Eindexamen biologie havo 2025, tijdvak 2: vragen en antwoorden

Tenzij anders vermeld, is er sprake van normale situaties en gezonde organismen.

Britt is zestien jaar en heeft de tetralogie van Fallot, een aangeboren hartafwijking. Door deze afwijking is ze sneller moe dan haar leeftijdsgenoten. Ze heeft al twee hartoperaties gehad.

De hartafwijking van Britt is al vroeg tijdens de embryonale ontwikkeling ontstaan. Bij de tetralogie van Fallot is de doorgang naar de aorta wijd, en de doorgang naar de longslagader nauw. Ook is er een opening tussen de linkerkamer en de rechterkamer. Zie afbeelding 1.

In de tekst worden drie verschillen genoemd ten opzichte van een normaal gebouwd hart. In afbeelding 1 is een vierde verschil zichtbaar.

Toen Britt zes maanden oud was, heeft ze een operatie gehad. Bij deze operatie is de doorgang naar de longslagader wijder gemaakt. De hartchirurg heeft toen de wand van de longslagader opengesneden en opgevuld met een stukje kunststof weefsel (een ‘patch’, afbeelding 2). Het nadeel van zo’n operatie is dat de longslagaderklep niet meer volledig sluit, waardoor bloed kan terugstromen naar het hart.

Als Britt zich inspande, was ze veel eerder moe dan haar leeftijdsgenoten. De slecht sluitende klep was een van de oorzaken. De vermoeidheid werd ook veroorzaakt door de opening tussen haar linker- en rechterkamer. Via deze opening was er menging van bloed uit de linker- en rechterharthelft. Door deze menging werd in de cellen van Britt bij inspanning minder energie geproduceerd dan in die van haar leeftijdsgenoten.

Onlangs heeft Britt haar tweede hartoperatie gehad. De hartchirurg verving haar slecht sluitende klep door een longslagaderklep van een orgaandonor. Britt is nu minder snel moe. Tijdens de operatie werd haar hart gekoeld, zodat het nauwelijks meer samentrok. Britt lag daarom aan de hart-longmachine. Een hart-longmachine neemt de functie van het hart en de longen tijdelijk over.

Freek fokt kippen. Op een tentoonstelling ziet hij kippen met zwarte veren. Ook hun botten en spieren zijn zwart. Dit heet fibromelanose en komt onder andere voor bij de kippenrassen ayam cemani uit Indonesië (afbeelding 1) en svarthöna uit Zweden (afbeelding 2).

Een zwarte kleur van kippenveren wordt veroorzaakt door het eiwit melanine. Melanine wordt geproduceerd door pigmentcellen: de melanocyten. Tijdens de embryonale ontwikkeling komen de melanocyten terecht op specifieke plekken in de huid, en geven zo de veren hun kleur. Kippen met fibromelanose hebben een mutatie in het autosomale EDN3-gen. Door deze mutatie komen de melanocyten in het gehele lichaam terecht, waardoor deze kippen volledig zwart zijn.

Ayam cemani’s en svarthöna’s hebben dezelfde, uiterst complexe, mutatie aan het EDN3-gen. Wetenschappers denken daarom dat de twee rassen afstammen van een gemeenschappelijke volledig zwart-gekleurde voorouder.

Freek wil graag zwarte kippen gaan fokken. Van een bevriende kippenfokker koopt hij een aantal eieren van kippen met fibromelanose. Nadat de eieren zijn uitgekomen, maakt Freek een stamboom van de ouders en de kuikens (afbeelding 3).

Freek kiest haan II-5 om verder mee te fokken. Voor het fokken zou het gunstig zijn als de haan homozygoot is voor de autosomaal overervende eigenschap fibromelanose.

Om uit te sluiten dat haan II-5 heterozygoot is voor de eigenschap fibromelanose, kruist Freek hem met het lichtbruine hennetje.

Fokkers kruisen vaker broers en zussen onderling om bepaalde gewenste eigenschappen te behouden. Dit heet inteelt. Hierbij is de kans echter ook groot dat recessieve erfelijke afwijkingen tot uiting komen.

Biobrandstoffen kunnen een duurzaam alternatief zijn voor fossiele brandstoffen. Stefan Hol werkt bij Wageningen Universiteit en Research aan onderzoek naar de CO2-uitstoot bij de productie van bio-ethanol uit suikerbieten.

Doordat suikerbieten veel sacharose bevatten, zijn ze erg geschikt voor de productie van bio-ethanol (alcohol). De verse suikerbieten worden gewassen en dan vermalen tot pulp. De pulp wordt verhit om micro-organismen te doden. Als de pulp is afgekoeld, wordt deze in een bioreactor gebracht waarin gistcellen aanwezig zijn. De gistcellen gaan dan ethanol produceren.

Behalve sacharose, bevatten suikerbieten ook veel polysachariden. Daarom worden bepaalde enzymen toegevoegd aan de pulp in de bioreactor. Hierdoor wordt de ethanol-opbrengst hoger.

Voor de productie van ethanol is het belangrijk dat er geen zuurstof aanwezig is bij de gistcellen.

Als er wel zuurstof aanwezig zou zijn, zouden andere eindproducten ontstaan in de gistcellen.

Bij teelt, transport, opslag en verwerking van suikerbieten komt koolstofdioxide vrij. Deze CO2-uitstoot draagt bij aan het versterkte broeikaseffect. Stefan Hol stelde het volgende model op om deze CO2-uitstoot per kilogram suikerbiet te kunnen berekenen.

\text{Totaal CO}_2 = \text{CO}_2 \text{ teelt} + \text{CO}_2 \text{ transport} + \text{CO}_2 \text{ opslag} + \text{CO}_2 \text{ verwerking}

Stefan Hol gebruikte in zijn berekeningen gemiddelde waarden en ging uit van de situatie zoals die in 2020 was. In de toekomst zullen deze waarden waarschijnlijk lager liggen.

Het nadeel van het gebruik van verse suikerbieten is dat deze niet het hele jaar beschikbaar zijn. In plaats van suikerbietenpulp kan suikerbietensap worden gebruikt voor de productie van bio-ethanol. In tegenstelling tot pulp, is het sap lang houdbaar. De productie van sap uit suikerbieten kost echter veel meer energie, waardoor deze manier van ethanol-productie minder duurzaam is. Hieronder staan enkele waarden van de teelt en verwerking van suikerbieten.

Bij het verbranden van bio-ethanol komt ook koolstofdioxide vrij. Gebruik van bio-ethanol draagt echter veel minder bij aan het versterkte broeikaseffect dan het gebruik van fossiele brandstoffen.

Jean heeft maanden nadat hij covid (corona) had nog steeds last van vermoeidheid en kortademigheid. Zijn huisarts vermoedt het post-covidsyndroom (long covid).

Na de besmetting met het coronavirus had Jean verkoudheidsklachten. Hij deed een zelftest om te zien of er bepaalde antigenen in zijn neusslijmvlies aanwezig waren. Omdat deze test positief was, liet Jean ook een PCR-test doen. Bij de PCR-test wordt onderzocht of in het neusslijmvlies specifieke stukjes RNA van het coronavirus aanwezig zijn. Deze test gaf ook een positieve uitslag.

Toen Jean covid had, had hij veel last van kortademigheid. Kortademigheid kan ontstaan als de diffusiesnelheid van zuurstof van de lucht in de longblaasjes naar het bloed verandert. De diffusiesnelheid (V) in de longblaasjes kun je bepalen met de onderstaande formule.

V = \frac{D \times A \times (c_1 - c_2)}{x}

• D: de diffusieconstante
• A: het diffusieoppervlak
• (c1 - c2): het verschil in zuurstofconcentratie tussen bloed en lucht
• x: de diffusie-afstand

Als in de longblaasjes meer slijm aanwezig is, verandert de diffusie-afstand. Als er minder longblaasjes zijn, wordt een andere factor uit de formule kleiner.

In de eerste maanden na zijn coronabesmetting had Jean maar een kleine kans om weer corona te krijgen. Zijn bloed bevatte namelijk veel antistoffen tegen het coronavirus.

Er zijn ook veel afweercellen aanwezig die cellen kunnen lekprikken die door het coronavirus zijn geïnfecteerd.

Mensen die immuun geworden zijn na een eerste coronabesmetting kunnen soms kort daarna toch weer corona krijgen. Ze zijn dan besmet geraakt met een gemuteerd coronavirus.

Een deel van de mensen die een besmetting met het coronavirus hebben gehad, houdt langdurig last van vermoeidheid, kortademigheid en concentratieproblemen. Dit blijkt uit onderzoek van het RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu). Het RIVM wil weten of deze klachten daadwerkelijk worden veroorzaakt door de besmetting met het coronavirus.

Om dit te onderzoeken vulden een groot aantal mensen direct na een positieve coronatest een vragenlijst in. Deze proefpersonen vulden daarna regelmatig de vragenlijst opnieuw in. De vragenlijsten werden ook afgenomen bij een controlegroep.

De huisarts adviseerde Jean om ademtherapie bij een logopedist te gaan doen. Daarbij leerde hij hoe hij efficiënter kan ademen tijdens het spreken. Zo werd Jean zich meer bewust van zijn ademhalingsbewegingen, en heeft hij minder last van kortademigheid.

Als eerste oefening moest Jean – na een inademing – langzaam zover mogelijk uitademen, alsof hij een kaars probeert uit te blazen.

De ademhaling wordt automatisch geregeld door het ademcentrum. De afbeelding hieronder is een lengtedoorsnede van de hersenen en een deel van het ruggenmerg. Hierin zijn verschillende delen met letters aangegeven.

Het project Partridge is een project van vijf Europese landen. In dit project proberen ecologen en landbouwers om met eenvoudige maatregelen de biodiversiteit te laten toenemen. De patrijs kan hiervan profiteren.

In de jaren zeventig van de vorige eeuw kwam de patrijs (Perdix perdix, afbeelding 1) in heel Nederland voor op akkers en graslanden. Door de intensivering van de landbouw nam het aantal geschikte broedplaatsen snel af, waardoor het aantal patrijzen met 95% gedaald is.

Het broedsucces van de patrijs hangt vooral af van de beschutting en de hoeveelheid insecten in de directe omgeving van het nest. Patrijs-kuikens eten alleen maar insecten. Volwassen patrijzen voeden zich vooral met plantaardig materiaal, zoals zaden en groene plantendelen van diverse kruiden die op akkers groeien. Af en toe eten ze een insect. Zie het voedselweb in afbeelding 2.

In de onderstaande tabel is te zien dat de voedingswaarde van insecten verschilt van de voedingswaarde van plantaardig voedsel zoals vogelmuur of zaden van koolzaad.

In het project Partridge onderzoeken ecologen of de biodiversiteit op akkers vergroot kan worden door het aanleggen van keverbanken. Een keverbank is een strook grond van 50 tot 70 centimeter hoog, met daarop een lage begroeiing van grassen en struikjes. Deze biedt beschutting en voedsel voor de patrijs-kuikens, die in de periode van eind mei tot halverwege juni uit het ei komen. Naast de keverbank ligt een strook grond die onbegroeid (braakliggend) blijft. Zie afbeelding 3.

Op de braakliggende grond kunnen patrijzen stofbaden nemen. Zo verwijderen ze bloedzuigende mijten van hun huid.

De hypothese van de ecologen is: een keverbank vergroot de overlevingskans van patrijskuikens. Om dit te testen hebben een aantal akkerbouwers keverbanken aangelegd. De ecologen tellen steeds het aantal insecten op een keverbank en in een controlestrook op een akker zonder keverbank. In het diagram hieronder staan de resultaten van het onderzoek.

Uit het diagram blijkt dat het aantal insecten op de keverbanken groter is dan op akkers zonder keverbank. Hierdoor is de kans op broedsucces van de patrijs er groter. Om hun hypothese te testen, keken de ecologen naar een bepaald gedeelte van het diagram.

Andrea heeft een melkveehouderij naast natuurgebied het Korenburgerveen. Om de zeldzame planten in het natuurgebied te beschermen, neemt ze maatregelen zodat de uitstoot van stikstof van haar bedrijf vermindert.

Urine van koeien bevat ureum. In de ontlasting van koeien komen bacteriën voor die het enzym urease produceren. In de stal komen urine en ontlasting met elkaar in contact. Urease zet ureum dan om in ammoniak. Een gedeelte van de ammoniak komt in de lucht en kan zo in de omgeving neerslaan. Dit kan leiden tot eutrofiëring van natuurgebieden.

Als de koeien in de wei lopen, ontstaat er veel minder ammoniak dan wanneer de koeien in de stal staan.

Om urine en ontlasting te scheiden, heeft Andrea in de stal twee koeientoiletten geplaatst. Een koeientoilet is een apart hokje in de stal. Als de koe erin loopt, krijgt ze brokjes te eten en sluit het hokje zich. Vervolgens beweegt een opvangbak (afbeelding 1) zich op en neer tegen de achterkant van de koe op de plaats waar zich een sensorische zenuw bevindt. Dit veroorzaakt een reflex die ervoor zorgt dat de koe gaat plassen. De urine komt in de opvangbak terecht en wordt afgevoerd.

Het valt Andrea op dat er de afgelopen jaren in het Korenburgerveen steeds minder kleine zonnedauw te zien is. Mogelijk heeft de kleine zonnedauw in het gebied last van de stikstofuitstoot van het bedrijf van Andrea. Kleine zonnedauw (Drosera intermedia, afbeelding 2) is een plantje dat maximaal 10 cm hoog wordt.

Zonnedauw is een groep van vleesetende planten met groene bladeren en bladeren met kleverige druppels. Hieraan blijven insecten plakken. De bladeren scheiden enzymen af, waardoor de insecten worden verteerd. Bij de vertering ontstaan stikstofverbindingen die de plant opneemt voor de groei.

Zonnedauw behoort tot de producenten en niet tot de consumenten.

Onderzoekers in Zweden deden onderzoek naar de invloed van stikstofverbindingen in de bodem op de aanwezigheid van zonnedauw. Zij hebben een veld waar ronde zonnedauw (Drosera rotundifolia) groeit, opgedeeld in vijf delen. Aan deze delen dienden ze jaarlijks verschillende hoeveelheden van een anorganische stikstofverbinding toe. De onderzoekers hebben er vier jaar lang in september en in juni het aantal plantjes zonnedauw per vierkante meter geteld.

De resultaten van het onderzoek staan in afbeelding 3.

afbeelding 3

In veel natuurgebieden in Nederland staat op plaatsen waar eerst voornamelijk kleine zonnedauw groeide, nu vooral veenpluis. Dit is het gevolg van de hogere stikstofconcentraties in die gebieden. Veenpluis (Eriophorum angustifolium, afbeelding 4) is een grassoort die maximaal 60 cm hoog wordt.

De hogere stikstofconcentraties liggen wel binnen de tolerantiegrenzen van kleine zonnedauw.

In 1972 kwam er op Oahu, een eiland van Hawaï, een vracht aan met 36 driehoornkameleons uit Kenia. De dieren ontsnapten en nu komt de soort algemeen voor op het eiland Oahu.

Driehoornkameleons gebruiken hun felle kleuren om signalen te geven aan hun soortgenoten. De driehoornkameleons die op Oahu leven, zijn kleurrijker dan de driehoornkameleons die in Kenia leven. Tot 1972 leefden er geen driehoornkameleons op Oahu.

Een verklaring voor de vestiging en snelle verspreiding van de driehoornkameleons op Oahu, is de afwezigheid van predatoren. Er zullen echter ook andere factoren een rol gespeeld hebben.

De driehoornkameleons uit Oahu en Kenia zijn geografisch gescheiden. Toch is het waarschijnlijk dat zij nog steeds samen vruchtbare nakomelingen kunnen krijgen, en daarmee tot dezelfde soort behoren.

De verschillen in kleur tussen de driehoornkameleons op Oahu en in Kenia worden veroorzaakt door genetische verschillen. Hieronder staan uitspraken die een mogelijke verklaring geven voor de genetische verschillen.

De kleur van kameleons wordt bepaald door de rangschikking van verschillende moleculen in de cellen van de huid en door stervormige cellen met zwart pigment. Het pigment in de stervormige cellen kan verspreid of geconcentreerd worden, waardoor de huid donkerder of lichter wordt. Hiermee reguleert de kameleon, die koudbloedig is, zijn lichaamstemperatuur. In de ochtend zijn kameleons donkerder van kleur, waardoor ze sneller opwarmen.

De verspreiding van het pigment in de stervormige cellen wordt aangestuurd door het zenuwstelsel. Bij andere diersoorten die van kleur kunnen veranderen, worden kleurveranderingen meestal veroorzaakt door hormonen.

Er zijn zo’n 200 soorten kameleons bekend. Deze zijn onderverdeeld in verschillende geslachten (genera). In de stamboom is een aantal van deze geslachten te zien, waaronder ook het geslacht Trioceros waartoe de driehoornkameleon behoort.

Hieronder staan uitspraken over deze stamboom.

• 1 Het geslacht Brookesia is de voorouder van alle andere geslachten.
• 2 De laatste gemeenschappelijke voorouder van het geslacht Trioceros en het geslacht Kinyongia leefde in de geologische periode Jura.
• 3 Het geslacht Rhampholeon is meer verwant met het geslacht Kinyongia dan met het geslacht Trioceros.

Met Maureens kat Rio gaat het niet zo goed. Rio is erg vermagerd. De dierenarts heeft de urine en het bloed van Rio laten onderzoeken. Daaruit bleek dat ze aan chronisch nierfalen lijdt.

Bij chronisch nierfalen is de nierfunctie sterk verminderd, waardoor afvalstoffen zich ophopen in het bloed. Katten met chronisch nierfalen drinken daardoor veel.

De dierenarts bepaalt bij het urine-onderzoek de dichtheid van de urine. De dichtheid van water is ongeveer 1000 gram/L. Een zoutoplossing heeft een hogere dichtheid. Als de dichtheid van de urine van katten lager is dan 1035 gram/L, zijn er mogelijk nierproblemen. De urine van Rio blijkt een dichtheid van 1005 gram/L te hebben.

In het bloed van Rio wordt een te hoog ureum-gehalte gemeten. Ureum wordt in de lever aangemaakt. Hieronder staan enkele bloedvaten.

• 1 aorta
• 2 bovenste holle ader
• 3 leverader
• 4 leverslagader
• 5 longader
• 6 longslagader
• 7 onderste holle ader
• 8 poortader

Bij een kat met chronisch nierfalen zijn afwijkingen te zien in een microscopisch preparaat van het nierweefsel. De glomerulus is vergroot, en de ruimte in het kapsel van Bowman is deels gevuld met bindweefsel. Afbeelding 1 is een schematische tekening van het kapsel van Bowman met de glomerulus.

Afbeelding 2 is een foto van een microscopisch preparaat van nierweefsel van een kat met chronisch nierfalen.

Maureen geeft Rio voeding met een aangepaste eiwitsamenstelling. Het eten van te veel eiwitten zou namelijk leiden tot de productie van veel ureum, wat schadelijk is voor Rio.

Hieronder staat hoe de grote hoeveelheid ureum ontstaat. Op twee plaatsen ontbreekt een woord.

Bij de vertering van de grote hoeveelheid eiwitten worden veel ...(1)... gevormd, die daarna worden geresorbeerd in de darm. Een groot gedeelte hiervan wordt vervolgens afgebroken door de ...(2)... van Rio. Bij deze afbraak ontstaat ureum.