Eindexamen biologie vwo 2016, tijdvak 2

Waarom is het verwijderen van bloedplasma een essentiële stap bij het verkrijgen van dit universeel donorbloed? A Het bloedplasma van de donor bevat antistoffen. B Het bloedplasma van de donor bevat bloedgroepantigenen. C Het bloedplasma van de ontvanger bevat antistoffen. D Het bloedplasma van de ontvanger bevat bloedgroepantigenen. Uit testen met verschillende soorten Hb-kunstbloed is gebleken dat vrije Hb-moleculen efficiënt zuurstof transporteren. Net als in normaal bloed (volbloed) is de Hb in kunstbloed ook in staat CO 2 te binden en af te geven. Doordat rode bloedcellen ontbreken is de CO 2 -transportcapaciteit van Hb-kunstbloed echter gering.

Beschrijf hoe door de aanwezigheid van rode bloedcellen in volbloed er meer CO 2 uit weefsels via volbloed afgevoerd kan worden dan via Hb-kunstbloed. Er zijn nog veel bijwerkingen bij gebruik van Hb-kunstbloed. De vrije Hb-moleculen geven zeer snel O 2 af in de weefsels. Het menselijk lichaam reageert hierop door vaatvernauwing en dit veroorzaakt weer een verhoogde bloeddruk. Ook worden vrije Hb-moleculen in het lichaam snel afgebroken. Hb-fragmenten hopen zich vervolgens op in de nierbuisjes.

Afbeelding 1 toont de zuurstofverzadiging van kunstbloed met celvrije mensen-Hb (curve M). De zuurstofverzadigingscurve van kunstbloed met celvrije pieren-Hb heeft een ander verloop. afbeelding 1 In de afbeelding zijn twee andere zuurstofverzadigingscurves, L en R, geschetst; een naar links (L) en een naar rechts (R) verschoven ten opzichte van de curve M (van kunstbloed met celvrije mensen-Hb).

− Welke van de curves L of R geeft het best de zuurstofverzadigings- curve van kunstbloed met celvrije pieren-Hb weer? − Welk effect heeft deze verschuiving voor de O -afgifte in de weefsels 2 in vergelijking met die van kunstbloed met celvrije mensen-Hb? curve effect op O 2 -afgifte in de weefsels A L O 2 -afgifte gebeurt al bij een hogere pO 2. B L O 2 -afgifte gebeurt pas bij een lagere pO 2. C R O 2 -afgifte gebeurt al bij een hogere pO 2. D R O 2 -afgifte gebeurt pas bij een lagere pO 2. De celbiologen verwachten dat kunstbloed met celvrije pieren-Hb geen schade aan de nieren zal veroorzaken.

Voordat het kunstbloed met celvrije pieren-Hb bij mensen kan worden toegepast, is het getest in muizen. Er werd onder andere onderzocht of pieren-Hb tot een afweerreactie bij de muizen leidt. Daarvoor werden vier groepen van tien muizen gebruikt. De muizen uit de controlegroep 1 werden geïnjecteerd met een 0,9% NaCl-oplossing, die uit groep 2 met een bufferoplossing zonder eiwitten, groep 3 werd geïnjecteerd met kippenalbumine in de bufferoplossing en groep 4 met de pieren-Hb in de buffer. Na drie weken werd de hoeveelheid IgE-antistoffen in het bloedserum van de muizen bepaald. Resultaten van dit experiment zijn weergegeven in afbeelding 2. afbeelding 2 significant

Op de vergelijking van welke twee groepsresultaten is de ondersteuning van hypothese 1 gebaseerd? En de ondersteuning van hypothese 2? hypothese 1 ondersteund hypothese 2 ondersteund door resultaten van door resultaten van A groep 2 en 3 groep 2 en 4 B groep 2 en 3 groep 3 en 4 C groep 2 en 4 groep 2 en 3 D groep 2 en 4 groep 3 en 4 E groep 3 en 4 groep 2 en 3 F groep 3 en 4 groep 2 en 4

Welk type macromoleculen wordt geïsoleerd uit de wadpieren om de productie van pieren-Hb door recombinante bacteriën mogelijk te maken? A DNA B pre-mRNA C rijp mRNA D rRNA E tRNA Materialen die onderzoekers kunnen bestellen zijn: 1 menselijk weefsel; 2 wadpierweefsel; 3 gezuiverde Hb van de mens; 4 gezuiverde Hb van de wadpier.

Leg uit hoe de reflexmatige vaatvernauwing tijdens de duik bijdraagt aan het verlengen van de duiktijd. De prikkel voor het optreden van de duikreflex is het nat worden van het voorhoofd van het dier. Met dat gegeven konden de Canadese onderzoekers Thornton en Hochachka in het laboratorium duikfysiologisch onderzoek doen aan jonge zeeolifanten. Een van de waarnemingen is dat het volume van de milt, direct bij het begin van een ‘laboratoriumduik’ door samentrekking meer dan halveert. Na de duik ontspant de milt en vult die zich weer met rode bloedcellen die verzadigd zijn met zuurstof. Een ander opvallend resultaat is het ontstaan van een met bloed gevulde ruimte tussen het middenrif en de lever, doordat bij de duikreflex een kringspier om de holle ader samentrekt en zo de toevoer naar het hart reguleert. Beide veranderingen zijn in afbeelding 2 schematisch weergegeven.

Beschrijf hoe deze twee veranderingen bijdragen aan het verlengen van de duiktijd. Zeezoogdieren hebben behalve de duikreflex nog meer aanpassingen die de lange duiktijden mogelijk maken. Zo hebben ze een relatief hoog gehalte aan myoglobine, tot wel twaalf keer zo hoog als bij mensen. Myoglobine is een aan hemoglobine verwant eiwit dat aanwezig is in spieren en daar als zuurstofreservoir functioneert. Myoglobine van zoogdieren bestaat uit één globine-eiwit met één heemgroep. Het globine-eiwit bestaat uit 153 aminozuren met acht alfa-helices.

De relatieve hoeveelheid myoglobine in het spierweefsel van zoogdieren is een indicatie voor de duikcapaciteit. Daarom bepaalden de Britse onderzoekers Mirceta en Berenbrink in spierweefsel van verschillende land- en waterzoogdieren de maximale myoglobineconcentratie, de [Mb] max . Ook bepaalden ze de aminozuurvolgorde van die myoglobine- moleculen en daarmee berekenden ze de netto positieve lading van deze eiwitten, de Z Mb . Er bleek een duidelijke correlatie (zie afbeelding 3): hoe hoger de berekende positieve lading (Z Mb ), hoe hoger de [Mb] max . In diagram 1 is voor de [Mb] max een lineaire schaal gebruikt, in diagram 2 zijn dezelfde gegevens in een logaritmische schaal uitgezet. afbeelding 3 diagram 1 diagram 2

In afbeelding 5 zijn de Z Mb -waardes in verband gebracht met de veranderingen in myoglobine in de loop van de evolutie van de roofdieren. afbeelding 5 Op een aantal plaatsen zijn de mutaties in de aminozuurvolgorde van myoglobine gegeven waardoor de lading is veranderd: +Q113H betekent in dit schema dat het 113e aminozuur van myoglobine is veranderd van glutamine (Q) in histidine (H) waardoor de lading positiever (+) is geworden.

Leg uit op welke gegevens in afbeelding 5 die veronderstelling is gebaseerd. Een groot deel van de gegevens uit deze stamboom is verkregen door analyse van basenvolgordes in het DNA, en niet door het bepalen van aminozuurvolgordes in myoglobine. Op basis van de geanalyseerde basenvolgorde in het DNA kun je wel met zekerheid de aminozuurvolgorde van de myoglobine bepalen, maar andersom niet.

Waarom kun je op basis van de aminozuurvolgorde niet de basenvolgorde in het DNA bepalen? Het bepalen van de duiktijd van zeezoogdieren in de natuur is een complex en duur onderzoek. Mirceta en Berenbrink hebben een formule afgeleid waarmee ze een goede schatting kunnen maken van de maximale duiktijd van dieren (t max ) op basis van het lichaamsgewicht en de [Mb] max . Op deze manier kunnen ze ook een uitspraak doen over de duiktijd van dieren waarvan weinig of geen metingen bekend zijn, en zelfs van uitgestorven dieren. Het verband tussen die drie grootheden voor nu levende zoogdieren is grafisch weergegeven in afbeelding 6. afbeelding 6

afbeelding 7 De uitgestorven Enaliarctos (zie afbeelding 7) wordt beschouwd als een voorouder van de vinpotigen die de overgang van land naar water markeert. Uit vergelijking tussen fossiele skeletten van Enaliarctos en de bouw van huidige zeezoogdieren is afgeleid dat het lichaamsgewicht van Enaliarctos ongeveer 80 kilo moet zijn geweest. Mirceta en Berenbrink hebben berekend dat de Z Mb van Enaliarctos ongeveer 3 is. Met bovenstaande gegevens, het verband tussen Z Mb en [Mb] max (in afbeelding 3 diagram 2 op pagina 14) en de gegevens in het diagram van afbeelding 6 op pagina 17 is het mogelijk de maximale duiktijd (t max ) van dit uitgestorven dier te benaderen.

Leg uit aan de hand van een terugkoppelingsproces en het uiteindelijke effect ervan op de cellen van Sertoli, hoe de extra testosteron-inname onvruchtbaarheid van een man kan veroorzaken. Mogelijk hebben bothormonen op hun beurt een effect op de geslachtsorganen en vruchtbaarheid. Een team van onderzoekers onderzocht dit met behulp van muizencellen. De opzet van het experiment is schematisch weergegeven in afbeelding 2. afbeelding 2 In vitro worden osteoblasten (botvormende cellen), myoblasten (spiervormende cellen) en adipocyten (vetcellen) van de muis gekweekt. stap 2: Na 24 uur wordt de vloeistof uit de kweekschaaltjes toegevoegd aan schaaltjes met (muizen)cellen van Leydig. stap 3: Na een uur wordt gemeten hoeveel testosteron er in elk van de drie schaaltjes is geproduceerd.

De resultaten van die metingen, plus die van een controleschaaltje, zijn weergegeven in afbeelding 3. Over de interactie tussen cellen uit het bot en Leydig-cellen in de testes wordt het volgende beweerd: 1 Leydig-cellen geven testosteron af dat osteoblasten stimuleert. 2 Osteoblasten geven een stof af die de testosteron-afgifte van Leydig-cellen stimuleert.

− Is osteocalcine een peptidehormoon of een steroïdhormoon? − Waar in de osteoblasten bevindt zich de testosteronreceptor? osteocalcine is een plaats testosteronreceptor A peptidehormoon celmembraan B peptidehormoon cytoplasma C steroïdhormoon celmembraan D steroïdhormoon cytoplasma De onderzoekers verwachten dat de regulatie bij de mens grotendeels overeenkomt met de regulatie bij muizen. Door onvruchtbare mannen te behandelen met osteocalcine kan de vruchtbaarheid misschien weer hersteld worden.

Noem een voorwaarde waaraan deze onvruchtbare mannen moeten voldoen, wil de osteocalcine-behandeling succes hebben. 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.