EPIONEN Biologia 2015

Transkriptio

1 EPIONEN Biologia

2 Epione Valmennus Ensimmäinen painos. Tämän teoksen kopioiminen ilman lupaa on tekijänoikeuslain euslain mukaan kielletty. ISBN Painopaikka: Kopijyvä Oy, Kuopio 2014 Tämän teoksen painamiseen käytetty paperi on saanut Pohjoismaisen ympäristömerkin. 2

3 Sisällysluettelo Esipuhe ja käyttöohje Solu Soluelimet Tuma Ribosomit Solulimakalvosto Golgin laite Lysosomit Mitokondriot Peroksisomit Solun tukiranka Mikrotubulukset Mikrofilamentit (aktiinifilamentit) Välikokoiset filamentit Solukalvo ja aineiden kuljetus kalvon yli Solukalvo Aineiden kulku solukalvon läpi Solukalvon ionikanavat Passiivinen diffuusio ja osmoosi Ionikanavat Fasilitoitunut eli avustettu kuljetus Aktiivinen kuljetus Endosytoosi Geenistä proteiiniksi Geneettinen koodi Proteiinisynteesi DNA:n pakkaaminen Transkriptio ja translaatio Proteiinisynteesin säätelystä Solun kasvu ja jakaantuminen Mitoosi Solu ja perinnöllisyys Sukusolut syntyvät meioosilla Alleelit ja periytyminen Linkittyneet geenit Risteytystehtävistä Syöpä ja mutaatiot Solun aineenvaihdunta Johdanto energia-aineenvaihduntaan ATP (adenosiinitrifosfaatti) Hapetus-pelkistysreaktiot ja soluhengitys Asetyylikoentsyymi-A Oksidatiivinen fosforylaatio: elektronit hapelle, ADP ATP:ksi Glukoosi on solujen keskeinen energianlähde Kertaus: energiaa glukoosista Rasvahapot hapettuvat oksidaatiossa ***Solujen lipidisynteesi ***Redokskoentsyymeistä Solun sähköiset ominaisuudet ja solujen välinen viestintä Lepopotentiaali Aktiopotentiaali Solujen kommunikaatio Reseptorit Endokriininen viestintä Parakriininen viestintä Synaptinen viestintä

4 4.3.5 Toisiolähetit Elimistön tiedonvälitysmenetelmät Hormonit Kudoshormonit Hormoneja tuottavat elimet Hypotalamus ja aivolisäke Käpylisäke Kilpirauhanen Lisäkilpirauhaset Kalsiumtasapainon säätely Lisämunuaiset Haima Sukupuolihormonit Kudokset Epiteelikudos Tukikudos Sidekudos Rasvakudos Rustokudos Luukudos Hermokudos Hermosolun sähköinen toiminta Lihaskudos Poikkijuovainen lihaskudos (luustolihakset) Sileä lihaskudos Sydänlihaskudos Nivelet Veri Punasolut Veriryhmät Valkosolut Verihiutaleet Veren hyytyminen Plasma Iho Ihon kerrokset Ihon rauhaset ja sarveisrakenteet Iho suojana Elimistön puolustusreaktiot Taudinaiheuttajat Puolustusmekanismit Luonnollinen immuniteetti Hankittu immuniteetti Lymfaattisen järjestelmän elimet Komplementtireaktio Virusinfektio *** Kemialliset uhkatekijät *** Hapettuminen, pelkistyminen ja hydrolyysi *** Konjugoituminen Hermosto Keskushermosto Selkäydin Aivot Aivo- ja selkäydinkalvot Aivo-selkäydinneste Ääreishermosto ***Aivohermot Selkäydinhermot Motoriset toiminnot Aivorungon ja selkäytimen liikehermosolut

5 9.3.2 Lihasheijaste *** Kortikospinaalirata ja kortikobulbaarirata *** Muut liikeradat Pikkuaivot Autonominen hermosto Sympatikotonus Parasympatikotonus Aistit ***Aistinradat Projektioalueet Ihon aistit Kipu Asento- ja liikeaisti Kemialliset aistit Kuuloaisti Näköaisti Muisti ja oppiminen Työmuisti Säilömuisti Muistihäiriöistä Verenkierto Sydän Sydänlihaksen supistuminen Sydämen toimintakierto *** EKG Verisuonet Ison verenkierron valtimot Ison verenkierron laskimot Iholaskimot Laskimoiden verenkierto Pienen verenkierron verisuonet Hiussuonien verenvirtaus Nesteen liikkeet kapillaarin ja soluvälinesteen välillä Veren virtaus ja verenpaine *** Verenpaineen mittaaminen Verenkierron säätely *** Aivojen verenkierto Sokki ja pyörtyminen Hengitys Hengitystiet Keuhkotuuletus Hengityslihakset Hengityselinten paineet *** Hengitystilavuudet Keuhkorakkuloiden tuuletus Kaasujen vaihtuminen keuhkorakkuloissa Hapen kulku keuhkoista kudoksiin Verenpunan hapenkuljetus Hiilidioksidin kulku kudoksista keuhkoihin *** Hengitysosamäärä Hengityksen säätely Ruuansulatus Suuontelo, nielu ja ruokatorvi Mahalaukku Mahanesteen eritys Maksa Maksan suonet Sappitiet Haima Ohutsuoli

6 12.6 Paksusuoli Vatsakalvonontelo Ruuansulatuskanavan mikrobit Imeytyminen Hiilihydraatit Valkuaisaineet Rasva-aineet Vesi ja suolat Vitamiinit Virtsaneritys Munuaiset Nefroni Virtsanmuodostus Urea Virtsan väkevyyden säätely Virtsan koostumus Virtsan erityksen säätely Virtsatiet *** Solu ja ympäröivät nestetilat *** Nestetilojen mittaus Elimistön nestetilojen koostumus Neste- ja ionitasapaino ADH ja RAA-järjestelmä Nestetasapainoon vaikuttavat ionit Homeostaasi *** Happo-emästasapaino Vetyionien lähteet Säätelymekanismit Kemialliset puskurijärjestelmät Säätely hengityksen avulla Säätely munuaisten avulla Häiriötilat Kompensaatiomekanismit Energiatasapaino Yleisesti metaboliasta Glukoosiaineenvaihdunta Lipidiaineenvaihdunta Typpiaineenvaihdunta Nukleotidien katabolia Ravintoaineiden muuntuminen toisikseen Lyhytkestoinen anabolinen tila Lyhytkestoinen katabolinen tila Aliravitsemus Ihmisen biologia Mies Siittiöiden tuotanto Siittiötuotannon hormonaalinen säätely Miehen sukupuolihormonien toiminta Nainen Kuukautiskierto Hormonierityksen säätely Hormonaalinen ehkäisy Hedelmöitys ja alkionkehitys Alkiorakkulasta alkioksi Istukka Sikiön verenkierto kohdussa ja syntymänjälkeiset muutokset Raskaus ja synnytys Sikiön kehitys ja sikiötutkimukset Synnytys Muutoksia elämänkaaren eri vaiheissa

7 Murrosiän hormonaaliset muutokset naisella Ihmisen vanhetessa elimistö kohtaa monenlaisia muutoksia: Vanhenemisen teorioista Bioteknologia Geenitekniikan menetelmiä Muuntogeeniset organismit Geenin siirtomenetelmät Kloonaus DNA-tunnisteet Entsyymit Eliömaailma Biologia tieteenä Elämän ominaisuudet Elämän perusedellytykset Eliömaailman luokittelu Biologinen tutkimus Luonnon monimuotoisuus Ekosysteemien monimuotoisuus Lajimonimuotoisuus Lajinsisäinen eli geneettinen monimuotoisuus Eläinten käyttäytyminen monimuotoisuuden ilmentäjänä Evoluutio Eliöiden lisääntyminen Evoluutiovoimat Evoluution tutkiminen Elämän syntyvaiheet Maapallon synty Elämän alkuaika eli prekambrinen aika Elämän vanha-aika eli paleotsooinen aika Elämän keskiaika eli mesotsooinen aika Elämän uusi aika eli kenotsooinen aika Eliökunta Alkueliöt Sienet Eläimet Kasvit Fotosynteesi Eliöiden ja ympäristön vuorovaikutus Eliöiden sopeutuminen ympäristöönsä Sukkessio muutoksia ekosysteemin lajistossa Populaatiot Lajien väliset suhteet Ekosysteemien rakenne ja toiminta Ympäristöekologia Ekologinen tutkimus Monimuotoisuuden merkitys Biologisen monimuotoisuuden väheneminen ja suojelu Ympäristöongelmat Rehevöityminen Happamoituminen Ympäristömyrkyt Säteily Otsoni Ilmastonmuutos Suomen ekosysteemit Metsät Suot Järvet Itämeri Kaupunkiluonto

8 21.5 Kestävä kehitys Tuotanto Kulutus Jätehuolto Mikrobit Bakteerit Gramvärjäys Bakteerien jaottelu oma- ja toisenvaraisiin lajeihin Bakteerien lisääntyminen ja perinnöllinen muuntelu Arkit Hiiva- ja homesienet Alkueliöt Malaria Virukset Virusten lisääntyminen HIV Rokotukset Allergiamekanismit Liitteet Tärkeimmät hormonit Käsitekarttoja Harjoitustehtävät Perustehtävät Solubiologia Perinnöllisyystehtäviä Kudokset, iho Immuunipuolustus Hermosto ja aistit Hengitys Verenkierto Ruuansulatus Virtsaneritys Hormonit Energiatasapaino Happo- emästasapaino Genetiikka Eliömaailma, ympäristöekologia, mikrobit Monivalinnat Potilastapauksia ja soveltavia tehtäviä Vastaukset Perustehtävät Solubiologia Perinnöllisyystehtäviä Kudokset, iho Immuunipuolustus Hermosto ja aistit Hengitys Verenkierto Ruuansulatus Virtsaneritys Hormonit Energiatasapaino Happo-emästasapaino Genetiikka Eliömaailma, ympäristöekologia, mikrobit Monivalinnat Potilastapauksia ja soveltavia tehtäviä

9 Esipuhe ja käyttöohje Tervetuloa opiskelemaan biologiaa! Vuoden 2015 painoksen myötä Epionen kirjasarja käsittää koko lukion opetussuunnitelman mukaisen biologian, fysiikan ja kemian oppimäärän. Uudistuksen myötä sarja soveltuu paitsi lääketieteen pääsykokeeseen valmistautumiseen myös yo-kirjoituksiin kertaamiseen. Lääketieteen alojen pääsykokeessa vaadittava biologian osaamisen taso on vaativa. Perusasioiden lisäksi tietoja on osattava soveltaa, yhdistellä ja integroida fysiikan ja kemian osaamiseen. Tämä kirja on apunasi sekä biologian perusteiden hallinnassa että kokonaisuuksien hahmottamisessa. Pääsykoevaatimuksissa biologian osuus on määritelty varsin epätarkasti pohjautumaan lukion opetussuunnitelmaan. Jokainen lukion kirjasarja on päätynyt hieman eri lopputulokseen käsiteltävistä asioista: kirjasarjojen välillä on eroja. Epionen biologian kirjan ei ole tarkoitus olla toisinto lukion kirjoista. Epionen kirja käsittää kaikki lukion oppimäärän biologian aihealueet vaikeimpiin osa-alueisiin keskityen. Pääpaino on solu- ja molekyylibiologiassa, genetiikassa ja ihmisen fysiologiassa. Eläin-, kasvi, - ja eliömaailmasta kirjassa on tiivistelmät tärkeimmistä asioista. Laajoja kokonaisuuksia on vaikea hallita ainoastaan ulkoa opettelemalla, jäsentämättä asiaan liittyviä muita ilmiöitä. Tällainen metodi ei toimi pitkällä tähtäimellä, vaan on väsyttävää ja johtaa pinnalliseen oppimiseen. Suosittelemme lämpimästi käsitekarttojen tekoa. Karttojen avulla suuremmat kokonaisuudet ja asioiden väliset yhteydet jäävät helpommin mieleesi. Kartan tekemisessä on monia etuja; joudut muokkaamaan ja tiivistämään lukemaasi tekstiä, löydät ydinasiat, näet helposti asioiden väliset suhteet ja pystyt kontrolloimaan oppimistasi. Vaikka karttojen tekeminen ottaa oman aikansa, on niiden avulla kertaaminen nopeaa! Kappaleiden lopussa on käsitekontrolleja joihin on kysymysten muodossa koottu käydyn teorian tärkeimmät kokonaisuudet. Käsitekontrollien avulla voit varmentaa, että olet sisäistänyt kunkin kappaleen avainasiat. Kirjan lopussa on perus- ja soveltavia tehtäviä, sekä potilastapauksia. Myös biologiassa tehtävien tekemiseen kannattaa käyttää aikaa, sillä kuten kemiassa ja fysiikassa: tekemällä oppii. Älä aliarvioi biologian oppimäärän omaksumisen haastavuutta! Tiedon omaksumisen ja pitkäkestoiseen muistiin tallentumisen tueksi Biologia 2015-kirja sisältää myös lukion oppimäärää syventävää tietoa. Harrastuneisuus lisää menestyksen mahdollisuuksia sekä yo-kirjoituksissa että lääketieteen pääsykokeessa, siksi suosittelemme myös syventävää tietoa sisältävien kokonaisuuksien läpikäymistä. Kappaleet ja tehtävät, jotka ylittävät lukion oppimäärän on merkitty kolmella tähdellä (***). Näistä aiheista on kyllä menneinä vuosina ollut myös pääsykoetehtäviä, joten rajanveto vaadittavien asioiden suhteen on häilyvää. Kannattaa varautua hyvin ja opiskella myös perusasioiden ulkopuolelle meneviä aiheita, tämä kirja auttaa siinäkin. Kehitämme kirjasarjaamme jatkuvasti ja otamme mielellämme vastaan palautetta ja parannusehdotuksia osoitteessa: paivi.turunen@epione.fi Työn iloa! Epione Valmennus 9