Eindexamen biologie havo 2022, tijdvak 3: vragen en antwoorden

Brandon traint voor het lopen van halve marathons. Als student sportkunde is hij regelmatig proefpersoon voor allerlei metingen aan zijn lichaam (afbeelding 1).

[afbeelding 1: zie het originele examen]

Tijdens een halve marathon gebruikt Brandon een afbeelding 2 meetpil en een smartwatch om informatie te verzamelen over de werking van zijn lichaam. Hij heeft de meetpil voor de wedstrijd ingeslikt, zodat de pil zich tijdens de wedstrijd in zijn darmen bevindt. De meetpil (afbeelding 2) bevat een sensor die voortdurend de lichaamstemperatuur meet en doorgeeft aan de smartwatch. Tijdens de wedstrijd meet de smartwatch ook Brandons hartslag. Na de wedstrijd verlaat de meetpil het lichaam met de ontlasting.

Het verteringsstelsel bestaat uit onder andere de volgende organen:

1 alvleesklier

2 dikke darm

3 dunne darm

4 endeldarm

5 lever

6 maag

7 slokdarm

De meetresultaten tijdens het lopen zijn weergegeven in afbeelding 3. Op de assen ontbreekt de aanduiding van de grootheden en de eenheden.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Na 1 uur en 25 minuten passeert Brandon verhit en zwetend de finish.

Mede doordat Brandons lichaamstemperatuur tijdens het hardlopen steeds hoger werd, ging zijn hart steeds sneller kloppen. Afbeelding 4 geeft dit proces vereenvoudigd weer. Op drie plaatsen in dit schema (bij 1, 2 en 3) moet nog een keuze worden gemaakt.

[afbeelding 4: zie het originele examen]

Brandon weet dat zijn prestatie minder wordt als zijn lichaamstemperatuur te ver oploopt. Om het moment waarop oververhitting optreedt uit te stellen, doen sommige sporters aan ‘voorkoelen’: ze eten voor de start van een wedstrijd een liter geschaafd waterijs. Terwijl het ijs smelt in de mond, wordt warmte aan het lichaam onttrokken. Daardoor daalt de lichaamstemperatuur met ongeveer een halve graad. Er zijn mensen die na het eten van een liter geschaafd ijs korte tijd last krijgen van een hartritmestoornis. De koude vloeistof in de slokdarm veroorzaakt afkoeling van een deel van het hart en daarmee wordt de elektrische geleiding van de boezems beïnvloed. De impulsgeleiding verloopt dan chaotisch en ongecontroleerd, waardoor de boezems niet meer effectief samentrekken (boezemfibrilleren). De kamers trekken bij boezemfibrilleren nog wel gecoördineerd samen.

Een symptoom van boezemfibrilleren is een daling van de bloeddruk.

Op de universiteit experimenteert Brandon op een loopband met voorkoelen terwijl zijn hartcyclus wordt gemonitord. Hij volgt zijn ecg (elektrocardiogram) op een monitor terwijl hij rustig loopt (afbeelding 5).

[afbeelding 5: zie het originele examen]

A

B

C

Brandon is goed getraind: zijn hart heeft daardoor een groter slagvolume gekregen. Hierdoor is de periode dat de kamers ontspannen zijn (kamerdiastole) langer. Dit leidt tot een betere doorbloeding van de hartspier. Drie beweringen over het hart zijn:

1 Bij een langere kamerdiastole is er een lagere hartslagfrequentie in rust.

2 Bij een langere kamerdiastole staan de slagaderkleppen langer open.

3 Door de betere doorbloeding van de hartspier krijgt de hartspier meer zuurstof.

In 2017 werd in Burgers’ Zoo afbeelding 1 in Arnhem de Mangrove geopend (afbeelding 1). De hal is gemaakt naar voorbeeld van de mangrovebossen in Belize in Midden-Amerika. Willeke Huizinga monitort de biotische en abiotische factoren in deze hal.

[afbeelding 2: zie het originele examen] Mangrovebossen komen voor aan tropische kusten op plaatsen waar weinig golfslag is. Veel bomen hebben er kenmerkende steltwortels (afbeelding 2), waartussen fijn slib uit rivieren kan bezinken. De bomen in Burgers’ Mangrove groeien op een moddervlakte die tweemaal per etmaal overspoeld raakt met kunstmatig zeewater.

Om zich te beschermen tegen het zoute zeewater nemen mangrovebomen ionen op door selectief transport. Transport van ionen uit de bodem naar het transportweefsel in de wortels van planten kan op twee manieren plaatsvinden:

1 door de wortelcellen heen

2 tussen de wortelcellen door

selectief transport zeewater

A manier 1 hypertoon

B manier 1 hypotoon

C manier 2 hypertoon

D manier 2 hypotoon

Sommige soorten mangrovebomen hebben ademwortels (afbeelding 3); dit zijn delen die vanuit de wortels omhoog groeien en boven de bodem uitsteken.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Dankzij de ademwortels kunnen mangrovebomen voldoende opnemen van een gasvormige stof die in ondergrondse delen van de plant nodig is.

In het zoute water in de Arnhemse mangrovehal leven mangrovekwallen (afbeelding 4) en degenkrabben (afbeelding 5).

afbeelding 4 afbeelding 5

Mangrovekwallen, die ondersteboven op de modderbodem liggen, hebben een mutualistische relatie met bepaalde algen. De algen leven beschermd in de tentakels van de kwal en geven organische stoffen af die de mangrovekwal nodig heeft. Degenkrabben woelen de bodem om bij het zoeken naar voedsel. Daardoor wordt het water minder helder. Als gevolg hiervan neemt een bepaalde abiotische factor af, waardoor de mangrovekwallen moeilijker kunnen overleven.

In de mangrovehal is ook een groot zoetwaterbassin aangelegd. Daarin leven zeekoeien, schildpadden en vissoorten als cichliden en zwaarddragers. Willeke laat regelmatig de concentraties nitraat en fosfaat van het water controleren. De waterkwaliteit is in gevaar als de concentratie nitraat hoger wordt dan de norm van 20 mg/L of de concentratie fosfaat hoger wordt dan de norm van 4,0 mg/L. In afbeelding 6 is het resultaat weergegeven van de metingen in de eerste maanden na het inrichten van het bassin.

[afbeelding 6: zie het originele examen]

De meetresultaten kunnen gebruikt worden om te voorspellen wanneer de waterkwaliteit in gevaar komt. In de uitwerkbijlage zijn de resultaten nog eens weergegeven. Als de toename vanaf december lineair verloopt, zal op een bepaalde datum de concentratie van een van deze stoffen de norm overschrijden.

Als de concentraties fosfaat en nitraat blijven toenemen, wordt het water te voedselrijk, waardoor algenbloei kan ontstaan.

Om het probleem van een te hoge concentratie aan mineralen in het water aan te pakken, gebruikt Willeke een filtersysteem met bacteriën. Vier typen bacteriën zijn:

1 denitrificerende bacteriën

2 nitraatbacteriën

3 rottingsbacteriën

4 stikstofbindende bacteriën

In het bassin groeien de populaties van vissoorten zoals de parelmoercichlide (afbeelding 7) en de groene zwaarddrager (afbeelding 8) erg hard. Daarom overweegt Willeke maatregelen te nemen om de populaties te reguleren.

afbeelding 7 afbeelding 8

Een mogelijke maatregel is het wegvangen van een deel van deze populaties met behulp van grote netten. Willeke wil de regulatie liever op een natuurlijke manier laten plaatsvinden door een predator te introduceren die op zwaarddragers en cichliden jaagt.

Bij regulatie met behulp van een predator vindt selectie plaats op andere eigenschappen dan bij regulatie met behulp van netten.

Het introduceren van een predator kan ook problemen veroorzaken in het ecosysteem in het bassin.

Jimmy is negen jaar en draagt een bril om in de verte scherp te kunnen zien. Omdat zijn bijziendheid de afgelopen tijd snel is toegenomen gaat hij met zijn ouders naar Caroline Klaver, oogarts in het Erasmus Medisch Centrum. Klaver doet onderzoek naar de rol van genen en van de omgeving bij het ontstaan van bijziendheid.

Jimmy leest veel en speelt vaak spelletjes op zijn tablet. Zijn ogen moeten zich dan inspannen om het beeld scherp op het netvlies te projecteren.

De lengte van de oogas afbeelding 1 (afbeelding 1) van Jimmy is de laatste jaren toegenomen. Hij is daardoor bijziend.

scherpstellen bril met

A meer bolle lenzen

B meer holle lenzen

C minder bolle lenzen

D minder holle lenzen

Jimmy krijgt van oogarts Klaver oogdruppels met atropine voorgeschreven. Door de atropinedruppels ontspannen de kringspier van de iris en de spier in het straalvormig lichaam.

pupil wordt lens wordt

A groter boller

B groter platter

C kleiner boller

D kleiner platter

Uit onderzoek aan bijziende kinderen is gebleken dat oogdruppels met atropine de ontwikkeling van bijziendheid kunnen afremmen. In dit onderzoek werd gedurende twee jaar bij proefpersonen steeds één van de ogen behandeld met atropine (groep 1) of met een placebo (groep 2). Het andere oog van de proefpersoon werd niet behandeld met atropine of een placebo. De ontwikkeling van de brilsterkte van de behandelde ogen (groep 1a en 2a) en van de niet-behandelde ogen (groep 1b en 2b) werd gemeten (afbeelding 2).

[afbeelding 2: zie het originele examen]

Mensen die bij een onderzoek een placebo krijgen, merken soms ook een positief effect (het placebo-effect).

Om te kunnen aantonen dat atropine de werkzame stof is in de oogdruppels, was er in het experiment een controlegroep.

Voetballer Lennart Thy miste een wedstrijd van zijn club VVV-Venlo tegen PSV omdat hij in het ziekenhuis verbleef voor een stamceldonatie. Na het zien van het nieuwsitem over Lennart Thy overweegt Paul om ook stamceldonor te worden.

De gedoneerde stamcellen worden gebruikt voor de behandeling van leukemie. Leukemie is een aandoening waarbij de productie van witte bloedcellen ontregeld is. Voor de stamcelbehandeling bij leukemie worden eerst de beenmergcellen van de patiënt gedood door middel van chemotherapie. Daarna worden gezonde beenmergstamcellen van een geschikte donor bij de patiënt ingebracht.

Nadat de beenmergcellen gedood zijn, moet de patiënt in een steriele kamer verblijven en wordt het bezoek beperkt om infecties te voorkomen. Het afweersysteem van de patiënt werkt dan namelijk niet goed.

Hieronder staan eigenschappen die een lichaamscel kan hebben.

1 bevat mitochondriën

2 kan zich differentiëren

3 produceert eiwitten

Paul meldt zich aan als stamceldonor. Hij krijgt een steriel wattenstaafje thuisgestuurd waarmee hij wat wangslijmvlies verzamelt. Als hij dit heeft teruggestuurd voor DNA-onderzoek, hoeft Paul voorlopig niets meer te doen. Hij zal worden opgeroepen als zijn stamcellen nodig zijn.

Paul is geschikt als stamceldonor als de HLA-eiwitten op zijn cellen voldoende overeenkomen met die van de ontvangende patiënt. HLA- eiwitten zijn aanwezig op bijna alle lichaamscellen. Deze eiwitten zorgen ervoor dat het afweersysteem de lichaamscellen als lichaamseigen herkent. Op chromosoom 6 liggen zes genen dicht bij elkaar, die elk voor een verschillend HLA-eiwit coderen. Van elk HLA-gen zijn vele allelen bekend. Alle allelen van deze zes genen die bij iemand aanwezig zijn, komen in gelijke mate tot expressie. Hierdoor is de kans heel klein dat twee niet-verwante personen dezelfde HLA-eiwitten hebben.

Over HLA-genen worden drie uitspraken gedaan:

1 Er zijn multipele allelen voor elk HLA-gen.

2 Bij elk HLA-gen is een van de allelen dominant.

3 De HLA-genen erven gekoppeld over.

Met het wangslijmvliesmonster wordt bepaald welke allelen Paul heeft van de zes HLA-genen. Deze allelen worden vergeleken met de HLA-allelen van patiënten uit de database. Om stamcellen te kunnen doneren moet er een match zijn tussen de stamceldonor en de ontvangende patiënt. Bij een ideale match zijn alle allelen hetzelfde.

Twee maanden nadat Paul zijn wattenstaafje heeft opgestuurd, wordt hij opgeroepen om stamcellen te doneren. Een manier om stamcellen af te nemen is een beenmergpunctie. Na de beenmergpunctie is de productie van rode bloedcellen bij de donor tijdelijk iets verlaagd, waardoor klachten als vermoeidheid en duizeligheid kunnen ontstaan. De duizeligheid is een verschijnsel dat zich afspeelt op organisme-niveau en kan worden verklaard door processen die zich afspelen op lagere organisatieniveaus. Dit is schematisch weergegeven in afbeelding 1. Dit schema is nog niet compleet.

[afbeelding 1: zie het originele examen]

De volgende processen moeten nog in dit schema worden ingevuld: P verlaagde aerobe dissimilatie die leidt tot verminderde ATP-productie Q het bloed transporteert minder zuurstof R verstoorde communicatie tussen hersengebieden S verstoorde impulsgeleiding

Bij Paul wordt een andere methode toegepast om stamcellen te verkrijgen. Hij krijgt via een injectie een groeifactor (G-CSF) toegediend die de stamcellen in het beenmerg stimuleert om te gaan delen. Ook stimuleert G-CSF de migratie van stamcellen naar de bloedbaan. Daardoor kunnen na vijf dagen stamcellen worden verkregen uit zijn bloed. De werking van G-CSF komt overeen met de werking van een bepaalde groep stoffen.

Jeroen Onrust van de Rijksuniversiteit Groningen heeft onderzocht wat de invloed van de bemesting van grasland is op de beschikbaarheid van regenwormen voor weidevogels zoals de kievit.

In Nederlandse graslanden leven afbeelding 1 verschillende soorten regenwormen. Regenwormen (afbeelding 1) zijn te verdelen in twee ecologische groepen: detrivoren en geofagen. Detrivoren leven van grof plantaardig materiaal. Geofagen leven van fijner verdeeld organisch materiaal en van bodembacteriën.

In de afgelopen decennia is de landbouw steeds intensiever geworden. Daarmee is ook de manier van bemesten veranderd. In plaats van het strooien van stalmest (uitwerpselen met stro) op het gras, wordt tegenwoordig drijfmest (uitwerpselen vermengd met urine) geïnjecteerd in de bodem. Deze verandering heeft effect gehad op de regenwormensamenstelling in de bodem. Jeroen Onrust bepaalde het aantal regenwormen per m 2 grasland door steekproefsgewijs het aantal regenwormen in een graszode van

20 x 20 x 20 cm te tellen (onderzoek 1). Hij deed dit voor graslanden bemest met drijfmest, graslanden bemest met stalmest en graslanden bemest met een mengsel van drijfmest en stalmest.

De resultaten van het onderzoek staan in afbeelding 2. De detrivoren en geofagen zijn als aparte balkjes weergegeven.

[afbeelding 2: zie het originele examen]

Jeroen Onrust was ook benieuwd hoeveel regenwormen er in het grasland beschikbaar zijn als voedsel voor de kievit. Kieviten vangen alleen regenwormen die voor hen zichtbaar zijn. Om deze beschikbaarheid te meten ontwierp Onrust een kar (afbeelding 3) waarmee hij over het grasland kon rijden om de regenwormen tussen het gras te tellen, zonder daarbij trillingen te veroorzaken die het gedrag van de regenwormen beïnvloeden (onderzoek 2). Op deze manier onderzocht hij meerdere stroken op verschillende typen grasland.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Door te tellen vanaf de kar in plaats van kruipend door het gras én doordat Onrust per grasland meerdere stroken bekeek, werd het onderzoek beter.

gebruik kar verhoogde meerdere stroken verhoogde

A betrouwbaarheid betrouwbaarheid

B betrouwbaarheid validiteit

C validiteit betrouwbaarheid

D validiteit validiteit

Een gedeelte van de resultaten uit onderzoek 1 en onderzoek 2 staat in tabel 1 weergegeven. De gegevens zijn uitgesplitst naar bodemtype: kleigrond of veengrond, en naar type grasland: soortenrijk of monocultuur (voornamelijk één soort gras). [tabel 1: zie het originele examen] onderzoek 1 onderzoek 2 type bodemtype aantal regen- aantal zichtbare grasland wormen per m2 regenwormen per m2 kleigrond soortenrijk 264 1,22 monocultuur 354 1,10 veengrond soortenrijk 371 0,44 monocultuur 543 1,76

Naar aanleiding van de resultaten in tabel 1 worden drie uitspraken gedaan.

1 Bij beide bodemtypen zijn bij soortenrijk grasland meer regenwormen beschikbaar voor kieviten dan bij monocultuur-grasland.

2 Bij soortenrijk grasland op kleigrond is gemiddeld een groter gedeelte van de regenwormen zichtbaar dan bij soortenrijk grasland op veengrond.

3 Het aantal regenwormen per m2 (in onderzoek 1) is een bruikbare maat voor de beschikbaarheid van regenwormen voor kieviten.

Jeroen Onrust berekende dat een volwassen kievit per dag 555 regenwormen nodig heeft om te voldoen aan zijn energiebehoefte. Met behulp van de resultaten van onderzoek 2 (tabel 1) is te berekenen dat er 7,9 kieviten kunnen leven per 10.000 m 2 soortenrijke veengrond.

De geofagen eten bodemdeeltjes. In het spijsverteringskanaal van deze regenwormen komt fosfaat los van de bodemdeeltjes. Hierdoor komt het element fosfor (P) in de uitwerpselen van regenwormen beschikbaar voor planten. Vier organische stoffen in planten zijn:

1 ATP

2 DNA

3 eiwit

4 fosfolipiden

Over het effect van regenwormen op het versterkt broeikaseffect is veel discussie. Aan de ene kant dragen regenwormen bij aan het versterkt broeikaseffect doordat ze broeikasgassen uitstoten. Aan de andere kant kunnen ze het versterkt broeikaseffect tegengaan omdat ze de bodemstructuur verbeteren en de fosfaatbeschikbaarheid verhogen.

Tessa is drie jaar geleden van haar paard gevallen. Als gevolg van deze val moest haar milt worden verwijderd.

Tessa werd na haar val in kritieke toestand naar het ziekenhuis gebracht. Daar bleek dat haar milt was gescheurd. Om het bloedverlies te stoppen, werd Tessa’s milt onmiddellijk verwijderd via een snede in de buik.

De milt is een bloedrijk orgaan. Een deel van het bloed dat de milt inkomt, stroomt via slagadertjes naar brede bloedruimten

• de sinussen
• die uitmonden in een ader. Deze route is de gesloten circulatie (afbeelding 1). Een ander deel van het bloed stroomt uit slagadertjes tussen de cellen van de rode pulpa en dringt vervolgens via de wanden de sinussen binnen. Bij deze route (de open circulatie) wordt het bloed gefilterd: verouderde bloeddeeltjes blijven achter in de rode pulpa en worden daar afgebroken. Rondom de slagadertjes bevindt zich de witte pulpa met daarin veel witte bloedcellen.

[afbeelding 1: zie het originele examen]

Vroeger werd gedacht dat de milt niet zo’n belangrijk orgaan was, omdat veel functies van de milt

• zoals de afbraak van rode bloedcellen
• ook door andere organen kunnen worden overgenomen.

Na de operatie kreeg Tessa tijdelijk een bloedverdunner (antistollingsmiddel) voorgeschreven, omdat er een vergrote kans was op het ontstaan van bloedstolseltjes. Als de milt ontbreekt, is er namelijk minder afbraak van bloeddeeltjes die bloedstolling in gang zetten.

In de open circulatie van de milt worden oude rode bloedcellen verwijderd dankzij de speciale bouw van de sinussen. In afbeelding 2 is de wand van een sinus schematisch weergegeven.

afbeelding 2a afbeelding 2b

Naarmate rode bloedcellen ouder worden, wordt hun celmembraan stugger.

De sinussen zijn een reservoir voor rode bloedcellen. De endotheelcellen van de sinussen bevatten speciale stress-vezels (afbeelding 2b). Tijdens inspanning trekken deze stress-vezels samen, waardoor zo’n 150 mL aan rode bloedcellen extra aan de bloedsomloop kan worden toegevoegd.

Als de milt is verwijderd, ontstaat er een stoornis in de afweer. Besmetting met bepaalde bacteriën zoals Streptococcus pneumoniae kan dan leiden tot een levensbedreigende infectie. Om zo’n infectie te voorkomen, kreeg Tessa twee weken na de operatie een vaccinatie tegen een aantal soorten bacteriën.

geproduceerde stoffen reactie van witte bloedcellen

A antigenen de bacterie wordt lek geprikt

B antigenen de bacterie wordt gefagocyteerd

C antistoffen de bacterie wordt lek geprikt

D antistoffen de bacterie wordt gefagocyteerd

Een infectie met bacteriën leidt tot een verhoging van de normwaarde voor lichaamstemperatuur in de hypothalamus (tot bijvoorbeeld

40 °C). Hierdoor ontstaat koorts: de lichaamstemperatuur zal oplopen tot boven de 38 °C. Als Tessa koorts krijgt, moet ze meteen antibiotica nemen. Daarom is ze alert op de symptomen van koorts. Mogelijke symptomen bij Tessa zijn:

1 Ze gaat rillen.

2 Ze gaat zweten.

3 Ze heeft het warm.

De es, een in Nederland algemeen voorkomende boom, dreigt door de ziekte ‘essentaksterfte’ uit het landschap te verdwijnen. Boomdeskundige Melany rijdt regelmatig langs de essen in haar regio om te inspecteren welke bomen aangetast zijn. Ze herkent deze bomen aan verdorde bladeren en dode takken.

afbeelding 1 afbeelding 2

De zieke essen (Fraxinus excelsior, afbeelding 1) zijn aangetast door de schimmel vals essenvlieskelkje (Hymenoscyphus fraxineus). Sporen van deze schimmel blijven plakken op essenbladeren. De ontkiemende spore geeft een stof af die de opperhuid van het blad beschadigt. Daarna groeien schimmeldraden de weefsels van het blad in. De schimmel groeit verder via het transportweefsel naar de takken en de stam. Hierdoor raken vaten verstopt. Een direct gevolg hiervan is dat bladeren verwelken (slap gaan hangen) en uiteindelijk verdorren (afbeelding 2).

Bij een zieke es worden schimmeldraden in het transportweefsel aangetroffen. Afbeelding 3 toont een dwarsdoorsnede van een tak.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Melany bekijkt een aantal preparaten van bladmateriaal met een microscoop. In een preparaat ziet ze cellen zonder bladgroenkorrels, maar met een celkern en een celwand. Cellen in het preparaat zouden afkomstig kunnen zijn van:

1 de schimmel

2 de es

3 een bladluis

De schimmel leeft van organische stoffen uit beschadigde cellen van de es.

autotroof of heterotroof gebruikt organische stoffen voor

A autotroof alleen dissimilatie

B autotroof alleen voortgezette assimilatie

C autotroof beide processen

D heterotroof alleen dissimilatie

E heterotroof alleen voortgezette assimilatie

F heterotroof beide processen

Tijdens haar inspectieronde in een park ziet Melany dat er een grote dode tak van een es boven een wandelpad hangt. Ze laat de boom weghalen. Gezonde essen en aangetaste essen die geen gevaar opleveren, laat ze staan. Een wandelaar vraagt aan Melany waarom niet alle essen in het park preventief weggehaald worden. De volgende zinnen geven het antwoord van Melany gedeeltelijk weer: De ziekte veroorzaakt …(1)… bij de essen. Door de andere essen te laten staan, kan door evolutie een populatie essen ontstaan die …(2)… de ziekte.

bij 1 bij 2

A mutaties immuun is voor

B mutaties resistent is tegen

C selectiedruk immuun is voor

D selectiedruk resistent is tegen

Twee methoden om weer een populatie gezonde essen te krijgen, zijn:

1 het ongeslachtelijk vermeerderen van een es die infectie met de schimmel heeft overleefd

2 kweken met de zaden van een groot aantal essen die infectie met de schimmel hebben overleefd Om op de lange termijn een populatie gezonde essen te krijgen is methode 2 een betere keuze dan methode 1.