Laajennettu valintakoeanalyysi versio 26. toukokuuta 2018

Transkriptio

1 Laajennettu valintakoeanalyysi versio 26. toukokuuta

2 Hei! Tervetuloa lukemaan Lääkisvalmennuksen laajennettua vastausanalyysiä vuoden 2018 valintakokeeseen. Vuoden 2018 jatkoi monessa mielessä vuosien 2016 ja 2017 linjaa. Kokeessa oli jaossa paljon pisteitä ja myös tehtäviä oli paljon, mutta ne olivat keskimäärin helpompia kuin vuosina Tällaisessa kokessa laskunopeuden ja huolellisuuden merkitykset korostuvat, ja vaativaa ongelmanratkaisutaitoa tarvitaan hieman vähemmän. Tässä kokeessa oli myös laajemmat taulukot trigonometrisista funktioista ja logaritmeista kuin vuonna 2017, ja logaritmien kanssa tarvittiin myös kantaluvun vaihtoa, joten Lääkisvalmennuksen kurssilaiset pääsivät hyötymään harjoituskokeissa oppimistaan taidoista. Kokeen maksimipistemäärä oli aluksi hauskat 246 pistettä, mutta se putosi kuitenkin tylsempään 245 pisteeseen, koska tehtävästä 2a poistettiin yksi piste tehtävänannon virheen vuoksi. Kokonaispistemäärä oli siis sama kuin vuonna Käytännössä yhtä pistettä kohti oli siis noin 1 2 minuuttia aikaa käytettävissä, jos tavoitteli opiskelupaikan mahdollistavia pistemääriä. Pääsykoe muuttui myös selvästi tarkistajien työtä helpottavaan suuntaan siinä mielessä, että monivalintaa oli suhteellisen paljon ja monissa muissakin tehtävissä pyydettiin pelkkää vastausta. Tällaista kehityssuuntaa olemme Lääkisvalmennuksen harjoituskokeissa ennakoineetkin, koska on selvää, että tällainen koe on helpompaa pisteytää yhdenmukaisesti eri hakukohteissa, jolloin koe saadaan paremmin yhteisvalintaa tukevaksi. Voi hyvin olla, että seuraavana vuonna monivalintaa nähdään vielä enemmän. Aihepiirijakauma oli vähän edellistä vuotta tasaisempi, mikä on askel hyvään suuntaan, sillä se antaa realistisemman kuvan yksittäisten hakijoiden osaamista, kun yhden aihepiirin osaamisaukko ei kaada koko koetta. Aihepiiriyllätyksenä oli kokonainen 13 pisteen tehtävä valaistusvoimakkuuksista ja valovirroista, joka jäi varmasti suurimmalta osalta kokeeseen osallistuneita tekemättä. Nämä asiat jäävät lukion fysiikassa yleensä varsin vähälle huomiolle eikä niitä ole pääsykokeessakaan juuri kysytty. Virallisesta vastausanalyysistä/hyvän vastauksen piirteistä löydetyt virheet ja epämääräisyydet on merkitty tähän analyysiin punaisella. Nämä voivat antaa aihetta myös oikaisupyyntöön joidenkin koevastausten kohdalla. Virallinen vastausanalyysi antaa monien tehtävien kohdalla ainoastaan oikeat vastaukset, mutta ei selityksiä. Analyysimme päätarkoitus onkin antaa tarkemmat selitykset näihin kohtiin. Monet sellaiset tehtävät, joissa virallinen vastausanalyysi antoi mielestämme riittävät selitykset, olemme jättäneet omasta analyysistämme kokonaan pois. Toivottavasti tästä analyysistä on sinulle hyötyä! Ystävällisin terveisin, Sampo Tiensuu Päävalmentaja Lääkisvalmennus.fi

3 Tehtävä 1 sio A 1. d. Annettu konfiguraatio oli 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 1 5s 2. Tästä voidaan laskea elektronien lukumääräksi = 39. Atomin järjestysluku on yhtä suuri kuin elektronien lukumäärä ionisoitumattomassa atomissa. Jaksollisesta järjestelmästä nähdään, että 39 on Yttriumin (Y) järjestysluku. Halutessaan elektronirakennetta voi tutkia vielä tarkemmin seuraavasti: s-orbitaalille mahtuu 2 elektronia, p-orbitaalille kuusi, d-orbitaalille 10, f-orbitaalille 14. Tarkastellaan suunnilleen puolivälistä eteenpäin annettua konfiguraatiota, miten elektronit ovat sijoittuneet, jotta voidaan päätellä, mihin aine sijoittuu jaksollisessa järjestelmässä (s-lohko, p-lohko, d-lohko, f-lohko). 3d-orbitaali on täynnä (3 d 10, eli aineet jaksollisen järjestelmän neljännellä vaakarivillä Sc:stä Zn:nään), 4s-orbitaali on täysi (4 s 2 ) (K ja Ca), 4p-orbitaali on täysi (4 p 6 ) (Ga:sta Kr:niin), sitten 4d-orbitaalilla on yksi elektroni (4 d 1 ) ja 5s-orbitaalilla kaksi elektronia. Eli viidennellä vaakarivillä jaksollisessa järjestelmässä on ensimmäiset kaksi ainetta (Rb ja Sr) 5skuorella, minkä jälkeen täyttyy 4d-orbitaali aineesta Y alkaen, ja nyt oli 4d-orbitaalilla vain yksi elektroni, on aineen oltava Y eli Yttrium. 2. d. Pääkvanttiluku n = 3 kuvaa energiatasoa, Sivukvanttiluku l voi saada arvot 0 l n 1 eli nyt 0,1,2, jotka kuvaavat orbitaaleja (l = 0 s-orbitaalia, l = 1 p-orbitaalia ja l = 2 d-orbitaalia). Eli nyt kun on kyseessä p-orbitaali kolmannelta energiatasolta. Jaksollisesta järjestelmästä p-lohko täyttyy kolmannelta vaakariviltä eli kolmas jakso (alkuaineet alumiinista argoniin). Koska oli annettu valmiiksi vaihtoehdot, riittää nyt päätellä että Argonin järjestysluku on 18 ja sillä on 18 elektronia. Magneettinen kvanttiluku m l voi saada arvot l m l 1 eli nyt kun l = 1 voi m l saada arvot -1, 0 tai 1, jotka kuvaavat p-orbitaalin jakaantumista x,y ja z-akseleiden suuntaisiin pisaran muotoisiin orbitaaleihin. Koska kysymys oli, montako elektronia voi enimmällään olla, riittää päätellä, että 3p kun on täynnä, on elektroneja maksimissaan d. Päätellään, mikä reaktioista on endoterminen eli energiaa sitova reaktio. a) Rikkihapon reagoidessa veden kanssa lämpötila kohoaa, eli reaktio on eksoterminen. b) Veden jäätyessä luovutetaan lämpöä, eli reaktio on eksoterminen. c) Glukoosin hajotessa vapautuu energiaa elimistön käyttöön eli reaktion on eksoterminen. d) Vesi vaatii energiaa kiehuakseen, eli reaktio on endoterminen. 4. b. Glukoosi palaa hitaasti eli tapahtuu reaktio C 6 H C 2 +6 H 2 Lasketaan montako moolia 14,2 g glukoosia on. n(c 6 H 12 6 ) = M m = = 0, mol 14,2 g 180,1488 g/mol Reaktioyhtälön kertoimista nähdään, että yhdestä glukoosista syntyy kuusi yksikköä vettä, eli veden ainemäärä saadaan n(h 2 ) = 6 0, mol = 0, mol) Lasketaan syntyneen veden määrä m = n M = 0, mol (15,999 g/mol + 2 1,0079 g/mol) = 8, g 8,52 g 5. b. Reaktiossa täytyy protonien ja neutronien määrän säilyä. Protonien määrä tuotteissa saadaan laskemalla tuotteiden järjestysluvut yhteen eli 6 C ja 2 He eli yhteensä = 8 protonia. Lasketaan tuotteiden massaluvut yhteen: tuotteissa 11 C ja 4 He on yhteensä = 15 nukleonia (neutronia ja protonia yhteensä). Eli jos ydin olisi hajonnut oikean puolen tuotteiksi olisi se ollut muotoa 15 8X, missä X esittää mielivaltaista alkuainetta, mutta kun huomioidaan, että emoydin emittoi ensin vety-ytimen eli protonin 1 1H, täytyy tuotteiden nukleonija protonimäärästä molemmista vähentää yksi. Tällöin päästään isotooppiin 14 7X. Nyt täytyy vielä verrata saadun emoytimen massalukua ja järjestyslukua vastausvaihtoehtoihin, ja huomata että ytimen on oltava 14 7 N.

4 6. a. Tiedetään että hapen hapetusluku on aina -II (paitsi peroksideissa -I) eli C 2 sisältää hiilen C, jonka hapetuslukua ei tiedetä, merkitään sitä x:llä ja hapen hapetusluku on -II eli saadaan yhtälö x + 2 ( 2) = 0 kun tiedetään että C 2 kokonaisvaraus on nolla. Ratkaistaan saadusta yhtälöstä x eli hiilen hapetusluku x 4 = 0 saadaan x = 4 eli hiilen hapetusluku on a- kohdan mukainen. 7. b. Tiedetään, että hapen hapetusluku on -II (paitsi peroksidit -I) ja vedyn +I. Merkitään hiilen hapetuslukua x:llä x = 0 saadaan ratkaistua että x = 0, joten valitaan b-kohta. C H H metanaali 8. c. Monosakkarideissa on yksi sokeriyksikkö (esim glukoosi), disakkarideissä kaksi (esim. laktoosissa glukoosi ja galaktoosi) ja polysakkarideissa useita. Aminosokerit ovat monosakkaridijohdannaisia, joissa hydroksyyliryhmä on korvattu aminoryhmällä, eli ne koostuvat yhdestä rakenneyksiköstä kuten monosakkaridit. Selluloosasta rakentuvat kasvien soluseinät ja se on yleisin olemassa oleva polysakkaridi. (eli c on oikein) 9. c. Poolisin on se, jossa on suurin elektronegatiivisuusero χ (Paulingin mukaan) atomien välillä. Eli hapelle χ = 3,5 ja vedylle χ = 2,1, joten näiden ero on 3,5 2,1 = 1,4 eli yhdiste on hyvin poolinen. Sidos on pooliton, kun χ < 0,5, poolinen, jos 0,5 < χ < 2,0 ja ionisidos, jos χ > 2,0. Alkuaine χ Br 2,8 N 3,0 3,5 S 2,5 H 2,1 10. b. Muodostetaan hapon ja veden reaktio, ja lasketaan oksonium-ionien määrä happovakion lausekkeesta. HA + H 2 H A + alku muutos x +x +x tasapaino 1 x x x Muodostetaan happovakion lauseke: K a = [H 3 + ][A ] = x2 [HA] 1 x = 1, M. Koska happovakio K a << 1 on tasapainovakio vahvasti lähtöaineiden puolella, elikkä happoa HA hajoaa hyvin vähän, joten voidaan approksimoida, että HA = 1 x 1. Eli yhtälöksi saadaan x 2 1 = ja edelleen x 2 = 10 10, joten x = 10 5 eli b-kohta. 11. b. NH 4 + on heikon emäksen vastinhappo, CH 3 CH on etikkahappo, fenoli on hyvin heikko happo, ja etanoli on alkoholi (voi toimia hyvin heikkona happona vaikkei luetakaan varsinaisesti happoihin). Eli kemiallisella intuitiolla voi sanoa, että hapoista vahvin on oltava etikkahappo, joka varsinaisesti on näistä ainoa happo, mutta täsmällisesti ilmaistuna voidaan vertailla happovakioiden arvoja, jolloin huomataan että etikkahapon happovakio on suurin, joten se on on vahvin happo.

5 12. a. 2 C(g) + 2 (g) 2 C 2 (g) Nimi kemiallinen merkki K a ammoniumioni + NH 4 5, etikkahappo CH 3 CH 1, fenoli C 6 H 5 H 1, etanoli CH 3 CH 2 H Lasketaan reagoivien aineiden ainemäärät. n( 2 ) = m M = n(c) = m M = 9,0 g 15,999 g/mol = 0,28127 mol 15,0 g 12,010 g/mol+15,999 g/mol = 0,53554 mol Lasketaan ja päätellään reaktioyhtälön kertoimien avulla, kumpi on rajoittava tekijä. Kertoimien suhde n(c 2) n( 2 = 2 ) 1 Ainemäärien suhde n(c 2) 0,53554 mol n( 2 = ) 0,28127 mol = 1,904 elikkä ylempi aine (hiilimonoksidi) on rajoittava tekijä ja happea on ylenmäärin. Lasketaan reagoivan hapen määrä hiilimonoksidin avulla (joka siis reagoi kokonaan). n( 2 ) = n(c) 0,53554 mol 2 = 2 = 0,26777 mol eli happea jää reagoimatta n( 2 ) n reagoiva ( 2 ) = 0,28127 mol 0,26777 mol = 0,0135 mol Muutetaan tämä massaksi m = n M = 0,0135 mol (2 15,999 g/mol) = 0,43197 g 0,4 g 13. c. Sekoittamalla happoa ja sen vastinemästä suunnilleen samat määrät, saadaan aikaiseksi puskuriliuos. Natriumhydroksidi on emäs, jolloin sen lisääminen nostaisi ph:ta. Asetaatti-ioni on etikkahapon vastinemäs, eli se voisi neutraloida protonin eli H + :n. Vetykloridi on vahva happo, joka protolysoituu täydellisesti vedessä laimeissa liuoksissa HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) eli vedessä on H + -ioneja: CH 3 C + H + CH 3 CH Asetaatti-ioni CH 3 C voi neutraloida vetykloridin muodostaman H + -ionin, etikkahappo on happomuoto, eli se sisältää jo vedyn CH 3 CH. 14. b. G-C -emäsparissa vetysidoksia on kolme, A-T -emäsparissa kaksi H R N N N N N H Guaniini H H H N N N R Sytosiini R N H N N N N Adeniini H H N N R Tymiini

6 15. a. Jotta syntetisoitavaan juosteeseen saadaan liitettyä nukleotidi, tarvitaan lähtöaineeksi nukleotiditrifosfaatti (dntp). Fosforidiesterisidoksen muodostumiseen vaadittava energia saadaan irrottamalla kaksi fosfaattiosaa liitettävästä nukleotiditrifosfaatista. DNA + +dntp DNA (yhden missä PP i on pyrofosfaatti eli difosfaatti. Eli DNA-polymerointi tapahtuu a-kohdan nukleotiditrifosfaatista. 16. b. b-kohdan molekyylistä ei voi muodostaa uutta sidosta nukleotidien välille, koska siinä ei ole vapaata H-ryhmää. c-kohdan sekä d-kohdan nukleotideissä ei ole riittävästi fosfaattiryhmiä, jotta niiden irrotessa saataisiin riittävästi energiaa uuden fosfodiesterisidoksen muodostamiseen. M(C 6 H 8 6 ) = 6 12,01 g/mol + 8 1,0079 g/mol ,999 g/mol = 176,1172 g/mol N(C 6 H 8 6 ) = N A n(c 6 H 8 6 ) = 6, mol g 176,1172 g/mol = 8, kpl 9, kpl 17. d. Palaminen on eksoterminen reaktio, jossa aineen rakenneosasten sidokset katkeavat, ja uusia sidoksia muodostuu ilman hapen kanssa. Steariinin sidokset ovat kovalentteja sidoksia, joiden murtuminen vie paljon vähemmän energiaa, kuin mitä vahvojen happisidosten syntyessä vapautuu. Energia vapautuu havaittavana lämpönä ja valona. Ruokasuolan liukeneminen on endoterminen reaktio, jossa katkeaa vahvoja ionisidoksia. Voin sulaessa katkeaa pitkien hiiliketjujen välillä heikkoja kemiallisia sidoksia, jolloin hiiliketjut pääsevät liikkumaan vapaasti toistensa lomassa. 18. b. Vahvaksi hapoksi kutsutaan happoa, jonka happovakio K a > 1. Heikko emäs on emäs, jonka emäsvakio K b < 1. Yksiarvoisen vahvan hapon protolyysireaktio on ja vastinemäkselle Happovakio Vastinemäksen emäsvakio joten HA + H 2 A + H 3 + A + H 2 HA + H K a = [A ][H 3 + ] [HA] K b = [H ] [HA] [A ] [H 3 + ][H ] = K w, K a K b = [A ][H 3 + ] [HA] K w [HA] [A ][H 3 + ] = K w joten K b = K w K a K w << 1 K a > 1 K b << 1

7 19. c. Katalyytti nopeuttaa kemiallista reaktiota muuttamalla reaktioreittiä. Entalpian muutos riippuu vain reaktion alku- ja lopputuotteista, eikä reaktioreitistä, joten endotermistä reaktiota ei voida muuttaa eksotermiseksi. Reaktioreitin muutos ei myöskään vaikuta tarvittavaan lähtöaineen määrään tai reaktion tasapainoon. 20. c. Lyijyarseenin liukenemisreaktio on Pb 3 (As 4 ) 2 3 Pb (As 4 ) 3 Siis jokaista lyijyarseenimoolia kohden syntyy kolme moolia lyijyioneita ja kaksi moolia arsenaatti-ioneita. [Pb 2+ ] = 3 [Pb 3 (As 4 ) 2 ] = 0,75 M [(As 4 ) 3 ] = 2 [Pb 3 (As 4 ) 2 ] = 0,50 M

8 sio B 1. b. Ilman virtaaminen keuhkoihin johtuu keuhkoissa olevasta alipaineesta, joka syntyy pallean supistuessa ja rintaontelon laajetessa (tilavuus kasvaa, jolloin paine pienenee keuhkoissa). Paine-ero keuhkojen ja ilmakehän kanssa pyrkii tasoittumaan ja ilma virtaa keuhkoihin. Pallean veltostuminen sekä vatsalihasten ja sisempien kylikivälilihasten supistuminen tapahtuvat uloshengityksessä eivätkä sisäänhengityksessä. Keuhkopussinontelo on kaksinkertaisen keuhkopussin kerrosten välinen, nesteen täyttämä tila, joka mahdollistaa keuhkojen kitkattoman liikkumisen hengittäessä. Keuhkopussin ontelon tilavuus on hyvin pieni, eikä se juurikaan muutu hengityksen myötä. 2. b. Kun hiilidioksidi liukenee vereen, merkittävä osa siitä muuttuu hiilihapoksi ja edelleen bikarbonaatiksi. Tässä reaktiossa vapautuu protoneita, mikä johtaa veren ph:n laskuun. Hiilidioksidipitoisuuden pieneneminen puolestaan johtaa bikarbonaatin muuttumiseen takaisin hiilihapoksi ja edelleen hiilidioksidiksi Le Châtelier n periaatteen mukaan. Esimerkiksi stressi lisää adrenaliinin erittymistä lisämunuaisen ytimestä, ja adrenaliini puolestaan kiihdyttää hengitystiheyttä. Hengityksen tihentyessä hiilidioksidi poistuu verestä nopeammin, mikä johtaa ph:n kohoamiseen. Fyysisessä rasituksessa hiilidioksidin tuotanto kiihtyy ja hengityksen pidättäminen puolestaan hidastaa hiilidioksidin poistumista verestä, joten molemmat johtavat ph:n laskuun. Vapaan hapen määrä veressä ei vaikuta ph:hon millään tavalla. 3. a. Hengityksen säätely perustuu siihen, että kohonnut C 2 -pitoisuus ja siihen liittyvä ph:n lasku aiheuttavat hengityksen tihentymistä ja syventymistä. Myös 2 -pitosuuden pieneneminen vaikuttaa samalla tavalla, mutta sen käytännön merkitys ihmisellä on vähäinen. Näitä muutoksia havaitsevat valtimoissa sijaitsevat ja keskushermostossa sijaitsevat aistinsolut C2 -pitoisuuden nousu aiheuttaa ph:n laskun ja sitä kautta johtaa hengityksen tihenemiseen. ph:n nousu vaikuttaa päinvastaisesti eli harventaa ja madaltaa hengitystä. Hapen osapaineen kasvu ulkoilmassa lisää myös hapen pitoisuutta veressä. Tämän vaikutus hengitykseen on suhteellisen vähäinen, ja vaikutus on hengitystä harventavaan eikä hengitystä tihentävään suuntaan. Hiussuonissa ei ole aistireseptoreita, jotka aistisivat 2 - ja C 2 -pitoisuuksien muutoksia. 4. c. Kuvaaja fotosynteesin tehokkuudesta eri aallinpituuksilla löytyy esim. Bios-sarjan 2-osasta (1. painos) sivulta 27. Fotosynteesi on tehokkainta violetin, sinisen ja punaisen (n nm) valon aallonpituuksilla. Vihreän värin aallonpituuksilla ( nm) fotosynteesi on heikointa (ks. kuva). Kuvaajassa sininen viiva kuvaa fotosynteesin tehokkuutta eri aallonpituuksilla. Eri vastausvaihtoehdot on kuvattu x-akselilla. Kuvaajasta näkee, että annetuilla vastausvaihtoehdoilla c-kohdassa (675 nm) fotosynteesitehokkuus on suurin. LISÄÄ KUVA!

9 5. c. Pimeäreaktiot tapahtuvat viherhiukkasten välitilassa ja valoreaktiot tapahtuvat yhteyttämiskalvosto Vaikka pimeäreaktiot eivät tarvitse valoa, ne ovat riippuvaisia valoreaktioiden toiminnasta ja tapahtuvat myös päivällä. Pimeäreaktiot eivät kuluta glukoosia vaan tuottavat sitä. 6. b. Kemosynteesi on esim. rikki- ja typpibakteerien energiantuotanto tapa, jossa hapetetaan epäorgaanisia yhdisteitä. Kemosynteesi voi tapahtua niin hapellisissa kuin hapettomissakin ympäristöissä. Valon määrä ei vaikuta kemosynteesiin. Kemosynteesiä tapahtuu bakteereilla eli ei ravintoketjun huipulla. 7. c. Sairaus periytyy X-kromosomaalisesti, koska kaikki sairaan isän tyttäret ovat sairaita. Sairaus ei periydy Y-kromosomaalisesti, koska kaikki pojat eivät ole sairaita ja osa tytöistä on sairaita. Sairaus ei ole polygeenisesti periytyvä, koska sukupuussa on vain sairaita ja terveitä eikä näiden välimuotoja. Polygeneettinen ominaisuus merkitään sukupuussa joko väreillä tai ominaisuuteen vaikuttavien geenien määrää kuvaavilla symboleilla. Sairaus ei ole myöskään mitokondriaalisesti periytyvä, koska osa sairaiden isien lapsista ovat sairaita, vaikka äidit ovat terveitä. Mitokondriot periytyvät äidiltä.

10 8. a. Periytymismalli on dominoiva. Tarkastellaan sukupuun 10. naispuolista henkilöä. Hän on sairauden suhteen heterogeeninen, koska hänen isänsä on sairas mutta äiti ei. Henkilön 10. lapsista kuitenkin puolet ovat sairaita, mikä viittaa vahvasti dominoivaan periytymiseen. Sama huomataan tarkastellessa muita kohtia sukupuusta. Sairauden periytymismalli ei ole yhteisvallitseva, koska jälkeläiset eivät ilmennä ilmiasussaan sekä resessiivisyyttä että dominanssia vaan ovat joko sairaita tai terveitä. Periytymismalli ei ole polygeeninen (ks. edellinen kohta), koskka sukupuussa ei ole ominaisuuden suhteen välimuotoisia yksilöitä. (Huomaa, että perinteisesti sukupuutehtävissä oletetaan, että kaikkien yksilöiden karyotooppi on sukukromosomien osalta joko XX tai XY. ikeasti ihmisillä esiintyy myös esimerkiksi monosomioita (X) ja trisomioita (XXY), joita ei välttämättä koskaan havaita tälläisia on suuruusluokaltaan noin yhdellä sadasta tai yhdellä tuhannesta trisomian tyypistä riippuen.) 9. a. Kaikki tyttäret sairastuvat, koska tauti on X-kromosomaalisesti periytyvä ja isä on sairas. Hänellä on siis X -kromosomi, jossa on sairautta aiheuttava geeni. Tyttäret saavat isältä tautia aiheuttavan X -kromosomin ja koska sairaus on dominoiva, kaikki heistä sairastuvat. Yleensä tämän tyyppisissä tehtävissä sukupuun ulkopuoliset jäsenet/puolisot oleteaan terveiksi, jonka vuoksi muut vaihtoehdot eivät näin ollen toteudu. Jos kuitenkin puoliso olisi sairas heterotsygootti, olisi vaihtoehdot a, b ja c oikein, jos homotsygootti a ja d olisi oikein. 10. b. Koska äidin äiti on terve, on miehen numero 28 puoliso heterogeeninen alleelien suhteen. Puolisolla on siis yksi sairautta aiheuttava alleeli, jonka hän on saanut isältään. Mies on terve, joten hänellä ei ole tautia aiheuttavaa geeniä. Miehen pojat voivat saada sairautta aiheuttavan geenin siis äidiltään ja koska äidillä on 1 sairautta aiheuttava alleeli ja 1 terve alleeli, on poikien todennäköisyys sairastua 50%. 11. d. Koehenkilöllä on sekvenssin kohdassa tymiini eli pistemutaatio on tapahtunut. Tämän vuoksi laktaasientsyymin tuotanto säilyy ja maidon sisältämän maitosokerin eli laktoosin pilkkominen onnistuu läpi elämän, eikä maitotuotteista tule mahaoireita. 12. d. Katkaisukohdat ovat GAT ja GTA välillä. Koska sekvenssikuvaajat ovat hiukan eri kohdasta perimää, ovat DNA-fragmenttien pituudet erilaiset kummassakin sekvenssissä. Ylemmässä sekvenssissä DNA-fragmenttien pituudet ovat 19 ja 22 emäsparia ja alemman 21 ja 20 emäsparia. 13. b. Vastaus ei voi olla a, koska siinä ei ole 2 emäsparin fragmenttia. Se ei voi myöskään olla kohta c, koska c-näytteessä yksi fragmentti on 3 kb ja 6 kb välillä, eikä tämä ole Bam HIentsyymillä mahdollista. Vastaus ei myöskään voi olla d, koska siinä näytteessä on 3 ja 11 kb fragmentteja, jotka eivät ole Bam HI-entsyymillä saatavilla. 14. c. Pistiäisillä (mm. mehiläiset) koiraat syntyvät haploideista eli hedelmöittymättömistä munasoluista eli niiden kromosomisto on haploidinen. Naaraat, työläiset ja kuningattaret kehittyvät hedelmöitetyistä munasoluista eli ne ovat diploidisia. 15. a. Kimalaiset pölyttävät koppisiemenisiä eli kukkakasveja; kukka on kasveissa pölyttäjien houkuttelemista varten. Viljakasvit ovat tuulipölytteisiä, ne ovat ulkonäöltään vaatimattomampia, pienempiä ja tuoksuttomia. Paljassiemeniset kasvit kuten mänty ovat pääosin tuulipölytteisiä. Sanikkaiset ovat itiökasveja.

11 26. toukokuuta 2018 LAAJENNETTU VALINTAKEANALYYSI 16. c. Niveljalkaisia ovat mm. hyo nteiset ja a yria iset. Niita suojaa kitiinikuori eika niilla ole muuta tukirankaa. Polttiaisela imia ovat mm. meduusat ja koralliela imet. Niilla ei ole varsinaista tukirankaa, ainoastaan hyytelo ma ista tukiainetta. Nilvia isiin kuuluvat mm. kotilot, simpukat ja pa a jalkaiset, suurimmalla osalla on kalkista koostuva suojakuori. Piikkinahkaisilla on sisa inen tukiranka. 17. a. Panda on endeeminen laji, koska sita ei esiinny missa a n muualla luonnonvaraisena kuin Ita -Aasiassa, koska ainoastaan siella esiintyy sen ravintokasvia. Panda on ensimma iseen asteen kuluttaja (syo kasvia). Ei kuulu koirien vaan karhujen heimoon eika populaatiossa tavata syklisyytta kuten esim. myyrien populaatioissa tavataan. 18. c. Trypsiini on ruoansulatusentsyymi, joka erittyy haiman avoeritteisesta osasta ja se pilkkoo proteiineja. Haiman avoeritteisesta osasta erittyy myo s bikarbonaatteja, jotka neutraloivat happamaa ruokasulaa. Trypsiini ei siis vaadi hapanta ympa risto a toimiakseen. Anabolisessa reaktiossa la hto aineista valmistetaan monimutkaisempia yhdisteita, eli trypsiini ei katalysoi ta llaista reaktiota. Trypsiini ei liity sokeriaineenvaihduntaan vaan proteiinien pilkkomiseen. 19. c. Sappineste sisa lta a kolesterolia, vetta, sappisuoloja, bikarbonaattia ja bilirubiinia. Sappineste tuotetaan maksassa, ei sappirakossa. Haima tuottaa ruokasulaa neutraloivia bikarbonaatteja. Sappineste ei sisa lla ruoansulatusentsyymeja mutta se muuttaa lipidipisaroita fyysisesti pienemmiksi. 20. d. Glukoosista ja galaktoosista muodostuu laktoosi. Laktoosia eli maitosokeria pilkkoo ohutsuolen limakalvon tuottama laktaasientsyymi. Maltaasi pilkkoo mm. maltoosia. Amylaasi pilkkoo ta rkkelysta maltoosiksi, joka on kahdesta glukoosista muodostunut disakkaridi. Sakkaraasi pilkkoo sakkaroosin fruktoosiksi ja glukoosiksi.

12 sio C 1. d. Koska pallot on valmistettu samasta materiaalista, on niiden massojen suhde sama kuin niiden tilavuuksien suhde. m A m B = V A V B = 4πr 3 A 3 4πr 3 B 3 = r3 A r 3 B r A ma = r 3 = 1 B m B a. Aurinkokennon toiminta perustuu valosähköiseen ilmiöön. Auringon säteilyn fotonit absorptoituvat puolijohdemateriaaliin irrottaen siitä elektroneja, aikaansaaden näin sähkövirran. 3. d. Q = cm t = cvρ t kj = 4,19 kg K 0,33 m3 1, kg m 3 82 K = ,4... kj 110 MJ 4. d. Kitkavoima on suoraan verrannollinen pinnan tukivoimaan. Tukivoima taas on suoraan verrannollinnen kappaleen painoon. Siis kitkavoimien suhde on sama, kuin massojen suhde: F µ1 F µ2 = m 1 m 2 F µ2 = m 2 m 1 F µ1 Toisin sanottuna kitkavoima riippuu vain kappaleen massasta: kappale, jonka massa on 2m kokee kaksi kertaa suuremman kitkavoiman, kuin kappale, jonka massa on 1m. Tämän voi päätellä kitkavoiman kaavasta F µ = µn. Liikuttaessa koko ajan samalla pinnalla riippuu tukivoima vain kappaleen painosta. Kuutiot on valmistettu samasta materiaalista, joten massojen suhde on sama, kuin tilavuuksien suhde: F µ2 = V 2 F µ1 = d3 2 F µ1, V 1 missä siis d 1 on pienemmän ja d 2 suuremman kuution särmän pituus. F µ2 = mn = 8 40 mn = 320 mn 13 Tehtävässä ei kerrota kuutioiden nopeuksia, tai pinnan muotoa. Liikuttaessa tasaisella pinnalla kitkavoima riippuu vain kappaleen massasta, joten nopeuksilla ei ole väliä. Jos pinta ei ole suora, on tilanne toinen. Esimerkiksi ympyräradalla (kaareva pinta) kappaleeseen kohdistuva tukivoima riippuu kappaleen ratanopeudesta. Tehtävänannosta on kuitenkin jokseenkin selvää, että tässä tulee käsitellä suoralla pinnalla liikkuvia kappaleita. 5. d. Äänilähteen liikkuessa havaitaan Dopplerin ilmiö. Dopplerin ilmiössä havaitun signaalin taajuus muuttuu, vaikka lähetetyn signaalin taajuus pysyy samana. d 3 1

13 Tutkitaan ensin tilannetta, jossa juna on paikallaan. Ensimmäinen aallonharja lähtee junan pillistä hetkellä t 0. Seuraava aallonharja lähtee pillistä hetkellä t 0 + T (taajuus f 0 = T 1 ), jolloin ensimmäinen aallonharja on ehtinyt etäisyydelle T v, missä v on äänen nopeus. Havaitsija kuulee ensimmäisen aallonharjan hetkellä t 1. Tällöin toinen aallonharja on siis etäisyydellä T v havaitsijasta. Se saavuttaa havaitsijan hetkellä t 1 + T v v = t 1 + T, jolloin havaittu taajuus on f 1 = T 1 = f 0. Tutkitaan seuraavaksi tilannetta, jossa juna liikkuu vauhdilla V kohti havaitsijaa. Ensimmäinen aallonharja lähtee pillistä hetkellä t 0. Seuraava aallonharja lähtee pillistä hetkellä t 0 + T (taajuus f 0 = T 1 ). Aallonharjojen matkaero ei kuitenkaan ole tässä tapauksessa v T, sillä ensimmäinen aallonharja ei ole ehtinyt näin kauas junasta (juna liikkuu samaan suuntaan kuin aallonharja. ) Aallonharjojen etäisyys on nyt v T V T (matka, jonka ensimmäinen aallonharja on kulkenut miinus kuinka paljon juna on ottanut kiinni.) Ensimmäinen aallonharja saavuttaa havaitsijan hetkellä t 1. Toinen aallonharja saavuttaa havaitsijan hetkellä T(v V) t 1 + < t 1 + T v siis f 1 > f 0, eli lähestyvän äänilähteen tapauksessa havaittu taajuus on suurempi kuin lähetetty taajuus. Vaihtoehdoista vain D on suurempi, kuin lähetetty taajuus. 6. c. Massaluku = protonien määrä + neutronien määrä. Uraanin järjestysluku on 92, eli uraaniatomissa on 92 protonia. Neutroneja on siis = d Alfahajoamisessa ytimestä emittoituu alfahiukkanen 4 2He. Siis jokaista alfahajoamista kohden ytimen massaluku pienenee neljällä. Ydinten massaluvut ovat 238 ja = 32

14 32 4 = 8 Tällöin kuitenkin ytimen järjestysluku on = 76. Järjestysluvun 76 alkuaine on osmium eikä lyijy. Todellisuudessa uraani 238:n hajoamissarja ei sisällä pelkkiä alfahajoamisia, kuten tehtävänannossa sanotaan vaan myös beetahajoamisia. Hajoamisten määrän voi päätellä tuntematta uraanin hajoamissarjaa. Ytimen massaluku pienee vain alfahajoamisessa. β + - ja β -hajoamiset muuttavat järjestyslukua, mutta eivät massalukua (nuklidit muuttuvat toisiksi nuklideiksi.) Kahdeksan alfahajoamisen jälkeen tarvitaan vielä kuusi β -hajoamista, jotta järjestysluku täsmäisi. Siis hajoamisia on yhteensä = U 90 Th β Pa β α α α α U Th Ra Rn α Po β Bi β Pb α Po β Bi β Pb α Po α Pb 8. a. Putoamiskiihtyvyys on lähellä maanpintaa likimain vakio 9,81 m/s 2. Kuvaajista vain kuvaaja a) esittää vakiofunktiota. 9. b. Varattuun hiukkaseen kohdistuu magneettikentässä (Lorentzin) voima F = q v B. Yhtälön vektorimuoto ristitulon avulla ottaa huomioon varauksen nopeuden ja magneettikentän suunnat ja toteaa, että voimavektori on kohtisuorassa nopeuteen ja magneettivuon tiheyteen. Skalaariesitys on F = qvb sin(α), missä α on nopeuden ja magneettikentän vuontiheysvektorin välinen kulma. Voima on erisuuri kuin nolla vain, kun nopeus v = 0, magneettivuon tiheys B = 0 ja nopeus ja magneettivuon tiheys eivät ole samansuuntaisia (samansuuntaisten vektorien ristitulo on nolla, sin(0) = 0); tämä rajaa jo vastauksen b-vaihtoehtoon. n huomattavaa, että muuttuva magneettikenttä kyllä aiheuttaa vaikutuksen paikallaankin olevaan hiukkaseen, mutta kyseessä ei ole magneettinen voima, vaan sähköinen voima, koska muuttuva magneettikenttä indusoi sähkökentän, joka kyllä aiheuttaa varaukselle kiihtyvyyden sen liiketilasta riippumatta. 10. c. Diamagneettisessa aineessa ei ole pysyviä magneettisia alkeisalueita. Ulkoisessa magneettikentässä diamagneettiseen aineeseen syntyy magneettisia alkeisalueita suuntaan, joka on päinvastainen ulkoiseen magneettikenttän nähden. Diamagneettinen aine siis heikentää ulkoista magneettikenttää. Paramagneettisessa aineessa on pysyviä magneettisia alkeisalueita, jotka ulkoisen magneettikentän läsnäollessa kääntyvät magneettikentän suuntaisesti, näin vahvistaen ulkoista magneettikenttää. Ferromagneettisessa aineessa magneettiset alkeisalueet osoittavat samaan suuntaan myös sen jälkeen, kun ulkoista magneettikenttää ei enää ole. Ferromagneettiset aineet voidaan siis magnetisoida pitkäksi aikaa, tai jopa käytännössä pysyvästi.

15 11. d. Satelliittiin vaikuttaa vain painovoima F G = G mm. Satelliitti on ympyräradalla, joten sen kiihtyvyyden täytyy noudattaa nor- r 2 maalikiihtyvyyden lausetta a = a n = v2 R + h F G = ma = ma n G mm (R + h) 2 = m v2 R + h GM v = R + h 12. b. Syklotroni on hiukkaskiihdytin, jossa varattuja hiukkasia kiihdytettään sähkökentän avulla ja ohjataan magneettikentän avulla. Hiukkaset kiihtyvät ylittäessään kahden levyn välisen sähkökentän, minkä jälkeen ne liikkuvat magneettikentässä ympyräradalla, näin palaten taas levyjen väliin uutta kiihdytystä varten. Koska hiukkaset liikkuvat puolikierroksen jälkeen eri suuntaan, täytyy sähkökentän suuntaa muuttaa sopivalla taajuudella. 13. a. Suunnistajat juoksevat päinvastaisiin suuntiin. Vauhdilla tarkoitetaan nopeuden itseisarvoa, joten se saa vain positiivisia arvoja. Vauhti, jolla suunnistajat erkanevat toisistaan on suunnistajien vauhtien summa: v = v 1 + v 2 = 5 m/s + 3 m/s = 8 m/s Erittäin suurilla nopeuksilla (merkittävä osuus valonnopeudesta) kahden pisteen erkanemisvauhtia ei voi enää laskea pisteiden vauhtien summana. Tässä nopeudet ovat kuitenkin niin pieniä, että relativistinen tarkastelu on käytännössä täysin turha. 14. c. Sisäenergia muodostuu esimerkiksi aineen rakenneosasten liike-energioista ja sidosenergioista. Sisäenergian muutos U = W + Q, missä W on kaasuun tehty työ ja Q kaasuun siirtynyt lämpömäärä. Tehtävässä kerrotaan, että kaasuun siirtynyt lämpömäärä on Q = 1 kj = 1000 J = U Lukiotasolla kaasuja käsitellään ideaalikaasuina, jotka koostuvat pistemäisistä hiukkasista, joilla ei ole sisäistä rakennetta. Ideaalikaasun sisäenergia voi siis olla vain rakennehiukkasten liike-energiaa. Ideaalikaasun lämpötila taas riippuu vain rakenneosasten liike-energiasta. Tästä voidaan päätellä, että jos ideaalikaasuun sisäenergia muuttuu määrällä U, täytyy päteä U = cm t 15. b. Lasersädettä ei voida havaita pinnan yläpuolella, jos se kokonaisheijastuu. Kokonaisheijastuksen rajakulma voidaan selvittää Snellin lain avulla tutkimalla kulmaa, jossa taittuneen säteen lähtökulma on 90 (lasersäde jatkaa matkaansa järven pinnan suuntaisesti) Sinitaulukosta sin β sin 90 = n 2 n 1 sin β = n 2 n 1 = 1,000 1,286 0,7776 β 51,0 α = 90 β = 39

16 β α 16. c. Taitekerroin n = v c, missä c on valon nopeus tyhjiössä ja v valon nopeus väliaineessa. Siis 17. b c v = 1,51 v c = 1 1,51 0,66 Arkhimedeen lain mukaan tynnyriin kohdistuva noste on yhtä suuri, kuin sen syrjäyttämän vesimäärän paino. Jotta tynnyri kelluisi, täytyy siihen kohdistuva noste olla yhtä suuri, kuin tynnyrin paino. Tynnyri voi syrjäyttää enimmillään tilavuutensa verran vettä, jolloin tynnyri on kokonaan upoksissa. N = ρvg = ρπr 2 hg = mg m = 1, kg m 3 3, ,302 0,80 m 3 = 226,19... kg Yhteenlaskettu massa voi siis olla korkeintaan tämä. Painon maksimimassa saadaan vähentämällä tästä tynnyrin ja uskalikon massa: m paino 226 kg 75 kg 150 kg Piin likiarvoa ei ole annettu kaavaliitteessä. Tuloksen saa kahden merkitsevän numeron tarkkuudella oikein käyttämällä piin likiarvoa 3, c. Pooliton aine polarisoituu ulkoisessa sähkökentässä, sillä sähkökenttä aiheuttaa erisuuntaisen voiman positiivisesti varautuneisiin atomiytimiin ja negatiivisesti varautuneisiin elektroniorbitaaleihin. rbitaalit muotoutuvat siten, että molekyyleistä tulee dipoleita. 19. c. Sarjaan kytkettyjen vastusten kokonaisresistanssi on vastusten resistanssien summa. Rinnan kytkettyjen vastusten kokonaisresistanssin käänteisluku on vastusten resistanssien käänteislukuje summa. Ajatellaan virtapiiriä kahdessa osassa. Haarautumattomassa osassa on kaksi 5 Ω vastusta, joiden yhteinen resistanssi on siis 5 Ω + 5 Ω = 10 Ω. Haarautuneen virtapiirin kokonaisresistanssin käänteisluku Kokonaisresistanssi on siis 1 R = ( ) 1 Ω = Ω = 1 3 Ω R = 3 Ω 3 Ω + 10 Ω = 13 Ω 20. c. Neutriinot ovat varauksettomia, lähes massattomia hiukkasia, joita syntyy ydinreaktioissa, esimerkiksi beetahajoamisessa. Neutriinoja voidaan käytännössä havaita vain heikon vuorovaikutuksen kautta.

17 Tehtävä 2 Kuviin on merkitty tähdillä asymmetriset hiiliatomit eli kiraliakeskukset, missä hiileen on liittynyt kovalenttisin sidoksin (vähintään) neljä erilaista atomia tai atomiryhmää. H H HN H H sialihappo H H HN NH 2 oseltamiviiri H H H H HN HN NH 2 NH tsanamiviiri a. Kohdassa T2a-1 on virhe, sillä sialihapossa on kuusi kiraliakeskusta ja taulukossa ei ollut tällaista vaihtoehtoa; kohta poistettiin pisteytyksestä, eikä sitä arvioida. b. Tehtävänannossa mainitaan, mihin yhdisteluokkiin sialihappo ja oseltamiviiri kuuluvat, mutta tsanamiviiriä ei mainita. Ainakin joissain koesaleissa valvoja pyysi erikseen lisäämään tsanamiviirin listaan. Huomautettakoon, että tsanamiviiri on kuitenkin mainittu taulukossa. Huomataan, että mikään yhdisteistä ei sisällä bentseenirengasta, eikä siis voi olla fenoli. Mikään renkaista ei myöskään ole aromaattinen (tarkka määritelmä ei lukioasiaa). Missään ei myöskään ole yksittäistä karbonyyliryhmää, vaan kaksoissidoksella oleva happi on osana karboksyyliryhmää (sialihappo ja tsanamiviiri), amidia (sialihappo, oseltamiviiri, tsanamiviiri) tai esteriä (oseltamiviiri). c. sp 2 - hydrisaatio hiilelle tarkoittaa 120 asteen sidoskulmaa ja yksittäistä kaksoissidosta (ellei ole useamman peräkkäisen kaksoissidoksen syteemeitä kuten hiilidioksidissa, missä hiilellä on kaksoissidos, mutta hiiliatomi ei sp 2 -hybridisoitunut) eli lasketaan kaksoissidoksellisten hiiliatomien määrä (myös hiilen kaksoissidos happeen tarkoittaa että hiilellä on sp 2 - hydrisaatio). Tälläisiä hiiliä on kaksi sialihapossa, neljä oseltamiviirissä ja viisi tsanamiviirissä. d. Amidi muodostuu kun aminoryhmä reagoi karboksyyliryhmän kanssa. Tällöin amidin voi muodostaa sellainen yhdiste, missä on joko aminoryhmä tai karboksyyliryhmä. Sialihapossa on karboksyyliryhmä, joka voi muodostaa toisen molekyylin aminoryhmän kanssa amidin. seltamiviirissä on vapaa aminoryhmä, joka voi muodostaa toisen molekyylin karboksyyliryhmän kanssa amidin. Tsanamiviirissä on sekä amino-että karboksyyliryhmä, joten se voi muosostaa kaksi amidisidosta.

18 Sikäli substituutiolla aromaattiseen renkaaseen viitataan sialihapon, oseltamiviirin tai tsanamiviirin aromaattisia renkaita (sellaisia ei siis ko molekyyleissä ole), ei tämä reaktio ole mahdollinen. Sen sijaan olisi mahdollista liittää sialihappo, oseltamiviiri tai tsanamiviiri jonkin toisen molekyylin aromaattiseen renkaaseen. Esteröityminen vaatii hapon ja alkoholin reaktion, eli molekyyli, jossa on joko karboksyyliryhmä tai hydroksyyliryhmä, voi muodostaa esterin. Sialihapossa on sekä hydroksyyliryhmä että karboksyyliryhmä, joten se voi esteröityä kummastakin. seltamiviirissä ei ole karboksyyli-eikä hydroksyyliryhmää, joten se ei esteröidy. Tsanamiviirissä on karboksyyliryhmä sekä hydroksyyliryhmä, joten se voi esteröityä molemmista. Additioreaktio hiili-hiili-kaksoissidokseen vaatii tietenkin kaksoissidoksen, sellainen löytyy oseltamiviirin renkaasta sekä tsanamiviirin heterosyklisestä renkaasta. Koska sialihapolla ei ole yhtäkään hiili-hiili kaksoissidosta, tälläistä additiota ei voi tapahtua. Toisaalta sialihappo voisi liittyä toisen molekyylin hiili-hiilikaksoissidokseen. Hydrolyysi voi tapahtua kondensaation käänteisreaktiona lisättäessä vettä. Sekä sialihappo, oseltamiviiri että tsanamiviiri omaavat amidisidoksen, eetterisidoksen että esterisidoksen, joista ne voivat hydrolysoitua. Protoninsiirtoreaktio on mahdollinen esimerkiksi siten, että karboksyyliryhmästä irtoaa vety-ioni eli protoni ja aminoryhmä voi ottaa vastaan vetyionin eli protonin. Myös alkoholit voivat toimia teoreettisina happoina ja protonoitua (K a = 10 16). Eli tällöin kaikki aineet voivat osallistua protoninsiirtoreaktioihin, koska sialihapossa on karboksyyliryhmä, oseltamiviirissä aminoryhmä ja tsanamiviirissä molemmat. Tehtävä 3 Lymfosyytit ovat pääasiassa hankitun immuniteetin soluja, jotka pystyvät mukautumaan uusiin patogeeneihin. Näihin perustuu niin sanottu immunologinen muisti; B-lymofyyteistä ja T-lymfosyyteistä muodostuu muistisoluja. B-lymfosyytit (B= bone marrow) kypsyvät luuytimessä ja T-lymfosyytit (T=thymus) kateenkorvassa. Granulosyytit, joihin kuuluvat neutrofiilit, basofiilit ja eosinofiilit, sekä monosyyteistä kypsyvät makrofagit ovat synnynnäisen immuniteetin soluja. Neutrofiilit, eosinofiilit ja makrofagit tuhoavat patogeenejä solusyönnin avulla. Antigeeni on mikä tahansa kemikaali, joka aiheuttaa immuunivasteen (käytännössä vasta-aineiden muodostuksen). Antigeenina voi toimia myös konservoitunut, synnynnäiselle immuniteetille tuttu patogeenirakenne, joten makrofagit ja neutrofiilit tulisi myös hyväksyä vastaukseksi kohtaan T3-4. Antigeeneihin reagoivat suoraan myös B-lymfosyytit, jotka erikoistuvat plasmasoluiksi, jotka voivat tuottaa suuria määriä kyseiseen antigeeniin sitoutuvaa vasta-ainetta (immunoglobuliineja). Myös T-solut voivat tunnistaa suoraan patogeenin antigeenejä eli myös se pitäisi hyväksyä kohtaan T3-4. T-tappajasolut myös tunnistavat ja tuhoavat syöpäsoluja.

19 Tehtävä 4 Metyylielohopea CH 3 Hg +. Elohopeaa päätyy ympäristöön esim. fossiilisia polttoaineita polttaessa. Sitoutuu eliön proteiineihin ja rasvaliukoisena aineena kulkeutuu hermostoon. ngelmana rikastuminen ravintoketjussa, varsinkin vesiekosysteemeissä. Elohopeamyrkytyksen oireita ovat mm. käsien vapina, keskittymiskyvyn häiriöt, tunto-, näkö- ja kuulohäiriöt sekä raajojen puutuminen. Kadmium Cd Kadmium kertyy maksaan ja sieltä munuaisiin, mutta sen imeytyminen on niin vähäistä, ettei rikastu ravintoketjussa. Lyijy Pb Ympäristömyrkky, joka voi esiintyä orgaanisina tai epäorgaanisina yhdisteinä. Epäorgaaniset lyijy -ionit vesiliukoisina poistuvat elimistöstä virtsan mukana. Pb 2+ pystyy korvaamaan kalsiumin (Ca 2+ ), minkä takia aiheuttaa hermosto-oireita. Lisäksi lyijy voi varastoitua luihin muodostamalla lyijyfosfaatteja samaan tapaan kuin kalsium kalsiumfosfaattia. PCB = polykloorattu bifenyyli PCB-yhdisteet ovat orgaanisia yhdisteryhmiä, jotka muodostuvat bifenyylin klooraustuotteina. Bentseenirenkaisiin liittyneitä klooriatomeita voi olla mielivaltainen määrä. Rasvaliukoisena aineena varastoituu pääosin rasvakudokseen ja rikastuu ravintoketjussa. Cl Cl Cl Cl eräs PCB-yhdiste Dioksiinit Dioksiinit om ryhmä kestäviä, orgaanisia kloorattuja yhdisteitä, joita syntyy teollisissa prosesseissa sivutuotteena epätäydellisen palamisen ja kloorauksen seurauksena. Rasvaliukoisena aineena dioksiinit varastoituvat pääosin rasvakudokseen ja rikastuvat ravintoketjussa. Cl Cl Cl Cl Cl eräs dioksiini Cl Cl

20 Tehtävä 5 a. Luovuttajan veri ei saa sisältää vastaanottajalta löytyville vasta-aineille antigeeneja tai muuten veri sakkautuu. A-veriryhmillä on punasolun pinnalla antigeeni A ja plasmassa vastaaine, anti-b. B-veriryhmillä punasolun pinnalla on puolestaan antigeeni B ja plasmassa anti- A. AB-veriryhmällä ei ole vasta-aineita (vain antigeeneja A ja B), ja -ryhmällä on molemmat vasta-aineet, muttei antigeeneja. Reesustekijän suhteen tiedetään, että Rh-positiivinen (Rh+) sisältää punasolujen pinnalla reesustekijän. Rh-negatiivisilla (Rh-) reesustekijää ei ole, mutta joutuessaan kosketuksiin Rhpositiivisen veren kanssa (esim synnytyksessä), muodostaa elimistö vasta-aineita vierasta antigeenia (reesustekijää) vastaan. Jos Rh- luovuttaa verta Rh+:lle, luovuttajan (Rh-) veressä ei ole vasta-aineita eikä veri sakkaudu ELLEI luovuttaja ole aiemmin ollut kontaktissa Rh-positiivisen veren kanssa (esim on synnyttänyt Rh-positiivisen lapsen). Jos oletamme, ettei luovuttajan verestä löydy vastaaineita, voidaan Rh-:n verta luovuttaa myös Rh+:lle. A: B-veriryhmän verta voi vastaanottaa B- ja AB-vastaanottajat, ja Rh-positiivista verta vain Rh+. B (Rh+) ja AB (Rh+). B: Rh-negatiivista verta voi antaa yllä kuvatuin perustein molemmille fenotyypeille B (Rh+), B (Rh-), AB (Rh+) ja AB (Rh-). C: A-veriryhmän verta voi vastaanottaa A- ja AB-vastaanottajat, ja Rh-negatiivista molemmille fenotyypeille A (Rh+), A (Rh-), AB (Rh+) ja AB (Rh-). D: Rh-positiivista vain Rh+:ille A (Rh+) ja AB (Rh+). b. Fraktioinnissa mainitut veren komponentit hajotetaan osiin. Plasmasta fraktioituu hyytymistekijä/proteiini/fibrinogeeni (tarkoittaa, että mikä vain noista käy) ja kalsiumioneja. Verihiutaleista fraktioituu entsyymejä (jotka osallistuvat hyytymiskaskadiin).

21 Tehtävä 6 tehtävä hormoni erityspaikka kommentteja 1 lisää kilpirauhasen toimintaa ja hormonituotantoa 2 nostaa veren glukoosipitoisuutta lisäämällä glykogeenin pilkkoutumista maksassa glukoosiksi 3 lisää munuaistiehyiden loppupäässä veden siirtymistä takaisin kudosnesteeseen ja vereen 4 rytmittää mm. kasvuhormonin erityksen vuorokausivaihtelua Tyreotropiini Glukagoni Antidiureettinen hormoni Aivolisäkkeen etulohko Haima Aivolisäkkeen takalohko Aivolisäkkeen etulohko = adenohypofyysi Tarkemmin haiman Langerhansin saarekkeiden alfa-soluista Antidiureettinen hormoni = ADH = vasopressiini Aivolisäkkeen takalohko = neurohypofyysi Melatoniini Käpyrauhanen Käpylisäke = käpyrauhanen

22 5 säätelee hormonituotantoa lisämunuaisen kuoressa 6 lisää glukoosin siirtymistä verenkierrosta mm. luustolihassoluihin 7 edistää solujen jakautumista useissa eri kudoksissa ja on lapsuusiällä tärkein pituuskasvun säätelijä 8 lisää elimistön energiavarastojen käyttöä mm. lisäämällä glykogeenin pilkkoutumista maksassa ja proteiinien pilkkoutumista lihaksissa 9 lisää verenkiertoa luustolihaksissa ja kiihdyttää sydämen lyöntitiheyttä stressitilanteessa ja rasituksessa 10 lisää kohdunseinämän lihasten supistumista 11 saa aikaan luteinisoivan hormonin (lutropiinin) erittymisen aivolisäkkeestä Kortikotropiini Insuliini Kasvuhormoni Kortisoli Adrenaliini ksitosiini Gonadotropiineja vapauttava hormoni Aivolisäkkeen etulohko Haima Aivolisäkkeen etulohko Lisämunuaisen kuori Lisämunuaisen ydin Aivolisäkkeen takalohko Hypotalamus Aivolisäkkeen etulohko erittää kortikotropiinia (ACTH, adrenokortikotrooppinen hormoni) Aivolisäkkeen etulohko = adenohypofyysi Muistutus: Hypotalamus kontrolloi aivolisäkettä, joka puolestaan säätelee muiden hormonien tuotantoa. Tarkemmin haiman Langerhansin saarekkeiden betasoluissa. Kasvuhormoni = somatotropiini = GH Aivolisäkkeen etulohko = adenohypofyysi Huomion arvoista: Glukagoni edistää myös glykogenolyysiä eli glykogeenin pilkkoutumista ja edistää glukoneogeneesiä maksassa, mutta ei vaikuta proteiinien pilkkoutumiseen lihaksissa ei käy siis vastaukseksi tyroksiini lisää yleisesti proteiinien pilkkoutumista (eli myös lihaksissa) ja myös glykogeenin pilkkoutumista lisäämällä katekoliamiinien pitoisuutta, joten tyroksiinin pitäisi myös olla mahdollinen vastaus Sekä adrenaliini että noradrenaliini aikaansaavat kuvatut reaktiot, ja molempia eritetään lisämunuaisen ytimestä. Huomautus: noradrenaliinia esiintyy myös hermovälittäjäaineena hermostossa Aivolisäkkeen takalohko = neurohypofyysi Gonadotropiineja vapauttava hormoni = GnRH Muistutus: luteinisoivaa hormonia eritetään aivolisäkkeessä, jonka eritystä hypotalamus kontrolloi

23 12 lisää kalsiumin vapautumista luustosta, jolloin veren kalsiumpitoisuus nousee 13 ylläpitää maidon tuotantoa rintarauhasessa synnytyksen jälkeen 14 vilkastuttaa perusaineenvaihduntaa useissa eri kudoksissa ja on lapsuusiällä välttämätön mm. keskushermoston normaalille kehitykselle Parathormoni Prolaktiini Tyroksiini Lisäkilpirauhanen Aivolisäkkeen etulohko Kilpirauhanen Tarkennuksena: Parathormoni erittyy lisäkilpirauhasesta ja lisää osteoklastien määrää vapauttaa kalsiumia luustosta vereen. (Huomautus: vastavaikuttajana kalsitoniini) Aivolisäkkeen etulohko = adenohypofyysi Tyroksiini ja trijodityroniini (tyroksiinin aktiivinen muoto), molemmat erittyvät kilpirauhasesta. Tehtävä 7 a. a-kohta nimi kommentteja 1 Talamus tai 2 väliaivot Ydinjatke = medulla oblongata 3 Isoaivojen kuorikerros = isoaivokuori = aivokuori b. Kielen kärki aistii makeaa kaikkein herkimmin, joten vastaus on c. n huomattava, että oppikirjoissa usein esiintyvä väite, että tiettyjä makuja aistittaisiin vain tietyissä osissa kieltä, ei pidä paikkaansa. n totta, että on olemassa eroja siinä, kuinka herkästi kielen eri osien makureseptorit reagoivat eri makuihin, mutta kaikki osat aistivat kuitenkin kaikkia makuja. c. c-kohta isoaivojen osa toiminnallinen kommentti alue 1 Takaraivolohko Näköalue Takaraivolohko tunnetaan myös nimellä okkipitaalilohko 2 Päälakilohko Tuntoalue Päälakilohko tunnetaan myös nimellä parietaalilohko 3 himolohko Kuuloalue himolohko tunnetaan myös nimellä temporaalilohko 4 tsalohko Liikealue tsalohko tunnetaan myös nimellä frontaalilohko ja liikealue nimellä motorinen alue

24 Tehtävä 8 Nro Rakenne Rakenteelle pitäisi hyväksyä myös 1 selkäytimen harmaan aineksen alue selkäytimen harmaan aineen alue, selkäytimen harmaa aine, etusarvi, ventraalinen sarvi 2 liikehermo selkäydinhermo, sensorinen hermosyy, motorinen hermosyy 3 aksoni hermosolun/neuronin viejähaarake, alfamotoneuronin viejähaarake, alfamotoneuronin aksoni, luustolihaksia hermottava somaattinen motorinen hermosyy 4 poikkijuovainen lihassolu poikkijuovainen lihassyy, tahdonalainen lihassolu/syy, luustolihassolu/syy 5 hermolihasliitos motorinen päätelevy, hermopääte 6 välittäjäainerakkula asetyylikoliinirakkula 7 asetyylikoliini välittäjäaine, välittäjäaine, asetyylikoliini (ACh), asetyylikoliinia sisältävä rakkula, neurotransmitteri, synaptinen vesikkeli, ehkä Na + tai Ka + perustelu samassa hermossa kulkee sensorinen sekä motorinen hermosyy, eikä niitä pysty erottamaan tehtävänannon kuvasta (ei voida nähdä kumpaa nuoli osoittaisi) nuolen voidaan katsoa osoittavan tiettyjä aksonin hermopäätteitä asetyylikoliini tai muu välittäjäaine avaa postsynaptisen solukalvon ionikanavia, joten ehkä voitaisiin tulkita kohta 7 ioniksi

25 Tehtävä 9 Ehdotuksemme lisäyksiksi viralliseen vastausanalyysiin on merkitty punaisella. Mielestämme nämä olisi myös syytä hyväksyä oikeina vastauksina. lemme alleviivanneet pari kohtaa, joissa virallisen vastausanalyysin vastaus on mielestämme ristiriitainen tai jollain muulla tavalla ongelmallinen. 1. Hunajan tuotanto loppuu /ekosysteemipalveluiden heikentyminen / hunajaa ravintonaan käyttävien lajien katoaminen / (taloudelliset menetykset) 2. Siemenkasvien hyönteispölytys vähenee/siemenkasvit vähenevät/häviävät 3. Lajien monimuotoisuus/biodiversiteetti vähenee. Lajimonimuotoisuus ekosysteemissä vähenee. 4. Ekosysteemin rakenne/toiminta /tasapaino muuttuu 5. Ravintoketju katkeaa/ravintoverkko köyhtyy/ravinto vähenee 6. Kilpailevat lajit (esim. kimalaiset) runsastuvat Tehtävänannossa pitäisi tuoda selvemmin esille, onko tehtävässä haettu koko mehiläislajin häviäminen vai väheneminen sekä kuinka kauaskantoisia seurauksia tehtävässä haetaan. Kohtaan 1 sopii vastaukseksi myös ekosysteemipalveluiden/tuotantopalveluiden heikkeneminen. Hunajan tuotannon loppuminen vaikuttaa myös lajeihin, jotka syövät hunajaa. Mallivastauksessa on ristiriitaisuuksia kohdassa 2 ja 6. Hyväksyttyyn vastaukseen on luettu siemenkasvien häviäminen sekä kilpailevien lajien runsastuminen. Nämä vastaukset ovat ristiriidassa keskenään. n myös muita pölyttäjiä kuin yhdyskuntamehiläiset ja jos kaikki pölyttäjät eivät häviä, ei myöskään siemenkasvit kokonaan häviä. Yhdyskuntamehiläisten pölytys kuitenkin vähenee/loppuu, ja jos ne ovat jonkin lajin ainoita pölyttäjiä, myös se laji katoaa. Kohta 3. pitäisi olla tarkemmin määritelty. Lajien monimuotoisuus vähenee antaa ymmärtää, että ekosysteemin lajien geneettinen monimuotoisuus vähenee. Paremmin sopisi lajimonimuotoisuuden väheneminen (avainlajin katoaminen myös muita ekosysteemin lajeja katoaa). Kohdan 4. ravinto vähenee on hieman epämääräinen. Kenen ravinto vähenee? Yhdyskuntamehiläisten katoaminen aiheuttaa monenlaisia seurauksia eliöyhteisölle ja ekosysteemille. Tehtävänannossa mainitaan niiden olevan avainlajeja omassa ekosysteemissään. Avainlajit ovat erityisen tärkeitä ekosysteemin lajeja, jotka mahdollistavat monien muiden lajien elämisen kyseisessä ekosysteemissä: ne ovat välttämättömiä ekosysteemin toiminnan ja rakenteen säilymisen kannalta. Avainlajin katoaminen vaikuttaa siis merkittävästi eliöyhteisön ja ekosysteemin rakenteeseen muuttaen sitä voimakkaasti. Koska avainlaji on välttämätön monien muiden lajien olemassa ololle, johtaa sen katoaminen lajimonimuotoisuuden vähenemiseen ekosysteemissä. Yhdenkin lajin katoaminen voi vaikuttaa heikentävästi ravintoverkon toimintaan. Ravintoverkot ja lajien väliset vuorovaikutussuhteet ovat todella monimutkaisia, minkä vuoksi yhden lajien katoamisen aiheuttamia vaikutuksia on oikeasti vaikea arvioida. Katoamisen vaikutukset yltävät ravintoverkon monille eri tasoille, yleensä läpi koko ravintoverkon lajien suorien ja epäsuorien vuorovaikutusten kautta. Yleensä vaikutukset voidaan todeta vasta, kun niitä pystytään havainnoimaan. Avainlajin katoaminen aiheuttaa kuitenkin merkittävämpiä ja voimakkaampia vaikutuksia niiden tärkeän roolin takia. Yhdyskuntamehiläiset ovat mm. lintujen ravintoa, pölyttäjiä eli siemenkasvien lisääntymiselle ja elinkaarelle välttämättömiä, kasvit ovat taas kasvinsyöjien ravintoa ja kasvinsyöjät petojen ravintoa. Yhdyskuntamehiläisten katoaminen voisi siis aiheuttaa muutoksia jokaisessa ravintoketjun

26 tasossa ja näin muuttaa eliöyhteisön rakennetta merkittävästi aikaisemmasta, monimuotoisuutta köyhdyttävään suuntaan. Yhdyskuntamehiläisten kanssa samaa ekolokeroa käyttävät lajit voivat lisääntyä, sillä kilpailu lajien välillä vähenee/loppuu, kun yhdyskuntamehiläiset vähenevät/katoavat. CCD aiheuttamia syitä ei tarkalleen tiedetä, mutta sen takana arvellaan olevan useita eri syitä (mm. patogeenit, torjunta-aineet... ). CCD on todettu ilmenevän erityisesti yhdyskuntamehiläisten keskuudessa, eli voidaan olettaa, että kilpailevat lajit eivät katoa samalla tavalla vaan yleistyvät kilpailun vähenemisen myötä. Yhdyskuntamehiläiset ovat myös tärkeitä ekosysteemipalveluiden kannalta ja niiden häviäminen johtaisikin ekosysteemipalveluiden heikkenemiseen. Esimerkiksi hunajan tuotanto kuuluu ekosysteemin tuotantopalveluihin, ja mehiläisten katoaminen johtaisi hunajan tuotannon loppumiseen ja ihmisen kannalta taloudellisiin menetyksiin. Pölytys on taas ekosysteemiä ylläpitäviä palveluita, joita esimerkiksi myös ihminen tarvitsee elääkseen (kasvien pölytys, ruoantuotanto). Pölytyksen heikentyminen johtaa siemenkasvien vähenemiseen. Tämä voi johtaa myös ruoantuotannon, kuten hedelmien tuotannon, heikentymiseen.