Solu 1

Hint

• Sentrosomi on solun mikrotubulusten organisointikeskus, sentrioli eli keskusjyvänen on sentrosomin osa. Sentrosomissa on keskellä toisiinsa kohtisuorassa kaksi sentriolia.
• Tumasukkula käsittää koko mikrotubuluksista muodostuvan verkkomaisen rakenteen, joka kuljettaa tytärkromosomit solun eri päihin. Tumasukkula siis koostuu yksittäisistä mikrotubuluksista.
• Vastinkromosomeja ihmisellä on kaksi, joista toinen on peritty äidiltä ja toinen isältä. Esim. kromosomipari 23 muodostuu miehellä X-kromosomista ja Y-kromosomista, jotka ovat toistensa vastinkromosomit. Kahdentunut kromosomi tarkoittaa taas sitä, kun solusyklin S-vaiheessa DNA kahdentuu ja kromosomit ovat kahdentuneina muodostaen kaksi identtistä DNA-rihmaa. Vastinkromosomit eivät ole keskenään identtisiä toisin kuin kahdentuneen kromosomin muodostavat rihmat.
• Vastinkromosomeja ihmisellä on kaksi, joista toinen on peritty äidiltä ja toinen isältä. Esim. kromosomipari 23 muodostuu miehellä X-kromosomista ja Y-kromosomista, jotka ovat toistensa vastinkromosomit. Nämä yhdessä muodostavat vastinkromosomiparin, jotka asettuvat meioosi I:n metafaasissa jakotasoon rinnakkain.
• Sisarkromatidit yhdessä toisiinsa kiinnittyneinä muodostavat kahdentuneen kromosomin. Kun nämä mitoosin anafaasissa irtoavat toisistaan niin muodostuu kaksi tytärkromosomia.
• Sentromeeri on kompleksi, joka yhdistää/kiinnittää sisarkromatidit toisiinsa. Kinetokori on se sentromeerin osa, johon mikrotubulukset kiinnittyvät.

Hint

NADP+, NAD+ ja FAD toimivat vedyn-/elektroninsiirtäjinä. Ne vuoroin hapettuvat ja vuoroin pelkistyvät solun reaktioissa. NADP+ kuljettaa vedyn ja elektronin fotosynteesin valoreaktioista pimeäreaktioihin. NAD+ ja FAD hoitavat samaa tehtävää soluhengityksen sitruunahappokierron ja elektroninsiirtoketjun välillä. 

Glykolyysissä kaksi NAD+-molekyyliä pelkistyy. Maitohappokäymisessä NADH puolestaan hapettuu takaisin NAD+:ksi.

Hint

Ihmisen soluja, joissa ei ole tumaa: punasolut, verihiutaleet ja silmän linssin solut (sekä osa ihon keratinosyyteistä).

Ihmisen soluja, joissa on monta tumaa: luustolihassolut ja osteoklastit. Osalla hepatosyyteistä on myös kaksi tumaa.

Huom! Megakaryosyyteillä on vain yksi tuma, joka on jaokkeellinen! Mikroskoopissa se saattaa näin ollen näyttää harhaanjohtavasti usealta tumalta.

Hint

Fosfolipidikaksoiskalvo:

• hydrofobiset päät vastakkain -> kalvon hydrofobinen ydin
• hydrofiiliset päät kalvon ulkopinnoilla
• kolesteroli -> solukalvon jäykistys (alhaisissa lämpötiloissa lisää juoksevuutta)

Kalvoproteiinit:

• eriasteisesti lipidikalvoon uppoutuneita tai kalvon kokonaan läpäiseviä
• kuljetus (kuljetusproteiinit), signaalien ja molekyylien tunnistus (reseptorit), tarttuminen, entsyymikatalyysi
• hiilihydraatit kalvoproteiineihin ja -lipideihin kiinnittyneinä

Fosfolipidikaksoiskalvo muodostaa solukalvon ”rungon”, joka ei ole kiinteä, vaan sen lipidiosa on nestemäinen (öljymäinen): kalvon komponentit (esim. proteiinit) voivat liikkua kalvon tasossa. Lipidikalvo eristää sytoplasman solunulkoisesta nesteestä estämällä polaaristen ja ionisten aineiden passiivisen kulkeutumisen solukalvon läpi.

Solukalvojen rakenne muuttuu jatkuvasti, kun kalvosta poistetaan ja siihen lisätään komponentteja.

Hint

Hint

Molemmissa on fosfolipidikaksoiskalvo, solulimakalvosto, tumakotelon ympäröimä tuma; solun täyttää solulima, jossa ovat molemmilta löytyvät soluelimet mitokondriot ja ribosomit (joko vapaana solulimassa tai kiinni karkeassa solulimakalvostossa).

Yksi ero on kasvisolun vakuoli, jota ei yleensä löydy eläinsoluista. Lisäksi kasvisoluilla on soluseinä ja viherhiukkasia, joita ei ole eläinsolussa. Eläinsolussa puolestaan on sentriolit ja lysosomit, joita kasvisoluissa ei ole.

Hint

E. G1-vaihe

F. S-vaihe

B. G2-vaihe

C. profaasi

G. metafaasi

A. anafaasi

H. telofaasi

D. sytokineesi

Hint

Passiivinen kuljetus ei kuluta energiaa (aine siirtyy suuremmasta pitoisuudesta pienempään).

Diffuusio tapahtuu suoraan solukalvon läpi ilman erillistä kuljetusproteiinia tai kanavaa. Edellytyksenä on, että aineen molekyylikoko on tarpeeksi pieni ja että aine on joko pooliton, varaukseton tai rasvaliukoinen (rasvaliukoinen aine voi sulautua suoraan osaksi lipidikerrosta ja siten kulkeutua solukalvon läpi). Esim. kaasut (happi ja hiilidioksidi) ja rasvaliukoiset steroidit.

Avustettu/fasilitoitu diffuusio tarkoittaa aineen kuljetusta solukalvon läpi solukalvolla olevien kanava- tai kuljettajaproteiinin avulla (kuljetuksen oltava edelleen suuremmasta pitoisuudesta pienempään). Esim. glukoosin kuljetus (GLUT-kuljettajaproteiini) ja ionien kuljetus solukalvon läpi ionikanavien kautta.

Osmoosi on veden diffuusiota puoliläpäisevän kalvon (esim. solukalvo) läpi laimeammasta liuoksesta väkevämpään liuokseen. Tähän osallistuvat akvaporiini-nimiset kanavaproteiinit.

Hint

Ulkokalvo, sisäkalvo, DNA, ribosomit/proteiinisynteesi, hengitysketju; 1 p kustakin kun oikealla paikallaan rakenteessa.
Selkeys ja hyvä kokonaisuus +1 p lisää.

Hint

Aktiivisella kuljetuksella siirretään aineita pienemmästä pitoisuudesta suurempaan. Tämä vaatii aina energiaa (lähteet voivat vaihdella) ja kuljetusproteiinin.

Primaarinen aktiivinen kuljetus: energia ATP:n hydrolyysistä. Esim. Na-K-pumppu/Na-K-ATPaasi siirtää kolme natrium-ionia ulos solusta ja kaksi kalium-ionia sisään; molemmat ionit kulkevat pienemmästä pitoisuudesta suurempaan.

Sekundaarinen aktiivinen kuljetus: energia aineen A aktiiviseen kuljetukseen saadaan aineen B passiivisesta kuljetuksesta. Eli aine B:n passiivisessa kuljetuksessa vapautuva potentiaalienergia käytetään aineen A aktiiviseen kuljetukseen pitoisuuseroa vastaan. Esim. glukoosia kuljetetaan ruoansulatuskanavasta natriumionien passiivisen kuljetuksen avulla.

Hint

Endosytoosissa solu ottaa materiaalia ulkopuoleltaan. Tämä tapahtuu siten, että solu muodostaa kalvostaan kuopan, joka kuroutuu irti solukalvosta rakkulaksi solulimaan. Endosytoosista voidaan erottaa fagosytoosi ja pinosytoosi. Fagosytoosissa eli solusyönnissä solu endosytoi kiinteän kappaleen ja mahdollisesti hajottaa sen. Pinosytoosissa eli solujuonnissa solu ottaa sisäänsä solun ympärillä olevaa kudosnestettä.

Eksosytoosissa solu siirtää asioita solun ulkopuolelle endosytoosille päinvastaisella tavalla. Tällöin solunsisäinen kalvorakkula sulautuu solukalvoon ja vapauttaa sisältämänsä aineet solun ulkoiseen tilaan.

Hint

Glykolyysi (1p) sytoplasmassa (1p), hengitysketju (1p) mitokondriossa (1p).

Hint

Profaasi eli esivaihe:

• tumakotelon hajoaminen
• kromatiinin pakkautuminen -> kromosomit
• sentriolien kahdentuminen ja liikkuminen solun vastakkaisille puolille -> tumasukkulan muodostus

Metafaasi eli keskivaihe:

• kromosomit samaan tasoon keskelle solua
• tumasukkulan sukkularihmojen tarttuminen kromosomien kinetokoreihin (kinetokori on osa kromatidit yhdistävää sentromeeriä)

Anafaasi eli jälkivaihe:

• kromatidien eroaminen toisistaan (sukkularihmat kiskovat); eroamisen jälkeen kromatideja kutsutaan tytärkromosomeiksi
• tytärkromosomit vastakkaisille puolille solua sukkularihmojen vetämänä

Telofaasi eli loppuvaihe:

• kromosomien rakenteen löyhentyminen takaisin kromatiiniksi
• tumakotelojen muodostus

Sytokineesi:

• tytärsolujen kuroutuminen erilleen, aktiini- ja myosiinirengas keskelle solua
• kumpaankin soluun oma tuma ja soluelimet -> pystyvät jatkamaan eloa itsenäisesti

Hint

Glukoosi siirtyy soluun solukalvon lävitse joko passiivisen tai aktiivisen kuljetuksen avulla. . Passiivisessa kuljetuksessa glukoosi siirtyy suuremmasta pitoisuudesta pienempään ns. avustetun / helpotetun diffuusion avulla. Glukoosi liittyy väliaikaisesti solukalvolla sijaitsevaan kuljettajaproteiinin ja irtoaa siitä solukalvon sisäpuolella. Tämä kuljetustapa ei vaadi energiaa. Aktiivisessa kuljetuksessa glukoosi siirtyy solukalvon läpi samalla tavoin kuljettajaproteiinin avustuksella, mutta tapahtuma vaatii energiaa, koska siirto tapahtuu pienemmästä pitoisuudesta suurempaan.

Hint

\(6 \enspace CO_{2}\enspace +\enspace 6\enspace H_{2}O\enspace\rightarrow\enspace C_{6}H_{12}O_{6}\enspace + \enspace 6\enspace O_{2}\)

Hint

a) viherhiukkasten yhteyttämiskalvostolla

b) viherhiukkasten nestemäisessä välitilassa eli stroomassa

c) solulimassa

d) mitokondrioiden sisällä matriksissa

e) mitokondrioiden sisäkalvolla

Hint

Vastauksen tulee sisältää ja selittää

• Kalvon suuntautuminen (sytoplasma, solun ulkopuoli)
• Fosfolipidien muodostaman kaksoiskalvon perusrakenne:
  • fosfolipidien hydrofobiset osat vastakkain keskellä (kalvon hydrofobinen ydin)
  • fosfolipidien varaukselliset/hydrofiiliset päät pinnoilla (solunsisäinen ja -ulkoinen puoli)
  • lipidikalvossa myös kolesterolia.
• Proteiinit (kalvoproteiinit) eriasteisesti fosfolipidikalvoon uppoutuneita tai kalvon kokonaan läpäiseviä.
• Kalvoproteiineihin ja -lipideihin kiinnittyneet hiilihydraatit solukalvon ulkopinnalla.
• Fosfolipidikaksoiskalvo muodostaa solukalvon ”rungon”, joka ei ole kiinteä, vaan sen lipidiosa on nestemäinen (öljymäinen): kalvon komponentit (esim.proteiinit) voivat liikkua kalvon tasossa. Lipidikalvo eristää sytoplasman solunulkoisesta nesteestä estämällä polaa- risten ja ionisten aineiden passiivisen kulkeutumisen solukalvon läpi.
• Proteiinit välittävät useimpia solukalvon ”aktiivisia toimintoja”: mm. kalvonläpikuljetus, signaalien ym. molekyylien vastaanotto (reseptorit), tunnistus, tarttuminen, entsyymikatalyysi
• Solukalvojen rakenne muuttuu jatkuvasti: kalvosta poistetaan ja siihen lisätään komponentteja.

  (Alla oleva kuva ei sisältynyt tiekunnan antamaan mallivastaukseen)

Hint

Soluhengitykseen tarvitaan sokeria ja happea.

Reaktioissa muodostuu hiilidioksidia ja vettä.

Energiaa saadaan maksimissaan 34 ATP-molekyylin verran.

Hint

Entsyymit ovat proteiineja, jotka katalysoivat solun kemiallisia reaktioita. Katalyysi tapahtuu entsyymin aktiivisessa keskuksessa, joka on tietty osa entsyymiproteiinin kolmiulotteista rakennetta. Substraatti sitoutuu entsyymin aktiiviseen keskukseen, jolloin muodostuu heikkojen sidosten koossa pitämä entsyymi-substraattiyhdistymä. Substraatin sitoutumisenergiaa käytetään reaktion aktivaatioenergian alentamiseen, ts. entsyymi stabiloi siirtymätilaa sitoen tämän kaikkein tiukimmin aktiiviseen keskukseen. Myös sitoutumisgeometria, aktiivisessa keskuksessa olevat katalyttiset ryhmät ja veden poissulkeminen reaktiokohdasta ovat usein katalyysiä edistäviä tekijöitä. Entsyymin spesifisyys ja katalyyttinen teho riippuvat kumpikin aktiivisen keskuksen ja substraatin ja edelleen siirtymätilan välisestä energeettisesti suotuisasta vuorovaikutuksesta, joiden avulla reaktion aktivaatioenergiaa alennetaan.

Hint

a) Kasvi-, levä- ja sienisoluilla on soluseinä. Myös lähes kaikilla bakteereilla ja osalla arkeista (soluseinän rakenne vaihteleva) on soluseinä.

Soluseinä

• suojaa ja tukee
• antaa tarkan muodon
• estää solua repeämästä: kasvisoluilla on usein hyvin suuri pitoisuusero sytosolin ja soluväliaineen välillä -> vettä pyrkii kasvisolun sisään, mikä johtaa solun räjähtämisvaaraan.

Soluseinä muodostuu

• kasvisolulla ja leväsolulla selloluusasta
• sienisoluilla kitiinistä
• bakteereilla mureiinista.

b) Protoplastiksi kutsutaan kasvisolua, sienisolua tai bakteeria, jolla ei ole soluseinää.

Hint

a) mRNA: 5 ́..ACUCGAUGGCCAACUACAAAAGGCCAAA .. 3 ́

b) Aminohappo 1: Metioniini

Aminohappo 2: Alaniini

Aminohappo 3: Asparagiini

Aminohappo 4: Tyrosiini

Aminohappo 5: Lysiini

Hint

DNA-polymeraasi tarkkailee jälkeään, ja jos se huomaa virheen, niin väärä nukleotidi poistetaan ja oikea liitetään tilalle.

Hint

Telomeraasientsyymit

Hint

Interfaasi (S-vaihe)

Edellytyksenä hyvät olosuhteet (esim. ravinto), solun riittävä koko, DNA:n eheys, jokin solunjakautumisen aktivoiva signaali (esim. kasvutekijä).

Hint

Soluhengityksellä voidaan tarkoittaa kahta asiaa:
– Glukoosin täydellistä hajoamista vedeksi ja hiilidioksidiksi
– Soluhengitys on soluissa tapahtuvaa kaasujen vaihtoa, jossa solun sisälle siirtyy happea ja solusta poistuu hiilidioksidia

Hint

Kromatiinirihman purkaminen, geenin aktivaatio (transkriptiotekijät), RNA-polymeraasi kiinnittyy promoottoriin ja alkaa rakentaa esiaste-RNA:ta mallijuosteen 3’→5’-suunnassa emäsperiaatteen mukaisesti (paitsi A:n vastinemäs U)