Abipreppi
fisven

Biology, autumn 2023 – matriculation exam tasks and solutions

The Biology matriculation exam, autumn 2023 (13.9.2023), Matriculation Examination Board (YTL): 10 tasks or sub-tasks. Most tasks fell under the topics Elämä ja evoluutio (4), Solu ja perinnöllisyys (3), Ekologian perusteet (2). Mean difficulty 2.9/5; the hardest tasks were 5. Grade limits: L 103 / 120 points, the highest L limit for this subject in 2023–2026 – the paper was unusually easy. Every task has an explanation and the official answer guidelines (hyvän vastauksen piirteet).

Explanations are currently in Finnish.

L 103E 88M 73C 57B 45A 34Max 120

Tasks and solutions

1.11 p

Alleelit siirtyvät populaatiosta toiseen yksilöiden muuttaessa populaatioiden välillä. Mitä käsitettä kuvaus vastaa?

Answer guidelines

Oikea vastaus: geenivirta (1 p.).

Explanation

Oikea vastaus on geenivirta.

Geenivirta tarkoittaa alleelien siirtymistä populaatiosta toiseen, kun yksilöitä tai niiden sukusoluja, kuten siitepölyä, liikkuu populaatioiden välillä. Geenivirta lisää populaatioiden geneettistä samankaltaisuutta ja voi tuoda pieneen populaatioon uutta perinnöllistä muuntelua, mikä ehkäisee sisäsiittoisuutta.

Geenivirta on yksi evoluution neljästä perusmekanismista luonnonvalinnan, mutaation ja geneettisen ajautumisen rinnalla. Yleinen ansa on sekoittaa se geneettiseen ajautumiseen, joka on alleelifrekvenssien satunnaista vaihtelua pienessä populaatiossa ilman muuttoliikettä. Ratkaiseva ero on liike populaatioiden välillä: jos yksilöt siirtyvät, kyse on geenivirrasta.

Adapted from a YTL task (source material removed) · original

1.21 p

Kaksi yksilöä eivät kykene tuottamaan jälkeläisiä keskenään, koska niiden sukusolut eivät ole yhteensopivia. Mitä käsitettä kuvaus vastaa?

Answer guidelines

Oikea vastaus: lisääntymiseste (1 p.).

Explanation

Oikea vastaus on lisääntymiseste.

Lisääntymiseste tarkoittaa mekanismia, joka estää kahta yksilöä tuottamasta lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä keskenään. Kuvauksessa sukusolujen yhteensopimattomuus on esimerkki hedelmöitystä edeltävästä eli pretsygoottisesta esteestä; muita pretsygoottisia esteitä ovat esimerkiksi eri lisääntymisaika, erilainen soidinkäyttäytyminen ja elinympäristöjen ero.

Hedelmöityksen jälkeisiä eli postsygoottisia esteitä ovat esimerkiksi risteymän heikko elinkyky tai steriiliys. Lisääntymisesteet ovat biologisen lajikäsitteen ydin: kaksi populaatiota on eri lajia, kun niiden välillä on toimiva lisääntymiseste. Yleinen ansa on vastata pelkästään lajiutuminen, joka on prosessi, ei sitä ylläpitävä este.

Adapted from a YTL task (source material removed) · original

1.31 p

Lajit vaikuttavat vastavuoroisesti toistensa evoluutioon. Mitä käsitettä kuvaus vastaa?

Answer guidelines

Oikea vastaus: koevoluutio (rinnakkaisevoluutio, yhteisevoluutio) (1 p.).

Explanation

Oikea vastaus on koevoluutio, jota kutsutaan myös rinnakkais- tai yhteisevoluutioksi.

Koevoluutiossa kaksi lajia vaikuttaa vastavuoroisesti toistensa evoluutioon: toisessa lajissa tapahtuva muutos aiheuttaa valintapainetta toiseen lajiin ja päinvastoin. Klassisia esimerkkejä ovat kukkakasvin ja sen pölyttäjän rakenteiden yhteensopivuus, pedon ja saaliin välinen kilpavarustelu sekä loisen ja isännän vuorovaikutus.

Yleinen ansa on sekoittaa koevoluutio konvergenttiin evoluutioon, jossa sukua olevat tai eri lajit kehittävät samankaltaisia rakenteita samanlaisen valintapaineen vuoksi ilman keskinäistä vuorovaikutusta. Koevoluution tunnusmerkki on nimenomaan lajien välinen vastavuoroinen vaikutus.

Adapted from a YTL task (source material removed) · original

1.41 p

Maantieteellisesti eristyneellä alueella kehittyy laji, jota tavataan vain siellä. Mitä käsitettä kuvaus vastaa?

Answer guidelines

Oikea vastaus: endeeminen (kotoperäinen) laji (1 p.).

Explanation

Oikea vastaus on endeeminen eli kotoperäinen laji.

Endeeminen laji on laji, jota tavataan luontaisesti vain tietyllä rajatulla alueella eikä missään muualla. Endeemisyys syntyy tyypillisesti maantieteellisen eristyneisyyden seurauksena, minkä vuoksi valtamerten saarilla, järvissä ja vuoristoissa on runsaasti endeemisiä lajeja.

Endeemiset lajit ovat erityisen alttiita sukupuutolle, koska niiden levinneisyysalue on pieni: yhden elinympäristön tuhoutuminen tai vieraslajin saapuminen voi hävittää koko lajin. Siksi endeemisyys on keskeinen käsite luonnonsuojelun kohdentamisessa. Yleinen ansa on sekoittaa endeeminen laji vieraslajiin tai kotimaiseen lajiin; ratkaisevaa on levinneisyyden rajoittuminen vain yhteen alueeseen.

Adapted from a YTL task (source material removed) · original

1.51 p

Populaation yksilömäärä pienenee äkillisen tapahtuman vuoksi, jolloin populaation perinnöllinen muuntelu kapenee. Mitä käsitettä kuvaus vastaa?

Answer guidelines

Oikea vastaus: pullonkaulailmiö (1 p.).

Explanation

Oikea vastaus on pullonkaulailmiö.

Pullonkaulailmiössä populaation yksilömäärä romahtaa äkillisen tapahtuman, kuten luonnonkatastrofin, epidemian tai voimakkaan metsästyksen, seurauksena. Selviytyneiden pieni joukko edustaa vain osaa alkuperäisestä perinnöllisestä muuntelusta, joten populaation geneettinen monimuotoisuus kapenee pysyvästi, vaikka yksilömäärä myöhemmin kasvaisi.

Seurauksena sisäsiittoisuus lisääntyy ja populaation kyky sopeutua ympäristön muutoksiin heikkenee. Yleinen ansa on sekoittaa pullonkaulailmiö perustajavaikutukseen, jossa uuden populaation perustaa pieni joukko yksilöitä uudella alueella. Molemmissa monimuotoisuus kapenee, mutta pullonkaulassa kyse on olemassa olevan populaation romahduksesta.

Adapted from a YTL task (source material removed) · original

2.17 p

Pohdi, miksi lehdet pyrkivät usein kääntymään valon tulosuuntaa kohti. Selitä, mihin valoa tarvitaan lehdissä.

Answer guidelines

Yhteensä enintään 7 pistettä esimerkiksi seuraavista. Miksi lehdet kääntyvät valon tulosuuntaa kohti: jotta valoa tulisi lehden pinnalle mahdollisimman paljon (1 p.), lehden tulee olla kohtisuorassa valonlähteeseen nähden (1 p.); valon määrän kasvaessa fotosynteesin teho nousee (1 p.). Mihin valoa tarvitaan lehdissä: lehtien soluissa on runsaasti viherhiukkasia eli kloroplasteja (1 p.), joiden sisältämä lehtivihreä (1 p.) ottaa talteen valoenergiaa, jotta fotosynteesi voisi toimia (1 p.); valoenergiaa tarvitaan, jotta fotosynteesissä vettä voidaan hajottaa (1 p.) vetyioneiksi, elektroneiksi ja hapeksi (1 p.); elektroninsiirtoketjussa valoenergian avulla muodostuu protonigradientti (1 p.) ja lopulta energia päätyy ATP:hen ja vedynsiirtäjiin eli NADPH:hen (1 p.), joita käytetään hiilidioksidin sidontareaktioissa (1 p.).

Explanation

Avainajatus: lehden asento maksimoi valon saannin, ja valoa tarvitaan fotosynteesin valoreaktioiden käynnistämiseen.

Täysien pisteiden vastaus jakautuu kahteen osaan. Kääntymisen syy: kohtisuorassa valonlähteeseen nähden oleva lehti saa pinnalleen mahdollisimman paljon valoa, ja valon lisääntyessä fotosynteesin teho kasvaa. Valon tehtävä: lehtien soluissa on runsaasti viherhiukkasia, joiden lehtivihreä absorboi valoenergiaa; energialla hajotetaan vettä vetyioneiksi, elektroneiksi ja hapeksi, muodostetaan elektroninsiirtoketjussa protonigradientti ja tuotetaan ATP:tä ja NADPH:ta, joita käytetään hiilidioksidin sidontareaktioissa.

Yleinen ansa on vastata vain, että kasvi tarvitsee valoa fotosynteesiin. Pisteet syntyvät valoreaktioiden vaiheiden nimeämisestä.

Lähde: Ylioppilastutkintolautakunta · original

2.23 p

Lehdissä on useimmiten runsaasti ilmarakoja. Tarkastele, miten ilmarakojen toiminta vaikuttaa fotosynteesiin.

Answer guidelines

Enintään 3 pistettä esimerkiksi seuraavista: ilmarakojen kautta fotosynteesin toinen lähtöaine hiilidioksidi pääsee lehden sisälle (1 p.) ja fotosynteesin lopputuote happikaasu pääsee poistumaan lehdestä (1 p.); ilmarakojen avulla säädellään myös veden haihtumista lehdestä (1 p.); jos kasvi kärsii kuivuudesta, ilmarakoja suljetaan, jotta veden haihtuminen vähenisi (1 p.), mutta samalla hiilidioksidin pääsy lehteen hidastuu, jolloin fotosynteesi heikkenee (1 p.).

Explanation

Avainajatus: ilmarakojen toiminnassa on väistämätön ristiriita hiilidioksidin saannin ja veden säästämisen välillä.

Täysien pisteiden vastaus sisältää kolme pistettä tuottavaa asiaa. Ensin kaasujenvaihto: ilmarakojen kautta hiilidioksidi eli fotosynteesin toinen lähtöaine pääsee lehden sisälle ja lopputuotteena syntyvä happi ulos. Toiseksi vesitalous: ilmaraot säätelevät myös veden haihtumista eli haihdutusta. Kolmanneksi kytkentä: kuivuudessa kasvi sulkee ilmarakoja veden säästämiseksi, jolloin hiilidioksidin saanti heikkenee ja fotosynteesi hidastuu.

Yleinen ansa on kuvata pelkkä kaasujenvaihto. Tehtävä kysyy vaikutusta fotosynteesiin, joten kuivuustilanteen aiheuttama ristiriita on olennainen.

Lähde: Ylioppilastutkintolautakunta · original

515 p

Arvioi, millä tavoin seuraavat maankäyttöön liittyvät toimenpiteet vaikuttavat ympäristön tilaan ja luonnon monimuotoisuuteen: yhtenäisen metsäalueen läpi rakennetaan moottoritie; metsätalouskäyttöön ojitettu suo palautetaan luonnontilaan tukkimalla ojia; viljellyn alueen ja sen vieressä olevan puron väliin jätetään maakaistale, jossa kasvaa monivuotisia kasveja.

Answer guidelines

Moottoritien rakentaminen, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista: rakentaminen aiheuttaa elinympäristöjen pirstoutumista (1 p.) ja vaikeuttaa eläinten liikkumista (1 p.); yksilöiden siirtyminen populaatiosta toiseen vaikeutuu (1 p.) ja geenivirta populaatioiden välillä pienenee (1 p.), mikä pienentää populaatioiden geneettistä monimuotoisuutta (1 p.); liikenteestä vapautuu haitallisia yhdisteitä (1 p.), esimerkiksi typen oksideja ja haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (1 p.); melu ja valosaaste voivat häiritä eläimiä (1 p.) ja eläimiä jää ajoneuvojen alle (1 p.). Suon ennallistaminen, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista: ennallistaminen palauttaa suolajeille ominaisia elinympäristöjä (1 p.), mikä lisää luonnon monimuotoisuutta (1 p.) sekä laji- että ekosysteemitasolla (1 p.); vedenpinnan noustessa puiden kasvu heikkenee (1 p.) ja rahkasammalien ja muiden suokasvien kasvu lisääntyy (1 p.); lisääntyvä kosteus hidastaa hajotustoimintaa (1 p.) ja lisää metaanin tuottoa (1 p.), mikä edistää turpeen kertymistä (1 p.) ja vahvistaa suoekosysteemin toimimista pitkäaikaisena hiilinieluna (1 p.); ojien tukkiminen voi vähentää humusaineiden tai ravinteiden huuhtoutumista vesistöihin (1 p.). Maakaistaleen jättäminen, enintään 6 pistettä esimerkiksi seuraavista: maakaistale toimii suojavyöhykkeenä (1 p.), jonka monivuotinen kasvillisuus pienentää eroosiota (1 p.); se vähentää ravinteiden (1 p.) ja torjunta-aineiden (1 p.) päätymistä vesistöön; suojavyöhykkeen kasvien biomassaan sitoutuu ravinteita (1 p.); vesistöön tuleva ulkoinen kuormitus pienenee (1 p.), mikä vähentää rehevöitymistä (1 p.) ja kirkastaa vettä (1 p.); suojavyöhyke tarjoaa elinympäristön esimerkiksi linnuille, hyönteisille ja niittykasveille (1 p.), mikä lisää luonnon monimuotoisuutta (1 p.).

Explanation

Avainajatus: kukin kolmesta toimenpiteestä tuottaa enintään kuusi pistettä, joten vastauksen on käsiteltävä kaikkia kolmea.

Moottoritie: elinympäristöjen pirstoutuminen, eläinten liikkumisen vaikeutuminen, geenivirran heikkeneminen ja siitä seuraava geneettisen monimuotoisuuden kapeneminen sekä päästöt, melu, valosaaste ja tieliikennekuolemat.

Suon ennallistaminen: suolajien elinympäristöjen palautuminen, monimuotoisuuden kasvu laji- ja ekosysteemitasolla, vedenpinnan nousun myötä puiden kasvun heikkeneminen ja rahkasammalten runsastuminen sekä hajotuksen hidastuminen, turpeen kertyminen ja hiilinielun vahvistuminen.

Suojavyöhyke: eroosion väheneminen, ravinteiden ja torjunta-aineiden pidättyminen, ulkoisen kuormituksen ja rehevöitymisen väheneminen sekä uusi elinympäristö.

Yleinen ansa on käsitellä vain yhtä toimenpidettä perusteellisesti.

Lähde: Ylioppilastutkintolautakunta · original

6.25 p

Selitä, minkä eri biomolekyylien rakentamiseen kasvisolu käyttää typpeä. Entä minkä biomolekyylien rakentamiseen käytetään fosforia?

Answer guidelines

Typpeä sisältävät biomolekyylit, enintään 3 pistettä: typpi on tärkeä osa etenkin proteiinien rakennetta (1 p.); typpeä on jokaisessa aminohapossa (1 p.); typpeä on lehtivihreämolekyyleissä (1 p.); pieniä määriä typpeä on myös nukleiinihappojen rakenteissa (1 p.), ATP-molekyyleissä (1 p.) ja vedynsiirtäjissä (1 p.). Fosforia sisältävät biomolekyylit, enintään 3 pistettä: fosforia on nukleiinihappojen rakenteessa eli DNA:ssa tai RNA:ssa (1 p.); ATP-molekyyleissä sekä ADP:ssä ja AMP:ssä (1 p.), vedynsiirtäjissä (1 p.) ja kalvorakenteiden fosfolipideissä (1 p.); fosforia käytetään myös proteiinien säätelyssä eli fosforylaatiossa (1 p.). Yhteensä enintään 5 pistettä.

Explanation

Avainajatus: typpi liittyy ennen kaikkea proteiineihin ja lehtivihreään, fosfori nukleiinihappoihin, ATP:hen ja kalvoihin.

Täysien pisteiden vastaus jakautuu kahteen osaan. Typpi: se on jokaisen aminohapon ja siten kaikkien proteiinien rakenneosa ja kuuluu myös lehtivihreämolekyyliin, mikä selittää typpilannoituksen vaikutuksen lehtien vihreyteen; pieniä määriä typpeä on lisäksi nukleiinihapoissa, ATP:ssä ja vedynsiirtäjissä. Fosfori: se on nukleiinihappojen sokerifosfaattirungossa, ATP:n, ADP:n ja AMP:n fosfaattiryhmissä, vedynsiirtäjissä sekä solukalvojen fosfolipideissä; lisäksi fosforylaatio säätelee proteiinien toimintaa.

Yleinen ansa on käsitellä vain toista alkuainetta; pisteet jakautuvat tasan molemmille.

Lähde: Ylioppilastutkintolautakunta · original

7.111 p

Selitä, millä tavoin ulkoilmassa oleva happi päätyy ihmiskehon solujen käyttöön.

Answer guidelines

Enintään 11 pistettä esimerkiksi seuraavista: sisäänhengitys tapahtuu hengityslihasten avulla (1 p.); sisäänhengityksessä pallea (1 p.) ja ulommat kylkivälilihakset (1 p.) supistuvat, jolloin rintaontelo laajenee ja muodostuvan alipaineen vuoksi ilmaa virtaa keuhkoihin (1 p.); happi kulkeutuu suun tai nenäontelon kautta henkitorveen (1 p.); henkitorvesta happi kulkeutuu keuhkoputkien (1 p.) kautta keuhkoihin (1 p.), joissa on keuhkorakkuloita eli alveoleja (1 p.); keuhkorakkuloissa happi siirtyy verenkiertoon diffuusion välityksellä (1 p.) korkeammasta osapaineesta matalampaan (1 p.); hiussuonista veri siirtyy aluksi keuhkolaskimoon (1 p.) ja siitä sydämen kautta muualle elimistöön; veressä happi kulkeutuu pääasiassa punasolujen hemoglobiiniin sitoutuneena (1 p.); happi siirtyy kohdesoluihin diffuusion välityksellä (1 p.) ja sitä käytetään soluhengityksessä (1 p.). Uloshengitykseen liittyvistä vaiheista ja rakenteista ei kerry pisteitä.

Explanation

Avainajatus: vastaus on hapen matka ulkoilmasta soluun, ja jokainen nimetty rakenne ja mekanismi tuo pisteen.

Täysien pisteiden vastaus etenee järjestyksessä. Hengitysmekaniikka: pallea ja ulommat kylkivälilihakset supistuvat, rintaontelo laajenee ja syntyvä alipaine vetää ilmaa keuhkoihin. Hengitystiet: suu tai nenäontelo, henkitorvi, keuhkoputket ja keuhkorakkulat eli alveolit. Kaasujenvaihto: happi diffundoituu alveolista vereen korkeammasta osapaineesta matalampaan. Kuljetus: veri kulkee keuhkolaskimoon ja sydämen kautta elimistöön, ja happi kulkee punasolujen hemoglobiiniin sitoutuneena. Lopuksi happi siirtyy diffuusiolla kohdesoluihin soluhengitykseen.

Yleinen ansa on kuvata myös uloshengitys, josta ei marking scheme'n mukaan kerry pisteitä.

Lähde: Ylioppilastutkintolautakunta · original

Omitted tasks

This page is not the complete paper: tasks that depend on the exam's attached material (texts, images, tables) have been omitted or rewritten to stand alone for copyright reasons. The full paper with attachments is on the Board's site.

Read more