Esipuhe. Morjesta! Elikkä ei muuta kuin opiskelun iloa! Valaiskoot bioluminesenssit kiiltomadot tietäsi biologian kivikkoisella polulla.

Samankaltaiset tiedostot
Eliömaailma. BI1 Elämä ja evoluutio Leena Kangas-Järviluoma

Lisääntyminen. BI1 Elämä ja evoluutio Leena kangas-järviluoma

2.1 Solun rakenne - Lisämateriaalit

Eliökunnan kehitys. BI1 Eliömaailma Leena Kangas-Järviluoma

Evoluutio. BI Elämä ja evoluutio Leena Kangas-Järviluoma

Tehtävät Lukuun 15. Symbioosi 1. Tehtävä 1. Eliökunnan kehitys - vedestä maalle siirtyminen

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 2. Solun perusrakenne

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Bioteknologia BI5. Mikrobit

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

Luku 21. Evoluution perusteet

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 8. Solut tarvitsevat energiaa

BIOS 1 ja OPS 2016 OPS Biologian opetussuunnitelma Opetuksen tavoitteet

III Perinnöllisyystieteen perusteita

BIOLOGIA 1. kurssi 7. luokka

Mikrobiryhmät. Bakteeriviljelmät

Mitä (biologinen) evoluutio on?

Steven Kelly & Mia+Janne

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita. BI2 III Perinnöllisyystieteen perusteita 9. Solut lisääntyvät jakautumalla

Kaikki eläimet täyttävät alla olevat seitsemän elämälle välttämätöntä ehtoa: 2. Hengittäminen Voi ottaa sisään ja poistaa kehostaan kaasuja

Mikä on elollista ja mikä on elotonta? Elollinen tietenkin elää ja eloton ei elä. Pitäisikö tätä miettiä tarkemmin?

5.7 Biologia Perusopetus Opetuksen tavoitteet Valinnaiset kurssit 1. Elämä ja evoluutio (bi1) 2. Ekosysteemit ja ympäristönsuojelu (bi2)

Metsäpatologian laboratorio tuhotutkimuksen apuna. Metsätaimitarhapäivät Anne Uimari

Näin käytät oppikirjaa

Tunnin sisältö. 1. Eliömaailman luokittelu 2. Populaatio ja sen ominaisuudet 3. Lajien väliset vuorovaikutukset

Pakolliset kurssit (OL PDDLOPD%,,

Meripihka. Trilobiitti. 1. Fossiilit. Hominidin kallo. Kivettynyt metsä. Ramses Suuri. Jäätynyt mammutti. Jäämies

BIOLOGIA. Aihekokonaisuudet. Biologian opetuksessa huomioidaan erityisesti seuraavat aihekokonaisuudet: kestävä kehitys teknologia ja yhteiskunta

5.7 Biologia. Opetuksen tavoitteet

5.7. Biologia. Opetuksen tavoitteet

Opettaja: Mika Sipura

Tarkastele kuvaa, muistele matematiikan oppejasi, täytä tekstin aukot ja vastaa kysymyksiin.

6.5 Biologia. Opetuksen tavoitteet

Kurssin suorittaminen

Biologian kokeellisuuteen liittyvä pienimuotoinen tutkimus tai projekti. Kurssia ei suositella itsenäisesti suoritettavaksi.

Geenitekniikan perusmenetelmät

SIMULOITU VALINTAKOE

LUOMINEN JA EVOLUUTIO

Opettaja: Mika Sipura

3 Eliömaailma koostuu miljoonista lajeista. 4 Solurakenne on elämän perusominaisuus. 6 Lisääntyminen on elämän tärkeimpiä tunnusmerkkejä

BI4 Ihmisen Biologia KAUSTISEN MUSIIKKILUKIO

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Miten kasvit saavat vetensä?

Evoluution perusteet Evoluution periaatteet. Evoluutio muuttaa lajeja

Kysymys 1. Mihin kuntiin ja domeeneihin eliökunta jaetaan, ja mitkä ovat domeenien väliset samankaltaisuudet ja erot?

4. Yksilöiden sopeutuminen ympäristöön

Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta Metsien ekologia ja käyttö

Plankton ANNIINA, VEETI, JAAKKO, IIDA

Bi3 Ympäristöekologia Mika Sipura

LUKION OPETUSSUUNNITELMAN PERUSTEET 2003, OPETUSHALLITUKSEN MÄÄRÄYS 33/011/2003

Päästä varpaisiin. Tehtävät. Ratkaisut. Päivitetty ISBN , , Sisällys (ratkaisut) Johdanto

Evoluutio ja luominen. Mian tekemä esitys Jannen esittämänä

Tehtävät Lukuun 17. Symbioosi 1. Tehtävä 1. Eliökunnat

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

Perinnöllisyyden perusteita

KOE 6 Biotekniikka. 1. Geenien kloonaus plasmidien avulla.

Lataa Evoluutiobiologia - Mats Björklund. Lataa

Lataa Kelpoisimman synty - Andreas Wagner. Lataa

Miten kasvit saavat vetensä?

Biologia ylioppilaskoe

Helsingin yliopisto Valintakoe Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja

Solu - perusteet. Enni Kaltiainen

Hiilidioksidipitoisuuden tutkiminen

DNA:n informaation kulku, koostumus

BI4 IHMISEN BIOLOGIA KOHTI IHMISYYTTÄ

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Oluen valmistuksen mikrobiologiaa ja kontaminaatioiden hallinta

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

ainesta on! S2-tukimateriaali reaaliaineiden opetukseen Eiran aikuislukio BIOLOGIA MAANTIETO HISTORIA

Perinnöllisyys. Enni Kaltiainen

BIOLOGIA 1. kurssi 7. luokka

Keuhkosammalen Marchantia polymorpha biologiaa ja ekologiaa: menestystarina vai katastrofi

PAKOLLISET KURSSIT. 1. Eliömaailma (BI1)

Espoon kaupungin opetussuunnitelmalinjaukset. Nöykkiön koulu Opetussuunnitelma Biologia. VUOSILUOKAT lk

Kurssin suorittaminen

Bakteeri onkin kaveri - ja luonto kiittää -

Symbioosi 1. Selvitä, mikä merkitys evoluution ja luonnonvalinnan kannalta on seuraavilla asioilla:

Erilaisia soluja. Siittiösolu on ihmisen pienimpiä soluja. Tohvelieläin koostuu vain yhdestä solusta. Veren punasoluja

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

Väärin, Downin oireyhtymä johtuu ylimääräisestä kromosomista n.21 (trisomia) Geeni s. 93.

Biodiversiteetti. Biodiversiteetin tasot

Elämän mahdollisuudet muilla planeetoilla

3 Eliökunnan luokittelu

Elämän kehitys Eliökunnan kehitys. Alkumaapallon olosuhteet olivat hapettomat

organisaatiotasot molekyylitasolta biosfääriin ökunnan monimuotoisuutta ja ymmärtämään eliöiden sopeutumisen erilaisiin ympäristöihin irteet

ÍOppiaineen nimi: BIOLOGIA 7-9. Vuosiluokat. Opetuksen tavoite Sisältöalueet Laaja-alainen osaaminen. Arvioinnin kohteet oppiaineessa

Etunimi: Henkilötunnus:

BIOLOGIA -kurssien suoritusjärjestys on vapaa -oppiaineen hyväksytty suoritus edellyttää hyväksyttyä suoritusta kursseista 1 tai 2 ja 3 tai 4.

Tehtävät Lukuun 21. Symbioosi 1. Tehtävä 1. Sammalet - aukkotehtävä. Kirjoita oikeat sanat aukkoihin.

BIOLOGIAN YHTEISVALINTA 2011 KYSYMYS 1. Mallivastaus

Ekosysteemiekologia tutkii aineen ja energian liikettä ekosysteemeissä. Häiriö näissä liikkeissä (jotakin on jossakin liikaa tai liian vähän)

Mikrobiologia. Mikrobeja on kaikkialla mutta niitä ei näe paljain silmin

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

Kohti sähköistä arviointia käytännön esimerkkejä lukion biologiassa

Biodiversiteetti Luonnon monimuotoisuus Naturens mångfald Biodiversity

Tervetuloa testaamaan tietosi vesielämään liittyvistä. mielenkiintoisista asioista. Käytyäsi Särkänniemen Akvaariossa

Tutkintoaineen sensorikokous on hyväksynyt seuraavat hyvän vastauksen piirteet.

x _ Miksi elinikä ei ole rajaton? Mediterranean fruitfly (Ceratitis capitata) Eliniän jakautuma

Transkriptio:

1

Esipuhe Morjesta! Käsissäsi tai tietokoneen ruudulla on lukion biologian kurssi 1 tärkeimmät asiat kiteyttävä kertauskirja. Olen jakanut muistiinpanot kuuteen osaan kurssin aihealueiden mukaan helpottaakseni materiaalin läpi kahlaamista. Voit käyttää kirjaa koko kurssin ajan kätevänä tiivistelmänä tai kertaukseen koetta edeltävänä yönä, kun olet juonut liikaa kahvia ja oppikirjan sivut näyttävät heprealta. Toki suosittelen aloittamaan kertaamisen jo hyvissä ajoin, mutta no, life happens. Tämä kertauskirja tiivistää kurssin tärkeimmät asiat, mutta ei siis korvaa oppikirjaa vaan täydentää sitä. Hyvän arvosanan saamiseksi kannattaa lukea oppikirjaa ja testata tietämystään näillä muistiinpanoilla vastaamalla vasemmalla palstalla näkyviin kysymyksiin samalla, kun peität oikealla palstalla olevat ratkaisut. Näiden muistiinpanojen tekoon olen hyödyntänyt Bios 1 ja Koralli 1 oppikirjoja. Oppikirjojen sisällöissä oli eroja, joten yhdistin molempien hyvät puolet monipuolisemman tuloksen saamiseksi. Näin ollen kaikkia muistiinpanoissa kerrottuja asioita et välttämättä kokeessa tarvitse, mutta jatkoa ajatellen ja varsinkin, jos suunnittelet kirjoittavasi biologian yokokeissa, kannattaa kaikki tieto hyödyntää. Elikkä ei muuta kuin opiskelun iloa! Valaiskoot bioluminesenssit kiiltomadot tietäsi biologian kivikkoisella polulla. Jani Ijas, Biologiikan tekijä 2

Sisällys 1. Biologia tieteenä... 4 1.1 Biologinen tutkimus 1.2 Elämän tuntomerkit ja edellytykset 2. Solu elämän perusyksikkönä.. 5 2.1 Solun rakenne 2.2 Energiatalous 2.2 DNA ja geenit 3. Lisääntyminen... 7 3.1 Lisääntyminen 4. Evoluutio.... 9 4.1 Evoluutioteorian historia 4.2 Muuntelu 4.3 Luonnonvalinta ja perinnöllisyys 4.4 Evoluution todisteet 4.5 Mikro- ja makroevoluutio 4.6 Ihmisen evoluutio 5. Elämän synty ja kehitys... 12 5.1 Elämän synty 5.2 Elämän kehitys 6. Eliökunnan rakenne.....13 6.1 Eliökunnan rakenne 6.2 Arkeonit, bakteerit, alkueläimet ja sienet 6.3 Kasvit 6.4 Eläimet 3

1. Biologia tieteenä 1.1 Biologinen tutkimus Mitä biologiassa tutkitaan? Mikä on biologisen tutkimuksen kaava? 1.2 Elämän tuntomerkit ja edellytykset Biologiassa tutkitaan elämää eri organisaatiotasoilla aina atomeista biosfääriin (kaikkien ekosysteemien muodostama kokonaisuus) Tutkimuksessa noudatetaan seuraavaa kaavaa: havainto tietoon tutustuminen hypoteesi (perusteltu arvaus tutkimuksen lopputuloksesta) tutkimuksen toteutus tiedon keruu johtopäätöksen teko (pitikö hypoteesi paikkaansa vai ei) tiedon julkaisu Biologian tieteenalassa on monia eri tutkimusaloja, esim. ekologia, fysiologia, evoluutiobiologia, genetiikka ja molekyylibiologia Mitkä ovat elämän tuntomerkit? Mitkä ovat elämän edellytykset? Elämä maapallolla perustuu orgaanisiin yhdisteisiin ja niiden pohjana olevaan hiileen Elämän tuntomerkit: solurakenne samankaltaisia kemiallisia yhdisteitä, esim. DNA ja lipidit informaation sisältäminen ja hyödyntäminen aineenvaihdunta ja energiantarve elinkaari: syntyminen, kasvu ja kuolema lisääntyminen ja perinnöllisyys homeostaasi eli kyky säädellä elintoimintoja reagointi ympäristön ärsykkeisiin evoluutio eli lajikehitys Elämän edellytykset: näkyvä valo (fotosynteesiä varten) lämpö sopiva paine sopiva happamuus sopiva suolapitoisuus vesi; veden tärkeitä ominaisuuksia: hyvä lämmönsitomiskyky korkea kiehumispiste 4

jäätyminen ja jään tiheys hyvä liuotin läpinäkyvä Tiivistelmä: Biologiassa tutkitaan elämän monimuotoisuutta eli biodiversiteettiä monella eri organisaatiotasolla. Biologian laaja tieteenala koostuu monista eri tutkimusaloista. Elollinen luonto koostuu orgaanisista yhdisteistä ja samoja perusmolekylejä löytyy eläimistä, kasveista kuin bakteereistakin. Elämä vaatii kukoistaakseen otolliset olosuhteet, eikä sitä ole toistaiseksi löydetty muualta kuin Maapallolta. 2. Solu elämän perusyksikkönä 2.1 Solun rakenne Mitä eroa on esitumaisella ja tumallisella solulla? Mitä soluelimiä esitumaisessa solussa on? Esitumaisiset eli alkeistumalliset solut ovat pieniä (n.1-10µm), niissä on vähän soluelimiä, eikä tumaa (esim. arkeonit, bakteerit) Tumalliset eli aitotumalliset solut ovat isompia (n. 10-100µm), niissä on paljon soluelimiä, myös tuma (esim. sieni-, kasvi- ja eläinsolut) Esitumallinen solu 5

Vertaa esitumaisen ja aitotumaisen solun rakennetta keskenään. Mitä eroa eläinsolun ja kasvisolun rakenteessa on? Mitkä ovat ribosomin, plasmidin, solukalvon, mitokondrion, tuman ja viherhiukkasen tehtävät? 2.2 Solun energia-aineenvaihdunta Eläinsolu. Kasvisolu on muuten samanlainen, mutta golgin laitteen sijasta diktyosomi, solukalvon sijasta soluseinä ja lisäksi viherhiukkanen Tärkeimmät soluelimet ja niiden tehtävät: Ribosomi - osallistuu proteiinien valmistukseen Plasmidi - sisältää muutamia geenejä Solukalvo - säätelee solun sisäisen ja ulkoisen nesteen tasapainoa Mitokondrio - tuottaa energiaa Tuma - sisältää solun toimintoja ohjaavat kromosomit Viherhiukkanen - fotosynteesin tapahtumapaikka Aineiden siirtyminen on tehokkaampaa, kun solut ovat pieniä (hiiren ja norsun solut ovat samankokoisia, norsuilla on niitä vain enemmän) Miten energiaa sidotaan? Miten energiaa vapautetaan? Solujen toiminta vaatii energiaa, sitä voidaan sitoa joko fotosynteesillä tai kemosynteesillä: Fotosynteesi: vesi + hiilidioksidi glukoosi + happi (energia sitoutuu glukoosiin eli sokeriin) Fotosynteesi tapahtuu kasvisolun viherhiukkasessa valo- ja pimeäreaktion lopputuotteena kemosynteesissä epäorgaanisia yhdisteitä hapetetaan, sitä köyttää mm. maaperän bakteerit ja syvänmeren arkeonit Energiaa vapautetaan solun omaan käyttöön soluhengityksellä ja käymisreaktiolla: Soluhengitys on käänteinen reaktiosarja fotosynteesille, joten siihen tarvitaan happea 6

2.3 DNA ja geenit Soluhengityksen alkuvaiheet solulimassa ja loppuvaiheet mitokondriossa Käymiseen ei tarvita happea ja energiaa vapautuu vähemmän kuin soluhengityksessä Esim. maitohappo- ja alkoholikäyminen Mikä on kromosomi? Mikä on DNA? Mikä on geeni? Mitä entsyymit tekevät? Tumallisissa soluissa kromosomit ovat tumassa, esitumallisissa solulimassa Kromosomi on DNA:sta ja proteiineista koostuva kappale, jossa geenit sijaitsevat DNA on pitkä kaksisäikeinen molekyyli, joka koostuu sokeri- ja fosfaattirungosta sekä emäsosasta Geeni on pätkä DNA- molekyyliä, joka sisältää ohjeen proteiinin valmistamiseen proteiinisynteesillä Entsyymit ovat proteiineja, jotka nopeuttavat eli katalysoivat reaktioita Tiivistelmä: Soluja on kahdenlaisia: esitumallisia eli alkeistumallisia ja aitotumallisia eli tumallisia. Solujen toiminta vaatii energiaa, jota sidotaan joko foto- tai kemosynteesillä ja otetaan käyttöön soluhengityksellä tai käymisreaktiolla. Aineenvaihdunta on kaikki solussa tapahtuvat biokemialliset reaktiot, jotka ovat joko katabolisia eli hajottavia tai anabolisia eli rakentavia. Esimerkiksi fotosynteesi on anabolinen ja soluhengitys katabolinen reaktio. DNA:ssa on kaikkien solun tarvitsemien proteiinien rakennusohjeet. 3. Lisääntyminen 3.1 Lisääntyminen Luettele suvuttoman lisääntymisen keinoja Mitkä ovat suvuttoman lisääntymisen edut ja haitat? Eliöt lisääntyvät joko suvuttomasti (ilman sukusoluja) tai suvullisesti (sukusolujen avulla) Suvuttomasti voi lisääntyä esim. jakautumalla (bakteerit, arkeonit), monistumalla (malarialoisio), kuroutumalla (hiiva- ja homesienet), itiöiden avulla (sammalet, sanikkaiset) tai omista osistaan (kasveilla rönsyt ja mukulat, eläimet meritähdet, korallit) Etuina on lisääntymisen nopeus ja helppous, suuri jälkeläismäärä ja uusien elinympäristöjen mahdollinen nopea valloitus 7

Luettele suvullisen lisääntymisen keinoja. Mitkä ovat suvullisen lisääntymisen edut ja haitat? Mitä tarkoittaa hermafrodiitti ja partenogeneesi? Mitkä ovat kaksi lisääntymisstrategiaa? Haittoja ovat muuntelun vähyys (vain mutaatiosta) ja jos olosuhteet muuttuvat, perimältään samanlainen populaatio voi tuhoutua kokonaan Suvullisesti voi lisääntyä eläimet ulkoisesti (kalat ja sammakkoeläimet) tai sisäisesti (matelijat, linnut, nisäkkäät) ja kasvit pölytyksellä (tuulen tai eläinten avulla) Etuina on lisääntynyt muuntelu, joten populaatio pystyy sopeutumaan olosuhteiden muutoksiin ja mahdollisuus täysin uusiin geeniyhdistelmiin Haittoina on hitaus ja energian kulutus (pitää löytää lisääntymiskumppani) Useimmat eläimet ovat yksineuvoisia, eli ne tuottavat joko siittiöitä tai munasoluja, mutta hermafrodiitit eli kaksineuvoiset voi tuottaa molempia Partenogeneesi on neitseellinen lisääntymistapa, jossa alkio syntyy munasolusta ilman hedelmöitystä Kaksi lisääntymisstrategiaa: K- strategiassa vähän jälkeläisiä ja niitä hoidetaan hyvin (esim. norsu) R- strategiassa runsaasti jälkeläisiä, joista ei huolehdita (esim. lohi) Tiivistelmä: Eliöt voivat lisääntyä joko suvullisesti tai suvuttomasti. Jos vallitsevat olosuhteet muuttuvat, on suvullinen lisääntyminen parempi lisääntymistapa kuin suvuton, sillä se tuottaa sopeutumiskykyisempiä jälkeläisiä. 8

4. Evoluutio 4.1 Evoluutioteorian historia Miten Lamarckin ja Darwinin evoluutioteoriat erosivat toisistaan? Mikä on synteettinen evoluutioteoria? Lamarckin mukaan hankitut ominaisuudet periytyvät (kirahveilla on pitkä kaula, koska ne kurottelevat aina korkeammalle ja korkeammalle) Darwin esitti muuntelun, olemassaolon taistelun ja luonnonvalinnan aiheuttavan evoluutiota Synteettinen evoluutioteoria yhdistää Darwinin teorian ja perinnöllisyystieteen: luonnonvalinta kohdistuu yksilöihin, joiden kelpoisuutta lisäävät alleeliyhdistelmät (saman geenin eri muotoja, esim. silmien ruskea väri) yleistyvät populaatiossa ajan kuluessa 4.2 Muuntelu Mkä aiheuttaa populaatiossa 4.2 Luonnonvalinta muuntelua? Muuntelua populaatiossa aiheuttaa ympäristö (esim. saman perimän voikukat ovat erinäköisiä nurmikolla ja tien reunassa, kutsutaan muovautumismuunteluksi), suvullinen lisääntyminen, mutaatiot ja muuttoliike Perinnöllistä muuntelua aiheuttavat vain suvullinen lisääntyminen ja mutaatiot Miten luonnonvalinta toimii? Miten valintapaine voi vaikuttaa populaation geenivarastoon? Eliöiden lisääntyminen on nopeaa Aiheuttaa populaation sisällä yksilöiden välistä kilpailua rajallisista resursseista Kelpoisimmat yksilöt saavat eniten lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä Luonnonvalinta ohjaa populaation geenivaraston kehittymistä (kelpoisimpien yksilöiden geenejä on suhteellisesti enemmän seuraavassa sukupolvessa kuin aikaisemmassa) Valintapaine (esim. ilmastonmuutos, uusien lajien levittäytyminen alueelle tai tauti) voi aiheuttaa tasapainottavaa (esim. vauvojen syntymäpaino), suuntaavaa (esim. kotieläinten jalostus) tai hajottavaa valintaa (esim. Darwinin sirkut) 9

Mikä on seksuaalivalinta? 4.4 Mikro- ja makroevoluutio Seksuaalivalinnassa valintapaine kohdistuu sukupuoleen liittyvään ominaisuuteen, esim. riikinkukkouroksen pyrstö Mikä on mikroevoluutio ja mikä sitä aiheuttaa? Mikä aiheuttaa geneettistä ajautumista? Miten makroevoluutio luo uusia lajeja? Mitä on koevoluutio? Mikroevoluutiota, eli populaation geeniperimän muuttumista, aiheuttavat evoluutiovoimat: Luonnonvalinta, geneettinen ajautuminen (sattuma) ja geenivirta (muuttoliike) Geneettinen ajautuminen voi johtua perustajavaikutuksesta (pieni yksilöryhmä perustaa populaation uudelle alueelle) tai pullonkaulailmiöstä (ympäristönmuutos johtaa populaation äkilliseen pienentymiseen) Makroevoluutio luo uusia lajeja allopatrisella lajiutumisella (maantieteellinen isolaatio eli eristyminen), sympatrisella lajiutumisella (kromosomimäärän muutokset tai risteymät) ja sopeutumislevittäytymisellä (yhdestä kantamuodosta erilaistuu nopeasti uusia lajeja eri elinympäristöihin) Koevoluutiossa lajit vaikuttavat toistensa evoluutioon vastavuoroisesti (esim. kolibrit ja orkideat) 4.5 Evoluution todisteet Luettele evoluution todisteita. Kerro esimerkkejä erityyppisistä fossiileista Miten geenejä käytetään evoluution todisteena? Evoluution todisteita ovat fossiilit, anatomiset rakenteet (esim. selkärankaisten eturaajojen perusrakenne), surkastumat (esim. ihmisen häntäluu), DNA ja kromosomit sekä havainnot nykyisin tapahtuvasta evoluutiosta Fossiileja on mm. mikrofossiilit (mikroskooppisen pieniä) johtofossiilit (elänyt lyhyen aikaa laajalla alueella, käytetään fossiilien suhteellisen iän määrittämiseen, esim. trilobiitit) välimuotofossiilit (kahden eri eliön piirteitä, esim. liskolintu) fossiilisarjat (saman eliön eri-ikäiset fossiilit, jotka kertovat kehityksestä) elävät fossiilit (eliö, joka on säilynyt miljoonia vuosia lähes muuttumattomana esim. krokotiili) Fossiilien iän määritykseen käytetään radioaktiivisia isotooppeja (esim. hiili 14) Perimästä tutkitaan kromosomien määrää ja rakennetta, 10

Kerro esimerkkejä nykyisin tapahtuvasta evoluutiosta. 4.6 Ihmisen evoluutio DNA:n emäsjärjestystä ja molekyylikelloa (tietyissä DNA:n osissa tapahtuu mutaatioita vakionopeudella) Nykyisin tapahtuvasta evoluutiosta esimerkkejä ovat teollisuusmelanismi (tummien yksilöiden yleistyminen alueilla, joissa on teollisuuden aiheuttamia nokipäästöjä), tiettyjen bakteerien antibiottiresistanssi (eli -kestävyys, esim. MRSA- bakteeri) sekä jalostus (esim. koirarodut) Selosta ihmisen evoluution tärkeimmät tapahtumat. Mitkä ovat ihmislajille tyypillisiä piirteitä? Ihmisen ja simpanssin kehityslinja erkanivat n. 7 miljoonaa vuotta sitten Afrikan savanneilla Vanhimmat varhaisten ihmisten fossiilit ovat 2,8 miljoonan vuoden takaa; heillä oli jo tulen käyttötaito sekä alkeellinen puhekyky Nykyihminen on n. 200 000 vuotta vanha laji Ihmislajille tyypillisiä piirteitä ovat mm. puhekyky, käsien tarkkuusote, kahdella jalalla liikkuminen, suuret ja poimuttuneet aivot sekä kulttuurievoluutio (yhteisöön kertyneen tiedon välittämistä sukupolvelta toiselle) Tiivistelmä: Evoluutioteoria rakentuu kolmesta olettamuksesta: 1. Populaatiossa on yksilöiden välistä muuntelua 2. Luonnonvalinta suosii vallitseviin olosuhteisiin kelpoisia yksilöitä 3. Olosuhteisiin kelpoiseksi tekevät ominaisuudet periytyvät (hankitut ominaisuudet eivät) Näistä seuraa, että ajan saatossa kelpoiseksi tekevät alleeliyhdistelmät yleistyvät, eli tapahtuu evoluutiota. Evoluutio ei kohdistu yksilöihin, vaan populaatioon. Mikroevoluutio muuttaa populaation geenivarastoa (yksilöiden perintötekijöiden kokonaisuutta) ja makroevoluutio luo uusia lajeja. Vaikka evoluutio on pelkkä teoria, sen todistusaineisto on niin laaja, ettei sen paikkaansa pitävyyttä tieteen piireissä juuri kyseenalaisteta. 11

5. Elämän synty ja kehitys 5.1 Elämän synty Miten elämä syntyi? Mikä on endosymbioositeoria? Miten monisoluiset eliöt kehittyivät ja mitä etua siitä oli? 1.2 Elämän kehitys Kemiallinen evoluutio tuotti alkumaapallolle orgaanisia yhdisteitä, tärkeimpänä itseään kopioivaa RNA:ta Perintöaines pakkautui lipidivaippaan (fosfolipideistä muodostuneeseen valikoivasti aineita ulos ja sisään päästävään kalvoon) alkusolu syntyi Ensimmäisiä eliöitä olivat arkeonit ja syvänmeren bakteerit Ensimmäiset fotosynteesiin kykenevät bakteerit kehittyivät n. 2,8 miljardia vuotta sitten Hapen kertyminen ilmaan merkitsi ensimmäisten soluhengitykseen kykenevien kehittymistä Endosymbioositeoria (soluhengitykseen ja fotosynteesiin kykenevät bakteerit joutuivat toiseen soluun muuttuivat mitokondrioksi ja viherhiukkaseksi) selittää tumallisen solun synnyn Kun solut liittyivät yhteen solurykelmiksi, joissa oli solujen välistä tehtävänjakoa, monisoluinen eliö oli syntynyt Elintoiminnot tehokkaampia, koska solut kykenivät erikoistumaan Seksin vallankumous : osa soluista kehittyi sukusoluiksi suvullinen lisääntyminen mahdollista Mikä on kasvien kehittymisjärjestys ja niiden avainsopeutumat? Mikä on selkärankaisten kehittymisjärjestys ja niiden avainsopeutumat? Lähes kaikki nykyiset pääjaksot kehittyivät sinä aikana, kun kaikki elämä oli vielä meressä Kasvien kehitys maalle tultaessa (avainsopeutumat, eli sopeumat, jotka mahdollisti lajin menestyksen, suluissa): sammal (sukupolvenvuorottelu) sanikkaiset (johtosolukko eli aineiden kuljetukseen erikoistunut solukko, juuret, lehdet) siemenkasvit (pölytys, siemen) Selkärankaisten kehitys maalle tultaessa (avainsopeutumat suluissa): sammakkoeläimet (raajat, keuhkot) 12

matelijat (sisäinen siitos, muna) nisäkkäät (tasalämpöisyys, kohtu) linnut (siivet, höyhenpeite) Elämän vanha aika loppui dinosauruksien hallitsemaan elämän keskiaikaan, joiden jälkeen alkoi nisäkkäiden voittokulku elämän uudessa ajassa Tiivistelmä: Elämän synty on vieläkin biologian suurimpia arvoituksia. Nykyisin vallitsevan teorian mukaan aluksi kemiallinen evoluutio loi orgaanisia yhdisteitä, joista korkeassa lämpötilassa ja kovassa paineessa syntyi ensimmäiset alkeelliset eliöt. Eliöiden kehityksen historiaa määrittelevät avainsopeutumat. 6. Eliökunta 6.1 Eliökunnan rakenne Mihin kolmeen kategoriaan biodiversiteetti voidaan jakaa? Luettele kaikki eliökunnan luokittelutasot, kolme päähaaraa sekä aitotumaisten neljä kuntaa 6.2 Arkeonit, bakteerit, alkueläimet ja sienet Biodiversiteetti voidaan jakaa lajin sisäiseen eli geneettiseen- (populaatiossa paljon eri alleeliyhdistelmiä), laji- (samassa ekosysteemissä elää paljon eri eliöitä) sekä ekosysteemien (biosfäärissä on paljon eri ekosysteemejä) monimuotoisuuteen Eliökunnan luokittelutasot: domeeni, kunta, pääjakso, luokka, lahko, heimo, suku ja laji Lajin tieteellinen nimi on kaksiosainen esim. ihminen eli Homo Sapiens : ensimmäinen osa Homo kertoo sen suvun, toinen osa Sapiens täsmentää lajin Kolme domeenia eli päähaaraa: bakteerit, arkeonit ja aitotumaiset Aitotumaisten neljä kuntaa: alkueliöt, kasvit, sienet ja eläimet Viruksia ei lasketa eliöiksi, sillä niillä ei ole omaa aineenvaihduntaa eikä solurakennetta (kts. 1.2 Elämän tuntomerkit ja edellytykset) Mitkä ovat arkeoniten, bakteerien, alkueläinten ja sienten ominaispiirteitä? Arkeonit ovat esitumallisia, ääriolosuhteissa viihtyviä eliöitä Bakteerit ovat esitumallisia, jotka pilaavat elintarvikkeita ja 13

6.3 Kasvit aiheuttavat tauteja, mutta ovat tärkeitä hajottajia ja osallistuvat typenkiertoon Alkueliöt ovat aitotumaisten monimuotoinen ryhmä, johon kuuluu mm. kaikki yksi- ja monisoluiset levät, limasienet sekä yksisoluiset alkueläimet Sienet ovat heterotrofeja, eli toisenvaraisia, jotka saavat energiansa hajottamalla, loisimalla tai mutualististen suhteiden avulla (kahden lajin hyötysuhde, esim. kantarelli ja koivu) Mihin kolmeen kategoriaan kasvit voidaan jakaa ja mitkä ovat niiden ominaispiirteitä? Miten paljas- ja koppisiemeniset kasvit eroavat toisistaan? Kasvit ovat yleensä autotrofisia, eli omavaraisia ja niiden soluseinä on selluloosaa Ne luokitellaan sammaliin, sanikkaisiin ja siemenkasveihin Sammaleilla ei ole juuria eikä johtosolukkoa (aineiden kuljetukseen erikoistunut solukko) ja ne lisääntyvät itiöillä sekä suvullisesti (sukupolvenvuorottelu) Sanikkaisia ovat saniaiset, kortteet ja liekokasvit, niillä on johtosolukko, juuret ja lehdet ja ne lisääntyvät itiöillä sekä suvullisesti Siemenkasvit jaetaan paljas- ja koppisiemenisiin: paljassiemenisillä siemen kehittyy paljaana emilehtien pinnalla, esim. havupuut koppisiemenisillä eli kukkakasveilla siemen kehittyy emilehtien suojassa 6.4 Eläimet Esittele seitsemän eläinten pääjaksoa Eläinten pääjaksoja on mm. sienieläimet, laakamadot, nilviäiset, nivelmadot, niveljalkaiset, piikkinahkaiset ja selkäjänteiset (esimerkit suluissa): Sienieläimillä ei ole erilaistuneita kudoksia (pesusieni) Polttiaiseläimet ovat säteittäissymmetrisiä ja niillä on alkeellisia elimiä ja kudoksia (meduusat) Laakamadoilla ei ole ruumiinonteloa eikä hengitysja verenkiertoelimistöä ja hermosto on yksinkertainen (lapamato) Nilviäiset ovat kaksikylkisiä, lisääntyvät suvullisesti ja monesti niillä on tukirankana kalkkikuori (simpukat) 14

Esittele selkäjänteisten luokkia Nivelmadoilla on jaokkeellinen ruumis ja tikapuuhermosto (kasteliero) Niveljalkaiset ovat eläinkunnan suurin pääjakso, ne ovat kaksikylkisiä ja tukirankana kitiinikuori (hyönteiset) Piikkinahkaiset ovat säteittäissymmetrisiä, lisääntyminen on suvullista ja suvutonta ja joillakin lajilla on voimakas regeneraatiokyky (meritähdet) Selkäjänteisillä on sisäinen tukiranka, jaokkeellinen ruumiinrakenne, lihaksisto ja selkäydin. Siihen kuuluu mm kalat, sammakkoeläimet, matelijat, linnut ja nisäkkäät: Kaloihin kuuluu ympyräsuiset, rustokalat ja luukalat Sammakkoeläimet elävät usein toukkavaiheen vedessä, ja myös ulkoinen hedelmöitys vaatii vettä Matelijoilla on kuorellisia munia ja ne ovat vaihtolämpöisiä Linnut ovat tasalämpöisiä, niillä on höyhenpeite ja ne ovat monesti lentokykyisiä Nisäkkäät ovat tasalämpöisiä ja ne imettävät poikasiaan. Tiivistelmä: Maapallolla elävien lajien tarkkaa määrää ei tunneta. On arvioitu, että niitä on mitä tahansa muutamasta miljoonasta sataan miljoonaan. Eliöiden luokittelu auttaa selventämään tätä kokonaisuutta ja antaa viitteitä eliöiden evoluutiosta. 15