Geenit ja perimä

Kerrotaan ensin hieman teoriaa ja käsitteitä:

Geeni = perintötekijä on biologisen informaation yksikkö, joka on tallentunut DNA:n tai RNA:n nukleiinihappoihin. Geeni voi esimerkiksi sisältää rakennusohjeet tietylle proteiinille. Näin geenien toiminta vaikuttaa perimmäisellä tavalla kaikkien eliöiden ulkoasuun ja ominaisuuksiin, joita myös ympäristötekijät muokkaavat. Eukaryoottien DNA on järjestynyt solun tumasta löytyviksi kromosomeiksi.


Perinnöllisyystieteessä dominoiva eli vallitseva ominaisuus tarkoittaa ominaisuutta, joka tulee näkyviin sekä homotsygoottisena että heterotsygoottisena. Vaikka yksilöllä on aina kaksi alleelia samasta geenistä, jo yksi dominoiva alleeli riittää siihen, että ominaisuus tulee näkyviin yksilön fenotyypissä eli ilmiasussa. Samasta syystä dominoiva ominaisuus ei voi resessiivisen tavoin periytyä huomaamatta sukupolvien yli, vaan kaikki dominoivan alleelin kantajat ilmentävät ominaisuutta myös fenotyypissään.
Dominoivaa alleelia kuvataan oikealla olevassa esimerkissä isolla kirjaimella T, kun taas vastaavasti resessiivistä pienellä. Dominoiva ominaisuus tulee esille sekä homotsygoottisena (TT), että heterotsygoottisena (Tt). Vain homotsygoottisena, tapauksessa tt, resessiivinen ominaisuus voi tulla näkyville.

Alleelit = saman geenin vaihtoehtoisia muotoja, joilla on kromosomissa sama lokus eli paikka. Diploidin solun vastinkromosomeissa samassa geenilokuksessa sijaitsevat alleelit muodostavat alleeliparin. Klassisen perinnöllisyystieteen keksijä Gregor Mendel otti käyttöön käsitteen alleeli tarkoittamaan perinnöllisyyden perusyksikköä.
Diploidisolu on homotsygoottinen, jos sen molemmissa vastinkromosomeissa on geenistä sama alleeli, tai heterotsygoottinen, jos alleelit ovat erilaiset. Monessa tapauksessa heterotsygootin parin toinen alleeli on dominoiva eli vallitseva, toinen resessiivinen eli väistyvä. Väistyvän ominaisuuden esilletulo on näin ollen mahdollista vain homotsygoottina. Myös letaali alleeli saattaa olla olemassa heterotsygoottina, homotsygoottina se johtaa yksilön kuolemaan.
Alleelit voivat olla myös epätäydellisesti dominoiva tai ko-dominoivia, jolloin molempien alleelien ominaisuudet ilmenevät yksilön fenotyypissä. Ko-dominoivat alleelit ovat muun muassa ihmisen ABO-veriryhmän takana. Jos samassa populaatiossa alleeleja on kolme tai useampi, kyseessä on multippeli alleeli (lat. multiplus moni). Tällaisia ovat esimerkiksi ihmisen veriryhmän määrittävät alleelit. Samalla yksilöllä voi kuitenkin olla enintään kaksi alleelia.

Lokus = perinnöllisyystieteissä geenin tai DNA-jakson sijaintipaikka kromosomissa. DNA-jakson vaihtelua lokuksessa kutsutaan alleeliksi. Geenikartta on kuvaus yksilön lokuksesta ja tarkasta fenotyyppistä.
Jokaisella geenillä on oma paikkansa kromosomissa. Tätä paikkaa kutsutaan lokukseksi. Kutakin kromosomia on yksilön soluissa yleensä kaksi kappaletta, joten kuhunkin ominaisuuteen vaikuttavia geenejä on kaksi kappaletta. Tämän vuoksi samaan ominaisuuteen vaikuttavat geenit sijaitsevat lajin kaikilla yksilöillä samassa kromosomiparissa sen tietyissä lokuksissa.

Perinnöllisyystieteessä resessiivinen eli väistyvä ominaisuus tulee näkyviin yksilön ilmiasussa eli fenotyypissä vain, mikäli sitä ei ole peittämässä dominoivan ominaisuuden aiheuttavaa alleelia. Yksilöillä on aina kaksi alleelia samasta geenistä ominaisuutta kohden. Resessiivinen ominaisuus näkyy siis ilmiasussa vain, mikäli kummatkin alleelit ovat samanlaiset eli yksilö on resessiivinen homotsygootti. Resessiivinen alleeli voi periytyä monen sukupolven yli ilman, että se tulee näkyviin ilmiasussa.
Resessiivistä alleelia kuvataan oikealla olevassa esimerkissä pienellä kirjaimella t, kun taas vastaavasti dominoivaa isolla. Vain tapauksessa tt resessiivinen ominaisuus voi tulla näkyville. Muissa tapauksissa dominoiva (T) ominaisuus tulee näkyville.

Sukupuolen määräytyminen ihmisellä:
Ihmisen kromosomisto koostuu 23 kromosomiparista, joista 22 on autosomeja ja yksi pari sukupuolikromosomeja. Yksilö saa toisen sukupuolikromosomin äidiltään (X-kromosomi), toisen isältään (Y- tai X-kromosomi). Isältä saatu kromosomi määrää sen tuleeko jälkeläisestä mies vai nainen.[1] Meioosissa muodostuviin siittiöihin tulee joko X- tai Y-kromosomi. Kun nisäkkäillä X-kromosomin sisältävä siittiö hedelmöittää munasolun, jälkeläisen XX-sukupuolikromosomisto tuottaa naaraan. XY-kromosomistoinen yksilö taas kehittyy urokseksi.
Y-kromosomi on kooltaan vain murto-osan X-kromosomin koosta ja näin ollen se ei sisällä yhtä paljon geenejä kuin x-kromosomi. Ne geenit, joita Y-kromosomi sisältää liittyvät lähinnä sukupuolen kehittymiseen, kun taas X-kromosomi sisältää useita kehitykseen ja toimintakykyyn vaikuttavia geenejä. Sukupuoleen kytkeytyviä ominaisuuksia määräävät geenit sijaitsevat X-kromosomin siinä osassa, jolle ei ole vastinetta Y-kromosomissa. Näin ollen kyseiset periytyvät ominaisuudet ovat yleensä resessiivisiä ja siksi ilmenevät yleisemmin miehillä kuin naisilla. Esimerkiksi punavihervärisokeutta esiintyy lähinnä vain miehillä, koska se periytyy X-kromosomissa.

Mendelin lait:
1. Sääntö jälkeläisten yhdenmukaisuuesta:
kun risteytetään kesknään kaksi tietyn alleelin suhteen homotsygoottista yksilöä, kaikki F1 polven yksilöt ovat keskenään tämän ominaisuuden suhteen samanlaisia ja ilmentävät domonoivaa alleelia.
2. Erkanemisssääntö:
kun risteytetään keskenään kaksi tietyn geenin suhteen heterotsygoottista yksilöä jälkeläisissä ilmenevät molemmat ominaisuudet tietyissä lukusuhteissa
3. Sääntö geenien vapaasta yhdistymisestä meioosissa:

Eri kromosomeissa sijaitsevien geenien alleeleista tulee meioosissa sukusoluihin sattumanvaraisesti kaikkia mahdollsia yhdistelmiä

Risteytyskaavio:

Mitoosi ja meioosi

MITOOSI eli solujen jakautuminen:

Mitoosin vaiheet:



Mitoosi voidaan jakaa profaasiin (esivaihe), prometafaasiin, metafaasiin (keskivaihe), anafaasiin (jälkivaihe) ja telofaasiin (loppuvaihe).

• Profaasissa kromosomit kondensoituvat näkyviiin. Prometafaasissa tumakotelo hajoaa ja tumajyvänen katoaa näkyvistä. 
• Metafaasin aikana kahdentuneet kromosomit asettuvat jakotasoon. Usein sisarkromatidit (kromosomin puolikkaat) asettuvat metafaasikromosomeille tyypilliseen x-kirjaimen muotoon, jossa solmukohtana on sentromeeri. Eläinsolujen solulimassa tuman lähettyvillä on kaksi sentriolia eli keskusjyvästä, jotka profaasin aikana siirtyvät tuman vastakkaisille puolille. Seuraavaksi mikrotubuluksista eli mikroputkista muodostuu tumasukkula, jonka sukkularihmoja kiinnittyy kunkin kromosomin sentromeeriin. 
• Anafaasissa tumasukkulan säikeet lyhenevät ja vetävät kromatidit toisistaan irti sekä ohjaavat syntyneet tytärkromosomit solun vastakkaisille puolille. Näin solunjakautumisen S-vaiheen aikana kahdentuneista kromatideista tulee taas yksinkertaisia. 
• Telofaasissa kummankin tytärkromosomiryhmän ympärille rakentuu tumakotelo. Tumasukkula häviää vähitellen ja kromosomit purkautuvat kierteisyydestään löyhäksi vyyhdeksi. Molempiin tumiin ilmaantuu tumajyvänen. Mitoosia seuraa sytokineesi, eli sytoplasman jakautuminen kahdeksi erilliseksi soluksi.

MEIOOSI eli sukusolujen jakautuminen:

Meioosi on sukusolujen tumanjakautuminen, jossa syntyy neljä haploidista sukusolua toisin kuin mitoosissa, jossa syntyy kaksi diploidista solua. Meioosissa on kaksi perättäistä tumanjakautumista, mutta DNA replikoituu eli kahdentuu vain kerran. Ensimmäistä jakoa kutsutaan vähennysjakautumiseksi (M1) ja toista puoliintumisjakautumiseksi (M2). Meioosin biologinen funktio on ylläpitää geneettistä variaatiota, toisin sanoen meioosi sekoittaa geenejä johtaen hieman vanhemmista poikkeavaan jälkikasvuun. Geneettinen variaatio on keskeistä evoluution ja luonnonvalinnan kannalta. Haploidiset sukusolut tuotetaan meioosilla, jotka yhdistyessään munasolun hedelmöittymisessä luovat taas diploidisen genomin. Geenit voivat siis uudelleenjärjestäytyä meioosin aikana monella eri tavalla, minkä seurauksena syntyy monenlaisia sukusoluja. Näin hedelmöityksessä syntyy ainutlaatuisia yksilöitä, poikkeuksen tehden samasta hedelmöittyneestä munasolusta kehittyneet identtiset kaksoset.

Meioosin vaiheet:

Ennen meioosia solu monistaa tuman sisältämän DNA:n, luo lisää soluorganelleja ja kasvaa. Tätä seuraa kaksi solunjakaantumista ilman myöhempiä DNA:n kahdentumisia.

Meioosin ensimmäisen jaon (I jako) profaasissa kahdentuneet vastinkromosomit pariutuvat, minkä jälkeen ne eroavat toisistaan sellaisinaan ja siirtyvät eri pooleihin, eli tuman navoille ja sitä kautta uusiin soluihin. Meioosin toisessa jaossa (II jako) kromosomit jakautuvat. Tämän jälkeen on neljä solua, joissa jokaisessa on yksi tytärkromosomi.

I jako:

Kaksi homologista kromosomia vaihtavat geneettistä materiaalia.

Mitoosin ja meioosin ero, alempana meioosi

Ensimmäisen jaon vaiheet ovat profaasi I, metafaasi I, anafaasi I sekä telofaasi I.
Profaasi I jakaantuu viiteen osaan: leptoteeni, tsygoteeni, pakyteeni, diploteeni sekä diakineesi. Leptoteenin aikana kromosomit alkavat tiivistyä, tsygoteenissä ne alkavat pariutua, pakyteenissä pariutuminen on valmis, diploteenissä homologiset sisarkromosomit vaihtavat geneettistä materiaalia ns. kiasma-rakenteiden välityksellä, sekä lopuksi diakineesissä sentromeerit muodostuvat. Diploteenissä tapahtuva DNA-materiaalin vaihto on toinen kahdesta tekijästä, jotka aikaansaavat geneettistä variaatiota meioosissa. Kiasmojen määrä vaihtelee lajeittain (esimerkiksi Drosophila melanogaster -banaanikärpäsen uroksilla ei esiinny lainkaan kiasmoja), sekä niiden esiintymistaajuus on yleensä suurempi, mitä lähempänä ollaan kromosomin päitä.

Profaasi I:tä seuraa metafaasi I. Metafaasi I on toinen tekijöistä, jotka aiheuttavat geneettistä variaatiota. Yksi kromosomipari voi päätyä kahdella eri tavalla tuman ekvaattorin suhteen. 23 kromosomiparia johtaa 223 eri tapaan järjestää kromosomit. Mikrotubuluksista koostuva kromosomit erottava tumasukkula muodostuu myös metafaasi I:den aikana (engl. spindle apparatus). Seuraavassa anafaasi I:ssä kromosomit työnnetään erilleen toisistaan, mikäli tietyt signaalit sallivat tämän. Solussa on tarkat varotoimenpiteet epäonnistumisten varalta, eikä anafaasiin edetä, mikäli kaikki kromosomiparit eivät esimerkiksi ole orientoituneet oikealla tavalla. Tämä sisältää tiettyjen proteiinien hajottamista, jotka estävät anafaasin alkua. Telofaasi I:ssä solut erotetaan aktiinista koostuvan renkaan supistuessa ja siten erottaen sytoplasmat toisistaan.

II jako:
Toisen jaon alussa on lajikohtainen tauko. Jotkut lajit etenevät toiseen jakoon suoraan ensimmäisen loputtua, kun taas toisilla meioosin eteneminen pysähtyy joksikin aikaa. Toinen jako on verrattavissa ilman DNA:n kahdentumista tapahtuvaan mitoosiin.

SOLUT

Eläinsolu:


Kasvisolu:

Solukalvo:

Solua rajaa solukalvo: lipidikaksoiskalvo, jonka koostumuksesta suuri osa on fosfolipidejä: glyseroliin on liittynyt kaksi rasvahappoa ja hydrofiilinen (vesihakuinen, vesiliukoinen) fosfaattiryhmä. Rasvahappojen hydrofobiset (vesipakoiset) osat, poolittomat hiiliketjut, ovat suuntautuneet kalvon keskelle.
Solukalvo ympäröi solulimaa ja rajoittaa aineiden kulkua soluun ja sieltä pois. Rasvaliukoiset aineet voivat diffundoitua solukalvon läpi, mutta hydrofiiliset tarvitsevat läpi päästäkseen solukalvon läpi ulottuvan kuljetusproteiinin, kanavaproteiinin, kantajaproteiinin tai pumppuproteiinin. Solukalvossa on runsaasti muitakin kalvoproteiineja, esimerkiksi reseptoreja ja rakenneproteiineja, joista osa läpäisee solukalvon molemmilta puolilta, osa vain toiselta puolelta. Kalvoproteiineissa on myös kiinni hiilihydraattiosia.

Solulima:

Solulima, eli sytoplasma käsittää kaiken solukalvon ja tuman väliin jäävän perusaineen sekä soluelimet eli -organellit. Solulimassa on runsaasti proteiineja ja RNA:ta. Proteiinisynteesi tapahtuu soluliman ribosomeissa. Eläinsolun solukalvon natriumkaliumpumput kuljettavat jatkuvasti natriumia pois solusta ja kaliumia sisään. Tähän kuljetukseen tarvitaan ATP:n energiaa. Ionipitoisuuserojen seurauksena solulima on negatiivisesti varautunut. Varaus on edellytys hermo- ja muiden solujen toiminnalle, ja sen häviäminen johtaa solun kuolemaan. Kasvi-, sieni- ja bakteerisoluissa ei natriumkaliumpumppuja ole, vaan niillä vetypumput pumppaavat vetyioneja (protoneja) ulos solusta, ja vedyn pitoisuusero mahdollistaa niille sekundaarisesti aktiivisen kuljetuksen.

Tuma:

Aitotumallisilla eliöillä (eukaryooteilla) tuma sijaitsee solulimassa ja sitä ympäröi tumakalvo eli tumakotelo. Tumakalvo on solukalvon tavoin rasvahappokaksoiskalvo. Toisin kuin solukalvo, tumakalvo ei ole tiivis. Siinä on paljon tumahuokosia, joiden läpi lähetti-RNA (mRNA) ja muut molekyylit pääsevät solulimaan. Geenit sijaitsevat tuman kromosomeissa koodattuina DNA:han.

Solun tukiranka:

Solun tukirankana solulimassa on mikrotubuluksia, mikrofilamentteja ja välikokoisia säikeitä. Mikrotubulukset toimivat solun sisäisessä kuljetuksessa tuman ja solun reunaosien välillä: dyneiini ja kinesiini moottoriproteiinit liikkuvat mikrotubuluksia pitkin ja vievät mukanaan proteiineja tms. solun muihin osiin. Mikrofilamentteihin kuuluu mm. lihassolun aktiini. Lihassolun supistuessa limittäin järjestyneet myosiinimolekyylit tarttuvat aktiinimolekyyliin ja vetävät aktiineja hieman lähemmäs. Seurauksena on lihassolun lyheneminen. Vastaavaa aktiinin ja myosiinin interaktiota tapahtuu muissakin soluissa, mutta vähemmän dramaattisin seurauksin. Välikokoiset säikeet vaihtelevat solutyypin mukaan. Solun tukirangan komponentit toimivat yhdessä pitäen yllä solun muotoa. Lisäksi solun tukirangan osat toimivat solujen välisten liitosten rakenneosina.

Mitokondrio:
Mitokondrio on soluelin, jossa soluhengitys tapahtuu. Mitokondrioiden määrä solussa vaihtelee solun energiatarpeesta riippuen. Runsaasti energiaa kuluttavissa soluissa, kuten lihaksissa, mitokondrioita on runsaasti. Mitokondriossa on omaa DNA:ta. Mitokondriot periytyvät aina äidiltä, ja niitä voidaankin käyttää apuna yksilöntunnistuksessa. Punasoluissa ei ole mitokondrioita.

Kloroplasti
Kloroplasti eli viherhiukkanen on yksi kasvisoluissa ja eräissä levissä tavattavista soluorganelleista, joissa tapahtuu eliölle energiaa tuottava yhteyttäminen eli fotosynteesi. Kloroplastit absorboivat valoa ja tuottavat sen energian avulla vedestä ja hiilidioksidista sokeria, jota käytetään eliön energianlähteenä ja biomassan rakennusaineena. Kasvin yhteyttävässä pintasolussa on tyypillisesti 10 - 100 kloroplastia. Kloroplastien ansiosta kasvit ovatkin lähes ainoita autotrofisia elämänmuotoja maapallolla.

Golgin laite:
Golgin laite on tumallisten solujen kalvorakenteinen soluelin, joka osallistuu proteiinien muokkaamiseen lisäämällä niihin esimerkiksi hiilihydraattiryhmiä, jolloin syntyy glykoproteiineja. Golgin laitteen muita tehtäviä ovat eriterakkuloiden muodostaminen, eritettävän aineen pakkaaminen eriterakkuloihin, lysosomien kalvon muodostaminen sekä lysosomaalisten entsyymien valmistaminen. Lisäksi Golgin laite kuljettaa aineita solussa paikasta toiseen. Kasvisoluilla vastaavaa soluelintä kutsutaan myös diktyosomiksi.

Lysosomit:
Lysosomit ovat eläimissä esiintyviä yksinkertaisen kalvon verhoamia pyöreitä soluelimiä, joiden halkaisija on noin 0,5 \mu m. Solussa sijaitseva Golgin laite eli Golgin alue vastaa niiden tuottamisesta. Lysosomit sisältävät n. 40 erilaista hajottavaa entsyymiä, jotka pilkkovat bakteereja ja vieraita hiukkasia, joita on tullut soluun endosytoosin avulla. Endosytoosirakkula (kalvorakkula) sulautuu yhteen lysosomin kanssa, ja lysosomin entsyymit pilkkovat rakkulan sisällön. Lysosomit tuhoavat samalla tavoin myös solun omia kuluneita ja vaurioituneita soluelimiä, jotka eivät enää toimi. Lysosomit ovat solujen yhdistetty "puhtaanapitolaitos ja sulatusjärjestelmä". Entsyymit eivät vahingoita solun omia rakenteita niin kauan kuin lysosomikalvo pysyy ehjänä. Kun solu kuolee, entsyymit vapautuvat lysosomeista ja solu hajoaa (autolyysi). Tämä on elimistön tapa päästä eroon kuolleista soluista.

Peroksisomi:
Peroksisomi on yksinkertaisen lipidikalvon ympäröimä soluelin, joka on melkein kaikissa aitotumallisissa soluissa. Peroksisomi osallistuu tärkeisiin solun aineenvaihdunta- ja signalointitehtäviin.

Entsyymit

• Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, eli ne nopeuttavat kemiallisia reaktioita
•  Entsyymit ovat tyypillisesti proteiineja, mutta myös RNA-molekyylit voivat olla entsyymejä, jolloin puhutaan ribotsyymeistä 
• Monissa proteiinientsyymeissä aktiivinen keskus koostuu muusta kuin aminohapoista, usein aminohappoihin koordinoituneesta yhdestä tai useammasta metalli-ionista. Näitä entsyymiä auttavia ryhmiä kutsutaan kofaktoreiksi ja tavallisimpia näistä ovat kupari-, rauta- ja sinkki-ionit
• Jos kofaktori on orgaaninen molekyyli, puhutaan koentsyymistä. Entsyymiin kiinnittyneitä kofaktoreita ja koentsyymejä kutsutaan prosteettisiksi ryhmiksi 
• Molekyyliä, johon entsyymin toiminta kohdistuu, kutsutaan substraatiksi.

Entsyymien katalyyttinen toiminta perustuu niiden kykyyn alentaa substraattiin kohdistuvan reaktion aktivaatioenergiaa. Tämä tapahtuu siten, että entsyymi pakottaa substraatin kohti siirtymätilaa muodostamalla sen kanssa heikkoja vuorovaikutuksia, joita muodostuu eniten substraatin ollessa juuri siirtymätilassa. Heikkojen vuorovaikutusten ja siirtymätilan uusien sidosten syntyminen vapauttaa energiaa, joka sysää katalysoitavan reaktion liikkeelle nopeammin. Lisäksi substraatti voi sitoutua entsyymiin sellaisessa asennossa, että sille voidaan tarjota muita katalyysiin osallistuvia atomiryhmiä tai toinen molekyyli, johon substraatin on tarkoitus sitoutua.

Ilman entsyymejä kemialliset reaktiot tapahtuisivat soluissa liian hitaasti, eikä elämä olisi mahdollista. Entsyymit nopeuttavat reaktioita vähintään tuhatkertaisesti, joskus jopa 1017-kertaisesti. Nopeimmat entsyymit muuttavat jopa 40 miljoonaa molekyyliä reaktiotuotteiksi yhdessä sekunnissa. Entsyymit ovat erittäin spesifejä katalyyttejä eli ne katalysoivat vain tiettyjä reaktioita, mutta niiden substraatteina voi toimia useita samankaltaisia molekyylejä. Entsyymin spesifisyyden määrää sen aktiivinen kohta.

Entsyymit tarvitsevat sopivan lämpötilan, liuoksen suolapitoisuuden ja happamuuden toimiakseen hyvin. Liian korkeissa lämpötiloissa ja suolapitoisuuksissa ja liian alhaisissa tai korkeissa happamuusasteissa entsyymit denaturoituvat eli menettävät muotonsa ja aktiivisuutensa. Jokaiselle entsyymille on olemassa oma lämpötila- ja pH-optiminsa, ja ne voivat poiketa toisten entsyymien optimista huomattavastikin.

Suurin osa entsyymeistä toimii solujen sisällä, osa ulkopuolella. Kun entsyymit katalysoivat reaktioita, reagoiva aine eli substraatti kiinnittyy joksikin aikaa entsyymin aktiiviseen kohtaan. Reaktiossa substraatti muuttuu lopputuotteeksi. Entsyymi ei muutu reaktion aikana, vaan se voi reaktion jälkeen katalysoida uudelleen. Reaktion ollessa ohi entsyymi ja lopputuotteeksi muuttunut substraatti irtoavat toisistaan.

Luusto ja lihakset

Ihmisen luut:


Ihmisen luiden merkitys:
- tukiranka, johon luustolihakset kiinnittyy
- > huolehtii kehon liikkeistä ja vartalon asennosta
- suojaa sisäelimiä
- tuottaa verisoluja
- toimii mineraalien varastona
- koostuu solujen ulkopuollisesta väliaineesta, kollageenisäikeistä, kalsium ja fosfori kiteistä
- nivelpintoja peittää rustokudos
- lihakset kiinnittyy luihin jänteillä

Lihakset:




Lihaksien toiminta:
- poikkijuovaista lihassolua ympäröi sidekudoskalvo
- kimppua lihassoluja suojaa peitinkalvo
- luihin kiinnittyvät luustolihakset ovat poikkijuovaista lihaskudosta
- luustolihakset muodostuu poikkijuovaisista, lieriömäisistä soluista ja ne supistuvat nopeasti ja väsyvät helposti ja ne ovat tahdonalaisen hermoston säätelemiä
- > supistumisen saa aikaan hermoimpulssi
- supistumisessa lihassolujen proteiinisäikeet, myosiini ja aktiini liukuvat toistensa lomiin, jolloin jokainen yksittäinen lihassolu lyhenee ja lihas supistuu
- supistus riipppuu lihassolujen määrästä sillä lihas supistuu periaatteella "kaikki tai ei mitään"
- lihassolut käyttävät ATP:tä energianaan
- lihassolut käyttävät ATP:n tuottamiseen sekä omia glykgeenivarastojaan että verestä siirtyviä rasvahappoja ja glukoosia
- soluhengitykseen tarvitaan lisäksi veren mukanaan tuomaa happea
-> mitokondriossa tapahtuva soluhengitys lataa tehokkaasti ATP- molekyylejä ja samalla syntyy lämpöä, hiilidioksidia ja vettä
- maitohappokäyminen
- lihas koostuu lihassoluista, sidekudoksesta, verisuonista ja hermoista

- Lihastyypit:

• Sileää lihasta on pääasiassa sisäelinten seinämissä, mutta se voi myös muodostaa erillisiä lihaksia kuten karvankohottajalihas. Sitä hermottaa autonominen hermosto, joten lihasten tahdonalainen liikuttaminen ei ole mahdollista.
• Sydänlihas, jota on ainoastaan sydämessä.
• Luustolihakset eli luurankolihakset, joita kutsutaan usein poikkijuovaisiksi, ovat tahdonalaisesti ohjattavia lihaksia, jotka mahdollistavat kehon ja sen eri osien liikkeet. Ne kiinnittyvät yleensä jänteiden välityksellä luihin.

Sileän lihaksen solut ovat yksitumaisia ja muodoltaan sukkulamaisia. Supistumiseen vaadittava signaali tulee pääosin autonomisesta hermostosta. Yksi lihassupistus voi kestää huomattavasti pidempään kuin poikkijuovaisissa lihaksissa — jopa 5 sekuntia. Sileän lihaksen supistuminen on kuitenkin hitaampaa kuin poikkijuovaisen lihaskudoksen. Sileitä lihassoluja on esimerkiksi suolistossa, verisuonissa, sappitiehyissä, virtsajohtimessa ja kohdussa. Sileästä lihaskudoskesta voi muodostua myös erillisiä lihaksia kuten karvankohottajalihas.

Sydänlihaksen solut ovat kiinnittyneet toisiinsa ohuiden ns. kytkylevyjen avulla, muodostaen verkkomaisen rakenteen. Sydänlihassolut supistuvat ilman hermoja tahdistinsolujen avulla. Tahdistinsoluista impulssi leviää kytkylevyjen aukkoliitosten kautta kaikkiin sydänlihassoluihin. Sydänlihasta voi pitää tavallaan poikkijuovaisen ja sileän lihaksen välimuotona, koska rakenteeltaan sydänlihassolut muistuttavat poikkijuovaisia lihassoluja, mutta se on sileiden lihassolujen tapaan hyvin väsymätön.

Luustolihakset ovat rakentuneet pitkistä sylinterimäisistä lihassoluista eli lihassyistä. Supistuminen tapahtuu tahdonalaisesti. Tästä lihastyypistä käytetään myös nimitystä poikkijuovainen lihas mikroskoopilla selvästi näkyvien juovien takia. Lihassolut ovat monitumaisia. Lihassolujen tumat sijaitsevat solun pinnassa solukalvon alla.

proteiinit ja niiden rakentuminen

Proteiinit:
- kuljettavat aineita
- ottavat vastaan ja välittävät viestejä
- helpottavat kemiallisia reaktioita
- soluelinten rakennusmateriaali
- antaa tukevuutta ja lujuutta
- taistelevat taudinaiheuttajamikrobeja vastaan
- toimii varastoaineena
- proteiinien rakennusohjeet sijaitsee tuman kromosomeissa

DNA:n rakenne:

DNA-kierre koostuu kahdesta juosteesta, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa typpiemäsosien välisin vetysidoksin. Nämä juosteet ovat makromolekyylejä, jotka koostuvat kolmenlaisista yksiköistä:

pentoosisokeri

deoksiriboosi

typpiemäkset

adeniini (A)

guaniini (G)

sytosiini (C)

tymiini (T)

fosforihappo

Kun sokeriin esteröityy fosforihappo, saadaan nukleotidi. Nukleotidit polymeroituvat esterireaktiolla, jolloin syntyy nukleiinihappoketju. Fosfori­happo ja deoksi­riboosi vuorottelevat DNA:n ketjussa, ja jokaiseen deoksi­riboosi­yksikköön on lisäksi kytkeytynyt jokin typpi­emäksistä. Typpi­emästen järjestys voi vaihdella, kuitenkin siten, että kun toisessa kierteessä on adeniini, on toisessa aina vastaavalla kohdalla tymiini ja päin­vastoin, ja vastaavasti kun toisessa kierteessä on sytosiini, on toisessa aina guaniini ja päin­vastoin. Emästen järjestyksestä riippuu, millä tavoin DNA:sta muodostunut geeni vaikuttaa.

Sekundaarirakenteena on kaksoiskierre, α-helix, jossa emäsparit liittyvät oikeakätisesti yhteen siten että muodostuu A-T ja C-G pareja. Kun toisessa kierteessä on adeniini, on toisessa aina vastaavalla kohdalla tymiini ja päin­vastoin, ja vastaavasti kun toisessa kierteessä on sytosiini, on toisessa aina guaniini ja päin­vastoin. Yhdessä helixin kierteessä on kymmenen emäsparia.

Tertiäärirakenne perustuu DNA:n kietoutumiseen histoniproteiinien ympärille, jolloin DNA on tarpeeksi pienessä tilassa mahtuakseen tumakoteloon. Histonien sijoittelun muuttaminen 30 nm kierteessä mahdollistaa myös transkription säätelyn, koska siten transkription aloituskohdat voidaan tarvittaessa joko paljastaa tai piilottaa. Tertiäärirakenne ehkäisee myös osaltaan DNA:n katkeilua.

DNA:

Deoksiribonukleiinihappo eli DNA on nukleiinihappo, joka sisältää kaikkien eliöiden solujen ja joidenkin virusten geneettisen materiaalin. Eliön lisääntyessä geneettinen materiaali kopioituu ja välittyy jälkeläisille.

Eukaryooteissa DNA on kromosomeissa solun tumassa. Prokaryooteissa DNA on rengasmaisena molekyylinä solun sisällä ilman tumaa nukleoidiksi kutsutulla alueella. Eläin- ja kasvisolujen mitokondriot sekä kasvisolujen kloroplastit sisältävät oman rengasmaisen DNA:nsa kuten bakteereissa.

DNA:n kopiotuminen:

Solun jakautuessa myös sen DNA on kopioitava. Kopioitaessa DNA:n kaksoiskierre avautuu ja DNA:n molemmat säikeet täydennetään täydelliseksi kopioksi. DNA:n kopioituminen on siis semikonservatiivista, sillä syntyneiden uusien DNA-molekyylien toinen juoste on aina peräisin alkuperäisestä DNA-molekyylistä. Uusi DNA-molekyyli perii myös puolet vanhaan DNA-rihmaan assosioituneista proteiineista, kuten esimerkiksi histoneista.

Proteiinisynteesi:

Proteiinisynteesi on biologinen prosessi, jolla solu valmistaa amino­hapoista proteiineja. Sen perustana on geenin emäsjärjestys, joka transkription ja translaation sekä mahdollisen lisämuokkauksen kautta tuottaa toimivan proteiinin. Solujen proteiinisynteesi tapahtuu ribosomien avulla.


Transkriptio

 Transkriptio tarkoittaa lähetti-RNA-molekyylin valmistamista solun tumassa. Entsyymi nimeltä RNA-polymeraasi avaa DNA-ketjun kaksoiskierteen halutun geenin kohdalta ja aloittaa matkan DNA-juostetta pitkin. Edetessään RNA-polymeraasi syntetisoi yksijuosteisen lähetti-RNA-molekyylin käyttäen muottinaan DNA:ta.

Valmista lähetti-RNA:ta muokataan ennen seuraavaa vaihetta, translaatiota[1]. Sen päihin lisätään nukleotidisekvenssit, jotka suojaavat sitä solun RNA:ta hajottavilta mekanismeilta. Myös eukaryoottisoluille ominainen lähetti-RNA:n silmukointi tapahtuu tässä vaiheessa.

Translaatio:

Translaatiossa lähetti-RNA:n nukleotidien järjestys käännetään geneettisen koodin mukaisesti polypeptidiketjun aminohappojärjestykseksi. Tätä varten lähetti-RNA kuljetetaan solulimassa sijaitsevan ribosomin luo. Jos tuotettava proteiini on kalvoproteiini, solun sisäisen kalvojärjestelmän osa tai solusta ulos eritettävä proteiini kuten hormoni, ribosomi kiinnittyy solulimakalvostoon tai tumakotelon ulkoseinään. Muuten proteiinisynteesi jatkuu vapaana solulimassa olevassa ribosomissa.

Ribosomin pinnalla siirtäjä-RNA-molekyylien paikalle kuljettamat aminohapot liitetään toisiinsa peptidisidoksilla pitkäksi ketjuksi, jonka järjestyksen määrää lähetti-RNA:n emäsjärjestys. Tämä perustuu kolmen peräkkäisen emäksen ryhmiin, tripletteihin eli kodoneihin, joita kutakin vastaa tietty aminohappo. Proteiinisynteesin aloituskohtaa merkitsee oma kodoni, joka koodaa myös metioniini-aminohapon liittämistä ketjuun. Ribosomi lopettaa polypeptidiketjun muodostamisen kohdattuaan yhden kolmesta lopetuskodonista.

Translaation jälkeen:

Translaation jälkeen proteiini ei yleensä ole vielä sellaisenaan toimintakelpoinen. Polypeptidiketju on alkanut jo translaation aikana kiertyä proteiinin toiminnan kannalta ratkaisevaan sekundaari- ja tertiaarirakenteeseen. Toiset proteiinit, ns. kaitsijaproteiinit, voivat auttaa tässä.

Muita mahdollisia muutoksia valmistuvaan proteiiniin ovat esimerkiksi rikkisiltojen muodostuminen ketjun aminohappojen välille, hiilihydraatti-, lipidi- tai fosfaattiosien liittäminen, muutaman aminohapon poisto tai jopa ketjun entsymaattinen katkaisu (kuten insuliini-hormonin muodostuksessa).

Proteiinin jatkokäsittely jatkuu vielä solulimakalvostossa ja Golgin laitteessa. Proteiini saavuttaa lopullisen muotonsa. Ja mikäli solu ei tarvitse sitä itse, solu pakkaa sen kalvorakkulaan ja antaa sen eksosytoosin kautta toisille soluille.

Solukalvon toiminta ja merkitys

Solukalvon rakenne:



- kaikkia soluja ympäröi solukalvo
- solukalvo läpäisee aineita, mutta sen on myös suojattava solua

Lipidien rakenne:


-  lipidit ovat solukalvon rakenneosia
- koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta
-  toinen pää on vesiliukoinen (hydrofiilinen) ja toinen, pitkä hiilivetyketju, hydrofobinen
- eliöissä esiintyviä lipidejä:
1. fosfoliidit
2. triglyseridi
3. steroidit
4. karotenoidit
- solukalvo huolehtii aineiden otosta ja poistosta
- proteiinien avulla tunnistaa omat ja vieraat solut
- kaksikerroksinen rakenne
- kolesteroli sitoo molekyylejä toisiinsa, joten kalvo pysyy kiinteänä

kuljetusmekanismit:

Solu kontrolloi sytoplasman kemiallista koostumusta solun kalvojen avulla, jotka toimivat molekyylien ja viestien välittäjinä solun sisä- ja ulkotilan välillä. Aineiden kulkeutuminen soluun tai sieltä ulos tapahtuu jollain seuraavista menetelmistä: passiivinen diffuusio, fasilitoitunut kuljetus, aktiivinen kuljetus tai endosytoosi.

Passiivinen diffuusio on täysin riippuvainen yhdisteen pitoisuuserosta solukalvon eri puolilla. Kulkeutumista tapahtuu suuremman pitoisuuden puolelta pienemmän pitoisuuden puolelle. Lipidit ja lipidiliukoiset molekyylit kulkeutuvat yleensä melko vapaasti solukalvon läpi. Myös kaasut, kuten happi ja hiilioksidi läpäisevät solukalvon helposti, mutta hydrofiilisten aineiden läpikulun solukalvo yleensä estää.

Fasilitoitunut kuljetus tapahtuu pitoisuuseron suuntaan kuten passiivinen diffuusiokin. Kuljetus tapahtuu aina passiivisesti, eli siinä ei kulu energiaa, mutta se vaatii tapahtuakseen kuljettajamolekyylin, johon kuljetettava molekyyli sitoutuu kuljetuksen ajaksi kuten substraatti sitoutuu entsyymiin. Tätä menetelmää käyttävät hydrofiiliset aineenvaihduntatuotteet, kuten glukoosi ja aminohapot: esimerkiksi glukoositransportteri kuljettaa glukoosin lihassoluun. Kun solunulkoinen glukoosimolekyyli sitoutuu transportteriin, siinä tapahtuu muodonmuutos jolloin kuljettaja aukeaa ja päästää glukoosin solun sisäpuolelle.

Aktiivinen kuljetus ei puolestaan riipu pitoisuuserosta, vaan se tapahtuu usein suurtakin pitoisuuseroa vastaan. Tämän takia se tarvitsee energiaa ATP:n muodossa. Aktiivinen kuljetus tapahtuu solukalvon läpi ulottuvien proteiinien avulla. Esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta on natriumionien kuljetus ulos solusta natriumpumpun avulla.

Endosytoosi taas on kuljetusmenetelmä, jossa isot molekyylit tai pienet kappaleet siirtyvät soluun siten, että solukalvo ympäröi vastaanotettavan materiaalin rakkulaan, joka lopulta kuroutuu irti solukalvosta solun sisään. Jos muodostuvat rakkulat ovat pieniä nesterakkuloita, kutsutaan kuljetusmekanismia pinosytoosiksi, muissa tapauksissa puhutaan fagosytoosista. Endosytoosi-termi sisältää molemmat prosessit. Päinvastaista tapahtumaa kutsutaan eksosytoosiksi.

OSMOOSI = veden diffuusiota puoliläpäisevän kalvon läpi. Osmoosissa vesi siirtyy kalvon läpi joka läpäisee vettä mutta ei veteen liuenneita aineita. Vesi siirtyy sille puolen jossa liuenneen aineen pitoisuus on suurempi. Jos esimerkiksi puoliläpäisevä kalvo erottaa suolaisen veden ja vähemmän suolaisen veden oheisen kuvan lailla, vettä siirtyy makeamman veden osasta suolaisen veden osan puolelle.

Ruoansulatus

Ruoansulatuselimistön osat:

Ihminen tarvitsee paljon energiaa, jota käytetään tasalämpöisyyden ylläpitoon, aineiden kuljettamiseen soluihin ja sieltä pois, lihassolujen supistumiseen ja hermoimpulssien etenemiseen. Energian lisäksi ravintoa tarvitaan raaka-aineiksi soluelinten, solujen ja kudosten muodostumiseen ja uusiutumiseen.

Ihmisen ruoansulatus on järjestelmä, joka muuttaa syödyn ravinnon elimistölle käyttökelpoiseen muotoon. Ensin ravintoa pilkkovat suussa kieli ja hampaat. Sylkirauhaset erittävät mukaan sylkeä. Ruoka jatkaa matkaa nieluun ja ruokatorveen ja edelleen mahaan. Täältä ravinto etenee ohutsuoleen, jossa suurin osa ravinnosta imeytyy ohutsuolen seinämän läpi. Imeytymätön aines kertyy paksusuoleen, jossa vielä osa aineista imeytyy elimistöön. Loppu poistuu lopulta peräaukon kautta ulosteena.

Ruoansulatuksen kannalta merkittäviä elimiä ovat maksa ja haima. Haima erittää suurimman osan ruoansulatusentsyymeistä. Maksa säätelee veren sokeri- ja aminohappopitoisuuksia, varastoi monia aineita sekä valmistaa ravinnosta muun muassa rasvoja ja glukoosia.

Ruoansulatuskanavassa ravinto ja sen mukana tulleet mikrobit ja muut aineet joutuvat vaihteleviin ympäristöihin. Suu on lähes neutraali ympäristö, maha taas hyvin hapan ja osa suolesta lievän emäksinen. Aineet kohtaavat monia ruoansulatusentsyymeitä, jotka hajottavat suolessa kulkevat aineet elimistön käyttöön sopiviksi aineiksi.

takaisin kurssiin kaksi ja solun toimintaan

Adenosiinitrifosfaatti eli ATP on runsasenergiainen yhdiste, jota tuottavat mitokondriot soluhengityksellä,solulimassa glykolyysi ja viherhiukkaset fotosynteesin valoreaktioissa. ATP:llä on tärkeä osa solun energiataloudessa. ATP:tä käytetään energian siirtoon ja lyhytaikaiseen varastointiin. Elimistön solujen tarvitessa ATP-molekyyleihin sitoutunutta energiaa ATPaasi-niminen entsyymi pilkkoo runsasenergisiä sidoksia fosfaattiryhmien väliltä.

ATP:ssä on emäsosa (adeniini), sokeriosa (riboosi) ja 3 fosfaattiosaa. Kun ATP:stä irtoaa yksi fosfaattiosa, siitä tulee adenosiinidifosfaattia eli ADP ja kun ADP:stä irtoaa vielä yksi fosfaattiosa, syntyy adenosiinimonofosfaattia eli AMP.

Yhteyttäminen:

Yhteyttäminen eli fotosynteesi on prosessi, jossa kasvit ja jotkin muut eliöt, kuten levät ja jotkin bakteerit, sitovat auringonvaloa kemialliseksi energiaksi. Eliö tuottaa yhteyttämisen avulla itselleen hyödyntämiskelpoista energiaa. Yhteyttäminen tapahtuu viherhiukkasissa eli kloroplasteissa.

Yhteyttämisessä hyödynnetään vettä ja ilmakehän hiilidioksidia ja yhteyttämistuotteita ovat glukoosi ja ilmakehään vapautuva happi. Yhteyttämisreaktion käyttövoimana on valoenergia. Tärkeimpänä yhteyttämisreaktion tuloksena on, että valoenergia saadaan sidotuksi pysyvään, varastoitavaan muotoon glukoosiksi myöhempää käyttöä varten.

Yhteyttämisreaktion kuvaus:

6H2O + 6CO2 + valo → C6H12O6 (glukoosi) + 6O2

Fotosynteesi tapahtuu kahdessa jaksossa. Ensimmäisen vaiheen muodostavat viherhiukkasen yhteyttämiskalvostolla tapahtuvat valoreaktiot,[1] joissa osa muunnetusta valoenergiasta sitoutuu ATP-molekyyleihin, NADPH-molekyyleihin ja osa käytetään veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi. Happi pääosin vapautuu pois solusta O2 -molekyyleinä. Osa siitä käytetään solun omaan soluhengitykseen. Valoreaktioissa syntyy ATP- ja NADPH-molekyyleihin sitoutunutta kemiallista energiaa, ja vetyä, jota kasvi tarvitsee pelkistysreaktioihin seuraavassa vaiheessa.

Toista vaihetta kutsutaan pimeäreaktioiksi eli Calvinin kierroksi. Viherhiukkasten nestemäisessä välitilassa tapahtuvissa pimeäreaktioissa ei enää tarvita valoenergiaa, sillä energiaa saadaan valoreaktion puolelta siirtyneistä ATP-molekyyleistä- Pimeäreaktioissa fosforihappoon sitoutuneet sokerityyppiset yhdisteet muuttuvat toisiksi monien entsyymien avulla, jolloin lopputuotteena syntyy sokereita, joita kasvi varastoi tai käyttää erilaisina rakennusaineina. Pimeäreaktioissa kasvi tarvitsee hiilidioksidia ja valoreaktioista saatua energiaa (ATP ja NADPH). Calvinin kierrosta palaa valoreaktioihin NADP+- ja ADP-molekyylejä, jotka muutetaan valoreaktioiden seurauksena taas uudelleen ATP- ja NADPH-molekyyleiksi. Valoreaktiot ja pimeäreaktiot siis tarvitsevat toinen toisiaan, eivätkä ne tapahdu toisistaan riippumatta.

VIherhiukkanen:

Kloroplasti eli viherhiukkanen on yksi kasvisoluissa ja eräissä levissä tavattavista soluorganelleista, joissa tapahtuu eliölle energiaa tuottava yhteyttäminen eli fotosynteesi. Kloroplastit absorboivat valoa ja tuottavat sen energian avulla vedestä ja hiilidioksidista sokeria, jota käytetään eliön energianlähteenä ja biomassan rakennusaineena. Kasvin yhteyttävässä pintasolussa on tyypillisesti 10 - 100 kloroplastia. Kloroplastien ansiosta kasvit ovatkin lähes ainoita autotrofisia elämänmuotoja maapallolla.

Kemosynteesi:

Kemosynteesi on tapahtuma, jossa eliö tuottaa orgaanisia yhdisteitä käyttäen epäorgaanisten yhdisteiden hapettamisesta saamaansa energiaa. Nämä kemialliset hapettumisreaktiot vapauttavat energiaa. Kemosynteesissä ei siis fotosynteesistä poiketen tarvita energianlähteenä auringon valoa.Kemosynteesissä hapettuvia erilaisia rikki-, typpi- ja rautayhdisteitä ovat eliöryhmästä riippuen esimerkiksi vetysulfidi (H2S), ammoniakki (NH3) sekä rautaionit (Fe2+). Kemosynteesin seurauksena syntyy pelkistyneitä hiiliyhdisteitä. Kemosynteesi on tapa tuottaa hiilihydraatteja.

Hiilihydraatit:

Hiilihydraatit ovat ryhmä orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta. Niitä ovat esimerkiksi sokerit, tärkkelys ja selluloosa. Hiilihydraatti on yksi kolmesta perusravintoaineesta. Hiilihydraattien empiirinen kaava on Cm(H2O)n. Sana hiilihydraatti tuleekin suoraan sen rakennekaavasta, hiilen hydraatti.

Yksinkertaisimmat hiilihydraatit, mono- ja disakkaridit toimivat elimistössä energiaravintoaineina. Niiden varastomuodot, joka kasveissa on tärkkelys ja eläimissä glykogeeni, varastoivat elimistössä energiaa. Tärkeimmät elintarvikkeiden disakkaridit ovat sakkaroosi, laktoosi ja maltoosi. Monimutkaisemmat hiilihydraatit kuten selluloosa toimivat rakennusaineina kasveissa.

Soluhengitys:

Toimiakseen solu tarvitsee energiaa. Toisenvaraiset eliöt ovat riippuvaisia orgaanisten yhdisteiden kemiallisesta energiasta. Näiden yhdisteiden energia siirretään ATP-molekyylien kemialliseksi energiaksi soluhengityksessä.

Ruoan sisältämät ravintoaineet ovat solujen polttoainetta. Solujen mitokondrioissa ravintoaineet "palavat" hallitussa reaktioiden sarjassa, jossa syntyy adenosiinitrifosfaattia eli ATP-molekyylejä. Reaktioita kutsutaan soluhengitykseksi. ATP-molekyylit ovat solun energiavaluuttaa, jota tarvitaan kaikissa toiminnoissa. 

Soluhengitystä voi tapahtua vain, jos saatavilla on happea. Jos solulla ei ole happea, ATP:ia voidaan tuottaa käymisen kautta. Hapeton käyminen on kuitenkin tehottomampaa. Soluhengityksessä yksi glukoosimolekyyli tuottaa 30 ATP-molekyyliä. Käyminen tuottaa kaksi. Lisäksi käymisen sivutuotteena syntyvä maitohappo on myrkyllistä liian korkeina pitoisuuksina.

Energian vapauttamisen kolme vaihetta:

Glykolyysi

Glykolyysi tapahtuu solulimassa. Glykolyysivaiheessa glukoosimolekyyli pilkotaan kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi, minkä seurauksena vapautuu pieni määrä energiaa (2 ATP). Koska glykolyysi ei vaadi happea, se voi tapahtua myös anaerobisissa oloissa.

C6H12O6 (glukoosi) + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3COCOOH (pyruvaatti) + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+ + 2 H2O

Sitruunahappokierto:
Pyruvaattimolekyylien hapettamisen seurauksena syntynyt asetyylikoentsyymi-A siirtyy kahdeksanvaiheiseen reaktiosarjaan, sitruunahappokiertoon (myös Krebsin sykli tai trikarboksyylihappokierto), joka pyruvaatin dekarboksylaation tavoin on aerobisia oloja vaativa reaktiosarja ja tapahtuu myös mitokondrion matriksissa. Reaktiosarjan seurauksena syntyy vetyioneja ja elektroneja, jotka kuljetetaan vedynsiirtäjien avulla mitokondrion sisäkalvolle soluhengityksen seuraavaa vaihetta varten. Sitruunahappokierrossa vapautuu jälleen pieni määrä energiaa (2 ATP). Sivutuotteena syntyy hiilidioksidia.
C23H38N7O17P3S (asetyylikoentsyymi-A) + 3NAD+ + FAD + 2H2O + ADP + P → C21H36N7O16P3S (koentsyymi-A) - SH + 2CO2 + FADH2 + ATP + 3(NADH + H+) + 2ATP

Elektroninsiirtoketju:

Elektroninsiirtoketju tarkoittaa nimensä mukaisesti sitruunahappokierrossa syntyneiden elektronien kuljettamista elektroninsiirtäjältä toiselle mitokondrion sisäkalvolla. Se vaatii happea. Suurin osa soluhengityksessä syntyvästä energiasta (32 ATP) vapautuu elektroninsiirtoketjun aikana ja lisäksi happi pelkistyy, jolloin syntyy vettä. Yhdestä glukoosimolekyylistä saadaan näin ollen koko soluhengityksen aikana energiaa 36 ATP.

(NADH + H+) + ½O2 + 3ADP + 3P → NAD+ + 4H2O + 3ATP

FADH2 + ½O2 + 2ADP + 2P → FAD + 3H2O + 2ATP

Hengitys... kurssi neljä

Hengityselimistö:




- happea tarvitaan tehokkaaseen energian vapauttamiseen soluhengityksessä
- hengityksen viisi vaihetta:
1. ilman edestakainen kuljetus ulkoilman ja keuhkorakkuloiden välillä eli keuhkotuuletus
2. kaasujen vaihto keuhkorakkuloiden ja veren välillä
3. kaasujen kuljetus veressä
4. kaasujen vaihto veren ja solujen välillä
5. soluhengitys

Hengitystiet:
- nenäontelo, nielu, kurkunpää, henkitorvi ja keuhkoputket
- limakalvojen tarkoituksena kerätä limaan mikrobeja jotka mahalaukun hapot tuhoaa
- nenäontelon yläosassa on hajuepiteeli, jossa hajuaistit sijaitsevat
- nenän ja suun kautta tullut hengitysilma kohtaa nielussa
- nielun alaosassa on kurkunpää josta alkaa henkitorvi
- kurkunkansi siirtyy nieltäessä henkitorven päälle
- kita ja nielurisat osallistuvat mikrobien torjuntaan
- henkitorvi jakautuu alaosaan kahdeksi keuhkoputkeksi, jokta johtavat keuhkoihin
- keuhkojen käyttöön tarvitaan lihaksia (pallea, vatsalihakset, sisemmät kylkivälilihakset)
- keuhkoissa keuhkoputken haarat kapenevat hengitystiehyiksi
- keuhkorakkuloiden uolkopinnalla on hiussuoniverkosto
- keuhkorakkuloihin tuleva veri on luovuttanut kudosten soluille happea ja siihen on siirtynyt soluista hiilidioksidia
- >  veren happipitoisuus pinempi ja hiilidioksidi pitoisuus suurempi kuin keuhkorakkuloiden sisällä olevassa ilmassa
- happi ja hiilidioksidi siirtyy diffuusion vaikutuksesta suuremmasta pitoisuudesta pienempää  (happea siirtyy keuhkorakkuloista hiussuonten vereen, koska siellä vapaiden happimolekyylien määrä on alhaisempi kuin keuhkorakkuloissa)
- keuhkorakkuloiden on saatava jatkuvasti uutta ilmaa keuhkotuuletuksen avulla jotta niiden happipitoisuus pysyisi riittävän korkeana ja hiilidioksidipitoisuus matalana
-happea  tarvitaan solujen energiantuotantoon

Ja nyt alotellaan biologian toista kurssia

Solun rakenne:

Kasvisolu:



Eläinsolu:



Solu:
- koko vaihtelee 10-100 µm välillä, suurimpia munasolut, pienimpiä punasolut ja siittiöt
- ottavat aineita ympäristöstään ja poistavat kuona aineita
- ei voi kasvaa kuinka suureksi tahansa, sillä muuten aineiden kuljetus solun sisällä tapahtuisi liian pitkien välimatkojen takia hitaasti
- solujen pienen koon vuoksi aineiden kuljetusmatkat ovat pieniä joten aineet siirtyvät nopeasti sinne missä niitä tarvitaan
- elinikä vaihtelee muutamasta tunnista useisiin kymmeniin vuosiin

Solun osien tehtävät:

1	Lysosomi		Lysosomissa olevat entsyymit hajottavat solun kannalta tarpeettomia aineita.
2	Solulima		Se koostuu vedestä ja siihen liuenneista aineista
3	Keskusjyvänen		Se osallistuu solun jakautumiseen
4	Solulimakalvosto		Siellä valmistetaan ja kuljetetaan solun tarvitsemia aineita
5	Tuma		Siellä olevat perintotekijät eli geenit ohjaavat solun toimintaa
6	Ribosomi		Se osallistuu proteiinien valmistukseen
7	Solukalvo		Se säätelee aineiden siirtymistä soluun ja sieltä pois. Välittää...
8	Golgin laite		Muokkaa ja pakkaa proteiineja
9	Mitokondrio		Siellä ravintoaineista vapautuu energiaa solun käyttöön
10	Soluseinä		Suojaa ja tukee kasvisolua
11	Solunesterakkula		Varastoi kasvisoluissa jätteitä, vettä ja muita aineita.

Solun toiminta: 

- tuottaa perintötekijöitä DNA:n ohjeiden mukaan

- tuotteiden valmistamisen raaka-aineet ympäristöstä; kasvit ilmasta ja maaperästä, ja eläinsolut eläimen syömästä ravinnosta

- > valmistuu näistä raaka-aineista erilaisia tuotteita kemiallisissa prosesseissa

- energia; kasvisoluilla yhteyttämisestä ja eläinsoluilla syömästään ravinnosta

- syntyy jätettä, jota voi käyttää toisen tuotteen valmistamiseen

- haitalliset jätteet solu korjaa ulkopuolelleen

- rakentavat ja hajottavat aineita kemiallisissa reaktioissa jolloin aine muuttuu toiseksi aineeksi

- orgaanisia yhdisteitä; hiilihydraatit, lipidit, proteiinit ja nukleiinihapot

- vettä noin 75-90%

- vesi osallistuu moniin solun kemiallisiin reaktioihin