksessa (1 p.) yksilön hedelmöittymättömän (1 p.) munasolun tuma poistetaan (1 p.) ja sen tilalle munasoluun siirretään toisen yksilön solun tuma (1 p.).
• Tumansiirron jälkeen munasolu aktivoidaan esimerkiksi sähkövirran avulla jakautumaan (1 p.) ja alkio siirretään kasvamaan sijaisemon kohtuun (1 p.), jossa se jatkaa kehitystään normaalin alkion tavoin synnytykseen asti (1 p.).
• Syntyvä yksilö ei ole täydellinen klooni, sillä mitokondriot peritään äidiltä munasolun mukana. (1 p.)
• Kloonaus voidaan tehdä myös käyttämällä jakautuvia soluja (esim. sidekudossoluja, rasvasoluja, ihosoluja). (1 p.) Solut ohjelmoidaan kantasoluiksi. (1 p.) Kantasolu siirretään hedelmöitymättömään munasoluun, josta tuma on poistettu. (1 p.) Alkionkehitys käynnistetään kemiallisesti. (1 p.)
• Kloonaus voidaan tehdä myös jakamalla alkio kehityksen varhaisessa vaiheessa osiin. (1 p.)

Enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Kasvien kloonaaminen on lähtökohtaisesti helpompaa (1 p.), sillä monet kasvit kloonautuvat luonnostaan suvuttoman lisääntymisen kautta (1 p.). Nisäkkäät puolestaan eivät lisäänny luonnostaan suvuttomasti. (1 p.)
• Kasveja voidaan kloonata helposti solukkoviljelyn avulla (1 p.), eli kasvattamalla klooneja solukkopaloista kasvihormonien avulla (1 p.).
• Nisäkkäiden yksilönkehityksen edetessä kantasolut menettävät melko nopeasti monikykyisyytensä, minkä jälkeen niitä ei voi hyödyntää kloonaamiseen. (1 p.)
• Geenien leimautuminen (1 p.) on nisäkkäillä esiintyvä epigeneettinen ilmiö, jolla tarkoitetaan sitä, että geenin ilmentyminen riippuu siitä, onko geeni periytynyt isän vai äidin puolelta (1 p.). Jos kloonatulta nisäkkään alkiolta puuttuu toisen vanhemman puolelta tuleva perimä, tietyt geenit eivät ehkä ilmenny eikä alkio tällöin pysty kehittymään normaalisti. (1 p.)
• Nisäkkäiden kasvu tuotantoikäisiksi kestää yleensä kauemmin kuin kasvien. (1 p.)
• Jos kloonattava yksilö on isokokoisempi kuin sijaisemo, jonka kohtuun alkio siirretään, luonnollinen synnytys voi olla vaikeaa poikasen ison koon takia. (1 p.)
• Nisäkkäiden kloonaaminen on teknisesti vaativaa, ja siihen tarvitaan laboratorio-olosuhteet. (1 p.)
• Kloonaaminen on kallista, joten se ei ole taloudellisesti kannattavaa nykymenetelmillä. (1 p.)
• Nisäkkäiden kloonaamiseen liittyy suurempia eettisiä ongelmia kuin kasvien kloonaamiseen. (1 p.)

Enintään 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Kloonaustekniikoita käyttämällä voidaan tuottaa geneettisesti identtisiä kopioita yksilöistä, joilla on tiettyjä haluttuja ominaisuuksia. (1 p.) Esimerkkejä tällaisista ominaisuuksista ovat lihan- tai maidontuotantokyky, kylmänsietokyky ja kilpahevosten tapauksessa juoksunopeus. (Esimerkeistä enintään 2 p.)
• Kloonaamista voidaan hyödyntää uhanalaisten kotieläinrotujen (1 p.) ja uhanalaisten luonnonvaraisten nisäkkäiden suojelemisessa (1 p.). On mahdollista, että tulevaisuudessa kloonaustekniikoita hyödyntämällä saatetaan onnistua palauttamaan jopa sukupuuttoon kuolleita nisäkäslajeja, kuten mammutteja. (1 p.)
• Kloonaamista hyödynnetään tieteellisissä tutkimuksissa esimerkiksi tautimallieläimillä. (1 p.)
• Kloonaamista yritetään hyödyntää kaupallisesti kuolleen lemmikkieläimen ”säilyttämisessä”. (1 p.)

Enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

• Kloonatuilla nisäkkäillä esiintyy usein kehityshäiriöitä ja sairauksia (1 p.), joten niiden elämänlaatu voi olla heikompi (1 p.) ja elinikä lyhyempi (1 p.).
• Kloonaamiseen liittyy syntymättömiä yksilöitä, joilla on oikeuksia. (1 p.)
• Kloonaamiseen tarvitaan munasolun luovuttajia ja sijaisemoja, joille aiheutuu turhaa rasitusta. (1 p.)
• Ihmiset haluavat kloonauttaa lemmikkejään, koska he toivovat, että kloonattu yksilö olisi samanlainen kuin entinen lemmikki. Toiveet eivät kuitenkaan täyty, sillä lemmikin ominaisuudet eivät johdu pelkästään perimästä. (1 p.) Kloonaaminen ei voi luoda uudelleen entisen lemmikin elämänkokemuksia ja muita tekijöitä, joista eläinyksilön ”persoonallisuus” muodostui. (1 p.)
• Laajamittainen kloonaaminen vähentäisi geneettistä monimuotoisuutta. (1 p.)
• Mikäli ihmisten kloonaaminen tulevaisuudessa onnistuisi, se voisi johtaa ”rodunjalostukseen” eli eugeniikkaan. (1 p.)