1

NBO2013

Voorronde Biologie Olympiade 2013 voor de bovenbouw Tenzij anders vermeld, is er sprake van normale situaties en gezonde organismen.

Calorieën kwijtraken in cryosauna bij -190 oC

Wie wil dat niet: flink wat calorieën kwijtraken en ook nog worden verlost van een scala aan gezondheidsklachten? In de “omgekeerde” sauna, waarbij het lichaam zo’n 3 minuten wordt blootgesteld aan temperaturen van -190 oC kan dat. Je stapt daarvoor in een soort ton waar van onderaf stikstof in wordt gespoten. De kou trekt maximaal 2 millimeter het lichaam in, genoeg om de hersenen “te laten denken” dat het op de overlevingsstand moet. Daardoor, zo is de claim, wordt de doorbloeding bevorderd.

1 Welk gedeelte van het zenuwstelsel wordt geactiveerd en welke doorbloeding wordt bevorderd?

Geactiveerd zenuwstelsel Welke doorbloeding bevorderd

A orthosympaticus perifere

B orthosympaticus inwendige

C parasympathicus perifere

D parasympathicus inwendige

DNA bisschop Tutu in kaart gebracht

Aartsbisschop Tutu heeft zijn DNA-code openbaar gemaakt; die is nu via internet te raadplegen. Hij vindt het belangrijk dat ook Afrikanen kunnen profiteren van de genetische wetenschap. Tot nu toe was dat vooral iets voor de rijke westerse landen. Tegen ongelijkheid strijdt Tutu al zijn hele leven. Tegelijk met het DNA van Tutu publiceerden onderzoekers ook de erfelijke code van vier vertegenwoordigers van het San volk, ook wel bosjesmannen genoemd.

Met de verkregen informatie wordt het mogelijk om voor kwalen, zoals prostaatkanker en hoge bloeddruk, de verantwoordelijke afwijkingen in het DNA op te sporen.

Een bijkomende reden om het DNA van zwarte mensen onder de loep te nemen, is dat zij genetisch veruit de grootste diversiteit kennen. De vier bosjesmannen en Tutu, lid van een Bantu-stam, behoren tot de oudste evolutionaire lijnen van de mensheid.

2

NBO2013

Ze wonen in het zuiden van Afrika. Dat gebied wordt al twee miljoen jaar door mensen bevolkt, zegt een van de onderzoekers. Ze hebben een enorme genetische variatie. Uit ons werk blijkt dat twee bosjesmannen onderling sterker van elkaar verschillen dan een Europeaan en een Chinees.

De grote variatie maakt dat Afrikanen soms onverwacht reageren op medicijnen. Zo geven hiv-remmers extra bijwerkingen, waardoor veel Afrikanen met de therapie stoppen. Genetisch onderzoek kan helpen om voor hen betere medicijnen te ontwikkelen. In afbeelding 1 is een cladogram (afstammingsboom) weergegeven.

2 Op welke plek in dit cladogram wordt de bosjesman geplaatst? A op plek A B op plek B C op plek C D op plek D E op plek E F op plek F G op plek G H op plek H Een nadeel van de grote genetische diversiteit bij bosjesmannen en andere Afrikanen is de soms onverwachte reactie op bepaalde medicijnen. Een voordeel is dat bosjesmannen beter bestand zijn tegen veranderingen in hun leefomgeving.

3 Op welk niveau speelt dit voordeel? A op organismaal niveau B op populatie niveau C op soort niveau Bosjesmannen staan bekend om hun goede gehoor, vooral voor hoge tonen, zelfs als ze al wat ouder zijn. Onderzoekers vermoeden dat die eigenschap te danken is aan specifieke mutaties in twee genen die eerder met doofheid in verband zijn gebracht. Een ongunstige mutatie in die genen schakelt het gehoor uit, de gunstige mutaties bij bosjesmannen verscherpen het juist. De onderzoekers konden ook uit het DNA aflezen dat volwassen bosjesmannen nauwelijks melk verdragen. Ze missen het enzym lactase, dat nodig is om melksuiker af te breken. Drinken ze toch melk, dan krijgen ze buikpijn en diarree. De wetenschappers troffen ook mutaties aan die duiden op sterke botten en op een groot sprint- en spiervermogen. Een verandering in het DNA kan verschillende oorzaken hebben. Ange beweert dat dit kan door: I een afwijkende eiwitsynthese. II een afwijkende werking van een enzym. III UV-straling. IV het inademen van zware metalen.

4 Geef op je antwoordblad van elke bewering aan of deze wel juist is (omcirkel +) of niet juist is (omcirkel -).

3

NBO2013

Voor het gegeven dat volwassen bosjesmannen nauwelijks melk verdragen worden drie verklaringen geopperd: I Door mutatie van het gen voor lactase is het genproduct onwerkzaam geworden. II Het gen dat codeert voor lactase komt in darmcellen niet of nauwelijks tot expressie. III Na transcriptie van het lactase-gen vindt in de darmcellen geen translatie plaats.

5 VERVALLEN Geef op je antwoordblad van elke verklaring aan of deze mogelijk wel (omcirkel +) of niet juist

(omcirkel -) is. Blijkbaar komen er gunstige mutaties voor bij bosjesmannen die niet bij Europeanen voorkomen en andersom zijn er gunstige mutaties die wel bij Europeanen voorkomen en niet bij bosjesmannen. Hierover worden twee uitspraken gedaan:

I De mutaties hebben bij toeval plaatsgevonden in verschillende populaties in verschillende genen.

II De mutaties geven een selectief voordeel aan een populatie in het door hen bewoonde ecosysteem.

6 Welke van deze uitspraken is of zijn juist? A geen van beide B alleen I C alleen II D beide Bloeding bij planten

In de Verenigde Staten van Amerika en in Canada wint men, in het voorjaar als de knoppen uitlopen, sap van de suikeresdoorn (Acer saccharum). Het suikerrijke vocht wordt opgevangen in emmertjes en tot esdoornstroop verwerkt (afbeelding 1 en 2).

Een toerist koopt in de zomer van 2010 esdoornstroop die gemaakt is van sap dat in het voorjaar van 2010 is gewonnen.

7 Wanneer is de koolstof voor de suikermoleculen in deze stroop door fotosynthese vastgelegd? En via welke vaten is het vocht met de suikermoleculen naar buiten gestroomd?

koolstof vastgelegd in naar buiten gestroomd via

A voorjaar 2010 bastvaten

B voorjaar 2010 houtvaten

C 2009 bastvaten

D 2009 houtvaten

4

NBO2013

Aquaporines

In 1992 werd het membraaneiwit aquaporine-1 (AQP1) ontdekt. Dit eiwit functioneert exclusief als transportkanaal voor watermoleculen. Het AQP1-molecuul ligt ingebed in de dubbellaag van fosfolipiden en het bestaat uit vier sub-eenheden die ieder een apart waterkanaal vormen. (zie afbeelding 1)

Een eiwit heeft vier structuren: een Primaire , Secundaire, Tertiaire en een Quaternaire structuur. 8 Geef op het antwoordblad voor elke structuur aan of deze wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -)

essentieel is voor het functioneren van het aquaporine-1 (AQP1). Eerdere experimenten hebben de rol opgehelderd die deze kanaaleiwitten spelen bij het watertransport. Onderzoekers verwijderden de inhoud van rode bloedcellen, waarbij alleen structuren overbleven bestaande uit plasmamembranen: deze cellen worden rode bloedcelfantomen genoemd. Deze fantomen werden gevuld met oplossingen die radioactief gelabeld water bevatten. Vervolgens werden ze geplaatst in een isotonische of een hypertonische oplossing. Daarna werd in beide oplossingen de snelheid (in relatieve eenheden) bepaald waarmee de radioactief gelabelde watermoleculen zich naar buiten de cel verplaatsten. Dit gebeurde zowel vóór als na een behandeling die AQP1 inactief maakt. Uit de resultaten, weergegeven in de tabel, concludeerden de onderzoekers dat het zeer snelle watertransport uit de cel plaatsvond door de AQP1-kanalen.

Snelheid waarmee het radioactief gelabeld water zich naar buiten de cel beweegt

(relatieve eenheden per sec.)

Externe oplossing Actief AQP1 Inactief AQP1

Isotonisch 2,5 1,0

Hypertonisch 20,0 1,8

9 Wat is de procentuele toename van de snelheid van het watertransport tussen actief en inactief

AQP1? Vul in op het antwoordblad en rond af op een geheel getal.

5

NBO2013

ATP-herkomst in de fotosynthese

Bladschijfjes van een plant, waaruit zetmeel verwijderd is, worden gebracht in zuiver water. Een ander deel van deze bladschijfjes wordt gebracht in een oplossing met glucose. Vervolgens worden de bladschijfjes uit zuiver water en die uit de glucose-oplossing elk verdeeld in twee gelijke hoeveelheden. De ene helft wordt gebracht in een ruimte gevuld met lucht die verrijkt is met CO2. De andere helft wordt gebracht in een ruimte gevuld met N2 die verrijkt is met CO2. De bladschijfjes worden gedurende 24 uur onder deze condities gehouden bij een temperatuur van 20 oC. Tijdens deze 24 uur wordt de helft van de bladschijfjes belicht en de ander helft wordt niet belicht (donker). Na deze 24 uur werden de bladschijfjes getest op de aanwezigheid van zetmeel. De resultaten hiervan zijn weergegeven in de onderstaande tabel.

Glucose Water

In lucht verrijkt met CO2

In N2 verrijkt met CO2

In lucht verrijkt met CO2

In N2 verrijkt met CO2

Licht + (1) + (2) + (3) + (4)

Donker + (5) - - -

+ = zetmeel - = geen zetmeel Voor de aanmaak van zetmeel is energie nodig in de vorm van ATP. De benodigde ATP hiervoor kan afkomstig zijn uit de volgende twee metabolische processen:

P De aerobe dissimilatie van glucose Q De fotofosforylering (de vorming van ATP tijdens de lichtreactie)

De bladschijfjes waarbij de aanwezigheid van zetmeel werd geconstateerd zijn in de tabel op de vorige bladzijde aangegeven met de nummers 1 t/m 5. Vijf leerlingen hebben in de onderstaande tabel voor de bladschijfjes 1, 3 en 5 ingevuld of de ATP, benodigd voor zetmeelvorming, afkomstig is van alleen metabolisch proces P, van alleen Q of van beide.

Bladschijfjes

1

Bladschijfjes

3

Bladschijfjes

5

Leerling 1 P en Q Q P

Leerling 2 P P en Q P

Leerling 3 P P P en Q

Leerling 4 Q Q P

Leerling 5 P Q P

10 Welke leerling heeft de tabel juist ingevuld?

Omcirkel het nummer op het antwoordblad.

6

NBO2013

Afbeelding 1 is een schematische weergave van een cel van de bladschijfjes. Enkele organellen in deze cel zijn weergegeven met de letters P, Q, R en S. In afbeelding 2 is schematisch een reactieketen weergegeven zoals deze voorkomt in de cellen van de bladschijfjes.

11 Geef voor ieder van de organellen P t/m S op het antwoordblad aan of de in afbeelding 2 getoonde reactieketen er wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -) in voorkomt. Innovatief muggen wegvangen Zelf alle broedplaatsen van muggen opsporen is heel lastig. We laten de muggen dat werk liever zelf doen. Eigenlijk gebruiken we ze om hun eigen nakomelingen te doden, vertelt Marit Farenhorst. De medisch entomoloog van het Wageningse bedrijf In2Care toont vol trots het prototype van de muggenval, speciaal ontwikkeld voor het bestrijden van de mug Aedes aegypti. Deze muggensoort staat in de tropen en subtropen bekend als de overbrenger van gevreesde infectieziekten zoals knokkelkoorts, gele koorts en van het chikungunya-virus. De In2Trap (zie verderop afbeelding 1) ziet er op het eerste oog ongeveer uit als een simpele stapelbare bloempot van pvc. Het is echter een geavanceerd product. We weten dat de muggenvrouwtjes graag hun eitjes afzetten in kleine donkere waterreservoirs. Daar zijn de vorm en de omvang van de val op afgestemd; we imiteren de ideale broedplaats. Daarbij is de wand glad, want daar houden deze muggen niet van. Zo landen ze op de drijvende ring die bepoederd is met schimmelsporen, legt Farenhorst uit. De vallen zijn bovendien voorzien van een dispenser die geurstof verspreidt om selectief ‘denguemuggen’ te lokken en op het wateroppervlak ligt een laagje olie om de verdamping minimaal te houden. In de val gelegde eitjes zijn ten dode opgeschreven, omdat de larven in aanraking komen met een in het water opgeloste groeiremmer. Zo wordt de ontwikkeling van de larven in de kiem gesmoord. De moedermug brengt de groeiremmer bovendien zelf naar andere broedplaatsen, wat de aanwas van muggen ook daar decimeert. Daarna gaat ze zelf dood door besmetting met schimmelsporen die ook in de val zitten”, aldus Farenhorst.

12 Op welk gedragssysteem van deze muggensoort is het ontwerp afgesteld? A baltsgedrag B foerageergedrag C territoriumgedrag D voortplantingsgedrag

7

NBO2013

Naast een aantal toegevoegde biotische factoren, is er bij het ontwerpen van deze muggenval ook rekening gehouden met abiotische factoren.

13 Met welke abiotische factor hebben de ontwerpers van deze val rekening gehouden? A chikungunya-virus B licht C pH D schimmelsporen E temperatuur Het ontwerp van de muggenval bevat een aantal onderdelen: a t/m e (zie afbeelding 1).

14 In haar uitleg noemt Marit Farenhorst de onderdelen die invloed hebben op A. aegypti. Geef op je antwoordblad voor de onderdelen a t/m d aan of de invloed die Marit Farenhost noemt, een

- stimulerend/positief (omcirkel +), - remmend/negatief (omcirkel -) of - neutraal (omcirkel 0)

effect heeft op het gedrag en/of de ontwikkeling van A. aegypti. Hemochromatose Hemochromatose is een van de meest voorkomende erfelijke ziektes in Noord Europa. Deze ziekte erft recessief en autosomaal over en wordt gekenmerkt door een toenemende ophoping van ijzer in het lichaam. Dit wordt veroorzaakt door het niet functioneren van het eiwit HFE in de darmwand. Onder normale omstandigheden regelt dit eiwit de opname van ijzer in de darmwandcellen. In 90 % van de gevallen wordt hemochromatose veroorzaakt door een mutatie van het HFE-gen. Er zijn twee vormen van het HFE-gen: het normale HFE-allel en het gemuteerde HFE-allel, die respectievelijk coderen voor een normaal HFE-eiwit en een abnormaal HFE-eiwit. In afbeelding 1 is de nucleotidensequentie van beide HFE-allelen met elkaar vergeleken. De DNA-streng die is weergegeven is de DNA-streng die niet wordt gebruikt voor transcriptie.

De codering start vanaf nucleotide 834.

15 Geef de drieletterafkorting van het aminozuur dat in het abnormale HFE-eiwit wordt ingebouwd als gevolg van een mutatie in het HFE-allel.

8

NBO2013

Van drie kinderen uit een familie waarin hemochromatose voorkomt, wordt het genotype bepaald. Hiervoor wordt een restrictie enzym Rsa I gebruikt om DNA-fragmenten te verkrijgen die van elkaar gescheiden worden door middel van elektroforese. In afbeelding 2 is de DNA-sequentie en de plaats waar het Rsa I “knipt”, weergegeven.

Afbeelding 2

In afbeelding 3 is een deel weergegeven van een fragment van het normale HFE-allel en van het gemuteerde HFE-allel, bestaande uit 357 nucleotiden. De resterende sequentie is voor beide allelen gelijk en bevat geen knipplaats voor Rsa I. De koppelstreepjes stellen nucleotiden voor in het gemuteerde allel, die identiek zijn aan de nucleotiden in het normale allel.

16 Bepaal met behulp van afbeelding 2 en 3 voor het mutant allel het aantal fragmenten (omcirkel op het antwoordblad).

17 Noteer op het antwoordblad de lengte van het langste en van het kortste fragment in basenparen (bp) na hydrolyse met Rsa I.

In afbeelding 4 is een gedeelte weergegeven van een elektroforese-gel van de hydrolyseproducten van het fragment bestaande uit 357 nucleotiden, na behandeling met RSA I. De donkere banden op de gel zijn een weergave van de DNA-fragmenten van drie kinderen E1, E2 en E3. DNA-fragmenten kleiner dan 50 nucleotiden zijn niet zichtbaar op dit gedeelte van de gel.

Vier leerlingen hebben de zichtbare fragmenten 1, 2 en 3 uit de elektroforese-gel in afbeelding 4 gespecificeerd door ze in verband te brengen met het normale allel en het gemuteerde allel.

18 Welke leerling heeft dat op de juiste manier gedaan? Omcirkel het nummer op het antwoordblad.

Fragment 1 Fragment 2 Fragment 3

Leerling 1 84 113 244

Leerling 2 357 244 113

Leerling 3 244 113 84

Leerling 4 113 244 357

“Knip”plaats van Rsa I

9

NBO2013

Nobelprijs voor poortjes van de cel Robert Lefkowitz en Brian Kobilka kregen in 2012 de Nobelprijs voor de Scheikunde voor hun onderzoek naar de manier waarop celmembranen, via receptoren, biochemische signalen doorgeven naar de cel zelf.

Als een bepaald molecuul zich bindt aan een receptor zijn er voor dit molecuul de volgende mogelijkheden: I. Dit molecuul wordt via de receptor door het celmembraan naar

binnen gebracht. II Dit molecuul blijft buiten de celmembraan en de celmembraan

zelf zorgt aan de binnenzijde voor een vervolgreactie. III Dit molecuul wordt door de receptor soms doorgelaten en soms blijft het aan de buitenkant.

19 Geef op het antwoordblad aan welke mogelijkheden wel (omcirkel +) en welke niet (omcirkel -) waar zijn. Het optisch apparaat van het oog Doordat het optisch apparaat van het oog uit verschillende grensvlakken en media bestaat, spreekt men van een samengesteld optisch systeem. Lichtstralen die dit samengesteld optisch systeem binnendringen, worden bij de grensvlakken gebroken.

20 Hoeveel keer worden lichtstralen, afkomstig van een voorwerp op een afstand van 7 meter van het oog, gebroken voordat een scherp beeld op het netvlies wordt gevormd? A minder dan vijf keer B vijf keer C meer dan vijf keer In afbeelding 1 is een deel van het netvlies schematisch weergegeven.

21 Is dit een schematische afbeelding van de gele vlek of van een gebied naast de gele vlek? En met welke pijl wordt de lichtinval in het oog juist weergegeven?

Welke plek Juiste lichtinval geeft pijl

A gele vlek P

B gele vlek Q

C naast gele vlek P

D naast gele vlek Q

Bij een patiënt is een deel van het gezichtsveld van het linker- en van het rechteroog uitgevallen. In afbeelding 2 zijn de gezichtsvelden van beiden ogen van deze patiënt schematisch weergegeven. Afbeelding 2

10

NBO2013

Voor de uitval geven vier leerlingverpleegkundigen elk een verklaring. Bij deze patiënt is in beide ogen een beschadiging opgetreden van het I (José) linkerdeel II (Paula) rechterdeel Bij deze patiënt is de zenuwbaan beschadigd die impulsen van de ogen vervoert naar de III (Robin) linker hersenhelft IV (Yvonne) rechter hersenhelft

22 Wie van de vier geeft de meest waarschijnlijke verklaring? A José B Paula C Robin D Yvonne Werking van de nier In afbeelding 1 is het verband tussen de glucoseconcentratie in het bloedplasma en de glucoseresorptie in de nieren van een patiënt weergegeven. Bij een bepaalde patiënt is de glucoseconcentratie in het bloedplasma 25 mmol/L.

23 Hoeveel mmol glucose wordt door de nieren van deze patiënt per uur uitgescheiden? A 1 mmol B 3 mmol C 30 mmol D 60 mmol E 180 mmol

Vier beweringen ter verklaring van de verhoogde glucoseconcentratie in het bloedplasma zijn, dat bij deze patiënt:

I te veel glucagon aan het bloedplasma wordt afgegeven. II voldoende insuline aan het bloedplasma wordt afgegeven, maar de ruimtelijke structuur

van de receptoren voor insuline in de celmembranen van vorm is veranderd. III de afgifte van ADH aan het bloedplasma extra is

verhoogd. IV de afgifte van ADH aan het bloedplasma extra is

verlaagd. 24 Geef op je antwoordblad van elke beweringen aan of deze de

hoge glucoseconcentratie in het bloedplasma van deze patiënt wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -) kan verklaren.

25 Zie afbeelding 2. Welk deel van de nier(eenheid) zou de grootste schade oplopen als hoge bloeddruk de oorzaak van nierfalen zou zijn? Omcirkel de juiste letter (A, B, C of D) op het antwoordblad.

Afbeelding 2

11

NBO2013

Cystic Fibrosis

Symptomen van de aandoening CF (Cystic Fibrose of taaislijmziekte) zijn taai slijm in het ademhalingsstelsel en in het verteringsstelsel. Dit leidt tot veel complicaties. CF is een autosomale recessief overervende genetische aandoening. De afwijking wordt veroorzaakt door een defect in een eiwit dat het transport van chloride-ionen door de celmembraan regelt. Dit eiwit, dat CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) wordt genoemd, bevindt zich in de membranen van slijm producerende cellen. In 70% van de gevallen gaat het om een deletie van een fenylalanine-codon op positie 508 (ΔF508) van het gen. In West-Europa is 1 op de 32 inwoners drager van CF.

Een vrouw is zwanger. Zij weet niet of zij of haar partner drager zijn van de aandoening CF. 26 Op basis van bovenstaande gegevens is de kans dat hun kind CF zal hebben 1 op ....................

(vul in op het antwoordblad)

Om te onderzoeken of deze twee aanstaande ouders dragers zijn van CF, kunnen zij beiden een DNA-test ondergaan. Uit enkele wangslijmvliescellen wordt DNA geïsoleerd en vermenigvuldigd door PCR (Polymerase Chain Reactie). Hierbij worden de DNA-strengen van elkaar gescheiden door het DNA te verwarmen, waarna er met behulp van polymerase complementaire nieuwe ketens tegenaan gemaakt worden. Dit proces wordt veelvuldig herhaald. Het scheiden van de DNA-strengen wordt ook wel smelten genoemd.

27 Zet de volgende drie DNA-fragmenten op volgorde van laagste tot hoogste smelttemperatuur.

p 5’-AAGTTCTCTGAA-3’

3’-TTCAAGAGACTT-5’

q 5’-AGTCGTCAATGCGG-3’

3’-TCAGCAGTTACGCC-5’

r 5’-GGACCTCTCAGG-3’

3’-CCTGGAGAGTCC-5’

Noteer deze volgorde (gebruik de letters p, q en r) op je antwoordblad.

12

NBO2013

Veel cellen in het menselijk lichaam kunnen zich delen. Deze celdeling is strak geregisseerd en gebeurt volgens een bepaalde volgorde, waarin verschillende fasen te onderscheiden zijn. De fasen worden aangeduid met de letters G (gap), S (synthesis) en M (mitosis).

28 Welke van de onderstaande volgorden van de fases van de celcyclus is kenmerkend voor eukaryote cellen? A G1 – S – G2 – G0 – M B G1 – G0 – G2 – S – M C G1 – G0 – G1 – G2 – S – M D G1 – G0 – G1 – S – G2 – M

Over een cel in de G2 – fase wordt beweerd dat de homologe chromosomen I allemaal in het delingsvlak (equator) liggen. II naar hun respectievelijke polen zijn getrokken door de spoelfiguren. III nog niet zijn vermenigvuldigd. IV in haploïde toestand (n) zijn.

29 Geef op je antwoordblad van elke uitspraak aan of deze wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -) juist is.

30 Hoeveel chromatiden zijn aanwezig in een menselijke lichaamscel in de G2-fase? Noteer het aantal op het antwoordblad.

Een CF-patiënte mist in het CFTR-eiwit het 508ste aminozuur fenylalanine. 31 Is met een DNA-test van een huidcel te zien dat deze patiënt CF heeft?

Zo ja, in welk deel van het DNA? A Ja, in een intron B Ja, in een exon C Nee, een huidcel is daarvoor niet geschikt

32 Welke codons kunnen bij gezonde mensen op de 508ste plaats in de coderende streng van het CFTR-gen aanwezig zijn? Noteer de letters op het antwoordblad.

Cavia’s

In bovenstaande stamboom, getekend door een cavialiefhebber, is te zien dat al zijn cavia’s een zwarte vacht hebben op één na, een wit caviavrouwtje. Vrouwtje II-4 heeft hij gekregen van een fokker die de garantie gaf dat het diertje homozygoot dominant is voor vachtkleur.

33 Als de eigenaar cavia III-1 kruist met cavia III-2, dan is de kans op een wit vrouwtje 1 op …….…. Vul in op het antwoordblad.

13

NBO2013

Olifanten en neushoorns in Australië? In de Volkskrant stond in februari 2012 een artikel over het mogelijk inzetten van twee grote Afrikaanse grazers in Australië. Lees het krantenartikel. Een aantal ecologische vraagstukken moet onderzocht worden voordat de olifanten en de neushoorns kunnen worden ingezet.

34 Geef aan op het antwoordblad welke van de volgende acht onderzoeksvragen in dit verband wel (omcirkel +) en welke niet (omcirkel -) relevant zijn. I Hebben de olifanten en de neushoorns een voorkeur voor gambagras boven de inheemse

Australische vegetatie? II Kunnen de olifanten en de neushoorns in Australië naast elkaar in hetzelfde gebied leven? III Wat zijn mogelijke beheersmaatregelen als de populaties van de olifanten en de neushoorns te

groot worden? IV Wat is de draagkracht van het gebied voor de olifanten en de neushoorns? V Kunnen de olifanten en de neushoorns overleven op alleen gambagras? VI Zijn er inheemse parasieten die gevaarlijk kunnen zijn voor de olifanten en de neushoorns? VII Kunnen de olifanten en de neushoorns zonder mutualisten, zoals de Afrikaanse ossenpikkers

(vogels die de harde huid vrijmaken van parasieten), gezond blijven? VIII Kunnen de uitwerpselen van de olifanten en de neushoorns door Australische reducenten

verteerd worden?

14

NBO2013

In het verleden zijn veel verschillende organismen in een voor deze organismen vreemd ecosysteem beland.

35 In welke van de volgende situaties was op voorhand te bedenken dat de introductie van het organisme een negatief effect zou kunnen hebben op het totale ecosysteem? A Het invoeren van schapen in Nieuw Zeeland voor de productie van wol. B Het inzetten van een specifieke parasiet om Amerikaanse Diabrotica-kevers in Europa te

bestrijden. C Het uitzetten van - alleen op waterhyacint overlevende - snuitkevers om de groei van de

geïmporteerde alles overwoekerende waterhyacint in te dammen. D Het loslaten van Zuid-Amerikaanse reuzenpadden om insectenplagen in suikerrietvelden in

Australië te onderdrukken. Wachten met klem op navelstreng

Volgens Zweeds onderzoek is het beter voor de gezondheid van pasgeborenen om de navelstreng na de geboorte niet meteen af te klemmen. Als een paar minuten zou worden gewacht, zou het kind een kleinere kans hebben op bloedarmoede in de weken na de bevalling. In de tabel staat een aantal bloedeiwitten met een opmerking over de functie of de vorming.

nr. bloedeiwit opmerking

I hemoglobine verantwoordelijk voor het transport van zuurstof en koolstofdioxide

II ferritine zorgt voor de binding van ijzerionen bij de opslag in de lever en het beenmerg

III albumine transporteiwit van o.a. vitaminen en mineralen, vetzuren, bilirubine, geneesmiddelen; reguleert osmotische waarde

IV transferrine transporteiwit dat verantwoordelijk is voor het transport van ijzerionen

V α- en β-globuline transporteiwit van diverse metaalionen en vitamines

VI γ- globuline antistof

VII fibrinogeen speelt een rol bij bloedstolling

VIII bilirubine ontstaat bij afbraak rode bloedcellen

Om te onderzoeken of er sprake is van bloedarmoede kan de concentratie van bloedeiwitten bepaald worden.

36 Geef op het antwoordblad aan welke vier eiwitten in dit verband wel (omcirkel +) en welke vier in dit verband niet (omcirkel -) relevant zijn. In het vroege embryo wordt de eerste ontwikkeling van bloedcellen waargenomen in de dooierzak vanaf achttien dagen na de bevruchting. Hier is de bloedaanmaak beperkt tot de aanmaak van rode bloedcellen, omdat in dit ontwikkelingsstadium andere bloedcellen niet nodig zijn. De uiteindelijke plaats voor de bloedaanmaak bevindt zich in het beenmerg. Bij een volwassene vindt de bloedaanmaak vooral plaats in het beenmerg van het dijbeen, bekkenwervels, ribben en schedel.

De plaats van vorming van bepaalde typen bloedcellen en hun activiteit verandert naarmate het embryo ouder wordt. Ook in het lichaam van volwassenen is er een migratie in het ontstaansproces van bepaalde typen bloedcellen.

15

NBO2013

Vier cellen zijn: 1 lymfoïde stamcel 2 B-lymfocyt 3 T-lymfocyt 4 myeloïde stamcel

En vier migratieroutes bij volwassenen zijn: a blijft in beenmerg b rijpe cel gaat van beenmerg naar bloed c rijpt in thymus en gaat dan naar lymfatisch weefsel d rijpt in beenmerg en gaat dan naar lymfatisch weefsel

37 Noteer op je antwoordblad achter het nummer van elke cel de letter van de juiste migratieroute.

Suikerrietplantage in plaats van tropisch regenwoud

Het areaal voor suikerrietplantages groeit de laatste tijd explosief, ten koste van andere landbouwgewassen en het tropisch regenwoud. Suikerriet is een belangrijke bron van de 'groene' brandstof bio-ethanol. Over de term 'groene energie' kan worden gediscussieerd: bio-ethanol werkt ontbossing in de hand, er is een reductie in CO2-uitstoot van 40 - 60% (afhankelijk van de grondstof) in vergelijking met benzine, maar de verbrandingswaarde is 32% lager dan die van benzine, waardoor je met 1 liter 32% minder ver kunt rijden. Bovendien gaat er, net als bij aardolieproducten, veel energie verloren bij het vervoer van bio-ethanol. Ondanks bovenstaande discussiepunten wordt er bij het gebruik van bio-ethanol toch gesproken van 'groene energie'. Enkele milieuactivisten onderbouwen dit met de volgende argumenten I bij verbranding levert ethanol per gram meer energie dan suikerriet II vervoer van bio-ethanol is goedkoper dan vervoer van benzine III per jaar levert het verbouwen van suikerriet meer biomassa dan een vergelijkbaar stuk

regenwoud 38 Geef op het antwoordblad voor I t/m III aan of het wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -) een

steekhoudend argument is. 39 Bio-ethanol wordt verkregen via microbiële fermentatie van suikers (o.a. uit suikerriet), doorgaans

met behulp van gisten. Hoeveel mol ATP wordt netto in een gistcel gevormd bij de omzetting van 1 mol glucose in ethanol?

16

NBO2013

Zwerfkatten

In het centrum van Rome bevindt zich het Forum Romanum, een omheind gebied van ongeveer 0,3 km2 met oude Romeinse resten. Er leven veel zwerfkatten, die gevoed worden door toeristen en dierenliefhebbers uit de buurt.

Een groep leerlingen doet, als praktische opdracht, onderzoek naar de verspreiding van de katten. Ze verdelen het Forum Romanum in 15 ongeveer gelijke stukken en drie uur lang tellen ze het aantal zwerfkatten. Ook noteren ze wat voor vacht (kort- of langharig; wit of niet wit) de katten hebben. De resultaten staan in tabel 1. De letters die de leerlingen gebruiken om de allelen voor vachtlengte en vachtkleur aan te geven staan in tabel 2.

Tabel 1 Vacht aantal Tabel 2 kenmerk Allel

Kortharig, wit 4 Kortharig L

Kortharig, niet wit 49 Langharig l

Langharig, wit 1 Wit W

Langharig, niet wit 10 Niet wit w

40 Bereken, gebruik makend van deze informatie, de (Hardy-Weinberg) percentages waarin de allelen

W en w voorkomen. Rond af op een geheel getal. In zijn verslag schrijft één van de leerlingen: De uitkomst van onze W/w berekening is niet erg betrouwbaar, want: I We zagen dat sommige katers territoriumgedrag vertonen. II We ontdekten dat sommige poezen veel op één plek bleven in plaats van rond te zwerven. III De grootte van de populatie is te klein. IV De katten zwerven, dus kunnen sommige katten in de drie uur dubbel zijn geteld.

41 Geef voor I t/m IV op het antwoordblad aan of het wel (omcirkel +) of niet (omcirkel -) een goede onderbouwing is voor de onbetrouwbaarheid in de uitkomst van de bij vraag 40 gemaakte (Hardy-Weinberg) berekening.

17

NBO2013

Tuimelaars en vissers

Tuimelaars (Tursiops truncatus) zijn dolfijnen die in alle zeeën en oceanen, behalve bij de polen, voorkomen. In de taxonomie (een indeling van de organismen) horen de tuimelaar en de mens beiden tot de eukaryoten. De eukaryoten worden weer onderverdeeld in groepen op verschillende niveaus in de taxonomie. Zo kennen we: I Afdeling II Familie III Geslacht IV Klasse V Orde

42 Omcirkel op het antwoordblad bij elk van de indelingsniveaus I t/m VI de + als mens en tuimelaar beide tot het betreffende indelingsniveau behoren. Omcirkel de – als dat niet het geval is.

Tuimelaars in het zuiden van Brazilië helpen vissers bij het vangen van vis. De dolfijnen hebben dit gedrag zelf ontwikkeld. Braziliaanse zeebiologen ontdekten dat de tuimelaars de vissen tot vlakbij de vissers bijeen drijven en daarna op het juiste moment een tik op het water geven. De vissers zien en horen dat en gooien dan direct hun netten uit. Doordat de vissen op dat moment niet snel weg kunnen, kunnen de dolfijnen makkelijk een vis te pakken krijgen. Zonder vissers in de buurt is dat lastiger.

43 Hoe heet de relatie tussen tuimelaar en visser? A Altruïsme B Commensalisme C Endosymbiose D Mutualisme E Parasitisme F Predatie Wilde bijen

Honingbijen (Apis mellifera) verzamelen nectar uit bloemen. De bijen scheiden het enzym invertase af om van koolhydraten in de nectar honing te maken. Invertase heeft dezelfde werking als sacharase.

44 Tot welke groep sachariden behoren de koolhydraten in de nectar? A Monosachariden B Disachariden C Polysachariden

Een honingbij die nectar heeft gevonden vertelt dit aan de andere bijen door een dans uit te voeren. De bij danst een acht-vormige figuur (zie afbeelding 1). Door de snelheid van de dans en de richting van de dans weten de andere bijen waar de nectar te vinden is. Hoe dat in z'n werk gaat valt af te lezen uit afbeelding 2 op de volgende blz.

18

NBO2013

Het voedsel staat op vier verschillende plaatsen ten opzichte van de bijenkorf. Het is 12.00 uur ‘s middags op een warme en zonnige dag.

Afbeelding 2

Hieronder zie je vier dansen die een honingbij kan maken.

45 Welke dans maakt een honingbij om 12.00 uur als zij uitlegt dat ten westen van de korf nectar te vinden is. Omcirkel de juiste letter op je antwoordblad. Normaal geeft domesticatie van dieren een vermindering van de genetische variatie doordat de dieren zich binnen een beperkte groep voortplanten. Maar is dat ook zo bij honingbijen die door imkers worden gehouden? De wilde honingbij is ontstaan in Afrika en heeft zich verspreid in onder andere Oost-Europa, West-Europa en Afrika. Canadese onderzoekers onderzochten de oorsprong van gedomesticeerde bijen die in Noord-Amerika en Europa door imkers worden gehouden. Hiervoor verzamelden de onderzoekers DNA van drie wilde populaties bijen en van bijen gehouden door imkers in Noord-Amerika en Europa. Voor elke bij werd bepaald welk deel van het DNA overeenkomt met typerend DNA van de drie wilde bijenvolken/populaties. Zie voor de resultaten het plaatje op de volgende blz.

19

NBO2013

Elk staafje geeft de samenstelling van het DNA weer van één werkster.

46 Welke bijen hebben volgens het plaatje de grootste genetische diversiteit, de wilde bijen of de bijen van de imkers? Of is er geen verschil? A De bijen van imkers B De wilde bijen C Er is geen verschil

EINDE

20

NBO2013

Antwoordsleutel

Nr Antwoord Max

score score

1 A B C D 2

2 A B C D E F G H 2

3 A B C 2

4 I + − II + of − III + − IV + −

4x1

5 vervallen

6 A B C D 2

7 A B C D 2

8 P + − S + − T + − Q + −

4x½

9 1011 % 2

10 Leerling: 1 2 3 4 5 3

11 P + − Q + − R + − S + −

4x½

12 A B C D 2

13 A B C D E 2

14 a + 0 − b + 0 − c + 0 − d + 0 −

4x½

15 Tyr (Tyrosine) 2

16 2 3 4 5 2

17 langste: 244 bp kortste: 29 bp

2x½

18 1 2 3 4 2

19 I + − II + − III + − 3x1

20 A B C 2

21 A B C D 2

22 A B C D 2

23 A B C D E 2

24 I + − II + − III + − IV + −

4x½

subtotaal 49

Nr Antwoord Max score

score

25 A B C D 2

26 1 op 4096 2

27 Volgorde: p - r - q - 2

28 A B C D 2

29 I + − II + − III + − IV + −

4x½

30 Aantal = 92 2

31 A B C 2

32 codon: TTC en TTT 2x1

33 1 op 24 3

34 I + − II + − III + − IV + − V + − VI + − VII + − VIII + −

8x½

35 A B C D 2

36 I + − II + − III + − IV + − V + − VI + − VII + − VIII + −

8x½

37 1 a 2 d 3 c 4 b 4x½

38 I + − II + − III + − 3x½

39 netto 2 mol ATP 2

40 W = 4 % w = 96 % 3

41 I + − II + − III + − IV + −

4x½

42 I + − II + − III + − IV + − V + −

5x½

43 A B C D E F 2

44 A B C 2

45 A B C D 3

46 A B C 2

subtotaal 51

totaal 100