Lukion bilologia (Kertaus)

Elämä ja evoluutio (1.opintojakso)

….

Kpl 1. Bilogia on luonnontiede

…..

Biologian osa-alueet

Eliömaantiede, Eliöiden luokittelu, ympäristötiede, soveltava biologia, eliöiden muutos ja kehitys sekä eliöiden rakenne ja toiminta.

eliö

Yhdestä tai useammasta elävästä solusta muodostuva elävä yksilö, joka kykenee reagoimaan ärsykkeisiin.

evoluutioteoria

Charles Darwinin vuonna 1859 esittämä teoria siitä, miten eliöiden ominasiuudet välittyvät jälkipolville ja miten uusia ominaisuuksia syntyy teorian mukaan. Kaikki eliöt ovat polveutuneet samasta kantamuodosta ja ovat suku toisilleen.

Biotieteet

Elävää luontoa ja sen ilmiöitä tutkivat tieteenalat

Mitä biotieteet mahdollistavat? Anna esimerkki

löytää ratkaisu moneen yhteiskunnallisesti merkittävään haasteeseen. Esimerkiksi yksilöllisen genomitiedon avulla on mahdollista kartoittaa sairausriskejä ja ehkäistä sairauskia ennen niiden puhkeamista.

Luonnontieteellsitä tutkimusta on kahdenlaista:

perustutkimus ja soveltava tutkimus

Perustutkimus

ei ole välittömiä käytännön päämääriä, vaan tarkoitus on tutkia kaikkea, mitä ei vielä tiedetä. Esim, solujen rakenteen ja toiminnan tutkimus,eliöiden genomien selvittäminen ja eliöyhteisöjen toiminnan tutkimus.

Soveltava tutkimus

pyritään löytämään ratkaisu johonkin käytännön ongelmaan. Tälläinen voi olla esimerkiksi hoidon kehittäminen tartunatauteihin.

Hypoteesi

Olettamus, joka mahdollisesti selittää aikaisemmin haivaittuja ilmiöitä ja joka muodostaa perustan jatkotutkimuksille.

Mikä on yksi biologian varhaisimmista teieteellisistä kokeista?

Kärpäskoe

induktio

Yksittäisistä havainnoista johdetaan yleinen ilmiötä koskeva päätelmä vert. deduktio

Deduktio

Ilmiötä kuvaavasta yleistyksestä tehdään yksittäistapausta koskeva johtopäätös. vrt. induktio

kpl 2. Elämän tunnusmerkit ja perusedellytykset

…

Mitkä olivat biologiset organisaatiotasot?

Atomi, molekyyli, makromolekyyli, solu, kudos/solukko, Elin, Elimistö, Populaatio, Eliöyhteisö, Ekosysteemi, biosfääri.

Anna esimerkki elävästä eliöstä

mänty

Anna esimerkki elottomasta eliöstä

vesi

Oraganisaatiotaso

Biologian tarkastelukohteiden eri tasot

Biomolekyyli

Eliössä esiintyvä orgaaninen yhdiste, jonka tutantoa ja pitoisuutta eliön perimä säätelee. Biomolekyylit voidaan jakaa karkeasti neljään ryhmään: proteiineihin, rasva-aineisiin eli lipideihin, hiilihydraatteihin ja nulkeiinihappoihin.

Mitkä olivat tärkeimpiä epäorgaanisia yhdisteitä?

Vesi (H2O), hiilidioksidi (CO2) ja happi (O2)

Mitä biomolkeyylit sisältävät aina?

hiiltä (C), happea (O) ja vetyä (H) sekä runsaasti energiaa.

solu

elämän rakenteellisia ja toiminnallisia perusyksikköja, joista kaikki eliöt koostuvat.

Solujen koko, muoto ja rakenne

vaihtelevat, mutta niissä tapahtuvat aineenvaihdutareaktiot ovat kaikilla eliöillä samantyyppisiä.

Mitä eliöt tarvitsevat elääkseen ja mistä ne saavat?

aineita ja energiaa, joita ne saavat ympäristöstään.

Mitä eliöt tekevät ottamiaan yhdisteitä? ja miks toimintaa kutsutaan?

omiin käyttötarkoituksiinsa ja poistavat tarpeettomat yhdisteet. Toiminta kutsutaan aineenvaihdunnaksi.

Mitä perinnöllisyydellä tarkoitetaan?

sitä, että muistuttavat vanhempiaan tai sukulaisiaan enemmän kuin muita saman lajin yksilöitä.

Mihin perinnöllisyys perustuu?

DNA:han eli deoksribonukeiinihappoon ja sen siirtymiseen jälkeläisille.

Mitä DNA sisältää?

perinnöllisen informaation eli solujen toimintaohjeet, ja DNA:n kopioituvuus mahdollistaa perinnöllisyyden.

Eliö

Eliöllä on elinkaari, eli ne syntyvät, kasvavat ja kuolevat.

Mihin eliöiden kasvu perustuu yksisoluisilla?

solun koon kasvuun

Mihin eliöiden kasvu perustuu monisoluisilla?

solujen määrän kasvuun.

Elinkaaren pituus on…

vaihteleva

Mikä on lisääntyminen?

edellytys lajin säilymiselle.

Mihin lisääntymistavat jaetaan?

suvulliseen ja suvuttomaan lisääntymiseen.

Miten eliöt sopeutuu elinympäristöön?

ne reagoivat ärsykkeisiin eli ympäristön kemiallisiin ja fysikaalisiin tekijöihin.

Itsesäätelykyky

solujen, kudosten tai koko eliön kyky reagoida sisäisiin tai ulkoisiin muutoksiin, minkä seurauksena ne muuttavat omaa toimintaansa. Esimerkiksi kasvi kääntyy kohti valoa.

Evoluutio

Populaation ja lajin perinnöllinen muuttuminen. Sukupolvien myötä tapahtuvat muutokset eliöpopulaatioiden geneettisessä koostumuksessa. Evoluutio voi johtaa uusien lajien syntyyn. Evoluutio jaetaan tarkastelutasoltaan mikro-ja makroevoluutioon.

Makroevoluutio

Lajitasoa korkeimpien taksonomisten tasojen evoluutio; uusien eliöryhmien kehittyminen pitkien ajanjaksojen kuluessa. Usein myös lajiutuminen katsotaan makroevoluution osaksi.

Mikroevoluutio

Mikroevoluutio käsittää populaatioss tapahtuvat muutokset, ja voi johtaa myös lajiutumiseen.

Mitä Nykyisenkaltaisen elämän perusedellytyksiin kuuluu?

Auringon lämpösäteily ja näkyvä valo, nestemäinen vesi sekä tietyt alkuaineet. Myös muut elottomat tekijät, kuten happamuus, suolapitoisuus ja paine.

Mistä kahdesta Auringon sähkömagneettisen säteilyn muodosta elämä on riippuvainen?

Näkyvästä valosta ja lämpösäteilystä.

Mikä in eliöiden merkittävin energianlähde?

Auringon näkyvä valo.

Mitä monet tuottajat tekevät valoenergialle?

sitovat valoenergiaa fotosynteesin avulla biomolekyyleihin, joista tuottajien lisäksi myös kuluttajat saavat energiansa.

Millä asteella suurin osa eliöistä ei kykene elämään?

jatkuvalla 0: asteella

Miksi eliö ei kykene elämään jatkuvan allle 0: asteella?

Jos solussa vesi jäähtyy, solurakenne rikkoutuu ja solu-sekä ennen pitkää koko eliö- kuolee.

Entäs kuumassa lämpötilassa?

solujen toiminta estyy. Useimpien solujen proteiinit tuhoutuvat, jos lämpötila nousee yli 54 asteeseen.

Veden ominaisuuksia

• Vesi on solujen tärkeä ainesosa.

• Aktiivisessa solussa onkin vettä 75-90%

• vesi on myös joidenkin reaktioiden lähtöaine tai lopputuote.

• Vesi esiintyy maapallolla kolmessa olomuodossa, mutta elämän kannalta tärkeää on nestemäinen vesi.

• Monet solujen kemialliset reaktiot tapahtuvat vesiliuoksessa.

• Vedellä on myös suuri lämmönsitomiskyky.

• Vesi pystyy varastoimaan tai vapauttamaan lämpöä ilman , että sen oma lämpötila muuttuu kovinkaan paljon.

• Veden ominaiskapasiteetti on siis suuri.

Ominaiskapasiteetti

suure, joka kuvaa aineen kykyä vastaanottaa tai luovuttaa lämpöenergiaa.

Miksi vesi muodostaa jäätyessään kiteitä?

Silloin, veden tilavuus kasvaa ja solu hajoaa.

Mistä kaikki eliöt koostuvat?

neljästä alkuaineesta: hiilestä (C), hapesta (O), vedystä (H) ja typestä (N). Ihmisen massasta noin 96% koostuu näistä alkuaineista. Hiili on erityisen merkittävä alkuaine, ja kaikissa orgaanisissa yhdisteissä on hiili-hiili-sidoksia.

Muita tärkeitä alkuaineita ovat esimerkiksi….

Fosfori(P), joka on DNA:n rakenne, rikki (S), jota esiintyy proteiinissa, kalsium (Ca), joka esiintyy luustossa, ja magnesium (Mg), joka on tärkeä osa lehtivihreää.

Uusi tieto!

Ihmisen näköaisti perustuu näkyvän valon aistimiseen. Hyönteiset sen sijaan asitivat myös ultra- violettivalon: ne näkevät kukkien terälehdissä ultravioletteja kuvioita, jotka ohjaavat niitä pölytyksen kannalta tärkeisiin kukan osii. Kuvassa auringonkukka UV-valossa.

Elämän tunnusmerkit ovat…

Järjestäytyneisyys, kemiallinen koostumus, solurakenne, aineenvaihdunta, energiantarve, perinnöllisyys, elinkaari, lisääntyminen, reagointi, itsesäätelykyky ja evoluutio.

3. Eliökunan luokittelu

…

Taksonomia ja systematiikka

biolgian tieteenaloja, jotka luokittelevat ja nimeävät eliöitä sekä pyrkivät selvittämään niiden sukulaissuhteita ja evolutiivista kehitystä. Aluksi luokittelu perustui pitkälti ulkomuodon ja rakenteen vierailuun; eliöiden ajateltiin olevan sitä läheisempää sukua toisilleen, mitä samankaltaisemmilta ne näyttivät. Samanlainen näkö ei kuitenkaan aina merkitse sitä, että lajit olisivat läheisiä sukulaisia.

Miten nykyään eliöiden väliset sukulaisuussuhteet selvitetään?

lähinnä DNA:sta. DNA tutkimukset ovatkin tuoneet suuria muutoksia eliöiden luokitteluun.

Mikä on eliöiden luokittelun perusyksikkö?

laji

Laji

Eliöiden tieteellisen luokittelun perusyksikkö, Lajilla on kaksiosainen nimi, jonka ensimmäinen osa ilmaisee suvun ja jälkimmäinen lajin.

Biologinen lajimääritelmä

Määritelmä, jonka mukaan eliöt kuuluvat samaan lajiin, jos ne pystyvät luonnonoloissa tuottamaan lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä keskenään. (soveltuu parhaiten eläimiin)

Milloin tieteellinen nimeäminen alkoi? ja kuka kehitti sitä?

alkoi 1700-luvulla, jolloin ruotsalainen luonnontieteilijä Carl Von Linné kehitti eliöiden systemaattisen luokittelujärjestelmän.

Tieteellinen nimi

Eliöilajien nimeämisestä sovittu käytäntö, jossa eliön nimi koostuu joko kahdesta tai kolmesta osasta. Nimen ensimmäinen osa tarkoittaa sukua, toinen laija ja kolmas alalajia.

Uusi tieto!

3.8 Eliöt jaettiin ennen kuuteen kuntaan. Tämä jako on ollut pitkään käytössä esimerkiksi koulujen oppikirjoissa, mutta se ei kuitenkaan enää vastaa nykytiedon mukaista kuvaa eliöiden sukulaisuussuhteista.

3.9 Uusi eliöiden sukupuu kuvaa eliöryhmien kehityshistoriaa aiempaa paremmin. Puun oksille kirjatut eliöryhmät ovat esimerkkejä, sillä varsinkin bakteereissa ja arkeoneissa on myös muita tunnettuja ryhmiä. Tumallisten ryhmät ovat puussa tämän hetkisen tiedon mukaan kattavasti.

Mistä lähtien eliöt on jaettu kolmeen domeeniin? Mitkä nää domeenit olivat?

1990- luvulta lähtien. Bakteereihin, arkeoneihin ja tumallisiin.

Domeeni

Eliöiden tieteellisen luokittelun ylin hierarkiataso. Domeeneja ovat bakteerit ja arkeonit.

Tumattomat

Bakteerit ja arkeonit, kun taas tumallisilla eliöillä perimä on suljettu tumakotelon sisään.

Tuma

Tumallisten solujen osa, joka sisältää kromosomit. Tuman genettinen materiaali ohjaa solun toimintaa.

Tumallinen

Eliö, jonka kromosomit ovat tumakotelon eristäminä solussa.

Tumaton

Eliö, jonka kromosomit eivät ole tumakotelon eristäminä solussa.

Kunta

Eliöiden tieteellisen luokittelun toiseksi ylin hierakiataso perinteisessä luokittelussa.

Mihin kuntien sisällä eläimet jaetaan? entäs kasvit?

Eläimet pääjaksoihin ja kasvit kaariin.

Pääjakso

Eläinten tieteellisen luokittelun hierarkiataso kunnan ja luokan välissä perinteisessä luokittelussa.

Kaari

Kasvien ja sienten tieteellisen luokittelun hierarkiataso kunnan ja luokan välissä perinteisessä luokittelussa.

Mihin pääjaksot ja kaaret jakautuvat edelleen?

Luokkiin, lahkoihin, heimoihin, sukuihin ja lopulta lajeihin. Mitä korkeammalle luokitteluun tasolle mennään, sitä kaukaisempaa sukua lajit ovat keksenään ja sitä vähemmän ne muistuttavat toisiaan.

Luokka

Eliöiden tieteellisen luokittelun hierarkiataso lahkoon ja kaaren (Kasvi- ja sienitieteissä) tai pääjakson (elintieteessä) välissä.

Lahko

Eliöiden tieteellisen luokittelun hierarkitaso, heimon ja luokan välissä.

Heimo

Eliöiden tieteellisen luokittelun hierarkiataso, lahkon ja suvun välissä-

Bakteerit

ovat mikroskooppisen pieniä tumattomia yksisoluisia eliöitä, jotka lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla kahtia. Osa niistä pystyy jakautumaan jopa 20 minuutin välein. Tämä vaatii kuitenkin sopivat olosuhteet eli vettä ja ravintoa sekä oikean lämpötilan ja happamuuden.

Miten Bakteeria voidaan luokitella?

monin eri tavoin, esimerkiksi muodon tai aineenvaihdunnan perusteella. Nykyisin luokittelu kuitenkin tapahtuu lähinnä geenien emäsjärjestyksen perusteella.

Aerobinen

Happea vaativa. Jotkut bakteereista ovat aerobisia eli ne tarvitsevat aineenvaihduntaansa happea, kun taas osalle bakteereista ympäristössä oleva happi on haitallista.

Omavarainen bakteeri

Osa lajeista ovat omavaraisia eli ne sitovat energiansa foto- tai kemosynteesin avulla.

Toisenvarainen bakteeri

puolestaan toimivat ekosysteemeissä hajoittajina tai elävät yhteiselossa jonkin toisen eliön kanssa. Ne voivat myös elää loisina muissa eliöissä ja aiheuttaa niille tauteja.

Uusi tieto!

Bakteereja on kaikkialla, missä on elämää. Niiden yksilömäärät ovat valtavia ja lajimäärä tuntematon. Esimerkiksi grammassa maata on tyypillisesti noin 40 miljoonaa bakteeria ja millilitrassa makeaa vettä voin miljoonaa bakteeria. Yhden ihimisen suolistossa on noin 1,5 kiloa bakteerimassaa, joka sisältää 500-1 000 eri bakteerilajia.

Arkeonit

Yksisoluisia, tumattomia eliöitä, jotka ovat läheisempää sukua tumallisislle eliöille kuin bakteereille.

Arkeonien ulkonäkö

vaihtelee suuresti ja ne voivat olla huomattavasti suurempia tai pienempiä kuin bakteerit.

Arkeonien liääntyminen

Arkeonit luokitellaan niiden perimän perusteella ja ne lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla.

Omavarainen arkeoni

saavat energiaansa kemosynteesin avulla.

Uusi tieto!

• Arkeoneja elää lähes kaikkialla, esimerkiksi maaperässä, vesistöissä ja ihmisen suolistossa. Jotkut arkeonit viihtyvät bakteereitakin paremmin äärimmäisissä olosuhteissa kuten kuumissa lähteissä tai suolajärvien korkeissa suolapitoisuuksissa, esimerkiksi kuolleessameressä. Arkeoneja on löyetty myös jäätiköiltä kilometrien syvyydestä.

• Arkeonit viihtyvät useimmiten symbioosissa toisten eliöiden kanssa ja monet näistä vuorvaikutussuhteista ovat erittäin pitkälle kehittyveitä. Tauteja aiheuttavia arkeoneija ei tunneta. Arviolt noin 20% maapallon eloperäisestä aineksesta muodostuu arkeoneista.

Tumalliset eliöt

Arkeonien sukuhaaraan kuuluvat tumalliset eliöt on perinteisesti jaettu neljään kuntaan.

Mihin tumalliset eliöt on jaettu?

protisteihin eli alkueliöihin, kasvehin, sieniin ja eläimiin.

Nykyisen tumallisten pääryhmään luokitellaan…

ekskavaavtit, kromalveolaatit, kasvit ja yksisiimaiset.

Mitä kasvien ryhmään luokitellaan kuuluvaksi?

Vihreiden kasvien lisäksi myös muita eliöitä, kuten esimerkiksi suolaisessa vedessä elävät unalevät. Vihreisiin kasveihin puolestaan kuuluu useita muita levärymiä sekä maakasvien ryhmä.

Maakasvit

eli perinteisen luokittelun mukaan kasveihin, kuuluvat maksasammalet, sammalet, liekokasvit, sanikkaiset ja siemenkasvit.

Maksasammalet

Yksi maakasvien ryhmistä. Osa on sekovartisia, mutta suurin osa on lehdellisiä. Lehdistä puuttuu keskisuoni.

Sammalet

Yksi maakasvien ryhmistä. Sammalilla ei ole veden ottamiseen erikoistuneita juuria.

Liekokasvit

Putkilokasveihin kuuluvia liekomaisia itiökasveja. Neulamaiset tai suomumaist lehdet.

Sanikkaiset

Putkilokasveihin kuuluvia itiökasveja

siemenkasvit

Putkilokasveihin kuuluvia siemenillä lisääntyviä toisenvaraisia kasveja.

Putkilokasvit

Yksi vihreiden kasvien ryhmistä. Sanikkaiset ja siemenkasvit. Putkilokasvien solut muodostavat aineiden kuljetukseen erikoistuneita johtosolukoita.

Johtosolukko

Putkilokasveilla aineiden kuljetukseen erikoistunut solukko. Puuosassa kulkeutuvat vesi ja ravinteet, nilaosassa yhteyttämistuotteet.