Eindexamen biologie havo 2022, tijdvak 1: vragen en antwoorden

Door de aanleg van oliepalmplantages in afbeelding 1 Zuidoost-Azië gaan vele hectaren oerwoud verloren. Mede daarom wordt palmolie door milieu-organisaties als niet-duurzaam bestempeld. Voor onderzoeker Lenny de Jaeger (afbeelding 1) was dit een reden om op zoek te gaan naar een manier om olie te produceren met behulp van algen.

Palmolie wordt gewonnen uit de olierijke vruchten van de oliepalm en wordt gebruikt als ingrediënt van veel voedingsmiddelen en verzorgingsproducten, maar ook voor de productie van biodiesel. Olie geproduceerd door algen in kwekerijen in Nederland kan een duurzaam alternatief bieden voor palmolie.

Boskap leidt tot het verkleinen van leefgebied voor planten en dieren. Dit is een argument om het gebruik van palmolie vanuit ecologisch oogpunt niet-duurzaam te noemen.

De Jaeger vond een veelbelovende kandidaat: de eencellige alg Scenedesmus obliquus. Deze alg maakt monosachariden met behulp van zonlicht en zet die onder bepaalde omstandigheden om in zetmeel, aminozuren of vetzuren. De vetzuren kunnen worden gebruikt als grondstof voor de productie van plantaardige olie.

Een van de risico’s bij de kweek van algen is besmetting met virussen, eencellige schimmels of eencellige dieren. Met een microscoop bekijkt De Jaeger een preparaat van een algenkweek en hij ziet dat de kweek is vervuild met een eencellig organisme.

De Jaeger ontwikkelde met behulp van mutagene straling een mutant van S. obliquus die geen zetmeel maakt. Hierdoor heeft deze mutant een efficiëntere vetzuurproductie en een hoger vetzuurgehalte. Wellicht produceert deze mutant voldoende vetzuren om te concurreren met de oliepalm. Het nadeel van deze alg is dat hij alleen in zoet water leeft. Voor grootschalige productie heeft een zoutwater-alg de voorkeur. Daarom deed De Jaeger vervolgonderzoek naar de alg Neochloris oleoabundans, die ook olie produceert en overleeft in zout water.

De kweekvloeistof voor N. oleoabundans bevat meer zouten dan de kweekvloeistof voor S. obliquus. Als de cellen van S. obliquus terechtkomen in de zoute kweekvloeistof voor N. oleoabundans treden veranderingen op.

de zoute kweekvloeistof is de cellen zullen

A hypertoon krimpen

B hypertoon zwellen

C hypotoon krimpen

D hypotoon zwellen

Hoewel N. oleoabundans tot het plantenrijk behoort, is het mogelijk om deze alg zonder licht in een bioreactor te kweken. Er wordt dan glucose en nitraat toegevoegd aan de kweekvloeistof. Op deze manier kunnen de algen efficiënter vetzuren produceren. In een onderzoek werd N. oleoabundans gekweekt zonder licht. Elke dag werd van de populatie algen de populatiedichtheid en de biomassa bepaald. Van de kweekvloeistof werden de glucoseconcentratie en de nitraatconcentratie gemeten (afbeelding 2).

[afbeelding 2: zie het originele examen]

beperkende factor af te leiden uit

A glucose het afnemen van de biomassa

B glucose het stabiliseren van de populatiedichtheid

C nitraat het afnemen van de biomassa

D nitraat het stabiliseren van de populatiedichtheid

Behalve vetzuren maakt N. oleoabundans ook aminozuren. De aminozuurproductie gaat ten koste van de vetzuurproductie. In een vervolgonderzoek werd daarom bepaald bij welke verhouding tussen koolstof en stikstof (C/N-verhouding) van de kweekvloeistof de meeste vetzuren geproduceerd werden.

vetzuren bevatten meer vetzuren bij een

A meer stikstof hoge C/N-verhouding

B meer stikstof lage C/N-verhouding

C minder stikstof hoge C/N-verhouding

D minder stikstof lage C/N-verhouding

Door genetisch onderzoek weet De Jaeger welke genen verantwoordelijk zijn voor de zouttolerantie van de alg N. oleoabundans.

Door een auto-ongeluk is het ruggenmerg van Tobias dusdanig beschadigd dat hij zijn benen niet meer kan bewegen en voelen. Met de BerkelBike kan hij misschien toch weer fietsen.

De BerkelBike (afbeelding 1)

• met een afbeelding 1 trapsysteem voor handen en benen
• is in Nederland ontworpen voor mensen die net als Tobias de controle over hun benen kwijt zijn.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

De kliniek waar Tobias revalideert, beveelt hem de BerkelBike aan om zijn beenspieren in conditie te houden. Afbeelding 2 laat zien op welke plaats bij Tobias de beschadiging van het ruggenmerg (dwarslaesie) is opgetreden.

Om gebruik te maken van een BerkelBike moeten de zenuwen van het ruggenmerg naar de beenspieren nog functioneren. Om dit te controleren test een arts de reflexen van de benen. Met een hamertje tikt zij tegen de kniepees van Tobias, waarna spieren in Tobias’ dijbeen samentrekken.

Voor een rit op de BerkelBike worden elektrodes op de huid van Tobias’ benen geplakt. De elektrodes wekken impulsen op in de zenuwen die zijn beenspieren aansturen. De software van de fiets regelt de timing waardoor de spieren op het juiste moment samentrekken.

Tobias wil zijn spieren in conditie houden omdat hij hoopt ooit te genezen. Een dwarslaesie is nu nog niet te genezen omdat de beschadigde zenuwcellen niet vanzelf herstellen. Onderzoekers proberen nu ongedifferentieerde cellen van patiënten te laten uitgroeien tot zenuwcellen waarmee de beschadiging in het zenuwstelsel zou kunnen worden hersteld.

Bij zenuwen die buiten het ruggenmerg en de hersenen liggen, kunnen kleine beschadigingen wel worden hersteld. Onderzoekers ontdekten dat de cellen die de axonen omhullen, bij beschadiging groeistimulerende eiwitten produceren. Deze eiwitten stimuleren het herstel van de beschadigde axonen.

Aan de universiteit van Cádiz in Spanje onderzoekt Nils Bertol hoe de Portugese zonnedauw insecten aantrekt.

De Portugese zonnedauw (Drosophyllum afbeelding 1 lusitanicum, afbeelding 1) is een vleesetende plant die vóórkomt op droge bodems in het noorden van Marokko en het zuiden van Spanje en Portugal. De plant is voor zijn stikstofverbindingen afhankelijk van insecten. De insecten worden gevangen door de plakkerige uitscheidingsproducten van de klieren die zich op de lange bladeren bevinden. Andere klieren in het blad scheiden enzymen uit waardoor de insecten worden verteerd.

De bladcellen nemen het bij vertering ontstane ammonium op en gebruiken dit als bouwstof voor aminozuren. Deze aminozuren worden vervolgens via de vaatbundels getransporteerd naar andere delen van de plant.

De Portugese zonnedauw is ook voor bestuiving afhankelijk van insecten. Nils onderzocht of de insectensoorten die Portugese zonnedauw bestuiven ook door de plant worden gevangen. Hij observeerde bloeiende Portugese zonnedauw en noteerde welke insectensoorten de meeldraden en stempel aanraakten en welke insectensoorten door de bladeren werden gevangen.

Met de tellingen kan worden bepaald: a het aantal soorten dat zowel bestuiver als prooi is b het aantal soorten dat alleen bestuiver is c het aantal soorten dat alleen prooi is

Met deze waarden kan worden berekend in welke mate de bestuivende insecten ook als prooi dienen. Dit wordt de similariteit tussen prooien en bestuivers genoemd. Dit getal wordt berekend met de onderstaande formule.

Een similariteit van 1 betekent dus dat alle bestuivers van de plant ook prooi voor deze plant zijn.

In tabel 1 staan de gegevens van de tellingen. Het was niet mogelijk om alle insecten op soort te determineren. Ga er bij het beantwoorden van vraag 15 van uit dat elke regel in de tabel één soort weergeeft.

[tabel 1: zie het originele examen] waargenomen insecten als bestuiver als prooi insectensoort (aantal) (+ = aanwezig,

– = afwezig) 1. Panurgus sp. 39

• 2. Halyctus scabiosae 9
• 3. Panurgus cephalotes 4
• 4. Panurgus banksianus 2
• 5. Andrena sp. 2
• 6. Dasypoda hirtipes 1
• 7. Formicidae 0 + 8. Enicopus sp. 86 + 9. Oxythyrea funesta 3
• 10. Omaloplia sp. 2
• 11. Elateridae 0 + 12. Lagria sp. 0 + 13. Curculionidae 0 + 14. Coccinellidae 0 + 15. Drosophila sp. 0 + 16. Usia sp. 2
• 17. Episyrphus sp. 1 + 18. Eristalis sp. 1 + 19. Eupeodes sp. 0 + 20. Acalyptratae 0 + 21. Anthomyiidae 0 + 22. Siphona sp. 0 + 23. Bombylella atra 0 + 24. Nephrotoma sp. 0 + 25. Microlepidoptera 0 + 26. Aphididae 0 + 27. Chrysopidae 0 +

Uit tabel 1 blijkt dat sommige soorten zowel bestuiver als prooi zijn.

Een onderzoeker in Nederland wil een vervolg-experiment doen met de Portugese zonnedauw. Hij doet deze proeven in een afgesloten plantenkas in verband met de risico’s van het introduceren van een exoot.

Chris Calewaert raakte tijdens zijn opleiding tot biotechnologisch ingenieur gefascineerd door okselgeur. Op een morgen werd hij wakker met een zeer onprettige geur, ondanks dat hij zich de avond ervoor nog goed had gewassen. Andere okselbacteriën hadden de overhand gekregen, mogelijk doordat hij in het bed van iemand anders had geslapen en zo met deze bacteriën in contact was gekomen.

Zweetklieren in de oksels scheiden behalve water en zouten ook organische stoffen uit. Deze organische stoffen zijn een voedingsbodem voor bacteriën. Ondanks dat iedereen dezelfde stoffen uitscheidt bij het zweten, kan de geur van zweet erg verschillen. De geur is afhankelijk van de soorten bacteriën die op je huid vóórkomen. In de levensgemeenschap van bacteriën in de oksel is meestal één geslacht dominant. Vaak is dat Staphylococcus, soms is dat Corynebacterium. Deze laatste produceert stinkende gassen bij de afbraak van organische stoffen.

Ook Chris bleek last te hebben van Corynebacterium. Hij veronderstelde dat als Corynebacterium opeens zijn oksels kan koloniseren, andere bacteriën die géén stinkende stoffen produceren dat ook kunnen doen. Om dit te onderzoeken ontwierp hij een experiment.

Chris vroeg proefpersonen zich afbeelding 1 enkele dagen niet te wassen, geen deodorant te gebruiken en gedurende die tijd wattenschijfjes onder hun oksels te dragen. Een geurpanel beoordeelde vervolgens de okselgeur bij de personen zelf (afbeelding 1), en de geur van de wattenschijfjes zonder dat de proefpersonen erbij waren.

Voor het vervolg van zijn onderzoek

• het transplanteren van oksel- bacteriën
• selecteerde Chris proefpersonen bij wie Corynebacterium domineerde in de oksel. Voor elke proefpersoon zocht hij een familielid zonder slechte okselgeur als bacteriedonor. Deze donor mocht een week de oksels niet wassen en moest gedurende deze week wattenschijfjes onder de oksels dragen. Deze wattenschijfjes werden vervolgens een week gedragen door de proefpersoon, om zo te proberen de okselbacteriën te transplanteren. Om de transplantatie succesvol te laten zijn, werden de oksels van de proefpersonen drie dagen voor de transplantatie behandeld met een antibioticum.

Chris kwam uiteindelijk van zijn stinkende okselgeur af doordat hij een oud T-shirt is gaan dragen dat hij vaak aan had gehad tijdens het klussen. Door deze waarneming kreeg Chris ideeën voor vervolgonderzoek. Waarschijnlijk zaten er nog oude okselbacteriën in het shirt, ondanks dat het vaak gewassen was. Een mogelijke onderzoeksvraag is: Wat is het effect van het gebruik van wasmiddel tijdens het wassen van kleding op het overleven van bacteriën van het geslacht Corynebacterium?

Diabetes type 2 is een welvaartsziekte die in steeds meer landen veel voorkomt. Onderzoek toont aan dat voedingspatroon en erfelijke factoren een rol spelen in het ontwikkelen van deze aandoening.

Patiënten met diabetes type 2 maken wel insuline aan, maar de gevoeligheid van hun cellen voor insuline neemt af. De symptomen van diabetes type 2 zijn onder andere vermoeidheid en dorst. Na verloop van tijd kan schade aan bloedvaten ontstaan.

Bij het ontstaan van diabetes type 2 zijn veranderingen op verschillende organisatieniveaus waar te nemen. Veranderingen zijn:

1 De opname van glucose uit het bloed door de cellen vermindert.

2 De hersenstam registreert een hoge osmotische waarde van het bloed.

3 De patiënt gaat veel drinken.

4 Receptoren voor insuline worden minder gevoelig.

Bij patiënten met onbehandelde diabetes type 2 wordt niet alle glucose uit de voorurine opgenomen. Als gevolg hiervan produceren de patiënten veel urine.

In sommige families ontwikkelen opeenvolgende generaties diabetes type 2. Omdat zowel voedingspatroon (dieet) als erfelijke factoren een rol spelen, is het lastig vast te stellen hoe groot de rol van deze factoren afzonderlijk is. Amerikaanse wetenschappers hebben bij ratten de invloed van het dieet op de glucoseconcentratie in het bloed onderzocht. Mannelijke ratten die genetisch vrijwel identiek waren, werden gevoed met een normaal of met een vetrijk dieet (VRD). De VRD-ratten ontwikkelden obesitas (ernstig overgewicht). Beide groepen kregen, na een periode zonder eten en drinken, een glucosedrankje te drinken (tijdstip 0). Daarna werden de veranderingen in de concentratie glucose (afbeelding 1, diagram 1) en in de concentratie insuline (afbeelding 1, diagram 2) in het bloed bepaald.

[afbeelding 1: zie het originele examen]

Naar aanleiding van afbeelding 1 worden de volgende uitspraken gedaan:

1 Als gevolg van de insulineafgifte stijgt de glucoseconcentratie.

2 Het dieet van een rat heeft invloed op de regulatie van de glucoseconcentratie.

Beide groepen kregen een dag later een hoeveelheid insuline ingespoten. Het diagram in afbeelding 2 geeft de veranderingen weer van de glucoseconcentratie in het bloed na inspuiting van insuline op tijdstip 0.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

De mannetjesratten uit beide dieetgroepen werden gekruist met vrouwtjes die een normaal dieet hadden. De nakomelingen werden onderzocht op verschillende eigenschappen. Het geboortegewicht van de jongen bleek nauwelijks te verschillen in de twee groepen. De glucoseregulatie van de vrouwelijke nakomelingen van de VRD-vaderratten was wel verstoord. De genexpressie in de cellen van de eilandjes van Langerhans bleek bij deze vrouwtjes afwijkend te zijn.

De onderzoekers toonden verschillen in genexpressie aan door de hoeveelheid van bepaalde organische stoffen te meten.

Tijdens Adrianna’s uitwisselingsjaar in Minnesota (VS) doet zij op haar highschool genetica-experimenten met GloFish®.

De GloFish® zijn zebravissen (Danio rerio, afbeelding 1 afbeelding 1) die transgeen zijn gemaakt doordat aan een bevruchte eicel een of meer genen voor een fluorescerend eiwit zijn toegevoegd. Deze genen zijn afkomstig uit kwallen of zeeanemonen die van nature fluorescerend eiwit maken. Zo’n gen van een ander organisme, een transgen, wordt dan op een willekeurige plaats in het genoom van de zebravis ingebouwd. Er zijn inmiddels GloFish® in de fluorkleuren groen, rood, geel, blauw en oranje.

De transgenen komen alleen tot expressie in de spiercellen van de zebravis en niet in andere celtypen. Daardoor zijn de fluorescerende eiwitten alleen in de spiercellen aanwezig. De makers van de GloFish® hadden er met een iets andere aanpak voor kunnen kiezen om de fluorescerende eiwitten in de huidcellen te laten aanmaken. Toch hebben ze dat niet gedaan, omdat dit de fluorescentie zou verminderen. Leerlingen in Adrianna’s klas doen hierover de volgende uitspraken:

1 Doordat huidcellen andere aminozuren bevatten, zou de fluorescentie minder sterk zijn.

2 Doordat huidcellen zich vaker delen dan spiercellen zou de eigenschap fluorescentie verloren gaan.

3 Doordat huidweefsel van de zebravis minder dik is dan spierweefsel zou de fluorescentie in de huid minder sterk zijn.

Op Adrianna’s highschool hebben ze de volgende vissen:

• niet-transgene, lichtgrijze zebravissen
• rode GloFish® die homozygoot zijn voor het transgen dat codeert voor rood fluorescerend eiwit
• gele GloFish® die homozygoot zijn voor het transgen dat codeert voor geel fluorescerend eiwit
• oranje GloFish® met een onbekend genotype

De leerlingen moeten de volgende hypothese toetsen: de aanwezigheid van één transgen voor rood fluorescerend eiwit is voldoende om rood tot expressie te laten komen.

Een tweede hypothese is dat oranje vissen zowel het transgen voor rood als het transgen voor geel dragen. Om dit te toetsen kruist Adrianna een rood GloFish®-mannetje en een geel GloFish®-vrouwtje. Alle nakomelingen uit deze kruising zijn oranje. De docent legt uit dat dit het gevolg is van twee genen die samen een eigenschap bepalen. Het transgen voor rood ligt op een ander chromosoom dan het transgen voor geel. In afbeelding 2 zijn de chromosomen P, Q, R en S weergegeven. Het transgen voor rood bevindt zich op chromosoom Q, dat voor geel op chromosoom S.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

rood mannetje geel vrouwtje

A PPQQ PPSS

B PPQQ RRSS

C QQRR PPSS

D QQRR RRSS

Zebravissen komen van nature voor in Zuidoost-Azië. Een klasgenoot vraagt zich af wat er zou gebeuren als een rood GloFish®-vrouwtje uitgezet zou worden op een plaats waar zebravissen van nature vóórkomen. Volgens Adrianna is, als gevolg van selectie, de kans heel klein dat uit de uitgezette GloFish® een populatie fluorescerende zebravissen zal ontstaan in de natuurlijke omgeving.

Irene heeft een dochtertje van één jaar, Kiki. Kiki is tegen een aantal ziekten gevaccineerd, waaronder polio. Afgelopen week heeft Irene de uitnodiging gekregen om Kiki te laten vaccineren tegen de bof, mazelen en rodehond. Irene twijfelt. Is het echt nodig om Kiki in te enten tegen mazelen? Ze zoekt op internet naar informatie en raadpleegt haar huisarts.

Het vaccin tegen polio bevat virusfragmenten, het vaccin tegen mazelen bevat verzwakte virussen.

vorm immunisatie vorm immunisatie bij poliovaccinatie bij mazelenvaccinatie

A actief actief

B actief passief

C passief actief

D passief passief

Irene leest dat mazelen een zeer afbeelding 1 besmettelijke ziekte is. Het virus wordt overgedragen door de lucht via druppeltjes vocht die een mazelenpatiënt verspreidt bij het uitademen, hoesten en vooral bij het niezen (afbeelding 1).

Een nies is een reflex die ontstaat door prikkeling van het neusslijmvlies.

Door de reflex worden ademhalingsspieren, waaronder de binnenste tussenribspieren, krachtig samengetrokken. Hierdoor wordt lucht met druppeltjes vocht uitgestoten.

Als iemand druppeltjes met mazelenvirus inademt, kunnen de virussen dekweefselcellen in de luchtwegen infecteren. De virussen worden in de dekweefselcellen vermenigvuldigd en komen vervolgens vrij. Deze virussen binden ook aan receptoren op het membraan van macrofagen die zich in de luchtwegen bevinden.

Het mazelenvirus wordt niet afgebroken door de macrofaag. De macrofaag brengt het virus naar een dichtbijgelegen lymfeknoop, waar lymfocyten worden geïnfecteerd met het virus. De geïnfecteerde lymfocyten reizen vervolgens via lymfevaten en bloedvaten door het lichaam en bereiken onder andere de milt, waar nog meer lymfocyten worden geïnfecteerd met het virus. Hierdoor wordt het afweersysteem ernstig verstoord.

Een geïnfecteerde lymfocyt komt vanuit het lymfevatensysteem bij de sleutelbeenader in de bloedsomloop. Een aantal bloedvaten zijn:

1 aorta

2 bovenste holle ader

3 longader

4 longslagader

5 miltader

6 miltslagader

7 onderste holle ader

De huisarts vertelt Irene dat een kind met mazelen hoge koorts kan krijgen en een grotere kans heeft op bacteriële infecties, zoals ontstekingen van de bronchiolen. Dit komt doordat het mazelenvirus de beschermende werking van het dekweefsel van de luchtwegen vermindert.

In afbeelding 2 zijn vier onderdelen van de luchtwegen met letters aangegeven.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

Het mazelenvirus infecteert ook de geheugencellen van het afweersysteem. Als deze geïnfecteerde geheugencellen worden vernietigd door het afweersysteem, gaat een deel van het immunologisch geheugen verloren. Kinderen die mazelen hebben gehad lopen hierdoor in de twee jaar daarna een grotere kans om andere infectieziektes te krijgen.

In Afrika is de populatiegrootte van de meeste gierensoorten in vijftig jaar met meer dan tachtig procent afgenomen. Belangrijkste oorzaak is de mens, die de vogels bejaagt en vergiftigt. De afname heeft gevolgen voor de ecosystemen waarvan de vogels deel uitmaken.

Gieren zoals de witruggier afbeelding 1 (afbeelding 1) zijn aaseters. Ze scheuren het lichaam van een dood dier (kadaver) open, steken hun kop in het lichaam en vreten de ingewanden, spieren, pezen, huid en zelfs de botten op. Het eten van kadavers is riskant. Kadavers zijn broedplaatsen van bacteriën die infectieziekten kunnen veroorzaken.

Gieren en bacteriën die van het kadaver leven, spelen een rol in de kringloop van stoffen. In afbeelding 2 is een kringloop van stoffen vereenvoudigd weergegeven.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

In de genummerde vakken van afbeelding 2 ontbreken de woorden consumenten, producenten en reducenten.

Een witruggier heeft een kale kop. Sommige biologen denken dat dit een aanpassing is aan hun manier van voeden.

Andere biologen denken dat de kale kop dient voor temperatuurregulatie. Gieren kunnen namelijk niet zweten, waardoor de temperatuur van de romp te hoog zou kunnen worden.

Gieren hebben maagzuur met een extreem lage pH.

De sterke afname van het aantal gieren in Afrika wordt mede veroorzaakt doordat boeren aas neerleggen met daarin persistent gif. Hiermee doden ze roofdieren die een bedreiging vormen voor hun vee. De gier eet van het vergiftigde aas en van de vergiftigde roofdieren. Nadat gifstoffen opgegeten zijn door de gier, kunnen ze:

1 terechtkomen in het bloed

2 terechtkomen in de gal

3 terechtkomen in de voorurine

4 terechtkomen in levercellen

Gieren zijn niet de enige gewervelden die dode dieren opeten. Ook zoogdieren zoals hyena’s, jakhalzen en wilde honden zijn aaseters. Het gedrag van deze zoogdieren is vergeleken in situaties met gieren en situaties zonder gieren. Onderzocht is hoeveel individuen van een kadaver eten en hoelang ze daarmee bezig zijn. Ook is onderzocht hoe snel het kadaver geheel afgebroken is. De resultaten van dit onderzoek staan in afbeelding 3.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Onderzoekers denken dat een sterke afname van het aantal gieren tot een toename van infectieziekten bij aasetende zoogdieren kan leiden.