Lukion biologia - BIOS 1 osa 2

kpl 7-11

Alkuräjähdys

Noin 15 miljardia vuotta sitten tapahtunut tapahtumasarja. Siinä maailmankaikkeus oli puristettuna hyvin pieneen tilaan, ja sen lämpötila oli hyvin korkea. Se alkoi laajeta, lämpötila laski, vety ja helium syntyi.

Kosminen evoluutio ja sen 4 vaihetta

Alkuräjähdys: maailmankaikkeus laajenee

Alkuaineiden synty: syntyy helium ja vety maailmankaikkeuden laajetessa. Syntyy happi, hiili, typpi, jne. tähtien ytimissä (jotka synty vety- ja heliumpilvien tiheymäkohtiin)

Aurinkokunnan synty: syntyi räjähtäneiden tähtien alkuaineista n. 4,6 miljardia vuotta sitten.

Alkumaapallo

Selitä polku Alkumaapallosta elämän syntyyn.

1. Ensin oli hehkuvan kuuma planeetta

2. Se alkoi jäähtyä→syntyi kiinteä kivikuori, jonka ympärille kaasukehä, joka arvellaan muodostuneen epäorgaanisista kaasuista, kuten hiilimonoksidi, typpi, ammoniakki, vety, vesihöyry.

3. Jäähtyessään lisää, osa vesihöyrystä tiivistyi vedeksi ja satoi maan pinnalle. Alkoi irrottamaan kuoresta mineraaleja, ja vesi täytti suuret altaat, jotka ovat nykypäivien valtameriä.

Selitä elämän synnyn kolme vaihetta (kemiallinen evoluutio, alkusolu)

1. Kaasukehän epäorgaanisista aineista muodostui hiilestä rakentuvia, energiaa sisältäviä yksinkertaisia orgaanisia yhdisteitä, elämän rakennusaineita. Näitä oli mm. nukleotidit, aminohapot, monet muut hiiliyhdisteet.

2. Elämän rakennusaineet liittyivät yhteen→ tuli makromolekyylit, lipidit, nukleiinihapot (ensin RNA, sitten DNA), proteiinit (aminohapoista)

3. Rasvoista muodostui pisaramaisia rakenteita, joiden sisälle meni makromolekyylejä. Pisaran pinta vastasi solukalvoa, se pystyi vaikuttamaan mitä aineita poistuu ja tulee sisälle. Kun pisaran sisälle meni nukleiinihappoja ja proteiineja muodostui alkusolu: elämän synty

_____ aiheutti paljon muutosta perimässä, koska ______ ei ollut. Biologinen avoluutio alkoikin, kun luonnonvalinnan seurauksena parhaiten sopeutuneita suosittiin.

UV-säteily, otsonikerrosta

Alkusolusta muodostui….

arkeonit ja bakteerit

Arkeonien ja bakteereiden eritysipiirteitä (3kpl)

1. Niin erilaisia, ettei ollut kilpailua

2. Suurin osa kuluttajia

3. Joillakin kyky valmistaa energiapitoiset yhdisteet itse kemosynteesin avulla (tuottajia)

Miksi arkeonit ja bakteerit kehittyivät elämän alkuvaiheissa tehokkaasti?

UV-säteilyiden aiheuttamien mutaatioiden ja nopean lisääntymisen seurauksena, luonnonvalinta ohjasi evoluutiota tehokkaasti.

Mitä fotosynteesissä tapahtuu?

Auringon valoenergia sitoutuu glukoosimolekyyliin kemialliseksi sidosenergiaksi.

Epäorgaanisista raaka-aineista, vedestä ja hiilidioksidista, valmistuu monien vaiheiden kautta orgaanista yhdistettä glukoosia ja happea vapautuu.

Fotosynteesin reaktiokaava

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

hiilidoksidi + vesi →(auringon valoenergiaa)→ glukoosi + happi

Miten fotosynteesin kehittyminen alkoi?

Kun meressä elävien bakteerisolujen sisälle muodostui fotosynteesiin tarvittavia väriaineita, kuten lehtivihreää, eli klorofylliä, joka pystyy sitomaan auringon valoenergiaa.

Klorofylli

lehtivihreää, tarvitaan fotosynteesissä, koska pystyy sitomaan auringon valoenergiaa

Syanobakteerit

Ensimmäiset fotosynteesiin pystyvät

Mikä etu fotosynteesillä oli kemosynteesiin verrattuna?

Fotosynteesiin tarvittavia vettä ja valoa ja yllin kyllin saatavilla.

Mitä fotosynteesin kehittymisen tuloksena tapahtui?

Tuli paljon happea, joka ensin liukeni veteen ja sitoutui eri yhdisteisiin. N. 2 miljardia vuotta sitten vapaata happea oli niin paljon, että se kerääntyi kaasukehään. Se reagoi myrkyllisten kaasujen kanssa (ammoniakki ja hiilimonoksidi), jonka seurauksena myrkylliset kaasut hävisivät. Koostumus alkoi muistuttamaan nykyistä ilmakehää, ja muodostui otsonikerros, joka esti osan UV-säteilystä.

Ennen hapen lisääntymistä, tumattomat eliöt saivat elintoimintoihin tarvitavan energian _______. Kaikki tumattomat eliöt olivat _______ eli hapettomassa olosuhteissa eläviä.

käymisreaktiossa, anaerobisia

Miten hapen vapautuminen vaikutti tumattomiin eliöihin?

Hapen vapautuminen toimi valintapaineena evoluutiossa. Tumattomien eliöiden piti joko sopeutua hapellisiin olosuhteisiin tai siirtyä hapettomiin oloihin. Soluhengityksen edellytys.

Mitä soluhengityksessä tapahtuu?

Siinä syntyy hiilidioksidia ja vettä + vapautuu energiaa. Osa glukoosimolekyyleistä vapautuvasta enrgiasta sidotaan solulle käyttökelpoiseen muotoon ja osa vapautuu lämpönä.

TOTTA/TARUA Käymisreaktiossa vapautuu tehokkaammin energiaa, kuin soluhengityksessä.

TARUA. Soluhengityksessä vapautuu energiaa tehokkaammin ja nykyistenkin eliöiden yleisin tapa vapauttaa energia orgaanisista molekyyleistä solun käyttöön on soluhengityksen kautta.

Soluhengityksen reaktiokaava

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energiaa

glukoosi + happi → hiilidioksidi + vesi + energiaa

1.8 mrd. vuotta sitten arkeonien ja bakteerien rinnalle kehittyi mitä?

tumalliset solut

Miten tumalliset solut kehittyivät? (oletetaan)

Endosymbioosin kautta

Selitä endosymbioositeoria ja sen vaiheet.

Anna perusteluja endosymbioositeorialle.

mitokondriot ja viherhiukkaset muistuttavat bakteereita, pystyy lisääntymään jakautumalla, oma rengasmainen DNA-molekyyli (muut. kymmeniä geenejä)

Nimeä eläinsolun rakenteita ja soluelimiä.

Kerro kaksi varhaisten tumalliset fotosyynteesiin kykenevien solujen ominaisuuksia.

1. yksisoluisia levyjä

2. tuottajia

Kerro fotosynteesin tapahtumisesta levässä.

Kerro levän viherhiukkasen rakenteesta (esim.)

Levät ja muut tuottajat valmistavat nämä orgaaniset yhdisteet itse (sisältävät paljon energiaa)

hiilihydraatit ja lipidit

Mistä tumalliset solut ilman viherhiukkasia saa hiilihydraatiti, lipidit ja proteiinit?

Ne ovat kuluttajia, eli ravinnosta

Miten ravinto muutetaan käyttökelposeksi energiaksi

soluhengityksessä mitokodriossa

Kerro mitokodrion rakenteesta.

Mitä kehittyi ensin, jotta evoluutiota kehitti saalissuhteet?

Eri ravinnonhankintatapojen erikoistuminen

Mitä kehittyi, jotta oli kehittynyt alkeellinen monisoluinen eliö?

Solurykelmässä elävien solujen työnjako kehittyi niin, ettei ne enää selviytyneet ilman toisiaan

Miksi monisoluisilla eliöillä oli valintaetu suhteessa pienempiin eliöihin?

Monia kilpailuetuja:

1. solut erikoistuu, elintoiminnot tehokkaampia

2. kasvaa suuremmiksi

3. seksin vallankumous (osa soluista sukusoluja, suvullinen lisääntyminen aiheuttaa perinnöllistä muuntelua)

Miksi kutsutaan tapahtumaa n. 550 milj. vuotta sitten, jossa eläinten monimuotoisuus kasvoi isosti merissä?

kambrikauden lajiräjähdys

Mitä syitä kambrikauden lajiräjähdyksellä oli?

happipitoisuuden nousu, ilmasto lämpeni, merenpinta nousi, enemmän elintilaa/uusia ympäristöjä

avainsopeutuma

ratkaisevasti menestymiseen vaikuttava ominaisuus

Nimeä yksi varhainen monisoluinen eläin ja kerro millaista niiden monisoluisuus oli.

sienieläimet, monisoluisuus oli yksinkertaista ja kehittymätöntä.Solut ei erilaistuneet

Nimeä sienieläinten kilapiluetu

irtautuviin ja silmikoiviin soluihin perustuva hyvä uusiutumis- eli regeneraatiokyky

Miksi polttiaiseläinten pääjakso menestyi kilpailussa?

Se pystyi yhdistämään suvullisen ja suvuttoman lisääntymisen edut.

Sillä oli erikoistuneet solut, syntyi kudoksia ja alkeellisia elimiä.

Kaksikylkisyys

ruumiirakenteessa kaksi identtistä, mutta vastakkaista puolta, esim. nivelmadot

Kerro nivelmatojen rakenteellisia ominaisuuksia

etupäässä 2 suurta hermosolua, muistuttaa aivoja

hermosto tikapuuhermosto

hengityselimenä iho

sätettäissymmetrinen ruumiinmuoto

eläin voidaan jakaa erisuuntaisilla taoilla symmetrisiin osiin

Ketä valinta suojasi saaliin ja pedon koevoluutiossa

Niitä, joille kehittyi ulkoinen tukiranka

Nilviäisten avainsopeutuma

kalkkikuori, toimi tukirankana ja lihasten kiinnittymiskohtana

Piikkinahkaisilla tukiranka koostui…

ihon kalkkilevyistä

Ulkoisen tukirangan huonoja puolia 2

rajoitti kokoa ja liikkumista

Sisäinen tukiranka mahdollisti (vrt. ulkoinen tukiranka)

koon kasvun ja elintoimintojen kehittymisen monipuolisemmaksi

Ensimmäiset selkäjänteiset joilla ruston sisäinen tukiranka

leuattomat alkukalat, leuat kehittyi seuraavana

Miksi luukalat sopeutuivat vesiympäristöön parhaiten?

1. luukudoksesta koostuva sisäinen tukiranka

2. vedessä joustava suomupeitteinen iho

3. kidusten suojana oleva kiduskansi

4. uimarakko, joka sääteli uintisyvyyttä

5. evät nopeutti uimista