FYSIIKAN TEHTÄVÄT LÄÄKETIETEEN VALINTAKOKEESSA 2014

Transkriptio

1 FYSIIKAN TEHTÄVÄT LÄÄKETIETEEN VALINTAKOKEESSA 014 Fysiikan tehtävissä menestyminen edellytti kaikkien lukiokurssien perusosaamista. Soveltavuutta ei tänä vuonna tehtävissä ollut ollenkaan, vaan kaikki tehtävät olivat suoraan opetussuunnitelman oppisisältöjen mukaisia. Kaikista fysiikan kursseista oli tehtäviä. Fysiikan laskut oli jätetty kokeen loppuun. Valintakokeelle tyypilliseen tapaan kokeen lopusta löytyi jälleen helpoimmat tehtävät. Väittämätehtävä 1B sisälsi seuraavia lukiokurssien aiheita: Kurssi. Lämpö. Kurssista kysyttiin liike-energiaa, potentiaalienergiaa ja työtä. Lisäksi välittämiä oli hydrostaattisesta paineesta, lämmönsiirtymismekanismeista ja lämpöopin peruslaskuista. Kurssi 3. Aallot. Aaltoliikkeen käyttäytyminen kahden aineen rajapinnassa esiintyi kahdessa väittämässä. Lisäksi fotometrian yksiköitä kysyttiin. Kurssi 4. Liikkeen lait. Tehtävissä kysyttiin Newtonin peruslakeja ja kiihtyvyyden jakamista komponentteihin. Kurssi 5. Pyöriminen ja gravitaatio. Tästä kurssista ei ollut väittämiä. Kurssi 6. Sähkö. Aiheita olivat lyijyakku, Coulombin laki sekä yksinkertainen virtapiiri vastusten rinnan kytkennällä. Kurssi 7. Sähkömagnetismi. Kysyttiin oikean käden säännön mukaista sähkövirran synnyttämää magneettikenttää. Kurssi 8. Aine ja säteily. Yksi väittämätehtävä oli aineen standardimallista ja toinen aktiivisuuden eksponentiaalisesta vähenemisestä. Tehtävä 1 oli aine ja säteilykurssin tehtävä. Tehtävä käsitteli gammahajoavan teknetium ytimen valmistamista molybdeeni-isotoopista. Teknetium on usein käytetty merkkiaine radiologisessa kuvantamisessa, joten tämä isotooppi on esiintynyt usein myös harjoitustehtävissä. Nyt tuli osata hajoamislajit sekä ymmärtää metastabiilin tilan tarkoittavan ytimen viritystilaa, jonka purkautuessa ydin emittoi gammakvantin. Lisäksi tehtävässä laskettiin aktiivisuutta, ytimien lukumäärää ja näiden eksponentiaalista vähenemistä. Tämä eksponentiaalinen väheneminen onkin ollut valintakokeen kestosuosikki esiintyen lähes vuosittain. Tehtävä 13 liittyi kurssiin 4 liikkeen lait. Tehtävässä luettiin kuvaajalta suurin arvo sekä graafisella integroinnilla määritettiin voiman impulssia. B-kohdassa laskettiin impulssiperiaatteella loppunopeutta. Tehtävässä tuli olla tarkkana liikemäärän muutoksen kanssa ja huomata, että liikkeen suunta vaihtuu. Tehtävässä 14 laskettiin ensin kemiaa sivuten konsentraatiota, mutta sen jälkeen rasvapisaran vapaata sedimentaatiota sekä sentrifugointia. Tehtävä oli kuin suoraan vanhasta valintakoekirja Galenoksesta, joten b ja c kohdissa tarvittavat nopeuden kaavat sai suoraan kaavaliitteestä. Toki nopeuden kaavojen johtaminen voimayhtälöistä on peruslaskua kursseista 4 liikkeen lait sekä sentrifugoinnin osalta kurssista 5 pyöriminen ja gravitaatio. Tehtävä 15 oli helppo peruslasku painosta sekä voimayhtälöistä Newtonin II lain mukaan. Tehtävä 16 liittyi voimaan ja voiman momenttiin. Tehtävässä laskettiin momentin avulla hauislihas tehtävää. Vastaava tehtävä löytyy lähes joka lukiokirjasta esimerkkinä. Tehtävässä 17 laskettiin ideaalikaasulakien mukaan. Ideaalikaasulait käsitellään kurssissa lämpö (sekä kemiassa).

2 KEMIAN TEHTÄVÄT LÄÄKETIETEEN VALINTAKOKEESSA 014 Kemian osio oli selvästi viimevuotista helpompi. Tehtävät olivat monipuolisia, ja laskujen osuus oli viime vuodesta poiketen merkittävä. Myös kemian pisteiden (36 pistettä tehtävistä + 10 kemian monivalinnoista) osuus kokonaispisteistä (18) oli normaali, viime vuonnahan koe oli selvästi fysiikkapainotteinen. Vaikka varsinaista erillistä aineistoa ei ollut, kolmessa kemian tehtävässä tehtävänannon yhteydessä annettu pitkä teoriateksti oli merkittävässä osassa tehtävien ratkaisussa. Kemian monivalinnoissa (tehtävä 1C) ei ollut oheisaineistoa, vaan ne pohjautuivat puhtaasti lukioteoriaan. Kysymykset testasivat sekä happojen ja emästen perusteiden että happamoitumisen ja rehevöitymisen ympäristökemian tuntemusta. Jälkimmäisissä asioissa biologian ympäristöekologian (BI3) kurssin osaaminen oli keskeisessä roolissa. Orgaaninen kemia on ollut pääsykokeessa lähes joka vuosi esillä ja tänäkin vuonna orgaanisesta kemiasta oli odotetusti tehtävä (tehtävä ). Tehtävätyyppi oli pääsykokeessa uusi, mutta kyseessä oli ylioppilaskirjoituksista ja Valmennuskeskuksen harjoituskokeista tuttu reaktioketjutehtävä, jossa piti lähtöyhdisteestä ja annetuista reaktiotyypeistä päätellä, millaisia yhdisteitä syntyy. Perusreaktiotyypit (substituutio, eliminaatio, additio) olivat keskeisiä, lisäksi kysyttiin esteröitymistä ja sekundäärisen alkoholin hapettumista ketoniksi. Osassa additioreaktioita tuli hallita Markovnikovin sääntö. Spektroskooppiset tutkimusmenetelmät olivat esillä kahdessa kemian tehtävässä. Tehtävässä 8 esiteltiin kolmiulotteisen rakenteen tutkimista ympyräpolarisoidun valon avulla ns. dikroismispektroskopialla. Teoriaa ei esitetä lukiokirjoissa, mutta pitkässä johdannossa oli selostettu kaikki tarpeellinen vaadittua laskukaavaa ja sen käyttöesimerkkiä myöten. a-kohdassa piti laskea proteiinin aminohappojen määrä. Tulos saatiin suoraan annettuun kaavaan arvoja sijoittamalla, vaikeutta aiheutti oikean yksikön pyörittäminen. b-kohdan lasku oli työläämpi, ja siinä piti päättelemällä ja kaavaa muokkaamalla saada oikea kaava, jotta voitiin ratkaista proteiinin alfakierteen ja satunnaisvyyhdin osuudet. Tehtävä 9 oli biokemian tehtävä, joista kemiaan liittyvät 9a ja 9b olivat ph-laskuja sekä 9d elimistön hiilihappopuskurin teoriaa. Biologiaan liittyvät kohdat 9c, 9e ja 9f (aineiden kuljetus elimistössä, aineenvaihdunta). Laskuista 9a oli ph-muunnos ja 9b puskuriliuoskaavaan sijoitus. Tiedekunnan alustavassa mallivastauksessa ovat merkitsevät numerot väärin, molemmissa tehtävissä vastaus tulisi antaa kahdella merkitsevällä numerolla (logaritmisissa yksiköissä, kuten ph ja pka, vain desimaaliosan numerot ovat merkitseviä). Tehtävä 10 perustui myös spektroskopiaan, nyt tutumpaan spektrofotometriaan. Avainasia helpohkossa tehtävässä oli tehtävänannossakin mainittu absorbanssin ja näytteen konsentraation suoraan verrannollisuus. Taulukosta luettiin standardisuoran kulmakerroin ja sen avulla määritettiin annetusta absorbanssista näyteliuoksen tilavuus, josta saadaan hemoglobiinin konsentraatio. Tehtävä 11 oli tehtävän 8 ohella kokeen vaativin kemian tehtävä pitkän ja paljon aineistoa sisältävän tehtävänannon vuoksi. a-kohdassa tehtiin kompleksometrinen titraus, jolla selvitettiin näytteen Ca + - ja Mg + - ionien massat. Itse laskut olivat titraustehtävien tapaan peruskonsentraatiopyörittelyjä, mutta vaikeutta lisäsi tehtävänannossa annettujen lukuarvojen suuri määrä sekä tehtävässä käytetty lukiokirjoissa varsin vähän esillä ollut takaisintitraus-menetelmä, jossa ensin lisätään liuokseen ylimäärä ainetta, reagoimatta jäänyt aine titrataan ja reagoineen aineen määrä lasketaan erotuksena. Toisaalta tapa oli monille tuttu viime vuoden pääsykokeesta (tehtävä 9). b-kohta oli suolahapon ph-lasku, jossa piti lähinnä olla tarkkana massaprosenttisuuden kanssa. Tehtävä 17 oli helppo kaasulasku (myös fysiikan aihealue siis), jossa laskettiin happikaasun riittävyyttä eri paineissa. Tehtävässä piti tajuta, että happikaasu on samassa lämpötilassa pullossa ja happinaamarissa, jolloin tapahtuu isoterminen eli vakiolämpötilainen tilanmuutos, jolle p 1V 1 = p V.

3 BIOLOGIAN TEHTÄVÄT LÄÄKETIETEEN VALINTAKOKEESSA 014 Kevään 014 koe erosi jälleen kerran merkittävästi edellisen kevään kokeesta ja sai varmasti osan hakijoista hämilleen. Kokeessa ei ollut laajaa aineistoa, kuten edellisenä vuonna ja tehtävät olivat selkeästi suoralinjaisempia. Tehtävä 1 oli monivalintatehtävä, joka oli jaettu alaosiin A C niin, että osio 1A käsitti biologiaan, osio 1B fysiikkaan ja osio 1C kemiaan liittyviä tehtäviä. Jokainen alaosio (A C) oli 10 pisteen arvoinen, joten tehtävästä sai kokonaisuudessaan 30 pistettä. Väärästä valinnasta ja vastaamatta jättämisestä meni molemmista -0,5 pistettä, joten jos valintakokeessa oli aikaa, kannatti tähän tehtävään edes yrittää vastata. Tehtävässä 1Aa oli kaksi virheitä sisältävää kuvaa hormonaalisesta viestinnästä ja tähän liittyviä väittämiä. Väittämät 1. ja 5. olivat pääteltävissä helposti oikeaksi lukiokirjasarjojen avulla. Nämä väittämät käsittelevät aivolisäkkeen hormonieritystä sekä siihen liittyvää negatiivista palautesäätelyä. Myös väittämät 6. ja 11. ovat helpohkoja, sillä lukiokirjasarjoissa mainitaan hormonien kulkeutuminen kohdekudoksiin verenkierron välityksellä. Väittämä. sen sijaan oli hieman hankalampi, sillä tehtävään liittyvissä kuvissa mainittiin olevan virheitä. Tällöin hakija saattoi miettiä, että onko FSH glykoproteiini vai ei. Tämä asia ei myöskään selviä kaikista lukiokirjasarjoista. Aivolisäkkeen etulohkon tuottamat hormonit sisältävät proteiini- /peptidikomponentin, joten niiden reseptorit sijaitsevat solukalvolla. Tällöin tieto hormonin sitoutumisesta reseptoriinsa välittyy solun sisään erilaisten signaalireittien avulla ja signaalireiteissä on toisiolähettejä. Väittämän. oikeellisuudesta seuraa siis väittämän 3. oikeellisuus. Väittämät 7. ja 8. liittyvät myös hormonien reseptoreihin, mutta tässä tapauksessa kyseessä on rasvaliukoinen hormoni, jonka reseptori sijaitsee solun sisällä ja biologiset vaikutukset syntyvät, kun reseptori-hormoni-kompleksi sitoutuu kohdegeeniensä säätelyalueille. Väittämä 4. osoittautuu vääräksi, koska testosteronin tuotantoa stimuloiva hormoni ei ole FSH. Väittämässä 9. tulee muistaa, että karkeassa solulimakalvostossa (=RER) syntetisoidaan proteiineja ja progesteroni ei ole proteiini-/peptidihormoni. Alaosiossa 1Ab- ja c-kohdat liittyivät perinnöllisyyteen ja risteytystehtäviin. Lisäksi kohta d liittyi kasvien jalostukseen sekä kohta e kasvisolujen aineenvaihduntaan. 1Af ja g olivat solusyklitehtäviä, jotka olivat pääteltävissä lukiokirjasarjojen avulla. Näistä tehtävä g kannatti ratkaista poissulkemalla vaihtoehtoja. Solun mitoottinen jakautumisvaihe (M) on kestoltaan lyhin, joten tässä kuvassa sitä vastaa sektori c. G1-vaihe tulee jakautumisvaiheen jälkeen, joten sitä vastaa sektori d. Lukiokirjasarjoissa solun jakautumiseen lasketaan kuuluvan neljä vaihetta: profaasi (=esivaihe), metafaasi (=keskivaihe), anafaasi (=jälkivaihe) ja telofaasi (=loppuvaihe). Kohdassa g etsittiin siis soluja, jotka ovat metafaasissa tai anafaasissa. Tällöin tumakotelo on siis jo hajonnut ja kromosomit näkyvät kahden kromatidin muodostamina rakenteina. Kaikki kromosomit ovat asettuneet jakotasoon sukkularihmojen avulla niin, että sisarsentromeerit ovat jakotason kummallakin puolella. Anafaasissa sisarkromatidit irtoavat ja erkanevat toisistaan, kun sukkularihmat liikuttavat niitä kohti vastakkaisia napoja. Jos sisarkromatidit ovat saavuttaneet napansa, tumakotelo on alkanut rakentua tai kromosomien kromatidien kierteisyys on alkanut purkautua, ollaan jo telofaasivaiheessa. Kohta g kannattaa ratkaista poissulkemalla vaihtoehtoja. Ensinnäkin vaihtoehdoissa on ainoastaan kuvat A- G, joten H- ja I-kuvia ei kannata lainkaan tarkastella. Seuraavaksi voidaan päätyä oikeaan ratkaisuun usealla eri tavalla. Yksi mahdollinen tapa on huomata, että C-kuva esittää todennäköisesti munasolun meioosia, jossa ensimmäinen jako on tapahtunut loppuun ja toinen jakautuminen on pysähtynyt metafaasi-vaiheeseen. Tähän viittaisi solun ulkopuolella oleva jäännöskappale (=polar body). Tällöin päätyy heti oikeaan vastaukseen, sillä C-kuva löytyy ainoastaan vaihtoehdosta 39. Toinen

4 vaihtoehto on lähteä liikkeelle D-kuvasta, joka esittää profaasivaiheessa olevaa solua. Tällöinkin päätyy nopeasti oikeaan ratkaisuun, sillä vaihtoehto 39 on ainoa, jossa ei ole D-kuvaa. Tehtävä 3 liittyi ihmisen biologiaan ja tarkemmin rajattuna ruuansulatukseen. Tässä tehtävässä oli varmasti useita kohtia, joissa lukiokirjasarjat saattavat erota toisistaan. Tällöin yli lukiotason menevä tieto on varmasti auttanut hakijaa, koska valintakokeessa ei ollut aineistoa mukana. A-kohdassa kysyttiin mihin solu tarvitsee E- ja B-ryhmän vitamiineja. E-ryhmän vitamiinit ovat rasvaliukoisia vitamiineja ja niillä on erittäin keskeinen merkitys rasvaliukoisten rakenteiden kuten biologisten kalvojen hapettumisen suojaamisessa eli ne ovat antioksidantteja. B-ryhmän vitamiinit sen sijaan ovat vesiliukoisia ja niitä tarvitaan mm. solun aineenvaihdunnassa toimivissa entsyymeissä osina (=koentsyymeinä). Esimerkiksi soluhengityksessä keskeinen NAD+ sisältää niasiinia, joka on B3- vitamiini. B-kohdassa piti mainita neljä tapahtumaa, joita parasympaattinen hermosto stimuloi energiapatukan syömisen jälkeen. Parasympaattinen hermosto lisää juoksevan eli seroosin syljen eritystä, joka sisältää hiilihydraattien pilkkoutumiseen tarvittavaa amylaasientsyymiä. Lisäksi se lisää muidenkin ruuansulatuskanavan nesteiden erittymistä eli maha-, haima- ja sappinesteen eritys lisääntyy. Vastausanalyysissa oli mainittu myös peristaltiikan eli mahasuolikanavan liikkeen lisääntyminen sekä verenkierron vilkastuminen. C-kohta vastattiin optiselle lomakkeelle niin, että rastittiin KYLLÄ/EI-vaihtoehto niiden yhdisteiden kohdalle, joita maksa pystyy/ei pysty tuottamaan energiapatukan sisältämistä ravintoaineista. Maksa pystyy tuottamaan ketoaineita, triglyserideja, kolesterolia, lipoproteiineja, ureaa ja fibrinogeenia. Maksa ei pysty tuottamaan muita taulukon yhdisteitä ja nämä voidaan jaotella hormoneihin, entsyymeihin sekä ravintoaineisiin ja muihin aineisiin. Hormoneista: insuliinia ja glukagonia tuottaa haima, erytropoeitiinia (EPO) munuaiset, glukokortikoideja lisämunuaisen kuorikerros, gastriinia mahanportin soppi ja pohjukaissuolen alku, melatoniinia käpyrauhanen, oksitosiinia hypotalamuksen alueella sijaitsevan solut, adrenaliinia (myös välittäjäaine) lisämunuaisen ydin, somatotropiinia aivolisäkkeen etulohko ja kolekystokiniinia ohutsuolen limakalvo. Maksa ei myöskään tuota seuraavia ruuansulatukseen osallistuvia entsyymejä (suluissa erityspaikka): amylaasia (sylki ja haimaneste), pepsiiniä (mahaneste) ja laktaasia (ohutsuolen limakalvo). Ravintoaineista ja muista aineista voidaan todeta, että tärkkelys on kasvien varastopolysakkaridi, kun taas glykogeeni olisi maksassa tuotettu varastopolysakkaridi. Sakkaroosi, laktoosi ja maltoosi ovat disakkarideja, jotka pilkkoutuvat ruuansulatuskanavassa sakkaraasientsyymin vaikutuksesta monosakkarideiksi. Sakkaroosi on myös ns. tavallinen sokeri, joten sitä ei tuoteta maksassa. Fruktoosi on monosakkaridi, jota syntyy esimerkiksi sakkaroosin pilkkoutuessa. Ihmisellä maksa voi edelleen syntetisoida fruktoosia liittämällä siihen fosfaattia, mutta maksa ei siis tuota fruktoosia. Tehtävä 4 liittyi myös ihmisen biologiaan ja tarkemmin ottaen hengitykseen. Tehtävässä piti mainita tahdosta riippumattomat tekijät ja mekanismit, jolla hengitystehokkuutta säädellään. Aiheen käsittely eroaa melko huomattavasti eri lukiokirjasarjojen välillä, joten tässäkin tehtävässä yli lukiotason menevästä tiedosta oli hyötyä. Useat elintoimintoja säätelevät keskukset sijaitsevat aivorungon alueella. Keuhkotuuletusta säätelee hengityskeskus, joka sijaitsee ydinjatkeessa ja avustavia osia aivosillassa. Aivokuori stimuloi hengityskeskusta jo ennen lihastyön aloitusta ja myös lihastyön aikana (valmistaa lihaksia tulevaan happimenekkiin). Aivokuorelta lihaksiin menevistä signaaleista osa kulkee hengityskeskukseen. Lihastyön aikana lihaksista, jänteistä ja nivelistä (proprioseptorit) lähtee hengityskeskusta aktivoivia signaaleja. Sympaattinen hermosto vaikuttaa adrenaliinin kautta hengityskeskukseen stimuloivasti (esim. kipu, stressi ja voimakkaat tunteet). Hengityksen humoraalinen säätely tapahtuu hiilidioksidin, vety-ionien ja hapen avulla (hapella heikko vaikutus). Hengityskeskuksessa sijaitsee alue, joka reagoi herkästi CO - ja H + - muutoksille. Kun näiden pitoisuudet nousevat, keskushermostosta lähtee hengitystä stimuloivia impulsseja hengityslihaksiin.

5 Kaulavaltimon haarautumiskohdassa sekä aortan kaaressa sijaitsee reseptoreita, jotka tarkkailevat valtimoveren O - ja CO -pitoisuutta. Mikäli O -pitoisuus laskee tai CO -pitoisuus kasvaa, reseptoreista lähtee hengitystä tehostavia impulsseja hengityskeskukseen. Myös lämpötilan nousu stimuloi suoraan hengityskeskusta. Tehtävä 5 käsitteli hammasta. A-kohdassa oli hampaan rakenteesta nimettävä 4 osaa, joista jokainen oli 0,5 pisteen arvoinen. Nämä olivat lukiokirjasarjojen perusteella ratkaistavissa. Tehtävä 6 liittyi hermoimpulssin siirtymiseen synapsiraon yli ja sen aiheuttamiin muutoksiin vastaanottajasoluissa. Tässä tehtävässä lukiokirjasarjojen erot varmasti taas korostuivat ja yli lukiotason menevästä tiedosta oli ehdottomasti hyötyä hakijalle! Tehtävästä 6 teki haasteellisen myös se, että vastaustila oli vastausanalyysissa mainittuihin asiakohtiin verrattuna hyvin pieni. Tässä tehtävässä hakijan tuli siis pystyä vastaamaan lyhyesti ja ytimekkäästi sekä vain siihen mitä kysyttiin. Kannatti siis lähteä suoraan liikkeelle välittäjäaineen vapautumisesta synapsirakoon eikä suinkaan tarinoida siitä, mitä tapahtuu hermosolussa ennen välittäjäaineen vapautumista. Vastausanalyysin kohdat 4., 7. ja 8. puuttuivat varmasti useilta hakijoilta, koska näiden käsittely jää lukiokirjasarjoissa selkeästi vähemmälle ja toisaalta tehtävänannon perusteella etenkin kohta 8. oli haastava keksiä. Kohdassa 4. mainittu Na+/K+-ATPaasi on hyvin keskeinen ionipumppu elimistön kaikissa soluissa, mutta tätä ei käsitellä kaikissa lukiokirjasarjoissa. Valintakokeeseen oli pitkästä aikaa otettu myös lihaksia mukaan. Tehtävässä 7 piti tietää taulukossa mainituille anatomiselle rakenteille tyypillinen lihaskudostyyppi. Tässä tehtävässä oikeasta vastauksesta sai 0,5 pistettä ja väärästä vastauksesta -0,5 pistettä. Vastaamatta jättäminen tuotti 0 pistettä, joten hakijan kannatti vastata niihin kohtiin, joista oli ehdottoman varma. Taulukossa on useita selkeitä anatomisia rakenteita, kuten hauislihas, sydämen seinämä ja epäkäslihas. Nämä ovat pääteltävissä lukiotietojen perusteella. Toisaalta taulukosta löytyy myös muutama haasteellinen rakenne, kuten pallea, ruokatorven yläosa ja ihokarvan kohottajalihas, joita ei välttämättä kaikissa kirjasarjoissa ole käsitelty. Mukaan oli otettu myös hiussuoni, joka ei sisällä lainkaan lihassoluja!