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.

5. Solukalvo

Kappaleesta viisi opin

1.) Solukalvon rakenteesta ja tehtävistä

Solukalvo erottaa solun sisäpuolen sen ulkopuolesta, jolloin solu pystyy toimimaan itsenäisenä

Solukalvo säätelee aineiden kulkeutumista soluun ja pois solusta

Eläinsoluissa kalvo on solun uloin osa, kasvi-, sieni-, levä- ja bakteerisoluissa uloimpana on soluseinä

Solukalvo ei ole jäykkä, vaan se voi taipua ja muuttaa muotoaan

Sen runko koostuu kahdesta fosfolipidimolekyyli-kerroksesta

Solukalvossa on myös proteiinimolekyylejä ja hiilihydraattiketjuja

• Jotkut proteiineista toimivat reseptorimolekyyleinä: niiden kautta kulkevat soluun vesiliukoiset aineet, esim. sokerit (rasvaliukoiset aineet puolestaan kulkevat soluun menemällä läpi lipidikerroksista)

• Hiilihydraattiketjut auttavat solua esimerkiksi tunnistamaan muita soluja

2.) Aineiden passiivisesta kulkeutumisesta

Passiivista kulkeutumista on sellainen aineiden kulkeutuminen, mikä ei vaadi energiaa (taloudellista soluille!)

Diffuusiossa molekyylit kulkeutuvat kohti pienempää pitoisuutta: kyseessä on lämpöliike, jonka vaikutuksesta hiukkaset kulkeutuvat pienempään pitoisuuteen

 Osmoosilla tarkoitetaan diffuusiota puoliläpäisevän kalvon läpi

Koska solun sisällä olevien aineiden pitoisuus on suurempi kuin sen ulkopuolella --> vettä siirtyy enemmän sisälle soluun kuin solusta ulos (esim. kasvin juuret)

Avustetussa diffuusiossa kuljettajaproteiinit avustavat hiukkasten kulkeutumista soluun

3.) Aineiden aktiivisesta kuljettamisesta

• Aktiivista kuljettamista tarvitaan, kun halutaan siirtää aineet kohti suurempaa pitoisuutta
• Tähän kuluu energiaa
• Tekijänä ovat kuljettajaproteiinit (ioneja kuljettavat ionipumppuja)
• Solusyönnillä saadaan solun sisään jopa toisia soluja, pääasiassa kuitenkin isoja molekyylejä
• Pois solusta tällaiset suuret yksiköt puolestaan saadaan eksosytoosin voimin

UUSI KÄSITE:

Eksosytoosi = Solukalvon aktiivinen kuljetustapa, jolla poistetaan isoja molekyylejä solusta eriterakkuloissa

Omassa elämässäni olen muun muassa kemian tunneilla tutkinut osmoosia ja diffuusiota. Myös, kun olin pieni, katsoin usein Olipa kerran elämä-sarjaa, jossa kuvattiin animaation avulla valkosolujen solusyöntiä. Tulevaisuudessa voin soveltaa oppimiani asioita vaikka niin, etten ihmettele, jos joskus joudun tiputukseen ja saan lääkkeet liuotettuina suolaliuokseen: tämä estää solujani hörppäämästä liikaa vettä ja halkeamasta.


KYSYMYS:

Mitä aineita solusta poistetaan eksosytoosin avulla?

Muun muassa Wikipediassa artikkelissa Eksosyteesi aiheen yhteydessä mainittiin hormonit, osoitteessa http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/eksosytoosi/2/ proteiinien valmistus ja osoitteessa https://wiki.helsinki.fi/display/solu/Solukalvo haiman insuliini.

 

Opetusvideo solukalvon rakenteesta Lähde: http://opetus.tv/biologia/solubiologia-ja-perinnollisyys/solukalvo/


TEHTÄVÄ: s. 37 t. 4

Tohvelieläin elää suolattomassa vedessä --> sen sisälmykset sisältävät väkevämpiä liuoksia kuin mitä vesi on --> osmoosin vuoksi vettä siirtyy tohvelieläimen sisälle --> tarvitaan rakko, jolla poistetaan ylimääräinen vesi tohvelieläimen sisältä, jotta ei tapahdu halkeamista.

4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja

Tärkein oppimani asia kappaleesta neljä on, että entsyymit ovat solun tuottamia valkuaisaineita ja  niitä tarvitaan solun kemiallisissa reaktioissa katalyytteinä

• nopeuttaen reaktioita
• saaden reaktiot toimimaan suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa
• kuten myös laimeissakin liuoksissa
• kulumatta tai muuttumatta itse reaktioissa.

 Entsyymien rakenteessa tärkeintä on entsyymin proteiiniosa, sillä siellä olevaan aktiiviseen keskukseen kiinnittyy aine, substraatti, jota entsyymi muokkaa. Myös kofaktori on tärkeä osa eräissä entsyymeissä, sillä kofaktorin sisältävissä entsyymeissä proteiiniosa on erikseen tehoton, mutta yhdessä kofaktorin kanssa entsyymi toimii (kofaktoreina usein metalli-ionit ja vitamiinit). Koska jokainen entsyymi vaikuttaa vain sille itselleen "varattuun" aineeseen, entsyymejä kutsutaan spesifisiksi.

Entsyymien toiminnassa tärkeintä on niille sopivat olosuhteet, sillä jos olosuhteet käyvät liian epäsuotuisiksi, entsyymit denaturoituvat eli menettävät muotonsa. Ideaalit olosuhteet entsyymeille ovat sopivan lämpötilan ja liuoksen sopivan suolapitoisuuden sekä happamuuden yhdistelmä (optimiolosuhteet, jokaisella entsyymillä oma).


UUSI KÄSITE:

Inhibiittori = Aine, joka haittaa entsyymin toimintaa. Muistuttaa rakenteeltaan tiettyä substraattia ja kiinnittyy tämän paikalle entsyymin aktiiviseen keskukseen estäen sen toiminnan. Monet myrkylliset aineet, mutta myös lääkkeet voivat toimia inhibiittoreina.

Omassa elämässäni olen huomannut entsyymien toiminnan muun muassa leipää syödessäni: leivän maku muuttuu suussa makeaksi, kun amylaasi pilkkoo tärkkelyksen maltoosiksi. Tulevaisuudessa voin käyttää tietojani entsyymien toiminnasta hyväksi esimerkiksi siten, että tiedän monien vitamiinien toimivan entsyymeissä kofaktoreina, jolloin osaan huolehtia niiden tarvittavasta saannista ja vältyn puutostaudeilta.

KYSYMYS:

Onko rautaioni minkään entsyymin kofaktori?

Wikipediassa rauta mainittiin yhdeksi tärkeimmistä ja yleisimmistä kofaktoreista.

Vähälaktoosiset tuotteet valmistetaan laktaasi-entsyymiä hyödyksi käyttäen
lähde: http://www.kauppahalli24.fi/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/1/2/123.jpg

TEHTÄVÄ: s. 31 t. 1
a) VÄÄRIN (substraatti on aine jota entsyymi käsittelee, ei sen rakenneosa)
b) OIKEIN
c) OIKEIN
d) VÄÄRIN (jotkut entsyymit toimivat myös solun ulkopuolella)

3. Solujen kemiallinen rakenne

Tärkeimmät oppimani asiat kappaleesta 3:

Vaikka eliölajien soluissa onkin eroa, löytyy niistä enemmän yhtläisyyksiä. Kaikki solut koostuvat molekyyleistä ja niiden yleisimpiä alkuaineita ovat hiili, vety, happi ja typpi. Yhdisteet soluissa voivat olla orgaanisia (useat hiiliyhdisteet) tai epäorgaanisia (esim. vesi). Soluissa on myös lukuisia ioneja, eli alkuaineiden sähköisesti varautuneita atomeja.

Solujen tärkeimpiä energianlähteitä ovat hiilihydraatit ja rasva-aineet eli lipidit.
 Hiilihydraateissa on hiiltä, vetyä ja happea. Yksinkertaisimmat hiilihydraatit ovat monosakkarideja (glukoosi, fruktoosi). Disakkarideissa (sakkaroosi, laktoosi) on kaksi yhteenliittynyttä monosakkaridia. Polysakkarideissa (tärkkelys, selluloosa) on monia monosakkarideja yhdessä, jopa tuhansia. Hiilihydraatit ovat tärkeitä, koska ne ovat solujen tärkeimpiä energianlähteitä ja -varastoja. Ne ovat myös monien molekyylien rakennusosia.
 Lipideitä ovat esimerkiksi varsiniaset rasvat, steroidihormonit ja fosfolipidit. Ne koostuvat kaikki hiilestä, hapesta ja vedystä. Lipidit eivät liukene veteen. Varsinaiset rasvat eli triglyseridit toimivat energiavarastoina rasvasoluissa. Rasva voi olla tyydyttynyttä (hiliatomin välissä ei kaksoissidoksia, usein eläinrasvoissa) tai tyydyttymätöntä (yksi tai useampi kaksoissidos hiiliatomien välissä, usein kasvirasvoissa). Tyydyttymätön rasva on terveellisempää kuin tyydyttynyt, sillä tyydyttyneet eläinrasvat nostavat veren kolesterolipitoisuutta. Rasva-aineet toimivat soluissa tärkeinä energiavarastoina; eläimillä rasvasoluissa ja kasveilla muun muassa siemenissä.

Valkuaisaineet eli proteiinit ovat solujen tärkeitä rakenneosia ja myös suuressa osassa useissa solujen toiminnoissa. Ne koostuvat 20 erilaisesta aminohaposta, jotka kosstuvat hiilestä, hapesta, vedystä ja typestä (hajoamistuotteena virtsa).
 Valkuaisaineiden rakenteessa aminohappojen järjestys on valkuaisaineen primaarirakenne. Kun ketjut taipuvat, ne muodostavat sekundaarirakenteen kierteillä ja levyrakenteilla. Lopullinen kolmiulotteinen muoto on tertiaarinen rakenne. Kvaternaarirakenne taas liittyy suuriin valkuaisainemolekyyleihin; se koostuu monista aminohappoketjuista, jotka ovat kerällä toistensa ympärillä. Proteiinit ovatkin solun suurimpia molekyylejä, joiden lisäksi isoja ovat myös molekyylit, joissa on proteiiniosan lisäksi lipidi- tai hiilihydraattiosa. Tällaiset molekyylit ovat lipo- (huom! kolesteroli HDL ja LDL) ja glykoproteiineja.

Nukleiinihapot (dna ja rna) säilyttävät perimän ja valmistavat alkuaineita proteiinisynteesissä. Nukleiinihapoilla on erityinen taito kopioitua ja ne ovat hyvin suuria molekyylejä.
 Dna-molekyylit koostuvat kahdesta nukleotidiketjusta. Dna sisältää eliön perimän eli geenit. Dna:n perusrakenne on kaikilla eliöryhmillä täysin sama, joka vahvistaa teorian elämän yhteisestä alkuperästä.
 Rna ohjaa perimän mukaisten proteiinien syntyä. Tähän osallistuvat lähetti-rna, siirtäjä-rna ja ribosomi-rna, eli rna:ta on siis kolmea eri lajia.

ATP puolestaan on vastuussa solujen lyhytaikaisesta energiansaannista, sillä se on melko pysymätön aine ja näin sitä on soluissa käytettävissä vain hyvin lyhyen aikaa. ATP on solujen tärkein energiansiirtäjämolekyyli. ATP:n rakenneosia ovat adeniini, riboosi ja kolme fosfaattiryhmää. Siirrettävä energia on ATP:sta irtoavien fosfaattiosien välissä. Tätä energiaa käytetään esimerkiksi lihassupistuksessa. Kun ATP-molekyylit on käytetty loppuun, valmistetaan niitä lisää solun voimalaitoksissa, mitokondrioissa.

UUSI KÄSITE:

Nukleotiodi = Dna:n ja rna:n rakenneosa, joka itse muodostuu sokerista, emäksestä ja fosfaatista.

Omassa elämässäni olen soveltanut tietoa hiilihydraateista, lipideistä ja proteiineista miettiessäni ruokavaliotani koskevia asioita. Tulevaisuudessa voin soveltaa tietoja edelleen ravintoasioissa sekä tietoja nukleiinihapoista ja perimästä voin käyttää selittäessäni vaikkapa omalle jälkikasvulleni, että miksi he muistuttavat vanhempiaan.

KYSYMYS:

Millä menetelmillä dna:ta eristetään soluista?

"DNA:n eristäminen on laboratoriossa rutiinitoimenpide. DNA löytyy solun tumasta, joten ensin DNA:ta ympäröivät rakenteet pitää purkaa. Solurakenteet voidaan rikkoa mekaanisesti murskaamalla. Rasvat saadaan erikseen lisäämällä tavallista saippuaa muistuttavaa ainetta. Proteiinit rikotaan entsyymeillä. DNA saadaan esiin lisäämällä kylmää alkoholia, jonka kanssa DNA sakkaantuu ja tulee näkyväksi."

Näin luonnehdittiin dna:n eristämistä osoitteessa http://oppiminen.yle.fi/solubiologia/bioteknologia/dnan-eristaminen-monistaminen, josta löytyy myös dna:n monistamiseen liittyvää asiaa, sekä video dna:n monistamisesta ja eristämisestä.

ARTIKKELI:

HS: Seeprakalan perimä auttaa ihmisen tautien tuntemusta, Timo Paukku, 19.4.2013
 
Artikkelista näkee, kuinka tietoa eliöiden yhteisen perimän alkuperästä voi käyttää hyödyksi.

 

Seeprakalan perimä auttaa ihmisen tautien tuntemusta

TEHTÄVÄ: s. 24 t. 2