In afbeelding 1 is onder andere een cel met celwand van een plant weergegeven.

Transcriptie

1 Examentrainer Vragen Een plantencel In afbeelding 1 is onder andere een cel met celwand van een plant weergegeven. Afbeelding 1 Bron: Binas informatieboek, 4e druk, Groningen, 1998, 157. De celwand bestaat uit cellulose dat opgebouwd wordt uit glucosemoleculen met behulp van het enzym cellulosesynthase. Dit enzym wordt in de cel gevormd en naar het plasmamembraan getransporteerd. Voor de opbouw van de primaire structuur van cellulosesynthase en voor de bewerking tot actief enzym, zijn achtereenvolgens twee organellen verantwoordelijk. 1 Noem deze twee in de afbeelding zichtbare organellen. De cel in afbeelding 1 ligt in een zoutoplossing en heeft turgor. Er is evenwicht bereikt. Drie plaatsen zijn aangegeven met de letters P, Q en R. 2 Op welke van deze plaatsen is de osmotische waarde het hoogst? A op plaats P B op plaats Q C op plaats R Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

2 Cellen Een leerling bestudeert met zijn microscoop de volgende structuren: 1 de cuticula van een insect, 2 de opperhuid van een blad, 3 een wortelhaarcel, 4 een longblaasje. 3 In welke van deze structuren kan de leerling kernen van cellen aantreffen? A alleen in de structuren 1 en 4 B alleen in de structuren 2 en 3 C alleen in de structuren 2, 3 en 4 D in alle structuren Bron: examen vwo Ook foraminiferen kunnen nitraat omzetten Wie met de boot naar Zuid-Engeland vaart, kan ze niet missen: de krijtrotsen. De beroemde White cliffs of Dover bestaan uit de neerslag van kalk van (fossiele) foraminiferen, eencelligen met een kalkskeletje. Tot voor kort was het een raadsel hoe sommige nu nog levende soorten foraminiferen zonder zuurstof in de zeebodem kunnen overleven. De meeste eukaryoten, waartoe de foraminiferen behoren, gebruiken immers zuurstof bij de dissimilatie. Biogeologen uit Scandinavië en Nederland vermoeden dat ze kunnen overschakelen op een nitraatstofwisseling. De Nijmeegse microbioloog Huub op de Camp zegt daarover: 'Als we nitraat met 15 N toevoegen aan een monster met de foraminifeer Globobulimina pseudospinescens, komt er stikstofgas met 15 N uit. Dat betekent dat het beestje óf zelf nitraat afbreekt óf dat bacteriën hem daarbij helpen.' Foraminiferen zijn eukaryoten die onder anaerobe omstandigheden kunnen leven. 1p 4 Noem een andere groep eukaryote organismen die dat ook kan. De endosymbiosetheorie geeft een verklaring voor het ontstaan van bepaalde organellen in cellen van eukaryoten. Een schematische voorstelling hiervan is gegeven in afbeelding 2. 2 Uitgeverij Malmberg

3 Afbeelding 2 De afbraak van nitraat in de foraminifeer G. pseudospinescens kan op twee manieren worden beschreven: 1 De eukaryoot bevat bacteriën die nitraat omzetten. 2 De eukaryoot bevat organellen die nitraat omzetten. 5 Leg uit dat zowel beschrijving 1 als beschrijving 2 past in de endosymbiosetheorie. Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

4 Turgor Een plantencel met turgor bevindt zich in een oplossing Q die 1% KNO 3 bevat. De cel is in evenwicht met oplossing Q: het volume van de cel verandert niet. Dan wordt deze cel in een KNO 3 - oplossing met een andere concentratie overgebracht, oplossing R. Na het overbrengen in oplossing R ontstaat opnieuw een evenwichtstoestand. In deze evenwichtstoestand heeft het vacuolevocht van de cel een concentratie van opgeloste deeltjes die overeenkomt met die van oplossing Q. Er wordt van uitgegaan dat de opname van K + en NO 3 door de plantencel te verwaarlozen is. 6 Is de turgor van deze plantencel na het overbrengen in oplossing R afgenomen, gelijk gebleven of toegenomen of is dat niet uit de gegevens af te leiden? A De turgor is afgenomen. B De turgor is gelijk gebleven. C De turgor is toegenomen. D Het is niet af te leiden uit de gegevens wat er met de turgor is gebeurd. Bron: examen vwo Osmose In een experiment wordt de invloed onderzocht van de concentratie van opgeloste deeltjes in zeewater op het lichaamsgewicht van in zee levende wormen van één bepaalde soort. Deze wormen kunnen hun wateropname en waterafgifte niet actief regelen. Vier wormen van deze soort worden op tijdstip t = 0 uit hun natuurlijk milieu gehaald, afzonderlijk gewogen en elke worm wordt in een zoutoplossing geplaatst. De concentraties van de zoutoplossingen zijn verschillend. Vervolgens wordt het verloop van het lichaamsgewicht tijdens het verblijf in de zoutoplossing bepaald. De gewichtsveranderingen die gedurende 20 uur zijn bepaald, zijn in vier grafieken weergegeven in het diagram (afbeelding 3). Afbeelding 3 7 Welke van de grafieken 1, 2, 3 en 4 geeft de gewichtsverandering weer van de worm die in de oplossing met de laagste zoutconcentratie verbleef? A grafiek 1 B grafiek 2 C grafiek 3 D grafiek 4 Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

5 De bloed-hersenbarrière Hersenziekten zijn in het algemeen lastig te behandelen met medicijnen. Dit komt doordat het grootste deel van het bloedvatenstelsel in de hersenen heel erg gesloten is. Dit wordt de bloedhersenbarrière genoemd. Geneesmiddelen bedoeld om hersenaandoeningen te bestrijden, komen hierdoor moeilijk op de plaats waar ze nodig zijn. De uitwisseling van stoffen vanuit en naar haarvaten vindt plaats via openingen tussen de capillaire endotheelcellen of doordat deze endotheelcellen zelf stoffen doorlaten. Er is een grote variatie in de grootte van de openingen tussen endotheelcellen en daardoor in de mate waarin deze endothelen stoffen doorlaten. Zo zijn in de haarvaten van de lever de openingen tussen de endotheelcellen relatief groot, terwijl deze in de hersenen op de meeste plekken zeer klein zijn en voorzien van tight junctions. Bij een tight junction zijn van twee cellen de membranen plaatselijk zodanig met elkaar verbonden dat ze een barrière vormen voor allerlei stoffen. Om deze capillaire endotheelcellen in de hersenen liggen uitlopers van speciale hersencellen, de stervormige astrocyten. Deze uitlopers vormen een extra laag om de haarvaten. In afbeelding 4 is de doorsnede van een capillair in de hersenen schematisch weergegeven. De endotheelcellen en astrocyten vormen tezamen de bloed-hersenbarrière. Afbeelding 4 Er worden verschillende behandelingen onderzocht die als doel hebben geneesmiddelen de bloedhersenbarrière te laten passeren. Eén van deze behandelingen is het inspuiten van een geconcentreerde suikeroplossing (mannitol C 6 H 14 O 6 ) rechtstreeks in het bloedvat dat het te behandelen hersendeel voorziet van bloed. Hierdoor verandert plaatselijk de osmotische waarde van het bloed. Deze behandeling zal geneesmiddelen (veelal grote moleculen) voor een vrij korte periode de gelegenheid geven om de oversteek te maken. 8 Beschrijf op welke manier deze behandeling geneesmiddelen de mogelijkheid geeft de bloedhersenbarrière te passeren. Waardoor lukt dit maar gedurende een korte periode? 5 Uitgeverij Malmberg

6 Promovenda Corine Visser van de Universiteit Leiden onderzocht een andere methode: de geneesmiddelen verpakken, waardoor ze door de endotheelcellen en daarmee in de hersenen opgenomen kunnen worden. De werkzame stof van het geneesmiddel wordt gekoppeld aan het ijzerhoudende eiwit transferrine (Tf), dat kan binden aan de transferrine-receptor (Tf-R) aan het oppervlak van de endotheelcellen. Bij binding van Tf aan Tf-R vindt endocytose plaats en wordt Tf opgenomen in endosomen (blaasjes). Op deze manier vindt normaliter ijzertransport naar organen plaats. Er zijn twee manieren waarop geneesmiddelen aan transferrine gekoppeld kunnen worden: 1 als Tf-geneesmiddel conjugaat; de werkzame stof van het geneesmiddel wordt direct gekoppeld aan transferrine. 2 als Tf-gelabeld-liposoom; de werkzame stof van het geneesmiddel wordt verpakt in een liposoom (vetblaasje) dat gelabeld is met transferrine. In afbeelding 5 zijn beide manieren afgebeeld. Afbeelding 5 Deze twee methoden worden met elkaar vergeleken. 9 Wat is een biomedisch voordeel van methode 1 (conjugaat)? Wat is een biomedisch voordeel van methode 2 (liposoom)? Bron: examen vwo (pilot). 6 Uitgeverij Malmberg

7 Apoptose Lees het volgende krantenartikel. Nijmeegs stofje remt Parkinson Onderzoekers van het Universitair Medisch Centrum St Radboud in Nijmegen hebben een stof ontdekt die de ziekte van Parkinson in apen geheel tot stilstand kan brengen. De stof, THC346, remt het afstervingsproces, ofwel apoptose, van zenuwcellen in de hersenen van Parkinsonpatiënten. Apoptose treedt ook op bij andere neurodegeneratieve ziekten, zoals dementie van Alzheimer. Uit het reageerbuisonderzoek van dr. G. Andringa en prof. dr. A. Cools blijkt dat THC346 zich bindt aan het enzym GAPDH (glyceraldehyde-3-phosphaat-dehydrogenase). De aanmaak van GAPDH neemt toe als gevolg van de apoptose, terwijl remming van GAPDH deze geprogrammeerde celdood tegengaat. Op grond daarvan wordt aangenomen dat THC346 via de remming van het GAPDH apoptose tegengaat. THC346 is in Zwitserland bij gezonde mensen onderzocht en veilig bevonden. Onderzoek bij Parkinsonpatiënten zal binnen drie maanden beginnen. 10 Welk schema laat de beste 'vertaling' zien van de invloed van THC346 op de apoptose volgens het krantenartikel? A schema 1 B schema 2 C schema 3 D schema 4 3p 11 Beredeneer of de stof THC346 invloed heeft op bestaande ziekteverschijnselen bij een patiënt met de ziekte van Parkinson. Leg uit of de stof het verergeren van ziekteverschijnselen van de ziekte van Parkinson kan voorkomen. Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

8 Celcyclus In afbeelding 6 is schematisch het verloop van de celcyclus weergegeven. De buitenste ring geeft de verschillende stadia van de celcyclus aan, de binnenste ring laat zien hoe de cyclus gereguleerd wordt. Afbeelding 6 1 = de cel bereidt zich voor op mitose bij aanwezigheid van een complex dat bestaat uit mitoseeiwit, cycline en fosfaatgroepen 2 = het enzym protease hecht zich aan het eiwit cycline 3 = het complex valt uiteen: de binding tussen cycline en de mitose-eiwitten wordt verbroken, de mitose-eiwitten verliezen hun fosfaatgroepen en cycline wordt afgebroken; de cel komt dan in de G1 of in de G0 fase 4 = in de loop van de celcyclus wordt cycline opnieuw gesynthetiseerd 5 = cycline bindt zich aan de mitose-eiwitten die op hun beurt fosfaatgroepen binden; als het complex weer in voldoende concentratie aanwezig is, ondergaat de cel een volgende mitose Naar: H. Varmus & R.A. Weinberg, Genes and the biology of cancer, Scientific American Library, New York, 1993, blz. 17. Cellen kunnen gedurende lange tijd in een rusttoestand verkeren. De cel heeft zich dan (tijdelijk) onttrokken aan de celcyclus. In afbeelding 5 is deze rusttoestand weergegeven als de G0-fase. In afbeelding 7 zijn twee processen (1 en 2) schematisch weergegeven. 8 Uitgeverij Malmberg

9 Afbeelding 7 Bron: F. Gehendges, Kopieratlas Biologie Menschenkunde, Humangenetik, Keulen, 1987, H35, H Vindt proces 1 plaats in de kern van een cel die zich in de G0-fase bevindt? Verklaar je antwoord. En vindt proces 2 plaats in de kern van een cel die zich in de G0-fase bevindt? Verklaar je antwoord. Bron: examen vwo In een dierlijke cel is DNA aanwezig in de kern en in de mitochondriën. 13 Neemt, afgezien van het mitochondriale DNA, de totale hoeveelheid DNA in de cel gedurende de aangegeven 30 minuten af, blijft deze gelijk of neemt deze toe? A neemt af B blijft gelijk C neemt toe Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

10 Antwoorden en uitleg Een plantencel 1 Het gaat om eiwittten, want enzymen zijn eiwtten. Eiwitten worden gemaakt door ribosomen uit aminozuren. Ribosomen kunnen los in het cytoplasma liggen of verbonden zijn met het endoplasmatisch reticulum. Dit ER laatste heet dan ruw ER. Het ruw ER is verbonden met de kernmembraan. Het golgisysteem vervoert de eiwitten door het cytoplasma naar de plasmamembraan. De gevormde celwand is een uitscheidingsproduct van de cel. Het antwoord is dus: ruw endoplasmatisch reticulum / ER met ribosomen (1 punt), golgisysteem (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 2 De cel heeft een turgor en is dus hypertonisch ten opzichte van de zoutoplossing. Dit betekent dat de vacuole de hoogste osmotische waarde heeft. De vloeistof in de celwand (P) en in de intercellulaire ruimte (R) is isotonisch met de zoutoplossing. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 8 3 De cuticula is een waslaagje en geen cellaag. De opperhuid is inderdaad een cellaag. Een wortelhaarcel is een uitgegroeide opperhuidcel. In een longblaasje zit aan de buitenkant een laagje cellen. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 4 Ook foraminiferen kunnen nitraat omzetten 4 Anaeroob betekent zonder zuurstof. Eukaryoot betekent met een kern. Het juiste antwoord is dus: gisten / schimmels (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 4 5 Het juiste antwoord is: Beschrijving 1: deze bacteriën (die nitraat omzetten) zijn ingesloten/binnengedrongen in de foraminifeer en leven daar (in symbiose) samen met de gastheer en dat kan beschouwd worden als een eerste stadium van endosymbiose (1 punt). Beschrijving 2: de (nakomelingen van de) opgenomen / binnengedrongen bacteriën zijn in de loop van de tijd als organellen gaan functioneren / hebben in de loop van de tijd hun zelfstandigheid verloren (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 10 Uitgeverij Malmberg

11 Turgor 6 De plantencel is hypertonisch in oplossing Q, want de cel is hypertonisch. Dit betekent dat de concentratie in de cel groter is dan 1% KNO 3. In oplossing R heeft de cel een concentratie van 1% KNO 3. De cel heeft dus water opgenomen, want de concentratie is gedaald. Daardoor is de turgor vergroot. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 8 Osmose 7 De wormen zijn van nature isotonisch met het zeewater. In de laagste zoutconcentratie hebben zij het meeste water opgenomen. Hun gewicht neemt dus toe. Het juiste antwoord is dus: A (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 8 De bloed-hersenbarrière 8 Doordat de osmotische waarde stijgt, krimpen de endotheelcellen en worden de openingen tussen de cellen groter (1 punt). Door de continue aanvoer van vers bloed / de afvoer van mannitolbevattend bloed daalt de osmotische waarde snel, waardoor de endotheelcellen zich weer zullen strekken en de openingen weer kleiner worden (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 8 9 Methode 1: het conjugaat is klein, waardoor het gemakkelijk / snel opgenomen wordt (1 punt). Methode 2: via het liposoom kan veel van het geneesmiddel / kunnen verschillende geneesmiddelen tegelijk de cel in gebracht worden / het liposoom is geschikt voor polaire geneesmiddelen, die anders niet opgenomen zouden worden (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 7 Apoptose 10 In de tekst staat dat de aanmaak van GAPDH toeneemt als gevolg van de apoptose. Dit betekent dat in het antwoord een + teken moet staan van apoptose naar GAPDH. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 5 11 De stof heeft weinig / geen invloed op bestaande ziekteverschijnselen, want afgestorven hersencellen kunnen (in het algemeen) niet vervangen worden (1 punt). Het kan het verergeren van de ziekteverschijnselen (van de ziekte van Parkinson) wel voorkomen, doordat het verder afsterven van hersencellen geremd wordt (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 11 Uitgeverij Malmberg

12 Celcyclus 12 Het gaat in proces 1 om het replicatieproces en dit vindt niet plaats in de G0-fase. In deze fase vindt geen deling plaats en dus ook geen verdubbeling van chromosomen. Het juiste antwoord is dus: Proces 1 niet (1 punt). Het transcriptieproces (proces 2), de vorming van mrna uit DNA in de kern, vindt wel in de G0- fase plaats. In deze fase worden nieuwe eiwitten gemaakt. Het juiste antwoord is dus: Proces 2 wel (1 punt). THEMA 2 BASISSTOF 5 13 Tijdens de eerste 30 minuten blijven de chromosomen in dezelfde cel. Het DNA in de cel verandert dus niet. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 9 12 Uitgeverij Malmberg