Biologia yo s2023

Elämälle yhteiset piirteet (10)

1. järjestyneisyys (atomit → molekyylit → soluelimet → solut → kudokset jne)
2. solurakenne
3. samankaltaiset kemialliset ominaisuudet (kaikista eliöistä löytyy samat alkuaineet eli happi, hiili, vety ja typpi ja yleisin epäorgaaninen aine on vesi)
4. Informaation sisältäminen ja hyödyntäminen (eli geenit basically)
5. Lisääntyminen. Kaikki eliölajit voivat saada jälkeläisiä
6. Samanlainen elinkaari. (syntymä, elämä, kuolema)
7. Aineenvaihdunta ja energiantarve
8. Homeostasia eli eliön sisäinen tasapainotila (esim lämmönsäätely)
9. Reagointikyky (Kaikki eliöt pystyvät saamaan tietoa ympäristöstään ja reagoimaan siihen tarkoituksenmukaisesti. Kasvin lehdet kääntyvät kohti valoa yms)
10. Evoluutio eli lajinkehitys

Elämälle välttämättömät asiat

* Näkyvä valo (fotosynteesi)
* Lämpö (vesi jäätyy ja solut hajoaa, myös liian kuumassa solut tuhoutuu)
* Vesi
* sopiva paine
* sopiva happamuus
* sopiva suolapitoisuus

Miksi vesi on ehdottoman tärkeää elämälle

* suuri ominaislämpökapasiteetti (tasoittaa lämpötilanvaihteluja → tasaisemmat (paremmat) elinmahdollisuudet
* Erinomainen liuotin (välttämätöntä solujen toiminnalle ja kemiallisten reaktioiden tapahtumiselle)
* Vesimolekyylin pysyvä rakenne
* Fotosynteesin lähtöaine
* saa aikaan nestejännityksen kasveissa (sen avulla pysyvät pystyssä ja saavat ravinteet veteen liuenneina)
* Tärkeää lämmönsäätelyn kannalta (esim hikoilu)

Luettele suvuttoman lisääntymisen tavat

ja suvuttoman lisääntymisen haitat ja hyödyt

tavat:

* jakautuminen, monistuminen ja kuroutuminen (Useimmiten yksisoluiset eliöt, ainoastaan rakenteeltaan yksinkertaiset eläimet, kuten laakamadot, meduusat ja korallieläimet, pystyvät suvuttomaan lisääntymiseen jakautumalla tai kuroutumalla.)
* Kasveilla maavarret, rönsyt, mukulat, versot, pistokkaat
* Itiöt (sammaleet, sanikkaiset, sienet

\
Haitat:

* Jos mutaatiota ei tapahdu, kaikki jälkeläiset ovat emoyksilönsä klooneja
* muuttuvissa oloissa perimältään samanlainen populaatio tai koko laji voi tuhoutua

\
Hyödyt

* nopeaa ja helppoa

Luettele suvullisen lisääntymisen tavat ja edut ja haitat

tavat:

* koiras + naaras, siittiö + munasolu
* ulkoinen siitos ja hedelmöitys (kalat, sammakot)
* sisäinen siitos ja hedelmöitys (lähes kaikki maaeläimet)
* pölytys (kasvit, tapahtuu tuulen tai eläinten avulla)

\

hyödyt:

* muuntelu, yksilöt perimältään erilaisia
* populaatiot sopeutuvat elinympäristön muutoksiin, laji säilyy hengissä

\
haitat:

* hidasta
* lisääntymiskumppanin etsimiseen kuluu aikaa ja energiaa
* suurin osa sukusoluista menee hukkaan
* kaikki eivät löydä lisääntymiskumppania :(

\
\
\

mitkä tekijät aiheuttavat muuntelua populaatiossa

* ympäristön aiheuttama muuntelu (muutoksia populaation yksilöissä perimän asettamissa rajoissa (esim kasvupaikka tai ravinnon rajallisuus)
* suvullinen lisääntyminen (geenit yhdistyvät → muuntelua)
* mutaatiot
* muuttoliike
* sattuma

Mitä tarkoittaa luonnonvalinta? (+sen eri tyypit)

Kelpoisuudeltaan parhaat yksilöt menestyvät populaatiossa ja se johtaa niiden perintötekijöiden yleistymiseen. Voi olla tasapainottavaa suuntaavaa tai hajottavaa

Kelpoisuus

yksilön kyky säilyä hengissä lisääntymisikään asti ja tuottaa lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä

perustajavaikutus

muutamasta kantapopulaation yksilöstä syntynyt uusi populaatio, jonka alleelikoostumus on sattuman vuoksipoikkeava (esim amissit tai suomalaiset)

Pullonkaulailmiö

Suuri osa populaation yksilöistä kuolee esimerkiksi taudin tms. vuoksi. Jäljelle jääneet yksilöt kehittävät populaatiota uuteen suuntaan. (satunnaiset alleelit)

mikroevoluutio

Populaation sisäinen evoluutio, joka on seurausta muuntelusta, sattumasta ja luonnonvalinnasta. Populaation alleelikoostumus muuttuu mikroevoluution seurauksena

makroevoluutio

Kantalajista syntyy uusia lajeja.

mikä on ekolokero? selitä myös mitä ovat elolliset ja elottomat ympäristötekijät

Ekolokero ilmaisee tapaa, jolla eliölaji on sopeutunut elottomaan ja elolliseen ympäristöönsä. Se ilmenee lajin rakenteessa, elintoiminnoissa ja käyttäytymisessä.

elollisia ympäristötekijöitä ovat mm. ravintoeläimet, loiset ja kilpailevat lajit

elottomia veden ravinnepitoisuus tai ph

avainsopeuma

sopeuma, joka mahdollistaa eliöryhmälle tai lajille uuden elinympäristön tai elintavan valtaamisen

geenivirta

geenien kulkeutuminen populaatiosta toiseen esimerkiksi siirtyvien yksilöiden tai kasvien siementen, itiöiden ja siitepölyn mukana

koevoluutio

kahden tai useamman lajin, esim pedon ja saaliin, toisistaan riippuvainen evoluutio

mihin evoluutio perustuu?

Nykyisen tieteen käsityksen mukaan evoluutio perustuu eliöiden lisääntymiseen, ominaisuuksien periytymiseen, muunteluun, kilpailuun, luonnonvalintaan, isolaatioon ja sattumaan.

Miten eliöitä luokitellaan?

Tumattomat:

* Bakteerit
* Arkeonit

\
Tumalliset

* sienet
* vihreät kasvit
* eläimet

\
Voidaan luokitella myös kolmeen eri domeeniin: bakteerit, arkeonit ja aitotumalliset

Miten evoluutiota tutkitaan?

* fossiilien avulla (johtofosiilit, välimuotofossiilit, fossiilisarjat ja elävät fossiilit)
* Anatomiset rakenteet
* käyttäytyminen
* surkastumat
* DNA ja kromosomit
* (nykyinen evoluutio)

Elämän synnyn vaiheet (evoluutioteoria)

1. kosminen evoluutio (alkuaineiden synty)
2. Kemiallinen evoluutio (orgaanisten yhdisteiden synty: RNA, DNA, proteiinit ja lipidit)
3. Solun synty meressä
4. Biologinen evoluutio (Bakteerien ja arkeonien valtakausi)
5. kemosynteesi (Energian sitominen ilman valoa, epäorgaanisten yhdisteiden hapettaminen)
6. käyminen (energian vapauttaminen ilman happea)
7. Fotosynteesi (ebergian tehokas sitominen ja hapen vapautuminen alkuilmakehään, otsonikerroksen muodostuminen)
8. soluhengitys (Energian tehokas vapauttamine solun käyttöön)

Endosymbioositeoria

* tumallisen solun oletetaan kehittyneen kaksivaiheisen endosymbioosin tuloksena
* Tumallisen solun kehityksen oletetaan alkaneen siten, että askardarkeoni nielaisi bakteerin, jolloin muodostui suurempi solu. Kun solut yhdistyivät, perintöaineksen, DNA:n, määrä kasvoi aiempaa suuremmaksi, ja **kromosomien** ympärille muodostui suojaava rakenne eli **tumakotelo**.
* Kun arkeonit ja bakteerit sulautuivat, osa soluhengitykseen kykenevistä bakteereista jäi muodostuneeseen soluun kokonaisina, ja niistä kehittyivät **mitokondriot**. Endosymbioosin toisessa vaiheessa fotosynteesiin kykenevä syanobakteeri päätyi osaksi muodostunutta solua, ja näistä kehittyivät **viherhiukkaset**. Viherhiukkasia on kaikissa fotosynteesiin kykenevissä tumallisissa soluissa, kuten maakasvien ja viherlevien soluissa.
* Endosymbioositeoriaa perustellaan sillä, että kaksi nykyisten tumallisten solujen soluelintä, mitokondriot ja **viherhiukkaset**, muistuttavat monin tavoin bakteereita. Ne pystyvät lisääntymään itsenäisesti jakautumalla, ja niissä on oma rengasmainen DNA-molekyyli, jossa on muutamia kymmeniä geenejä.

mitä ovat vieras- ja tulokaslaji

Suomeen on levittäytynyt ja edelleen levittäytyy runsaasti **tulokaslajeja**. Tulokaslajit siirtyvät uusille alueille yleensä lähialueilta, ja niiden siirtymistä voivat edesauttaa esimerkiksi suotuisat tuulet. **Vieraslajit** ovat ihmisen joko tahattomasti tai tarkoituksella alueelle levittämiä lajeja. Vieraslajit eroavat tulokaslajeista siinä, ettei niiden levittäytyminen tietylle alueelle olisi mahdollista ilman ihmisen myötävaikutusta.

miten eliöt sopeutuvat talveen

* talviuni (tasalämpöiset)
* talvihorros (tasalämpöiset)
* kylmähorros (vaihtolämpöiset
* aktiivisuus (esim ruuan piilottaminen talven varalle)
* muutto

mikä on ympäristön kantokyky ja mitkä tekijät rajoittavat populaation kokoa

 Ympäristön kantokyky on taso, jolla ympäristöresurssit, kuten ravintoja elintila vielä riittävät populaation jäsenille eli se kuvaa alueen populaation maksimiyksilömäärää. Vuodesta toiseen kantokyky saattaa kuitenkin muuttua, koska esimerkiksi ravintotilanne voi vaihdella. Siksi hyvinä vuosina populaation koko voi kasvaa selvästi huonoja vuosia suuremmaksi.

\
Populaation kokoa rajoittaa ravinto, elintila, stressi, sairaudet, loiset ja pedoy

laiduntajat

Eliöitä, jotka syövät kasveja tai muita tuottajia, kuten leviä tai syanobakteereja, kutsutaan kasvinsyöjiksi. Tätä lajien välistä saalistussuhdetta nimitetään laidunnukseksi.

pedot

Pedoiksi kutsutaan eläimiä, jotka tappavat ravinnokseen saaliseläimiä. Osa pedoista on erikoistunut käyttämään ravintonaan vain yhtä saalislajia, kun taas osa on yleispetoja.

loiset

Loissuhde on kahden lajin välinen saalistussuhde, jossa toinen laji, **loinen**, elää toisen lajin, isännän, kustannuksella. Tyypillistä suhteelle on se, että isäntä ei kuole – ainakaan heti – vaan loinen ehtii saamansa energian turvin lisääntyä ja tuottaa uuden sukupolven.

Loiset voivat elää isäntänsä pinnalla tai sisällä, ja isäntänä voi olla mikä tahansa eliö. Huomattava osa loisista on mikrobeja, kuten bakteereja, alkueläimiä tai yksisoluisia sieniä. Selkärankaisten suolistoissa voi elää useita matoja ja muita suolistoloisia. Myös monet hyönteisistä ovat loisia, joiden isäntänä on jokin toinen hyönteislaji.

Loisen ja isännän kannat vaihtelevat usein samaan tapaan kuin peto–saalissuhteessakin: loinen vastaa petoa ja isäntä saalista. Loisten määrä on suurin ja leviäminen tehokkainta, kun isäntälajin kanta on tiheä.

symbioosi

**Symbioosilla** tarkoitetaan lajienvälistä kiinteää yhteiselämää. Siitä voi olla hyötyä molemmille tai vain toiselle osapuolelle. Symbioosista saattaa olla myös haittaa toiselle osapuolelle, kuten lois­-isäntäsuhteessa.

mutualismi '(ehdollinen ja ehdoton)

Eri lajien yksilöistä voi olla hyötyä toisilleen. Jos vuorovaikutuksessa toistensa kanssa elävät molemmat lajit hyötyvät yhteiselosta, suhdetta kutsutaan **mutualismiksi**. Osa tällaisista suhteista voi olla **ehdollista** **mutualismia**, eli lajit hyötyvät toisistaan mutta tulevat toimeen muutoinkin.

**Ehdoton** **mutualismi** on ainakin toisen osapuolen elinehto. Hyvä esimerkki ehdottomasta mutualismista on kasvinsyöjänisäkkään ja sen ruuansulatuskanavassa elävien bakteerien välinen suhde. 

pöytävierassuhde

joskus yhteiselosta on hyötyä vain toiselle osapuolelle. Hyötyvää osapuolta kutsutaan toisen **pöytävieraaksi**. Se on isäntälajin kannalta harmiton tai yhdentekevä laji, joka elää esimerkiksi käyttämällä isäntäeläimeltä jäänyttä ravintoa tai saamalla siltä suojaa.

hajottajat

Osa eliöistä on erikoistunut hankkimaan tarvitsemansa energian kuolleista eliöistä tai muiden eliöiden jätteistä, kuten ulosteista. Nämä luonnossa **hajottajina** toimivat eliöt muodostavat sekalaisen joukon kuluttajia, ja niihin kuuluu erilaisia lajeja. Hajottajiin kuuluu raatoja ja muuta kuollutta ainesta syöviä nisäkkäitä, lintuja ja erityisen paljon selkärangattomia. 

ekosysteemi, eliöyhteisö ja biosfääri

Metsä, järvi ja suo ovat **ekosysteemejä**. Ekosysteemiksi kutsutaan kokonaisuutta, johon kuuluu eliöiden muodostaman **eliöyhteisön** lisäksi sen kanssa vuorovaikutuksessa oleva **eloton** **ympäristö**. Laajin ekosysteemi on koko maapallon käsittävä **biosfääri**.

avainlaji

Lajeja, joista monet muut eliöt ovat riippuvaisia, kutsutaan **avainlajeiksi**. Esimerkiksi Suomen metsäekosysteemin yksi avainlaji on kekomuurahainen. Muurahaisilla on monipuolinen vaikutus koko metsäluontoon. Ne saalistavat metsän hyönteisiä, ovat itse muiden eläinten ravintoa sekä pitävät kirvoja ikään kuin kotieläiminä ja saavat niistä ravinnoksi sokeripitoista eritettä. Muurahaiset vastavuoroisesti suojelevat kirvoja saalistajilta.

omavaraiset eliöt

 **Omavaraisia** ovat foto- tai kemosynteesiin kykenevät eliöt. Koska omavaraiset eliöt pystyvät itse valmistamaan tarvitsemansa orgaaniset yhdisteet, niitä kutsutaan **tuottajiksi**.

toisenvaraiset eliöt

**Toisenvaraiset** eliöt saavat energiansa ravinnostaan. Toisenvaraisia eliöitä eli **kuluttajia** ovat kasvinsyöjät, pedot, loiset ja hajottajat eli kaikki muut kuin omavaraiset eliöt. Sekä oma- että toisenvaraiset eliöt muuntavat energian solujen aineenvaihdunnan kannalta käyttökelpoiseen muotoon soluhengityksessä tai käymisreaktioissa.

ekologinen tehokkuus

**Ekologinen** **tehokkuus** ilmaisee, kuinka suuri osa ravinnosta saadusta energiasta siirtyy biomassana seuraavan kuluttajaportaan käytettäväksi. Jos 10 prosenttia energiasta siirtyy ravintoketjussa eteenpäin, vastaavasti 90 prosenttia muuntuu eliön omien elintoimintojen ylläpitämisen seurauksena lämpöenergiaksi, joka poistuu ravintoketjusta.

Poistuvaa energiaa sanotaan **ohivirtaavaksi** **energiaksi**. Ravintoketjuissa lenkkejä onkin harvoin viisi tai enemmän, koska tuottajien yhteyttämisessä sitoma energia ei energian ohivirtauksen vuoksi riitä tyydyttämään viidennen lenkin energiantarvetta.

Kasvien ekologinen tehokkuus on keskimäärin 50 prosenttia eli puolet bruttoperustuotannosta. Eläinten biomassan kasvu on puolestaan niiden syömän ravinnon määrään verrattuna hyvin pientä, koska eläimet tarvitsevat runsaasti energiaa omiin elintoimintoihinsa, erityisesti liikkumiseen. Eläinten ekologinen tehokkuus onkin keskimäärin vain kymmenen prosentin luokkaa. Se on suurimmillaan eläinten nopeimman kasvun aikana nuoruusvaiheessa ja pienenee iän myötä, kun kasvu hidastuu.

ekologinen sukkessio

Tietyllä alueella ajan kuluessa ilmenevää ekosysteemin lajikoostumuksen muutosta kutsutaan **ekologiseksi** **sukkessioksi**. Lajiston muuttuminen johtuu alueessa itsessään tapahtuvista muutoksista sekä siitä, että olosuhteet muuttuvat, kun lajisto muuttuu. Esimerkiksi kun puut kasvavat, niiden aiheuttama varjostus lisääntyy ja valoa vaativat kasvit häviävät kilpailussa varjokasveille. Ekologisen sukkession ensimmäistä vaihetta kutsutaan **pioneerivaiheeksi** ja viimeistä vaihetta, jossa lajisto ei enää muutu, **kliimaksivaiheeksi**.

miten itiökasvien lisääntyminen tapahtuu

1. itiöt irtoavat itiöpesäkkeistä
2. Itiöstä kasvaa alkeisvarsikko, johon kehittyy muna ja siittiöpesäkkeet
3. hedelmöitys
4. Hedelmöittyneestä munasolusta uusi kasvi

\
alusta

Bioindikaattorit

Tietyn ympäristö tekijän suhteen **kapea-alaiset** lajit ovat tämän ominaisuutensa ansiosta hyviä ilmentäjälajeja eli **bioindikaattoreita**. Bioindikaattorilajin runsaudessa tai rakenteessa tapahtuneet muutokset kertovat konkreettisesti elinympäristön muuttumisesta. Niitä seuraamalla voidaan tehdä päätelmiä ympäristön tilasta ilman kalliita tutkimuslaitteita tai hankalia menetelmiä.

**Hyvän indikaattorilajin ominaisuuksia:**

* lajin ekolokero tunnetaan hyvin
* lajin yksilömäärä on helppo laskea
* laji reagoi selvästi positiivisesti tai negatiivisesti tutkittavaan ympäristötekijään
* lajilla on suppea sietoisuusalue tutkittavan ympäristötekijän suhteen
* laji reagoi nopeasti ja samalla tavalla ympäristötekijän muutokseen

kestävä kehitys

Maailmanlaajuisesti, alueellisesti ja paikallisesti tapahtuva toiminta joka turvaa nyt elävien ihmisten tarpeiden tyydyttämisen vaarantamatta tulevien sukupolvien mahdollisuutta tyydyttää omia tarpeitaan. Sisältä sosiaalisen, ekologisen, taloudellisen ja kulttuurillisen ulottuvuuden.

hiilijalanjälki

Päästöjen määrää voidaan kuvata niin sanotulla **hiilijalanjäljellä**, joka kertoo arvion esimerkiksi yhden henkilön hiilidioksidipäästömäärästä.

Rehevöityminen

Tuottajien, kuten kasvien ja syanobakteerien, valmistama biomassa on vesiekosysteemin **perustuotantoa**, jossa tuottajat muuttavat **epäorgaanista** **ainetta** energiaa sisältäviksi **orgaanisiksi** **yhdisteiksi** fotosynteesissä. Tuottajat tarvitsevat fotosynteesiin valoenergiaa, lämpöä, hiilidioksidia ja ravinteita. Kesäaikaan, kun valoa on riittävästi, niiden perustuotanto riippuu ravinteiden, erityisesti typpi- ja fosforiyhdisteiden, saatavuudesta. Vesistöissä on yleensä vähän kasviplanktonille ja vesikasveille käyttökelpoisessa muodossa olevaa typpeä ja fosforia. Siksi ne ovat useille tuottajille eniten kasvua rajoittavia tekijöitä eli **minimitekijöitä**. Jos ravinteita tulee vesistöön enemmän ympäröiviltä alueilta kuin aikaisemmin, tuottajien määrä lisääntyy ja seurauksena on **rehevöityminen** eli perustuotannon lisääntyminen.

Itämeren piirteitä

**piirre**

**merkitys**

pinta-alaltaan pieni ja syvyydeltään matala (keskisyvyys 52 m)

pienen vesimäärän takia kuormittuu ja rehevöityy helposti

vesi murtovettä (suolapitoisuus 0–0,9 promillea)

eliöyhteisössä meri- ja makean veden lajeja

suolapulssi

tuo Atlantin suolaista ja hapekasta vettä Tanskan salmien kautta, lisää happea syvänteisiin ja nostaa pohjan ravinteita ylempiin vesikerroksiin

yhteys Atlantin valtamereen vähäinen

suolaista vettä tulee harvoin

suolapitoisuus ja lämpötilaerojen seurauksena vesi kerrostunutta

pohjan ja pinnan välinen veden vaihtuvuus on vähäistä ja syvänteet herkkiä happikadolle

hapenpuute aiheuttaa sisäistä kuormitusta

nuori

vähän lajeja, koska ekosysteemi kehittynyt vasta jääkauden päätyttyä

jäätyy talvisin

rajoittaa monien lajien selviytymistä ympäri vuoden

valuma-alue suuri

joet kuljettavat runsaasti esimerkiksi rehevöittäviä ravinteita mereen

valuma-alueella runsaasti asukkaita

jokien kuormitus suurta, ja ravinteita kulkeutuu runsaasti niiden mukana

paljon laivaliikennettä

ilmansaasteita, öljykatastrofin riski, jätevesiä

meri jaettu 9 valtion kesken

yhteisten sopimusten aikaansaaminen haastavaa

Mikä on hajakuormitus ja miten sitä estetään

Hajakuormitus on luontoon tulevaa kemiallista kuormitusta, jonka alkuperää ei tarkkaan tiedetä. Esimerkiksi maataloudesta aiheutuva kuormitus on hajakuormitusta, koska vesistöihin valuu ravinteita, kuten typpeä ja fosforia, useista pienistä lähteistä.

\
**Hajakuormituksen vähentämisen keinoja**

* Lannoitteiden käytön vähentäminen: ei lannoitetta enempää kuin kasvit tarvitsevat
* Keinolannoitteiden korvaaminen karjanlannalla
* Karjanlannan käsittely sellaiseksi, että sen kuljettaminen olisi kannattavaa kauempana sijaitseville pelloille
* Lannoitteiden levittäminen oikeaan aikaan keväällä ennen kylvöä
* Suojavyöhykkeet pellon ja vesistön väliin
* Kosteikkojen perustaminen
* Peltojen kalkitseminen, jotta happamuus pysyy hajottajien toiminnalle sopivana, ja kasvit kykenevät ottamaan tehokkaammin ravinteita
* Viljelymaan muokkaus, tapa jossa vesi ja ravinteet imeytyisivät maahan, eivätkä valuisi maanpintaa pitkin vesistöihin
* Kipsin lisääminen maaperään, vähentää fosforin huuhtoutumista

Mitä on happamoituminen ja miten se tapahtuu

Happamoitumisella tarkoitetaan pysyvää pH-arvon laskua maaperässä tai vedessä

**Fossiilisten** **polttoaineiden** sisältämän rikin palamisessa syntyy **rikkidioksidia**. Kun korkeassa lämpötilassa poltetaan fossiilisia polttoaineita, ilmassa oleva typpi reagoi hapen kanssa ja syntyy **typen** **oksideja**. Rikin ja typen oksidit aiheuttavat metsien ja sisävesien happamoitumista. Meriekosysteemeissä merkittävin happamoitumista aiheuttava tekijä on ilmakehästä veteen liukeneva **hiilidioksidi**, joka liuetessaan muodostaa **hiilihappoa**.

\
Ilmaan päätyneet rikkidioksidi ja typen oksidit tulevat maahan ja vesistöihin happamoittavana laskeumana, joka voi olla joko kuiva-tai märkälaskeumaa. **Kuivalaskeumassa** rikkidioksidi ja typen oksidit päätyvät maahan painovoiman vaikutuksesta pölyn mukana tai kaasuina. Mikäli ne reagoivat ilmassa olevan veden kanssa, syntyy rikki- ja typpihappoa. Ne satavat maahan happamana sateena, jolloin puhutaan **märkälaskeumasta**.

ympäristömyrkyt + niiden vaikutukset

**Ympäristömyrkyillä** tarkoitetaan ihmisen toiminnan seurauksena ympäristöön joutuneita kemikaaleja, jotka ovat haitallisia eliöille. Ympäristömyrkkyjä ovat **raskasmetallit**, kuten lyijy, elohopea ja kadmium. Ihmisen tuottamista **orgaanisista** **yhdisteistä** ympäristömyrkkyihin kuuluvat muun muassa DDT, PCB-yhdisteet ja dioksiinit. Ympäristömyrkkyjen vaikutukset ulottuvat yksittäisen eliön soluvaurioista ja sairastumisesta aina ravintoketjuihin ja kokonaisten ekosysteemien toimintahäiriöihin.

\
**Ympäristömyrkkyjen vaikutuksia**

**solu**

\
* entsyymien ja hormonien toimintahäiriöt
* mutaatiot
* syöpäsolujen synty

\
\
**yksilö**

\
* kasvuhäiriöt
* hormonitoiminnan häiriöt
* lisääntymiskyvyn heikkeneminen
* hermoston toimintahäiriöt
* maksan ja munuaisten vaurioituminen
* vastustuskyvyn heikkeneminen
* kasvaimet
* sikiön epämuodostumat

\
\
**populaatio ja eliöyhteisö**

\
* rikastuminen ravintoketjuissa
* muutokset populaatiotiheyksissä
* huippupetokantojen romahdukset
* muutokset lajien välisissä suhteissa
* vastustuskykyisten populaatioiden kehittyminen

\
\

rikastuminen

~~se kun tulee paljon rahaa~~

\
Monet ympäristömyrkyt **kertyvät** eliöiden elimistöön, eli niitä on suurempia pitoisuuksia eliön kudoksissa tai solukoissa kuin sen elinympäristössä. Ympäristömyrkyt siirtyvät ravinnon mukana tuottajilta kuluttajille, ja niiden pitoisuudet kasvavat, kun siirrytään kohti ravintoketjun huippua. Huippupedon elimistössä myrkkypitoisuus voi nousta jopa 10 miljoonaa kertaa suuremmaksi kuin mitä myrkyn pitoisuus on sen elinympäristössä. Ravintoketjussa tapahtuvaa ympäristömyrkkyjen kertymistä sanotaan **rikastumiseksi**.

mikromuovi

Muovijäte hajoaa vedessä mikroskooppisen pieniksi hiukkasiksi, jotka ovat läpimitaltaan 0,002–0,2 millimetrin kokoisia. Tämä **mikromuovi** kertyy meressä elävien eläinten ruuansulatuselimistöihin ja kudoksiin. Lähes kaikista kaupallisesti hyödynnettävistä kalalajeista, useista vesilinnuista sekä selkärangattomista eläimistä on löydetty mikromuovia. Kaloissa mikromuovien määrät ovat kuitenkin niin pieniä, että niiden syöminen on turvallista.

Mikromuovia on myös monissa kulutustavaroissa. Niihin tarkoituksella lisätyt tai niistä irtoavat muovihiukkaset ovat sen verran pieniä, että ne ohittavat puhdistuslaitosten suodattimet ja joutuvat vesistöihin. Hiukkaset ovat peräisin kosmetiikasta, maaleista sekä vaatteista. Esimerkiksi kierrätysmuovista tehdyistä fleece-kankaista irtoaa muovihiukkasia konepesun yhteydessä. Mikromuovit eivät ole vain merten ongelma. Niitä on myös Suomen järvissä, kuten Kallavedessä.

ekologinen jalanjälki

**Ekologinen** **jalanjälki** valtiolle lasketaan siten, että arvioidaan kuinka suuri maa- ja vesialue tarvitaan keskimäärin yhden valtion asukkaan asumiseen, liikkumiseen sekä kaikkien hänen käyttämiensä kulutushyödykkeiden ja palvelujen tuottamiseen. Suomalaisen keskimääräinen ekologinen jalanjälki oli vuonna 2018 yli kuusi hehtaaria. Maailman köyhimpien maiden ekologinen jalanjälki on alle yhden hehtaarin.

maailman ylikulutuspäivä

**Maailman** **ylikulutuspäivä** tarkoittaa vuoden sitä päivää, jona ihmisten ekologinen jalanjälki ylittää laskennallisesti maapallon **biokapasiteetin**, eli kyvyn tuottaa uusiutuvia luonnonvaroja ja käsitellä fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä.

ekologinen selkäreppu

Lähes jokaisen tuotteen valmistaminen kuluttaa luontoa huomattavasti enemmän kuin valmiista tuotteesta voisi päätellä. Kun halutaan selvittää, kuinka paljon kuhunkin tuotteeseen on kulunut luonnonvaroja koko sen elinkaaren aikana raaka-aineiden tuotannosta tuotteen käyttöön ja siitä aiheutuvien jätteiden käsittelyyn, voidaan mittarina käyttää **ekologista** **selkäreppua**.

Ekologisen selkärepun paino saadaan selville, kun ensin lasketaan yhteen kaikkien niiden luonnonvarojen painot, joita tarvitaan tuotteen valmistamiseen, kuljettamiseen, käyttöön ja käytöstä poistamiseen. Sitten summasta vähennetään tuotteen oma paino. Esimerkiksi tavallisiin, puuvillasta valmistettuihin farkkuihin tarvitaan jopa tuhansia kiloja luonnonvaroja, vaikka itse housut painavat alle kilon.

Kiertotalous

**Kiertotalouden** periaatteena on, että kaiken voi kierrättää ja käyttää uudelleen. Käytännössä kiertotalous ilmenee siten, että tuotteet suunnitellaan niin, että kaikki materiaalit pystytään erottelemaan ja kierrättämään uudelleenkäytettäviksi. Näin raaka-aineet ja materiaalit pysyvät mahdollisimman pitkään käytössä ja haittavaikutukset ympäristölle vähenevät. Kiertotaloudessa elinkaarensa päähän tullut tuote, kuten esimerkiksi vaate, älypuhelin tai muovipakkaus, ei päädykään jätteeksi, vaan se käytetään uudestaan uusien tuotteiden valmistamiseen. Jotta kiertotalous toteutuisi, tarvitaan uusia keksintöjä ja innovaatiota sekä materiaaleista että tuotteista.

\
\

ATP

Yleisin solun runsasenergisistä yhdisteistä on **ATP** eli adenosiinitrifosfaatti. Se muodostuu adeniiniemäksestä, riboosisokerista ja kolmesta toisiinsa liittyneestä fosfaattiosasta. ATP toimii soluissa energian välittäjänä. Kun solussa tarvitaan energiaa, esimerkiksi aineiden kuljettamiseen solukalvon läpi tai lihassolujen supistumiseen, ATP hajoaa ADP:ksi eli adenosiinidifosfaatiksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi. Joissakin tapauksissa ADP hajoaa edelleen AMP:ksi eli adenosiinimonofosfaatiksi.

ATP-molekyylin uloin fosfaattiosa irtoaa, kun siihen liittyy vesimolekyyli. Tässä reaktiossa, jossa ATP muuttuu ADP:ksi, lähtöaineiden (ATP ja H2O) sidosenergia on huomattavasti suurempi kuin reaktion lopputuotteiden (ADP ja epäorgaaninen fosfaatti) sidosenergia. Tämän vuoksi reaktiossa vapautuu runsaasti energiaa solujen käyttöön. Reaktio voi olla myös palautuva, jolloin ADP:stä muodostuu ATP:tä. Tähän reaktioon tarvittava energia saadaan, kun orgaaniset yhdisteet hajoavat soluhengityksessä tai käymisessä.

fotosynteesi

 Vihreät kasvit pystyvät muuntamaan valoenergiaa **viherhiukkasissaan** eli **kloroplasteissaan** kemialliseksi energiaksi. Tämä tapahtuma on nimeltään **fotosynteesi**. Fotosynteesissä yksinkertaisista **epäorgaanisista** raaka-aineista, vedestä ja hiilidioksidista, valmistuu kasvien viherhiukkasissa valoenergian avulla **orgaanista** ainetta, **glukoosia** eli rypälesokeria, ja sivutuotteena happea. Koska kasvit käyttävät tätä glukoosia energianlähteenään, ne ovat energian suhteen **omavaraisia** eli **autotrofisia**. Kasvien lisäksi myös syanobakteerit pystyvät sitomaan valoenergiaa fotosynteesin avulla.

Syanobakteereilla ei ole viherhiukkasia. Niiden fotosynteesireaktiot tapahtuvat solukalvosta poimuttuneessa yhteyttämiskalvostossa.

\
\
Fotosynteesissä on kaksi vaihetta: valoreaktiot ja hiilihydraattisynteesi (eli pimeäreaktio). **Valoreaktiot** tapahtuvat viherhiukkasen yhteyttämiskalvostoilla ja **hiilihydraattisynteesi** viherhiukkasen nestemäisessä välitilassa. Valoreaktioissa tarvitaan Auringon valoenergiaa.

\
**Valoreaktioissa syntyy happea**

Valo on sähkömagneettista säteilyä, jonka mukana siirtyy energiaa. Kun säteily osuu kasvin lehteen, se imeytyy eli absorboituu viherhiukkasten väriainemolekyyleihin, erityisesti klorofyllimolekyyleihin. **Väriainemolekyylit** virittyvät, jolloin niiden elektronit siirtyvät korkeammalle energiatasolle. Tällöin valoenergiaa muuntuu väriainemolekyylien **viritysenergiaksi**.

Tämän viritysenergian avulla vesi hajoaa vetyioneiksi (H+) eli protoneiksi, elektroneiksi (e-) sekä hapeksi. Yhteyttämiskalvostolla olevat elektroninsiirtäjämolekyylit siirtävät elektroneja toinen toisilleen. Samalla ADP:stä muodostuu ATP:tä, jota tarvitaan hiilihydraattisynteesissä. Vedyn siirtäjämolekyylit (NADP) ottavat vastaan elektroneja ja vetyioneja, jolloin ne pelkistyvät NADPH:ksi. Valoreaktiossa muodostuu myös ATP:tä. Happea ei tarvita hiilihydraattisynteesissä, joten se poistuu viherhiukkasesta.

\
**Hiilihydraattisynteesissä syntyy glukoosia**

Hiilihydraattisynteesi tapahtuu valoreaktioiden jälkeen. Sen reaktioissa ei käytetä valoenergiaa vaan energiaa saadaan ATP- ja NADPH-molekyylien sisältämästä energiasta. Hiilidioksidista ja vetyioneista syntyy monivaiheisen reaktiosarjan lopputuotteena glukoosia eli rypälesokeria, jonka kemiallisiin sidoksiin alun perin Auringosta lähtöisin oleva valoenergia on nyt sitoutuneena.

\
**Fotosynteesin vaiheet**

\
\

1. Auringon valoenergia imeytyy eli absorboituu viherhiukkasen yhteyttämiskalvostolla sijaitseviin klorofylli- eli lehtivihreämolekyyleihin, jotka virittyvät.
2. Viritysenergian avulla vesi hajoaa hapeksi sekä vetyioneiksi ja elektroneiksi.
3. Yhteyttämiskalvostolla olevat elektroninsiirtäjämolekyylit siirtävät elektroneja toinen toisilleen. Samalla ADP:stä muodostuu ATP:tä, jota tarvitaan hiilihydraattisynteesissä.
4. Vedynsiirtäjämolekyylit ottavat vastaan vetyionit ja elektronit ja siirtävät vetyionit viherhiukkasen välitilassa tapahtuvaan hiilihydraattisynteesiin.
5. Happi poistuu viherhiukkasesta.
6. Hiilidioksidista ja vetyioneista syntyy monivaiheisen reaktiosarjan lopputuloksena glukoosia.
7. Glukoosin kemiallisten sidosten muodostumiseen tarvittava energia saadaan valoreaktioissa syntyneestä ATP:stä.

\
. Ylimääräinen glukoosi muutetaan yleensä **tärkkelykseksi**, joka varastoituu kasvin runkoon, maavarsiin, silmuihin, mukuloihin, siemeniin tai hedelmiin. Tärkkelystä muutetaan takaisin glukoosiksi, kun kasvi tarvitsee energiaa.

Glukoosista valmistuu kasvissa myös muita **hiilihydraatteja**, kuten ruokosokeria eli sakkaroosia. Myös kasvien sisältämät proteiinit ja lipidit eli rasva-aineet, valmistetaan glukoosista, kun niihin liitetään alkuaineita, joita kasvi saa maaperästä ravinteina veden mukana.

fotosynteesin tehokkuuteen vaikuttavat tekijät

* veden ja ravinteiden määrä
* lämpötila
* hiilidioksidin määrä
* valon määrä ja aallonpituus

soluhengitys

Energian vapauttaminen glukoosista, eli soluhengitys, on sarja hapetus-pelkistysreaktioita. Hapettuminen tapahtuu pienin askelin, jolloin glukoosista vapautuva energia saadaan tehokkaasti talteen. Jos reaktio tapahtuisi kerralla, syntyisi runsaasti lämpöä eikä energiaa saataisi talteen yhtä paljon.

Reaktioiden lopputuloksena glukoosiin sitoutunutta energiaa muuntuu ATP-molekyyleihin sitoutuneeksi energiaksi. Energia, joka ei sitoudu **ATP-molekyyleihin**, vapautuu lämpöenergiana. Reaktioissa syntyy myös vettä ja hiilidioksidia. Solujen energianlähteenä on yleensä glukoosi. Lisäksi myös muita orgaanisia molekyylejä voidaan käyttää soluhengityksessä energianlähteinä.

\
glukoosi+happi → hiilidioksid + vesi + ATP-molekyylien sidosenergia

\
**Soluhengityksessä on kolme vaihetta**

Soluhengityksen vaiheet ovat 1. glykolyysi, 2. sitruunahappokierto ja 3. elektroninsiirtoketju.

Solulimassa tapahtuvassa **glykolyysissä** glukoosimolekyyli hajoaa kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi eli 2-oksopropaanihapoksi ja vetyioneiksi. Reaktiossa ei tarvita happea, ja siinä vapautuu pieni määrä energiaa, joka sitoutuu kahteen ATP-molekyyliin kemialliseksi sidosenergiaksi (ADP + Pi → ATP).

Seuraavaksi pyruvaattimolekyylit kuljetetaan mitokondrion sisälle, missä **sitruunahappokierrossa** syntyy hiilidioksidia, vetyioneja (H+) ja elektroneja (e-) ja energiaa sitoutuu kahteen ATP-molekyyliin.

Soluhengityksen kolmas vaihe, **elektroninsiirtoketju**, tapahtuu mitokondrion sisemmällä kalvolla. Vedynsiirtäjät kuljettavat glykolyysissä ja sitruunahappokierrossa syntyneet vetyionit (H+) ja elektronit (e-) kalvoproteiineille. Tämän jälkeen elektronit siirtyvät elektroninsiirtäjämolekyyliltä toiselle. Silloin vapautuu runsaasti energiaa, jota tarvitaan ADP-molekyylien lataamisessa ATP-molekyyleiksi. Osa energiasta vapautuu lämpöenergiana.

Lopuksi happi ottaa vastaan vedyn luovuttamat elektronit ja muodostaa vetyionien kanssa vettä. Elektroninsiirtoketjun hapetus-pelkistysreaktioissa ladataan runsaasti ATP-molekyylejä. Yhden glukoosimolekyylin pilkkoutuminen soluhengityksen eri vaiheissa tuottaa yhteensä 30–32 ATP-molekyyliä.

\
\
\
##

entsyymi

**Entsyymit toimivat biokatalyytteinä**

Kemiallisia reaktioita nopeuttavia aineita kutsutaan katalyyteiksi. **Entsyymit** toimivat soluissa **biokatalyytteinä**: ne saavat solun anaboliset ja kataboliset aineenvaihduntareaktiot tapahtumaan moninkertaisella nopeudella, kun ne alentavat reaktion käynnistymiseen tarvittavan energian määrää. Entsyymit eivät kuitenkaan itse muutu katalysoimissaan reaktioissa.

Suurin osa entsyymeistä toimii solujen sisällä, mutta jotkin entsyymit erittyvät soluista ulos ja toimivat niiden ulkopuolella. Esimerkiksi ruuansulatuskanavassa entsyymit nopeuttavat ravintoaineiden pilkkoutumista pienemmiksi molekyyleiksi.

\
Entsyymejä hyödynnetään moniin tarkoituksiin. Farkkujen kivipesty ulkonäkö saadaan aikaan entsyymikäsittelyllä. Lemmikkieläinten ruokiin lisätty papaiinientsyymi tekee ruuasta mureampaa ja maistuvampaa.

\
**5.5.2 Jokainen entsyymi katalysoi vain tiettyä reaktiota**

Kun entsyymi **katalysoi** reaktiota, reagoiva aine eli **substraatti** kiinnittyy entsyymin **aktiiviseen kohtaan**. Syntyy entsyymi–substraatti-kompleksi, ja kemiallinen reaktio käynnistyy.

Reaktiossa substraatti muuttuu lopputuotteiksi, lopputuotteet irtoavat entsyymistä ja entsyymi on valmis katalysoimaan uutta reaktiota. Kukin entsyymi voi katalysoida vain tietyn tyyppisen substraatin reaktiota, joten solussa tarvitaan tuhansia erilaisia entsyymejä.

inhibiittori

**Inhibiittorit** ovat aineita, jotka estävät entsyymin toiminnan. Ne voivat tehdä sen kolmella tavalla: kiinnittymällä entsyymin aktiiviseen kohtaan, muuttamalla entsyymimolekyylin muotoa tai toimimalla luonnollisena inhibiittorina.

Eräät inhibiittorit kiinnittyvät substraatin tilalle entsyymin aktiiviseen kohtaan ja estävät näin substraatin kiinnittymisen siihen. Esimerkiksi jotkin bakteeritautien hoidossa käytettävät antibiootit ja sulfalääkkeet kiinnittyvät bakteerien entsyymien aktiiviseen kohtaan, minkä seurauksena bakteerien aineenvaihdunta reaktiot pysähtyvät ja bakteerit kuolevat.

Jotkin inhibiittorit muuttavat entsyymimolekyylin muotoa, jolloin myös aktiivisen kohdan muoto muuttuu eikä substraatti voi kiinnittyä siihen. Syanidi, arsenikki ja hermokaasut estävät tällä tavalla joidenkin elämän kannalta välttämättömien reaktioiden tapahtumisen soluissa ja ovat sen takia tappavan myrkyllisiä.

Soluissa on myös luonnollisia inhibiittoreita. Kun entsyymireaktion lopputuotetta on syntynyt riittävästi, voi lopputuote estää entsyymin toiminnan solussa toimimalla luonnollisena inhibiittorina. Näin soluissa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden tasapaino säilyy.

anabolinen reaktio

solussa tapahtuva reaktio, jossa muodostuu uusia aineita

katabolinen reaktio

solussa tapahtuva reaktio, jossa aineet hajoavat

dna

Informaatio solun toimintaan on **DNA:ssa** eli deoksiribonukleiinihapossa

DNA:n rakenneyksikkö on **nukleotidi**, ja se koostuu sokeri-, fosfaatti- ja emäsosasta. DNA:n sokeriosana on deoksiriboosi, ja **emäsosana** on adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) tai tymiini (T). Nukleotidit kiinnittyvät toisiinsa ja muodostavat juosteen, jossa sokeri- ja fosfaattiosat vuorottelevat.

\
Vastakkaisissa juosteissa olevien emästen välille syntyy vetysidoksia, jotka kiinnittävät juosteet toisiinsa. Näin muodostuu kaksijuosteinen **DNA-molekyyli**. Kemiallisen rakenteensa vuoksi emäkset voivat muodostaa pareja vain tietyllä tavalla. Tämä **emäsparisääntö** on seuraava: vetysidokset syntyvät adeniinin ja tymiinin välille sekä guaniinin ja sytosiinin välille.

\
Kaksijuosteinen DNA-molekyyli kiertyy vielä pituusakselinsa ympäri niin, että se muodostaa heliksin eli **kaksoiskierteen**. Toista DNA-molekyylin juosteista kutsutaan **mallijuosteeksi** ja toista **koodaavaksi** **juosteeksi** geenin luennan yhteydessä.

Emäkset muodostavat DNA:n **geneettisen** **koodin**. Neljän emäksen avulla voidaan tallentaa niin paljon informaatiota, että se riittää miljoonien erilaisten lajien ja miljardien erilaisten yksilöiden ohjeeksi.

\

rna

Myös RNA koostuu nukleotideista, joissa on sokeri-, fosfaatti- ja emäsosat. RNA:n sokeriosa on rakenteeltaan riboosisokeri. Emäkset ovat muuten samat kuin DNA:ssa, mutta tymiinin tilalla on urasiili. Lisäksi RNA on yksijuosteinen molekyyli ja paljon lyhyempi kuin DNA. RNA myös hajoaa huomattavasti helpommin kuin DNA.

RNA osallistuu proteiinien rakentamiseen aminohapoista. RNA-molekyylejä on toiminnallisesti useita erilaisia: esimerkiksi lähetti-RNA, siirtäjä-RNA ja ribosomi-RNA. DNA sisältää ohjeet kaikkien näiden RNA-molekyylien rakentumiseen.

geeni

**Geenit** ovat DNA-molekyylin toiminnallisia jaksoja. Ne sisältävät informaation tietyn proteiini- tai RNA-molekyylin rakentamiseksi.

Vaikka yksilön kaikissa soluissa on samat geenit, ne eivät ole kaikki jatkuvasti toiminnassa. Osa geeneistä, kuten solun kannalta keskeisimpiä aineenvaihduntareaktioita ohjaavat geenit, ovat aktiivisia kaikissa soluissa. Osa geeneistä taas toimii vain tietyssä solutyypissä, kudoksessa tai yksilönkehityksen tietyssä vaiheessa. Esimerkiksi sikiönkehitykseen vaikuttavat geenit toimivat ainoastaan sikiönkehityksen aikana.

geenit

**Geenit** ovat DNA-molekyylin toiminnallisia jaksoja. Ne sisältävät informaation tietyn proteiini- tai RNA-molekyylin rakentamiseksi.

Vaikka yksilön kaikissa soluissa on samat geenit, ne eivät ole kaikki jatkuvasti toiminnassa. Osa geeneistä, kuten solun kannalta keskeisimpiä aineenvaihduntareaktioita ohjaavat geenit, ovat aktiivisia kaikissa soluissa. Osa geeneistä taas toimii vain tietyssä solutyypissä, kudoksessa tai yksilönkehityksen tietyssä vaiheessa. Esimerkiksi sikiönkehitykseen vaikuttavat geenit toimivat ainoastaan sikiönkehityksen aikana.

geenien ulkopuolinen alue

Kromosomien DNA:ssa on geenejä ja niiden välissä geenien ulkopuolisia alueita. Yhdessä kromosomissa geenejä voi olla satoja.

\
**Geenien ulkopuolisiin** **alueisiin** kuuluvat esimerkiksi sammuneet geenit, erilaiset toistojaksot ja transposonit. Sammuneet geenit ovat geenejä, joiden toiminta on kyseisellä lajilla lakannut evoluution kuluessa. Esimerkiksi C-vitamiinin synteesiä elimistössä ohjaava geeni toimii monilla nisäkkäillä, mutta kädellisillä kyseinen geeni on sammunut. **Transposonit** ovat DNA-jaksoja, jotka pystyvät siirtymään kromosomissa paikasta toiseen.

geenin perusrakenne

**6.3.3 Kaikilla tumallisilla eliöillä on samanlainen geenien perusrakenne**

Geeni muodostuu koodaavasta alueesta ja säätelyalueesta. **Koodaava alue** sisältää informaation proteiinin valmistamista varten. **Säätelyalue** koostuu tehostajajaksoista ja promoottorista. **Tehostajajaksot** auttavat geenin luennan aloittamisessa esimerkiksi purkamalla auki kromatiinirihmaa ja **promoottoriin** kiinnittyvä RNA-polymeraasientsyymi käynnistää geenin luennan.

Geenin koodaava alue on epäjatkuva, ja se koostuu vaihtelevan pituisista eksoneista. **Eksonit** sisältävät proteiinin rakentamiseen tarvittavaa informaatiota, kun taas niiden välissä olevat **intronit** eivät. Eksonien määrä vaihtelee geenin mukaan. Esimerkiksi ihmisen yhdessä geenissä on yleensä alle kymmenen eksonia.

golgin laite

* **Golgin laite**: Golgin laite on litteistä kalvopusseista ja pienistä kalvorakkuloista muodostunut soluelin. Siinä tapahtuu lysosomeihin ja solun kalvostoille kuljetettavien sekä solusta ulos eritettävien proteiinien lopullinen muokkaus. Solulimakalvostosta kuroutuneet kalvorakkulat kuljettavat proteiineja Golgin laitteeseen, jossa niihin kiinnitetään hiilihydraattiosia ja pakataan ne sen jälkeen eriterakkuloiksi. Golgin laitetta kutsutaan usein solun postituskeskukseksi.

mitokondrio

* **Mitokondrio**: Mitokondrio rakentuu sileästä ulkokalvosta ja poimuttuneesta sisäkalvosta. Siinä on omaa DNA:ta rengasmaisena kromosomina sekä ribosomeja. Mikäli happea on läsnä, glukoosiin sitoutuneesta energiasta saadaan suuri osa talteen mitokondrioissa tapahtuvassa soluhengityksessä. Vapautettu energia sidotaan ATP-molekyylien runsasenergisiin sidoksiin. Mitokondrio on melko itsenäinen soluelin, ja sen toimintaa ohjaavat osaltaan sen omat geenit. Mitokondriot lisääntyvät solussa itsenäisesti jakautumalla, ja niitä on sitä runsaammin, mitä enemmän solu tarvitsee energiaa.

peroksisomi

* **Peroksisomi:** Peroksisomeja on sekä eläin-, sieni- että kasvisoluissa. Ne pilkkovat monien entsyymiensä avulla solulle haitallisia yhdisteitä. Monet peroksisomeista sisältävät mm. katalaasientsyymiä, joka hajottaa esimerkiksi soluhengityksen sivutuotteena syntynyttä, soluille haitallista vetyperoksidia. Peroksisomit ovatkin ikään kuin solun ongelmajätelaitoksia.

ribosomi

* **Ribosomi**: Ribosomit ovat pieniä soluelimiä. Ne koostuvat ribosomi-RNA:sta ja proteiineista. Ribosomit ovat keskeisessä asemassa proteiinisynteesissä, koska ne kokoavat aminohappoketjuja lähetti-RNA:n sisältämän informaation perusteella.

solukalvo

**Solukalvo:** Solukalvo on muodostunut kahdesta fosfolipidikerroksesta ja niihin uppoutuneista proteiineista. Solukalvon avulla solu kykenee kontrolloimaan, mitä aineita soluun otetaan ja mitä sieltä poistetaan. Se ylläpitää solunsisäiset olosuhteet sellaisina, että elämälle välttämättömät solun biokemialliset reaktiot voivat tapahtua. Solukalvossa on myös paljon erilaisia reseptorimolekyylejä, joiden avulla solut tunnistavat viestiaineita. Ne välittävät viestin eteenpäin solulimaan ja tumaan. Reseptorit, kuten muutkin kalvoproteiinit, ovat ankkuroituneet solukalvoon. Niihin on yleensä kiinnittynyt solun ulkopuolelle suuntautunut hiilihydraattiosa. Yhdessä ne muodostavat glykoproteiinin

solulima

* **Solulima**: Solulima tarkoittaa tuman ja soluelinten ulkopuolelle jäävää nestemäistä osaa. Suurin osa siitä on vettä. Solulimassa on monia erilaisia ja erikokoisia molekyylejä. Monet solun aineenvaihduntareaktiot tapahtuvat solulimassa ja ovat entsyymien katalysoimia.

solulimakalvosto

* **Solulimakalvosto**: Solun sisäiset kalvorakenteet rakentuvat solukalvon tapaan kahdesta fosfolipidikerroksesta. Solulimakalvosto muodostaa sokkeloisen, rakkulaisen ja putkimaisen rakenteen, jolla on tärkeä tehtävä aineiden valmistamisessa ja kuljettamisessa. Kalvostossa on runsaasti entsyymejä, jotka ohjaavat aineiden rakentamista. Osaan kalvoston seinämistä on kiinnittynyt ribosomeja, jolloin sitä kutsutaan **karkeaksi solulimakalvostoksi**. Siinä tuotetaan ja muokataan proteiineja. **Sileän solulimakalvoston** toiminta liittyy puolestaan muiden aineiden, kuten lipidien, muokkaukseen.

solun tukiranka

* **Solun tukiranka**: Solun tukiranka koostuu erikokoisista proteiinisäikeistä. Tukirangan säikeet määräävät solun muodon. Tämän lisäksi ne säätelevät mm. soluelinten paikkaa solussa, solujen liikkeitä, aineiden kuljetusta sekä reseptorien sijoittumista solukalvossa.

soluseinä

* **Soluseinä:** Kasvisolun solukalvoa ympäröi jäykkä, monikerroksinen soluseinä. Se koostuu selluloosan lisäksi hemiselluloosasta, ligniinistä ja pektiinistä. Soluseinä tukee kasvisolua ja estää sitä vaurioitumasta, kun solu ottaa osmoosin avulla vettä sisäänsä.

tuma

* **Tuma**: Tumaa ympäröi **tumakotelo**, joka on muodostunut kahdesta tumakalvosta. Kumpikin kalvoista rakentuu solukalvon tapaan kaksinkertaisesta fosfolipidikerroksesta. Tumakotelossa on tuhansia aukkoja, tumahuokosia, joiden kautta aineet kulkeutuvat tumaan ja ulos tumasta. Tuman sisällä on kullekin lajille tyypillinen määrä DNA:sta ja proteiineista muodostuneita **kromosomeja**, joissa geenit sijaitsevat. Solun toiminta perustuu geenien sisältämään informaatioon. Tumassa voi erottaa myös ribosomi-RNA:ta tuottavan alueen, **tumajyväsen**.

vakuoli

* **Vakuoli:** Kasvisolulle ovat tyypillisiä suuret, kalvon ympäröivät nesterakkulat, vakuolit, joilla useita tehtäviä kasvisolussa. Vakuolin kalvo säätelee aineiden kulkeutumista sinne ja sieltä pois. Vakuolissa entsyymit pilkkovat makromolekyylejä, ja hajotetut aineet varastoidaan tai siirretään takaisin solulimaan. Vakuoli tukee myös kasvisolua mekaanisesti aiheuttamalla nestejännityksen solun sisällä. Se toimii lisäksi aineiden varastona ja kasvaa vanhassa kasvisolussa usein niin suureksi, että se täyttää suurimman osan solusta.

viherhiukkaset

* **Viherhiukkaset:** Viherhiukkaset ovat energian sitomiseen erikoistuneita soluelimiä vihreiden kasvien ja levien soluissa. Niitä ympäröi kaksinkertainen kalvo, ja niiden sisällä on yhteyttämiskalvostoa sekä nesteen täyttämä välitila. Niillä on myös omaa DNA:ta rengasmaisena kromosomina sekä ribosomeja. Viherhiukkasen väri johtuu sen sisältämästä valoenergiaa sitovasta lehtivihreästä eli klorofyllistä. Energian sitominen tapahtuu fotosynteesissä, jossa auringonvalon avulla vedestä ja hiilidioksidista rakennetaan orgaanisia glukoosimolekyylejä ja samalla vapautuu happea.

keskusjyväset

* **Keskusjyväset:** Eläinsolussa on kaksi proteiinisäikeista muodostunutta keskusjyvästä eli sentriolia. Ne osallistuvat tumasukkulan muodostumiseen solunjakautumisen aikana. Tumasukkulan rihmat, jotka ohjaavat kromosomien liikkeitä solun jakautuessa, ovat myös proteiinisäikeitä.

lysosomi

* **Lysosomi:** Lysosomeja on vain eläin- ja sienisoluissa. Ne ovat pieniä kalvorakkuloita, jotka sisältävät entsyymejä. Lysosomit toimivat solussa kierrätyskeskuksina, joissa hajotetaan suuria molekyylejä ja viottuneita soluelimiä ja palautetaan niistä saadut käyttökelpoiset osat tai aineet, kuten aminohapot, takaisin solulimaan.

eksosomit

**Eksosomit ovat pieniä rakkuloita, joiden sisälle on pakattuna erilaisia molekyylejä, kuten viestiaineina toimivia kasvutekijöitä. Eksosomit muodostavat solujen välisen viestintäjärjestelmän, ja niiden löytäjille myönnettiin Nobelin lääketieteen palkinto vuonna 2013.**

**Eksosomit syntyvät solun sisällä, ja ne poistuvat eksosytoosin avulla ulos viestin lähettävästä solusta. Vastaanottavassa solussa on sellaiset solukalvoreseptorit, joihin eksomien lipidikalvossa olevat pintaproteiinit voivat kiinnittyä, ja solu ottaa eksosomit sisälleen endosytoosin avulla. Sen jälkeen solun entsyymit hajottavat eksosomien lipidikalvon, eksosomien sisältämät molekyylit vapautuvat viestin vastaanottaneeseen soluun ja solun toiminta muuttuu esimerkiksi siten, että solu alkaa jakautua uusiksi soluiksi.**

**Eksosomien toiminta**

\
\

1. **Monirakkulassa olevien eksosomien sisällä on kuljetettavia molekyylejä.**
2. **Monirakkula yhtyy solukalvoon ja eksosomit vapautuvat soluväliaineeseen.**
3. **Vastaanottajasolu tunnistaa eksosomin solukalvoreseptoreillaan.**
4. **Eksosomi pääsee vastaanottajasolun sisälle sen solukalvosta kuroutuvassa kuljetusrakkulassa.**
5. **Vaihtoehtoisesti eksosomi sulautuu vastaanottajasolun solukalvoon ja sen sisällä olevat biomolekyylit vapautuvat solulimaan.**

autosomi

kromosomi, joka ei ole sukupuolikromosomi

geno- ja fenotyyppi

Kun sukusolujen tumat yhtyvät hedelmöityksessä, uusi yksilö saa kummaltakin vanhemmaltaan suuren määrän geenejä, jotka yhdessä muodostavat jälkeläisen perimän eli **genotyypin**. Perimän ohella kuitenkin myös ympäristötekijät vaikuttavat siihen, millaiseksi yksilö kehittyy. Eliöiden ominaisuudet ovatkin sekä geenien että ympäristötekijöiden yhteisvaikutuksen tulosta. Tätä perimän ja ympäristön määräämää yksilön ilmiasua kutsutaan yksilön **fenotyypiksi**.

Genotyyppi säilyy lähes muuttumattomana yksilön koko elinajan. Sen sijaan fenotyyppi voi vaihtua, kun ympäristötekijät muuttuvat. Tällaista fenotyypin muuttumista ympäristön mukaan kutsutaan **muovautumismuunteluksi**, ja sitä voi tapahtua geenien asettamissa rajoissa.

dominoivat ja resessiiviset alleelit

Vastinkromosomien saman lokuksen vastinalleelit vaikuttavat siihen, miten ominaisuus ilmenee jälkeläisessä. Mikäli vastinkromosomien alleelit ovat erilaisia, toinen alleeleista voi peittää toisten alleelien vaikutuksen. Tällaisia alleeleita kutsutaan **dominoiviksi** alleeleiksi. Peittyviä alleeleita kutsutaan puolestaan **resessiivisiksi** alleeleiksi. Esimerkki resessiivisestä alleelista on albinismialleeli, joka estää pigmentintuotannossa tarvittavan entsyymin muodostumisen soluissa. Pigmentin normaalista tuotannosta vastaava alleeli on dominoiva, ja se riittää yksinkertaisenakin tuottamaan normaalin määrän pigmenttiä. Kaikki alleelit eivät kuitenkaan ole dominoivia tai resessiivisiä, vaan molempien alleelien vaikutus ilmenee fenotyypissä, kuten esimerkiksi AB-veriryhmässä.

hetero ja homotsygootti

Jälkeläinen voi periä vanhemmiltaan kaksi samanlaista alleelia, jolloin yksilö on tämän alleeliparin suhteen **homotsygoottinen** eli samaperintäinen. Mikäli alleelit ovat erilaisia, jälkeläinen on **heterotsygoottinen** eli eriperintäinen. Tässä tapauksessa yksilö ilmentää dominoivan alleelin aiheuttamaa fenotyyppiä

monohybridiristeytys

otkin ominaisuuksista määräytyvät yhden geenin eli vastinalleeliparin vaikutuksesta. Tällöin jälkeläiset perivät geenistä yhden alleelin kummaltakin vanhemmaltaan. Jotta saataisiin selville, miten kyseisen geenin alleelit vaikuttavat fenotyyppiin, suoritetaan **monohybridiristeytyksiä**. Näillä risteytyskokeilla myös Mendel aloitti tutkimuksensa, vaikka hän ei tuntenut geeni- ja alleelikäsitettä.

Perinteinen monohybridiristeytys alkaa risteyttämällä keskenään kahta fenotyypiltään erilaista homotsygoottista, jalostamalla aikaansaatua puhtaan linjan yksilöä keskenään. Näitä yksilöitä kutsutaan **P-sukupolveksi** (*parental* *generation*). P-sukupolven jälkeläisiä kutsutaan **F1-sukupolveksi** (*filial* *generation*), ja ne ovat fenotyypiltään kaikki keskenään samanlaisia.

Esimerkiksi jos violettikukkaisia herneitä risteytetään valkokukkaisten herneiden kanssa, ovat kaikki jälkeläiset heterotsygoottisia ja violettikukkaisia. Tämä johtuu siitä, että heterotsygoottinen jälkeläinen ilmentää aina dominoivaa alleelia. Tässä tapauksessa siis alleelia, joka saa aikaiseksi herneen kukassa violetin pigmentin tuotannon. Kun F1-sukupolven yksilöitä risteytetään edelleen keskenään, syntyy fenotyypiltään kahdenlaisia **F2-sukupolven** jälkeläisiä. Dominoivaa fenotyyppiä ilmentää kolme neljäsosaa ja resessiivistä yksi neljäsosa jälkeläisistä. Eli esimerkkitapauksessa syntyy 75 % violettikukkaisia ja 25 % valkokukkaisia jälkeläisiä.

\
**Risteytyskokeiden perusteella on mahdollista päätellä seuraavaa:**


1. Ominaisuuden periytymiseen vaikuttavasta geenistä on olemassa useampia muotoja eli alleeleita.
2. Kuhunkin ominaisuuteen vaikuttaa kerrallaan kaksi alleelia, joista toinen alleeli on peritty toiselta ja toinen alleeli toiselta vanhemmalta.
3. Jotkin alleelit ilmentävät ominaisuutta jo silloin, kun niitä on yksi kappale. Tällöin puhutaan dominoivasta ominaisuudesta. Tästä seuraa, että heterotsygoottinen eli eriperintäinen jälkeläinen ilmentää aina dominoivaa alleelia. Dominoivaa ominaisuutta ilmentävä yksilö voi siis olla joko homo- tai heterotsygoottinen.
4. Resessiivinen eli väistyvä ominaisuus vaatii ilmentyäkseen aina kaksi samaa resessiivistä alleelia, eli kummaltakin vanhemmalta perittyjen alleelien tulee olla samanlaisia. Resessiivistä ominaisuutta ilmentävät yksilöt ovat siis aina samanperintäisiä eli homotsygoottisia.

\
\

multippelit (multipippelit xd) alleelit

Vaikka yksilöllä on kerrallaan yhdestä geenistä aina kaksi alleelia, voi populaatiossa olla samasta geenistä enemmän kuin kaksi alleelia. Tällöin puhutaan **multippeleista** **alleeleista**.

Multippeleita alleeleita tavataan monista geeneistä, ja niiden vaikutus fenotyyppiin vaihtelee. Joskus vaikutus on helppo havaita: sitä voidaan tarkastella esimerkiksi vertailemalla kanin turkin väritystä. Kani on hyvin yleinen lemmikkieläin ja siitä on jalostettu lukuisia erilaisia värimuunnoksia.

Yhdestä kanin perusväritystä ohjaavasta geenistä tunnetaan useita erilaisia alleeleita. Nämä alleelit vaikuttavat eläimellä mustan pigmentin tuotantoon. Saman lokuksen alleeleita kuvataan aina samoilla kirjaimilla, ja yläindeksejä käytetään erottamaan erilaisia alleeleita toisistaan. Geenin dominoiva alleeli A saa aikaan normaalin, harmaanruskean turkin värin, ja aH tuottaa valkoisia yksilöitä, joilla on tummat korvat ja häntä. Kolmas alleeli ah estää pigmentin tuotannon kokonaan. Tämä alleeli on resessiivinen kahteen edellä mainittuun nähden. Näin näistä kolmesta alleelista voi syntyä väritykseltään kolmenlaisia yksilöitä.

välimuotoinen periytyminen

Herneillä violetin kukan värin aiheuttava alleeli peittää valkoisen värin aiheuttavan alleelin vaikutuksen, ja siksi F1-sukupolvessa kaikki kukat ovat violetteja. Kaikkien kukkien värit eivät kuitenkaan periydy näin yksioikoisesti. Kun risteytetään esimerkiksi puna- ja valkokukkainen leijonankita, F1-sukupolven yksilöt ovat kaikki vaaleanpunakukkaisia. Jälkeläisissä siis näkyy samanaikaisesti kummankin vanhemman vaikutus. Ilmiö on nimeltään **välimuotoinen** eli **intermediaarinen** periytyminen. F2-sukupolven yksilöissä on puolestaan fenotyypiltään kolmenlaisia yksilöitä lukusuhteessa 1:2:1.

yhteisvallitseva periytyminen

Joidenkin geenien alleeleista molemmat vaikuttavat yksilön fenotyyppiin täysin itsenäisesti, ja ne tuottavat oman, erillisen piirteensä yksilöön. Esimerkkinä tällaisesta **yhteisvallitsevasta** **periytymisestä** on ihmisen AB-veriryhmä.

Ihmisen ABO-veriryhmien syntyyn vaikuttaa kolme erilaista alleelia, eli kyse on multippeleista alleeleista. Näistä A- ja B-veriryhmän aiheuttavat IA ja IB ovat dominoivia ja O-veriryhmän aiheuttava i on resessiivinen. Jos yksilö kuitenkin perii vanhemmiltaan molemmat dominoivat alleelit, hän ilmentää sekä IA- että IB-alleelia, ja hänen veriryhmänsä on AB.

letaali alleeeli

Joitain alleeleja esiintyy vain heterotsygoottisilla yksilöillä. Kun niitä on kaksi, ne aiheuttavat jälkeläisen kuoleman jo ennen tämän syntymää tai viimeistään ennen lisääntymisikää. Tällaisia alleeleita kutsutaan **letaalialleeleiksi**.

Esimerkki letaalialleelista on alleeli, joka aiheuttaa banaanikärpäsellä normaalista poikkeavat vinot siivet. Jos kaksi heterotsygoottista yksilöä risteytetään keskenään, jää osa hedelmöittyneistä munasoluista kehittymättä. Niissä vinosiipisyyden aiheuttava alleeli on peritty molemmilta vanhemmilta, mikä estää alkion normaalin kehittymisen. Koska osa jälkeläisistä ei kehity, vinosiipisiä ja normaalisiipisiä banaanikärpäsiä syntyy lukusuhteessa 2:1.

viestiaineet

**Viestiaineet** ohjaavat solujen erilaistumista sekä muutakin toimintaa, kuten solujen toiminnan ylläpitoa, solujen jakautumista ja solukuolemaa. Kemialliselta rakenteeltaan viestiaineet ovat yleensä proteiineja. Viestit pääsevät kohdesoluihin solujen pinnalla olevien **vastaanottajamolekyylien** eli **reseptorien** avulla.

hormonit

**Hormonit** ovat viestiaineita, joita erittyy sekä umpirauhasista että yksittäisistä soluista tai soluryhmistä. Umpirauhasissa syntyvät hormonit erittyvät umpirauhasista vereen ja siirtyvät veren mukana kaikkialle elimistöön. Ne vaikuttavat kuitenkin vain tietyissä kohdesoluissa. Näin keskenään viestivät solut voivat sijaita kaukana toisistaan. Yksittäisten solujen ja soluryhmien erittämät paikallisesti vaikuttavat hormonit siirtyvät usein kohdesoluihin kudosnesteen välityksellä. Esimerkiksi ruuansulatuskanavan seinämän solut erittävät ruuansulatusentsyymien erittymistä sääteleviä hormoneja.

kasvutekijät

**Kasvutekijät** ovat hormoneiden kaltaisia viestiaineita, jotka lisäävät tai hillitsevät solujen jakautumista. Näin kasvutekijät säätelevät kudosten ja elinten kehitystä ja kasvua. Esimerkiksi ihmisen sylki sisältää kasvutekijöitä, jotka edistävät ruuansulatuskanavan solujen uusiutumista.

apoptoosi

Monisoluisten eliöiden yksilönkehityksen eri vaiheissa solujen määrää säätelee ohjelmoitunut solukuolema eli apoptoosi. **Apoptoosi** on tapahtuma sarja, jonka tuloksena tarpeettomat solut kuolevat. Solut eivät häviä sattumanvaraisesti, vaan solujen kuolema on tarkoin säädeltyä. Apoptoosin seurauksena kehittyvän yksilön vaurioituneet solut tuhoutuvat, ja samalla syntyvistä elimistä muovautuu oikeanlaisia. Ihmisen sormien kehittyminen on esimerkki apoptoosista. Alkionkehityksen aikana sormien välissä oleva ohut kalvomainen solukerros häviää.

Aikuisen ihmisen elimistössä apoptoosilla on keskeinen merkitys kudosten, esimerkiksi ihon tai maksa kudoksen, uusiutumisessa. Apoptoosissa solulima tiivistyy, tuma pilkkoutuu ja elimistö tuhoaa kuolleen solun ilman tulehdusreaktiota.