Er wordt geëxperimenteerd met verschillende voedingsmedia. Aanvankelijk werd als medium een dierlijk bloedproduct gebruikt.

Transcriptie

1 Examentrainer Vragen Kweekvlees Volgens de FAO (Voedsel en Landbouw Organisatie van de Verenigde Naties) zal de wereldwijde vleesproductie de komende jaren verdubbelen. De veeteelt staat echter in de top drie van de veroorzakers van milieuproblemen. Wetenschappers van de universiteiten van Amsterdam, Utrecht en Eindhoven werken aan een mogelijk alternatief. Samen zijn ze erin geslaagd om kleine lapjes kweekvlees te produceren in het laboratorium. De basis van kweekvlees is spierweefsel afkomstig van een varken. Uit dit spierweefsel zijn inactieve cellen, de zogenoemde satellietcellen, geïsoleerd. Satellietcellen gaan normaliter delen wanneer de spier beschadigd is en vormen dan myoblasten die fuseren tot spiervezels. Voor de productie van kweekvlees zijn satellietcellen aangebracht op een netwerk van collageen en in een voedingsmedium geïncubeerd in een bioreactor. In theorie kan één satellietcel zich in de bioreactor zo vaak vermenigvuldigen dat in de vleesbehoefte van de hele wereldbevolking kan worden voorzien. De stukjes (spier)weefsel die nu geproduceerd worden, zijn echter nog klein en wit en missen de structuur van 'echt' vlees. Daardoor is het kweekvlees alleen geschikt voor het maken van bewerkte vleesproducten, zoals worst en hamburgers. Er wordt gezocht naar manieren om het weefsel een steviger structuur te geven, bijvoorbeeld door het te 'trainen'. Er wordt geëxperimenteerd met verschillende voedingsmedia. Aanvankelijk werd als medium een dierlijk bloedproduct gebruikt. 1 Welk bloedproduct is voor myoblasten het meest geschikt als voedingsmedium: volbloed, bloedplasma of bloedserum? A volbloed B bloedplasma C bloedserum In een krantenartikel wordt gesuggereerd dat je door het voedingsmedium aan te passen het kweekvlees een gezondere samenstelling kan geven dan gewoon vlees. Bepaalde vetzuren zouden dan bijvoorbeeld om gezondheidsredenen minder of niet aan het medium toegevoegd moeten worden. 2 Welk type vetzuren wordt dan weggelaten? Noem een voorbeeld van zo n vetzuur. 3 Leg uit dat aanpassen van het type vetzuren in het voedingsmedium geen grote gevolgen zal hebben voor de bouw van de cellen in het kweekvlees. Het kweekvlees dat in de bioreactor is gekweekt, mist de stevige structuur van de spieren van een geslacht dier, bijvoorbeeld in een kippenpoot. Aan de TU Eindhoven wordt hieraan gewerkt door het weefsel te 'trainen'. Door middel van stroomstootjes laten ze het weefsel samentrekken, waardoor het een echte spierstructuur krijgt. In afbeelding 1 zijn vier foto s van spierweefsels weergegeven. 1 Uitgeverij Malmberg

2 Afbeelding 1 4 Welke foto geeft een beeld van echt spiervlees uit een kippenpoot? A foto 1 B foto 2 C foto 3 D foto 4 De huidige vleesproductie heeft grote effecten op het milieu. De FAO heeft berekend dat de veeteelt verantwoordelijk is voor 18% van de antropogene broeikasgasemissie, gemeten in CO 2 -equivalenten. Het gaat om een aandeel van ongeveer 9% van de totale CO 2 -emissie, 37% van de CH 4 -emissie en 65% van de N 2 O-emissie. 1p 5 Leg uit waarom de koolstofdioxide die het vee zelf produceert geen netto toename van koolstofdioxide in de atmosfeer veroorzaakt. De totale uitstoot van methaan (CH 4 ) is wel grotendeels te wijten aan de uitstoot van vee zelf. Vooral runderen, die in hun enorme pens zeer vezelrijk plantaardig materiaal verteren, stoten veel methaan uit. 1p 6 Geef hiervoor een verklaring. Ook de N 2 O-emissie als gevolg van de veeteelt is groot. Met name de teelt van gewassen die als veevoer dienen, zorgt voor lachgasemissie. Hierbij spelen denitrificerende bacteriën een belangrijke rol. 1p 7 Waardoor zijn deze bacteriën vooral actief in de bodem van akkers waar voedingsgewassen geteeld worden? 2 Uitgeverij Malmberg

3 Energetisch gezien is de productie van vlees niet efficiënt. Het wereldwijde voedseltekort zou minder groot zijn wanneer iedereen enkel plantaardig voedsel zou eten. In afbeelding 2 is het energiestroomschema van een herbivoor zoogdier weergegeven. Afbeelding 2 Het energiestroomschema van het kweekvlees uit cellen van dit dier zal er anders uit zien: de P (productiviteit) is bij het kweekvlees groter. 8 Waardoor is de productiviteit van het kweekvlees, gemaakt van cellen van dit zoogdier, groter dan in het schema van afbeelding 2? A alleen door een kleinere A B alleen door een kleinere R C door een kleinere A en kleinere F D door een kleinere R en kleinere F Bron: examen vwo / (pilot). 3 Uitgeverij Malmberg

4 Aardappeleters Aardappeleters, zoals de Nederlanders, kunnen waarschijnlijk zetmeel beter verteren dan jagerverzamelaars zoals de Mbuti uit Centraal Afrika, die veel vlees, vis en fruit eten. Genetici en antropologen van de Arizona State University hebben hier een verklaring voor gevonden. Zetmeeleters hebben gemiddeld meer kopieën van het gen voor speekselamylase dan jagerverzamelaars. Meer kopieën kan betekenen dat de concentratie van amylase in het speeksel relatief hoog is. Het kopiëren van bepaalde genen zou dan een manier kunnen zijn waarop de mens in de loop van de tijd zich heeft aangepast aan de omgeving. Het aantal kopieën van het gen voor speekselamylase in het genoom is onderzocht bij een aantal volkeren. Daarbij is onderscheid gemaakt tussen volkeren die heel weinig zetmeel eten en volkeren die veel zetmeelrijke voedingsmiddelen gebruiken. De resultaten van het onderzoek zijn in afbeelding 3 weergegeven. Afbeelding 3 Op basis van de resultaten van het onderzoek worden twee beweringen gedaan over de toename van het aantal genkopieën voor speekselamylase bij bepaalde volkeren in de loop van de evolutie: 1. Deze toename wordt beïnvloed door geografische factoren, zoals het klimaat. 2. Deze toename wordt beïnvloed door het zetmeelgehalte van het voedselpakket. 9 Welke bewering is of welke beweringen zijn juist? A geen van beide B alleen 1 C alleen 2 D beide 4 Uitgeverij Malmberg

5 Het verband tussen het aantal genkopieën voor amylase (gelegen in chromosoom 1) en de concentratie van amylase in het speeksel is bij vijftig Amerikanen met Europese voorouders onderzocht. Het resultaat van dit onderzoek is weergegeven in afbeelding 4. Afbeelding 4 Blijkbaar kunnen diploïde cellen een oneven aantal genkopieën voor amylase bezitten. 1p 10 Geef hiervoor een verklaring. De afgifte van speekselamylase komt bij het eten meteen op gang. 11 Waardoor wordt de snelle afgifte van speekselamylase geregeld? A Zintuigcellen in de mond activeren het orthosympatisch zenuwstelsel. B Zintuigcellen in de mond activeren het parasympatisch zenuwstelsel. C De productie van gastrine leidt tot het activeren van het orthosympatisch zenuwstelsel. D De productie van gastrine leidt tot het activeren van het parasympatisch zenuwstelsel. Een klein deel van het afgegeven speekselamylase blijkt veertig minuten na afgifte in de dunne darm nog actief te zijn. Om hiervoor een verklaring te vinden, is onderzocht wat de invloed is van de ph op de activiteit van speekselamylase. In afbeelding 5 zijn de resultaten weergegeven: de activiteit van speekselamylase (als percentage van de oorspronkelijke activiteit) bij verschillende ph s. Afbeelding 5 5 Uitgeverij Malmberg

6 12 Waardoor wordt slechts een kleine hoeveelheid van de oorspronkelijk afgegeven hoeveelheid speekselamylase in de dunne darm aangetroffen? Geef een verklaring voor het gegeven dat het speekselamylase in de dunne darm actief is. Bron: examen vwo Geitenmelk In Nederland worden sinds het einde van de vorige eeuw steeds meer melkgeiten gehouden. Er is een grotere vraag ontstaan naar geitenmelk en geitenmelkproducten omdat ze wellicht gezonder zijn dan koemelkproducten. Hoewel het vetgehalte van geitenmelk iets hoger is, is de melk lichter verteerbaar dan koemelk. Dat wil zeggen dat het voedingsmiddel een korte verblijftijd in het darmkanaal heeft en snel kan worden opgenomen. Wanneer melk na het drinken in de maag komt, verandert de structuur: de eiwitten worden gedenatureerd en vormen vlokken. Geitenmelkeiwitten vormen in de maag een zachtere en lossere massa (het stremsel) dan koemelkeiwitten. De samenstelling van geitenmelk vertoont een grote overeenkomst met die van koemelk (zie tabel 1). Tabel 1 Samenstelling per 100 ml geitenmelk koemelk energie (kj) lactose (g) 4,2 4,6 eiwit (g) 3,7 3,3 vet (g) 3,9 3,6 calcium (mg) fosfor (mg) ijzer (mg) 0,05 0,06 kalium (mg) natrium (mg) vitamine A (μg) vitamine B1 (μg) vitamine B2 (μg) pantotheenzuur (μg) vitamine B6 (μg) biotine (μg) 3,9 3,5 foliumzuur (μg) 0,8 6,4 vitamine B12 (μg) 0,07 0,41 vitamine D (μg) 0,25 0,174 De voedingssamenstelling van melk, afkomstig van verschillende geitenboerderijen, wordt op verschillende tijdstippen bepaald. Dit levert wisselende resultaten op, ook al wordt dezelfde onderzoeksmethode op de juiste manier toegepast. 13 Geef twee omstandigheden die van invloed zijn op de samenstelling van voedingsstoffen van geitenmelk. Bij de vertering van melkproducten spelen endopeptidasen een rol. 14 Leg uit waardoor endopeptidasen eiwitten in geitenmelk sneller kunnen omzetten dan die in koemelk. Noem drie delen van het spijsverteringsstelsel waarin dit type enzymen werkzaam is. 6 Uitgeverij Malmberg

7 Iemand concludeert op basis van de gegevens in de tabel dat een vrouw die zwanger is beter geitenmelk kan gaan drinken in plaats van (dezelfde hoeveelheid) koemelk. 15 Geef twee argumenten waarom deze conclusie niet getrokken kan worden. Bron: examen vwo Uitgeverij Malmberg

8 Antwoorden en uitleg Kweekvlees 1 Bloedcellen leven in plasma. Daar halen ze hun voedingsstoffen uit. Om plasma te gebruiken moet het onstolbaar gemaakt zijn, dus omgezet zijn in serum. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). THEMA 2 BASISSTOF 5 2 Het gaat om verzadigde vetzuren (1 punt). Een juist voorbeeld van een verzadigd vetzuur is stearinezuur of palmitinezuur (1 punt). THEMA 1 BASISSTOF 1 3 Uit het antwoord moet blijken dat de bouw van de (spier)cellen vastgelegd is in het genotype/dna van deze cellen (1 punt). Door het aanbod aan voedingsstoffen te variëren, zal de samenstelling van de celbouwstoffen (membranen bijvoorbeeld) niet veranderen (1 punt). 4V THEMA 4 BASISSTOF 8 4 Foto 3 geeft het beeld van dwarsgestreept spierweefsel. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). 4V THEMA 2 BASISSTOF 4 5 Uit het antwoord moet blijken dat het plantaardig materiaal dat als voedsel dient een even grote hoeveelheid koolstofdioxide heeft vastgelegd bij de fotosynthese als vrijkomt bij de verbranding (1 punt). 5V THEMA 4 BASISSTOF 4 6 De bacteriën in de pens breken het plantaardig materiaal onder anaerobe omstandigheden af (waarbij methaan ontstaat) (1 punt). THEMA 1 BASISSTOF 6 7 Bij de teelt van veevoergewassen wordt de bodem bemest, waardoor deze nitraatrijk wordt. De denitrificerende bacteriën zetten dit nitraat weer om (1 punt). 5V THEMA 3 BASISSTOF 3 8 Er gaan minder organische stoffen verloren door een kleiner verlies door verbranding en minder ontlasting. Het juiste antwoord is dus: D (2 punten). 4V THEMA 6 BASISSTOF 6 8 Uitgeverij Malmberg

9 Aardappeleters 9 Bij een hoger gehalte aan zetmeel in het voedsel zijn personen met meer amylase in het voordeel, dus met meer genkopieën voor dit enzym. Hun overlevingskansen zijn groter, want verteerd zetmeel levert glucose op dat bij verbranding energie oplevert. Het juiste antwoord is dus: C (2 punten). 4V THEMA 5 BASISSTOF 1 10 De twee chromosomen kunnen een verschillend aantal genkopieën hebben (dat opgeteld een oneven aantal is) (1 punt). 4V THEMA 4 BASISSTOF 3 11 Voedsel prikkelt de mondzintuigen om meer speeksel af te geven. Amylase bevordert de vertering. Dit is onder andere de taak van het parasympatische zenuwstelsel. Gastrine is een hormoon dat alleen in de maag werkzaam is. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). THEMA 1 BASISSTOF 6 12 Een grote hoeveelheid van het speekselamylase is in de maag afgebroken/verteerd (door pepsine) (1 punt). In de dunne darm is/wordt het (niet-verteerde deel) actief door de geschikte/verhoogde ph. / In de dunne darm is een deel van het opgenomen zetmeel (blijkbaar) nog niet verteerd (1 punt). THEMA 1 BASISSTOF 6 Geitenmelk 13 Voorbeelden van juiste omstandigheden zijn: tijd na de geboorte van de jongen; voeding van de geit; gezondheid van de geit; tijd van het jaar. (Per juiste omstandigheid 1 punt.) THEMA 1 BASISSTOF 1 14 Door de minder compacte structuur van het stremsel (dringen endopeptidasen beter door en) wordt een enzymsubstraatcomplex sneller gevormd (1 punt). De enzymen zijn werkzaam in de maag, de twaalfvingerige darm en in de dunne darm (1 punt). THEMA 1 BASISSTOF 6 9 Uitgeverij Malmberg

10 15 Voorbeelden van juiste argumenten: Je weet niet in welke verhouding de zwangere vrouw bepaalde voedingsstoffen (die in melk zitten) nodig heeft. Geitenmelk bevat beduidend minder foliumzuur, en opname daarvan wordt bij zwangere vrouwen (in de vroege zwangerschap) aanbevolen. De voedingsstoffen die in koemelk naar verhouding minder voorkomen, kunnen ook in andere producten die ze eet voorkomen. Het verschil in calcium- en fosforgehalte, nodig voor de opbouw van de botten van de baby, is erg klein. In geitenmelk zit in vergelijking met koemelk wat minder van bepaalde vitaminen, en die zijn misschien wel heel belangrijk voor de ontwikkeling van het embryo. (Per juist argument 1 punt.) THEMA 1 BASISSTOF 1 10 Uitgeverij Malmberg