Eindexamen biologie vwo 2019, tijdvak 1

Door welke veranderde bloedwaarde(n) wordt de ademprikkel sterker? Waar wordt deze verandering gemeten door de chemoreceptoren? veranderde bloedwaarde(n) A alleen afname pO 2 B alleen afname pO 2 C toename pCO 2 en afname pO 2 D toename pCO 2 en afname pO 2 Enkele spieren die betrokken zijn afbeelding 2 bij de longventilatie zijn in afbeelding 2 met een nummer aangeduid. Met pijlen is aangegeven in welke richting de ribben bewegen als deze Ook middenrif middenrifspieren is met

Welke van deze ademhalingsspieren leveren een grote inspanning bij de eerste ademteug van een pasgeboren baby? A alleen 1 en 2 B alleen 3 en 4 C alleen 3 en 5 D alleen 1, 2 en 4 E alleen 1, 2 en 5 F alleen 3, 4 en 5 Hoe goed de gaswisseling verloopt na de geboorte is afhankelijk van het ontwikkelingsstadium van de longen. In afbeelding 3 zijn de anatomische veranderingen van bronchioli (waaruit zich de longblaasjes ontwikkelen) in verschillende ontwikkelingsfasen weergegeven. afbeelding 3 Vanaf de 26e week van de embryonale ontwikkeling wordt in de bronchioli een steeds grotere hoeveelheid surfactant geproduceerd. Surfactant is een mengsel van lipiden en eiwitten dat ervoor dient om de oppervlaktespanning in de longblaasjes te verlagen. Daardoor kunnen de longblaasjes makkelijker open blijven. Bij een vroeggeboorte zijn de overlevingskansen voor een baby waarvan de longen in de sacculaire fase verkeren groter dan wanneer de longen nog in de canaliculaire fase zijn. Een verklaring hiervoor is de verbeterde gaswisseling door veranderingen in de bouw van het longweefsel.

Welke waarde is of welke waarden zijn bij een klaplong verminderd? A alleen 1 B alleen 2 C alleen 3 D alleen 1 en 3 E alleen 2 en 3 F 1, 2 en 3 Om beschadiging van de nog niet goed ontwikkelde longen te voorkomen, wordt bij voorkeur CPAP (continuous positive airway pressure, afbeelding 1) toegepast: via een maskertje wordt continu lucht met een licht verhoogde luchtdruk naar de longen gevoerd. CPAP-beademing vergemakkelijkt het vullen van de longblaasjes. Het belangrijkste effect heeft het inblazen van de lucht echter tijdens de uitademing: er is minder risico op beschadiging aan de longblaasjes van vroeggeborenen dan bij klassieke beademing.

Waardoor voorkomt CPAP-beademing met name tijdens de uitademing schade? Bij alle behandelingen moet zo steriel mogelijk gewerkt worden, omdat ook het immuunsysteem van een vroeggeboren baby nog niet goed ontwikkeld is. De vroeggeborene bezit minder monocyten (voorlopers van macrofagen) dan een voldragen baby.

Leg uit, aan de hand van een voorbeeld, waarom het functioneel is dat aan de lichaamsoppervlakte vooral A δ -receptoren aanwezig zijn. ASIC-kanalen (acid sensing afbeelding 2 ion channels, afbeelding 2) in het membraan van bepaalde neuronen zijn betrokken bij het genereren van pijnsignalen. Beschadigde cellen scheiden protonen (H + ) uit. Deze protonen kunnen pijn opwekken doordat ze ASIC- kanalen van pijnreceptoren openen. Als je door een slang in je hand gebeten wordt, doet dat pijn doordat in de pijnreceptoren impulsen ontstaan die via sensorische neuronen en schakelcellen naar de hersenen worden geleid.

Hoe leidt zo’n slangenbeet op celniveau tot het ontstaan van een impuls? A Instroom van H + -ionen leidt tot hyperpolarisatie van pijnreceptoren. B Instroom van H + -ionen leidt tot depolarisatie van pijnreceptoren. C Instroom van Na + -ionen leidt tot hyperpolarisatie van pijnreceptoren. D Instroom van Na + -ionen leidt tot depolarisatie van pijnreceptoren.

Welke baan volgen de impulsen na opwekking in een pijnreceptor in de hand tot aan de pijngewaarwording? Schrijf de drie nummers die deze baan aangeven (in afbeelding 3) in de juiste volgorde op. Welk type pijn ervaren wordt, kan het best worden onderzocht bij mensen, maar dat stuit op bezwaren. Daarom vindt in eerste instantie dierexperimenteel onderzoek plaats, met een beperkt bruikbaar resultaat.

Om hevige pijn te onderdrukken wordt in het ziekenhuis soms morfine toegediend, maar morfine heeft een aantal vervelende bijwerkingen. In slangengif van de zwarte mamba vond de Franse onderzoeksgroep een alternatief voor morfine. Het slangengifeiwit mambalgine blijkt pijn bij muizen te onderdrukken, zonder zichtbare bijwerkingen. De onderzoekers bestudeerden de werking van dit mambalgine in een experiment met muizen. De muizen werden in drie groepen verdeeld die alle een injectie in de hersenvloeistof kregen: − Groep 1 kreeg een oplossing met 31 nanomol morfine. − Groep 2 kreeg een oplossing met 0,34 nanomol mambalgine. − Groep 3 kreeg een controlevloeistof ingespoten. Na de injectie werd op verschillende tijdstippen aan de staart van de muizen een pijnprikkel toegediend. Vervolgens werd genoteerd hoe snel de muizen daarop reageerden door hun staart terug te trekken. De resultaten van deze proef zijn weergegeven in afbeelding 4. afbeelding 4 reactietijd Bij de muizen is op twee tijdstippen vóór het toedienen van een injectie de terugtrekreactie van de staart genoteerd. Over deze twee extra metingen worden drie beweringen gedaan: 1 Daarmee kun je controleren of het injecteren zelf een verandering in de terugtrekreactie geeft. 2 Daarmee kun je controleren of de toegediende prikkel een meetbaar effect heeft. 3 Daarmee kun je bepalen wat de (gemiddelde) ‘basissnelheid’ is van de terugtrekreacties.

Beschrijf twee manieren waarop de grote uiterlijke verschillen tussen deze twee varkensrassen kunnen zijn ontstaan. Gedomesticeerde dierenrassen hebben meestal een geringere genetische variatie dan populaties in het wild. Uit onderzoek blijkt dat de genetische variatie bij het Europees vleesvarken juist groot is.

Beschrijf aan de hand van een voorbeeld dat genetische variatie voordelig kan zijn voor de vleesvarkenproductie. In afbeelding 2 is een energiestroomschema weergegeven dat voor vleesvarkens gebruikt kan worden. Hierin zijn vijf componenten met een letter aangegeven. afbeelding 2 Legenda: A = assimilatie (resorptie) P = productiviteit R = respiratie (dissimilatie) F = feces (ontlasting) I = inname energie De voedsel-naar-vlees-conversiefactor geeft aan welk deel van de energie in het varkensvoer wordt omgezet in varkensvlees. Door gericht fokken heeft het huidige vleesvarken een heel gunstige conversiefactor gekregen, onder andere doordat component R kleiner is geworden.

In Japan is de vleeskwaliteit van het hoogproductieve varkensras Duroc verbeterd door genen van het Jinhua-varken in te kruisen. Jinhua-varkens hebben mals vlees, maar zijn weinig productief. In afbeelding 3 is weergegeven hoe door kruising en terugkruising op de klassieke manier het varkensras veredeld kan worden. afbeelding 3 − Stap 1: kruising tussen een Duroc-beer (mannetje) en Jinhua-zeugen (vrouwtjes) om een ‘hybride’ F1-generatie te produceren. − Stap 2: van deze F1 worden de zeugen gebruikt om terug te kruisen met een andere Duroc-beer. Uit deze kruising ontstaat een F2. − Stap 3 en 4: het terugkruisen met een Duroc-beer wordt nog twee keer herhaald en levert een groep F4-beren en F4-zeugen op. − Stap 5: de F4 wordt onderling gekruist. In de uitwerkbijlage staat een vereenvoudigde versie van het kruisingsschema (afbeelding 3), waarin de gebruikte individuen en groepen varkens zijn weergegeven als rondjes. Een zwart rondje betekent dat dit varken of deze groep varkens een 100% Jinhua-genoom heeft, een wit rondje betekent een 100% Duroc- genoom. In het schema is het genoom van de dieren bij stap 1 en stap 2 al ingevuld.

Vul het schema aan zodat van elk varken en van elke groep varkens duidelijk wordt welk deel van het genoom (gemiddeld) afkomstig is van het ras Jinhua en welk deel (gemiddeld) afkomstig is van het ras Duroc. Ga ervan uit dat elk chromosoom evenveel kans heeft om aan de volgende generatie te worden doorgegeven.

Is het mitochondriaal DNA in de cellen van de varkens van de F5-generatie (afbeelding 3) afkomstig van het ras Duroc? A nee B in sommige cellen wel en in andere cellen niet C bij sommige individuen wel en bij andere individuen niet D ja, in alle cellen van alle individuen Bij de beschreven Japanse veredelingsmethode om malsheid te verbeteren in een hoogproductief varkensras, werd voor de selectie gebruikgemaakt van een DNA-techniek met markers. Dit werd gedaan omdat het heel lastig is om op malsheid te veredelen als het genotype voor malsheid van de varkens niet bekend is.

Om alléén de malsheidgenen uit het Jinhua-genoom in het Duroc-genoom in te kruisen en voor de rest het Duroc-genoom zo veel mogelijk te behouden, zijn voor stap 3, 4 en 5 van het kruisings-programma (afbeelding 3) individuen geselecteerd op basis van genetische markers in het DNA. In afbeelding 4 zijn schematisch vier chromosomen van het varkens-genoom weergegeven. Met een wit blokje is de doelwitlocus op chromosoom 2 aangegeven: hier ligt het complex van genen dat de malsheid van het vlees bepaalt. Met pijltjes is de plaats van de verschillende markers aangegeven. afbeelding 4 marker markers type I type II De drie typen markers (I, II, III), hebben elk een eigen selectiedoel. Dieren werden alleen gebruikt om mee verder te fokken als alle drie de typen markers aangetoond konden worden.

− Zet de markers type I, type II en type III – met een tussenregel – onder elkaar op je antwoordblad en noteer erachter met welk doel het betreffende markertype wordt gebruikt. − Noteer ook bij elk markertype of het wordt gebruikt om DNA van Jinhua of van Duroc aan te tonen. De Japanse onderzoekers hadden de malsheidgenen uit het Jinhua-DNA ook met behulp van recombinant-DNA-techniek in het genoom van een Duroc-varken kunnen brengen.

Is het malse vlees van zo’n Duroc-varken dan te beschouwen als genetisch gemodificeerd? En is het dier dan cisgeen, transgeen of geen van beide? vlees genetisch dier cisgeen of gemodicificeerd? transgeen? A nee geen van beide B nee cisgeen C nee transgeen D ja geen van beide E ja cisgeen F ja transgeen

Beschrijf van deze bescherming: − een werkingsmechanisme op moleculair niveau; − een ander werkingsmechanisme op orgaan- of orgaanstelselniveau. In de dikke darm leven honderden verschillende soorten symbiotische bacteriën, de zogenoemde darmflora. Commensalisme, mutualisme en parasitisme zijn verschillende vormen van symbiose.

Leg uit dat door een bepaalde eigenschap van C. difficile het gebruik van breedspectrum-antibiotica bij ziekenhuispatiënten een gevaarlijke vermeerdering van juist deze bacterie in hun darmen mogelijk maakt. De toxinen van C. difficile beschadigen in darmepitheelcellen het buitenmembraan van de mitochondriën. Dit leidt tot apoptose van deze darmcellen en dus tot verlies van darmepitheel.

Hoe leidt deze schade aan de mitochondriën tot apoptose? A Cytochroom-c komt in het cytoplasma terecht en activeert enzymen die het DNA afbreken. B H + -ionen komen in het cytoplasma terecht, waardoor de cel verzuurt. C NADH en FADH 2 komen in het cytoplasma terecht , waardoor geen ATP meer kan worden gevormd.

Het resultaat van zo’n test met een DNA-strip is in afbeelding 4 als voorbeeld weergegeven, met daarbij aangegeven de plaats en betekenis van de verschillende bandjes. afbeelding 4 kleuring controle DNA-vermeerdering controle tpi locus controle C. difficile C. difficile tcdA probe toxinegenen A en B tcdB probe cdtA probe binair toxinegen cdtB probe tcdC 1 locus controle tcdC-18bp wildtype probe tcdC-39bp wildtype probe deletie in regulatorgen tcdC tcdC 2 locus controle tcdC-117 wildtype probe gyrA locus controle gyrA wildtype probe moxifloxacineresistentie gyrA mutatie probe 1A gyrA mutatie probe 1B markering stripeinde In dit voorbeeld zijn zes bandjes donker gekleurd. Daaruit blijkt dat in het fecesmonster van de patiënt een ongevaarlijke stam van C. difficile zit, die gevoelig is voor het antibioticum moxifloxacine. Van vier patiënten met diarree wordt de ontlasting onderzocht met de DNA-striptest. De testuitslagen (bandjespatronen 1, 2, 3 en 4) van deze patiënten zijn in afbeelding 5 weergegeven.

afbeelding 5 kleuring controle DNA-vermeerdering controle tpi locus controle C. difficile tcdA probe tcdB probe cdtA probe cdtB probe tcdC 1 locus controle tcdC-18bp wildtype probe tcdC-39bp wildtype probe tcdC 2 locus controle tcdC-117 wildtype probe gyrA locus controle gyrA wildtype probe gyrA mutatie probe 1A gyrA mutatie probe 1B markering stripeinde 1 2 3 4 De testuitslagen leiden tot vier diagnoses van de bijbehorende patiënten, die hieronder in willekeurige volgorde zijn weergegeven. P: Bij deze patiënt wordt de diarree niet veroorzaakt door C. difficile . Q: Deze patiënt is besmet met een pathogene stam van C. difficile , die bestreden kan worden met moxifloxacine. R: Deze patiënt is besmet met een pathogene, moxifloxacine- resistente stam van C. difficile . S: Van deze patiënt is de test onbetrouwbaar.

Het VU Medisch Centrum in Amsterdam treft extra maatregelen om een uitbraak van C. difficile te voorkomen. Daar ‘werkt’ de beagle Cliff (afbeelding 6), een speurhond die ruikt of een patiënt besmet is met C. difficile . Cliff is getraind om naast (het bed van) een besmette patiënt te gaan zitten. afbeelding 6 Testen met hond Cliff gaat veel sneller dan de test met de DNA-strip, waardoor de behandeling van de patiënt ook snel kan beginnen.

Noteer nog een biomedisch voordeel van het gebruik van Cliff om C. difficile in het ziekenhuis op te sporen. Bij patiënten met hardnekkige CDAD is fecestransplantatie bijzonder effectief gebleken. Hierbij wordt na een darmspoeling een fecessuspensie van een gezonde donor via een katheter rechtstreeks in de dunne darm gebracht. In een vakblad wordt de succesvolle fecestransplantatie beschreven van een vrouw die al acht maanden leed aan zeer ernstige CDAD. Ze kreeg een eenmalige transplantatie met feces van haar echtgenoot. Aan de hand van genetische vingerafdrukken van haar darmflora en die van het transplantaat kon het resultaat gevolgd worden. Daartoe zijn op verschillende momenten vóór en na de transplantatie in totaal acht fecesmonsters verzameld van haarzelf (de patiënt) en haar man (de donor). Elk monster, genummerd 1 tot en met 8, werd twee keer geanalyseerd (a en b).

De resultaten zijn weergegeven in het dendrogram van afbeelding 7. Het dendrogram toont de mate van genetische overeenkomst tussen de monsters. afbeelding 7 overeenkomst 0/, 0/, 0/, 0/, 0/, 0/, 0/, 0/, 0 2 4 6 8 0 2 4 6 patiënt, dag -7 (3 x 2 monsters) patiënt, dag 0 (2 monsters) donor, dag 0 (2 monsters) patiënt, dag 14 (2 x 2 monsters) patiënt, dag 33 (2 monsters) De behandeling was succesvol, want twee dagen na de transplantatie had de vrouw weer vaste ontlasting. In het dendrogram is het effect van de behandeling op de darmflora terug te zien.