Esseekysymyksistä 1 ja 2 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Vastauksia pisteytettäessä huomioidaan asiatiedot, joista voi saada enintään 4 pistettä. Lisäksi vastaaja saa enintään yhden pisteen, mikäli vastaus on selkeästi ja johdonmukaisesti laadittu eikä sisällä virheitä eikä epäoleellista tietoa. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 1. Fosforin ja typen kierto luonnossa miten kierto toimii ja miksi se eroaa merkittävästi näiden aineiden välillä? Fosforin kierto Fosforia ei ole luonnostaan ilmakehässä; siksi sen kierto on erilainen kuin typen. Fosforin päävarannot elottomassa luonnossa ovat kallioperässä fosfaatteina. Kallioperästä fosfori irtoaa rapautumisen kautta. Myös lannoitteena käytettävä fosfori louhitaan maaperästä. Fosforia on soluissa etenkin ATP:ssä, nukleiinihapoissa ja solukalvoissa. Kudoksissa fosforia on etenkin luustossa ja hampaissa. Luonnonvaraisissa ekosysteemeissä fosforia on usein niukasti saatavilla, koska se on huonosti liukeneva ja sitoutuu helposti. Fosforin kierto maanpäällisissä ekosysteemeissä on melko paikallista, ja tapahtuu maaperästä fosfaattina kasvien juuriin, ja kasveista orgaanisessa muodossa eläimiin. Hajotuksen kautta orgaaninen fosfori palautuu fosfaatiksi. Vesiekosysteemeissä fosforin kierto on samanlaista kuin maan päälläkin; täällä fosfori voi myös sedimentoitua eliöiden ulottumattomiin. Hapettomissa oloissa fosforia voi vapautua veteen takaisin eliöiden käyttöön. Sedimentteihin vajonnut fosfori voi palata kiertoon vuorten poimuttumisen myötä. Eroosion kautta kierto alkaa alusta uuden rapautumisen myötä. (2 p.)
Typen kierto Typpeä on ilmakehässä valtavasti (78%), mutta vain harvat eliöt pystyvät sen siitä sitomaan. Siksi typpi on luonnonvaraisissa ekosysteemeissä usein minimitekijä. Lannoitteena käytettävä typpi sidotaan ilmakehästä. Typpeä on soluissa etenkin proteiineissa, ATP:ssä ja nukleiinihapoissa. Vedessä syanobakteerit ja maalla tietyt maaperän bakteerit pystyvät sitomaan typen muille eliöille käytettävään muotoon (biologinen typensidonta). Palkokasvien juuristossa elävät bakteerit ovat tärkeitä typensitojia. Typpeä sitoutuu myös salamoinnin vaikutuksesta (abioottinen typensidonta). Eläimet erittävät typpeä ulosteiden ja virtsan kautta, sekä kuollessaan ja hajotessaan. Hapellisissa oloissa typpi jää kasvien ja nitrifikaatiobakteerien käytettävään muotoon. Etenkin hapettomissa oloissa typpeä palautuu ilmakehään denitrifikaation kautta. (2 p.) Vastauksen yleinen selkeys, johdonmukaisuus ja virheiden puuttuminen (1 p.). 2
Esseekysymyksistä 1 ja 2 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Vastauksia pisteytettäessä huomioidaan asiatiedot, joista voi saada enintään 4 pistettä. Lisäksi vastaaja saa enintään yhden pisteen, mikäli vastaus on selkeästi ja johdonmukaisesti laadittu eikä sisällä virheitä eikä epäoleellista tietoa. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 2. Mutaatiot ja niiden merkitys kasvien ja eläinten evoluutiolle. Mutaatiot ovat muutoksia eliön perimässä. Muutokset voivat tapahtua joko somaattisissa soluissa tai sukusolulinjan soluissa. Ainoastaan sukusolulinjan mutaatioilla on merkitystä evoluutiossa koska somaattiset mutaatiot eivät periydy jälkeläisille. Mutaatioita voi tapahtua DNA-molekyyleissä, kromosomeissa tai kromosomistoissa. DNA-molekyylissä tapahtuvat ns. geenimutaatiot ovat usein yhden emäksen muutoksia, jossa emäs korvautuu toisella emäksellä. Kromosomimutaatiossa kromosomin rakenne muuttuu siten että tietty kromosomin jakso häviää, kääntyy, siirtyy tai kahdentuu. Kromosomistomutaatioissa kromosomien lukumäärä muuttuu, esimerkiksi yksi kromosomi saattaa puuttua (monosomia) tai olla ylimääräisenä (trisomia). Polyploidioissa kokonaiset kromosomistot voivat esiintyä monikertoina. Perinnöllisen muuntelun yhtenä lähteenä mutaatiot omalta osaltaan mahdollistavat eliöiden sopeutumisen elinympäristöjen muutoksiin. Suvuttomasti lisääntyvillä eläimillä ja kasveilla mutaatiot ovat tärkeämpiä kuin suvullisesti lisääntyvillä eläimillä tai kasveilla, koska uutta perinnöllistä muuntelua ei synny sukusolujen perintötekijöiden sattumanvaraisessa yhdistymisessä. Mutaatiot ovat useimmiten neutraaleja tai elinkelpoisuutta heikentäviä, vain harvoin ne parantavat sopeutumista. Kasvilajien evoluutiossa kromosomistomuutokset ovat olleet tärkeitä, monet kasvilajit ovat syntyneet toisistaan polyploidian avulla. Eläinten evoluutiossa polyploidiat ovat harvinaisia (4p). Vastauksen yleinen selkeys, johdonmukaisuus ja virheiden puuttuminen (1 p).
3. Määrittele lyhyesti mitä tarkoitetaan seuraavilla termeillä (jokaisesta alakohdan oikeasta vastauksesta voi saada enintään 0,5 pistettä): a) Golgin laite Tumallisissa soluissa soluelin, jossa muokataan ja pakataan valkuaisaineita. Muodostuu litteistä kalvopusseista ja rakkuloista. b) Kaikkikykyiset eli totipotentit kantasolut Kaikkikykyiset kantasolut pystyvät erilaistumaan minkä tahansa kudoksen soluiksi. Hedelmöittynyt munasolu ja ihmisalkion solut 2-3 vuorokauden ikään (16-soluasteelle) asti ovat kaikkikykyisiä. c) Käänteiskopioijaentsyymi Entsyymi jonka avulla yksijuosteinen RNA-molekyyli saadaan käännettyä sitä sekvenssiltään vastaavaksi komplementaariseksi DNA:ksi. d) Bakteriofagi Bakteerissa lisääntyvä virus, bakteerin loinen. Sekä RNA:ta että DNA:ta sisältäviä bakteriofageja tunnetaan sekä yksi- että kaksijuosteisina lajeina. e) Muuntogeeninen eliö Eliö jonka perimää on muokattu. Muokkaus voi olla geenien lisäämistä (siirtogeeninen eliö) tai geenien tekemistä toimintakyvyttömäksi (poistogeeninen eliö).
f) Geenikartoitus Geenien tai DNA-merkkien sijainnin selvittäminen kromosomissa. Voi tarkoittaa myös geenin emäsjärjestyksen selvittämistä. g) Valintajalostus Kasvin- ja kotieläinjalostuksen menetelmä, jossa seuraavan sukupolven vanhemmat valitaan määrällisen ominaisuuden mittausten perusteella. Vastaa evoluutiossa tapahtuvaa suuntaavaa valintaa. h) Heteroosi Heteroosilla tarkoitetaan heterotsygoottisten genotyyppien paremmuutta jossakin ominaisuudessa verrattuna vanhempien (homotsygoottisten genotyyppien) ominaisuuksiin. Ilmiötä hyödynnetään kasvin- ja kotieläinjalostuksessa. i) Soluhengitys Soluissa tapahtuva reaktiosarja, jossa ravintoaineet hapettuvat hiilidioksidiksi ja vedeksi. Samalla ravintoaineiden kemiallisissa sidoksissa oleva energia sitoutuu adenosiinitrifosfaattieli ATP-molekyyleihin. j) Transposoni Transposonit eli hyppivät geenit ovat DNA-jaksoja, jotka pystyvät siirtymään paikasta toiseen kromosomien sisällä tai kromosomien välillä. 2
Esseekysymyksistä 4-6 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 4. Kerro Suomessa viljeltävistä marjalajeista. Mitä etuja on niiden tuottamisesta kausi- tai kasvihuoneissa? (5 p.) (s. 96-99) - mansikka (¼ p.), (jos jokin seuraavista mainittuna, lisäksi 1/4 p.): - tärkein TAI noin puolet viljelyalasta - viljelytekniikka tarkentunut - hehtaarisadot suurentuneet - lannoituksen tarkentuminen - tihkukastelu - herukat (1/4 p.), (jos jokin seuraavista mainittuna, lisäksi 1/4 p.): - tärkein mustaherukka - sopii hyvin ilmastoomme - mustaherukan flavonoidit - jatkojalostusteollisuuden raaka-aineeksi - viiniksi - vadelma (1/4 p.), (jos jokin seuraavista mainittuna, lisäksi 1/4 p.): - tuoremarjaksi - talvivauriot ongelmana - kesävadelmat ja syysvadelmat - pensasmustikka (1/4 p.), (jos jokin seuraavista mainittuna, lisäksi 1/4 p.): - uusi viljelykasvi - terveysvaikutteinen, flavonoidit - viljelmän perustamiskustannukset suuret - tyrni (1/4 p.) - marja-aronia (1/4 p.) - mesimarja (1/4 p.)
- saskatoon TAI marjatuomipihlaja (¼ p.) Kausi- ja kasvihuonetuotannon etuja: - sadon suurentuminen (½ p.) - marjan laadun parantuminen (kun marjat sateelta suojassa) (½ p.) - kasvuoloja voidaan kontrolloida tarkemmin (½ p.) - satokauden pidentäminen TAI satoa voidaan ajoittaa tai saada vuoden ympäri (½ p.) 2
Esseekysymyksistä 4-6 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 5. Mitä tarkoittaa maataloudelle tärkeiden kasvien ja kotieläinten geenivarojen in situ- ja ex situsäilytys? Kerro mikä on säilytyksen tavoite sekä esimerkkejä molemmista säilytysmuodoista niin kasveilla kuin kotieläimilläkin. (5 p.) (s. 144-149). Päämääränä monimuotoisen kotieläin- ja viljelykasvivalikoiman saatavuus myös tulevaisuudessa. (tavoite-kysymykseen vastaus) (1 p) Vaihtoehtoisia menetelmiä, jotta säilytys varmaa ja käyttäjien saatavilla (+) in situ = säilytys alkuperäisellä esiintymisalueella, viljelyssä, maatilalla tms. (1 p) - kasvit: säilytetään paikallisissa ympäristöissä, alttiita ympäristöolojen muutoksille (0,5 p) - kotieläimet: tuotannon yhteydessä tapahtuva geenivarojen säilytys: kotieläinten arvokkaiden geenivarojen säilytys hajautetaan usealle tilalle (0,5 p) ex situ = säilytys luonnonmukaisen ympäristön ulkopuolella (1 p: 0,5 kasvit (siemen 0,25 ja kloonit 0,25), 0,5 eläimet) - kasvien siemeninä säilytettävät geenivarat Pohjoismainen geenivarakeskus ja varmuussäilytys Huippuvuorilla - monet puutarha ja koristekasvit kasvullisina kokoelmina - hedelmäpuut ja pensaat yleensä kasvullisina kenttäkokoelmina - silmuja, perunaa esim. mikrolisäys ja säilytys syväjäädytettynä - kotieläimet: alkioiden tai sperman pakkassäilytys (0,5 p)
Esseekysymyksistä 4-6 voi saada enintään 5 pistettä/kysymys. Vastauksen pitää mahtua sille varattuun tilaan. Vastaustilan ulkopuolelle kirjoitettua tekstiä ei huomioida. 6. Palkokasvien viljelyn vaikutukset maaperässä. Selitä myös mitä hyötyä näistä vaikutuksista on (5 p) (s. 88-89) Seuraavista kohdista yhteensä enintään 5 p: - lisää typen määrää maaperässä tai yleensä typensidonnan maininta (0,5 p) - juuriston kuvailu: palkokasveilla on laaja juuristo, vankka pääjuuri + vahvat sivujuuret tai syvälle ulottuva pääjuuri (joku näistä kuvailuista 0,5 pistettä) - juuristo parantaa maan rakennetta (0,5 p), parantaa veden kulkua (0,5 p), muiden kasvien juuristo syvemmälle (0,5 p) (enintään yhteensä 1 piste) - juuristo erittää aineosia, jotka liuottavat ravinteita (0,5 p) - edistää hyödyllisten mikro-organismien kasvua (0,5 p), estää haitallisten kasvua (0,5 p) - ekologinen palvelu muille kasveille tai hyödyttää seuraavan/muun kasvilajin kasvua (1 p) - vähentää kasvinsuojeluaineiden tarvetta tai kustannusta (0,5 p) - lisää kasvupaikan ekologista monimuotoisuutta (0,5 p) - seoskasvusto: kasvien vuorovaikutus maassa vaikuttaa seoskasvuston menestymiseen (0,5 p), seos tuottaa paremman sadon kuin kasvien puhdaskasvustot (0,5 p), pakottaa palkokasvin tehokkaaseen typensidontaan (0,5 p) (yhteensä enintään 1 p) - monivuotiset palkokasvit vähentävät maanmuokkaustarvetta (0,5 p)