Uppgift 1. Uppgift 2.

Transkript

1 1 STUDENTEXAMENS- NÄMNDEN ANVISNINGAR FÖR BEDÖMNINGEN AV MODELLPROVET I BIOLOGI I poängrekommendationerna har sådan kunskap satts inom parentes som inte fordras, men som kan räknas examinanden till godo som gottgörelse för små brister. I en del fall har svarets nyckelord eller nyckeltermer skrivits med fetstil. Uppgift 1. Lingonet upptar vatten med sina rötter (svamprot som hjälp). Vattnet sugs från marken in i rötterna passivt genom osmos. Inne i roten transporteras vattnet (antagligen i cellmellanrummen eller genom osmos från cell till cell) mot ledningssträngen i rotens mitt. Lingonet har (eftersom det är en kärlväxt) för vattentransporten ledningssträngar, som börjar i rötterna och löper genom stjälken och slutar längs bladnerverna i bladen. Vattnet stiger uppåt i ledningssträngarnas kärldel. Vattenmolekyler hålls samman av kohesionen. Vattnet stiger upp till bladen med hjälp av transpirationsströmmen och kapillärkraften. Vattnet som kommer till lingonets blad avgår (från bladets celler till cellmellanrummen och därifrån genom diffusion) genom klyvöppningar ut i luften (avdunstning). Bladets celler suger genom osmos nytt vatten från ledningssträngarnas kärl i stället för det vatten som avdunstat. (Om klyvöppningarna är tillslutna kan växten inte ta vatten.) 3 p. Renlavens bål består av en svampkomponent och en algkomponent. Svampkomponenten (hos renlaven på ytan) suger med hjälp av sina hyfer vatten osmotiskt ur fuktig luft och regn. Algkomponenten får vatten av svampen. 1 p. Lingonet hindrar avdunstning på följande sätt: lingonet är en ständigt grön växt (byggnadsmaterial och vatten sparas) som har fleråriga tjocka och vaxöverdragna blad. Vaxytan förhindrar avdunstning. Klyvöppningarna finns på bladets undersida. Laven tål uttorkning bra. En torr lav är i ett vilotillstånd och suger upp vatten från sin omgivning, varvid livsfunktionerna återupptas. 2 p. Uppgift Golgiapparat 2. Ribosomer 3. Endoplasmatiskt nätverk 4. Cellsaftsvakuol 5. Cellvägg 6. Cellmembran 7. Mitokondrier 8. Kloroplaster 9. Kärna 10. Nukleol 3 p.

2 2 Mitokondrierna och kloroplasterna är (endo)symbiotiska organeller. Mitokondrierna härstammar sannolikt från (aerob bakterier, kloroplasterna från assimilerande blågröna bakterier (cyanobakterier). Båda har en typisk cellmembranstruktur, de innehåller eget DNA och ribosomer, delar sig självständigt och är i samma storleksordning som bakterier. I kloroplasterna sker fotosyntesen och i mitokondrierna cellandningen. 3 p. Uppgift 3. Schema ock förklaring Hjuldjur Sötvattensmusslor Nedbrytarbakterier Vattenväxter Grönalger Vattenväxterna och grönalgerna är producenter i ekosystemet. Vatten och koldioxid som de behöver för fotosyntesen får de från luften och vattnet och energi från lampans ljus. Producenterna får närsalter från nedbrytarbakteriernas verksamhet. Sötvattensmusslorna som använder hjuldjur och grönalger som föda är konsumenter, såsom också hjuldjuren, vilka får sin näring från grönalgerna. Bakterierna är nedbrytare, genom vilkas verksamhet närsalterna (och koldioxiden) i det döda organiska materialet frigörs, så att producenterna har tillgång till det. 2 p. Då ljuset tändes började växterna och grönalgerna assimilera och producerade mera syre i vattnet än vad organismernas andning förbrukade. I mörker upphörde fotosyntesen och organismernas andning förbrukade syre. På morgonen då lampan återigen började lysa började växterna assimilera och producera syre. 1 p. Gäddan överlever inte utan dör antingen följande natt då syrehalten i akvariets vatten sjunker till en ännu lägre nivå än förut, eller så svälter den ihjäl efter en längre tid då den som rovfisk saknar lämplig föda. 1 p. 2 p.

3 Uppgift 4. 3 Med partenogenes avses att äggcellen utvecklas till en individ utan befruktning. Med haploidi avses en enkel kromosomuppsättning (där det finns endast ett exemplar av varje kromosom). I exemplet börjar en del av de haploida äggceller som bidrottningen producerat att utvecklas partenogenetiskt, de har således endast en haploid kromosomuppsättning. Från dessa utvecklas hanar. (Arbetarbina, de förökningsodugliga honorna utvecklas ur befruktade äggceller och är sålunda diploida.) 2 p. Eftersom drönaren är haploid (genotypen är A) är alla sädesceller av typ A. Bidrottningen (A producerar lika många äggceller med A-allelen som med a-allelen. Korsning: Bidrottning Aa Drönare A könsceller A a : A honlig avkomma AA Aa hanlig avkomma A a 50 % 50 % 50 % 50 % All honlig avkomma uppvisar den dominanta egenskapen (hälften är till sin genotyp homozygoter, hälften heterozygoter). Den hanliga avkomman är av två typer. De som uppvisar den dominanta egenskapen är lika många som de som har den motsvarande recessiva egenskapen (de haploida genotyperna A och. 4 p. Uppgift 5. Överhudens yttersta skikt, hornlagret skyddar vävnaderna mot UV-strålning. I cellerna i överhudens basala skikt, melanocyterna, finns (brunt) melaninpigment (och gulaktigt karotenpigment). Det ger huden dess karakteristiska färg och förhindrar att UV-ljuset når de inre cellskikten. Solljus får till stånd att syntesen av melaninpigment ökar och då förbättras skyddet (=solbrändhet). ( Om UV-ljus når de levande cellerna och åstadkommer skador finns det i cellerna antioxidanter och enzymer som strävar efter att rätta till situationen.) 2 p.

4 4 Att blodflödet från ett sår upphör är en följd av att blodkärlen sammandrar sig och blodet koagulerar. Trombocyter som råkat i kontakt med kollagen i väggen på den skadade blodådern utsöndrar enzym, ändrar form och blir platta och klistrar ihop sig och bildar det första koaglet. Därefter åstadkommer flera av blodets koaguleringsfaktorer att protrombin omvandlas till trombin som ytterligare får det lösliga fibrinogenproteinet att omvandlas till fibröst fibrin som binder blodcellerna i koaglet. ( Då koaglet torkar krymper det och försöker så dra ihop såret.) 2 p. In i matsmältningskanalen kommer tillsammans med maten mycket mikrober, vilka till största delen förstörs då de hamnar i den sura miljön (saltsyr i magen. Slemhinnorna skyddas av kraftig slem- och salivutsöndring, som sköljer bakterierna med sig. I saliven finns det också enzymer som förstör bakterier. Ifall bakterier ändå lyckas tränga igenom munnens slemhinna eller tarmepitelet förstör immunförsvarssystemet bakterierna. ( Viktiga celler i immunförsvaret är fagosyterna, naturliga mördarceller och blodets lymfocyter (T- och B-lymfocyter) samt antikroppar som fäster vid bakterierna.) ( Om bakterierna når från matsmältningskanalen till lymfkärlssystemet hamnar de i lymfknutarna där lymfocyterna förstör dem.) 2 p. Uppgift 6. Bild A. Röda blodkroppar (erytrocyter) Uppgift: transport av syre till vävnaderna och av koldioxid från vävnaderna. Gaserna binds till hemoglobin. För att effektivt utföra transportuppgiften är de röda blodkropparna små (ca 5 miljoner/mm 3 blod), runda, platta => ryms bra in också i de minsta kapillärerna. Till formen är de dubbelkonklava => ytan stor. Saknar kärna (=> eget energibehov litet), i stället ryms mycket hemoglobin i cellen. Bild B. Nervceller (neuroner) Uppgift: förmedla dels impulser från sinnesorganen och från andra nervceller till centrala nervsystemet och dels aktionskommandon från hjärnan till muskler och körtlar. För sin funktion är nervcellerna förgrenade, kedjas ihop genom förmedling av synapser till långa nervbanor och förenas till nätverk. Impulserna kommer in från talrika dendriter och går via cellkroppen vidare längs axonen. (Axonen omges av en myelinskida med noder, vilken gör att impulsen löper snabbt. Vid noderna sker jonutbyte => impulsen "hoppar".) Bild C. Sädesceller (spermier) Sädescellerna är mannens förökningsceller. Uppgiften är att överföra genomet till en äggcell (befruktning) => zygot. Bör ha förmåga att röra sig självständigt i äggledaren. För att fullgöra uppgiften bör de vara små (de minsta i den mänskliga organismen). Hos sädescellen kan man särskilja huvudet med kärnan, akrodsomen, vars enzymer hjälper sädescellen att tränga in i äggcellen, mellanstycket som producerar energi (rikligt med mitokondrier) och svansen (flagell) med vars hjälp könscellen rör sig.

5 5 Bild D. Tvärstrimmiga skelettmuskelceller Uppgift: att göra rörelse möjlig. Rörelsen beror på kontraktila fibriller i muskelcellerna. I de långa cellernas fibriller finns ljusa aktin- och mörka myosinproteiner som befinner sig på samma ställe/fibrill => tvärstrimmighet. Då muskelcellen fått kommandot (kemiskt) att sammandra sig gör den det (kontraheras) maximalt: proteinerna glider omlott => cellen förkortas. á 1,5 p. Uppgift 7. Eftersom heterozygoten uppvisar båda allelernas egenskaper finns det tre olika råttstammar som är utsatta för olika urvalstryck. I den ursprungliga situationen gynnar urvalet V N V N -råttor. Däremot gallrar urvalet V R V R -råttor så effektivt i form av dödlighet att någon homozygot stam inte alls utvecklas. Då dödligheten för V N V R - råttorna är endast litet högre än för dem med normal genotyp gallrar urvalet i någon mån bland dem. (V R -allelen bibehålls dock i råttpopulationen.) 2 p. Ibruktagandet av varfarin förändrar urvalstrycket. Dödligheten för V N V N -råttorna ökar till följd av förgiftningarna. Motståndskraften är nu heterozygoternas urvalsfördel. Då heterozygoterna blir allmännare kommer det att förekomma också V R V R -råttor, men urvalet både gynnar (motståndskraft) och gallrar (dör unga, förmår således sannolikt inte fortplanta sig). 2 p. Ett slut på användningen av varfarin skulle småningom återställa förhållandena till den ursprungliga situationen. Råttorna med normal genotyp skulle nu ha urvalsfördel och då skulle V N -allelen snabbt börja bli allmännare. De heterozygota individerna skulle småningom minska i antal då deras urvalsfördel försvinner. V R -allelen kommer dock att bibehållas i populationen, såsom exemplet visar. 2 p. Plusförtjänst: Det är fråga om balanserad heterozygoti av samma slag som vid skärcellsanemi. Också en hänvisning till kodominans är en insikt som bör räknas till godo. Uppgift 8. Allmänt Vid genetisk rekombination överförs DNA från en individ till en annan. Hos eukaryoter hänger rekombinationen samman med den könliga förökningen. Genetisk rekombination är ett effektivt sätt att åstadkomma ärftlig variation mellan individer genom att sortera om befintliga alleler. 1 p. Mekanismerna för den genetiska rekombinationen Vid meiosens första reduktionsdelning ordnar sig de homologa kromosomparen (konjugation) fritt oberoende av varandra i metafasens delningsplan. (Fri rekombination, Mendels tredje lag.) (Detta betyder att det till exempel hos människan (46 kromosomer; n = 23) kan uppkomma 2 23 (över ) olika typer av spermier och motsvarande mängd olika äggceller.)

6 6 Överkorsning (crossing over, chiasmabildning) sker mellan de homologa kromosomernas kromatider (på ett eller flera ställen), varvid allelerna separeras och arrangeras om. Som resultat av genutbytena bildas helt nya allelkombinationer (rekombinanter). Den slumpmässiga föreningen av spermie och äggcell ger upphov till unika genkombinationer. 3 p. Rekombinationens betydelse Rekombinationen åstadkommer rikligt med variation i populationen som råämne för det naturliga urvalet. Genetisk rekombination kan befrämja en arts anpassning till nya levnadsförhållanden. 2 p. Uppgift 9. Genetiska koden = en grupp av tre på varandra följande nukleotider, en triplett. Universalitet: Varje triplett kodar endast en aminosyra, koden är densamma hos alla organismer. I exemplet kodar tripletten UUG i budbärar-rna för leucin och GGC för glycin hos båda arterna. 2 p. Basförkortningarna: A=adenin, T=tymin, C=cytosin, G=guanin, i RNA ersätter U=urasil tyminet i DNA. De DNA-sekvenser som motsvarar budbärarna är: art I AAC TCG CCG TCA TGT art II GGT CAG CGC AAC CCG Aminosyran ändras inte om den tredje basen i den andra eller fjärde tripletten hos art I byts ut vid replicationen: i TCG G -> A eller i TCA A -> G. Vid transkriptionen skrivs i budbäraren koderna AGU och AGC. Aminosyran är i båda fallen serin. Det är också ofta på detta sätt: Utbyte av den tredje basen ändrar inte aminosyran (synonyma tripletter). Det finns nämligen 20 aminosyror medan triplettkodernas antal är 4 3 = 64. Om aminosyrefrekvensen i den proteinmolekyl som framställs förändras till följd av en mutation förändras molekylens struktur och/eller funktion. 1 p. Uppgift 10. En klon är en grupp av celler/växter med samma genuppsättning och den har uppkommit genom könlös förökning och mitoser. Växtförädlaren kan för kloning använda vävnadsodling och då kan växterna förökas obegränsat (t.ex. orkidéer och vinrank. Också från vegetativa delar (t.ex. jordgubbarnas revor) och sticklingar kan man förmera nya växtindivider. En vävnadsodling kan startas t.ex. från tillväxtpunktens celler, från en cell eller från en protoplast utan cellvägg. Då cellerna odlas på lämpligt näringssubstrat börjar cellerna dela sig och från vävnaden kan utvecklas groddplantor, som kan flyttas över, först i krukor och sedan användas för utplantering. Med hjälp av vävnadsodling kan man förmera sterila artkorsningar. Vävnadsodling kan användas för att producera friska plantor eller som material för genöverföring. 2 p.

7 7 Genpistolen är en apparat som har använts för att överföra främmande DNA, varvid DNA fästs på ytan av guldkorn och skjuts in i en cell. Genpistolen används främst för genöverföring på växter. Målsättningen är vanligen att få växten att producera ett främmande protein. Genen som skall överföras kan härstamma från en annan växt, ett djur eller en bakterie. Avsikten kan vara att förbättra växtens resistens till exempel mot skadeinsekter eller att få fram en sort som tål ogräsbekämpningsmedel. 2 p. Mutagener är kemiska föreningar eller strålning (radioaktiv, UV- eller röntgenstrålning) som inverkar på DNA och orsakar mutationer, varvid DNA:s struktur förändras (gen- eller kromosommutationer) slumpmässigt. Vid mutagenbehandling ökar antalet mutationer. En del av mutationerna kan vara nyttiga. Växtförädlaren är intresserad av nyttiga mutationer. Fröna behandlas med ett mutagen. De behandlade fröna sås och bland de plantor som utvecklas letar man fram nya nyttiga egenskaper. 2 p. Uppgift +11. Försurning förorsakar en allmän utarmning av ekosystemet. Kännetecken: vattnet är klart därför att det finns endast litet plankton => bottnen syns. på bottnen gamla blad, kvistar och annat växtmaterial då nedbrytare saknas det är knappt om växter (med luftskott och flytblad), men på bottnen frodas vitmossa. förutom mörtar har (kräftor, lake och) laxfiskar försvunnit/minskat fiskynglen har dött genom kvävning då aluminium som frigjorts från jordmånen skadat gälarna. ( strandskogens träd utglesade). 3 p. Försurning = minskning av ph (ökning av surheten, ph < 5,6 vilket är regnvattnets naturliga surhetsgrad) Orsak: som en följd av användningen av fossila bränslen kommer oxider av svavel och kväve ut i atmosfären. Dessa kommer ned som torrnedfall = bundet till damm-, sotoch andra partiklar eller som våtnedfall = i regnvattnet löst svag svavel- och saltsyra => surt regn. En ökning av surheten leder till att aluminium och tungmetaller löses ut och övergår från landekosystemen till vattendragen. Surhetstoppen på våren beror på snösmältningsvattnet. 2 p. Berggrunden i Finland består av sura bergarter => det finns i jordmånen och vattnen endast litet kalk som neutraliserar surheten, buffertkapasiteten är liten. (Speciellt känsliga är småsjöar i bergsterräng med tunt torvskikt. I hundratals sådana sjöar klara tecken på försurning, i somliga har fiskstammen dött. I en del försurade sjöar har gjorts försök med kalkning konstgjord andning.) 1 p.

8 8 d) Utsläppen som orsakar försurning både från lokala källor och som fjärrspridning med luftströmmarna. För att minska på utsläppen har fördrag slutits. Ny teknologi har tagits i bruk. För att minska svavelutsläppen har man uppnått/kan man nå resultat: avsvavlingsanordningar i kraftverken svavelfria bränslen eller sådana med låg svavelhalt gynnas (naturgas och biomass energisparande resurser för minskning av utsläppen riktas till de grannländer där svavelminskningen ännu är ringa Beträffande minskningen av svavelutsläppen har Finland nått målen. Svårare att minska kväveoxiderna - diffus belastning i trafiken möjligt: katalysatorer i bilarna allmänna trafikmedel gynnas ( hastighetsbegränsningar) ( s.k. grön våg) Beträffande minskningen av kväveutsläppen har Finland inte uppnått målen. Kartparen visar att svavelbelastningen har minskat klart, speciellt i södra Finland. 3 p. Uppgift +12. Det är typiskt för evolutionen att variationen fortlöpande producerar olika lösningar som det naturliga urvalet sorterar och testar: de former som passar bäst i rådande förhållanden behålls och blir allmännare, de sämre anpassade formerna gallras ut. Somliga lösningar har varit så epokgörande att de har gjort erövringen av nya livsmiljöer möjlig. I synnerhet sådana nyheter som har samband med fortplantningen har ökat urvalsfördelarna snabbt om de har förbättrat avkommans överlevnad. 1 p. Det skalförsedda ägget utvecklades först hos kräldjuren. Fortplantningen hos den äldre typen av ryggradsdjur, groddjuren, var starkt bunden till vattenmiljön. Innanför äggskalet bibehölls den vattenmiljö som var növändig för embryots utveckling. Det skalförsedda ägget förbättrade på många sätt avkommans möjligheter att klara sig. Det förutsatte inre befruktning, vilket säkrade befruktningen på land. Att äggen vaktades eller gömdes förbättrade deras utvecklingsmöjligheter. För att säkra produktionen av avkomma behövdes inte längre en lika stor mängd ägg som till exempel hos groddjuren. På det sättet sparades energi, vilket var en konkurrensfördel. 2 p. I det skalförsedda ägget utvecklades fosterhinnor och guleförråd, vilka säkrade embryots utveckling. De växelvarma kräldjuren ruvar inte sina ägg utan använder yttre värmekällor, solen eller förmultningsvärme. Kräldjurens ägg har oftast mjuka skal. Också fjällbeklädnaden främjade kräldjurens anpassning till torra förhållanden. Det var först hos fåglarna som ett ägg med kalkskal utvecklades. Hos fåglarna ökades effekten av fortplantning med ägg ytterligare av att de är jämnvarma (ruvning) och av effektiv bevakning och arbetsfördelning mellan föräldrarna. (Äggläggning som fortplantningsmetod kvarstod hos vissa däggdjursgrupper, av vilka endast näbbdjuren finns kvar.) 2 p.

9 9 De första landväxterna var ormbunksväxter som förökade sig med hjälp av sporer som var lätta och lätt fördes omkring. Redan sporväxternas förökning var förknippad med könlighet (ägg- och sädescellproducerande könsorgan på förbålen som utvecklas från en spor). Förutsättningen för sporväxternas framgång (i synnerhet under stenkolsperioden) var fuktiga och varma förhållanden (eftersom sädescellerna färdades via vatten). 1 p. Då förhållandena blev torrare och svalare främjade det att fröväxterna blev allmännare fröet erbjöd skydd mot torka och kyla. Pollenkornets väg till pistillen och könscellernas förening krävde inte en fuktig miljö fortplantningen var inte längre bunden till vatten. Fröet erbjöd förutom skydd (fröskalet) också för embryots utveckling nödvändig reservnäring. I början var fröväxterna nakenfröiga, kottepalmer och barrträd. Barrträdens förmåga att anpassa sig till torra förhållanden främjades också av andra strukturegenskaper, bl.a. nålformade blad. Evolutionen av gömfröiga växter skapade ett allt bättre skydd för embryot då fröämnena kom att ligga inne i pistillen. De gömfröiga växterna (blomväxtern blev den mest framgångsrika växtgruppen under livets nya tid. 2 p. Mellan fröväxterna och djuren utvecklades många former av symbios: djuren fick näring från växterna (nektar, frukter) och i gengäld underlättades och effektiviserades transporten av växternas frömjöl och frön. 1 p. Sammanfattning av poängsättningen: allmänt om evolutionens betydelse vid anpassningen till nya förhållanden (1 p.) skalförsett ägg (sammanlagt 4 p.) frigörelse från vattenmiljön, kräldjuren andra fördelar fosterhinnor och guleförråd kräldjur => fåglar (jämförelse) fröet (sammanlagt 4 p.) sporväxternas tid => förändring mot torrare förhållanden fröets fördelar (fröskalet, embryots näring) nakenfröiga => gömfröiga djurens och fröväxternas samevolution Poängfördelningen kan också vara en annan. Det är väsenligt att både fröets och det skalförsedda äggets uppkomstskeden förstås (vad föregick det, hur förändrades förhållandena, vad var bättre med den nya formen). Exempel och mångsidighet är meriterande.