Eindexamen biologie havo 2023, tijdvak 2: vragen en antwoorden

Romy wil graag een kat. Ze ziet op internet afbeelding 1 advertenties waarin katten worden aangeboden zonder vacht (sfinx-katten, afbeelding 1) en katten met korte poten (munchkin-katten). Deze ‘designerkatten’ zijn speciaal zo gefokt omdat sommige mensen dat mooi vinden. De eigenschappen waarop geselecteerd is, zijn echter erfelijke afwijkingen die nadelig zijn voor deze katten.

Het allel voor haarloosheid is ontstaan door een mutatie in een autosomaal gen dat een rol speelt bij de aanleg van haren. Het allel voor haarloosheid is recessief. De eerste sfinx-kat was Prune. Deze haarloze kater werd in 1966 geboren uit twee behaarde ouders. Toen Prune oud genoeg was, werd hij gekruist met zijn moeder Elisabeth. Elisabeth kreeg een nestje met haarloze en behaarde kittens (afbeelding 2).

[afbeelding 2: zie het originele examen]

Toen Prune geboren werd, wist men nog niet of de eigenschap haarloosheid autosomaal of X-chromosomaal overerft.

Romy leest dat sfinx-katten door hun kaalheid per dag meer voedsel nodig hebben dan behaarde katten van gelijke grootte onder gelijke omstandigheden.

Ook de korte pootjes van munchkin- afbeelding 3 katten (afbeelding 3) worden veroorzaakt door een erfelijke aandoening. Het allel dat leidt tot korte poten erft autosomaal over. Embryo’s die homozygoot zijn voor dit allel, sterven in een vroeg stadium in de baarmoeder.

Twee munchkin-katten worden gekruist.

Romy besluit toch geen sfinx- of munchkin-kat aan te schaffen. Ze leest namelijk dat dierenartsen van de Universiteit Utrecht oproepen om het fokken van designerkatten te verbieden, omdat de kenmerkende eigenschappen nadelig zijn voor de kat. Ze onderbouwen hun oproep met biologische argumenten, waarin ze designerkatten vergelijken met normale soortgenoten.

Vera gaat een half jaar stage lopen in Indonesië. Een aantal weken voor ze vertrekt, laat ze zich bij de GGD vaccineren. Een van de vaccinaties is tegen tbc.

Tbc (tuberculose) is een dodelijke infectieziekte die wordt veroorzaakt door de bacterie Mycobacterium tuberculosis. Besmetting met de tbc- bacterie vindt meestal plaats via de longen en leidt tot langdurig hoesten. Door het uithoesten van kleine druppeltjes kan de bacterie worden overgedragen. Tegenwoordig is tbc goed te behandelen, maar wereldwijd sterven er elk jaar nog bijna 1,6 miljoen mensen aan.

Als Vera thuis vertelt over de afbeelding 1 vaccinaties, hoort ze dat haar opa tbc had toen hij twaalf jaar was. Voor een diagnose werd toen een röntgenfoto van zijn bovenlichaam gemaakt. In afbeelding 1 is een röntgenfoto van een tbc-patiënt te zien. Met de pijl wordt een lymfeknoop aangewezen die is vergroot als gevolg van een tbc-infectie.

Uit het beeld van de botten op de foto is niet af te leiden of de vergrote lymfeknoop zich links of rechts in de borstholte van de patiënt bevindt. Uit andere informatie op de foto is dit wel af te leiden.

Tuberculose kan een chronische ziekte worden als er littekenweefsel in de longblaasjes in het bovenste deel van de longen ontstaat. Door het littekenweefsel is dat deel van de longen minder rekbaar. Een aantal volumes van het ademhalingsstelsel zijn:

1 vitale capaciteit (VVC of VC)

2 totale longcapaciteit (VTC of TLC)

3 dode ruimte

Vera’s opa werd opgenomen in een sanatorium in de bossen, waar hij moest rusten en schone lucht kon inademen. Samen met andere tbc- patiënten lag hij in een ruimte waar de ramen voortdurend wijd open stonden. Na een verblijf van twee jaar in het sanatorium kon hij naar huis. Het verblijf in een sanatorium was toen de enige behandelmethode voor tbc-patiënten. Om erachter te komen of deze behandelmethode ook echt effectief is, kan een natuurwetenschappelijk experiment worden opgezet met een groep die de behandeling krijgt en een controlegroep. Zo’n experiment is echter nooit uitgevoerd.

Om te testen of iemand tbc heeft, wordt de mantouxtest gebruikt. Hierbij wordt onderhuids een kleine injectie gegeven en wordt na drie dagen gekeken of er een afweerreactie opgetreden is. Als de injectieplek opzwelt, is het immuunsysteem eerder in aanraking gekomen met tbc.

geïnjecteerd met bij een gevaccineerd persoon

A antigenen wel een zwelling

B antigenen geen zwelling

C antistoffen wel een zwelling

D antistoffen geen zwelling

De arts bij de GGD vertelt dat veel mensen in Indonesië de tbc-bacterie bij zich dragen, maar er niet ziek van worden. Onder bepaalde omstandigheden kan de bacterie zich toch gaan vermenigvuldigen en wordt de besmette persoon alsnog ziek. Onlangs is ontdekt hoe Mycobacterium tuberculosis zich jarenlang kan verstoppen in het menselijk lichaam zonder ziekteverschijnselen te veroorzaken. Normaal gesproken worden bacteriën gefagocyteerd door macrofagen. In een macrofaag komen de bacteriën terecht in blaasjes (fagosomen) die versmelten met lysosomen. Vervolgens worden de bacteriën afgebroken door stoffen uit de lysosomen (afbeelding 2).

[afbeelding 2: zie het originele examen]

Tbc-bacteriën worden echter niet afgebroken door de stoffen uit het lysosoom, doordat ze stoffen uitscheiden die de pH in het fagosoom verhogen.

Een tbc-bacterie die niet wordt afgebroken, kan blijven leven in de macrofaag. Deze macrofaag brengt dan geen immuunreactie op gang.

Vera leest in een informatiefolder het advies om in risicolanden in situaties met hoestende mensen vooral door de neus te ademen.

In Siberië, ten noorden van de noordpoolcirkel, proberen wetenschappers een groot bebost toendra-gebied om te vormen tot een steppe, met als doel het ontdooien van de permafrost af te remmen. Deze steppe zou ook geschikt kunnen zijn voor de terugkeer van mammoeten.

Permafrost

• grond die altijd bevroren is
• komt voor in gebieden waar de temperatuur gemiddeld onder nul is, zoals in Alaska en Siberië. Nu de zomers daar als gevolg van het versterkt broeikaseffect langer duren en warmer zijn, ontdooit de bevroren grond steeds verder. Micro- organismen breken vervolgens de grote hoeveelheden organische resten van planten en dieren af. Hierbij komen onder andere CO2 en CH4 (methaan) vrij.

Het beschreven proces kan worden weergegeven in een regelkring (afbeelding 1) waarin de volgende processen voorkomen:

1 stofwisselingsactiviteit van reducenten

2 versterkt broeikaseffect

3 vrijkomen CO 2 en CH4

[afbeelding 1: zie het originele examen]

De onderzoekers Sergej en Nikita Zimov willen het toendrabos in Siberië omvormen tot een grassteppe met grote grazers. Ze hebben grote grazers uitgezet die gras en jonge boompjes eten. Deze dieren trappen in de winter de sneeuw plat, waardoor de kou dieper in de bodem door kan dringen en de permafrost zich kan herstellen.

Dit proces zou sneller gaan als er wolharige afbeelding 2 mammoeten (afbeelding 2) zouden rondlopen. Deze zijn echter zo’n 10.000 jaar geleden uitgestorven. Het genoom van de mammoet is wel bekend, doordat DNA is gevonden in de resten van mammoeten in de permafrost. Geneticus George Church werkt aan de terugkeer van de wolharige mammoet. Hij haalde bindweefsel- cellen uit een Aziatische olifant en verving in die cellen enkele genen door genen van de mammoet.

Het is Church gelukt om mammoetgenen voor extra haargroei in te bouwen in bindweefselcellen van een olifant.

Church heeft ook het gen voor hemoglobine vervangen. Het gen voor hemoglobine van een mammoet verschilt op drie plaatsen van dat van andere olifantensoorten, waardoor mammoet-hemoglobine andere eigenschappen heeft. Om de eigenschappen van mammoet-hemoglobine te onderzoeken werd het gen in een bacterie ingebouwd, waarna deze bacterie mammoet-hemoglobine ging maken.

Bij lage temperaturen blijkt mammoet-hemoglobine makkelijker zuurstof- moleculen af te geven in vergelijking met hemoglobine van andere olifantensoorten. Dat is voordelig in delen van het lichaam die sterk afkoelen, zoals de poten.

Stel dat het Church lukt om mammoetachtige olifanten te verkrijgen, dan zijn enkele mannetjes en enkele vrouwtjes nog niet voldoende. Er zijn meerdere mannetjes en vrouwtjes nodig om een gezonde populatie op te bouwen.

De witte haai is de grootste roofvis ter wereld. In de Valsbaai bij Kaapstad (Zuid-Afrika) worden de laatste tijd veel minder witte haaien gezien. Allison Kock is een van de wetenschappers uit het team dat ontdekte dat de witte haai ten prooi valt aan orka’s.

In de Valsbaai komen van maart tot juni grote scholen sardines en ansjovissen voor, die eten van dierlijk plankton. Het dierlijk plankton leeft van de grote hoeveelheid plantaardig plankton die afbeelding 1 dan aanwezig is. De scholen vis trekken veel roofdieren aan, zoals zeehonden. De zeehonden krijgen hun jongen op een eiland in de Valsbaai. Begin juni gaan de jonge zeehondjes zelf de zee in om zich te voeden met vis. Dat is het moment waarop de jacht van de witte haai op de zeehonden begint (afbeelding 1). Aan deze jacht lijkt een eind te zijn gekomen sinds er orka’s in de baai rondzwemmen, die op de witte haaien jagen.

In de bovenstaande tekst wordt een voedselweb beschreven met zeven soorten of groepen van soorten.

afbeelding 2 In 2017 spoelden aan de kust bij de Valsbaai vijf karkassen van witte haaien aan die gedood waren door orka’s. Met haar team verrichte Kock metingen aan de karkassen. Hierbij bleek dat bij alle karkassen de buik was opengereten en de lever was verdwenen (afbeelding 2).

De functies van de lever van een haai komen overeen met die van de lever van een mens. Over de lever worden de volgende uitspraken gedaan:

1 De lever produceert spijsverteringsenzymen.

2 De lever produceert niet-essentiële aminozuren.

3 De lever slaat koolhydraten op.

De lever van een witte haai is groot: hij weegt ongeveer een zesde van het lichaamsgewicht. Meer dan de helft van de lever bestaat uit vet. De lever van een haai bevat per gram ongeveer 27 kJ aan energie. In tabel 1 zijn enkele gegevens van de orka en de witte haai weergegeven.

[tabel 1: zie het originele examen] orka witte haai gemiddelde volwassen lengte 7m 6m gemiddeld volwassen gewicht 4000 kg 800 kg dagelijkse energiebehoefte 900.000 kJ 20.000 kJ

Na het eten van een haaienlever neemt de orka de verteringsproducten van de vetten op in de dunne darm. De verteringsproducten worden weer omgezet in vetten, en via het lymfestelsel en vervolgens via het bloed naar het onderhuids bindweefsel getransporteerd. Het bloedvatenstelsel van een orka komt in bouw en functie overeen met dat van een mens.

het eerst in door het hart

A bovenste holle ader 0 keer

B bovenste holle ader 1 keer

C bovenste holle ader 2 keer

D poortader 0 keer

E poortader 1 keer

F poortader 2 keer

Een orka kan bij de lever van een witte haai komen door de haai op zijn rug te draaien. De haai komt dan terecht in een toestand van ‘tonische immobiliteit’ (schijndood, afbeelding 3): de haai is nog wel bij bewustzijn, maar kan zich niet meer bewegen.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Tonische immobiliteit komt voor bij veel dieren, bijvoorbeeld bij vogels en slangen. Men vermoedt dat dit gedrag al vroeg in de evolutie is ontstaan als een verdedigingsmechanisme bij bedreiging.

Over de evolutie van tonische immobiliteit worden de volgende uitspraken gedaan:

1 Vroeg in de evolutie leverde tonische immobiliteit selectievoordeel op.

2 Haaien zijn geëvolueerd uit reptielen die ook tonische immobiliteit vertoonden.

Witte haaien ademen door te zwemmen met hun bek open. Zuurstofrijk water stroomt dan voortdurend langs de kieuwen en verlaat het lichaam via de kieuwspleten aan de zijkant van de kop (afbeelding 4).

[afbeelding 4: zie het originele examen]

Als de tonische immobiliteit bij een witte haai aanhoudt, raakt het dier na ongeveer een kwartier bewusteloos.

Tonische immobiliteit is, naast vechten en vluchten, de derde manier van reageren op bedreigingen van buitenaf.

Ook het orthosympatisch zenuwstelsel beïnvloedt organen om het lichaam in te stellen op vechten of vluchten. Twee van die organen zijn het hart en de maag.

Na de orka-aanvallen vermijden veel witte haaien de Valsbaai. Dit zal gevolgen hebben voor soorten die een mutualistische relatie hebben met de witte haai en voor concurrenten van de witte haai.

Simons ouders hebben een veehouderij met bijna tweehonderd koeien. Afgelopen zomer was Simon bijna verongelukt doordat hij bedwelmd raakte door de mestgassen uit de mestkelder.

De poep en urine van de koeien valt via afbeelding 1 speciale spleten in de stalvloer in de mestkelder. In deze spleten zitten kleppen waardoor gassen zoals ammoniak nauwelijks vanuit de mestkelder in de stal kunnen komen. Doordat mestgassen zo ook minder in het milieu terecht kunnen komen, heet dit een emissie-arme vloer (afbeelding 1).

De mest uit de kelder mag alleen in voorjaar en zomer worden geïnjecteerd in de bodem van de akkers. Het is verboden om dit in herfst en winter te doen, omdat het dan meer regent, waardoor de anorganische stoffen afkomstig uit de mest makkelijker uitspoelen.

Ammoniak-uitstoot en uitspoeling kunnen leiden tot eutrofiëring van natuurgebieden in de omgeving. Dit heeft al op korte termijn een verandering van de soortensamenstelling tot gevolg. Voor deze verandering worden twee verklaringen gegeven:

1 Eutrofiëring beïnvloedt de concurrentie tussen planten.

2 Eutrofiering verandert de tolerantiegrenzen van een plant.

In de mestkelders wordt door micro-organismen

• zoals bacteriën en gisten
• een deel van de organische stoffen uit de mest afgebroken. Hierbij ontstaan gassen. Op de mest kan een korst ontstaan waaronder de gassen zich ophopen. Om korstvorming tegen te gaan afbeelding 2 moet Simon de mest regelmatig mixen (afbeelding 2). Hij raakte bedwelmd toen daarbij mestgassen via het open achterraam zijn trekker binnenkwamen.

In tabel 1 zijn de eigenschappen van mestgassen weergegeven en het gevaar dat deze opleveren.

[tabel 1: zie het originele examen] naam eigenschappen gevaar koolstofdioxide (CO2) zwaarder dan lucht, reukloos verstikking methaan (CH4) lichter dan lucht, reukloos brand, explosie ammoniak (NH3) lichter dan lucht, sterk ruikend brand waterstofsulfide (H2S) zwaarder dan lucht, sterk ruikend vergiftiging blauwzuurgas (HCN) zwaarder dan lucht, sterk ruikend vergiftiging

In de mestkelder kunnen de omstandigheden zuurstofarm of zuurstofrijk zijn. Deze omstandigheden beïnvloeden de dissimilatie door bacteriën en gisten, en beïnvloeden daarmee dus ook welke gassen hierbij ontstaan.

Ammoniakgas komt niet voor in urine of in poep, maar ontstaat wanneer urine en bepaalde bacteriën in de poep in de mestkelder samenkomen.

Waterstofsulfide en blauwzuurgas zijn beide giftige stoffen. Waterstofsulfide (H2S) stinkt naar rotte eieren, maar bij een zeer hoge concentratie ruik je het niet omdat het gas dan de reukzenuw verlamt. Blauwzuurgas (HCN) ruikt naar amandelen en is ook erg gevaarlijk.

De verhouding van eiwitten en koolhydraten in het voer van de koeien is van invloed op de samenstelling van de mestgassen die uit hun mest ontstaan.

blauwzuurgas waterstofsulfide

A eiwitten eiwitten

B eiwitten koolhydraten

C koolhydraten eiwitten

D koolhydraten koolhydraten

Tabel 2 laat zien dat de geurdrempel van blauwzuurgas en waterstofsulfide verschilt van persoon tot persoon. Tabel 2 toont ook de wettelijke grenswaarde voor 15 minuten blootstelling. Tot aan deze grenswaarde heeft blootstelling geen negatieve gevolgen voor de gezondheid.

[tabel 2: zie het originele examen] mestgas geurdrempel (ppm) grenswaarde (ppm) blauwzuurgas 2 - 10 9 waterstofsulfide 0,0005 - 0,13 10

Het risico op vergiftiging is bij blauwzuurgas groter dan bij waterstofsulfide.

Simon is waarschijnlijk bedwelmd geraakt door waterstofsulfide. Dit gas leidt na inademing snel tot verward gedrag doordat de hersenen heel gevoelig zijn voor dit gas. Waterstofsulfide bindt aan bepaalde enzymen in de mitochondriën. Hierdoor wordt de ATP-productie geremd, wat de impulsgeleiding verstoort.

Vier gevolgen van inademing van waterstofsulfide zijn:

1 aantasting van de hersenen

2 binding aan een enzym

3 verward gedrag

4 verstoring van de impulsgeleiding

Als de giftige gassen de functie van bepaalde hersendelen verstoren, wordt de situatie snel heel gevaarlijk. Je kunt dan namelijk niet meer bedenken dat je om hulp moet roepen. Bovendien wordt de regeling van je ademhaling aangetast. In afbeelding 3 zijn een deel van het ruggenmerg en verschillende delen van de hersenen met letters aangegeven.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Floor zit in havo 5 en is vrijwilliger bij een paddenwerkgroep. Ze helpt padden over drukke verkeerswegen te zetten, zodat ze veilig het water kunnen bereiken waar ze zich voortplanten.

Gewone padden (Bufo bufo, afbeelding 1 afbeelding 1) trekken tussen half februari en april naar het water waarin ze zich voortplanten. Ze doen dit op avonden dat de lucht voldoende vochtig is en de temperatuur boven de 6 °C.

Padden hebben geen constante lichaamstemperatuur, maar nemen de temperatuur aan van hun omgeving. Dit heeft gevolgen voor hun stofwisseling: pas bij een temperatuur boven de 6 °C worden ze actief.

De eitjes van de gewone pad worden in lange snoeren van 2000 tot 6000 stuks in het water afgezet. Bruine kikkers zetten eitjes af in grote klonten van soms wel 2000 eitjes. De embryo’s zijn zichtbaar als zwarte bolletjes (afbeelding 2).

[afbeelding 2: zie het originele examen]

gewone pad bruine kikker

Deze twee legseltypes hebben elk een eigen voordeel. Voor de dissimilatie in de embryo’s is een snoer voordeliger dan een grote klont.

Het leggen van eitjes in een grote klont heeft ook een voordeel, waardoor de kans groter is dat larven overleven.

Floor maakt een evolutionaire stamboom van de verschillende kikker- en paddengeslachten in Nederland (afbeelding 3). Ze geeft daarbij de soorten aan die in Nederland vóórkomen en hoe de eitjes worden afgezet.

[afbeelding 3: zie het originele examen]

Naar aanleiding van de stamboom doet Floor de volgende uitspraken:

1 De bruine kikker en de heikikker behoren tot dezelfde soort.

2 Gedurende de evolutie van de kikkers en padden is het legseltype minstens twee keer veranderd.

3 De gewone pad is nauwer verwant aan de knoflookpad dan aan de boomkikker.

De brulkikker is een exoot in Nederland. Als brulkikkers worden waargenomen, sporen vrijwilligers en terreinbeheerders ze op om de dieren te verwijderen uit natuurgebieden.

Door het steeds drukkere verkeer wordt de overlevingskans van overstekende padden steeds kleiner. Onderzoekers wilden weten wat het effect is van het licht van de lantaarnpalen langs de wegen op de trekroutes van padden. De paddenwerkgroep van Floor werkte mee aan dit onderzoek. Voor het onderzoek zijn de volgende hypotheses opgesteld:

1 Padden worden aangetrokken door licht.

2 Padden zijn minder gevoelig voor rood licht.

Het onderzoek werd in het voorjaar uitgevoerd bij een weg in het bos waar jaarlijks padden oversteken. De opzet, weergegeven in afbeelding 4, was als volgt:

• In de berm langs de weg werd een scherm geplaatst dat padden tegenhoudt.
• De berm werd verdeeld in vier vakken van 25 meter, afgescheiden door dwarsgeplaatste schermen.
• In elk vak werden drie vang-emmers ingegraven.
• In de vakken werd een groene, witte of rode lamp geplaatst, of geen lamp.

[afbeelding 4: zie het originele examen]

− Elke avond brandden de lampen vanaf het begin van de schemering tot 23.30 uur.

• Om 23.30 uur werden de padden geteld die in de vang-emmers waren gevallen.
• Deze padden werden vervolgens veilig de weg overgezet.

De gekleurde lampen werden elke avond in een ander 25 meter-deel geplaatst.

In afbeelding 5 staan de resultaten van de tellingen.

[afbeelding 5: zie het originele examen]

Door deze resultaten twijfelden de onderzoekers aan hypothese 1.

Voor hypothese 2 werden wel aanwijzingen gevonden.

Kikkers en padden nemen, net als mensen, licht waar met behulp van lichtgevoelige cellen in hun netvlies: de staafjes en de kegeltjes. Kikkers en padden kunnen, in tegenstelling tot mensen, ook bij zeer weinig licht nog kleuren waarnemen. Dat komt omdat ze van het type cellen dat het meest gevoelig is voor licht, een extra variant hebben met een andere gevoeligheid.