3. Perinnöllisyys ja lisääntyminen ovat elämän tunnusmerkkejä

Question 1

Mihin ryhmiin solut voidaan jakaa? Kenellä niitä esiintyy?

Answer 1

Kaikki eliöt koostuvat yhdestä tai useammasta solusta. Solut voidaan jakaa tumattomiin ja tumallisiin soluihin niiden rakenteen perusteella. Tumattomissa soluissa ei ole selvärajaista tumaa, kun taas tumallisissa soluissa tuma erottuu selkeärajaisena solun osana.

Tumattomia eliöitä ovat arkeonit ja bakteerit, muut ovat tumallisia.

Question 2

Mitä yhteistä kaikilla soluilla on?

Answer 2

Kaikille soluille yhteistä on se, että ne sisältävät informaatio. Informaatio sijaitsee soluissa geeneissä ja geenit puolestaan kromosomeissa. Tumattomissa soluissa on vain yksi kromosomi, joka sijaitsee solulimassa. Tumallisissa soluissa kromosomit sijaitsevat tumakotelon sisällä. Tumallisten eliöiden kromosomeista pieni osa sijaitsee myös mitokondrioissa ja viherhiukkasissa.

Kullakin lajilla on niille tyypillinen määrä kromosomeja ja geenejä (toimiakseen 500).

Question 2

Miten solut syntyvät?

Answer 2

Solut syntyvät jakautumalla jo olemassaolevista soluista, jolloin DNA:n sisältämä informaatio siirtyy uusiin soluihin. Ennen solun jakautumista DNA-molekyylit kahdentuvat eli niistä valmistuu kopiot.

Solun jakautumisen alkaessa kahdentuneet kromosomit asettuvat jonoon solun keskelle. Kromosomien keskikohtaan kiinnittyy rihmat, jotka vetävät kahdentuneiden kromosomien puoliskot erilleen tytärkromosomeiksi. Tytärkromosomit siirtyvät solun vastakkaisiin päihin ja koko solu jakautuu kahtia.

Question 3

Missä kromosomit sijaitsevat tumallisissa soluissa ja mistä kromosomi rakentuu?

Answer 3

Kromosomit sijiatsevat tumallisissa soluissa tumakotelon sisällä tiiviisti pakkautuneena. Kromosomien rakennusaine on DNA (deoksiribonukleiinihappo), joka kuuluu nukleiinihappoihin ja on orgaaninen molekyyli. Lisäksi kromosomeissa on pallomaisia proteiinimolekyylejä.

Question 4

Millainen on DNA:n rakenne? Mihin sen sisältämä informaatio perustuu?

Answer 4

DNA on kaksijuosteinen molekyyli, joka koostuu DNA:n rakenneyksiköistä, nukleotideistä. DNA:n “pystypuut” eli DNA-juosteet koostuvat sokeri- ja fosfaattiosista. DNA-juosteet toisiinsa kiinnitävät “palkit” koostuvat eri emäksistä, jotka ovat adeniini, tymiini, sytosiini ja guaniini. Emäkset kiinnittyvät toisiinsa vetysidoksin emäsparisäännön mukaisesti A-T, G-C ja muodostavat näin kaksijuosteisen DNA-molekyylin.

DNA:n informaatio on peräisin sen emäsjärjestyksestä. Emästen järjestys DNA-juosteissa muodostaa ikään kuin geneettisen koodin. Geneettinen koodi on sama kaikilla eliöillä.

Question 5

Mikä on geeni? Mistä se rakentuu?

Miksi proteiinit ovat tärkeitä molekyylejä? Mistä ne koostuvat?

Answer 5

Geeni on tietty pätkä DNA-molekyyliä, jolla on toiminnallinen tehtävä; se sisältää ohjeen proteiinin valmistamiseen. Kaikissa yksilön soluissa on samat geenit, mutta eri solutyypeissä osittain eri geenit ovat aktiivisina, jonka seurauksena solut toimivat eri tavalla.

Proteiinit ovat solun toiminnan kannalta tärkeitä molekyylejä, sillä ne toimivat solun rakennusaineina, entsyymeinä (nopeuttaa solujen kemiallisia reaktioita) ja välittävät viestejä. Proteiinit muodostuvat aminohapoista, joita on 20 erilaista.

Question 6

Mitä geenimutaatiot ovat? Minkä seurauksena niitä tapahtuu?

Answer 6

Geeneissä tapahtuvia pysyviä muutoksia kutsutaan geenimutaatioiksi. Geenimutaation seurauksena syntyy saman geenin eri muotoja eli alleeleja. Se saattaa muuttaa syntyvän proteiinin rakennetta tai johtaa koko solun toiminnan/rakenteen muuttumiseen.

Geenimutatioita aiheuttaa ympäristötekijät, kuten ionisoiva säteily ja myrkyt. Niitä tapahtuu myös itsestään eliöiden geeneissä ilman ulkoista tekijää.

Question 6

Miten solut valmistavat proteiineja?

Answer 6

Solut valmistavat tarvitsemiaan proteiineja geenien ohjeiden mukaan. Ohje proteiinin valmistamiseen sijaitsee geenin emäsjärjestyksessä.

Proteiinit valmistuvat solussa monivaiheisessa tapahtumasarjassa, proteiinisynteesissä. Proteiinisynteesiin tarvitaan toistakin nukleiinihappoa RNA:ta (ribonukleiiniappo), jolla on monia eri tehtäviä proteiinisynteesin eri vaiheissa, ja jota on eri tyyppejä.

Question 7

Mitä tarkoitetaan genotyypillä ja fenotyypillä?

Answer 7

Jälkeläinne perii vanhemmiltaan aina samasta geenistä kaksi eri alleelia (toinen toiselta vanhemmalta ja toinen toiselta). Jälkeläisen saamaa alleeliyhdistelmää kutsutaan genotyypiksi. Sitä, miten eri alleelit ilmenevät yksilössä, kutsutaan fenotyypiksi eli ilmiasuksi.

Question 8

Mitä suvuttomalla lisääntymisellä tarkoitetaan? Millaisia siinä syntyvät jälkeläiset ovat?

Answer 8

Suvuttomassa lisääntymisessä jälkeläinen kehittyy jostain emoyksilön osasta tai yhdestä solusta ilman sukusoluja.

Suvuttomassa lisääntymisessä syntyvät jälkeläiset ovat emoyksilönsä kaltaisia ja keskenään samanlaisia (perintötekijöiltään samanlaisten yksilöiden joukko = klooni). Yksilöiden mahdolliset ovat vain ympäristön tai yksilössä taaphtuvien mutaatioiden aiheuttamia.

Question 9

Mitkä ovat suvuttoman lisääntymisen hyvät ja huonot puolet?

Answer 9

Suvuton lisääntyminen on vaivatonta ja nopeaa. Eliöltä ei kulu energiaa sukusolujen tuottamiseen/levittämiseen, eikä lisääntymiskumppanin löytämiseen. Suvuton lisääntyminen on siten varmaa ja tehokasta -> uuden elinympäristön valtaaminen.

Suvuttomassa lisääntymisessä ei kuitenkaan synny perinnöllistä muuntelua, joka on haitallista evoluution ja lajinkehityksen kannalta. Koko suvuttomasti lisääntyvä populaatio saattaa tuhoutua ykislöiden ollessa liian samankaltaisia geeneiltään.

Question 10

Mitä eri tapoja yksisoluisilla eliöllä on suvuttomaan lisääntymiseen?

Answer 10

Bakteerit lsiääntyvät suvuttomasti jakautumalla, jopa 20 minuutin välein. Samalla tavalla lisääntyvät tohvelieläimet.

Yksisoluiset eliöt voivat lisääntyä myös monistumalla. Ensin solun tuma jakautuu moneksi tumaksi, ja sitten sen ympärille muodostuu solulimaa ja solukalvo. Lopulta koko solu hajoaa moneksi uudeksi soluksi. (esim. malarialoisio)

Yksisoluiset hiivasienet jakautuvat kuroutumalla -> hiivasoluun kasvaa pullistuma, joka kuroutuu irti emosolusta uudeksi yksilöksi.

Question 11

Miten kasvit lisääntyvät suvuttomasti?

Answer 11

Monet kasvit lisääntyvät suvuttomasti emoyksilön rönsyjen, maavarsien, juurimukuloiden ja juurivesojen avulla (kasvien omista osista tapahtuva lisääntyminen=kasvullinen lisääntyminen). Sammalet ja sanikkaiset lisääntyvät itiöiden avulla.

Question 12

Mitä suvullisella lisääntymisellä tarkoitetaan? Mitkä ovat kaksi yleisintä suvullisen lisääntymisen tapaa? Mitkä eliöt lisääntyvät suvullisesti?

Answer 12

Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläinen syntyy sukusolujen avulla. Suvullisen lisääntymisen yleisin muoto on hedelmöityksen avulla tapahtuva lisääntyminen. Siinä siittiösolu hedelmöittää munasolun niiden tumien yhdistyessä ja hedelmöittyneestä munasolusta kehittyy uusi yksilö. Toinen suvullisen lisääntymisen tapa on partenogeesi, jossa jälkeläinen kehittyy suoraan munasolusta ilman hedelmöittymistä.

Suurin osa monisoluisista eliöistä lisääntyy suvullisesti.

Question 13

Miten sukusolujen synty eroaa muiden solujen synnystä?
Miksi kaikki yksilöt ovat erilaisia liittyen samaiseen aiheeseen?

Answer 13

Sukusolujen syntyyn johtava solujakautuminen eroaa normaalin solun synnystä siten, että syntyneissä sukusoluissa on ainoastaan puolet emosolun kromosomimäärästä. Tämä on seurausta siitä, että yksi sukusolun emosolu jakautuu neljäksi sukusoluksi.

Sukusolujen synnyssä on sattumanvaraista millainen yhdistelmä vanhempien kromosomeja ja niissä olevia alleeleja sukusoluun muodostuu -> jokainen yksilö on erilainen.

Question 14

Mitä ovat yksi- ja kaksineuvoiset eliöt?

Answer 14

Eläinten sukusolut syntyvät niiden sukurauhasissa, eli kiveksissä ja munarauhasissa. Suurin osa eliöistä on yksineuvoisia, eli ne tuottavat ainoastaan joko siittiöitä tai munasoluja. Kuitenkin monet selkärangattomat eliöt, kuten kastelierot ja kotilot ovat kaksineuvoisia eli HEMAFRODIITTEJA, niiden kyetessä tuottaa sekä siittiöitä että munasoluja.

Question 15

Mikä on kasvien lisääntymisrakenne suvullisessa lisääntymisessä?

Answer 15

Kasvien lisääntymisrakenne on kukka. Siittiösolut eli siitepölyhiukkaset syntyvät kukan heteissä ja munasolut puolestaan emeissä. Kasvin kukka voi olla myös hemafrodiitti, eli samassa kukassa voi olla sekä heteet että emit. Esimerkiksi sinivuokko on kaksineuvoinen kukka.

Question 16

Mikä on siitos? Selitä ulkoinen siitos, sisäinen siitos, ristisiitos ja itsesiitos. Anna esimerkkieliöitä.

Answer 16

Eläimillä siitos tarkoittaa tapahtumasarjaa, joka johtaa hedelmöitykseen. Siitos voi olla sisäinen tai ulkoinen.
Esimekriksi kaloilla ja sammakkoeläimillä on ulkoinen siitos. Se tarkoittaa, että hedelmöitys tapahtuu naaraan elimistön ulkopuolella, vedessä.

Matelijoilla, linnuilla, nisäkkäillä ja osalla selkärangattomista on sisäinen siitos, jossa sukusolut yhtyvät naaraan lisääntymiselimistössä.

Ristisiitos tarkoittaa, että kahden eri eliöyksilön sukusolut yhdistyvät hedelmöityksessä. Itsesiitoksessa eliö hedelmöittää itse itsensä, mutta luonnossa se on hyvin poikkeuksellista.

Question 17

Mitä parittelukäyttäytymisellä tarkoitetaan, mihin se liittyy?

Answer 17

Monilla eläinlajeilla lisääntymiseen liittyy monimutkainen parittelukäyttäytyminen, jonka tarkoituksena on varmistaa pariutuvien yksilöiden kuuluvan samaan lajiin. Tämä tunnistetaan esimerkiksi äänen tai ulkomuodon perusteella. Yleensä ainoastaan vahvimmat ja komeimmat koiraat pääsevät parittelemaan ja siirtämään geeninsä tuleville sukupolville. Joillain lajeilla kumppanin valinta on kuitenkin sattumanvarainen.

Question 18

Mitä pölytyksellä tarkoitetaan? Selitä ristipölytys ja itsepölytys.

Answer 18

Pölytyksellä tarkoitetaan tapahtumasarjaa, jossa kasvin siitepöly kulkeutuu heteistä emille. Pölytystä seuraa hedelmöitys, ja hedelmöityneestä munasolusta kehittyy kasvin alkio.
Itsepölytyksessä siitepöly on peräisin saman kukan heteiltä ja ristipölytyksessä siitepöly on kulkeutunut kukan emille esimerkiksi hyöteisen mukana toisesta kukasta.

Question 19

Miksi suvullinen lisääntyminen on tärkeää?

Answer 19

Sukusolujen erilaisuus ja niiden sattumanvarainen yhdistyminen hedelmöityksessä johtavat siihen, että jälkeläiset poikkeavat vanhemmistaan ja sukulaisistaan.
Suvullisessa lisääntymisessä muodostuvat uudet kromosomien ja alleelien yhdistelmät aiheuttavat perinnöllistä muuntelua eli lajin yksilöiden erilaisuutta.
Tämä on tärkeää erityisesti evoluution ja lajinkehityksen kannalta

Question 20

Mitkä ovat suvullisen lisääntymisen haittapuolia?

Answer 20

Suvullinen lisääntyminen on suvutonta lisääntymistä paljon tehottomampaa ja epävarmempaa. Se on hidasta, sillä yksilöiden pitää kasvaa ensin sukukypsiksi, jotta ne kykenevät tuottamaan sukusoluja. Lisäksi se on epävarmaa, sillä kaikki yksilöt eivät välttämättä löydä lisääntymiskumppania. Myös suuri osa sukusoluista menee hukkaan, joka tekee lisääntymistavasta hyvin tuhlaavaa. Suvullisessa lisääntymisessä jälkeläisiä syntyy huomattavasti suvutonta lisääntymistä vähemmän.

Question 21

Mitä partenogeesi tarkoittaa? Mitkä eläimet lisääntyvät näin? Onko se hyvä lisääntymistapa?

Answer 21

Partenogeesi tarkoittaa, että jälkeläinen kehittyy suoraan munasolusta ilman hedelmöittymistä. Partenogeneettisesti lisääntyvät muun muassa monet hyönteiset ja kasvit, sekä jotkut kala-, sammakko- ja liskolajit.

Partenogeneettisesti lisääntyminen on suotuisissa olosuhteissa suvullista lisääntymistä nopeampaa ja tehokkaampaa. Siinä ilmenee kuitenkin huomattavasti vähemmän perinnöllistä muuntelua, kuin mitä varsinaisessa suvullisessa hedelmöityksen avulla tapahtuvassa lisääntymisessä. Täten partenogeneettinen lisääntyminen on lajin kehityksen ja muuttuviin ympäristöoloihin sopeutumisen kannalta riskialtista.

Question 22

Mitkä eliöt ja miksi lisääntyvät monella tavalla?

Answer 22

Monet eliöt lisääntyvät vuorotellen suvullisesti ja suvuttomasti tai hedelmöityksen avulla ja partenogeneettisesti. Täten ne varmistavat riittävän jälkeläisten määrän ja toisaalta myös riittävän perinnöllisen muuntelun.
Suvuttomasti ja suvullisesti lisääntyvät mm. monet sammaleet, sanikkaiset ja polttiaiseläimet.

Question 23

Mitä lisääntymisstrategiat ovat? Miksi niitä on kehitetty?
Kerro kahdesta strategiasta.

Answer 23

Lisääntyminen on yksi elämän tunnuspiirteistä. Lajin säilymisen kannalta on tärkeää, että jälkeläiset selviävät hengissä lisääntymisikään saakka, ja saavat näin siirrettyä geeninsä tuleville sukupolville. Jälkeläisten enkiin jäämisen varmistamiseksi on kehitetty erilaisia lisääntymisstrategioita.

Yksi lisääntymisstrategia on tuottaa vain vähän jälkeläisiä ja pitää niistä erittäin hyvää huolta -> karhu, sinivalas, afrikannorsu, ihminen.
Toinen vaihtoehto on tuottaa valtava määrä jälkeläisiä, joista vain muutama selviää hengissä lisääntymisikään saakka, sillä niistä ei huolehdita lainkaan -> kalat, sammakot.

Question 24

Mikä on eloonjäämiskuvaaja?

Answer 24

Jälkeläisten henkiinjäämistä voidaan havainnollistaa eloonjäämiskuvaajan avulla, jos tiedetään yksilöiden kuolevuus eri ikäluokissa.

1: isot petolinnut
2: pikkunisäkkäät
3: kalat, sammakot, hyönteiset, voikukka