2006 Matti Leinonen, Teuvo Nyberg, Heikki Tyrväinen, Johan Tast, Simo Veistola ja Kustannusosakeyhtiö Otava

Lukio 4

Sisällys Piirtoheitinkalvoja ja monistepohjia... 6 Oppikirjan tehtävien vastaukset... 111 Lisätehtäviä... 124 Laborointien työohjeita... 128 YO-tehtäviä... 133 Kurssin itsenäinen suorittaminen... 140 1. painos 2006 Matti Leinonen, Teuvo Nyberg, Heikki Tyrväinen, Johan Tast, Simo Veistola ja Kustannusosakeyhtiö Otava Piirrokset: Jorma Happonen, Janne Harju Graafinen suunnittelu: Jan Myller Taitto: Tarja Koski ja Terhi Lehtonen Toimitus: Riikka Andersson ja Anna-Mari Kylmänen Kopiointiehdot Tämä teos on opettajan aineisto. Teos on suojattu tekijänoikeuslailla (404/61). Tekstisivujen valokopioiminen on kielletty, ellei valokopiointiin ole hankittu lupaa. Tarkista, onko oppilaitoksellanne voimassaoleva valokopiointilupa. Lisätietoja luvista ja niiden sisällöstä antaa Kopiosto ry, www.kopiosto.fi/ Teoksen kaikkien kalvopohjien ja kokeiden valokopiointi opetuskäyttöön on sallittua, mikäli oppilaitoksellanne on voimassaoleva valokopiointilupa. Teoksen tai sen osan digitaalinen kopioiminen tai muuntelu on ehdottomasti kielletty. Painopaikka: Otavan Kirjapaino Oy Keuruu 2006 ISBN-13: 978-951-1-20916-4 ISBN-10: 951-1-20916-7

Kalvoluettelo LISÄÄNTYMINEN JA YKSILÖNKEHITYS 1.1 Eläinsolu 1...6 1.2 Eläinsolu 2...7 1.3 Solun osia...8 1.4 Missä aikuisessa on kantasoluja?...9 1.5 Viestimolekyylien vaikutus...10 1.6 Kudokset...11 2 3.1 Sukusolujen synty...12 2 3.2 Hedelmöitys...13 2 3.3 Alkionkehitys...14 2 3.4 Kaksosten synty...15 2 3.5 Keinohedelmöitys...16 2 3.6 Keinohedelmöityshoidot ja abortit...17 2 3.7 Haitallisten aineiden vaikutus alkioon ja sikiöön...18 4.1 Istukka 1...19 4.2 Istukka 2...20 4.3 Alkio ja sikiö...21 4.4 Sikiön kehitys...22 4.5 Sikiötutkimus...23 4.6 Syntymä...24 4.7 Raskaus ja syntymä...25 5.1 Murrosiän hormonitoiminta...26 5.2 Munasarja ja kivekset...27 5.3 Sukupuolielimet...28 5.4 Kuukautiskierto...29 5.5 Ehkäisy...30 RAKENNE JA ELINTOIMINNOT 6.1 Ruuansulatuselimistö...32 6.2 Ravintoaineiden kulkeutuminen...33 6.3 Ravintoaineiden hajoaminen...34 6.4 Hiilihydraattien säätely...35 6.5 Proteiinien säätely...36 7 8.1 Veren rakenne...37 7 8.2 Verisolujen synty...38 7 8.3 Veren hyytyminen...39 7 8.4 Mitä verestä tutkitaan?...40 7 8.5 Verenkierto...41 7 8.6 Verisuonet... 42 7 8.7 Sydän 1...43 7 8.8 Sydän 2...44 7 8.9 Sydän 3...45 7 8.10 Verenkierto levossa ja rasituksessa...46 7 8.11 Verenpaine ja virtausnopeus...47 7 8.12 Imusuonisto ja imusolmukkeet...48 7 8.13 Sepelvaltimotauti...49 9.1 Luusto...50 9.2 Lihas...51 9.3 Lihaksen energiatalous...52 9.4 Hengityskaasujen vaihto...53 10.1 Maksa elimistön suurin rauhanen 1..54 10.2 Maksa elimistön suurin rauhanen 2..55 10.3 Kolesteroli elimistössä...56 10.4 Munuainen...57 10.5 Lämmönsäätely...58 10.6 Elimistöjen yhteistoiminta...59 11 12.1 Hormonit 1...60 11 12.2 Hormonit 2...61 11 12.3 Hormonitoiminnan säätely...62 11 12.4 Adrenaliinin vaikutus...63 11 12.5 Sokeriaineenvaihdunta...64 11 12.6 Verensokerin säätely...65 11 12.7 Insuliinin ja glukagonin tuotanto...66 13.1 Hermosto...67 13.2 Selkäydin...68 13.3 Hermosolu 1...69 13.4 Hermosolu 2...70 13.5 Hermosolu 3...71 13.6 Riippuvuuden synty...72 14 15.1 Keskushermosto...73 14 15.2 Aivokuori...74 14 15.3 Mitä aivoissa tapahtuu, kun nostamme kahvikupin?...75 14 15.4 Motorinen ja sensorinen homunculus..76 14 15.5 Aivoverkosto...77 14 15.6 Refleksirata...78 14 15.7 Autonominen hermosto...79 14 15.8 Säätelyjärjestelmät...80

SOPEUTUMINEN YMPÄRISTÖÖN 16.1 Informaation kulku 1...82 16.2 Informaation kulku 2...83 16.3 Ihon tuntoaisti ja hajuaisti...84 16.4 Korva 1...85 16.5 Korva 2...86 16.6 Liike- ja tasapainoelin...87 17.1 Silmä 1...88 17.2 Silmä 2...89 17.3 Valon aistiminen...90 17.4 Optisia harhoja...91 18.1 Immuunijärjestelmä...92 18.2 Vasta-ainetuotanto...93 18.3 Vasta-ainereaktio...94 18.4 HIV-infektio...95 18.5 Allergia...96 19.1 Syövän synty...97 19.2 Syövän leviäminen...98 19.3 Syövän oireita...99 19.4 Syöpä...100 20.1 Vanhenemisen biologisia muutoksia...101 20.2 Vanhenemiseen liittyviä muutoksia...102 20.3 Vanheneminen johtuu solutason muutoksista...103 20.4 Ihmisen elämänkaari...104 21.1 Kädellisten sukupuu...105 21.2 Ihmisen evoluutio...106 21.3 Ihmisen kehityshistorian pääryhmät...107 21.4 Ihmisen levittäytyminen...108 21.5 Ihmisen perinnöllinen monimuotoisuus 109 Oppikirjan tehtävien vastaukset...111 Lisätehtäviä...124 Laborointien työohjeet...128 Yo-tehtäviä...133 Biologian 4. kurssin itsenäinen suoritus...140 Internetsivuilla olevat kirjan kuvat 6B Eläinsolun hienorakenne 9A Hedelmöityneen munasolun jakautuminen 11A Solujen välinen viestintä 12A Sukusolujen meioosi 16B Hedelmöityksen jälkeiset tapahtumat 17C Solujen erilaistuminen 21A Sikiö 22B Alkion ja sikiön kehitys 26A Murrosiän hormonitoiminta 27A Naisen sukupuolielimet 27B Miehen sukupuolielimet 28B Aivolisäkkeen hormoninen vaikutus kuukautiskiertoon 29A Hormonitoiminta 33A Ruuansulatuskanava 36B Ravintoaineiden hajoaminen 38A Verenosat 41A Valtimot ja laskimot 44A Sydän 44B Verenkierto 48C Luusto 49A Poikkijuovaiset lihakset 50B Luustolihasten toiminta 57B Munuaiset 60A Elimistön toimintojen säätely 69A Hermosto 70A Ääreishermosto 71A Hermosolu 72A Impulssin siirtyminen 74A Aivojen osat 75C Aivojen aistinalueet 77B Ehdoton refleksi 81A Autonominen hermosto 85B haju- ja makureseptorit 86B Korva 87B Sisäkorvan kaaritiehyet 89A Silmä 95B Verisolujen synty 97B T- ja B-imusolut 99B Suomen rokotusohjelma 101A Syövän synty + 102A Etäpesäkkeen synty 107A Elimistöjen kehittyminen + 107B Kasvuun vaikuttavat hormonit 112B Ihmisen kehityshistoria 113A Pystyasento

LISÄÄNTYMINEN JA YKSILÖNKEHITYS

1.1 ELÄINSOLU 1 6 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

1.2 ELÄINSOLU 2 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 7

1.3 SOLUN OSIA Nimeä solun rakenneosat ja niiden tehtävät. Rakenneosa Tehtävä 8 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

1.4 MISSÄ AIKUISESSA ON KANTASOLUJA? etuaivojen otsalohkossa karvan tupessa suolen sisäpinnan pintasolukossa luuytimessä Solujen uusiutuminen kylkilihas luusolu maksansolu punasolu ihosolu suoliston sisäpinnan solu ikä 15 v 10 v 400 vrk 120 vrk 20 vrk 5 vrk ihossa KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 9

1.5 VIESTIMOLEKYYLIEN VAIKUTUS signaali Jakautuminen v i e s t i a t a i i n e Uusi signaali Apoptoosi Erilaistuminen 10 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

1.6 KUDOKSET 1. Pintakudos 2. Lihaskudos 3. Hermokudos 4. Side- ja tukikudos a. sidekudostyyppejä löyhää sidekudosta jännettä kollageenisäikeitä sidekudossolu rasvakudosta rasvaa väliaine b. tukikudostyyppejä luukudosta luusolu rustokudosta rustosolu KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 kollageenisäikeitä sidekudossoluja kollageenisäikeitä ruston perusaine 11

2 3.1 SUKUSOLUJEN SYNTY kives munasarja siittiön kantasolu munasolun kantasolu 46 kromosomia (2 n) vähennysjakautuminen tasausjakautuminen poistosoluja 4 siittiötä 23 kromosomia (n) munasolu 23 kromosomia (n) 12 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

munarakkulan soluja solulima 2 3.2 HEDELMÖITYS poistosolut proteiiniketto Siittiö läpäisee proteiiniketon. tuma solukalvo Siittiö läpäisee solukalvon. Hedelmöitys Ensimmäinen mitoosi Munasolun ja siittiön tumat sulautuvat. 5 vrk hedelmöityksestä 40 tuntia hedelmöityksestä 4 vrk hedelmöityksestä alkionysty Alkiorakkula kohdun limakalvo 14 vrk hedelmöityksestä KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 13

2 3.3 ALKIONKEHITYS Siittiön munasoluun tunkeutumisen vaiheet Hedelmöitys 1 vrk proteiiniketto hedelmöitys munanjohdin siittiöitä munasolu keltarauhanen KOHTU 7 vrk Alkio uppoutuu limakalvoon. kypsyvä munarakkula solunjakautumista MUNA- RAUHANEN munasolu kohdun limakalvo 14 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

Erimunaiset kaksoset (epäidenttiset) 2 3.4 KAKSOSTEN SYNTY Samamunaiset eli yksimunaiset kaksoset (identtiset) alkionysty alkiorakkula KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 15

2 3.5 KEINOHEDELMÖITYS 3. 1. 4. 2. 5. 16 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

2 3.6 KEINOHEDELMÖITYSHOIDOT JA ABORTIT Keinohedelmöityshoidot Suomessa Hoitokertoja 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1992-93 -94-95 -96-97 -98-99 2000-01 -02-03 -04-05 Alle 15-vuotiaiden abortit 100 3 000 2 500 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1994-95 -96-97 -98-99 -00-01 -02-03 -04 Alle 30-vuotiaiden abortit 2000 1500 15 19 vuotiaat 20 24 vuotiaat 25 29 vuotiaat 1 000 500 0 1994-95 -96-97 -98-99 -00-01 -02-03 -04 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 17

2 3.7 HAITALLISTEN AINEIDEN VAIKUTUS ALKIOON JA SIKIÖÖN Vaikutuskohteet 20 36 keskushermosto sydän kädet silmät jalat hampaat suulaki ulkoiset sukupuolielimet alkiokuolema pääosa rakenteellisista epämuodostumista korva fysiologiset vajavuudet, vähäiset rakenteelliset poikkeavuudet Haitallisia tekijöitä alkoholi monet lääkkeet monet kemikaalit lyhytaaltoinen säteily 18 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

4.1 ISTUKKA äidin valtimo äidin laskimo verta valtimot laskimo sikiön hiussuonia napanuora munanjohdin istukka kohdun seinämä napanuora sikiövesi kohdunkaula KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 19

4.2 ISTUKKA happea hiilidioksidia vettä virtsa-ainetta vettä, suoloja lipidejä, sokereja, aminohappoja, vitamiineja hormoneja hormoneja SIKIÖ Istukassa tapahtuu monien aineiden vaihtoa äidin ja sikiön välillä. ISTUKKA vasta-aineita eräät lääkkeet ja huumeet monet virukset ÄITI Noin 55-kiloisen naisen vuorokautinen energian ja eräiden aineiden käyttö normaalisti ja raskauden aikana nainen raskaana oleva nainen energia 9 200 kj 10 700 kj valkuaisaine 29 g 38 g vitamiini A 800 µg 1 000 µg vitamiini B 12 3,0 µg 4,0 µg vitamiini D 5,0 µg 10 µg kalsium 800 mg 1 000 mg rauta 12 18 mg 18 mg Raskauden aikaisen painonnousun aiheuttajat sikiö istukka lapsivesi kohtu rintojen kasvu veritilavuuden lisääntyminen kudosten nestepitoisuuden lisääntyminen rasvakudoksen lisääntyminen yhteensä 3,5 kg 0,5 kg 0,7 kg 1,0 kg 0,4 kg 1,3 kg 1,3 kg 1,3 kg 10,0 kg 20 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

4.3 ALKIO JA SIKIÖ KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 21

4.4 SIKIÖN KEHITYS Sikiön kasvu 8. 40. viikolla Viikko 8 12 16 20 24 28 32 36 40 Pituus 2,5 cm 7,5 cm 16 cm 25 cm 33 cm 37 cm 40,5 cm 46 cm 51 cm Paino 2 g 18 g 135 g 340 g 570 g 900 g 1,6 kg 2,5 kg 3,4 kg Neljä viikkoa korva silmä sydän Kahdeksan viikkoa käsi selkäranka jalka laskimo valtimot 2,5 cm 22 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

Lapsivesinäytteen ja istukkanäytteen otto 4.5 SIKIÖTUTKIMUS ultraäänianturi istukka Tutkimus lapsivesinäyte solunäyte soluviljely biokemialliset tutkimukset mikroskooppiset tutkimukset KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 23

4.6 SYNTYMÄ viimeisten kuukautisten 1. päivä Laskettu aika 9 kuukautta - 3 kuukautta + 7 vuorokautta 3 kuukautta 6 kuukautta Syntymäajan laskeminen: viimeisten kuukautisten 1. päivä + 7 vuorokautta 3 kuukautta +/ poikkeama 28 vuorokauden kuukautiskierrosta. Normaalissa synnytyksessä vauva syntyy pää edellä. Vastasyntynyt vauva ennen napanuoran katkaisua. 24 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

4.7 RASKAUS JA SYNTYMÄ 6 viikkoa 16 viikkoa 24 viikkoa 28 viikkoa lantio syntyminen KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 25

5.1 MURROSIÄN HORMONITOIMINTA väliaivot aivolisäke LH FSH kivekset ovulaatio munarakkulan kehittyminen LH keltarauhasen kehittyminen FSH munasolun kypsyminen tukisolut välisolut PROGESTERONIA ESTROGEENIA kasvu ja naisen sukupuolitunnusmerkit siittiötuotanto TESTOSTERONIA kasvu ja miehen sukupuolitunnusmerkit valmistautuminen raskauteen 26 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

Munasarja estrogeenia munarakkuloita 5.2 MUNASARJA JA KIVEKSET lisäkives kives Kivekset kypsyviä siittiöitä munasolu kiveksen tukisolut kiveksen välisolut siementiehyet siittiöitä testosteronia keltarauhanen progesteronia Takaisinkytkentä hypotalamus hypotalamus aivolisäke FSH LH aivolisäke munarakkula keltarauhanen FSH LH estrogeenia progestoronia kivesten tukisolut kivekset } kivesten välisolut testosteronia KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 27

5.3 SUKUPUOLIELIMET 28 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

5.4 KUUKAUTISKIERTO ml pg/ml pg/ml KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 29

5.5 EHKÄISY Sterilisaatio Ehkäisylaastari Kuparikierukka tai hormonikierukka Ehkäisyrengas Ehkäisypillerit Ehkäisykapseli Sterilisaatio Kondomi Hormoneja sisältävät ehkäisymenetelmät ehkäisypillerit ehkäisylaastari ehkäisyrengas ehkäisykapseli hormonit estävät munasolun irtoamisen Muita ehkäisymenetelmiä kuparikierukka kemialliset ehkäisymenetelmät kondomi sterilisaatio estää munasolun kiinnittymisen estävät siittiöitä liikkumasta ja tuhoavat niitä estää siittiöiden pääsyn emättimeen estää sukusolujen pääsyn sukupuolirauhasista eteenpäin 30 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

RAKENNE JA ELINTOIMINNOT

6.1 RUUANSULATUSELIMISTÖ Peristalttiset aallot työntävät suolen sisältöä eteenpäin. 32 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

6.2 RAVINTOAINEIDEN KULKEUTUMINEN Ohutsuolen rakenne suolilieve laskimo valtimo rengaspoimuja limakalvoa poikittaislihaskerros pitkittäislihaskerros sidekudos Ravintoaineiden kulkeutuminen suolistosta Ravintoaineiden käyttö verenkierto imusuonisto maksa rasvahapot suonia suolisto Sokerit ja aminohapot imeytyvät suolinukan hiussuoniin ja kulkeutuvat ensin maksaan. Sieltä haitallisista aineista puhdistunut veri menee verenkiertoon. Rasvahapot ja glyseroli imeytyvät nukkalisäkkeiden imusuoniin ja kulkeutuvat imusuonistoa pitkin verenkiertoon. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 33

6.3 RAVINTOAINEIDEN HAJOAMINEN Mallassokeriksi Suolinesteen entsyymit Maltaasi 34 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

6.4 HIILIHYDRAATTIEN SÄÄTELY Hiilihydraatit glukoosi polysakkaridi VERI- SUONISTO KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 35

6.5 PROTEIINIEN SÄÄTELY Proteiinit aminohappoja munuainen proteiinit verisuonisto maksa suolisto 36 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.1 VEREN RAKENNE Sentrifigoitu veri veriplasma valkosolut ja verihiutaleet punasolut Veren osat VERI 4 5 l VERIPLASMA 55% Ú VESI suoloja glukoosia aminohappoja kolesterolia kuona-aineita PROTEIINIT fibrinogeeni albumiinit globuliinit protrombiini VERISOLUT 45% Ú PUNASOLUT O 2 ja osittain CO 2 -kuljetus VERIHIUTALEET veren hyytyminen VALKOSOLUT granylosyytit monosyytit imusolut elimistön puolustus KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 37

7 8.2 VERISOLUJEN SYNTY Verisolujen syntypaikat Verisoluja kantasoluista luuydin punasolujen kantasolu valkosolujen kantasolut verihiutaleiden kantasolu tuma tumat häviävät punasoluja granulosyyttejä monosyytti lymfosyytti verihiutaleita eli trombosyyttejä granulosyytti syöjäsoluja makrofagi T-solu B-solu 38 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.3 VEREN HYYTYMINEN entsyymiä verihiutaleista hyytymistekijät (I-XII/Ca ++ ) aktivoituvat protrombiini trombiini fibrinogeeni fibriini verihyytymä KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 39

7 8.4 MITÄ VERESTÄ TUTKITAAN? Verisolut Punasolut eli erytrosyytit Valkosolut eli leukosyytit Lukumäärä litrassa verta miehet: 4,2 5,6 x 10 12 naiset: 3,8 5,1 x 10 12 lapset: vaihtelee iän mukaan 3 8 x 10 9 lapset: vaihtelee iän mukaan Valkosolujen erittelylaskenta Jyvässolut eli granulosyytit Eosinofiilit: 1 6 % Neutrofiilit: 40 70 % valkosoluista Basofiilit: 0 1 % Imusolut eli lymfosyytit 20 45 % Monosyytit 2 10 % Verihiutaleet 150 350 x 10 9 /l Hemoglobiini miehet: 135 175 g/l naiset: 120 160 g/l Hematokriittiarvo miehet: 0,39 0,50 naiset: 0,34 0,44 Lasko miehet: 3 9 mm naiset: 6 12 mm Veriryhmät ABO, Rh-tekijä Kolesteroli suositus alle 5 millimoolia/l 40 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.5 VERENKIERTO Iso verenkierto Pieni verenkierto yläonttolaskimo yläonttolaskimo alaonttolaskimo keuhkovaltimo keuhkolaskimo.. aortta alaonttolaskimo KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 41

7 8.6 VERISUONET Laskimo Valtimo vähähappinen veri hapekas veri pikkulaskimo pikkuvaltimo Hiussuoni laskimoläppä laskimoläppä yksi solukerros epiteeli lihaskerros sidekudos Aineiden vaihto veren ja kudosten välillä tapahtuu hiussuonissa. Valtimoiden seinämät ovat paksut ja kimmoisat. Laskimoiden seinämät ovat ohuet. Laskimoläpät estävät veren kulun taaksepäin. 42 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.7 SYDÄN 1 aortan kaari alaonttolaskimo keuhkovaltimo oikea sepelvaltimo oikea eteinen ja sydänkorvake vasen sepelvaltimo vasen kammio oikea kammio yläonttolaskimo sepelvaltimot Sydämen eteiset ovat ohutseinäisiä ja kammiot paksuseinäisiä. Sepelvaltimot huoltavat sydänlihasta. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 43

7 8.8 SYDÄN 2 yläonttolaskimo keuhkovaltimon läppä keuhkolaskimot vasen eteinen keuhkovaltimot aortan kaari oikea eteinen aorttaläppä alaonttolaskimo vasen kammio oikea kammio eteiskammioläppä aortta Sydämen vasen puolisko pumppaa verta isoon verenkiertoon ja oikea pieneen verenkiertoon. Veri palaa isosta verenkierrosta ylä- ja alaonttolaskimoa pitkin sydämen oikeaan eteiseen. Keuhkoista veri palaa keuhkolaskimoita pitkin vasempaan eteiseen. 44 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.9 SYDÄN 3 kiinni Sydämen sykintä sykäyslepo Sydämen lepovaiheessa eteiset ja kammiot veltostuvat. Eteiset supistuvat hieman ennen kammioita. Kammioiden supistuminen pumppaa verta valtimoihin. Läpät estävät verta virtaamasta takaisinpäin. auki sinussolmuke sykäys auki Sympaattinen hermosto kiihdyttää ja parasympaattinen hermosto hidastaa sydämen sykintää. Vaikutus kohdistuu sydämen sinussolmukkeeseen. Sinussolmukkeesta impulssi etenee eteiskammiosolmukkeeseen ja edelleen johtorataan. eteiskammiosolmuke sydämen johtoratajärjestelmä kiinni Sydänkäyrä eli EKG sykintää kiihdyttävä keskus pikkuaivot sykintää ehkäisevä keskus parasympaattinen hermo sympaattinen hermosolmu sinussolmuke kaulavaltimo painereseptorit aortta Sydämen sykinnän säätely KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 45

7 8.10 VERENKIERTO LEVOSSA JA RASITUKSESSA Sydämen läpi virtaa verta 5 l/min. Lepo 100 % 20 25 % 4 % 20 % 4 % 15 % 5 % 15 20 % Rasitus 100 % 4 % 5 % 3 % 1 % 4 % 80 85 % Sydämen läpi virtaa verta 25 l/min. Mitkä ovat suurimmat muutokset verenkierrossa levon ja rasituksen aikana? Mistä muutokset aiheutuvat? 46 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.11 VERENPAINE JA VIRTAUSNOPEUS mmhg KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 47

7 8.12 IMUSUONISTO JA IMUSOLMUKKEET Imusuonisto ja imusolmukkeet Imusuonisto kuljettaa aineita kudoksista verenkiertoon. imusuonisto solislaskimo kateenkorva solislaskimo imusolmukkeita umpilisäke perna ohutsuoli Imusuoniston liittyminen verisuonistoon Imusolmuke toimii biologisena suodatuslaitoksena. imusuoni valtimo verenkierron hiussuonisto laskimo imuneste verisuonisto imuhiussuoni kudossolu kudosneste 48 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

7 8.13 SEPELVALTIMOTAUTI Sepelvaltimotaudin suurimmat riskitekijät veren kolesteroliarvo yli 5,2 mmol/l 46 % vähäinen liikunta 37 % tupakointi 19 % verenpaine yli 140/90 mmhg 13 % ylipaino 9 % KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 0 10 20 30 40 50 prosenttia 49

9.1 LUUSTO 50 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

9.2 LIHAS Lihas hermosolun aksoni Poikkijuovainen lihassolu lihassyy lihassolun säie KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 51

9.3 LIHAKSEN ENERGIATALOUS Soluhengitys Maitohappokäyminen CH 3 CHOHCOOH 52 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

9.4 HENGITYSKAASUJEN VAIHTO henkitorvi keuhkoputken haaroja keuhkoputki hiussuonia CO 2 O 2 keuhkorakkula Hiilidioksidi kulkee pääosin verinesteessä ja osa punasoluissa. O 2 CO 2 Suurin osa hapesta kulkee punasolujen hemoglobiinissa. hiussuoni KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 CO 2 53

10.1 MAKSA ELIMISTÖN SUURIN RAUHANEN 1 Veri suolistosta maksaan 54 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

10.2 MAKSA ELIMISTÖN SUURIN RAUHANEN 2 Maksan tehtäviä KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 55

10.3 KOLESTEROLI ELIMISTÖSSÄ Kolesterolin kulkeutuminen elimistössä eläinrasvat Kolesterolin kertyminen verisuonten seinämiin 1. Maksan solut valmistavat suolesta vereen tulleista eläinrasvoista LDL-kolesterolia. 2. Kolesterolia siirtyy kudosten kolesterolireseptoreiden kautta solujen rakennusaineiksi. 3. Maksa poistaa ylimääräistä kolesterolia verestä ja muuttaa sitä sappihapoiksi. 4. Jos veressä on liikaa LDL-kolesterolia, maksa ei ehdi sitä poistaa, vaan kolesterolia alkaa kertyä verisuonten seinämiin. 56 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

10.4 MUNUAINEN Erityselimet kuorikerros iho keuhkot munuaisallas munuaisvaltimo ydinkerros munuaiset munuaislaskimo virtsanjohdin Nefronin toiminta SUODATTUU 180 L / VRK vettä sokeria virtsa-ainetta suoloja IMEYTYY TAKAISIN 99% sokeri suurin osa vedestä osa suoloista ERITTYY 1-1,5 l virtsaa, jossa mm. vettä suoloja virtsa-ainetta KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 57

10.5 LÄMMÖNSÄÄTELY lämmönsäätelykeskus C Lämmönsäätely ei palaudu itsestään. hikoilu Ihon verisuonet laajenevat, aineenvaihdunta vähenee, lihakset veltostuvat. Ruumiin lämpötila laskee. Lämmönsäätely ei palaudu itsestään. ei hikoilua Ihon verisuonet supistuvat, aineenvaihdunta kiihtyy, karvankohottajalihakset supistuvat, lihasvärinää. Ihmisen tasalämpöisyydestä huolehtii väliaivojen pohjassa sijaitseva lämmönsäätelykeskus. Se pitää lämmön poistumisen ja lämmön muodostumisen yhtä suurina. Lämmönsäätelykeskus reagoi jo muutaman sadasosan asteen muutoksiin. 58 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

10.6 ELIMISTÖJEN YHTEISTOIMINTA 6. AISTIT JA AIVOT Vastaanottavat tietoa ympäristöstä ja elimistöstä. Käsittelevät informaatiota. Lähettävät sähköisiä toimintaviestejä. hermosto muu umpirauhaset elimistö 7. UMPIRAUHASET Säätelevät kemiallisilla viesteillä elimistön toimintoja. 3. KEUHKOT Huolehtivat hapen saannista ja hiilidioksidin poistosta. 1. RUUAN- SULATUSKANAVA Pilkkoo ravintoaineet rakennusaineiksi ja energiaan sopiviksi. 4. MAKSA Varastoi, valmistaa ja hajottaa aineita. 2. VERENKIERTO Kuljettaa O 2, CO 2, vettä, ravintoa, kuonaaineita, hormoneja, lämpöä. 5. ERITYSELIMISTÖ Huolehtii vesi-, suola- ja happamuustasapainosta. Poistaa kuonaaineita. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 59

11 12.1 HORMONIT 1 Kilpirauhanen HORMONI SÄÄTELEE Lisäkilpirauhaset parathormoni Lisämunuaiset kuori ydin Haima 1 2 Käpylisäke Kivekset Munarauhaset 1 2 Istukka Aivolisäke 1 2 3 4 5 60 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

11 12.2 HORMONIT 2 HORMONI SÄÄTELEE Kilpirauhanen tyroksiini aineenvaihduntaa Lisäkilpirauhaset parathormoni veren Ca-pitoisuutta Lisämunuaiset kuori kortikoidit, androgeeni sokeri- ja mineraaliaineevaihduntaa miehisiä sukupuolitunnusmerkkejä ydin adrenaliini, noradrenaliini sieto- ja suorituskyvyn tehostamista Haima 1 insuliini veren sokeripitoisuutta 2 glukagoni maksan sokerivarastojen vapauttamista Käpylisäke melatoniini vuorokausirytmiä Kivekset testosteroni miehisiä sukupuolitunnusmerkkejä Munarauhaset 1 estrogeeni naisellisia sukupuolitunnusmerkkejä ja kuukautiskiertoa 2 progesteroni kuukautiskiertoa ja raskauden ylläpitoa Istukka progesteroni raskauden ylläpitoa Aivolisäke 1 somatotropiini kasvua syntymän jälkeen 2 oksitosiini synnytyksen alkamista 3 prolaktiini maidoneritystä 4 FSH munasolujen kypsymistä siittiöiden valmistumista 5 LH ovulaatiota keltarauhasen muodostumista testosteronin erittymistä KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 61

11 12.3 HORMONITOIMINNAN SÄÄTELY + + + + + + + + sukupuolitunnusmerkit, kohdun limakalvo 62 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

11 12.4 ADRENALIININ VAIKUTUS Lisämunuaisista vapautuu adrenaliinia. Sydän supistuu voimakkaammin ja lyö tiheämmin. Verenpaine nousee. Verensokeri lisääntyy, kun sitä vapautuu maksasta. Verisuonet supistuvat ihon pinnalla. Ihokarvat nousevat pystyyn ja iho kalpenee. Mustuaiset laajenevat. Hengitystiet laajenevat, keuhkoihin virtaa enemmän ilmaa. Ruuansulatus hidastuu. Hikoilu lisääntyy. Lihaksiin virtaa tavallista enemmän verta. Lihakset supistuvat. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 63

11 12.5 SOKERIAINEENVAIHDUNTA + veren glukoosipitoisuus kasvaa - veren glukoosipitoisuus pienenee + + + käyminen 64 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

11 12.6 VERENSOKERIN SÄÄTELY Takaisinkytkentä ruokailu veren glukoosi Langerhansin saarekkeet insuliini solut ottavat glukoosia veren glukoosi Veren sokeri- ja insuliinipitoisuus 100 g:n glukoosiannoksen jälkeen veren glukoosipitoisuus (mg/100 ml) 400 200 0 terve diabeetikko 0 1 2 3 4 5 aika (tunteina) veren insuliinipitoisuus μu/ml 400 200 0 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 terve diabeetikko 0 1 2 3 4 5 aika (tunteina) 65

11 12.7 INSULIININ JA GLUKAGONIN TUOTANTO Veren sokeritaso korkea veri haiman saarekkeet sokeri α solut β solut glukagoni insuliini sokeri Solut ottavat ja kuluttavat sokeria. Veren sokeritaso matala veri haiman saarekkeet sokeri α solut β solut glukagoni insuliini sokeri Solut ottavat sokeria. Glukagoni hajottaa maksan glykogeenia sokeriksi. Tyypin 1 diabetes Syynä insuliinia tuottavien beetasolujen tuhoutuminen sisäsyntyisen tulehduksen eli autoimmuunitulehduksen seurauksena. Tyypin 2 diabetes Beetasoluja rasittavan ylipainon aiheuttama insuliiniresistenssi (eli insuliinin vaikutuksen heikentyminen), jonka seurauksena beetasolut tulevat vähitellen kyvyttömäksi toimimaan ja kuolevat. 66 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

13.1 HERMOSTO KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 67

13.2 SELKÄYDIN 68 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

13.3 HERMOSOLU 1 Impulssin eteneminen Synapsi KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 69

13.4 HERMOSOLU 2 Hermo Hermosolu Synapsi myeliinituppi aksoni myeliinituppi välittäjäainerakkuloita synapsirako mitokondrioita hermopääte solukalvo hermopääte myeliinituppi synapsirako 70 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

13.5 HERMOSOLU 3 verkkokalvon hermosolu selkäytimen hermosolu liikehermosolu tuntohermosolu aivokuoren solu 1 2 3 4 1. vastasyntyneen, 2. kolme kuukautta vanhan, 3. 15 kuukautta vanhan ja 4. kaksivuotiaan aivojen pyramidisoluja KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 71

13.6 RIIPPUVUUDEN SYNTY Luonnollinen ärsyke Dopamiinia vapautuu. signaali reseptoritdopamiinia imeytyy takaisin. Kokaiini dopamiinia sisältävä rakkula entsyymi Kun dopamiinia vapautuu synapsirakoon, dopamiini sitoutuu seuraavan hermosolun reseptoreihin. Dopamiini joko imeytyy takaisin tai entsyymi pilkkoo sen. Kokaiini estää dopamiinin normaalin takaisinimeytymisen. Sen seurauksena dopamiinia kertyy synapsiin. Riippuvuuden synty 5 kokaiini, amfetamiini 4 nikotiini, morfiini 3 alkoholi 2 kannabis 1 kofeiini Riippuvuutta arvioidaan tavallisesti asteikolla 1 5, jossa suurinta riippuvuuspotentiaalia kuvataan numerolla 5. Amfetamiini Amfetamiini saa dopamiinia erittymään tavallista enem män. Sen seurauksena do pamiinin takaisinimeytyminen ja entsyymitoiminta estyvät. Nikotiini nikotiini tupakansavun salpaaja Nikotiini lisää dopamiinin vapautumista, ja tupakansavun mukana tuleva, vielä tunnistamaton aine estää MAO -entsyymin toiminnan. 72 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

14 15.1 KESKUSHERMOSTO isoaivot väliaivot keskiaivot pikkuaivot ydinjatke selkäydin aivokurkiainen limbinen järjestelmä hypotalamus KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 73

14 15.2 AIVOKUORI Aistinalueita Kuullun sanan puhuminen Eri liikkeitä ohjaavien aivokuoren osien laajuus 74 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

14 15.3 MITÄ AIVOISSA TAPAHTUU, KUN NOSTAMME KAHVIKUPIN? 2. Isoaivojen liikealueen vieressä olevalla alueella tehdään ratkaisu käden liikkeestä. Suunnitelma lähetetään liikealueelle. 1. Isoaivojen päälakilohko ottaa vastaan viestejä aisteista, jotka ilmaisevat käden sijainnin kahvikuppiin nähden, ja valitsee toimintamallin. 4. Pikkuaivot valvovat käden lihaksiin lähetettyä viestiä ja korjaavat liikkeitä jos se on tarpeen. 3. Liikealueelta lähetetään viesti käden lihaksille. 5. Isoaivot sallivat käden liikkeen. 6. Käsi liikkuu. 7. Kahvikuppi otetaan käteen. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 75

14 15.4 MOTORINEN JA SENSORINEN HOMUNCULUS Ukon eri osien koko kuvaa niitä ohjaavan tai tuntevan aivokuoren alueen kokoa. Motorinen homonculus Sensorinen homonculus 76 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

14 15.5 AIVOVERKOSTO Aivoverkosto ei päästä tietoa varpaan kutittamisesta äidin isoaivojen kuoreen ja hänen tajuntaansa, koska hän on keskittynyt työhönsä. Jalka siirtyy refleksiliikkeenä taaksepäin. Vasta saman häirinnän jatkuessa impulssit läpäisevät viimein aivoverkoston ja äiti hätistelee tietoisesti poikaa pois. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 77

14 15.6 REFLEKSIRATA 78 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

14 15.7 AUTONOMINEN HERMOSTO autonomisen hermoston säätelyalueet ydinjatke parasympaattisia hermoja sydän selkäydin sympaattinen hermorunko paksusuoli sympaattisia hermoja parasympaattisia hermoja kyynelrauhanen sylkirauhaset mahalaukku ohutsuoli virtsarakko sukupuolielimet KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 79

14 15.8 SÄÄTELYJÄRJESTELMÄT Aistit Aivot ja selkäydin Aivolisäke Umpirauhaset Somaattinen hermosto Autonominen hermosto Sympaattinen Parasympaattinen Kudokset 80 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

SOPEUTUMINEN YMPÄRISTÖÖN

16.1 INFORMAATION KULKU 1 82 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

16.2 INFORMAATION KULKU 2 ärsyke Aistinsolu ärtyy. Ärsyke etenee hermosolussa impulsseina. ärsyke Ärsykkeen voimakkuuden lisääntyessä impulssien määrä ja tiheys kasvaa. impulsseja KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 83

16.3 IHON TUNTOAISTI JA HAJUAISTI Ihon aistit Hajuaisti 84 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

16.4 KORVA 1 eteisikkuna simpukan ikkuna KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 85

16.5 KORVA 2 Korvan rakenne VÄLIKORVA vasara alasin jalustin SISÄKORVA kaarikäytävä simpukka simpukkatiehyt eteiskäytävä kuulo- ja tasapainohermo kuulokäytävä ULKOKORVA tärykalvo eteisikkuna simpukan ikkuna korvakäytävä korvatorvi kuuloaistinsolu katekalvo kuulohermo Simpukka oikaistuna tyvilevy jalustin eteisikkuna simpukka simpukan ikkuna tyvilevy korkeat äänet matalat äänet 86 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

16.6 LIIKE- JA TASAPAINOELIN kaarikäytävät soikea rakkula pyöreä rakkula Kaarikäytävän liikereseptori hyytelöä kaarikäytävä karvasoluja Soikean rakkulan tasapainoreseptori karvasolu kalkkikiteitä hyytelöä KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 87

17.1 SILMÄ 1 sädelihas linssi sädelihas linssi 88 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

17.2 SILMÄ 2 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 89

17.3 VALON AISTIMINEN Mustuaisen koon muutokset mustuainen mustuaisen kurojalihas mustuaisen laajentajalihas heikko valo voimakas valo Verkkokalvo valo tuma synapsipäätteet mitokondrio tappisolu sauvasolu Verkkokalvon tappisolut ovat herkkiä valon eri aallonpituuksille. 100 suhteellinen herkkyys (%) 50 400 500 600 aallonpituus (nm) siniherkät tapit viherherkät tapit punaherkät tapit 90 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

17.4 OPTISIA HARHOJA KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 91

18.1 IMMUUNIJÄRJESTELMÄ Luonnollinen immuniteetti Ensilinjan puolustus, synnynnäinen ja epäspesifinen: iholla, limakalvoilla, kudoksissa, kudosnesteessä, veressä. Iho ja limakalvot mekaaninen suoja bakteerikasvusto värekarvat hengitysteissä entsyymit ja lima syljessä ja limakalvoilla Hankittu immuniteetti Toisen linjan puolustus sairastamalla tai rokottamalla hankittu spesifinen puolustus: lymfosyyttien ja veren mukana kulkevien vasta-aineiden avulla. Veri, kudokset ja kudosneste syöjäsolut ja tappajasolut imusolmukkeiden suodatus interferoni T. 92 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

18.2 VASTA-AINETUOTANTO Ensimmäinen infektio Syöjäsolut tunnistavat mikrobit ja tuhoavat ne. B-imusolut jakautuvat ja niistä syntyy plasmasoluja. Ne tuottavat vasta-aineita, jotka tarttuvat bakteereihin. Syöjäsolut tuhoavat näin merkityt bakteerit. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 93

18.3 VASTA-AINEREAKTIO Toinen infektio Muistisolujen ansiosta elimistö reagoi nopeasti elimistöön aikaisemminkin tunkeutuneeseen mikrobiin. Vasta-aine Antigeeni vasta-ainereaktio antigeenin sitoutumiskohta antigeeni kevyt- ketju vasta-aine bakteeri makrofagi raskas ketju makrofageja ja lymfosyytteja sitova pinta Veren vasta-ainepitoisuus IgG IgM Veren vasta-ainepitoisuus IgG IgM 0 5 10 15 20 25 30 päivät 0 5 10 15 20 25 30 päivät Tartunta, ensimmäinen kerta Uusi tartunta 94 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

18.4 HIV-INFEKTIO HI-viruksen infektio T-auttajasolu monosyytti Valkosolut tuottavat uusia HI-viruksia Valkosolujen määrä vähenee Potilaan immuniteetti heikkenee makrofagi HIV-infektion kulku HI-virusten määrä aika infektio oireita oireetonta aidsoireet KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 95

18.5 ALLERGIA Allergiakasveja Allergisen kohtauksen synty Allergisen reaktion eteneminen Allergeeni pääsee elimistöön. Muodostuu vasta-ainetta (lge), joka sitoutuu valkosolujen pintaan. Vasta-aine reagoi allergeenin kanssa. Valkosoluista vapautuu histamiinia. Muutoksia hiussuonistossa, ihossa, hengitysteiden sileissä lihaksissa. Tulehdusreaktio: punoitus, kuumotus, turvotus, kipu. 96 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

kemiallinen kasvutekijä 19.1 SYÖVÄN SYNTY 1. 2. karsinogeeni reseptori mutaatio solukalvo reseptoreihin vaikuttavia säätelyproteiineja 3. onko- eli syöpä- syövän estogeeni geeni geeni inaktiiviseksi syöpäkasvain 1. 2. kasvain mutaatioita Solu karkaa muiden solujen kontrollista. kemiallisia kasvutekijöitä 3. Kasvain tunkeutuu ympäröivään kudokseen. ravintoa Kasvaimesta irtoaa syöpäsoluja elimistöön. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 97

19.2 SYÖVÄN LEVIÄMINEN 1. Keuhkoputken pintakudoksen syöpäkasvain 2. Tyvikalvo murtuu. pintakudoksen tyvikalvo verisuoni 3. Syöpäsoluja kulkeutuu verenkierrossa. Niistä lähes kaikki tuhoutuvat. 4. Muutama syöpäsolu tarttuu hiussuonen seinämään maksassa. 5. Syöpäsoluja tunkeutuu maksakudokseen. 6. Syntyy etäpesäke eli metastaasi. 98 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

19.3 SYÖVÄN OIREITA PAIKALLISOIREITA kasvain tuntuu ja näkyy kasvain aiheuttaa elimen toimintahäiriön kasvain aiheuttaa kipua kasvain ahtauttaa tiehyeitä kasvain aiheuttaa verenvuotoa kasvain voi aiheuttaa luunmurtuman luomen väri tai laatu muuttuu epätavalliset vuodot pitkällinen yskä tai käheys vatsakivut YLEISOIREITA väsymys selittämätön kuume selittämätön laihtuminen ruokahaluttomuus Syövän oireet ovat usein samanlaisia kuin monissa muissakin sairauksissa. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 99

19.4 SYÖPÄ miehet Syöpä ja ikä ikä naiset 617 85 831 917 80 84 1076 1404 75 79 1280 1824 70 74 1372 1665 65 69 1279 1155 60 64 985 844 55 59 989 575 50 54 929 404 45 49 830 187 40 44 453 113 35 39 270 79 30 34 163 57 25 29 89 50 20 24 45 30 15 19 40 19 10 14 24 23 5 9 14 44 0 4 44 1800 1500 1200 900 600 300 0 0 300 600 900 1200 1500 Syövän ennaltaehkäisy Älä tupakoi. Syö kuitupitoista ravintoa. Pidä painosi normaalina. Vältä alkoholin liikakäyttöä. Ota aurinkoa kohtuudella. Kiinnitä huomiota terveydentilasi muutoksiin. Tutkituta kaikki yli kaksi viikkoa kestäneet oireet. Vältä pitkäaikaisia oireita lievittävää lääkitystä. Tarkasta rintasi kerran kuukaudessa. Käy gynekologisissa tutkimuksissa kerran vuodessa. Käy PSA-kokeessa. 100 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

20.1 VANHENEMISEN BIOLOGISIA MUUTOKSIA silmänpainetauti kaihi linssissä linssin mukautumiskyvyn muuttuminen verkkokalvorappeuma Kehon rasvapitoisuuden muutos jäljellä olevan toiminnan % lepoaineenvaihdunnan taso sydämen teho vitaalikapasiteetti KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 101

20.2 VANHENEMISEEN LIITTYVIÄ MUUTOKSIA Ruumiinrakenne Lyhentyminen Painon lasku Hermosto Aivokudoksen vähentyminen Säätelyjärjestelmien vaimentuminen Rasvoittuminen Lihasten surkastuminen Psykomotoriset muutokset Muistihäiriöiden yleistyminen Iho Ryppyyntyminen ja ihon ohentuminen Hikirauhasten kato Verisuonisto Verisuonten seinämämuutokset: virtausvastuksen nousu, sydämen läppien kalkkeutuminen, säätelyjärjestelmien heikentyminen Keuhkot Kimmoisuuden vähentyminen Pinta-alan pienentyminen Puhdistumismekanismien heikentyminen Yskäheijasteen vaimentuminen Munuaiset Verenvirtauksen heikentyminen Erittävien yksiköiden vähentyminen Säätelyjärjestelmien vaimentuminen Ruuansulatuselimet Syljen erityksen vähentyminen Makunystyröiden kato Mahalaukun hapon erityksen vähentyminen Suolen toiminnan vaimentuminen Aistit Näön heikentyminen: näkötarkkuus, hämäränäkö, syvyysnäkö, värien erotuskyky Akkommodaatiokyvyn vähentyminen Pupillin koon pienentyminen Harmaakaihin ja silmänpainetaudin yleistyminen Sisäkorvan degeneroituminen: korkeiden äänien erotuskyvyn heikentyminen Kuuloluiden toiminnan häiriöt Tasapainoelinten toimintahäiriöt Immuunijärjestelmä Heikentynyt puolustuskyky: infektiot ja pahanlaatuiset kasvaimet yleistyvät, elimistö muodostaa vasta-aineita itseään vastaan 102 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

20.3 VANHEMINEN JOHTUU SOLUTASON MUUTOKSISTA solut vaurioituvat kudoksen toiminta heikkenee sairauksia kuolema Solujen vaurioitumisen syitä: 1. Solukato Sydämen, aivojen ja lihasten solut eivät uusiudu 2. Mutaatiot tuman kromosomissa Syntyy syöpiä 3. Mitokondrion DNA:n mutaatiot Solun energiatalous joutuu väärille raiteille. 4. Solusisäinen jäte Solu ei pysty tuhoamaan kaikkia jätteitä, minkä seurauksena solun toiminta vaikeutuu. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 103

20.4 IHMISEN ELÄMÄNKAARI Kehitys Elinikä vuotta 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Keskimääräinen elinikä Suomessa 1910 2000 miehet naiset 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 1997 2000 Kuolinsyy 104 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

21.1 KÄDELLISTEN SUKUPUU alkukädelliset eli kädellisten esi-isät 75 65 milj. vuotta sitten KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 105

21.2 IHMISEN EVOLUUTIO H. sapiens 0,04 H. florosiensis H. neanderthalensis 0,2 H. heidel- HOM O bergensis 0,5 H. antecessor 1 2 H. erectus H. ergaste r H. habilis H. rudolfensis A. robustu s A. boise i miljoonaa vuotta sitte n 3 4 5 AUSTRALOPITHECUS A. afarensis H. = Homo A. = Australopithecus A. africanus A. anamensis A. aethiopicus KALLON RAKENTEEN KEHITTYMINEN etelänapina pystyihminen neandertalinihminen nykyihminen (Australopithecus) (Homo erectus) (Homo neanderthalensis) (Homo sapiens) 400 cm 3 1000 cm 3 1500 cm 3 1350 cm 3 106 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

21.3 IHMISEN KEHITYSHISTORIAN PÄÄRYHMÄT 5,8 1,6 milj. vuotta sitten (Australopithecus) 400 cm 3 (Homo erectus) 1000 cm 3 (Homo neanderthalensis) 1500 cm 3 neandertalinihminen (Homo sapiens) 1350 cm 3 nykyihminen etelänapina pystyihminen 1,9 1,6 milj. vuotta sitten 1,7 milj. 400 000 vuotta sitten 200 000 30 000 vuotta sitten 200 000 vuotta sitten KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 107

21.4 IHMISEN LEVITTÄYTYMINEN 5 4 6 2 1 3 1. Ihmiskunnan kehto on Afrikassa, sillä nykyihmisiä eli siellä jo noin 200 000 vuotta sitten. 2. 50 000 80 000 vuotta sitten nykyihmiset lähtivät vaeltamaan Afrikasta Aasiaan ja Eurooppaan. Heistä polveutuvat kaikki ei-afrikkalaiset kansat. 3. Nykyihmiset saapuivat Autraliaan 50 000 vuotta sitten. Australian aboriginaalit ovat heidän jälkeläisiään. 4. Nykyihmiset tulivat Eurooppaan 40 000 50 000 vuotta sitten ja kohtasivat siellä neandertalinihmisiä. 5. Noin 40 000 vuotta sitten ihmiset vaelsivat Keski- ja Kaakkois-Aasiaan. 6. Ihminen saapui Amerikkaan 15 000 25 000 vuotta sitten. 108 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

21.5 IHMISEN PERINNÖLLINEN MONIMUOTOISUUS 150 000 vuotta sitten 50 000 70 000 vuotta sitten 30 000 40 000 vuotta sitten perimältään erilaisia populaatioita Ihmisen geneettinen monimuotoisuus on yhä suurinta Afrikassa, lajin synnyinseuduilla. Vain pieni osa tästä perimästä siirtyi vaeltajien mukana muualle maailmaan. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 109

Oppikirjan tehtävien vastaukset LUKU 1 1. a) Soluhengitys tapahtuu mitokondrioissa, b) valkuaisaineiden valmistaminen ribosomeissa, c) soluun tulevien ja poistuvien aineiden valikointi solukalvossa. 2. 1 = solukalvo, 2 = solulima, 3 = mitokondrio, 4 = tumakotelo, 5 = tumajyvänen, 6 = solulimakalvosto. 3. a) Mitokondrioissa tapahtuu soluhengitys; siinä vapautuu energiaa solun elintoimintoihin. b) Solulimakalvostossa muokataan proteiineja. c) Golgin laitteessa muokataan proteiinien molekyylirakennetta, ja valmiit tuotteet kulkeutuvat siellä valmistuneissa rakkuloissa solun oikeisiin kohtiin. 4. a) Proteiinisynteesi tarkoittaa proteiinien valmistumista solun ribosomeissa DNA:ssa olevan ohjeen mukaan. b) Mitoosissa eli tavallisessa solunjakautumisessa syntyvien tytärsolujen kromosomiluku pysyy samana kuin emosolussa. c) Kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, joista muut solut muodostuvat ja erilaistuvat tietyn solutyypin soluiksi. d) Solun erilaistuminen tarkoittaa kantasolun kehittymistä tietyntyyppisen kudoksen soluksi, esim. lihassoluksi. e) Kudos on rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisten solujen muodostama joukko. Esim. lihaskudos, pintakudos jne. 5. a) Hermosolussa viesti kulkee sähköisenä impulssina tuojahaarakkeesta solukeskukseen ja sieltä viejähaaraketta pitkin eteenpäin. b) Impulssi siirtyy hermosolusta toiseen kemiallisesti välittäjäaineen avulla. c) Kudoshormoneja siirtyy paikallisesti solusta toiseen niiden suorassa kosketuksessa tai soluväliaineen kautta. Umpirauhasista hormoneja siirtyy vastaanottaviin soluihin veren mukana. LUKU 2 3 1. a) Sukusolut syntyvät meioosissa, johon kuuluu kaksi peräkkäistä tumanjakautumista. KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 Tällöin kromosomiluku muuttuu diploidisesta (2n) haploidiseksi (n). b) Tavalliset eli somaattiset solut syntyvät mitoot tisesti. Mitoosissa kromosomiluku säilyy samana, vastinkromosomit eivät konjugoidu, keskivaiheessa on näkyvissä yhtä monta kromosomia kuin lajin diploidinen kromosomi luku on sekä kukin mitoosi tuottaa kaksi diploidista tumaa ja solua. Meioosissa kromosomiluku vähenee puoleen, vastinkromosomit konjugoituvat ja siksi vähennysjakautumisen keskivaiheessa on kaksoiskromosomipareja lajin haploidista kromosomilukua vastaava määrä (ihmisellä siis 23). Meioosissa on kaksi peräkkäistä tumajakautumista: vähennys- ja tasausjakautuminen, jotka tuottavat naaraalla yhden haploidisen munasolun, uroksella neljä haploidista siittiötä. 2. Siittiö on pieni, siimallinen, niukasti ravintoa sisältävä, kolmiosainen ja aktiivisesti liikkuva. Siittiöitä kypsyy paljon. Ne ovat kromosomistoltaan kahdenlaisia (X tai Y). Munasolu on suuri, pallonmuotoinen, runsaasti ravintoa ja solulimaa sisältävä. Se ei liiku aktiivisesti eikä siinä ole siimaa. Munasoluja kypsyy normaalisti yksi kerrallaan. Jokaisessa munasolussa on X- kromosomi. 3. Kärkikappaleen avulla siittiö tunkeutuu munasoluun, energiantuotanto tapahtuu keskikappaleessa ja siimansa avulla siittiö liikkuu. Perintöaines on tuman DNA-molekyyleissä. 4. a) Siittiöiden määrän vähenemisen syinä pidetään elinympäristön muutoksia, äidin tupakanpolttoa, ravinnon lisäaineita ja stressaavia elintapoja. 5. a) Munasoluja ei kypsy, ovulaatiota ei tapahdu, munanjohtimet eivät päästä munasoluja lävitseen, siittiöitä ei muodostu tai niiden määrä on liian vähäinen, siemenjohtimet ovat tukossa, siittiöt eivät pääse kohtuun tai munanjohtimeen tai munasolua ympäröivän solukerroksen lävitse. Alkionkehitys häiriintyy, jos implantaatiota ei pääse tapahtumaan. Hormonitoiminta voi olla poikkeavaa joko 111

miehellä tai vaimolla tai molemmilla. Immuunireaktiot ja letaaligeenit voivat vaikuttaa. b) Keinoja voivat olla hormonihoito, keinohedelmöitys (myös oman puolison siemennestettä käyttäen). Hormonihoito voidaan kohdistaa juuri siihen asiaan, missä vika on eli voidaan eri tapauksissa käyttää eri hormoneja estrogeeneja, progesteronia, testosteronia, FSH:ta tai LH:ta. 6. Munasolua ympäröivä proteiiniketto estää vieraan lajin siittiön pääsyn munasoluun. Tietysti jo ulkonäkö-, rakenne- ja käyttäytymiserot ennen parittelua johtavat siihen, ettei vieraan lajin siittiöitä tule munasolun läheisyyteen. 7. a) Jos yksilönkehitys onnistuu, molemmista kehittyy yksilö eli syntyy epäidenttiset kaksoset. b) Ei ole mahdollista, sillä kun ensimmäinen siittiö tunkeutuu munasoluun, tämän ulkopinta muuttuu siittiöitä läpäisemättömäksi. (Teoriassa voisi tuloksena olla triploidinen yksilö, mutta yhtään triploidista ihmistä ei ole tavattu; keskenmenoissa triploidisia alkioita on kyllä todettu). c) Jos molemmat kehittyvät syntymään saakka, tuloksena ovat identtiset kaksoset. d) Siamilaiset kaksoset. 8. Kehittyvä yksilö on perinnöllisesti elinkelvoton, jos sillä on poikkeava kromosomiluku tai siinä on kromosomimutaatioita. Letaaligeenit voivat tuhota alkion jo varhaisessa vaiheessa. Alkioon voi päästä vieraita aineita, jotka järkyttävät yksilönkehitystä. Äidin kunto voi olla myös liian huono. Järkytykset ja onnettomuudet voivat myös aiheuttaa keskenmenon. 9. Vihurirokkovirus sotkee yksilönkehityksen kemiallista säätelyjärjestelmää. Kun alkion solut ovat saaneet ohjeet kehittyä tietyiksi elimiksi, niiden saamat ohjeet ovat peruuttamattomia. Kun kaikkien elinten kehitysohjeet ovat tulleet soluihin kahden ensimmäisen raskauskuukauden aikana, vihurirokkovirus ei voi enää sen jälkeen aiheuttaa sikiövaurioita. 10. Sikiövaurioita voivat aiheuttaa muun muassa jotkut lääkkeet, huumeet, alkoholi, tupakka, ionisoiva säteily, vihurirokkovirus ja eräät ympäristömyrkyt. Sikiövaurio voi olla myös seurausta genotyypistä. 11. a) Sikiönkehitys on herkintä vaurioille raskausviikoilla 2 9. b) Yksilönkehitys voi suistua normaalista kulusta siinä vaiheessa, kun alkion ja sikiön solut eivät vielä ole saaneet kemiallisia säätelyohjeita. Kun säätely on tapahtunut, yksilönkehitys eri elinten osalta jatkuu saatujen ohjeiden mukaisesti. LUKU 4 1. Istukka on äidin ja sikiön kudosten muodostama yhteiselin. Sikiön rakkokalvon tupsut uppoavat kohdun limakalvon poimuihin. Kohdun hiussuonien ja istukan tupsujen hiussuonien välissä on muutama solukerros, joiden kautta aineidenvaihto äidin ja sikiön välillä tapahtuu. Istukka välittää äidistä sikiöön happea, ravinto- ja rakennusaineita, hormoneja sekä vasta-aineita. Istukka erittää muun muassa progesteronia sekä kuljettaa sikiöstä äitiin hiilidioksidia ja muita kuonaaineita sekä hormoneja. 2. Kehittyvä alkio ja sikiö ottavat äidin verestä punasolujen hemoglobiiniin tarvittavan raudan ja luustoon tarvittavan kalsiumin. Jos veressä ei ole rautaa tai kalsiumia riittävästi, ne otetaan äidin kudoksista. 3. vesikalvo sijainti lähinnä sikiötä tehtävät Suojaa ja pitää lapsiveden sikiön ympärillä. suonikalvo keskellä Kuljettaa aluksi ravintoa ja happea sekä kuona-aineita, kunnes rakkokalvo muodostuu. rakkokalvo uloinna sekä istukan sikiönpuoleisena osana ja napanuoran vartena Kuljettaa ravintoa, happea ja varastoi kuona-aineita, kunnes istukka muodostuu sekä muodostaa napanuoran, joka hoitaa sikiön ja äidin välisen aineenvaihdunnan. 4. a) Omien keuhkojen toiminta alkaa (ensimmäinen parkaisu). Veri alkaa kiertää keuhkojen kautta, yhteys keuhkovaltimon ja aortan välillä katkeaa, eteisten väliseinän aukko sulkeutuu ja napanuoran verenkierto lop- 112 KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4

5. puu, kun napavaltimot sulkeutuvat. b) Pää edellä syntyminen mahdollistaa lapsen ensimmäisen parkaisun heti, jolloin keuhkoverenkierto pääsee alkamaan. Perätilasynnytyksessä saattaa napanuoran verenkierto estyä ja hapensaanti heiketä. Tuloksena voi olla aivovauriolapsi (CP). ennen syntymää syntymän jälkeen lämpötila äiti huolehtii oma säätely toimii valoisuus pimeää valoisaa hapen saanti istukan kautta otettava keuhkoilla itse kuona-aineet istukka poistaa poistettava itse munuaisten ja keuhkojen kautta ravinnon saanti istukan kautta KOULUN BIOLOGIA LUKIO 4 IHMISEN BIOLOGIA BI4 syötävä itse, äiti imettää 6. a) Selvitetään ja mitataan ainakin verenpaine, sokeritasapaino (diabetes), paino, Hb-arvo, määritetään veriryhmä ja annetaan ravintoohjeita mm. kalsiumin ja raudan saannin varmistamiseksi. b) Tutkitaan muun muassa paino, pituus, pään ympärys, iho, koordinaatio, keuhkot, sydänäänet, kuulo, näkö sekä annetaan muun muassa ravintoa koskevia suosituksia sekä rokotetaan ohjelman mukaisesti. 7. a) Elintoiminnat lisääntyvät, kun muun muassa munuaisten ja sydämen työ kasvaa ja sikiökin tarvitsee energiaa. b) Proteiinien aminohappoja tarvitaan sikiön kudosten ja elinten rakennusaineiksi. c) Rautaa tarvitaan sikiön veren hemoglobiinin valmistukseen. d) Kalsiumia tarvitaan sikiön luiden valmistukseen. e) D-vitamiinia tarvitaan luuston kehitykseen. LUKU 5 1. Sukupuoli määräytyy hedelmöityshetkellä. Jos hedelmöittävässä siittiössä on X-kromosomi, syntyvä lapsi on tyttö, jos siinä on Y-kromosomi, syntyy poika. 2. Jos yksilössä ei ole Y-kromosomia, sukupuolirauhasen aiheen ydinosasta kehittyy munarauhanen ja aiheen kuoriosa surkastuu. 3. a) Aivolisäkkeen gonadotrooppinen hormoni FSH käynnistää munarakkulan kehittymisen. Tämän erittämä estrogeeni yhdessä lisämunuaisen kuoren erittämän androgeenin kanssa saa aikaan murrosiässä tapahtuvat muutokset tytöstä naiseksi, kun sekundaariset sukupuolitunnusmerkit kehittyvät. b) Aivolisäkkeen gonadotrooppiset hormonit FSH ja LH käynnistävät kivesten kehittymisen ja testosteronin erittymisen. Testosteroni ja lisämunuaisen kuoren androgeeni saavat murrosiässä aikaan pojan sekundaaristen sukupuolitunnusmerkkien kehittymisen, jolloin pojasta tulee mies. Ravinnolla ja elämäntavoilla on osaltaan vaikutusta aikuistumisprosessin ajoittumisessa. 4. a) Jo pienissä tytöissä ilmenee hoivaamiseen liittyviä piirteitä. He esimerkiksi leikkivät nukeilla ja ottavat niitä syliinsä hyvin äidillisesti. He ovat myös innostuneita vaatteistaan. Pojat ovat kiinnostuneita mekaanisista leluista. Paljon kiistellään siitä, mikä osuus kasvatuksella on näihin eroihin ja mikä eroissa on biologisten seikkojen osuus. b) Aikuisilla eroja ilmenee tietysti sukupuolisessa käyttäytymisessä ja lasten hoitoon liittyvissä asioissa, mutta monissa muissakin asioissa on eroja miesten ja naisten välillä. Koulussakin erot näkyvät esimerkiksi eri oppiaineissa. Matemaaattiset asiat ovat keskimääräistä useammin miesten alaa, kielelliset naisten. Kun erilaisuutta pyritään mittaamaan, todetaan kuitenkin, että erot ovat suhteellisia ja keskimääräisiä ja ainakin osaksi kasvatuksen tuloksia. 5. a) Lihasvoimaa vaativat lajit, esimerkiksi painonnosto, uinti, hiihto ja juoksut sekä heittolajit. b) Lihasvoima kasvaa, mutta samalla voi ilmetä monia haittoja, esimerkiksi lihasten ja jänteiden vaurioitumisherkkyys kasvaa. Myös sukurauhasten toiminnoissa ja sekundaarisissa sukupuolitunnusmerkeissä ilmenee muutoksia. 6. a) 1 on LH, 2 FSH, 3 estrogeeni ja 4 progesteroni. 5 on ovulaatio ja 6 kuukautisvuoto. 7 munasolu kypsyy estrogeenia erittävän munarakkulan sisällä, 8 munarakku- 113