Biologia 1

Eliö

On itsenäisesti toimiva biologinen järjestelmä, yksilö, jossa esiintyy elintoimintoja. Esim. eläimet, kasvit ja sienet

Mihin biologiaa tarvitaan arjessa?

Auttaa ymmärtänään miten elimistömme toimii tai mitä laboratoriokokeiden tulokset kertovat ja mihin toimiin niiden johdosta ehkä on ryhdyttävä

Biologian tavoite

Se pyrkii selittämään luonnon ilmiöitä ja tekemään niiden pohjalta päätelmiä ja yleistyksiä, jotka selvittävät ilmiöiden välisiä suhteita

biosfääri

Elokehä eli eliöiden asuttama osa maapallosta

Monta eliölajia biosfääriä arviolta asuttaa?

10-30 miljoonaa eliölajia

Elämä

Käsite, jolla tarkoitetaan monimutkaisten tapahtumien muodostamaa kokonaisuutta

Elämän ja eliöiden yhteiset piirteet

•Järjestyneisyys näkyy elämän eri organisaatiotasoilla

•Solurakenne; jokainen eliö muodostuu yhdestä tai useammasta solusta

•Samankaltaiset kemialliset ominaisuudet

•Informaation sisältäminen ja hyödyntäminen

•lisääntyminen eli kyky tuottaa itsensä kaltaisia jälkeläisiä. Siinä geenien sisältämä informaatio siirretään uusille

•Elinkaari; syntyminen, kasvu ja kuolema

•Eliöillä on aineenvaihduntaa: ne ottavat ympäristöstä aineita, valmistavat omia aineitaan ja poistavat aineita ympäristöönsä

•Reagointi ja itsesäätelykyky

•Evoluutio eli lajinkehitys

suvuton lisääntyminen

emoyksilön osasta kehkeytyy emon kanssa perintötekijöiltään identtinen uusi yksilö

suvullinen lisääntyminen

Tapahtuu kahden sukupuolisolun avulla, joissa on uuden yksilön muodostumiseen tarvittava informaatio.

+lajin yksilöt ovat perimältään erilaisia

+populaatiot kykenevät sopeutumaan muuttuvaan ympäristöön

+syntyy geeniyhdistelmiä, joiden avulla laji säilyy hengissä

-hitaampaa verrattuna suvuttomaan

-suurin osa sukusoluista menee hukkaan

-lisääntymiskumppanin etsimiseen menee aikaa ja energiaa

-kaikki yksilöt eivät löydä lisääntymiskumppania

Luettele biologian organisaatiotasoja

biosfääri, ekosysteemi, eliöyhteisö, populaatio, eliö, elimistö, elin, kudos, solu, soluelin, makromolekyyli, molekyyli, atomi

ekologia? Mihin tarvitaan

On luonnon toiminnan tutkimista. Tarvitaan turvaamaan monimuotoisen elämän säilyminen maapallolla, ympäristöongelmien ratkaisuissa ja ravinnontuotannossa

systematiikka

sen avulla luodaan perusteet eliöiden luokittelulle

taksonomia

tarkoittaa eliöiden tieteellistä luokittelua

eläintiede

tutkii eläinten rakennetta, toimintaa ja kehitystä

kasvitiede

tutkii kasvien rakennetta, toimintaa ja kehitystä

anatomia

on eliöiden rakenteiden tutkimusta

fysiologia

eliöiden elintoimintoja tutkiva tieteenala

solubiologia

siinä tutkitaan solujen rakennetta ja toimintaa

molekyylibiologia

siinä tutkitaan biologian ilmiöitä molekyylitasolla

bilogisen tutkimuksen vaiheet

1. havainnot, tutkimusongelma

2. olenassa olevaan tietoon tutustuminen

3. hypoteesin muodostus

4. tutkimuksen suunnittelu ja toteuttaminen

5.tiedon keruu

6. tiedon käsittely ja hypoteesin testaus

7. johtopäätösten teko ja hypoteesin hyväksyminen tai hylkääminen

8. tiedon julkaiseminen

hypoteesi

on taustatietojen perusteella muodostettu tutkimusoletus

perustutkimus

tiedon keräämistä ennestään tuntemattomista asioista

soveltava tutkimus

tutkimus, josta voi olla hyötyä ihmisille

Selitä alkuräjähdys

15 miljardia vuotta sitten maailmankaikkeus oli puristunut hyvin pieneen tilaan jonka lämpötila oli erittäin korkea. Sitten maailmankaikkeus alkoi laajeta, lämpötila laski ja syntyi vetyä ja heliumia.

Milloin ja miten ensimmäiset tähdet syntyivät

Milhardi vuotta alkuräjähdyksen jälkeen ensimmäiset tähdet syntyivät vety- ja heliumpilvien tihentymäkohtiin

Miten aurinkokuntamme on syntynyt?

noin 4,6 miljardia vuotta sitten alkuaineista, jotka ovat peräisin aiemmin täjähtäneistä tähdistä

monta eliölahojia on nimetty

1,8 miljoonaa

Itsesäätelykyky

Tarkoittaa sitä, että eliö pystyy reagoimaan ympäristöönsä

Evoluutio

Tarkoittaa lajin sopeutumista muuttuviin ympäristöoloihin. Esim. darwininsirkut ovat sopeutuneet oman saarensa olosuhteisiin

Miksi hiili on elämän kannalta tärkein alkuaine?

Johtuu ainutlaatuisista kemiallisista ominaisuuksista: se voi muodostaa pitkiä ketjuja, joihin voi sitoutua muita atomeja

elämän kannalta tärkeimmät säteilyn lajit

valo ja lämpösäteily

Kerro lyhytaaltoisesta säteilystä

•sisältää paljon energiaa

•pystyy tunkeutumaan solyn sisälle ja muuttamaan solun DNA:n rakennetta eli aiheuttamaan mutaatioita. Siitä voi seurata solun toiminnan muuttuminen tai jopa solun kuolema

•Ilmakehä estää lähes kaiken lyhytaaltoisen däteilyn pääsyn maapallon pinnalle saakka

•Vain pieni osa lyhytaaltoisesta ultraviolettisäteilystä pääsee naan pinnalle

Näkyvän valon merkitys elämälle

Tuottajat saavat näkyvästä valosta fotosynteesiin tarvitsemansa energian. Kuluttajat ovat suoraan tai muiden eliöiden kautta riippuvaisia fotosynteesiin kykenevien eliöiden tuottamasta sokerista ja hapesta

Lämpösäteilyn merkitys elämälle

Lämpösäteily luo maapallolle elämän olemassaolon kannalta sopivan lämpötilan

luettele säteilylajit

radioaallot, mikroaallot, infrapunasäteet, UV-säteet, röntgensäteet, gammasäteet

Miksi vesi on yksi elämän edellytyksistä?

Sen erikoisten kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi

•Vedellä on erittäin suuri ominaislämpökapasiteetti

•Vesi on hyvä liuotin. Veden kyky liuottaa muita aineita johtuu siitä, että vesimolekyylit tunkeutuvat liuotettavan aineen rakenneosien väliin ja ikään kuin puskevat ne irti toisistaan

•Vesi on hiilidioksidin ohella fotosynteesin toinen raaka-aine

Ilmanpaine merenpinnan tasolla

1 ilmakehä eli noin 1013 hehtopascalia

Miksi kuumat lähteet eivät sovi elinympäristöksi useimmille eliöille?

Koska solujen aineenvaihduntareaktiot tapahtuvat tiettyjen pH-arvojen rajoissa, monissa kuumissa lähteissä vqllitseva voimakas happamuus tai emäksisyys ei sovi useimmille eliöille

Mitä tapahtuu jos eliön ympäristössä on suurempi suolapitoisuus kuin sen soluissa?

Soluista poistuu vettä ympäristöön ja eliö kuolee

Elämän edellytykset

Näkyvä valo, lämpö, vesi, sopiva paine, sopiva happamuus, sopiva suolapitoisuus

biodiversiteetti

Tarkoittaa elämän monimuotoisuutta

kolme biodiversiteetin tasoa

1. Ekosysteemien monimuotoisuus

•erilaiset elinympäristöt

2. Lajimonimuotoisuus

•tietyllä alueella elävien lajien tai sukujen määrä: mitä enemmän alueella elää lajeja, sitä suurempi on sen lajiston biodiversiteetti.

3. Lajin sisäinen geneettinen monimuotoisuus.

• Lajin populaatioiden ja niiden yksilöiden vluset erot

Eliöiden kaksi suurta pääryhmää

tumattomat ja tumalliset eliöt

tumalliset eliöt

•Solujen koko on suurempi kuin tumattomien

•Soluissa on paljon erilaisia kalvon ympäröimiä solurlimiä

•Perintötekijät ovat tumassa, tumakotelon ympäröiminä

•Esim. kasvit, eläimet ja alkueliöt

tumattomat eliöt

•ovat yksisoluisia

•Niillä ei ole tumakoteloa oerintötekijöiden ympärillä, vaan geenit sijaitsevat solulimassa

•Tumattomat solut ovat hyvin pieniä ja niissä on vain vähän soluelimiä

•Lisääntyvät jakautumalla kahtia

•Jaetaan bakteereihin ja arkeoneihin

Jaa eliöt kolmeen domeeniin

bakteerit, arkeonit ja tumalliset eliöt

Kerro bakteereista

•hyvin pieniä, tumattomia, yksisoluisia, vaihtelevan muotoisia

•lisääntyminen kahtia jakautumalla

•soluissa soluseinä, ei kalvojen muodostamia soluelimiä

•geenien toiminta erilsista verrattuna arkeoneihin ja tumallisiin

•hajottajia, loisia, taudinaiheuttajia

•kumpaakin osapuolta hyödyntävää yhteiseloa tumallisten kanssa

kerro arkeoneista

•muistuttavat ulkoisesti bakteereita

•Hyvin pieniä, tumattomia, yksisoluisia

•soluissa soluseinä, ei kalvojen muodostamia soluelimiä

•lisääntyminen kahtia jakautumalla

•geenien toiminta samanlaists kuin tumallisilla

•toisenvaraisia ja omavaraisia

•nykykäsityksen mukaan läheisempää sukua tumallisille kuin bakteereille

kerro tumallisista eliöistä

•alkueliöt, kasvit, sienet, eläimet

•yksi-tai monisoluisia

•perintötekijät tumassa tumakotelon ympäröiminä

•solun sisällä runaaasti kalvostoa ja kalvon ympäröimiä slluelimiä

•lisääntyminen suvutonta tai suvullista

4 eliöiden kuntaa

alkueliöt, kasvit, eläimet ja sienet

kerro alkueliöistä

•yksi- tai monisoluisia

•tumallisia, mutta eivät kasveja, sieniä tai eläimiä

•alkueläimet ja limasienet kuluttajia

•levät omavaraisia

•osa slkueläimistä tauteja aiheuttavia loisia

kerro kasveista

•monisoluisia

•soluissa soluseinä

•omavaraisia

•itiökasveja

•siemenkasveja

•lisääntyminen suvutonta tai suvullista

•elintoimintojen säätely kemiallista, ei hermostoa

kerro sienistä

•yksi- tai monisoluisia

•soluissa soluseinä

•solut muodostavat rihmastoja, joka voi muodostaa maanpäällisen osan, itiöemän

•suurin osa mikrosieniä

•lisääntyvöt suvuttomasti tai suvullisesti itiöiden avulla

•toisenvaraisia

•joillakin molempia osapuolia hyödyttävä suhde kasvin tai levän kanssa

kerro eläimistä

•monisoluisia

•soluissa ei soluseinää

•toisenvaraisia

•lisääntyminen pääasiassa suvullista

•elintoimintojen säätely hormonien ja hermoston avulla

•sopeutuminen aistien avulla

•luokitellaan yli 30 pääjaksoon

eliöiden luokittelun perusyksikkö

laji

Luokittelun järjestelmä

laji, suku, heimo, lahko, luokka, kaari/pääjakso, kunta, domeeni

luokittele susi

suku koirat

heimo koiraeläimet

lahko petoeläimet

luokka nisäkkäät

pääjakso selkäjänteiset

kunta eläimet

domeeni tumalliset

Lajin tieteellinen nimi koostuu

ensimmäinen osa on sukunimi ja toinen määrittää lajin tarkemmin omaksi yksilökseen

Kerro viruksista

•paljon yksinkeetaisempia kuin bakteerit, yksinkertainen rakenne

•ei ole solurakennetta eikä omaa aineenvaihduntaa

•ovat eliöiden loisia

•koostuvat perintötekijöistä ja geenejä ympäröivistä proteiinimolekyyleistä

Kauan maapallolla on ollut soluja

3,5 miljardia vuotta

Luettele bakteerin osat

solulima, soluhengityskalvosto, kromosomi, ribosomi, plasmidi, karva, siima, solukalvo, aoluseinä, yhteyttämiskalvosto

bakteerien ja arkeonien koko

0.001-0,01 mm

tumallisten sllujen koko

0,01-0,1 mm

ovatko eläin vai kasvisolut suurempia

keskimäärin kasvisolut ovat suurempia

solujen elinikä

muutamasta tunnista useisiin kymmeniin vuosiim

ihmisen pitkäikäisimmät solut

hermo- ja lihassolut

ihmisen lyhytikäisimmät solut

iho- ja verisolut

Perustele väite: "pienestä koosta on soluille hyötyä"

Jos solu olisi auuri, aineiden kuljetus sen disällä tapahtuisi pitkien välimatkojen takia liian hitaasti. Kun solut ovat pieniä ja välimatkat lyhyitä, aineet siirtyvät nopeasti sinne, missä niitä tarvitaan

Kasvisolun soluelimet ja niiden tehtävät

tuma

•kromosomit

tumakotelo

tumajyvänen

ribosomi

•proteiinien valmistaminen

Golgin laite

•ptoteiinien muokkaus ja pakkaaminen

viherhiukkanen

•fotosynteesi

mitokondrio

•soluhengitys

solunesterakkula

•varastoi vettä, jätteitä ja muita aineita

soluseinä

•suojaa ja tukee kasvisolua

solukalvo

•säätelee aineiden siirtymistä soluun ja sieltä pois

solulima

•sisältää vettä ja siihen liuenneita aineita

eläinsolun soluelimet

tuma, tumakotelo, tumajyvänen, solulimakalvo, ribosomi, Golgin laite, mitokondrio, keskusjyvänen, solulima, solukalvo, proteiinisäikeitä, lysonomi

Määrittele tuottajat

Tuottajat pystyvät valmistamaan orgaanisia yhdisteitä energianlähteikseen aueingon valoenergian avulla tai hapettamalla epäorgaanisia yhdisteitä

Määrittele kuluttajat

Ne saavat energiaa muista eliöistä

Selitä fotosynteesi

Yksinkertaisista epälrgaanisista aineista - vedestä ja hiilidioksidista - valmistuu auringon valoenergian avulla orgaanista ainetta, glukoosia. Sivutuotteena syntyy happea, jota eliöt tarvitsevat soluhengitykseensä

Missä kahdessa vaiheessa fotosynteesi tapahtuu?

valoreaktiot ja pimeäreaktiot

valoreaktiot

Valoreaktioissa tarvitaan auringon valoenergiaa. Vesi hajoaa vedeksi ha hapeksi. Vetyä ja energiaa siirtyy pimeäreaktioihin

Kemosynteesi (pimeäreaktiot)

Pimeäreajtioissa tuottajat käyttävät hyväkseen energiaa, jota ne vapauttavat hapettamalla epäorgaanisia yhdisteitä. Vapautuneen energian avulla ne valmistavat vedystä ja hiilidioksidista hiilihydraatteja. Tapahtumaa kutsutaan kemosynteesiksi

soluhengityksen kaava

glukoosi + happi --> hiilidioksidi + vesi + energiaa solujen käyttöön

Miten energian vapauttaminen glukoosista tapahtyu ilman happea?

Käymisreaktiossa

Kerro käymisreaktiosta

Hiivasolut ja jotkin vakteerit vapauttavat energiaa hapettomissa oloissa alkoholikäymisen avulla, jolloin syntyy etanolia.

Nisäkkäiden lihassoluissa taas tapahtuu hapen puutteessa maitohappokäyminen. Energiaa vapautuu kuitenkin huomattavasti vähemmän kuin sillooin jos happea on käytettävissä

määrittele eliö

samaan lajiin kuuluvat yksilöt voivat saada lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä.

Kuitenkin lisääntymiskykyisetkin risteymät ovat yleisiä

Karkein luokittelu silurakenteiden peeusteella

Mitä ovat geenit

Solun tumassa on kromosomeja. Kromosomit rakentuvat DNA:sta. Geeni on pätkä DNA molekyyliä, ja se sisältää ohjeen proteiinin valmistamiseen

Mitä ovat alleelit ja miten niitä muodostuu?

Ne ovat mutaatioiden seurauksina syntyneitä geenien erilaisia muotoja, alleeleja. Geenimutaatiossa jokin DNA:n emäksistä vaihtuu toiseksi tai häviää tai emäsosia tulee lisää. Esim. erivärinen karva

Mitoosi

•tapahtuu tavallisten solujen jakautuessa

•lopputulos kaksi perimältään samanlsista solua

•kutakin kromosomia 2 kappaletta

Meioosi

•tapahtuu, kun muodostetaan sukusoluja

•lopputulos, jossa kaikissa on erilainen perimä

•kutakin kromosomia 1 kappale

•osassa kromosomeista vain isältä ja osassa vain äidiltä perittyjä geenejä, osassa miiden yhdistelmiä

Solun jakautumisen tavat

meioosi ja mitoosi

suvuttoman lisääntymisen tavat

•itiöiden avulla

•jakautuminen

•monistuminen

•maanvarren avulla

•mukuloilla

•rönsyillä

•kuroutuminen eli silmukoituminen

Hermafrodiitti

Tarkoitetaan kaksineuvoisia usein selkärangattomia eläimiä, joissa sama yksilö voi tuottaa sekä siittiöitä että munasoluja

Parittelukäyttäytymisen tarkoitus

varmistaa että yksilöt ovat samaa lajia

Itsepölytys

Kasvin kukan hedelmöittää eli pölyttää samasta kukasta tai saman kasvin toisesta kukasta peräisin oleva siitepöly.

ristipölytys

kukan pölyttyminen toisen kasviyksilön kukasta peräisin olevalla siitepölyllä

Partanogeneesi

Munasolu kehittyy ilman hdelmöitystä

Suvuton lisääntyminen

•Tehokasta + ei tarvita lisääntymiskumppania

• Pystyy valloittamaan nopeasti uuden elinympäristön, jos olosuhteet ovat suotuisat

•Yksilö voi lyhyessä ajassa tuottaa suuren määrän jälkeläisiä

•Esiintyy kaikissa eliökunnissa

•Kaikki yksilöt perimältään samanlaisia, eroja vain mutaatioiden vaikutuksesta

Miten tieteellisessä tutkimuksessa maksimoidaan tulosten luotettavuus?

Riittävän suuren aineiston ja virhelähteiden minimoinnin avulla.

Kerro proteiinisynteesistä eli proteiinin valmistamisesta

Lähetti RNA solu muodostaa kopion emäsjärjestyksestä DNA:sta tumassa

Kopio siirtyy tumasta solulimaan

Solulimassa on ribosomeja ja aminohappoja eli valmistusaineita

Ribosomi lukee reseptin ja muodostaa sen avulla aminohappoketjun, joka muokataan toimivaksi proteiiniksi soluun tai solun ulkopuolelle

Mitä todisteita evoluutiosta on?

Esihistoriallisten eliöiden jäänteitä

Samankaltaisia lajeja

Sopeutuminen hankaliin ympäristöoloihin

Sitä tapahtuu edelleen

Lajin sisäinen muuntelu

Tarkoittaa sitä, että lajin yksilöt eroavat geeneiltään toisistaan

Mikroevoluutio

ilmiö, jossa saman lajin populaatiot muuttuvat vähitellen geenikoostumukseltaan erilaisiksi. Esim. Kirahvien värit vaihtelevat ympäröivän kasvillisuuden tummuuden mukaan

Makroevoluutio

Uusien lajien syntyyn johtavaa evoluutiota, joka perustuu populaatioiden perinnölliseen erilaistumiseen ja populaatioiden välisiin risteytymisesteisiin. Esim. okapi eriytyi kirahvista joutuessaan elämään sademetsässä

isolaatio

Lisääntymiseste, joka lopettaa lajin populaatioiden välisen geenivirran. Isolaation seurauksena populaatiot voivat eriytyä omiksi lajeikseen. Esim. meri darwininsirkkujen välillä

Maantieteellinen isolaatio

Allopatria. Populaation joutuminen erilleen muista saman lajin populaatioista maantieteellisen esteen, esimerkiksi vesistön, vuoksi.