Solun perusrakenne I Solun perusrakenne

5. Solukalvo 1. Avainsanat 2. Solukalvon rakenne 3. Aineiden passiivinen kulkeutuminen tapahtuu kohti pienempää pitoisuutta 4. Diffuusion ja osmoosin merkitys 5. Aineiden aktiivinen kuljettaminen 6. Eläinsolujen ympäristön on pysyttävä vakiona 7. Tehtävät 8. Kuvat

Avainsanat: Fosfolipidimolekyyli Vesiliukoinen aine Rasvaliukoinen aine Proteiinimolekyyli Reseptorimolekyyli Hiilihydraattiketju Aineiden passiivinen kulkeutuminen Diffuusio Osmoosi Aineiden aktiivinen kuljettaminen Solusyönti Eksosytoosi

Solukalvon rakenne s.32 Puoliläpäisevä Kaksi fosfolipidikerrosta, uppoutuneena proteiinimolekyylejä Fosfolipideihin ja proteiineihin liittyneitä hiilihydraattiketjuja → solut tunnistavat toisiaan. Rasvaliukoiset aineet kulkevat fosfolipidikerrosten läpi. Vesiliukoiset aineet kulkevat proteiinimolekyylien kautta. Vesi  osmoosi Kuva kirjan sivulta 72

Passiivinen kulkeutuminen s. 33-34 Säätelee aineiden ottoa ja poistoa. Passiivinen aineiden otto: Ei vaadi energiaa Suuremmasta pitoisuudesta pienempään Diffuusio: Molekyylien siirtymistä liuoksessa tai kaasussa lämpöliikkeen ansiosta Pitoisuuserojen tasoittuminen Osmoosi: Veden diffuusiota puoliläpäisevän kalvon läpi Juuripaine Passiivinen kulkeutuminen s. 33-34 Kuva kirjan sivulta 72

Diffuusion ja osmoosin merkitys Taloudellinen Hidas Pienet ionit kulkeutuvat ionikanavia pitkin. Avustetussa diffuusiossa solu nopeuttaa aineiden kulkua solukalvon proteiinien avulla. Kuva kirjan sivulta 72

Aineiden aktiivinen kuljettaminen Pienemmästä pitoisuudesta suurempaan Vaatii energiaa (ATP) Kantajaproteiinit Ionipumput Solusyönti eli endosytoosi Aine solun sisälle Eksosytoosi Aine solun ulkopuolelle Kuva kirjan sivulta 72

Eläinsolujen ympäristön on pysyttävä vakiona Ihmisen elimistö pyrkii pitämään veren ja kudosnesteen suolapitoisuuden vakiona. Veren osmoottista vahvuutta vastaa 0,9-prosenttinen fysiologinen suolaliuos. Kuva kirjan sivulta 72

Nimeä numeroidut osat 1-4 YO syksy 2004 A) 1= lipidikerrokset (ulko- ja sisäpinta, hydrofiiliset päät ulospäin, hydrofobiset sisään) 2= läpäisevä proteiini (kantaja- ja kanavaproteiinit) 3= proteiini 4= hiilihydraattiketju (liittyy glykoproteiiniin) (yht.2p.) B) Puoliläpäisevyys tarkoittaa sitä, että solukelmu päästää aineita läpi valikoivasti. Pienet, (varauksettomat)molekyylit (mm. happi, hiilidioksidi) pääsevät helposti läpi proteiinien kautta. Vesi pääsee solukalvon läpi osmoosin avulla. Rasvaliukoiset aineet sisään liukenemalla lipidikerrosten läpi Ionit ja suuret molekyylit proteiinien avulla, ns. aktiivinen kuljetus (kuljettajaproteiinit, vaativat useimmiten energiaa) C) Suuret hiukkaset pääsevät sisään solusyönnin (fagosytoosi/endosytoosi) kautta. Solukalvon poimut saartavat hiukkasen ja pussittavat sen solun sisälle.

Tehtävät Väittämät Solukalvon toiminta Ameba (YO-tehtävä S-08) Tohvelieläin Leikkauspotilaan nesteytys Kasvisolu väkevässä liuoksessa 7a. Osmoosin tutkiminen, työohjeet 7b. Osmoosin tutkiminen, tehtävät

1. Väittämät s. 37 Ovatko väittämät väärin vai oikein? Bakteereilla ei ole solukalvoa. Mm. kasveilla on soluseinä solukalvon ulkopuolella. Solun aineenvaihdunta vaatii energiaa. Vettä kulkee solukalvon lipidikerrosten läpi mutta myös eräiden proteiinien kautta. Hapen siirtyminen keuhkorakkulasta hiussuoneen perustuu osmoosiin. Eksosytoosi on aineiden aktiivista poistamista soluista rakkulan sisällä.

2. Solukalvon toiminta a) Piirrä solukalvo ja nimeä siihen lipidikerrokset, proteiinimolekyylejä ja hiilihydraattiketjuja. b) Kerro fosfolipidikerrosten ja proteiinimolekyylien merkitys aineiden kuljettamisen kannalta.

3. Ameba (YO-tehtävä S-08) Ameba on pieni alkueliö. a) Mikä on alkueliöiden asema eliökunnan järjestelmässä? Perustele. (2 p.) b) Selitä, miten ameba saa soluruumiiseensa happea, vettä ja suurimolekyylisiä ravintohiukkasia sekä miten se poistaa kiinteät jätteet ja aineenvaihdunnassa muodostuneen hiilidioksidin. Käytä vastauksessasi seuraavia käsitteitä: diffuusio, eksosytoosi, endosytoosi ja osmoosi. (4 p.)

4. Tohvelieläin Miksi suolattomassa vedessä elävällä yksisoluisella tohvelieläimellä on erillinen elin, sykkivä rakko, jolla se pystyy poistamaan aktiivisesti vettä sisältään?

5. Leikkauspotilaan nesteytys s.37 Miksi leikkauksen jälkeen potilaalle ei anneta lääkkeitä puhtaaseen veteen liuotettuina vaan tiputuksessa annettavassa nesteessä, jonka Osmoottinen arvo vastaa 0,9-prosenttisen eli fysiologisen suolaliuoksen osmoottista arvoa?

6. Kasvisolu väkevässä liuoksessa Tarvikkeet: punasipuli, pinsetit, preparointiveitsi, aluslasi, peitinlasi, väkevää suola- tai sokeriliuosta. 1. Irrota pinsetillä punasipulin punaista ohutta kalvoa ja pane se aluslasin vesitippaan. 2. Aseta peitinlasi preparaatin päälle. 3. Tutki näytettä mikroskoopilla ja piirrä muutama solu. 4. Tiputa peitinlasin reunalle tippa väkevää suola- tai sokeriliuosta ja imeytä se käsipyyhepaperin palan avulla peitinlasin alle. Ime ylimääräinen liuos aluslasista pois. 5. Odota muutama minuutti. 6. Piirrä muutama solu. 7. a) Mitä muutoksia soluissa tapahtui? b) Selitä ilmiö.

7a. Osmoosin tutkiminen, työohjeet Tarvikkeet: dialyysiletku, keitinlasi, ohutta lankaa, glukoosia ja tärkkelystä. Indikaattoriliuoksina käytetään Fehlingin tai Benedictin liuosta (glukoosi) ja jodi-kaliumjodidiliuosta (tärkkelys). 1. Kaada vettä keitinlasiin. 2. Kastele dialyysiletkun pätkä vedellä ja pyöritä se auki sormien välissä. 3. Tee dialyysiletkun toiseen päähän pitävä solmu. Dialyysiletku toimii solukalvon mallina. 4. Lisää letkuun eli solumalliin väkevää glukoosiliuosta ja tärkkelysliuosta. 5. Sulje vetelän letkun toinen pää tiukasti narulla. 6. Huuhdo letku juoksevan veden alla. 7. Pane solumalli keitinlasiin. Seuraa muutoksia solumallin kiinteydessä.

7b. Osmoosin tutkiminen, tehtävät 8. Millaiseksi solumalli on muuttunut ja miksi? 9. Ota kaksi näytettä keitinvedestä ja kaksi näytettä solumallin sisältä. Testaa indikaattoriliuoksilla glukoosin ja tärkkelyksen sijainti. (s. 24–25)

Kuvat Napsauta kuva suuremmaksi!

Kuva kirjan sivulta 32

Kuva kirjan sivulta 33

Kuva kirjan sivulta 34

Kuva kirjan sivulta 34

Kuva kirjan sivulta 35

Kuva kirjan sivulta 35

Kuva kirjan sivulta 36

Punasipulin solukerros. Soluja valomikroskoopilla nähtynä. Solut suolaliuoksessa.

VASTAUS 1: Väittämät a) V b) O c) O d) O e) V f) O 34

VASTAUS 2a: Solukalvon toiminta 35

VASTAUS 2b: Solukalvon toiminta b) Fosfolipidikerrosten läpi kulkevat diffuusion seurauksena rasvaliukoiset aineet ja kaasut. Solukalvon proteiinimolekyylien kautta kulkevat pienet epäorgaaniset ionit ja suuret vesiliukoiset molekyylit. Osa kulusta perustuu diffuusioon. Kuljettajaproteiinien läpi tapahtuu avustettua diffuusiota, johon ei kulu energiaa. Aineiden aktiivinen kuljettaminen eräiden kuljettajaproteiinien ja ionipumppujen (jotka ovat myös kalvoproteiineja) läpi kuluttaa energiaa (aktiivinen kuljettaminen). 36

VASTAUS 3a: Ameba (YO-tehtävä S-08) a) Ameba kuuluu aitotumaisten alkeellisimpaan kuntaan, alkueliöihin ja tarkemmin alkueläimiin. Soluissa on tumakotelon rajaama tuma (eli on aitotumainen), sauvamaiset kromosomit sekä solulimassa kalvorakenteisia soluelimiä. Alkueliöihin kuuluu sekä yksi- että monisoluisia eliöitä, alkueläinten lisäksi mm. limasienet ja levät. VASTAUS 3b: Ameba (YO-tehtävä S-08) b) Pienimolekyylisten kaasumaisten aineiden, kuten hapen ja hiilidioksidin, kuljettaminen solukalvon läpi tapahtuu diffuusion avulla. Diffuusiossa ainetta siirtyy solukalvon läpi passiivisesti suuremmasta pitoisuudesta pienempään: ameban tarvitsema happi ympäristöstä soluun ja soluhengityksessä syntynyt hiilidioksidi solusta ympäristöön. Veden ameba saa ympäristöstään osmoottisesti, kun vettä siirtyy puoliläpäisevän solukalvon läpi laimeammasta liuoksesta väkevämpään. Diffuusio ja osmoosi eivät kuluta energiaa. Ravintohiukkaset ameba ottaa energiaa kuluttavan solusyönnin avulla. Ameba ympäröi ravintokohteen kurottamalla solukalvoa sen ympärille. Vähitellen solukalvo painuu kuopalle ja kuroutuu ravintohiukkanen sisällään rakkulaksi ameban sisään. Ameban sisällä entsyymit hajottavat rakkulan sisällön. Solusyönti kuluttaa energiaa. Kiinteät jätteet ameba siirtää kalvorakkulan ympäröiminä solukalvolle, jossa ne vapautuvat eriterakkulan sisällä. Ilmiö on energiaa vaativa eksosytoosi. 37

VASTAUS 3a: Ameba (YO-tehtävä S-08) a) Ameba kuuluu aitotumaisten alkeellisimpaan kuntaan, alkueliöihin ja tarkemmin alkueläimiin. Soluissa on tumakotelon rajaama tuma (eli on aitotumainen), sauvamaiset kromosomit sekä solulimassa kalvorakenteisia soluelimiä. Alkueliöihin kuuluu sekä yksi- että monisoluisia eliöitä, alkueläinten lisäksi mm. limasienet ja levät. VASTAUS 3b: Ameba (YO-tehtävä S-08) b) Pienimolekyylisten kaasumaisten aineiden, kuten hapen ja hiilidioksidin, kuljettaminen solukalvon läpi tapahtuu diffuusion avulla. Diffuusiossa ainetta siirtyy solukalvon läpi passiivisesti suuremmasta pitoisuudesta pienempään: ameban tarvitsema happi ympäristöstä soluun ja soluhengityksessä syntynyt hiilidioksidi solusta ympäristöön. Veden ameba saa ympäristöstään osmoottisesti, kun vettä siirtyy puoliläpäisevän solukalvon läpi laimeammasta liuoksesta väkevämpään. Diffuusio ja osmoosi eivät kuluta energiaa. Ravintohiukkaset ameba ottaa energiaa kuluttavan solusyönnin avulla. Ameba ympäröi ravintokohteen kurottamalla solukalvoa sen ympärille. Vähitellen solukalvo painuu kuopalle ja kuroutuu ravintohiukkanen sisällään rakkulaksi ameban sisään. Ameban sisällä entsyymit hajottavat rakkulan sisällön. Solusyönti kuluttaa energiaa. Kiinteät jätteet ameba siirtää kalvorakkulan ympäröiminä solukalvolle, jossa ne vapautuvat eriterakkulan sisällä. Ilmiö on energiaa vaativa eksosytoosi. 38

VASTAUS 4: Tohvelieläin Koska tohvelieläin elää suolattomassa vedessä, sen sisällä oleva neste on monien ionien suhteen väkevämpää kuin solun ulkopuolella. Tästä syystä tohvelieläimen sisälle siirtyy koko ajan vettä osmoosin seurauksena. Sykkivän rakon avulla tohvelieläin poistaa ylimääräistä vettä ehkäisemällä näin eläimen halkeamisen. 39

VASTAUS 5: Leikkauspotilaan nesteytys Jos potilaalle annettaisiin puhdasta vettä, verisuonissa olevan verinesteen väkevyys laskisi. Tämän seurauksena punasoluihin siirtyisi vettä ja ne halkeaisivat. 40

VASTAUS 6: Kasvisolu väkevässä liuoksessa Punasipulin solukerros. Soluja valomikroskoopilla nähtynä. Solut suolaliuoksessa. 41

VASTAUS 7: Osmoosin tutkiminen Solumalli on kiinteytynyt, koska sinne on siirtynyt osmoosin seurauksena vettä. 42

VASTAUS 7: Osmoosin tutkiminen kyllä (vasemmanpuoleinen koeputki) kyllä (oikeanpuoleinen koeputki) kyllä (paperin vasen reuna) ei (paperin oikea reuna) 43