-1- Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Transkriptio

1 Oulun yliopiston biokemian koulutusohjelman valintakoe Nimi: Henkilötunnus: Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi. -1- Osa 1 Aineistotehtävä. Vastaa vain varattuun tilaan; vastauslaatikon ulkopuolisia kuvia tai tekstiä ei hyväksytä vastaukseksi. Tämän osion vääristä vastauksista EI tule miinuspisteitä. Tehtävä 1. Tämä tehtävä käsittää sivut 1-5. Vastaa tehtäviin valintakoekirjan ja oheisen tekstin tietojen pohjalta. (10 p) All cells share basic characteristics, but also cells differ from each other in many ways. The most fundamental distinction between eukaryotes and prokaryotes (bacteria) is reflected in the nomenclature itself: A eukaryotic cell has a true, membrane-bounded nucleus whereas a prokaryotic cell does not. Prokaryotic cells contain few internal membranes; most cellular functions occur either in the cytoplasm or the cell membrane. By contrast, eukaryotic cells make extensive use of internal membranes to compartmentalise specific functions. A cell reproduces by duplicating its DNA and then dividing in two, passing a copy of the genetic instructions encoded in its DNA to each of its daughter cells. That is why daughter cells resemble the parent cell. However, the copying is not always perfect, and the instructions are occasionally corrupted by mutations that change the DNA. That is why daughter cells do not always match the parent cell exactly. Mutations can create offspring that are changed for the worse (in that they are less able to survive and reproduce), changed for the better (in that they are better able to survive and reproduce), or changed neutrally (in that they are genetically different but equally viable). The struggle for survival eliminates the first, favours the second, and tolerates the third. The genes of the next generation will be the genes of the survivors. Intermittently, the pattern of descent may be complicated by sexual reproduction, in which two cells of the same species fuse, pooling their DNA; the genetic cards are then shuffled, re-dealt, and distributed in a new combination, to the next generation, to be tested again for their survival value. These simple principles of genetic change and selection, applied repeatedly over billions of cell generations, are the basis of evolution the process by which living species become gradually modified and adapted to their environment in more and more sophisticated ways. Evolution offers startling but compelling explanation of why present-day cells are so similar in their fundamentals: they have all inherited their genetic instructions from the common ancestor. It has been estimated that this ancestral cell existed between 3.5 billion and 3.8 billion years ago, and we must suppose that it contained a prototype of the universal machinery of all life on Earth today. Through mutation, its descendants have gradually diverged to fill every habitat on Earth with living things, exploiting the potential of the machinery in an endless variety of ways.

2 Vastaa seuraaviin kysymyksiin: -2- A. Väittämä: bakteerisolu ja eläinsolu ovat kehittyneet samasta alkuperäisestä solusta. Oikein vai väärin? Perustele lyhyesti. Oikein. Esim. tämän päivän solujen rakenneosat ovat niin samankaltaisia toistensa kanssa. Myös muita oikeita perusteluja voi olla. B. Väittämä: mutaatiot DNA:ssa aiheuttavat sen, että solusta tulee elinkelvoton. Oikein vai väärin? Perustele lyhyesti. Oikein tai väärin. Osa mutaatioista voi saada aikaan elinkelvottoman solun, mutta osa mutaatioista elinkelpoisen solun.

3 -3- Seuraavan sivun kuvat esittävät eri eliökuntien soluja. Minkälaisia soluja on esitetty nimeä solut kuvan kohtiin 1, 2 ja 3? Selitä solujen rakenne ja vastaa seuraaviin kysymyksiin. C. Mitkä ovat tärkeimmät erot kolmen esitetyn solun välillä? s (2014 painos s , 86) Eukaryootti- vs. prokaryoottisolu: - prokaryoottisolulla ei ole tumaa - prokaryoottisolussa ei ole kalvon ympäröimiä soluelimiä Eläin- vs. kasvisolu: - kasvisolulla on solunseinämä - kasvisolulla on kloroplasteja eli viherhiukkasia Myös muita oikeita perusteltuja tärkeimpiä eroja voi olla. D. Mitkä seuraavilla sivuilla esitettyjen eukaryoottisolujen osat (organellit eli soluelimet) eivät ole kalvon ympäröimiä, mitkä ovat yhden kalvon ympäröimiä, ja mitkä kahden kalvon ympäröimiä? s , s ja s (2014 painos s , s ja s ) Ei kalvoa: ribosomit, sentrioli, (tumajyvänen, solunseinämä) Yksi kalvo: sileä ja karkea endoplasmakalvosto, Golgin laite, peroksisomi, (solukalvo) Kaksi kalvoa: mitokondrio, kloroplasti, tuma

4 -4- Kuvat esittävät eri eliökuntien soluja. Mitä soluja on esitetty? Nimeä solujen rakenneosat alla olevan listan avulla. Sama rakenneosa saattaa esiintyä useammassa kuin yhdessä solukuvassa. Golgin laite Kloroplasti Nukleoidi Ribosomi Sileä ER (endoplasmakalvosto) Solunseinämä Tumajyvänen Vakuoli Karkea ER (endoplasmakalvosto) Mitokondrio Peroksisomi Sentrioli Solukalvo Tuma Tumakotelo Väresiima Tumakotelo Tumajyvänen Tuma Ribosomeja Mitokondrio Sentrioli Karkea ER Solukalvo Sileä ER Golgin laite Eläinsolu 1.

5 -5- Nukleoidi Solukalvo Ribosomit Solunseinämä Väresiima Bakteerisolu t. prokaryoottisolu 2. Solunseinämä Vakuoli Mitokondrio Peroksisomi Kloroplasti 3. Kasvisolu

6 Osa 2 Oikein/väärin-tehtävät -6- Merkitse rastilla, onko väittämä oikein O vai väärin V. Kaikissa oikein/väärin-väittämissä oikea vastaus antaa +1 p, väärä vastaus 0,5 p, tyhjä vastaus 0 p. Maksimipisteet tästä osiosta Solut käyttävät yksinkertaisia sokereita energialähteenä, kun taas monimutkaisemmat polysakkaridit käytetään solun muihin tarpeisiin. VÄÄRIN sivu 95 (2014 painos sivu 99) 3. Solukalvojen kuljettajaproteiinit toimivat tehokkaammin kuin ionikanavaproteiinit, joiden läpivirtauskapasiteetti on hyvin rajallista. VÄÄRIN sivu 173 (2014 painos sivu 177) 4. Rasvat sisältävät painoyksikköä kohti enemmän energiaa kuin hiilihydraatit. OIKEIN sivu 102 (2014 painos sivu 106) 5. Elävä solu on dynaamisessa vakaatilassa (engl. steady state), mikä merkitsee sitä, että sen kemialliset reaktiot ovat saavuttaneet tasapainotilan. VÄÄRIN sivu 12 (Solujen reaktiot pysyvät ulkopuolisen energian lähteen turvin kaukana tasapainotilasta.) 6. ATP:n avulla solu kytkee energiaa vapauttavia ja energiaa vaativia tapahtumia. O V OIKEIN sivu Ribosomaalisen RNA:n synteesi tapahtuu tumajyväsessä. OIKEIN sivu 86 (2014 painos sivu 92) 8. Elävien solujen yleisin alkuaine on vety (H). VÄÄRIN sivu Polynukleotidien kovalenttinen runko rakentuu ketjusta, jossa fostaattija sokeriryhmät vuorottelevat. OIKEIN sivu 40 ja kuva Aitokromatiini (engl. euchromatin) on tiiviimmin pakattu kuin heterokromatiini. VÄÄRIN sivu 183 (2014 painos sivu 187) Aitokromatiini ei ole niin tiivisesti pakattu kuin heterokromatiini.

7 O V 11. Kukin geeni koodaa yhtä lähetti-rna-molekyyliä ja yhtä proteiinia. VÄÄRIN sivu 185 (2014 painos sivu 189) Yksi geeni voi koodata useita erilaisia lähetti-rna-molekyylejä ja proteiineja. 12. Proteiiniin kiinnittynyt mannoosi-6-fosfaattisokeri on osoitelappu, jolla proteiini ohjautuu lysosomeihin. OIKEIN sivu 194 (2014 painos sivu 198) 13. Soluissa on satoja erilaisia aminohappoja, mutta vain 20:tä käytetään proteiinien muodostumisessa. OIKEIN sivu 51 (2014 painos sivu 53) 14. Proteiinin denaturoituessa se menettää yleensä myös toimintakykynsä. OIKEIN sivu 55 (2014 painos sivu 57) 15. Lääkeaineet usein kilpailevat substraatin kanssa entsyymiin sitoutumisesta. OIKEIN sivu 71 (2014 painos sivu 75)

8 Osa 3-7- Muut tehtävät. Vastaa vain varattuun tilaan; vastauslaatikon ulkopuolisia kuvia tai tekstiä ei hyväksytä vastaukseksi. Tämän osion vääristä vastauksista EI tule miinuspisteitä. Tehtävä 16. Lipidit ovat amfipaattisia. Selitä ja piirrä, minkälaisia rakenteita lipidit muodostavat vesiliuoksessa. (1 p) s kuva 2-19 tai lipidissä on hydrofiilinen pää ja hydrofobinen pää - rakenteet muodostuvat siten, että hydrofiiliset päät ovat yhdessä ja ovat vesiliuokseen päin, ja hydrofobiset päät yhdessä eristettynä vesiliuoksesta - miselli ja lipidikaksoiskerros Tehtävä 17. Mitkä seuraavista ovat heikkoja (H) ja mitkä vahvoja (kovalenttisia) (V) sidoksia? Rastita oikea vaihtoehto. (1,5 p) s H V a. Vetysidos [X] [ ] b. Fosfodiesterisidos [ ] [X] c. Van der Waalsin sidos [X] [ ] d. Hydrofobinen vuorovaikutus [X] [ ] e. Peptidisidos [ ] [X] f. Ionisidos [X] [ ]

9 -8- Tehtävä 18. Energiametaboliassa energiapitoisia molekyylejä hapetetaan energian saamiseksi. Kemiasta tiedämme, että aineen hapettuessa toisen aineen on pelkistyttävä. Useissa solujen hapetuspelkistysreaktioissa tuona toisena aineena on NAD+/NADH-pari, ns. elektroninkuljettaja joko hapettuneessa tai pelkistyneessä muodossa. Hyvin yksinkertaisesti esitettynä osa energiametaboliasta tapahtuu seuraavasti: ATP O 2 aerobinen solu / aerobinen tila e - NAD+ NADH NADH NAD+ glukoosi pyruvaatti laktaatti glykolyysi anaerobinen solu / anaerobinen tila ATP Kaavion mukaisesti energiantuotossa glukoosi hajotetaan pyruvaatiksi ja pelkistyneen NADH:n elektronit päätyvät aerobisissa oloissa hapelle. Kovassa rasituksessa, esim. pikajuoksussa, happea ei saada lihassoluille riittävästi, ja solu joutuu anaerobiseen tilaan. Selvitä lyhyesti, miksi anaerobinen solu toimii kuvatulla tavalla ja mitä sillä saavutetaan. (4 p) s (2014 painoksessa s ) - glykolyysin toiminnalle on välttämätöntä taata glykolyysin käyttöön tarpeeksi NAD+:aa - koska happea ei ole tarpeeksi, NADH käytetään pyruvaatin pelkistämiseen laktaatiksi (maitohappo), jolloin saadaan glykolyysin tarvitsemaa NAD+:aa - glykolyysi, ja siis energiantuotto, voi täten jatkua jonkun aikaa myös ilman happea

10 -9- Tehtävä 19. Hiiliyhdisteet sisältävät toiminnallisia ryhmiä. Yhdistä viivalla ryhmän nimi ja rakennekaava. (1,5 p) (sivu 28 ja kuva 2-4)

11 -10- Tehtävä 20. Valintakoekirjassa sanotaan mm. Solut ottavat kolesterolia verestä kolesterolia sisältävien lipoproteiinien (erityisesti LDL) endosytoosissa. Selvitä lyhyesti seuraavia lauseeseen sisältyviä asioita ja käsitteitä. (3 p) (s. 149; vuoden 2014 painoksessa s. 153) Lisäksi asiasanahakemistosta sivunumerot, joissa kolesteroli, lipoproteiini ja endosytoosi. a) kolesteroli Esim. - kolesteroli syntetisoidaan asetyyliyksiköistä, ja edelleen mevalonaatista - kolesterolia käytetään solukalvojen rakenneosana - kolesterolia voidaan varastoida soluissa kolesteroliestereinä - kolesterolista tehdään maksassa sappihappoja - kolesterolista tehdään myös steroidihormoneja Myös muita oikeita asioita voidaan esittää. b) lipoproteiini Esim. - proteiinia ja lipidejä sisältäviä hiukkasia - kuljettavat kolesterolia ja kolesteroliestereitä verenkierrossa - niitä on useaa tyyppiä, joiden kolesterolipitoisuus vaihtelee - jaotellaan tiheytensä mukaan - solunpinnan reseptori tunnistaa lipoproteiinin apolipoproteiini-osan Myös muita oikeita asioita voidaan esittää. c) endosytoosi Esim. - solunpinnan reseptori tunnistaa lipoproteiinin apolipoproteiini-osan - solukalvo kuroutuu lipoproteiinin ympärille siten, että lipoproteiini joutuu solun sisään Myös muita oikeita asioita endosytoosista voidaan esittää, kuten endosytoosin mekanismi yleisesti (ei koskien erityisesti lipoproteiineja).

12 -11- Tehtävä 21. Kuva esittää aminohappo alaniinia. Selvitä: (3 p) a) Mikä on alaniinin kemiallinen kaava? C 3 H 7 NO 2 b) Mikä on alaniinin molekyylimassa? Tarvittava taulukko seuraavalla on sivulla. Voit käyttää alla olevaa laatikkoa laskutoimitukseen. 89 Da Tämän sivun tehtäviin löytyy vastauksia kirjasta seuraavasti: - dalton (Da) s esimerkkinä glukoosin kemiallinen kaava s. 17 ja glukoosi molekyylinä s. 97 (2014 painos s. 101) - aminoryhmä esimerkkinä emäksestä s. 28 c) Matalassa ph:ssa alaniinin emäksinen aminoryhmä, toisin kuin hapan karboksyyliryhmä, on ionisaatiotilassa. Miten matala ph (<5) vaikuttaa alaniinin molekyylimassaan? Täydennä: 90 Da Matalassa ph:ssa ionisoituneen alaniinin molekyylimassa on, koska aminoryhmän ionisoituessa siihen tulee yksi protoni lisää

13 -12- H He 1,0 4,0 Li Be B C N O F Ne 6,9 9,0 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2 Na Mg Al Si P S Cl Ar 23,0 24,3 27,0 28,1 31,0 32,1 35,5 39,9 K Ca Ga Ge As Se Br Kr 39,1 40,1 69,7 72,6 74,9 79,0 79,9 83,8 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe 85,5 87,6 114,8 118,7 121,8 127,6 126,9 131,3 Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn 132,9 137,3 204,4 207,2 209, Fr Ra

14 -13- Tehtävä 22. Kerro tai piirrä, mitä vaiheita tarvitaan DNA:n transkriptiossa, jotta saadaan valmis lähetti-rna? (4 p) s (2014 painos s ) - Geneettisen informaation siirtäminen lähetti-rna:ksi, jossa on malli proteiinin aminohappojärjestykseksi - RNA-polymeraasi sitoutuu DNA:ssa promoottorialueelle - RNA-polymeraasi entsyymi muodostaa DNA:lle RNA-kopion - eukaryooteilla DNA:ssa eksoneita ja introneita, eksonit koodaavat polypeptidiä - proteiinisynteesin kannalta tarpeeton materiaali poistetaan silmukoinnilla

15 -14- Tehtävä 23. Entsyymien toiminta soluissa on tarkkaan säädeltyä. Kuvassa on esitetty kolme tapaa, joilla entsyymin toimintaa voidaan säädellä. Selitä, mitä niissä tapahtuu? (3 p) 2) Aktiivinen entsyymi 3) 1) Hormoni tai muu viesti Entsyymin esimuoto Solukalvo s. 70 ja 77 (2014 painos s. 74 ja 81) - Entsyymien toiminta riippuu molekyylien lukumäärästä 1) Entsyymin tuotto alkaa induktion laukaisemana, hormoni tai muu viestimolekyyli sitoutuu reseptoriin 2) Entsyymin esimuoto aktivoidaan kovalenttisella muutoksella 3) Entsyymiin sitoutuu inhibiittori, joka estää entsyymin toimintaa