12. Ominaisuuksien periytymistä tutkitaan risteytyksillä

Tärkein oppimani asia kappaleesta 12 on ominaisuuksien periytyminen ja niiden tutkiminen monohybridiristeytyksellä.

Ominaisuuksien periytyminen vanhemmilta jälkeläisille perustuu geeneihin ja niiden eri alleeleihin. Yksilö on samaperintäinen eli homotsygootti, jos sillä on kummassakin vastinkromosomissa sama alleeli. Kyseessä on heterotsygootti eli eriperintäinen, jos alleelit ovat erilaiset.
 Vallitsevan eli dominoivan alleelin vaikutus näkyy yksilön ilmiasussa aina, mutta genotyyppiä (AA tai Aa) ei voi ulkoisilla seikoilla päätellä. Peittyvien eri resessiivisten alleelien vaikutus näkyy ulospäin vain, jos genotyyppi on resessiivinen homotsygootti (eli aa).

Yhden geenin periytymistä voidaan tutkia monohybridiristeytyksellä. Koska meioosissa kromosomien lukumäärä puolittuu, jokaisesta kromosomiparista vain toinen löytää matkansa sukusoluun. Jos vanhemman genotyypistä tulee homotsygoottinen, syntyy vain yhdenlaisia sukusoluja. Heterotsygoottisella puolestaan on kahdenlaisia sukusoluja (AA ---> sukusolut A ja A, Aa ---> sukusolut A ja a). Vanhempien jälkeläisillä on samanverran kromosomeja kuin vanhemmillaan, mutta genotyyppi ja fenotyyppi voi olla erilainen.
 Kasvin- ja eläinjalostuksessa perimää selvitetään yleensä testiristeytyksen avulla. Näin saadaan selville, sisältääkö yksilön perimä yhden vai kaksi dominoivaa alleelia (dominoivaa ominaisuutta ilmentävä yksilö risteytetään resessiivistä ominaisuutta ilmentävän yksilön kanssa ---> jälkeläisten fenotyyppi paljastaa, onko kyseessä homo- vai heterotsygootti).

Periytymistapa voi olla myös välimuotoinen tai yhteisvallitseva. Välimuotoisessa periytymisessä ominaisuusparin alleelit ilmenevät yhdessä tasavertaisesti. Kumpikin alleeli siis vaikuttaa yksilön ulkoasuun, jolloin syntyy alleelien välimuoto (esim. punaiset ja valkoiset kukat ---> välimuoto vaaleanpunainen). Yhteisvallitsevassa periytymisessä tasavertaiset alleelit ilmenvät kumpikin erillisinä heterotsygootissa. Siinä on kaksi dominoivaa alleelia, jotka molemmat jättävät geenituotteensa yksilöön (esim. ihmisen veriryhmät).

UUSI KÄSITE:

Letaalialleeli = Harvinainen geenimuoto, joka tappaa yksilön ennen lisääntymisikään pääsyä tai jo sikiövaiheessa. Elävät yksilöt ovat aina heterotsygootteja näiden alleelien suhteen. Letaalialleelisiin eivät päde normaalit jälkeläisten lukusuhteet, sillä homotsygoottiset jälkeläiset kuolevat.

Omassa elämässäni olen joskus miettinyt, miksi jotkut ihmiset saavat kielensä torvelle ja jotkut eivät. Nyt tiedän, että ilmiö perustuu alleeleihin. Kielensä rullalle saavien genotyyppi on Aa tai AA ja niillä, jotka eivät saa kieltään rullalle genotyyppinä on aa.

Tulevaisuudessa voin käyttää tietojani vaikka veriryhmien yhteensopivuudesta hyväksi esimerkiksi jossakin hätätilanteessa, joka vaatii verensiirtoa: jos ihmisen veriryhmä on A, ei hänelle voi antaa B-verta, koska muuten vaarana on hyytymä verenkierrossa, joka voi johtaa kuolemaan. 0-tyypin verta omistava ihminen on hyvä yleisluovuttaja, kun AB taas yleisvastaanottaja.

Mitkä veriryhmät sopivat yhteen?
Lähde: http://doaudit.fi/blog/wp-content/uploads/2011/05/veriryhm%C3%A4t.png

KYSYMYS:

Mitä dominoivia ominaisuuksia ihmisillä on?

Osoitteessa http://www.kirjastot.fi/kysy/arkistohaku/kysymys/?ID=1fe94cc6-64a2-403f-9c3c-44acbaac579d sanotaan kirjassa Koulun biologia, lukio 2: perinnöllisyys ja evoluutio (1999) kerrottaneen, että dominoivia ominaisuuksia ovat muun muassa pisamaisuus, hymykuopat, paksuhuulisuus, suurisilmäisyys, kärjellinen hiusten linja, kyky panna kieli rullalle, nipukallinen korva, tummat hiukset, kiharat hiukset, varhainen kaljuuntuminen, runsas karvoitus ja käyrät sormet.




TEHTÄVÄ: s. 95 t. 6ab

11. Sukusolujen synty

Tärkein oppimani asia kappaleesta 11 on meioosi.

Geeneillä on erilaisia alleeleja, jotka aiheuttavat yksilön erilaisia ominaisuuksia. Tietyn geenin alleelit sija itsevar kromosomissa samassa lokuksessa. Yksilöllä voi olla joka geenistä enintään kaksi alleelia, koska toinen on peritty isältä ja toinen äidiltä.  Alleelit voivat olla joko samanlaiset tai erilaiset. Geenit siis peritään vanhemmilta, mutta tiettyyn yksilön ominaisuuteen vaikuttaa geenien ja alleelien lisäksi myös ympäristö ---> yksilön ilmiasu eli fenotyyppi. Perimää, eli yksilön perintötekijöiden kokonasuutta taas kutsutaan genotyypiksi. Kaikki perintötekijät eivät siis välttämättä ilmene yksilön ilmiasussa.

Meioosissa muodostuu sukusoluja (tai itiöitä), jolloin kromosomimäärä puolittuu. Hedelmöityksessä kromosomiluku palaa normaaliksi, kun kaksi sukusolua yhdistyy.
Eläimillä hedelmöittynyt munasolu jakautuu monisoluiseksi yksilöksi mitoosin keinoin.

MEIOOSIN VAIHEET:

A.) Ensimmäinen meioottinen jako

• Pisin meioosin vaihe, voi kestää vuorokausia tai jopa vuosia (naisten munasolut)

1. Esivaihe

• Homologiset eli samanlaiset kromosomit pariutuvat vastinkromosomipareiksi (isältä ja äidiltä saadut samanlaiset)
• Kiasmojen synty ja crossing over eli tekijänvaihdunta

2. Keskivaihe

• Vastinkromosomit jakotasoon pareittain sattumanvaraisesti

3. Jälkivaihe

• Vastinkromosomit irtoavat toisistaan: vastinkromosomit solun eri päihin sukkularihmojen voimin ---> kromosomiluku puolittuu
• Kiasmojen takia uusien kromosomien geneettinen koostumus poikkeaa alkuperäisestä

3. Loppuvaihe

• Solu jakautuu ---> 2 tytärsolua, joiden kromosomiluku puolet alunperin jakautuneen solun kromosomeista

B.) Toinen meioottinen jako

• Kuin mitoosi, erona kromosomien pienempi lukumäärä
• välittömästi ensimmäisen meioottisen jaon jälkeen
• Tulos: 4 uutta tumaa ja näin 4 uutta sukusolua

UUSI KÄSITE:

Geneettinen rekombinaatio = Näkyy uusina geeniyhdistelminä, joita ei yksilön vanhemmilla ole, mutta yksilöllä on. Aiheuttaa muuntelua. Edellytyksenä meioosi ja hedelmöittyminen, joten mahdollista vain suvulliseen tapaan lisääntyvillä.

Omassa elämässäni olen  olen huomannut, että aina isän ja äidin ominaisuudet eivät vastaa jälkeläisten ominaisuuksia: vanhemmillani ja minulla on kaikilla ns. liftarin peukalo, mutta siskollani ei. Tulevaisuudessa voin käyttää oppimiani asioita vaikkapa polyploidiasta hyväksi esimerkiksi uusien kasvilajien jalostuksessa: polyploidia (=enemmän kuin kaksi täydellistä kromosomiannosta) voi kasveilla johtaa nopeaan uuden lajin syntyyn.

KYSYMYS: Mitä haploidiasta (=kromosomien annosluku 1) seuraa?

Osoitteessa http://www02.oph.fi/etalukio/biologia/kurssi2/mutaatiotvastaus.html sekä polyploidian että haploidian kerrotaan johtavan

 ihmisellä raskauden keskenmenoon.

Kromosomimutaation aiheuttamasta Turnerin syndroomasta kärsivän vastasyntyneen lapsen jalat
Lähde: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Puffy_feet.JPG

TEHTÄVÄ: s. 87 t. 5

1. kuva: A ja D

2. kuva G3. kuva B ja E

4. kuva C ja F

10. Valkuaisaineiden valmistaminen solussa

Lähetti-rna:n aminohappotaulukko
Lähde: https://peda.net/oppimateriaalit/e-oppi/lukio/biologia/symbioosi2/vy/mediamappi/ky2/k2011_8:file/photo/359ee4ddeada87aaba47a1fb06e610cd38a119d9/K2011_8.png

Kappaleen 10 tärkein asia on proteiinisynteesi.

Saman geenin eri muodoissa eli alleeleissa on hieman toisistaan poikkeava emäsjärjestys, jonka vuoksi yksilöillä syntyy soluissaan erilaisia proteiineja; tästä johtuu yksilöiden erilainen ulkonäkö. Proteiineja solut tarvitsevat esimerkiksi hormoneiksi, solukalvon rakentamiseen ja entsyymeiksi.

Proteiinien rakenne, aminohappojärjestys, riippuu dna:n emäsjärjestyksestä. Emäksiä tulkitaan kolmen ryhmissä; jokainen kolmikko eli kodoni = tietty aminohappo. Geenit päättyvät aina kolmeen lopetuskodoniin.

Proteiinisynteesin tarkoitus on valmistaa soluja tuman dna:ssa solun käyttöön. Tärkein osa, aminohappoketjun muodostaminen, suoritetaan ribosomien pinnalla solulimassa. Toimituksen ohjeet saadaan tuman kromosomeista. Lähetti-rna on viestinviejä, joka kuljettaa tämän ohjeen kromosomeista ribosomiin. Ribosomi-rna on soluelin solulimassa ja solulimakalvostolla; se osallistuu proteiinin rakentamiseen. Siirtäjä-rna puolestaan tuo aminohapot ribosomin käsittelyym.
 Proteiinin valmistuksessa solussa tapahtuu seuraavasti:

Dna aukeaa emästen välisten sidosten irrotessa --> lähetti-rna rakennetaan, se kopioi geenin ja vie sen solulimaan --> l-rna siirtyy ribosomille, kuten myös s-rna aminohappojen kanssa --> s-rnat ja l-rnat pariutuvat antikodonien ja kodonien avulla ja aminohappojen välille tulee peptidisidos, joka pitenee pitenemistään --> lopun lopetuskodonin vaikutuksesta l-rna ja ribosomi hellittävät otteensa toisistaan --> proteiinin valmistus jatkuu solulimakalvostossa ja Golgin laitteessa (tertiäärirakenne!)



Mutaatiot, eli perimän pysyvät muutoksen, ovat mutageenien aiheuttamia (esim. jotkin kemikaalit, ionisoiva säteily). Muutoksia voi tapahtua sekä somaattisissa että sukusoluissa (joista mutaatiot periytyvät suvullisesti lisääntyvillä). Geenimutaatio on muutos dna:n emäsjärjestyksessä. Yleensä mutaatiot eivät ole hyväksi, mutta niiden synnyttämät alleelit ovat tärkeitä muuntelun kannalta.

UUSI KÄSITE:

Emäsparisääntö = Dna:n ja rna:n emäksiä koskeva sääntö, joka määrää mikä emäs on mitäkin emästä vastapäätä (adeniini-tymiini, guaniini-sytosiini)

Omassa elämässäni olen usein miettinyt mistä mutaatiot johtuvat ja nyt tiedän paremmin asiaan perehtyneenä. Tulevaisuudessani voin käyttää oppimiani asioita hyödyksi esimerkiksi niin, että osaan välttää mutageenisiä tekijöitä, sillä osa niistä voi aiheuttaa myös syöpää. Tällaisia asioita ovat muun muassa tupakan karsinogeeniset aineet, ionisoiva säteily ja osa kemikaaleista.

KYSYMYS:

Mitä kromosomimutaatiossa tapahtuu?

Kromosomimutaatiossa kromosomin rakenne muuttuu paljon. Kromosomi voi esimerkiksi lyhentyä tai pidentyä, jolloin perimä muuttuu. Myös geenien järjestys voi muuttua vaikkei kromosomi pitenisi tai lyhenisi. Kromosomimutaatio on kaikissa näissä tapauksissa haitallinen. Lähde ja lisätietoa: http://opinnot.internetix.fi/fi/materiaalit/bi/bi2/09_perinnollisyys/05_kromosomimutaatiot?C:D=gjbH.exAJ&m:selres=gjbH.exAJ

TEHTÄVÄ: s. 77 t. 1

emäs = dna:n vaihteleva osa

proteiini = solun toiminnallisia ja rakenteellisia molekyylejä

aminohappo = proteiinien rakennusaine

dna = perinnöllisen informaation sisältävä molekyyli

geeni = tietynmittainen dna:n osa

rna = molekyylejä on kolmenlaisia, ja ne valmistetaan suoraan dna:n ohjeiden mukaan

9. Solut lisääntyvät jakaantumalla

Kappaleessa yhdeksän tärkeimpänä asiana käsitellään solujen lisääntymistä jakautumalla.


DNA:N RAKENNE

Solun dna on nukleiinihappoa ja se koostuu nukleotideistä (sokeri + fosfaatti + emäs), joista puolestaan koostuu juoste. Näitä juosteita on dna:ssa kaksi (kaksoiskierre). Nukleotidiketjujen deoksiriboosi- ja fosfaattiosat ovat aina samat, emäkset taas ovat vaihteleva osa. Emäksiä on neljää erilaista: adeniini (A), tymiini (T), guaniini (G) ja sytosiini (C). Emäksiin liittyy läheisesti emäsparisääntö: emäkset pariutuvat vain tietyn emäksen kanssa. Näin dna:n rakenne, kaksoiskierre, on mahdollinen.

KROMOSOMIT

Kromosoni = dna-molekyyli + proteiinimolekyyli
Jokaisella lajilla on tietty määrä kromosomeja ja niiden rakenne on myös joka lajilla erilainen.
Yhden solun kaikki kromosomit muodostavat kromosomiston. Jokaista kromosomia on kaksi samanlaista joka solussa (kromosomipari, toinen peritty isältä ja toinen äidiltä). Tämän vuoksi miltei kaikkia aitotumaisten soluja kutsutaan diploidisiksi (ilmoitetaan merkinnällä 2n). Sukusolut puolestaan ovat haploidisia, koska niissä jokaista kromosomia on vain yksi (merkintä: n)

SOLYSYKLI

Solun elämänkierto on nimeltään solusykli, jonka aikana solu kasvaa, kopioi dna:n ja jakautuu. Yksisoluisilla toimenpide luo uusia yksilöitä ja monisoluisilla se on hyödyksi kasvamisessa ja kudosten uusiutumisessa esimerkiksi haavan parantumisessa. Solusyklin vaiheita ovat vuorottelevat välivaihe eli interfaasi ja solunjakautuminen (somaattisilla soluilla mitoosi, sukusoluilla meioosi).
 Välivaihe on solysyklin pisin vaihe. Sen aikana tapahtuu reaktioita, kuten energiantuotto, proteiinien valmistus ja aineiden kuljetus solukalvon läpi, ja myös soluelimiä tuotetaan lisää. Välivaiheen alussa solut kasvavat, keskivaihessa kromosomien dna-molekyylit kahdentuvat jääden kiinni toisiinsa sentromeereistaan. Lopussa syntyvät kromosomin identtiset puolikkaat, kromatidit (mitoosissa irrotessaan tytärkromosomit!).
 Mitoosi eli solunjakautuminen sisältää viisi vaihetta, joiden kautta syntyy kaksi identtistä solua:

1.) Esivaihe
 Kromosomirihmat tiivistyvät ja kiertyvät; kromatidit vielä toisissaan kiinni

2.) Esikeskivaihe
 Sukkularihmaston synty keskusjyvästen väliin. Tumakoteloa ei enää ole.

3.) Keskivaihe
 Sukkularihmasto jakautunut solun molemmille puolille ja säikeet kiinnittyvät kromosomien sentromeereihin ja vastakkaisen rihmaston napaan. Kromosomit siirtyvät näin keskelle solua.

4.) Jälkivaihe
 Sentromeerit menevät rikki ja kromatideista syntyy näin tytärkromosomeja, kun kromosomit "jaetaan" kahtia. Lopputulos: solun molemmissa päissä sama määrä kopioita alkuperäisen solun kromosomeista.

5.) Loppuvaihe
 Uusien kromosomiryhmien ympärille muodostetaan tumakotelot = kaksi identtistä tumaa.

Aivan mitoosin lopuksi solulima ja solu jakautuvat kahdeksi samalaiseksi soluksi.

Solusyklin vaiheet
Lähde:http://www02.oph.fi/etalukio/biologia/kurssi2/kuvat/jakautumiskierto.png

UUSI KÄSITE:

Sentrioli = Keskusjyvänen, soluelin eläinsolussa, jonka ansiosta mitoosissa tärkeässä asemassa oleva sukkularihmasto muodostuu

Omassa elämässäni olen joskus lapsuudessani katsonut Olipa kerran elämä-sarjaa, jossa käsiteltiin solujen jakautumista. Tulevaisuudessa voin soveltaa tietoja solunjakautumisesta vaikkapa selitettäessäni tulevaisuuden lapsilleni haavojen parantumista ja ihmisen kasvua.

KYSYMYS:

Mikä mitoosissa menee pieleen, kun syntyy syöpäsoluja?

"Perimässä on yleensä levossa olevia esisyöpägeenejä jotka saattavat ulkopuolisten tekijöiden kuten karsinogeenien vaikutuksesta muuttua aktiivisiksi. Tästä voi seurata syöpä, kun solut alkavat jakaantua hallitsemattomasti", kerrotaan Wikipediassa.

Helsingin Sanomien artikkeli 31.3.2013 "Tutkimus paljasti syöpäriskiä nostavia perimävirheitä": http://www.hs.fi/tiede/Tutkimus+paljasti+sy%C3%B6p%C3%A4riski%C3%A4+nostavia+perim%C3%A4virheit%C3%A4/a1364692720541

TEHTÄVÄ: s. 71 t. 3

Mitoosin vaiheet ensimmäisestä viimeiseen (esivaihe, esikeskivaihe, keskivaihe, jälkivaihe, loppuvaihe)

4 - 6 - 3 - 1 - 2 - 5

8. Solut tarvitsevat energiaa

Tärkein oppimani asia kappaleesta kahdeksan on soluhengitys ja käymisreaktiot.

Solut tarvitsevat soluhengitystä energian tuottamiseen: soluhengityksen avulla ravinnosta saatavista hiilihydraateista, rasvoista ja proteiineista tuotetaan ATP-energiaa, jota solut tarvitsevat kaikkeen toimintaansa. ATP:ta solu voi tuottaa myös käymisreaktiossa (maitohappo- tai alkoholikäymisreaktio), mutta soluhengitys on paljon tehokkaampi energian tuoton kannalta.

Soluhengitys on aerobinen reaktio, sillä toimiakseen se tarvitsee happea. Reaktio tapahtuu solulimassa ja mitokondriossa ja siinä on yhteensä kolme vaihetta:

1. Glykolyysi

Missä? Solulimassa
Mitä tapahtuu? Glukoosi hajoaa palorypälehapoksi
Mitä vapautuu? 2x ATP ja vähän vetyä
ANAEROBINEN!

2. Sitruunahappokierto (Krebsin kierto)

Missä? Mitokondriossa
Mitä tapahtuu? Entsyymit muokkaavat palorypälehaposta muita yhdisteitä
Mitä vapautuu? 2x ATP, hiili- ja happiatomit poistuvat, jäljelle jää vetyä vedynsiirtäjämolekyylehin
ANAEROBINEN!

3. Elektroninsiirtoketju

Missä? Mitokondriossa (sisäkalvo)
Mitä tapahtuu? Vety ja happi yhtyvät
Mitä vapautuu? max 34x ATP, muodostuu vettä
AEROBINEN!

YHTEENSÄ tehokkaimmillaan 38 ATP-energiaa!

Käymisreaktiot tapahtuvat hapettomissa oloissa. Niillä saadaan tuotettua vain hyvin vähän energiaa verrattuna soluhengitykseen. Käymisreaktioissa soluhengityksen reaktioissa tapahtuu muutos glykolyysin jälkeen. Soluissa tapahtuu:

1. Alkoholikäymistä Missä? Esim. hiivasolut, happikatoisten lampien ruutanoiden soluissa
Mitä vapautuu? 2x ATP, palorypälehappo muokataan hiilidioksidiksi ja etanoliksi

Yhteensä 2 ATP-energiaa

2. MaitohappokäymistäMissä? Esim. maitohappobakteerit, eläinsolut, joista happi hetkeksi loppunut
Mitä vapautuu? 2x ATP, palorypälehaposta maitohappoa

Yhteensä 2 ATP-energiaa

Yksinkertainen kaavio soluhengityksen ja käymireaktioiden energiantuotosta
Lähde: http://www.koulut.nokiankaupunki.fi/noklu/oppilaat/solu/energi2.gif

UUSI KÄSITE:

Elektroninsiirtoketju = Soluhengityksen viimeinen, eniten energiaa vapauttava reaktio; reaktiosarja, joka koostuu hapetuksesta ja pelkistyksestä, jonka kautta energia saadaan siirtymään ATP:hen

Omassa elämässäni olen huomannut soluissa tapahtuvan maitohappokäymisen urheilusuoritusta tehdessäni, kun esimerkiksi jalkani ovat "menneet hapoille".  Tulevaisuudessani voin hyödyntää tietoja juoksuharrastuksessani: kun osaan oikean hengitystekniikan, lihakseni saavat suorituksen aikana tarpeeksi happea soluhengitykseen, jolloin saan suorituksestani tehokkaamman saadessani solujen käyttöön enemmän energiaa, kuin mitä sitä saisi maitohappokäymisellä.

KYSYMYS:

Mistä tulee sitruunahappokierron toinen nimitys Krebsin kierto?

Hans Adolf Krebs, saksalainen tutkija, löysi sitruunahappokierron, joten sen toinen nimitys Krebsin kierto johtaa siis nimensä kierron löytäjän mukaan. (Lähde: Wikpedia)


TEHTÄVÄ: s. 63 t. 3

a.)  OIKEIN. Aerobinen reaktio (soluhengitys) tuottaa tehokkaimmillaan 38 ATP, anaerobinen reaktio (käyminen) tuottaa vain 2 ATP.

b.) VÄÄRIN. ATP-energiaa voidaan muodostaa muistakin ravintoaineista, esim. rasvoista ja proteiineista.

c.) VÄÄRIN. Maitohappokäymisessä ei muodostu hiilidioksisia, soluhengityksessä ja alkoholikäymisessä kylläkin.

d.) OIKEIN. Soluhengitys ei lakkaa soluissa.

e.) OIKEIN. Heterotrofiset eliöt eivät voi itse tuottaa tarvittavia aineita ATP:n valmistukseen, joten ne on saatava ravinnosta.

f.) VÄÄRIN. ATP:tä syntyy myös solulimassa (glykolyysi).

7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Tärkeimpiä asioita kappaleessa seitsemän ovat

A.) Fotosynteesi on välttämätön elämän kannalta

Fotosynteesissä eli yhteyttämisessä omavaraiset eliöt valmistavat hiilidioksidista ja hapesta Auringon valoenergian avulla sokeria ja sivutuotteena vapautuvaa happea. Tästä sokerista valmistetaan kaiken elämän kannalta hyvin tärkeitä yhdisteitä (esim. hiilihydraatit, valkuaisaineet, lipidit). Fotosynteesin ansiosta meillä on myös ilmakehä täynnä hengitettävää happea ja haitalliselta UV-säteilyltä suojaava otsonikerros. Vaikka kemosynteesikin on tärkeä koskien tiettyjä ekosysteemejä (ja alkumaapallon ajoilla se korvasi fotosynteesin), ovat sen tuomat hyödyt maapallolle nykyisin hyvin pienet.

B.) Fotosynteesin toiminta

Kasvien ja levien viherhiukkaset ovat paikka, jossa fotosynteesi tapahtuu. Ne ovat itsenäisiä soluelimiä, jotka voivat vaihtaa paikkaa kasvin sisällä ja muuttaa muotoaan. Niillä on jopa hieman omia geenejäkin. Tärkeitä viherhiukkasissa yhteyttämisen kannalta ovat pigmentit eli yhteyttämisväriaineet. Niillä kasvi ottaa käyttöönsä valon eri aallonpituuksien sähkömagneettisia hiukkasia, joilla ne hyödyntävät valosta saatavan energian mahdollisimman tehokkaasti. Tärkein näistä väriaineista on lehtivihreä eli klorofylli (klorofylli-a ja -b, karotenoidit).
 Fotosynteesissä tapahtuu kaksi reaktiota: valoreaktio ja hiilen yhteyttämisreaktio (pimeä reaktio). Ne ovat aivan peräkkäin.
 Valoreaktiossa kasveissa syntyy kemiallista energiaa auringon valon avulla: vesi hajoaa hapeksi ja vedyksi --> vety liittyy vedynsiirtäjämolekyyliin --> happi vapautuu ilmakehään, osa kasvin soluhengitykseen. Valoenergiaa käytetään myös ATP- ja NADPH-molekyyleissä sidosenergiaksi.
 Hiilen yhteyttämisreaktiossa puolestaan hiilidioksidi pelkistetään sokeriksi: vety saadaan valoreaktiossa syntyneessä vedynsiirtäjämolekyylistä ja energia myöskin NADPH:sta ja ATP:sta --> syntyy uutta biomassaa, kun hiilidioksidista pelkistetään sokeria.

C.) Tekijät, jotka vaikuttavat fotosynteesin tehokkuuteen
Fotosynteesin tehokkuuteen vaikuttavat ilman hiilidioksidin määrä, valon eri aallonpituudet, ravinteet, kosteus/kuivuus ja valon määrä.

UUSI KÄSITE:

Kloroplasti = Viherhiukkanen, eli fotosynteesin tapahtumapaikka, kasvin soluelin

Omassa elämässäni olen voinut havaita sokerin varastoitumisen kasviin esimerkiksi porkkanaa syödessäni: juureksen sisällä on valkoinen "juova", joka koostuu makeammasta materiaalista kuin sitä ympäröivä oranssi juuriosa. Tulevaisuudessa voin hyödyntää tietojani fotosynteesin tärkeydestä niinkin suuressa asiassa kuin viheralueiden, erityisesti sademetsien, säilyttämisen tärkeyden korostamisessa, sillä suuret viheralueet ovat maapallon keuhkot; jos ne hakataan mataliksi, muukaan elämä maapallolla ei voi voida kovinkaan hyvin.

KYSYMYS:

Mitkä eliöt kykenevät kemosynteesiin?

Osoitteessa http://opinnot.internetix.fi/fi/muikku2materiaalit/lukio/bi/bi2/05_solun_toiminta/04_kemosynteesi?C:D=hRyA.hQ2C&m:selres=hRyA.hQ2C kemosynteesiin kykeneviä eliöitä sanotaan olevan muun muassa rikki-, rauta- ja typpibakteerit.

Valoreaktiot + Hiilen sitomisreaktiot = FOTOSYNTEESI
Lähde: https://peda.net/oppimateriaalit/e-oppi/lukio/biologia/symbioosi2/8fssav/mediamappi/kuvat/fkvtasaatjpehsajpekk:file/photo/0da562b8fc3b12c61abcdac32744f1640be88124/BI2_fotosynteesi_justus.png

TEHTÄVÄ: s. 55 t. 3ab

a.) Kuplissa on happea.

b.) Fotosynteesin valoreaktiossa vesi hajoaa hapeksi ja vedyksi: vety menee eteenpäin avustamaan hiilen yhteyttämisreaktiota, kun happi taas vapautuu veteen kupliksi ilmaraoista.

6. Kasvien vesi- ja ravinnetalous

Tärkeimpinä asioina kasvien vesi- ja ravinnetaloudesta opin

Kasvi saa nostettua veden maasta juurillaan taloudellisesti osmoosin avulla: vesi kulkee osmoottisesti juuren puoliläpäisevän kalvon läpi.

Maasta saadut vesi ja ravinteet kulkevat ylös kasvin vartta kasvin johtosolukossa, erityisesti sen puuosassa. Nilaosa taas kuljettaa yhteyttämistuotteita juurille.

Juurikarvat ovat tärkeitä, koska ne lisäävät aineenvaihduntapinta-alaa, jolloin aineiden vaihto juurissa on tehokkaampaa. Juurikarvat (tai sienijuuri mykoritsa) ottavat kasvin tarvitsemat ravinteet maasta.Yöllä, kun vesi ei voi nousta haihtumisimun avulla kasvissa, kasvin juuriin syntyy juuripaine, joka nostaa kasville hieman vettä.

Haihtumisimu on johtojänteiden putkiloissa ja se syntyy kasvien yhteyttäessä. Haihtumisimun avulla vesi nousee kasviin, ja imun itse mahdollistaa koheesio eli vesimolekyylien välinen vetovoima. Auringon valo saa osaltaan kasvissa aikaan yhteyttämisen ja samalla veden haihduttamisen käynnistymisen kasvissa. Yhteyttämisessä tärkeänä osana ovat myös ilmaraot, sillä niiden kautta kasvi vaihtaa hiilidioksidin ja hapen. Näiden rakojen avautumisesta ja sulkeutumisesta määräävät huulisolut, jotka reagoivat ympäristön kosteuden määrään. Ilmarakojen määrä on eri erilaisten ympäristöjen kasveilla: kuivan paikan kasveilla vähemmän kuin hyvin vetisten paikkojen kasveilla.

Kun veden virtaamiseen kasvissa ei kulu energiaa osmoosin ansiosta, ravinteiden otossa sen sijaan kasvit joutuvat töihin. Energiaa kuluu, koska ravinteet joudutaan kuljettamaan diffuusion kannalta päinvastaiseen suuntaan solukalvon läpi. Kuluva energia saadaan yhteyttämistuotteista. Hapen, joka on tärkeää soluhengityksen kannalta, kasvit saavat kuohkeasta maaperästä.Ravinteita maaperästä kasvit tarvitsevat orgaanisiin yhdisteisiinsä tai kofaktoreiksi entsyymeihinsä.
 Kasvit tarvitsevat eniten kuutta pääravinnetta, mutta myös esimerkiksi hivenaineet ovat tarpeellisia. Kasvin kasvupaikan ravinteisuus kerrotaankin näiden mukaan: perusravinteiden määrät ja suhteet kielivät maaperän asemasta kasvualustana. Kasvin kehitysvaiheet ja ei lajit vaativat erilaiset määrät eri ravinteita. Kasveilla onkin taipumus pysyä kohtuudessa ja tasapainossa ravinteita maasta ottaessaan: ne ottavat kaikkia ravinteita vain sen määrän, mitä tarvitsevat.

UUSI KÄSITE:

Sekovarsi = Kasvin tai levän osa, jossa ei ole selkeästi eriteltävissä lehtiä, vartta ja juurta.

Omassa elämässäni olen joskus nähnyt aamulla pisaroita kasvien lehdillä; kyseessä on juuripaine, joka on nostanut kasville yöllä vettä ennen haihdutuksen käynnistymistä. Tulevaisuudessa voisin soveltaa tietojani istuttaessani mitä tahansa kasvia: maaperän pitää olla hyvä, kasvupaikan tarpeeksi valoisa ja kasvin on saatava sopivasti vettä kasvaakseen.

KYSYMYS:

Mitkä sienet ja kasvit muodostavat mykorritsan?

Sivustolla ymparisto.fi ladattavassa tiedostossa (osoitteessa: http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=43405) asiaa valaistaan seuraavasti:

"Esimerkiksi melkein kaikki Suomessa kasvavat puuvartiset kasvit ovat

riippuvaisia niiden kanssa mykorritsan muodostavista sienilajeista. Ilman sie-

niä ei olisikaan nykyisen kaltaisia metsiä, tuskin nykyisiä metsäkasvejakaan."

Osoitteessa http://www.helsinki.fi/biosci/biopop/Opetusideoita/mykorritsat/yleista.htm asiasta taas kerrotaan näin:

"Lähes kaikki kasvit muodostavat mykorritsoja eli sienijuuria. On arvioitu, että n. 95 % nykyajan tunnetuista kasveista kuuluu mykorritsoja muodostaviin kasvisukuihin."

Mykorritsan muodostavia kasveja ja sieniä on siis nähtävästi hyvin useita.

Kuva kasvin johtosolukon rakenteesta
Lähde: http://ruokatieto.fi/sites/default/files/styles/content-max-image/public/Aineistopankki/oppimateriaali.finfood.fi/luonto/kasvin_biologia/kasvin_solukot.gif

TEHTÄVÄ: s.47 t. 3ab

a.) Vesi on kasveille erittäin tärkeää, sillä kasvit käyttävät sitä moneen tarkoitukseen: yhteyttämiseen eli fotosynteesiin (toinen lähtöaineista!), ravinteet, joita kasvi tarvitsee, ovat veteen liuenneina maaperässä, veden haihtuminen (haihtumisimu) on edellytys veden kulkemiseen kasvin sisällä, vesi kuljettaa kasvissa ravinteita ja yhteyttämisessä syntyneitä aineita, kasvin sisäinen nestejännitys tukee kasvia, veden haihtuminen viilentää kasvia ja vesi myös levittää joidenkin kasvien siitepölyä ja siemeniä.

b.) Kuivan paikan kasvit ovat kehittäneet monia toimintoja rankkoja olosuhteita varten: ne voivat esimerkiksi kuivua välillä (sammalet), pudottaa lehtensä erityisen kuivien aikojen ajaksi, avata ilmarakonsa vain yöksi ja niillä on usein hyvin väkevä juurineste. Rakeenteessakin kasveilla on usein sovellutuksia kuivuuden takia: kasveilla on muun muassa ilmaraot lehtien alapinnalla, kuopissa tai karvojen peittäminä, niiden lehdet ovat usein paksut ja/tai vahapintaiset (myös esimerkiksi kaktuksen piikit ovat hyviä kuuman paikan sovellutus lehdistä). Kasvit voivat myös olla karvaisia, ja niiden jykevät varret (esim. kaktus) varastoivat vettä. Usein kuivien paikkojen kasvien juuret ylettyvät maaperän syvimpiin vesivarastoihin tai sitten keräävät kosteutta maan pinnalta.