Hyvän vastauksen piirteet: FI – Biologia

25.3.2026

Lopulliset hyvän vastauksen piirteet 12.5.2026

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. Monivalintatehtäviä lajien välisistä suhteista ja aineiden kierrosta 20 p.

Vastaa osatehtäviin 1.1–1.10 valitsemalla parhaiten sopiva vastausvaihtoehto. Oikea vastaus 2 p., väärä vastaus 0 p.

1.1 Käki ei rakenna omaa pesää eikä haudo muniaan itse, vaan munii toisen lintulajin pesään. Mikä seuraavista käsitteistä kuvaa parhaiten käen ja toisen lintulajin vuorovaikutussuhdetta? 2 p.

  • Loisinta  (2 p.)

1.2 Mikä seuraavista vaihtoehdoista on esimerkki laidunnuksesta? 2 p.

  • Hyttynen imee verta ihmisen käsivarresta.  (2 p.)

1.3 Mikä seuraavista vaihtoehdoista kuvaa parhaiten peto-saalissuhdetta? 2 p.

  • Sudenkorento pyydystää ilmasta kärpäsen ja syö sen.  (2 p.)

1.4 Mikä seuraavista väittämistä on oikein? 2 p.

  • Kalat ja sammakot ovat molemmat selkärankaisia.  (2 p.)

1.5 Mikä seuraavista väittämistä on oikein? 2 p.

  • Koivu on putkilokasvi.  (2 p.)

1.6 Denitrifikaatiossa 2 p.

  • nitraatti-ionit pilkkoutuvat typpikaasuksi.  (2 p.)

1.7 Nitrifikaatiobakteerit 2 p.

  • muuttavat ammoniumionit nitraatti-ioneiksi.  (2 p.)

1.8 Ilmakehän typpikaasu muuttuu kasvien käyttöön soveltuviksi ammoniumioneiksi 2 p.

  • biologisessa typensidonnassa.  (2 p.)

1.9 Kun hajottajat hajottavat kuolleiden eliöiden sisältämät orgaaniset fosforiyhdisteet, niin lopputuloksena fosfori 2 p.

  • vapautuu fosfaatteina maaperään.  (2 p.)

1.10 Hiilen nopea kierto perustuu 2 p.

  • fotosynteesiin ja soluhengitykseen.  (2 p.)

Osa 2: 15 pisteen tehtävät

2. Ravintoverkot ja energia 15 p.

2.1 Kuva 2.A esittää erästä arktisen alueen ravintoverkkoa. Etsi siitä yksi ravintoketju, jossa on viisi trofiatasoa. Piirrä ravintoketjustasi energiapyramidi ja kirjoita piirtämääsi energiapyramidiin eri trofiatasojen lajien nimet. Liitä kuvakaappaus vastauksestasi vastauskenttään. 7 p.

Vastauksessa energiapyramidi on piirretty oikein: energiapyramidissa on viisi porrasta (1 p.), pyramidi kapenee (1 p.), 10 % sääntö tai ohivirtauksen kokoluokka käy ilmi (1 p.), alimpana on ravintoketjuun sopiva tuottaja (1 p.) ja ylimpänä huippupeto (1 p.). Lisäksi kuluttajat ovat näiden välissä oikeassa järjestyksessä (2 p.).

Esimerkki:

2.2 Yksi krilli syö elämänsä aikana 500 g kasviplanktonia. Valitse pudotusvalikosta, kuinka paljon yhden miekkavalaan biomassa kasvaa, kun ravintoketju kulkee yhdestä krillistä yhden turskan kautta yhteen miekkavalaaseen. Jokaisen kuluttajalajin ekologinen tehokkuus on 10 %. Pisteitys: oikea vastaus 2 p., väärä vastaus 0 p. 2 p.

  • 0,5 g  (2 p.)

2.3 Täydennä seuraavat lauseet parhaiten sopivalla vaihtoehdolla. Pisteitys: oikea vastaus 1 p., väärä vastaus 0 p. 6 p.

2.3.1 Kaikkea tuottajien fotosynteesissään glukoosiin sitomaa energiaa nimitetään 1 p.
  • bruttoperustuotannoksi.  (1 p.)
2.3.2 Tuottajat käyttävät osan glukoosiin sitoutuneesta energiasta omiin elintoimintoihinsa, ja käyttämättä jäänyttä osaa nimitetään tuottajien 1 p.
  • nettoperustuotannoksi.  (1 p.)
2.3.3 Käyttämättä jäänyt energia hyödynnetään tuottajien biomassan kasvuun, ja se on kasvinsyöjien käytettävissä niiden 1 p.
  • jatkotuotannossa.  (1 p.)
2.3.4 Kuluttajat käyttävät syömänsä ravinnon sisältämästä energiasta omiin elintoimintoihinsa yleensä 1 p.
  • 90 %.  (1 p.)
2.3.5 Ravintoketjussa on tyypillisesti enintään 4–5 trofiatasoa, koska 1 p.
  • energiaa ei riitä useammille trofiatasoille.  (1 p.)
2.3.6 Ekosysteemeissä energia 1 p.
  • poistuu lopulta lämpönä.  (1 p.)

3. Silmälevän soluelimet 15 p.

3.1 Silmäleviin kuuluva Euglena on yksisoluinen eliö, jolla on sekä eläin- että kasvisolun piirteitä. Valitse kuvan 3.A numeroitujen nuolien osoittamien soluelimien 1–5 nimet pudotusvalikosta. Pisteitys: oikea vastaus 1 p., väärä vastaus 0 p. 5 p.

3.1.1 Soluelin 1 1 p.
  • Mitokondrio  (1 p.)
3.1.2 Soluelin 2 1 p.
  • Karkea solulimakalvosto  (1 p.)
3.1.3 Soluelin 3 1 p.
  • Viherhiukkanen  (1 p.)
3.1.4 Soluelin 4 1 p.
  • Tuma  (1 p.)
3.1.5 Soluelin 5 1 p.
  • Golgin laite  (1 p.)

3.2 Kerro, mitkä kuvan 3.A soluelimistä 1–5 ovat tyypillisiä eläinsoluille, mitkä kasvisoluille ja mitkä molemmille. Selitä myös lyhyesti, mihin kyseisiä soluelimiä tarvitaan. 10 p.

Soluelimet ja niiden tehtävät:

Mitokondrio (soluelin 1) on tyypillinen sekä eläin- että kasvisoluille. (1 p.) Se osallistuu soluhengitykseen / tuottaa ATP:tä. (1 p.)

Karkea solulimakalvosto (soluelin 2) on tyypillinen sekä eläin- että kasvisoluille. (1 p.) Karkeassa solulimakalvostossa tapahtuu eritettävien proteiinien synteesiä / translaatiota. (1 p.)

Viherhiukkanen (soluelin 3) on tyypillinen kasvisoluille. (1 p.) Viherhiukkasessa tapahtuu fotosynteesi. (1 p.)

Tuma (soluelin 4) on tyypillinen sekä eläin- että kasvisoluille. (1 p.) Tuma sisältää solun perimää / DNA:ta. (1 p.)

Golgin laite (soluelin 5) on tyypillinen sekä eläin- että kasvisoluille / on tyypillinen eläinsoluille. (1 p.) Golgin laite muokkaa proteiineja / tuottaa vesikkeleitä tai lysosomeja. (1 p.)

Golgin laitteelle hyväksytään kaksi vaihtoehtoa, koska kasvisoluissa vastaavaa rakennetta kutsutaan diktyosomiksi.

4. Kiinanharjakoira 15 p.

Kiinanharjakoira on alun perin kiinalainen koirarotu, josta on kaksi eri muunnosta: karvaton ja karvainen. Kuvassa 4.A vasemmalla on karvaton ja oikealla karvainen kiinanharjakoira. Kiinanharjakoirien karvattomuus on autosomaalisesti periytyvän dominoivan letaalialleelin aiheuttama ominaisuus. Karvattomien kiinanharjakoirien hampaat, kynnet ja karvoitus eivät kehity normaalisti. Lisäksi karvattomien koirien iho on herkkä auringolle ja kuivuu helposti. Ne ovat myös herkkiä kylmälle.

4.1 Selvitä, missä lukusuhteessa jälkeläisiä syntyy ja mitkä ovat niiden geno- ja fenotyypit, kun risteytetään karvaton ja karvainen kiinanharjakoira. Laadi vastauksesi tueksi risteytyskaavio. 6 p.

Dominoivan ja resessiivisen alleelin merkintä: K = karvattoman alleeli, k = karvaisen alleeli. (1 p.)

Vanhempien genotyypit ovat Kk ja kk. (1 p.)

Sukusolujen merkintä: naaras K, k ja koiras k, k tai toisinpäin (voi ilmetä risteytyskaaviosta, ei vaadita mainintaa siittiöstä/munasolusta). (1 p.)

Risteytyskaavio (1 p.):
siittiösolu
munasolu k k
K Kk Kk
k kk kk

Jälkeläisten genotyypit (voi ilmetä risteytyskaaviosta). (1 p.)

Jälkeläisten fenotyyppien todennäköisyyksien lukusuhde on 1:1. 1/2 / 0,5 / 50 % todennäköisyydellä jälkeläiset ovat karvaisia, 1/2 / 0,5 / 50 % todennäköisyydellä karvattomia (Kk). (1 p.)

Homotsygootin karvattoman koiran (KK) risteyttäminen voi tuottaa ainoastaan pisteen alleelimerkinnöistä. Genotyypeistä ei anneta pistettä, jos väittää niitä syntyvän tietyn määrän (esimerkiksi 2 koiraa). Fenotyypeistä annetaan piste ainoastaan, jos vastauksesta käy ilmi, että kyse on todennäköisyydestä.

4.2 Selvitä, missä lukusuhteessa jälkeläisiä syntyy ja mitkä ovat niiden geno- ja fenotyypit, kun risteytetään kaksi karvatonta kiinanharjakoiraa. Laadi vastauksesi tueksi risteytyskaavio. 5 p.

Vanhempien genotyypit: naaras Kk ja koiras Kk (1 p.).

Sukusolujen merkintä: naaras K, k ja koiras K, k (voi ilmetä risteytyskaaviosta). (1 p.)

Risteytyskaavio (1 p.):
siittiösolu
munasolu K k
K KK Kk
k Kk kk

Jälkeläisten genotyypit ilmenevät vastauksesta. (1 p.)

Jälkeläisten fenotyyppien teoreettinen todennäköisyys: 1/3 / 0,33 / 33 % jälkeläisistä on karvallisia ja 2/3 / 0,66 / 66 % on karvattomia.

Fenotyyppien todennäköisyys 25 % / 50 % / 25 % hyväksytään, mikäli vastauksessa käy ilmi, että homotsygootit kuolevat nopeasti.

Genotyypeistä ei anneta pistettä, jos väittää niitä syntyvän tietyn määrän (esimerkiksi 2 koiraa). Fenotyypeistä annetaan piste ainoastaan, jos vastauksesta käy ilmi, että kyse on todennäköisyydestä.

Homotsygootin karvattoman koiran (KK) risteyttäminen osana vastausta estää pisteiden saamisen osatehtävässä.

4.3 Pohdi, millaisia eettisiä ongelmia karvattomien kiinanharjakoirien jalostukseen ja kasvatukseen liittyy. 4 p.

Enintään 4 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Karvattomien kiinanharjakoirien jalostuksessa ylläpidetään letaalialleelia, joka johtaa terveysongelmiin (1 p.). Jalostuksessa saatetaan tavoitella ihannetta, joka tuottaa koiralle haittaa. (1 p.). Esimerkkien mainitseminen terveyshaitoista (esimerkiksi hampaiden kehittymisen häiriöt vaikeuttavat syömistä). (2 p.) (piste / esimerkki)

Kuolleet pennut / sikiöt voivat aiheuttaa haittaa emolle. (1 p.) ja karvattomien koirien tuotannossa syntyy myös karvaisia koiria, joita kasvattaja tai jalostaja ei välttämättä halua (1 p.). Lisäksi karvattomuutta ylläpidettäessä sisäsiittoisuudesta voi koitua ongelmia. (1 p.)

5. Aistit – uusi perusmaku 15 p.

5.1 Tekstissä 5.A mainitaan OTOP1-niminen reseptori. Selitä, miten makuaistimus syntyy, ja pohdi, miten OTOP1-reseptori liittyy aistimukseen. 8 p.

Yhteensä 8 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Makuaisti on kemiallinen aisti (1 p.), joka perustuu kemoreseptoreihin, kuten OTOP1 (1 p.). OTOP1-reseptori reagoi ammoniumkloridiin. (1 p.) Reseptorit reagoivat veteen liuenneisiin aineisiin. (1 p.) Reseptorit ovat erikoistuneet reagoimaan eri makuihin (1 p.). Ne sijaitsevat kielen makunystyjen (1 p.) makusilmuissa (1 p.). Kielen eri osissa voi olla eroja herkkyydessä aistia eri makuja (1 p.).

Makureseptorisolussa tapahtuu jännitemuutos (1 p.), joka laukaisee hermoimpulssin makuhermosolussa (1 p.). Hermoimpulssi kulkee sensorista hermorataa hermoja (1 p.) isoaivojen kuorikerroksen makua aistivalle alueelle (1 p.), jossa syntyy makuaistimus / aistihavainto salmiakin mausta (1 p.). Makuaistimus perustuu usein erilaisten perusmakujen yhdistelmille. (1 p.) Makuaistimusta muokkaavat aiemmat kokemukset (1 p.) ja limbinen järjestelmä (1 p.). Makuaistimuksen muodostumiseen voi vaikuttaa myös hajuaisti (1 p.).

5.2 Anna maistaa ensimmäistä kertaa salmiakkia. Hän ei pidä sen mausta ja sylkäisee salmiakkimakeisen pois suustaan. Anna väittää, että kyseessä on refleksi. Arvioi Annan väitteen todenmukaisuutta ja perustele arviosi. Hyödynnä vastauksessasi tekstiä 5.A. 7 p.

Yhteensä 7 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Kyseessä ei ole refleksi (1 p.).

Refleksit eli heijasteet ovat nopeita tahdosta riippumattomia toimintoja (1 p.), jotka toistuvat aina samanlaisina (1 p.). Refleksi välittyy jo selkäytimessä (1 p.) ja tapahtuu heijastekaaressa/refleksikaaressa (1 p.) ennen asian tiedostamista eli ennen kuin viesti saavuttaa aivot, tässä tapauksessa ennen salmiakin maun havaitsemista (1 p.).

Pahanmakuisen salmiakin sylkeminen pois on tahdonalainen toiminto (1 p.) joka tapahtuu sen jälkeen, kun aivot ovat tunnistaneet pahan maun (1 p.). Tiedostaminen perustuu siihen, että Annalla on toimiva OTOP1-reseptori (1 p.). Tahdonalainen toiminto käynnistyy motoriselta aivokuorelta. (1 p.)

Refleksioletuksen kumoaminen vaaditaan täysiin pisteisiin.

6. Hyönteiskato 15 p.

Tekstissä 6.A biologi Jani Järvi kertoo hyönteiskatoon liittyvistä havainnoistaan.

6.1 Pohdi, miten muutokset maa- ja metsätaloudessa ovat voineet vaikuttaa hyönteisten vähenemiseen Suomessa. Voit hyödyntää vastauksessasi tekstiä 6.A. 5 p.

Yhteensä 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Hyönteiskato voi liittyä muutoksiin maataloudessa (yhteensä enintään 3 pistettä): Torjunta-aineiden lisääntynyt käyttö vaikuttaa hyönteiskantoihin suoraan (1 p.) ja epäsuorasti ravintoketjujen kautta (1 p.). Sopivat elinympäristöt kuten laitumet, niityt ja pellonpientareet häviävät (1 p.), koska on siirrytty tehomaatalouteen (1 p.) ja viljelykasvien monokulttuureihin (1 p.). Karjan laiduntamisen loppuminen on vähentänyt monien hyönteisten ravintokasvillisuutta (1 p.) ja vähentänyt lannan ja siitä riippuvaisten hyönteisten määrää (1 p.).

Hyönteiskato voi liittyä muutoksiin metsätaloudessa (yhteensä enintään 3 pistettä): Metsien hakkuiden seurauksena (1 p.) metsät pirstaloituvat (1 p.) mikä vaikeuttaa hyönteisten levittäytymistä (1 p.). Metsät hakataan nuorina, jolloin vanhojen heikkokuntoisten puiden (1 p.) ja lahopuun määrä vähenee (1 p.). Talousmetsien puulajisto on yksipuolisempi. (1 p.) Metsäpalot ovat vähentyneet (1 p.) joten eräiden hyönteislajien tarvitsemaa hiiltynyttä puuta on vähemmän (1 p.).

6.2 Suunnittele yksinkertainen tutkimus, jonka avulla voisit selvittää, onko hyönteisten määrä vähentynyt tai muuttumassa jollain valitsemallasi alueella. Kuvaile tutkimustasi luonnontieteellisen tutkimuksen vaiheita noudattaen. 10 p.

Hyvässä vastauksessa käsitellään tutkimuksen eri vaiheita:

Esitetään havainto tai ongelma, joka halutaan selvittää (1 p.) ja muotoillaan tutkimuskysymys (1 p.). Perehdytään olemassa olevaan tietoon (1 p.) ja laaditaan hypoteesi (1 p.). Kun hypoteesi on laadittu, suunnitellaan tutkimus sen mukaisesti (1 p.) ja valitaan sopiva tutkimusalue (1 p.).

Tutkimuksen toteuttamiseksi on hankittava rahoitus (1 p.).

Koejärjestelyissä tarvitaan myös kontrolli-/vertailu- tai seurantakoe, johon tuloksia verrataan (1 p.), minkä lisäksi koe pitäisi toistaa useampana ajankohtana/järjestää jälkiseuranta (1 p.).

Tutkimuksen tulokset taulukoidaan (1 p.) ja analysoidaan tilastollisesti (1 p.).

Tulosten perusteella hypoteesi hyväksytään tai hylätään (1 p.). Tutkimustulokset julkaistaan (1 p.) vertaisarvioinnin jälkeen (1 p.).

Täysiin pisteisiin vaaditaan, että tehtävässä on kuvailtu tehtävänannon mukaisesti konkreettisesti hyönteisiin liittyvää tutkimusta ja muutoksen havaitsemiseksi koe on järjestetty kahtena ajankohtana.

7. Siittiöiden toiminta 15 p.

7.1 Selitä lyhyesti, mihin kuvassa 7.A nimettyjä siittiön osia tarvitaan. 3 p.

Yhteensä 3 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Siittiön pää läpäisee munasolua ympäröivät kerrokset ja siirtää perimän munasolun sisään (1 p.). Keskikappaleessa sijaitsevissa mitokondrioissa tuotetaan liikkumiseen tarvittavaa ATP:tä. (1 p.). Häntä mahdollistaa solun liikkumisen. (1 p.).

7.2 Selitä, missä ja miten siittiöt kehittyvät ja kypsyvät. Kerro myös, mitkä hormonit säätelevät siittiöiden kehitystä ja miten tämä tapahtuu. 12 p.

Yhteensä 12 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Siittiöt muodostuvat kivesten (1 p.) siementiehyissä (1 p.) olevista kantasoluista (1 p.). Siittiöiden haploidinen kromosomisto (1 p.) muodostuu meioottisella jakautumisella (1 p.). Siementiehyiden seinämissä sijaitsevat tukisolut (1 p.) ravitsevat siittiöitä (1 p.) ja säätelevät niiden kypsymistä (1 p.). Valmiit siittiöt kulkeutuvat kiveksistä lisäkiveksiin (1 p.), joihin ne varastoituvat. Lisäkiveksissä siittiöt kehittyvät liikkumiskykyisiksi (1 p.).

Hypotalamuksen GnRH säätelee aivolisäkkeen etulohkossa (1 p.) tapahtuvaa FSH:n (1 p.) ja LH:n (1 p.) eritystä. FSH stimuloi siittiöiden tuotantoa (1 p.). LH stimuloi siementiehyiden välisessä tilassa (1 p.) sijaitsevien välisolujen (1 p.) testosteronituotantoa (1 p.), mikä edistää siittiöiden kehitystä (1 p.). Testosteroni vaikuttaa GnRH:hon ja gonadoliberiineihin negatiivisen palautesäätelyn kautta. (1 p.).

Täysiin pisteisiin vaaditaan sekä siittiöiden kehittymisen että hormonaalisen säätelyn käsittelyä.

8. Makeat tomaatit 15 p.

Tomaatin jalostuksessa on suosittu etenkin suurta kokoa, minkä vuoksi kaupassa myytävät tomaatit ovat usein paljon suurempia kuin niiden kirsikankokoiset villit sukulaiset. Jalostuksen myötä myös tomaatin maku on muuttunut vähemmän makeaksi, ja siksi kaupassa myytävät tomaatit ovat miedon makuisia.

8.1 Aineiston 8.A mukaan villitomaateilla on pistemutaatioita joko proteiinia koodaavalla alueella tai promoottorialueella. Selitä, mihin geenissä tarvitaan promoottorialuetta ja miten promoottorialueella olevat pistemutaatiot voivat estää geenin toiminnan. 5 p.

Yhteensä 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Promoottorialue tarvitaan, jotta geenin luenta käynnistyy. (1 p.) Promoottorialue on geenin koodaavan alueen edessä / on osa säätelyaluetta (1 p.). RNA-polymeraasi kiinnittyy promoottorialueelle (1 p.) ja aloittaa RNA-molekyylin rakentamisen (1 p.). Muutokset promoottorialueella estävät RNA-polymeraasin kiinnittymisen (1 p.), jolloin proteiinisynteesiä ei pääse tapahtumaan (1 p.).

8.2 Selitä, miten CRISPR-tekniikka toimii tomaatin solussa niin, että saadaan aikaan aineistossa 8.A esitetty pistemutaatio. Pohdi myös, miksi tutkijoiden oli selvitettävä tomaattikasvien geeniperimät, jotta he pystyivät käyttämään CRISPR-tekniikkaa. 10 p.

Yhteensä 10 pistettä esimerkiksi seuraavista:

CRISPR-tekniikassa tarvitaan cas-entsyymi (1 p.) ja opas-RNA (1 p.). Opas-RNA laaditaan sekvensoidun perimän perusteella (1 p.) ja se kiinnittyy DNA:han (1 p.) komplementaarisesti (1 p.). Opas-RNA ohjaa cas-entsyymin oikeaan paikkaan (1 p.), jolloin entsyymi leikkaa DNA:n (1 p.) molemmat juosteet (1 p.). Solu korjaa katkenneen DNA:n (1 p.), mutta samalla DNA:han saadaan aiheutettua mutaatio (1 p.).

Sekvensoinnin avulla voidaan selvittää geneettiset erot (1 p.). Opas-RNA:n suunnittelussa tulee varmistua, ettei se pysty kiinnittymään muualle genomiin (1 p.).

Osa 3: 20 pisteen tehtävät

9. Luonnon monimuotoisuuden säilyttäminen 20 p.

Ihmisten toiminta on johtanut monen elinympäristön häviämiseen sekä lajien ja yksilömäärien vähenemiseen. Suomessa luonnon monimuotoisuuden heikentymistä pyritään hidastamaan muun muassa uudella luonnonsuojelulailla ja -asetuksella, jotka tulivat voimaan vuonna 2023.

Pohdi, millä eri keinoilla luonnon monimuotoisuutta suojellaan Suomessa.

Hyvässä vastauksessa pohditaan monimuotoisuuden säilyttämistä monipuolisesti esimerkiksi lainsäädännön, suojeluohjelmien ja -alueiden, lajien suojelun tai geneettisen monimuotoisuuden näkökulmasta. Alla on mainittu esimerkkisisältöjä. Myös muista relevanteista keinoista saa pisteitä.

Määritelmät

Ekosysteemidiversiteetti eli ekosysteeminen monimuotoisuus tarkoittaa alueella esiintyvien ekosysteemien määrää (1 p). Lajidiversiteetti eli lajimonimuotoisuus tarkoittaa alueella esiintyvien lajien / eri taksoneiden / lajiryhmien määrää (1 p). Geneettinen diversiteetti eli lajin sisäinen monimuotoisuus tarkoittaa alueella esiintyvän populaation / lajin alleelivaraston suuruutta (1 p).

Keinot

Jokaisesta monimuotoisuuden säilyttämiseen liittyvästä keinosta saa 1 pisteen. Keinoon liittyvästä konkreettisesta esimerkistä / merkityksestä / perustelusta 1 piste. Arvosteluohjeen pisteitä antavat keinot voidaan yhdistää eri diversiteetteihin/kategorioihin.

Vapaaehtois-/opetustoiminta

  • Suojelujärjestöjen toiminta

  • Mielipidevaikuttaminen

  • Kansalaisaktivismi

  • Yksityinen suojelutyö

  • Yritysten ympäristöohjelmat

  • tiedonlevitys (jopa osa opetussuunnitelmaa)

Lainsäädäntö ja ohjelmat

Lainsäädännöstä voi käsitellä erilaisia YK:n ja EU:n laajuisia kansainvälisiä sopimuksia, kansallisia lakeja ja ohjelmia sekä niiden käytännön vaikutuksia. Esimerkkejä:

  • Kansainväliset sopimukset, joihin Suomi on sitoutunut (esimerkiksi YK:n kansainvälinen biodiversiteettisopimus): EU:n biodiversiteettistrategia, hallitustenvälinen luontopaneeli.

  • EU:n lintudirektiivi ja luontodirektiivi: Natura 2000 -alueiden suojelu lintujensuojelun (SPA) tai luontotyyppien perusteella (SAC). Alueille mahdollisesti tehtävä Natura-tarveharkinta ja Natura -arvio.

  • Lainsäädäntö: ekosysteemien ja lajien suojelu, metsälaki ja vesilaki.

  • Erilaiset ohjelmat: Helmi-elinympäristöohjelma, Metso-metsiensuojeluohjelma, vedenalaisen luonnon monimuotoisuusohjelma Velmu ja puutteellisesti tunnettujen lajien tutkimusohjelma Putte. Erilaiset monimuotoisuuden tutkimukseen ja seurantaan liittyvät toimet.

  • Riskien kartoitus: ympäristövaikutusten arviointi (YVA).

Ekosysteemidiversiteetti

Suojelualueista voi käsitellä erilaisia luonnonympäristöjä ja niiden käyttöön liittyviä rajoituksia. Esimerkkejä:

  • Biosfäärialueet: biosfäärialueet yhdistävät monimuotoisuuden suojelun, kestävän kehityksen ja ympäristötutkimuksen. Tällaisia ovat esimerkiksi kansallispuistot, luonnonpuistot, erämaa-alueet, kansainvälisesti merkittävät kosteikot (Ramsarin sopimus) sekä kansalliset kaupunkipuistot ja yksityiset luonnonsuojelualueet

  • Ympäristömyrkkyjen rajoittaminen

  • Rehevöitymisen rajoittaminen

  • Luonnonsuojelualueiden väliset viherkäytävät

  • Suojelualueita voidaan rajata / arvioida sateenvarjolajien avulla

Lajidiversiteetti

Lajien suojelua ja sen merkitystä ekosysteemien tukemisessa voi käsitellä eri tavoin. Esimerkkejä:

  • Rauhoitus: metsästysajat / rauhoituksen laajuus, esimerkki kielletystä toimesta ja siitä seuraavasta rangaistuksesta

  • Avainlajit: merkitys ravintoverkoille ja muiden lajien säilymiselle.

  • Esiintymispaikan turvaaminen: kunnostaminen ja ennallistaminen, hoitaminen (perinnebiotoopit),

  • Vieraslajien torjunta.

  • Ruokinnan auttaminen: talviruokinta, kylvetyt pölyttäjäkasvit

  • Pesinnän auttaminen: tekopesät, linnun- ja lepakkopöntöt, hyönteishotellit

Geneettinen monimuotoisuus

Geneettisen monimuotoisuuden merkitystä ja tapoja tukea sitä voi käsitellä esimerkiksi seuraavien keinojen avulla:

  • Geenipankit / siemenpankki.

  • Kasvitieteelliset puutarhat / eläintarhat: eliöiden perimän säilyttäminen.

  • Uhanalaisten lajien populaatiokoon ylläpito.

  • Siirtoistutukset.

Sopivista lajiesimerkeistä korkeintaan 2 pistettä.

Yleisiä ympäristön tilan parantamiseen vaikuttavia esimerkkejä ei hyväksytä, mikäli niitä ei yhdistetä monimuotoisuuden ylläpitämiseen.

10. Andien kolibrit 20 p.

Tekstissä 10.A on esitelty Andien vuoristossa elävien kolibrien poikkeuksellisia tapoja selvitä kylmässä ilmanalassa. Selviytymistavat on osoitettu kokeella, jonka tulokset on esitetty taulukossa 10.B.

10.1 Lähellä merenpinnan tasoa elävät kolibrilajit eivät vaivu horrokseen öisin, mutta niiden korkealla vuoristossa elävät sukulaiset vaipuvat. Pohdi, miten evoluution aikana lähellä merenpinnan tasoa eläneistä kolibrien kantamuodoista on kehittynyt vuoriston horrostavia lajeja. Voit halutessasi hyödyntää tekstiä 10.A. 8 p.

Yhteensä 8 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Lähellä merenpinnan tasoa elänyt kantalaji tai sen populaatio eli lähellä vuoristoa. Populaatiossa on voinut olla kilpailua (1 p.) resursseista. Vuoristossa on ollut tarjolla vapaita resursseja (1 p.), ja siellä on ollut vähän saalistajia (1 p.).

Populaatiossa on ollut perinnöllistä muuntelua (1 p.) tai uudet mutaatiot ovat voineet lisätä alleeleja (1 p.), jotka edistivät kykyä hidastaa aineenvaihduntaa (1 p.). Mitä korkeammalla / äärevämmässä osassa yksilöt elävät, sitä enemmän energian säästäminen on ollut tarpeen (1 p.).

Fenotyyppinen muuntelu (1 p.) on mahdollistanut luonnonvalinnan (1 p.) joka on suosinut yksilöitä, joilla on paras kelpoisuus (1 p.), eli ne kolibrit, jotka ovat voineet hyödyntää korkeammalla sijaitsevia ravintoresursseja / kerätä runsaasti energiapitoista mettä päivällä ja säästää energiaa / hidastaa aineenvaihduntaansa yöllä, ovat saaneet enemmän jälkeläisiä (1 p.). Näin aineenvaihdunnan hidastamiseen vaikuttavat ominaisuudet ovat yleistyneet populaatiossa (1 p.). Tätä kutsutaan mikroevoluutioksi. (1 p.).

Ajan mittaan vuoristossa elävien yksilöiden perimä on kehittynyt perinnöllisen muuntelun ja luonnonvalinnan seurauksena niin erilaiseksi, että voidaan puhua makroevoluutiosta (1 p.). Populaatioon on siis voinut kohdistua suuntaavaa/hajottavaa valintaa (1 p.). Kolibrilajien välille on muodostunut lisääntymisesteitä (1 p.). Geenivirta merenpinnan tasolla elävän kolibripopulaation ja vuoristopopulaation välillä on loppunut. (1 p.)

10.2 Tekstissä 10.A kerrotaan Andien kolibrien horrostamisesta öisin. Pohdi, mitkä kolibrien ominaisuudet ja niiden elinympäristön erityispiirteet suosivat lintujen yön aikaista horrostamista. 5 p.

Yhteensä 5 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Kolibrien ominaisuudet:

Nopean aineenvaihdunnan takia kolibrit tarvitsevat paljon energiaa (1 p.) sillä niiden energiankulutus on hyvin suurta (1 p.). Pienen kokonsa vuoksi kolibrit eivät pysty varastoimaan riittävän paljon vararavintoa. (1 p.).

Pieni koko / nopea aineenvaihdunta mahdollistaa ruumiinlämmön nopeat muutokset. (1 p.) Lihasvärinä mahdollistaa ruumiinlämmön nopean nostamisen. (1 p.). Höyhenpeitteen pörhistäminen eristäväksi ilmakerrokseksi edesauttaa lämpötilan nostamista. (1 p.) Korkean ruumiinlämmön ylläpitäminen yöllä vaatii kolibreilta paljon energiaa. (1 p.)

Ympäristön erityispiirteet:

Korkealla vuoristossa on vuorokauden aikana säännöllistä lämpötilan vaihtelua, jolloin energiaa kuluisi liikaa lämpötilan ylläpitoon (1 p.).

Kolibrien ravintonaan käyttämät kukat sulkevat terälehtensä yön ajaksi, joten ruokailu öisin ei olisi kolibreille mahdollista (1 p.).

Korkealla vuoristossa on vähän saalistajia (1 p.), joten kolibrien on suhteellisen turvallista vaipua yöksi horrokseen.

Täysiin pisteisiin vaaditaan sekä kolibrien että ympäristön erityispiirteiden käsittelyä.

10.3 Laadi taulukon 10.B perusteella pistediagrammi eli hajontakuvio, jossa näkyy kolibrilajien 1–6 horroksen keston ja painonlaskun välinen suhde. 5 p.

Pistediagrammissa on oikea aineisto (1 p.) toisella akselilla on esitetty horroksen kesto (h) nimettynä (1 p.) ja toisella akselilla painonlasku (%) nimettynä (1 p.). Akseleilla on oikeat yksiköt (1 p.). Diagrammilla on otsikko, jossa ilmenee kahden muuttujan suhde. (1 p.).

Vääristä kaaviotyypeistä ei anneta lainkaan pisteitä.

10.4 Päättele osatehtävässä 10.3 laatimasi diagrammin avulla, miten horroksen kesto vaikuttaa painonlaskuun, ja perustele päätelmäsi. 2 p.

Yhteensä 2 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Korrelaation maininta

Mitä pidempään horros kestää, sitä vähemmän paino suhteessa laskee (1 p.).

Perustelusta 1 p. esimerkiksi:

Painon lasku perustuu energiavarastojen (rasva ja lihas) käyttöön lämmöntuotannossa. Mitä enemmän ruumiinlämpö laskee, sitä hitaampaa on rasvavarastojen käyttö, joka näkyy vähäisempänä massanmenetyksenä. / Mitä pidempään horrostaa, sitä enemmän ruumiinlämpö laskee, joten energiavarastoja ei käytetä niin tehokkaasti vähentäen massanmenetystä.

11. Valoherkkä proteiini 20 p.

Tekstissä 11.A on esitetty menetelmä, jossa valoherkkä proteiini on siirretty hermosoluihin käyttäen viruksia vektoreina. Menetelmä tarjoaa tutkijoille uuden lähestymistavan solujen viestinnän tutkimiseen.

11.1 Selitä, mitkä virusten ominaisuudet mahdollistavat niiden käytön geeninsiirrossa, ja pohdi, miten kanavarodopsiinigeeni saadaan siirrettyä virusten avulla hermosoluihin. 6 p.

Yhteensä 6 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Viruksilla on kyky infektoida soluja (1 p.) usein spesifisti (1 p.). Viruksen sisältämä geneettinen informaatio voi liittyä isäntäsolun perimään (1 p.), jolloin infektoitu solu on mahdollista saada tuottamaan haluttua proteiinia (1 p.), jos viruksen perimään on liitetty sitä proteiinia koodaava geeni (1 p.). Viruksen perimää muokataan edelleen niin ettei isäntäsolu monista virusta (1 p.).

Ennen siirtämistä virukseen kanavarodopsiinigeeni pitää eristää ja puhdistaa. (1 p.) Eristetty DNA voidaan monistaa PCR:llä (1 p.) ja siirtää viruksen perimään jollain geenitekniikan menetelmällä (1 p.).

11.2 Selitä, kuinka kanavarodopsiinigeenin siirron onnistuminen voidaan todeta. 3 p.

Yhteensä 3 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Siirrettävään kanavarodopsiinigeeniin liitetään merkkigeeni (1 p.), joka voi esimerkiksi koodata fluoresoivaa proteiinia (1 p.). Näin proteiinin ilmentyminen on mahdollista todeta fluoresenssin avulla (1 p.). Toinen mahdollisuus todeta siirron onnistuminen on ilmentyneen geenin mRNA:n (1 p.) tai solukalvon proteiinin tunnistaminen (1 p.) esimerkiksi vasta-aineiden avulla (1 p.).

Geeninsiirron onnistumisen voi testata myös sekvensoimalla solun perimän (1 p.) tai tutkimalla PCR:n ja geelielektroforeesin avulla, onko merkkigeeni siirtynyt soluihin (1 p.). Siirron onnistuminen on esimerkin tapauksessa todennettavissa myös altistamalla solua siniselle valolle (1 p.).

11.3 Pohdi, mitä kanavarodopsiinia ilmentävän hermosolun solukalvolla tapahtuu, kun sininen valo osuu siihen, ja mitä tämä tapahtuma saa aikaan hermosolussa. 11 p.

Yhteensä 11 pistettä esimerkiksi seuraavista:

Lepokalvojännitteen / ionipitoisuurojen ylläpito:

Solukalvon NaK-pumput (1 p.) pumppaavat ATP:n avulla keskeytyksettä aiheuttaen Na+- ja K+- -ionien pitoisuuseron soluliman ja soluväliaineen välillä. (1 p.)

Välitön vaste kanavarodopsiinin aktivoituessa:

Sininen valo avaa kanavarodopsiinin Na+- kanavan ja alkaa Na+-virtaus (1 p.) solukalvon läpi solun sisäpuolelle/solulimaan (1 p.), mikä vähentää soluliman negatiivista varausta/muuttaa varausta positiivisempaan suuntaan (1 p.), ja siten depolarisoi /pienentää jännitteen itseisarvoa/synnyttää jännitemuutoksen solukalvolla (1 p.)

Jos jännitemuutos on tarpeeksi voimakas (1 p.), se saa jännitteelle herkät natriumkanavat avautumaan (1 p.), jolloin kalvojännitteen muutos voimistuu (1 p.). Tämä puolestaan aktivoi viereiset jännitteelle herkät kanavat (1 p.) ja synnyttää toimintajännitteen/aktiopotentiaalin (1 p.) jonka seurauksena hermoimpulssi etenee kohti hermopäätettä (1 p.) jossa hermoimpulssi saa aikaan synapsin välittäjäaineen vapauttamisen (1 p.).

Kalvojännite palautuu lepotilaan (1 p.), koska jännitteelle herkät natriumkanavat sulkeutuvat (1 p.) ja jänniteherkät kaliumkanavat aukeavat (1 p.) jolloin positiivisten kaliumionien ulosvirtaus solusta kiihtyy (1 p.).