Beskrivningar av goda svar: SV – Biologi

(Arterna på bilderna är gädda, fjällhöstmätare, tuvull, fjälluggla och järv.)

Sammanlagt 5 poäng till exempel av följande:

En telomer är ett område som finns i ändan av en kromosom. (1 p.) Telomerens DNA består av repetitiva sekvenser (saknar gener). (1 p.) Då cellen förbereder sig för att dela sig kan inte DNA-polymeraset kopiera den sista biten av strängen. (1 p.) Telomeren blir kortare för varje celldelning. (1 p.)

Telomeren skyddar de kodande delarna, som kopieras i sin helhet. (1 p.) Om telomeren blivit för kort kan kopieringen av de kodande områdena störas. (1 p.) Celldelningen kan störas och organismen kan till slut dö. (1 p.) Förkortningen av telomererna kan leda till apoptos i cellen. (1 p.) Förkortningen av telomererna har också kopplats samman med vissa sjukdomar. (1 p.)

Enzymet telomeras, som finns i cellerna, kan förlänga telomererna (hos de flesta flercelliga organismer är enzymet endast aktivt i könscelllinjen). (1 p.) Telomerasenzymet fungerar även i cancerceller. (1 p.) Därför kan cancerceller föröka sig okontrollerat. (1 p.)

Även om telomererna blir kortare med åldern inverkar många faktorer på den maximala livslängden. (1 p.)

Strukturerna 1–3 på bild 3.A är:

1. Det yttre och inre membranet (ytter- och innermembranet) (1 p.)
2. Tylakoider / tylakoidmembran (1 p.)
3. Stroma (1 p.)

Sammanlagt högst 7 poäng av följande:

Bildning av ATP (3–4 poäng):

ATP bildas i tylakoidmembranet (1 p.) under fotosyntesens ljusreaktioner (1 p.). Då ljusenergin träffar klorofyllmolekylerna som finns i tylakoidmembranet exciteras de. (1 p.) Då excitationsläget faller samman används en del av energin för att bygga upp ATP-molekyler. (1 p.) ATP bildas i ATPas-proteinstrukturen (1 p.), som vid katalysen utnyttjar den protongradient (1 p.) som uppkommer mellan tylakoidmembranets inre sida och stroman (1 p.). ATP bildas då en fosfatdel (Pi) fogas till ADP. (1 p.) ATPaset sitter i tylakoidmembranet (1 p.) och ATP finns fritt i stroman (1 p.).

Bindning av koldioxid (3–4 poäng):

Bindning av koldioxid sker i kloroplastens stroma (1 p.) där mörkerreaktionernas (Calvincykelns) (1 p.) enzym (RuBisCo) (1 p.) binder CO₂ till en organisk förening (1 p.). Efter att koldioxiden bundits bildas glukos. (1 p.) För detta behövs ATP (1 p.) och vätetransportörer (NADPH) (1 p.).

Sammanlagt 5 poäng av följande:

Det är möjligt att det i det grumliga vattnet i en eutrofierad sjö endast finns lite ljus för fotosyntesen (1 p.), men vattenpesten växer nära ytan där den får tillräckligt med ljus (1 p.). I vattnet i en eutrofierad sjö finns rikligt med koldioxid (1 p.) vilket främjar fotosyntesen och tillväxten.

Det kommer in extra näringsämnen i en eutrofierad sjö med gödselmedel som rinner ut i sjön (extern belastning) eller genom inre belastning. (1 p.) Huvudnäringsämnena (makronäringsämnena) (1 p.) och bland dem speciellt kväve och fosfor är viktiga (1 p.). Med hjälp av dessa framställer vattenpesten de proteiner, kolhydrater, färgpigment, fettämnen och nukleinsyror (1 p. för exempel) som den behöver för att upprätthålla sin fotosyntes och tillväxt.

Solen värmer speciellt ytvattnet så att temperaturen är lämplig för fotosyntesen/tillväxten. (1 p.) Strömmarna i sjöar är svaga och förhållandena är stabila (1 p.), och ett lämpligt pH (1 p.) främjar en snabb fotosyntes.

Sammanlagt 10 poäng till exempel av följande:

I hawaiifinkarnas fall är det frågan om adaptiv radiation (1 p.), det vill säga att finkarna har spridit sig till olika delar av ögruppen och snabbt utvecklats till nya arter (1 p.). Finkarnas stamform spred sig till en ny miljö (1 p.) där det sedan tidigare fanns få konkurrenter (1 p.). Därmed kunde finkarna anpassa sig till att på Hawaiiöarna också utnyttja sådana näringskällor och livsmiljöer som deras släktingar på fastlandet sällan utnyttjar. (2 p.) I olika livsmiljöer har de mest dugliga individerna olika egenskaper. (1 p.)

På fastlandet är finkarna i huvudsak fröätare, och hawaiifinkarnas stamform hade sannolikt också en fröätares näbb. (1 p.) Vissa hawaiifinkarter har dock utvecklats till insektsätare med en tunn, smal näbb (1 p.) och andra har utvecklats till att äta nektar och har en lång och ofta krökt näbb som kan nå de inre delarna av blommor (1 p.). Det har skett koevolution (1p.) mellan hawaiifinkarna som äter nektar och blomväxterna på Hawaiiöarna. Olika växter har olika form på sina blommor och de olika hawaifinkarnas näbbar är anpassade för att utnyttja olika blommor (1 p.).

Konkurrensen om föda mellan de olika hawaiifinkarna minskade till följd av specialiseringen. (1 p.) Skillnader i livsmiljöerna på öarna har även inverkat på färgen på finkarnas fjäderdräkt eller deras skyddsfärg (1–2 p.) och på utvecklingen av deras matsmältning eller sinnen (1–2 p.). Då populationerna specialiserades ledde det till att genflödet mellan dem minskade (1 p.), till mikroevolution (1 p.) och till slut till artbildning (1 p.).

Öarna är olika stora och förhållandena som råder på de olika öarna skiljer sig något från varandra. Vissa egenskaper kan därmed vara till större fördel på vissa öar än på andra. (2 p.)

Sammanlagt 5 poäng till exempel av följande:

Många arter som lever på öar är endemiska, och därför kan hela arten dö ut om den försvinner från en ö (1 p.). Eftersom öarna till ytan ofta är små (1 p.) finns det färre lämpliga livsmiljöer på dem (1 p.). Populationsstorleken hos djur som lever på öar är oftast mindre än hos deras släktingar på fastlandet. (1 p.) I små populationer ökar det begränsade genförrådet risken för att dö ut. (1 p.) Eftersom ytan på öar är begränsad är det också svårt för djuren som lever på dem att undkomma människans förföljelse av dem genom att flytta till nya områden. (1 p.)

Eftersom organismerna på öarna har utsatts för mindre konkurrens (1 p.) och färre predatorer (1 p.) har många av dem under evolutionens gång utvecklat egenskaper som gör dem mera sårbara för de skadliga effekter som människan och de främmande arter som människan fört med sig ger upphov till (1 p.). Vissa fåglar har t.ex. tappat sin flygförmåga på öar då det inte funnits några predatorer. (1 p.) Många arter på öar får dessutom mindre avkomma än deras släktingar på fastlandet. (1 p.) Motståndskraften mot sjukdomar utifrån kan vara sämre hos arter på öar. (1 p.) Arterna på öar kan också vara lätta byten eftersom de inte är vana med predatorer och därför inte är skygga. (1 p.) Arter som lever på öar är också utsatta för en höjning av havsytan till följd av klimatuppvärmningen. (1 p.)

Sammanlagt 11 poäng av följande:

Hur blodtrycket uppkommer (högst 7 p.)

Men blodtrycket menas det tryck som råder i människans blodkärlssystem. (1 p.) Blodtrycket är summan av många olika faktorer. Blodtrycket påverkas av hjärtats pumpningsfunktion (1 p.), vätskemängden i blodomloppet (1 p.), motståndet i blodkärlen (1 p.) och klaffarna (1 p.) som hindrar blodet från att rinna bakåt. Aktiviteten hos den glatta muskelvävnaden på blodkärlens yta inverkar också på blodtrycket. (1 p.) Blodtrycket varierar med belastningen, då människan rör sig stiger blodtrycket och i vila är blodtrycket lågt. (1 p.) Blodtrycket regleras också av mekanismer kopplade till nervsystemet (1 p.). Då en person är spänd eller nervös stiger blodtrycket. (1 p.) Det hormonella regleringssystemet (ADH och RAA-systemet) inverkar också på blodtrycket. (1 p.)

Systoliskt och diastoliskt blodtryck (högst 4 p.)

Mätvärdet på blodtrycket varierar i takt med hjärtats slag. (1 p.) Blodtrycket är som högst då hjärtat dras samman (1 p.) och pumpar ut blod i artärerna (1 p.). Detta kallas övertrycket eller det systoliska trycket. (1 p.) Blodtrycket är som lägst mellan sammandragningarna (1 p.) då hjärtat är i vila (1 p.) och blod strömmar in i kamrarna (1 p.). Detta kallas det undre trycket eller det diastoliska trycket. (1 p.)

Varför kan högt blodtryck vara farligt (högst 2 p.)

Förhöjt blodtryck belastar hjärtat (1 p.) och hela blodomloppet (1 p.) eftersom hjärtat måste utföra mera arbete mot blodtrycket (1 p.). Eftersom den vänstra kammaren pumpar blod till hela kroppen kan förhöjt blodtryck leda till utvidgning och förtjockning av kammaren. (1 p.) Om blodtrycket varit förhöjt i en längre tid kan detta leda till bland annat åderförkalkning (ateroskleros) (1 p.), kranskärlsförträngning (1 p.) och cerebrovaskulära sjukdomar (1 p.) samt hjärtsvikt (1 p.).

Faktorer som kan leda till högt blodtryck (högst 2 p.)

Flera olika livsstilsfaktorer inverkar på blodtrycket, bland annat överflödigt salt i kosten (1 p.), användning av tobak eller alkohol (1 p.), användning av hormoner (till exempel preventivpiller) eller anti-inflammatoriska smärtstillande läkemedel (1 p.) och övervikt eller för lite motion (1 p.). Fetter i kosten kan främja ansamling av kolesterol i blodkärlen. (1 p.) Stress höjer också blodtrycket. (1 p.) Genetiska anlag kan öka risken för högt blodtryck. (1 p.)

Samanlagt 10 poäng av följande:

En synaps är en kontaktpunkt mellan två nervceller eller en nervcell och målcellen med vilken nervimpulserna förs vidare. (1 p.) Vid kemisk signalering omvandlas den elektriska retningen till en kemisk retning. (1 p.) Då aktionspotentialen anländer till synapsändan (ändplattan, nervändslutet) (1 p.) leder detta till att kalciumjoner förs in i nervändan (1 p.), vilket utlöser en utsöndring av signalsubstans (transmittorsubstans) ur en (synaps)blåsa (1 p.). Detta sker genom exocytos. (1 p.)

Signalsubstansen frigörs utanför cellen i synapsklyftan (1 p.) där den kan fästa sig vid en receptor i målcellens cellmembran (1 p.) och aktivera receptorn (1 p.). Samtidigt bryter enzymer ned signalsubstans i synapsklyftan (1 p.) och signalsubstans återupptas i cellen som utsöndrade den (1 p.), vilket leder till att retningssingsignalen upphör (1 p.).

Då receptorn fungerar som jonkanal inverkar den på målcellens reglering av sin elektriska laddning (1 p.) genom att släppa igenom joner, till exempel natrium (1 p.).

Sammanlagt 5 poäng till exempel av följande:

Nervimpulsen kan endast färdas i en riktning, eftersom dendriterna inte innehåller signalsubstansblåsor. (1 p.) Vissa av synapserna (eller signalsubstanserna eller receptorerna i dem) stimulerar impulsens framskridande (1 p.) och vissa inhiberar den (1 p.). Deras sammanlagda verkan bestämmer cellens aktivitetsnivå (1 p.) vilket i sin tur bestämmer ifall en aktionspotential bildas i cellen (1 p.).

Nervceller bildar ofta synapser med många målceller (1 p.) och många nervceller reglerar målcellens aktivitet (1 p.). På detta sätt bildar nervcellerna funktionella helheter (neurala nätverk) tillsammans med andra celler. (1 p.) Signalsubstanserna som inhiberar informationsöverföringen i synapserna filtrerar information. (1 p.)

En regulatorgen är en gen som inverkar på funktionen hos en annan gen. (1 p.) En regulatorgen kan antingen aktivera eller dämpa en annan gen. (1 p.) Regleringen kan ske antingen genom proteinet eller RNA:t genen producerar. (1 p.)

Inaktivering (tystande) av en gen innebär att genen görs funktionsoduglig. (1 p.) Detta kan göras till exempel genom att man lägger in överflödigt DNA mitt i genen (1 p.) eller tar bort delar av genen (1 p.). Genom att inaktivera en gen kan man undersöka vilken betydelse genen har för individens ämnesomsättning. (1 p.) i denna undersökning påvisade man genom att inaktivera en regulatorgen att den har en kraftigt främjande inverkan på risets tillväxt. (1 p.)

För fulla poäng krävs att både innebörden av inaktiveringen av en gen och vilken betydelse inaktiveringen hade i ifrågavarande undersökning förklaras.

Regulatorgenen i fråga inverkar på risets förmåga att ta upp kväve ur marken. (1 p.) Kväve är ofta det näringsämnet som begränsar tillväxten (miniminäringsämne). (1 p.) En extra regulatorgen främjade upptagningen av kväve (1 p.) och fotosyntesen (1 p.). Detta främjade i sin tur risets tillväxt och blomning (1 p.) och därmed också risets fröproduktion (1 p.).

Vid polyploidförädling mångdubblas hela kromosomuppsättningen (1 p.) till exempel genom behandling med colchicin. (1 p.) I denna undersökning tillfördes endast en kopia av en enskild gen. (1 p.) Därför är det inte frågan om polyploidförädling.

Ingen främmande gen har tillförts riset, utan en andra kopia av en gen som redan finns i risets genom. (1 p.) Risets genom har dock modifierats med hjälp av gentekniska verktyg (1 p.), och därför kan riset anses vara genmodifierat. (1 p.)

Sammanlagt 10 poäng till exempel av följande:

Genom att jämföra genom har olika människoarters inbördes släktskapsförhållanden kunnat utredas. Det har framkommit att de olika människoarterna möttes och korsades (1 p.) då de flyttade till nya områden, och att avkomman som föddes vid dessa korsningar var förökningsduglig (1 p.).

Många olika populationer av nutidsmänniskan har fått gener från neandertalmänniskan och denisovamänniskan till följd av dessa korsningar. (1 p.) Denisovamänniskan och neandertalmänniskan har haft en gemensam stamform. (1 p.) Gener från denisovamänniskan finns numera bland nutidsmänniskogrupper som lever i Asien och i stillahavsområdet (1 p.), och gener från neandertalarna finns hos de nuvarande européerna (1 p.). De nutida afrikanerna från områdena söder om Sahara har inte gener från neandertalmänniskan eller denisovamänniskan (1 p.), vilket tyder på att dessa människogrupper inte kommit i kontakt med varandra i forntiden. (1 p.) Förutom de forntida människor som nämns i materialet finns det flera tidigare, utdöda människoarter som man inte hittills har hittat bevarat DNA av. (1 p.)

Utifrån forntida DNA har man upptäckt att det har funnits numera utdöda människoarter som man inte hittills har hittat fossil av (1 p.) men vars existens kan påvisas genom att deras gener kan hittas i andra människoarters genom (1 p.).

Eftersom det finns bevis på korsning är det möjligt att utifrån den biologiska definitionen av en art bedöma om nutidsmänniskan, neandertalmänniskan och denisovamänniskan alla samma art eller olika arter (1 p.)

Sammanlagt 4 poäng till exempel av följande:

Undersökning av fossila ben ger information om kroppsbyggnaden, födan och rörelsesättet hos organismer som dött ut (1 p.), medan undersökning av forntida DNA kan ge information om deras mjukdelar (1 p.) och utseende, utveckling av hjärnan eller livsfunktioner (1 p.).

Forntida DNA kan också avslöja information om beteendet. (1 p.) Man har till exempel kunnat sluta sig till att neandertalmänniskan hade förmåga att kommunicera med hjälp av ljud eftersom man hittat ”talgenen” FOXP2 i deras genom. (1 p.)

Genom att jämföra forntida DNA som isolerats från fossil av olika individer av samma art är det också möjligt att undersöka utdöda arters populationsgenetik. (1 p.)

I neandertalmänniskans genom har hittats gener som hos nutidsmänniskan hör ihop med färgen på ögon, hår och hud. (För exempel högst 1 p.) Forntida människoarter har haft motståndskraft mot sjukdomar eller förmåga att anpassa sig till bergstrakter med låg syrehalt som fortfarande har bevarats hos nutidsmänniskan. (1 p.) Undersökning av forntida DNA har gett information om ärftliga sjukdomar. (1 p.)

Sammanlagt 6 poäng till exempel av följande:

En utmaning är att hitta lämpliga fossiler (1 p.), det vill säga sådana fossiler som innehåller tillräckligt välbevarad DNA (1 p.). Eftersom DNA-molekylens struktur förstörs över tid finns det inte tillräckligt DNA kvar i mycket gamla fossiler. (1 p.) Fossilen skadas då man tar ett DNA-prov (1 p.) och därför får forskarna inte alltid tillstånd att ta prover av värdefulla fossil (1 p.).

Kontaminering med DNA av nutida ursprung kan göra provet med forntida DNA värdelöst. (1 p.) Det kan vara svårt att hitta lämpliga referensgenom för jämförelse av DNA:t då man undersöker utdöda arter. (1 p.)

Det krävs specialiserad utrustning och laboratorieutrymmen för undersökning av forntida DNA, vilket alla forskare inte har tillgång till. (1 p.) Undersökning av forntida DNA är dyrt, och det kan vara svårt att få finansiering. (1 p.)

Sammanlagt 10 poäng till exempel av följande:

Individer av samma art som har möjlighet att mötas och föröka sig sinsemellan bildar en population. (1 p.) Arter som lever i en fragmenterad livsmiljö bildar lokala populationer. (1 p.) Om individer kan flytta mellan de lokala populationerna bildar populationerna en metapopulation. (1 p.) Det förekommer därmed genflöde mellan de lokala populationerna. (1 p.) Bildandet av en metapopulation främjas ifall de lämpliga habitaten finns fragmenterade bland olämpliga miljöer antingen på naturlig väg eller genom människans inverkan. (1 p.) Små delpopulationer är speciellt utsatta för lokalt utdöende. (1 p.)

Vattensalamanderindividerna kan förflytta sig mellan tjärnarna om tjärnarna ligger tillräckligt nära varandra (1 p.) och om det finns lämpliga rutter mellan dem (ekologisk korridor) (1 p.). En del av förökningstjärnarna på kartan i material 10.A ligger nära varandra och djuren kan därmed förflytta sig mellan dem. (1 p.) Eftersom vattensalamandern är långsam kan den inte röra sig mellan alla ställen där den förekommer. (1 p.) Groddjurens krav på en fuktig hud för att kunna andas begränsar också vattensalamanderns rörlighet. (1 p.) Likaså begränsas rörligheten av predation mot vattensalamandern. (1 p.) De stora vattendragen i Insjöfinland (till exempel Saimen) (1 p.), och avverkade skogsområden (1 p.), ökad bebyggelse och vägar (1 p.) och utdikningar (1 p.) försvårar rörligheten.

Sammanlagt 10 poäng till exempel av följande:

Då klimatet blir varmare flyttas gränserna för många arters utbredningsområden norrut. (1 p.) Detta kan leda till att det kommer in nya arter som konkurrerar om samma ekologiska nisch på den större vattensalamanderns utbredningsområde, vilket kan minska livskraften hos vattensalamanderpopulationerna. (1 p.) Arten lever i Finland för tillfället på den nordliga gränsen av sitt utbredningsområde, och därmed kan klimatuppvärmningen öka populationernas livskraft. (1 p.)

Uppvärmning av vattendragen kan öka mängden insekter och därmed mängden föda. (1 p.) Klimatuppvärmningen ökar vattenavdunstningen (1 p.) vilket gör att förökningstjärnarna kan torka ut (1 p.) och avkomman därmed dö speciellt under torra somrar (1 p.). Klimatuppvärmningen ökar dock också mängden nederbörd under vintern (1 p.) och smältvattnet upprätthåller förökningstjärnarna (1 p.). Eftersom klimatuppvärmningen indirekt kan öka mängden UV-strålning kan klimatuppvärmningen också leda till störningar i yngelutvecklingen. (1 p.) Vattentemperaturen ökar med klimatuppvärmningen, vilket kan inverka på utvecklingshastigheten hos vattensalamanderns avkomma. (1 p.)

Eftersom den vanliga vattensalamandern är växelvarm kan klimatuppvärmningen inverka på dess aktivitet. (1 p.) Klimatuppvärmningen och den uttunning av det skyddande snötäcket som följer med den kan inverka på vattensalamanderns övervintring (1 p.), eftersom de övervintrar på torra land som vuxna (1 p.). Därmed kan milda vintrar försämra dvalan. (1 p.) Sjukdomar och parasiter som angriper vattensalamandern kan gynnas av klimatuppvärmningen. (1 p.)

Klimatuppvärmningen kan också inverka på metapopulationerna av vattensalamander. Metapopulationer med flera förökningstjärnar är livskraftigare då klimatet blir varmare. (1 p.) De små populationerna i Nilsiä och Parikkala försvinner mer sannolikt än de andra. (1 p.) I en livskraftig population finns tillräckligt många individer som upprätthåller den genetiska variationen. (1 p.) En sådan population överlever då livsmiljön förändras till följd av uppvärmningen. (1 p.) För att en population ska upprätthållas då klimatet blir varmare krävs också tillräcklig nativitet (födelsetal) och/eller inflyttning (1 p.) och tillräckligt låg mortalitet (dödstal) och/eller utflyttning (1 p.).

Kroppen får glukos, som behövs som energikälla, från kolhydraterna (1 p.) som det finns 13 gram per 100 gram av i livsmedel 1 i material 11.A. En del av kolhydraterna är socker, till exempel maltos eller laktos (disackarider). (1 p.) Största delen av kolhydraterna i livsmedel 1 i material 11.A är långkedjade molekyler, till exempel stärkelse. (1 p.) Stärkelsen börjar spjälkas av enzymet amylas (1 p.) som finns i saliven (1 p.) i munnen. Spjälkningen fortsätter i tunntarmen (1 p.) dit bukspottkörteln utsöndrar amylas (1 p.). Enzymer (1 p.) som utsöndras i tunntarmen, till exempel maltas eller laktas (för exempel högst 1 p.), spjälkar dessa disackarider till monosackarider (1 p.).

Aminosyror fås ur proteiner (1 p.), som det finns 23 gram per 100 gram av i livsmedel 1 i material 11.A. Spjälkningen av proteiner börjar i magsäcken (1 p.) med hjälp av enzymet pepsin (1 p.) då det inaktiva pepsinogenet under inverkan av saltsyra omvandlas till aktivt pepsin (1 p.). De korta peptidkedjor som härmed bildas spjälkas till enskilda aminosyror i tunntarmen (1 p.) med hjälp av trypsin (1 p.) och kymotrypsin (1 p.) som utsöndras av bukspottskörteln (1 p.) samt med hjälp av peptidaser (1 p.) som utsöndras av tunntarmen (1 p.).

Järn är en del av strukturen i de röda blodkropparnas (1 p.) hemoglobinmolekyl (1 p.). Järn behövs för att binda syre (1 p.) för cellandningen (1 p.). Järn behövs i mitokondrierna (1 p.) för uppbyggnaden av de järninnehållande molekylerna i elektrontransportkedjan (1 p.). Förutom i blodet finns det också mycket järn i musklerna (1 p.) som en del i myoglobinet (1 p.). Järn fungerar som kofaktor i många enzymer. (1 p.) Ett tillräckligt järnintag med födan förebygger anemi. (1 p.)

Livsmedel 2 i material 11.B främjar skelettets hälsa bättre än livsmedel 1 i material 11.A. (1 p.) Livsmedel 2 i material 11.B innehåller rikligt med kalcium (Ca) (1 p.) som gör benvävnaden starkare (1 p.). Livsmedel 2 innehåller också D-vitamin (1 p.) som i kroppen omvandlas till kalcitrol (1 p.). D-vitamin främjar upptagningen av kalcium i tarmarna (1 p.) och deltar i regleringen av kalciumhalten i blodet (1 p.). Ett tillräckligt intag av D-vitamin och kalcium förebygger uppkomsten av rakitis (1 p.) och osteoporos (1 p.).