bij dit examen
Tenzij anders vermeld, is er sprake van natuurlijke situaties en gezonde
organismen.
opgave 1Toename productie biomassa dankzij versterkt broeikaseffect
Amerikaanse milieubiologen hebben een onderzoek naar wereldwijde effecten
van klimaatveranderingen op de jaarlijkse netto primaire productie (NPP)
afgesloten met een artikel in het tijdschrift Science.
In de afbeelding is een resultaat van het onderzoek weergegeven: de toe- en
afname van de NPP op verschillende plaatsen op de wereld in de periode van
1982 tot 1999.
Op een aantal plaatsen is sprake van een toename van de NPP. Over de
oorzaak van de toename in die gebieden zijn wetenschappers nog volop in
discussie. Klimaatverandering, bijvoorbeeld als gevolg van een versterking van
het broeikaseffect, kan een oorzaak zijn. Maar ook door de mens veroorzaakte
of aangebrachte plaatselijke veranderingen kunnen een toename van de NPP
teweegbrengen.
Klimaatveranderingen die in deze periode plaatselijk werden gevonden, zijn:
1 verhoging van de hoeveelheid jaarlijkse neerslag;
2 verlaging van de gemiddelde temperatuur;
3 verandering van het aantal zonuren.
12p
Welke van deze veranderingen kan of welke kunnen een verklaring zijn voor een
plaatselijke toename van de NPP?
A alleen 1 en 2
B alleen 1 en 3
C alleen 2 en 3
D 1, 2 en 3
Activiteiten die in deze periode door boeren lokaal werden uitgevoerd, zijn:
1 uitbreiding van het land- en tuinbouwareaal;
2 verbetering van de teeltmethodes;
3 meer gebruikmaken van genetisch gemodificeerde gewassen.
22p
Welke van deze activiteiten kan of welke kunnen een verklaring zijn voor de
toename van de NPP op bepaalde plaatsen?
A alleen 1
B alleen 1 en 2
C alleen 1 en 3
D alleen 2 en 3
E 1, 2 en 3
Als gevolg van een verhoging van het CO2-gehalte van de atmosfeer is er meer
fotosyntheseactiviteit mogelijk. Om een inschatting te maken over de invloed
van de verhoogde fotosyntheseactiviteit op het CO2-gehalte van de atmosfeer,
moet rekening worden gehouden met andere processen die in de
koolstofkringloop plaatsvinden.
33p
− Noem een ander proces in de koolstofkringloop dat door een versterkt
broeikaseffect beïnvloed wordt.
− Hoe wordt dit proces door een versterkt broeikaseffect beïnvloed?
− En wat is de invloed daarvan op het CO2-gehalte van de atmosfeer?
opgave 2Eendagshaantjes
In de pluimveehouderij worden in Nederland jaarlijks tientallen miljoenen
eendagshaantjes gedood. Dit cijfer is te vinden in het rapport ‘Alternatieven voor
doding van eendagskuikens’, in 2007 opgesteld in opdracht van het ministerie
van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit (LNV).
Bij legrassen zijn de haantjes niet in tel. Ze zijn ook niet geschikt om tot slachtkuiken uit te laten groeien. De eendagshaantjes worden daarom gedood en tot diervoer verwerkt of als prooidieren verkocht aan dierentuinen. Er wordt onderzoek gedaan naar manieren om dit te voorkomen. Bijvoorbeeld door te bewerkstelligen dat er geen, of veel minder haantjes uitkomen. Een andere mogelijkheid is een vroege geslachtsbepaling van versgelegde eieren. Alleen de ‘vrouwelijke’ eieren (eieren met een vrouwelijk embryo) gaan dan de broedmachine in. Net als bij de mens wordt het geslacht bij hoenders bepaald door de geslachtschromosomen. Anders dan bij de mens is bij hoenders het vrouwtje het heterogamete geslacht (met de geslachtschromosomen Z en W) en het mannetje het homogamete geslacht (met twee Z geslachtschromosomen).
Het is in theorie mogelijk om het ontstaan van haantjes onder de nakomelingen
selectief tegen te gaan, door te voorkomen dat bepaalde gameten gevormd
worden.
42p
Van welke gameten dient hiertoe de vorming te worden voorkomen?
A alleen van eicellen met het W-chromosoom
B alleen van eicellen met het Z-chromosoom
C alleen van spermacellen met het Z-chromosoom
D van eicellen én spermacellen met het Z-chromosoom
Recent onderzoek laat zien dat het bij hoenders mogelijk is om met behulp van hoge doses progesteron het percentage mannetjes onder de nakomelingen te verlagen. De hennen werden geïnjecteerd met verschillende doses in olie opgelost progesteron. In afbeelding 1 zijn de resultaten van dit experiment weergegeven. afbeelding 1 0,7 aandeel mannetjes Legenda: in het nageslacht 0,6 I geen progesteron II 0,25 mg progesteron 0,5 III 2 mg progesteron 0,4 0,3 0,2 0,1 0 I II III
Uit de gegevens in afbeelding 1 kan worden afgeleid hoe groot onder natuurlijke
omstandigheden de sexratio (mannetjes/vrouwtjes) bij de nakomelingen van
deze hennen is.
52p
Wat is de sexratio onder natuurlijke omstandigheden?
A kleiner dan 1
B ongeveer gelijk aan 1
C groter dan 1
61p
Welke behandeling moeten de hennen uit de controlegroep ondergaan?
De onderzoekers veronderstellen dat de toegediende hoge dosis van 2 mg
progesteron in de hen invloed heeft op het verloop van de meiose. Door een
veranderde structuur van de spoelfiguur gaan tijdens de meiose de twee
geslachtschromosomen niet willekeurig uiteen en zou één van de
geslachtschromosomen vaker in een poollichaampje terechtkomen.
72p
Tijdens welk deel of tijdens welke delen van de meiose heeft de hoge dosis
progesteron dit effect dan?
A alleen tijdens meiose I
B alleen tijdens meiose II
C zowel tijdens meiose I als tijdens meiose II
Dat de invloed verloopt via het niet willekeurig uiteengaan van de
geslachtschromosomen is een hypothese van de onderzoekers die nog nader
onderzocht moet worden.
Er zijn nog andere invloeden van hoge doses progesteron denkbaar waarmee
de veranderde sexratio (zie afbeelding 1) onder de nakomelingen verklaard kan
worden.
81p
Schrijf een andere hypothese op over de invloed van een hoge dosis
progesteron op de sexratio onder de nakomelingen.
Ook mutatie kan de sexratio in de gewenste richting sturen. De samenstellers van het rapport doen suggesties voor verder wetenschappelijk onderzoek. Misschien is het mogelijk mutanten op te sporen waarbij de spiralisatie van het Z-chromosoom in de primaire oöcyt niet goed verloopt, waardoor eicellen met het Z-chromosoom niet bevrucht kunnen worden. Bij hoenders is inmiddels vastgesteld dat embryo’s met een trisomie van de geslachtschromosomen (drie geslachtschromosomen per cel) hoogst zelden levensvatbaar zijn en embryo’s met een monosomie (slechts één van de geslachtschromosomen per cel) helemaal niet.
Bij hennen die alle met sperma van één haan geïnsemineerd zijn, worden de
volgende afwijkende fenotypen waargenomen:
1 hennen met een verlaagd percentage eieren dat uitkomt;
2 hennen met een extra hoog percentage eieren dat uitkomt;
3 hennen met alleen of vooral vrouwelijke nakomelingen;
4 hennen met relatief weinig of geen vrouwelijke nakomelingen.
92p
Bij welke van deze groepen hennen kan het afwijkende fenotype een gevolg zijn
van de hierboven beschreven verkeerde spiralisatie van het Z-chromosoom in
de primaire oöcyt?
A 1 en 3
B 1 en 4
C 2 en 3
D 2 en 4
In het eerder genoemde rapport ‘Alternatieven voor doding van
eendagskuikens’, wordt gesuggereerd dat in de nabije toekomst genetische
modificatie uitkomst zou kunnen bieden. Met DNA-recombinanttechnieken is het
mogelijk een gen voor een groen fluorescerend eiwit (het GFP-gen uit
holtedieren) in een (geslachts)chromosoom in te bouwen op zodanige wijze dat
het uitsluitend tot expressie komt in één van beide geslachten. Het ingebouwde
GFP-gen wordt op normale wijze doorgegeven aan de nakomelingen.
In afbeelding 2 is de ontwikkeling van een eicel tot de volgende generatie kippen
in een schema weergegeven.
afbeelding 2
Door een geschikte promoter te kiezen komt het gen pas in een bepaald
ontwikkelingsstadium tot expressie.
102p
Als het de bedoeling is om te voorkomen dat er zich haantjes ontwikkelen, in
welke periode (zie afbeelding 2) kan het GFP-gen dan het best tot expressie
komen?
A tussen 1 en 2
B tussen 2 en 3
C tussen 3 en 4
D tussen 4 en 5
Het GFP-gen wordt in het W-chromosoom ingebouwd.
De samenstellers van het rapport merken op dat de mannelijke eieren, of de
daaruit gegroeide haantjes, in dit geval nog als voedingsmiddel gebruikt kunnen
worden omdat ze niet transgeen zijn.
112p
Leg uit dat er bij deze selectiemethode uiteindelijk toch transgene eieren op de
markt zullen komen.
Sommige mensen vinden het bezwaarlijk om producten te eten die genetisch
veranderd zijn, zoals deze transgene eieren. Daarbij wordt vaak geen
onderscheid gemaakt tussen de aanwezigheid van een transgen in een
voedingsmiddel enerzijds en het tot expressie komen van het transgen in het
voedingsmiddel anderzijds.
122p
Leg uit dat het wel degelijk uitmaakt:
− of een transgen alleen aanwezig is in een voedingsmiddel,
− of dat het ook tot expressie is gekomen in het voedingsmiddel.
opgave 3Kaliumsluis pept hongerige hersenen op
− Gaan de kaliumpoorten van de orexineproducerende neuronen dan open of dicht? − Welk deel van het autonome zenuwstelsel wordt dan actief? kaliumpoorten gaan deel zenuwstelsel dat bij ontwaken actief wordt A open (ortho)sympatische deel B open parasympatische deel C dicht (ortho)sympatische deel D dicht parasympatische deel
Over de manier waarop glucose het sluiten van kaliumpoorten in orexineproducerende neuronen zou kunnen beïnvloeden, worden twee alternatieve mogelijkheden beschouwd. − Alternatief 1 is dat glucose zich bindt aan een receptor in het membraan van een orexine-neuron, waarna via een aantal boodschapperstoffen de kaliumpoorten worden gesloten. − Alternatief 2 is dat glucose wordt opgenomen in het orexine-neuron en dat vervolgens de bij de dissimilatie van glucose gevormde ATP de kaliumpoorten sluit. Deze twee alternatieven zijn vereenvoudigd weergegeven in afbeelding 1. afbeelding 1 Uit recent onderzoek is gebleken dat het glucosegehalte van het bloed wordt waargenomen door middel van receptoren in het membraan van de orexine-neuronen: dit pleit voor het geopperde alternatief 1 (zie afbeelding 1).
opgave 4Vossen veranderen een ecosysteem
Tussen Alaska en Siberië strekt zich over een afstand van 1500 km een Siberië keten van eilanden uit, de Aleoeten. Alaska Op de eilanden nestelen van oudsher miljoenen visetende zeevogels, zoals alken, papegaaiduikers en meeuwen. De begroeiing van sommige eilanden wordt gedomineerd door grassen. Aleoeten In de 19de eeuw werden op een aantal eilanden vossen geïntroduceerd voor de bontproductie. Op deze eilanden is de begroeiing daarna toendra-achtig geworden, met dwergstruiken. Zeevogels nestelen er niet meer. Ecologen vermoeden dat de introductie van de vos op sommige eilanden een belangrijke oorzaak is voor het veranderen van het hele ecosysteem.
De op de eilanden nestelende zeevogels dragen bij aan de verrijking van de
bodem en daarmee aan de bruto primaire productie (BPP) op de eilanden.
172p
− Leg uit dat door nestelende zeevogels de bodem van de eilanden steeds
meer verrijkt wordt.
− Waardoor kan dit de BPP verhogen?
Om de oorzaak van de verrijking op de eilanden met graslandbegroeiing te achterhalen, is het gehalte aan de stikstofisotoop 15N op verschillende plaatsen gemeten. In lucht is de ratio 15N/14N zeer klein (0,0037). Organismen die hun stikstofverbindingen rechtstreeks opbouwen uit stikstof uit de lucht hebben ook een zeer laag 15N-gehalte in hun weefsels. In de voedselketen stijgt de ratio 15N/14N vervolgens bij elk volgend trofisch niveau.
Processen die deel uitmaken van de stikstofkringloop, zijn:
1 denitrificatie
2 nitrificatie
3 rotting
4 biologische stikstoffixatie
5 fotochemische stikstoffixatie
182p
Door welk of door welke van deze processen komt 15N uit de lucht in de
voedselketen terecht?
A alleen 1
B alleen 2
C alleen 3
D alleen 1 en 3
E alleen 2 en 4
F alleen 4 en 5
Op eilanden zónder vossen is de ratio 15N/14N in de vegetatie hoger dan op
eilanden mét vossen.
192p
− Geef een verklaring voor de hogere ratio op eilanden zónder vossen.
− Geef een verklaring voor de lagere ratio op eilanden mét vossen.
opgave 5De ziekte van Huntington
Geef hiervoor een verklaring. Glutamaat is een exciterende neurotransmitter in hersenen en ruggenmerg die kan worden gevormd uit glutamine. Glutamine wordt onder andere gemaakt door astrocyten. Deze hersencellen hebben vertakkingen die een soort omhulsel om synapsen vormen en die het externe milieu van neuronen onder strikte controle houden.
Op grond waarvan behoort glutamine tot de niet-essentiële aminozuren? Glutamine en glutaminezuur worden opgebouwd uit 2-oxoglutaarzuur, een tussenproduct van de citroenzuurcyclus. Daarbij wordt NH 3 opgenomen. In afbeelding 1 zijn zes schema’s getekend. afbeelding 1 NH 3 NH 3 1 Ox Glu Gln 4 Ox Gln NH 3 2 Ox Glu Gln 5 Ox NH 3 NH 3 NH 3 NH 3 3 Ox Glu Gln 6 Ox
Beschrijf aan de hand van de gegevens in afbeelding 2, op welke twee manieren een astrocyt de impulsoverdracht van neuron 1 naar neuron 2 mogelijk maakt. Afwijkend huntingtine heeft een langere aminozuurketen dan normaal huntingtine. Bij de ziekte van Huntington bevinden zich aan één einde van de aminozuurketen geen 9 tot 35 aaneengeschakelde glutaminemoleculen, maar veel meer dan 35. Dit wordt veroorzaakt door een groot aantal herhalingen (repeats) van een tripletcode in het DNA van de korte arm van chromosoom 4.
Welke van deze tekeningen is een juiste weergave van repeats in de korte arm van chromosoom 4? A tekening 1 B tekening 2 C tekening 3 D tekening 4 Door middel van DNA-diagnostiek kunnen afwijkingen in het aantal repeats worden bepaald. Daarvoor wordt DNA uit bloedcellen geïsoleerd, met de PCR- techniek vermeerderd en onderzocht met gel-elektroforese. In afbeelding 4 is het resultaat van dit onderzoek bij een patiënt met de ziekte van Huntington, samen met het resultaat van een gezonde persoon, weergegeven. afbeelding 4 persoon 1 persoon 2 70 60 50 40 aantal 30 repeats 20
Welke van de twee personen is de patiënt? Is de patiënt homozygoot of heterozygoot voor wat betreft het gen voor huntingtine? A De patiënt is nummer 1 en hij is homozygoot. B De patiënt is nummer 1 en hij is heterozygoot. C De patiënt is nummer 2 en hij is homozygoot. D De patiënt is nummer 2 en hij is heterozygoot. Bij Europeanen komt (de aanleg voor) de ziekte van Huntington voor bij 0,5 op de 1000 geboortes.
opgave 6Waterverlies en watervergiftiging
“Water is gif voor marathonlopers”, met deze kop vroeg een artikel in de krant
aandacht voor een onderschat en vaak ook niet goed gediagnosticeerd
probleem bij duurlopers. In de inleiding wordt de kop genuanceerd: “Wie de
marathon loopt, moet onderweg voldoende drinken maar pas op: te veel is ook
niet goed. Dan hoopt het vocht zich op in het lichaam, wat fatale gevolgen kan
hebben.”
Problemen met de waterbalans liggen op de loer bij zware inspanningen die langer dan een uur duren. Iemand die een paar uur hardloopt, verliest al gauw een paar liter vocht door transpiratie. afbeelding 1 0 km 5 42 km Halve liter (bidon) De meeste marathons hebben elke 5 kilometer Het overslaan van waterposten voor de start een waterpost met bekertjes van 200 milliliter kan leiden tot uitdroging bij de finish
Tijdens het lopen van een marathon is transpiratie niet de enige vorm van
vochtverlies. Ook door ademhaling verliest de loper water, doordat de
uitgeademde lucht meer waterdamp bevat dan de ingeademde lucht.
271p
Leg uit waardoor de uitgeademde lucht meer waterdamp bevat.
Tijdens het lopen van een marathon kun je het waterverlies compenseren door
regelmatig te drinken. Bij Europese marathons zorgt de organisatie voor
drinkposten om de vijf kilometer. Door tijdens de loop bij iedere drinkpost een
bekertje water te drinken, kun je het waterverlies goed compenseren zolang de
omstandigheden niet extreem zijn.
Als je teveel water drinkt, kan dat echter leiden tot ‘watervergiftiging’. Bij
watervergiftiging zijn hoofdpijn en misselijkheid symptomen die duiden op
hersenoedeem.
282p
Leg uit hoe watervergiftiging hersenoedeem kan veroorzaken.
In het menselijk lichaam worden twee vloeistofcompartimenten onderscheiden:
de intracellulaire vloeistof (ICV) in de cellen, en de extracellulaire vloeistof
(ECV) buiten de cellen. De ECV wordt onderverdeeld in weefselvloeistof en
bloedplasma. Bij een volwassen man van 70 kg is het volume van de ICV
gemiddeld 28 liter en van de ECV 14 liter (zie afbeelding 2).
afbeelding 2
In afbeelding 3 is een model weergegeven waarin voor een aantal situaties de
verhouding tussen de ECV en de ICV is weergegeven.
afbeelding 3
Situatie 1 is de normale situatie: de ECV en ICV hebben hun normale volume en
in beide compartimenten heerst de normale osmotische waarde.
Bij bloedverlies verandert de verhouding ICV/ECV doordat het volume van de
ECV verandert.
Een verandering van de verhouding ICV/ECV kan ook veroorzaakt zijn door
verlies of opname van water of zout.
De situaties 2a, 3a, 4a en 5a laten elk een bepaalde verandering zien ten
opzichte van de normale situatie. In respectievelijk 2b, 3b, 4b en 5b wordt de
daardoor veroorzaakte vloeistofverplaatsing weergegeven.
Tijdens een marathon drinkt een atleet meer water dan nodig is ter compensatie
van het waterverlies.
292p
Door welke combinatie van situaties (zie afbeelding 3) wordt de hierdoor
veroorzaakte verandering in de verhouding ICV/ECV en de osmotische waarde
in zijn lichaam weergegeven?
A 2a en 2b
B 3a en 3b
C 4a en 4b
D 5a en 5b
De eerste verschijnselen van watervergiftiging zijn niet goed te onderscheiden
van de eerste verschijnselen van uitdroging, terwijl de therapie juist
tegengesteld is.
302p
Welke vloeistof krijgt een atleet met watervergiftiging intraveneus toegediend?
A een hypertone zoutoplossing
B een hypotone zoutoplossing
C een isotone zoutoplossing
Eigenlijk is watervergiftiging een vorm van hyponatremie. Dat is een te laag
Na+-gehalte in de ECV. Homeostatische mechanismen die bij hyponatremie in
actie komen, zullen dat ook bij watervergiftiging doen. Daarbij zal een bepaald
hormoon minder worden afgegeven en van een reeks van vier andere hormonen
de afgifte juist toenemen.
314p
− Noteer de naam van het hormoon dat minder afgegeven wordt.
− Leg uit waarom de afgifte ervan bij watervergiftiging geremd wordt.
− Noteer de naam van het vierde hormoon van de bovengenoemde reeks.
− Leg uit waarom de afgifte daarvan bij watervergiftiging verhoogd wordt.
opgave 7Brandwonden
Hoe belangrijk de huid is, wordt pas goed duidelijk als de huid ernstig
beschadigd raakt, bijvoorbeeld door verbranding. Er wordt veel onderzoek
gedaan naar de genezing van een door brand beschadigde huid en het
voorkomen van infectie van de wond.
Bij een eerstegraads verbranding is alleen de opperhuid beschadigd. Een
oppervlakkige tweedegraads verbranding raakt de kiemlaag. Beide kunnen
spontaan genezen. Intensievere verzorging is nodig bij diepere tweedegraads
verbrandingen met beschadiging van de lederhuid. Doordat het omliggende
weefsel niet in staat is om de wond snel te dichten, kan een gevaarlijke infectie
optreden.
Bij de afweer spelen de Langerhanscellen in de opperhuid een belangrijke rol.
Deze cellen ontstaan in het beenmerg en verplaatsen zich via de bloedvaten
naar de huid, waar ze zich in de opperhuid vestigen (zie de afbeelding).
De Langerhanscellen kunnen antigenen opnemen, verwerken en presenteren
aan hun celoppervlak. Ze bezitten daartoe veel MHC-II-moleculen. Zodra een
Langerhanscel geactiveerd wordt, migreert de cel naar de lymfeknopen.
Een eerstegraads brandwond herstelt doorgaans snel.
321p
Hoe en vanuit welke laag vindt dat herstel plaats?
332p
Welke functie heeft antigeenpresentatie door de Langerhanscellen bij de
bescherming tegen infectie?
A activatie van T-helpercellen
B activatie van cytotoxische T-cellen
C activatie van B-lymfocyten
D activatie van Langerhanscellen tot migratie
Bij ernstige verbrandingen kan een gevaarlijke infectie optreden als zich een
‘biofilm’ vormt in de wond. Een biofilm bestaat uit grote aantallen bacteriën, in
een slijmerige laag van extracellulaire polysachariden. De multiresistente
ziekenhuisbacterie Pseudomonas aeruginosa maakt vaak deel uit van zo’n
biofilm. Zodra er een biofilm gevormd wordt, geneest een brandwond niet goed
meer. Enkele complicaties die bij een diepe tweedegraads verbranding kunnen
optreden, zijn:
1 De behandeling met antibiotica slaat niet goed aan;
2 De door infectie aangetaste huidlagen herstellen niet goed;
3 Het gewonde gebied wordt slecht doorbloed.
342p
Welke van deze complicaties kan of welke kunnen een gevolg zijn van de
vorming van een biofilm?
A alleen 1
B alleen 2
C alleen 3
D 1 en 2
E 1 en 3
F 2 en 3
De biofilm in een brandwond kan hardnekkig zijn, onder andere doordat
desinfecterende middelen de bacteriën niet goed bereiken.
Voor bacteriën is het dus gunstig om deel uit te maken van zo’n biofilm.
352p
Beschrijf nog twee mogelijke voordelen voor de bacteriën in een biofilm.
Bronvermelding
Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen
behorende correctievoorschrift, dat na afloop van het examen wordt gepubliceerd.
Bij dit examen hoort geen uitwerkbijlage.
12p
D
22p
E
33p
42p
B
52p
C
61p
72p
A
81p
92p
A
102p
C
112p
122p
132p
A
142p
151p
162p
172p
182p
F
192p
201p
211p
222p
C
234p
242p
D
252p
B
262p
271p
282p
292p
C
302p
A
314p
321p
332p
A
342p
D
352p
