# Eindexamen Biologie VWO 2013 tijdvak 2

> Openbaar eindexamen. Bekijk en oefen het examen: https://slimmeexamens.nl/examens/vwo/biologie/2013/tijdvak-2

## Vragen in dit examen

### Vraag 1 – Opgave 2

### Vraag 2 – Opgave 2

### Vraag 3 – Opgave 2

### Vraag 4 – Opgave 1

### Vraag 5 – Opgave 2

### Vraag 6 – Opgave 2

### Vraag 7 – Opgave 1

### Vraag 8 – Opgave 2

### Vraag 9 – Opgave 1

### Vraag 10 – Opgave 1

### Vraag 11 – Opgave 1

### Vraag 12 – Opgave 1

### Vraag 13 – Opgave 1

### Vraag 14 – Opgave 1

### Vraag 15 – Opgave 2

### Vraag 16 – Opgave 1

### Vraag 17 – Opgave 1

### Vraag 18 – Opgave 2

### Vraag 19 – Opgave 1

### Vraag 20 – Opgave 1

### Vraag 21 – Opgave 2

### Vraag 22 – Opgave 1

### Vraag 23 – Opgave 2

### Vraag 24 – Opgave 2

### Vraag 25 – Opgave 1

### Vraag 26 – Opgave 1

### Vraag 27 – Opgave 2

### Vraag 28 – Opgave 1

### Vraag 29 – Opgave 1

### Vraag 30 – Opgave 1

### Vraag 31 – Opgave 2

### Vraag 32 – Opgave 2

### Vraag 33 – Opgave 1

### Vraag 34 – Opgave 2

### Vraag 35 – Opgave 1

### Vraag 36 – Opgave 2

### Vraag 37 – Opgave 2

### Vraag 38 – Opgave 2

## Opgaven (tekst van het examen)

### Pagina 1

Examen VWO
2013
tijdvak 2
woensdag 19 juni
13.30 - 16.30 uur
biologie
Dit examen bestaat uit 37 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 75 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord
kunnen worden.
Als bij een open vraag een verklaring, uitleg of berekening ge-
vraagd wordt, worden
aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg of
berekening ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee
redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
VW-1018-a-13-2-0

### Pagina 2

Tenzij anders vermeld, is er sprake van normale situaties en gezonde organismen.
Osteoporose: voorkomen is beter dan breken

Wil je er zeker van zijn dat je op latere leeftijd niet al te breekbaar bent, dan kun je daar nu al aan werken. Voldoende calcium in je voedsel, zonlicht en lichaamsbeweging in je jeugdjaren zijn belangrijke factoren om osteoporose (botontkalking) op latere leeftijd grotendeels te voorkomen.

Bij osteoporose verliezen de botten botmassa (mineralen), met als gevolg dat ze broos worden. Daar merk je in het begin niets van. Je kunt al 30% van je botmassa verloren hebben op het moment dat je ‘zomaar’ een bot breekt. In afbeelding 1 is de vermindering van de botmassa door osteoporose in een wervel te zien.

afbeelding 1
[FIGUUR: Afbeelding 1 toont twee beelden van botweefsel. Het linker beeld toont een ruggenwervel met een uitvergroot gedeelte. Het uitvergrote gedeelte toont botweefsel. Het rechter beeld toont twee vergrote foto's van botweefsel. De bovenste foto toont 'normaal botweefsel' met dichte, compacte structuren. De onderste foto toont 'ontkalkt botweefsel' met veel grotere openingen en een schaarser netwerk van botbalkjes.]
1 normaal botweefsel
2 ontkalkt botweefsel

Mensen met osteoporose hebben een vergrote kans op botbreuken en worden langzaam kleiner.
1p 1 Waardoor worden mensen als gevolg van osteoporose kleiner?

Sommige beenderen, zoals de<bos>beenderen, bestaan voornamelijk uit compact been. In de beenderen van de ledematen zit een laag compact been rond een kern van sponsachtig been.
In het sponsachtig been kunnen, vooral in de ledematen, relatief compactere ‘beenbalkjes’ in bepaalde richtingen voorkomen.
3p 2 – Leg uit wat het voordeel is van de typische opbouw van pijpbeenderen waarin sponsachtig been omgeven is door compact been.
– Wat is het belang van beenbalkjes in bepaalde richtingen in de botten van de ledematen?

VW-1018-a-13-2-o 2 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 3

Onze botten bestaan voor 35% uit bindweefsel en beenweefsel. De
overige 65% bestaat uit mineralen, voornamelijk hydroxyapatiet
$Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2$, aangevuld met onder meer magnesium, natrium en
fluoride. Ongeveer 1 kilogram calcium is verwerkt in botten en tanden.
Daarnaast bevindt zich ongeveer 1 gram calcium in het inwendige milieu.
Deze calcium vervult een belangrijke rol bij allerlei processen in het
lichaam. Vandaar dat de concentratie $Ca^{2+}$ in het bloedplasma goed
gereguleerd moet worden.

In afbeelding 2 is een deel van de calciumhomeostase in het menselijk
lichaam schematisch weergegeven.

afbeelding 2

[FIGUUR: Schema van calciumhomeostase. Het schema toont de bijschildklier die PTH afgeeft, invloed op botten via osteoclasten, nieren (Ca2+ resorptie, fosfaat resorptie, activatie vitamine D) en darmen (Ca2+ resorptie). Er zijn pijlen met plus- en mintekens die de processen aangeven en hoe ze de Ca2+-concentratie in het bloedplasma beïnvloeden.]

2p 3 Leg aan de hand van dit schema uit of er sprake is van een positieve of
van een negatieve terugkoppeling in de regeling van de $Ca^{2+}$-concentratie
in het bloed.

VW-1018-a-13-2-o 3 / 19 lees verder

### Pagina 4

Via de nieren wordt calcium uitgescheiden (zie tabel 1).

tabel 1
[FIGUUR: Tabel met stoffen en hun concentraties in voorurine en urine, en de clearance ratio. Stoffen zijn Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, H2PO4- + HPO4 2-, SO4 2-, glucose, ureum. Kolommen zijn stof, voorurine (125 mL min-1) concentratie (mmol L-1), urine (1 mL min-1) concentratie (mmol L-1), clearance (urine)/(voorurine).]

Uit de vergelijking van de samenstelling van voorurine en urine blijkt dat ook veel calcium wordt geresorbeerd.
2p 4 Geef de berekening of de redenering waaruit dat blijkt.

Er worden drie typen been-cellen onderscheiden in levend been.
1 Osteoblasten: cellen die extracellulair nieuwe botmassa aanmaken.
2 Osteocyten: osteoblasten die ingemetseld zijn in de botmassa.
3 Osteoclasten: veelkernige reuzencellen met uitlopers die botmassa afbreken.
Osteoclasten scheiden protonen ($H^+$) en proteasen af om botmateriaal af te breken.

2p 5 Welke component van het bot wordt door proteasen aangetast? En wat is het gevolg voor de stevigheid van het desbetreffende bot?

[FIGUUR: Tabel met twee kolommen: component van het bot en gevolg voor de stevigheid. Rijen A, B, C, D.]
component van het bot | gevolg voor de stevigheid
---|---
A bindweefsel | bot wordt broos
B bindweefsel | bot wordt buigzaam
C hydroxyapatiet | bot wordt broos
D hydroxyapatiet | bot wordt buigzaam

VW-1018-a-13-2-o 4 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 5

In een experiment werd bij vrouwen van verschillende leeftijden de
mineralendichtheid van bepaalde botten bepaald. De frequentie-
verdelingen zijn weergegeven in afbeelding 3.

afbeelding 3
[FIGUUR: Grafiek met op de y-as "relatieve aantal vrouwen" en op de x-as "afwijking mineralendichtheid bot t.o.v. jong volwassene (30-40 jr)". De grafiek toont vier curven, elk voor een leeftijdsgroep: 50-59, 60-69, 70-79 en 80+. De curven lijken op normale verdelingen, waarbij de piek steeds naar rechts (lagere mineralendichtheid) verschuift met toenemende leeftijd.]
→ afwijking mineralendichtheid bot
t.o.v. jong volwassene (30-40 jr)

De diagnose osteoporose wordt toegekend bij een score van -2,5 of lager.

Over de gegevens in afbeelding 3 worden twee uitspraken gedaan.
1 Van de vrouwen tussen de 60 en 69 jaar heeft ongeveer een kwart
osteoporose.
2 Vanaf de leeftijd van 50 jaar neemt het aandeel vrouwen van een
bepaalde leeftijd met osteoporose lineair toe.
2p 6 Welke van deze uitspraken is of welke zijn uit de gegevens in afbeelding 3
af te leiden?
A geen van beide
B alleen 1
C alleen 2
D beide

VW-1018-a-13-2-o 5 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 6

Biologische landbouw en bodemschimmels

Aan landbouwgrond kunnen schimmelsporen worden toegevoegd om de
bodem voedselrijker te maken. Deze methode wordt vooral bij biologische
akkerbouw gebruikt, om uitspoeling van meststoffen tegen te gaan. Er is
onderzocht welke soort schimmel de boer het beste kan gebruiken.

Mycorrhiza is een symbiose tussen schimmels en planten.
Endomycorrhiza schimmels dringen zelfs de wortels van planten binnen.
Door de uitstulpingen van de schimmel kunnen stoffen met de plant
uitgewisseld worden. De afbeelding toont de verplaatsing van
verschillende stoffen in een endomycorrhiza schimmel en de wortel van
een plant.

[FIGUUR: Diagram dat de uitwisseling van stoffen tussen een plantenwortel en een endomycorrhiza schimmel weergeeft. De plant levert monosachariden, hexose, glycerol, zetmeel en vet aan de schimmel. De schimmel levert chitin, nitraat (NO3), ammonium (NH4+), glutamine (Gln), arginine (Arg), aminozuur, fosfaat en transporter-eiwit aan de plant. De schimmel neemt ook stoffen op uit de bodem.]

1p 7 Endomycorrhiza schimmels zijn heterotroof.
Wat houdt dat in?

4p 8 De endomycorrhiza schimmel heeft een mutualistische relatie met zijn
gastheerplant. Dat blijkt uit de uitwisseling van stoffen in de afbeelding.
- Noem een stof die de plant opneemt uit de schimmel en licht toe
waarvoor deze stof wordt gebruikt in de plant.
- Noem een stof die de schimmel opneemt uit de plant en licht toe
waarvoor deze stof wordt gebruikt in de schimmel.

VW-1018-a-13-2-o 6 / 19 lees verder

### Pagina 7

Saprotrofe schimmels hebben een andere rol in de stikstofkringloop dan
mycorrhiza. Saprotrofe schimmels leven van organische stof uit resten
van organismen en leveren een belangrijke bijdrage aan de
ammonificatie.

Saprotrofe schimmels en endomycorrhiza hebben beide overeenkomsten
met bepaalde groepen bodembacteriën.
2p 9 Welke groepen bodembacteriën zijn dat?

sapprotrofe schimmels endomycorrhiza
A denitrificerende bacteriën nitrificerende bacteriën
B denitrificerende bacteriën knolletjesbacteriën
C rottingsbacteriën
nitrificerende bacteriën
D rottingsbacteriën
knolletjesbacteriën

Als boeren de uitspoeling uit hun landbouwgronden willen verminderen
door de bodem te verrijken met schimmels, maakt het uit van welk type
schimmels ze sporen uitstrooien.
2p 10 Kan de boer om uitspoelen tegen te gaan het beste kiezen voor saprotrofe
schimmels of voor (endo)mycorrhiza schimmels, of zijn beide geschikt?
A alleen saprotrofe schimmels zijn geschikt
B alleen (endo)mycorrhiza schimmels zijn geschikt
C beide zijn geschikt

Uitspoeling van meststoffen vanuit landbouwgronden kan leiden tot
verminderde biodiversiteit in omringende natuurgebieden.
Hiervoor worden twee verklaringen gegeven:
1 Door uitspoeling zullen omringende natuurgebieden te maken krijgen
met eutrofiëring, waardoor bepaalde planten de overhand kunnen
krijgen;
2 De concurrentiepositie van bepaalde planten in het natuurgebied
vermindert als er inspoeling van stikstof of fosfaat plaatsvindt.
2p 11 Welke van deze verklaringen is of welke zijn juist?
A geen van beide
B alleen 1
C alleen 2
D beide

VW-1018-a-13-2-o 7 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 8

Foliumzuurverrijking bemoeilijkt diagnose zenuwbeschadiging

Het Voedingscentrum adviseert om gevarieerd te eten om voldoende
vitamines binnen te krijgen. Voor vrouwen die zwanger willen worden,
wordt een supplement foliumzuur (vitamine B11) aanbevolen. Door extra
foliumzuurinname kan echter de diagnose van een zenuwbeschadiging
als gevolg van een vitamine B12-tekort bemoeilijkt worden.

De van foliumzuur afgeleide stof tetrahydrofolaat is nodig voor de
aanmaak van DNA en RNA in delende cellen, zoals de bloedcelvormende
stamcellen in het beenmerg. Vitamine B12 is als co-factor van methionine-
synthase (MS-B12 complex) in de lever betrokken bij de vorming van
methionine, dat onder andere nodig is voor de vorming van myeline.
In afbeelding 1 worden processen weergegeven waarbij vitamine B12 en
foliumzuur een rol spelen.

afbeelding 1

[FIGUUR: Diagram dat de rol van tetrahydrofolaat, methionine, S-adenosylmethionine,
5-methyltetrahydrofolaat en DNA/RNA aanmaak in een biochemisch proces weergeeft.
MS-B12 wordt getoond als co-factor.]

Twee gegevens zijn:
1 Methionine wordt gerekend tot de essentiële aminozuren;
2 In de lever wordt methionine-synthase (MS) gevormd.
Deze twee gegevens lijken tegenstrijdig te zijn.
3p 12 - Wat houdt het begrip essentieel aminozuur in?
- Waarom is het tweede gegeven daarmee tegenstrijdig?
- Onder welke omstandigheid kunnen beide gegevens toch juist zijn?

VW-1018-a-13-2-o Pagina: 1068

### Pagina 9

Bij de vorming van het myeline baseïeiwit is methionine onder andere nodig als methyldonor, dat wil zeggen dat methionine een methylgroep (-CH₃) afstaat.
Methionine is ook in zijn geheel nodig bij de vorming van dit baseïeiwit aan de ribosomen.
1p 13 Geef hiervan een voorbeeld.

Een tekort aan vitamine B12 kan op langere termijn zenuwbeschadigingen veroorzaken door verminderde myelineproductie.
2p 14 – Hoe heten de cellen die in het zenuwstelsel myeline vormen?
– Wat is het effect van een verminderde myelineproductie op het functioneren van neuronen?

In afbeelding 2 zijn vier onderdelen van het centrale zenuwstelsel met een cijfer aangegegeven in een doorsnede van het ruggenmerg.
afbeelding 2
[FIGUUR: doorsnede van het ruggenmerg met nummers 1, 2, 3 en 4 die verschillende delen aanduiden.]

2p 15 Op welke plaats bevinden zich de meeste myelinevormende cellen?
A op plaats 1
B op plaats 2
C op plaats 3
D op plaats 4

Oudere mensen en veganisten lijden soms aan bloedarmoede door een te geringe opname van vitamine B12. Als zij echter regelmatig een supplement foliumzuur gebruiken, wordt deze diagnose niet gesteld en bestaat het risico dat de zenuwbeschadiging als gevolg van een vitamine B12-tekort minder snel wordt ontdekt door de arts.
4p 16 – Geef met gebruik van de gegevens in afbeelding 1 een verklaring voor het feit dat de diagnose bloedarmoede bij deze mensen niet wordt gesteld.
– Leg uit dat bij hen een risico bestaat op een zenuwbeschadiging.

VW-1018-a-13-2-o 9 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 10

Isolatie beïnvloedt evolutie bacteriepopulaties

Met behulp van bacteriën kan de invloed van het milieu op het verloop van de evolutie bestudeerd worden. Een dergelijk experiment wordt uitgevoerd door Wageningen Universiteit. Bacteriën worden generaties lang gekweekt onder verschillende omstandigheden. Het blijkt dat isolatie de evolutie van de darmbacterie *Escherichia coli* beïnvloedt.

Een simpel model om evolutie te bestuderen bestaat uit bacteriën in een erlenmeyer met een vloeibaar voedingsmedium. Elke dag wordt een deel van de populatie bacteriën overgezet naar een nieuwe erlenmeyer met vers medium. Op dat moment kan ook een klein deel van de bacteriën ingevroren worden. Het hele proces van evolutie is op deze manier opgeslagen in de diepvries: beginnend bij de oorspronkelijke populatie, gevolgd door monsters uit latere erlenmeyers. Een soort fossielenbank dus, maar dan één waarvan je de fossielen weer tot leven kunt brengen.

Dr Michelle Habets gebruikte een dergelijke proefopzet met *E. coli*-bacteriën voor haar promotieonderzoek. Deze bacteriën zijn facultatief anaëroob: ze kunnen leven onder aerobe en anaërobe omstandigheden. Habets onderzocht het effect van isolatie op *E. coli*-bacteriën. Zij kweekte de bacteriën in erlenmeyers en op een vast voedingsmedium in petrischaaltjes (zie afbeelding 1).

afbeelding 1
[FIGUUR: Een erlenmeyer met vloeibaar voedingsmedium met bacteriën.] Erlenmeyer met bacteriën in vloeibaar voedingsmedium
[FIGUUR: Een petrischaal met meerdere kolonies bacteriën op vast voedingsmedium.] Petrischaal met bacteriekolonies op vast voedingsmedium: gestructureerd (1) of gemixt (2)

Ook bij de petrischaaltjes werd steeds een deel overgezet naar een nieuwe petrischaal met een verse voedingsbodem. En een deel van de bacteriën ingevroren. Bij de dagelijkse overzetting van de ene petrischaal naar de andere werden twee methodes gebruikt:
1 Gestreuctureerde platen: met behulp van een rond lapje wordt dagelijks een afdruk van de kolonies van de oorspronkelijke voedingsbodem op een verse voedingsbodem aangebracht. De verdeling van de bacterie-kolonies op de voedingsbodem (plaat) blijft zo in stand.
2 Gemixte platen: enkele kolonies worden van de voedingsbodem afgeschraapt, in een oplossing geschud, en op een nieuwe plaat uitgesmeerd. Bacteriekolonies ontstaan dan op willekeurige plaatsen op de voedingsbodem.

VW-1018-a-13-2-o
10 / 19
lees verder

### Pagina 11

1p 17
Wanneer niet regelmatig een deel van de bacteriën overgezet zou worden
naar een nieuwe erlenmeyer of petrischaaltje, zou de bacteriegroei
uiteindelijk stoppen, onder andere door voedsel- en ruimtegebrek.
Noem nog een oorzaak voor het stoppen van de bacteriegroei.

Het kweken, invriezen en daarna weer activeren gaat bij bacteriën vrij
gemakkelijk. Door deze eigenschappen zijn bacteriën geschikt voor het
evolutie-experiment.
Drie andere eigenschappen van bacteriën zijn:
1 Bacteriën hebben een korte generatietijd;
2 Bacteriën zijn eenvoudig genetisch te modificeren;
3 Bacteriën kunnen via plasmiden genetische informatie uitwisselen.
2p 18
Door welke van deze eigenschappen zijn bacteriën specifiek geschikt voor
het beschreven evolutie-experiment?
A alleen 1
B alleen 1 en 2
C alleen 1 en 3
D alleen 2 en 3
E alle drie

De bacteriepopulaties in de erlenmeyers en petrischalen raken steeds
beter aangepast aan de omstandigheden in het experiment.
Er vindt evolutie plaats.
2p 19
Beschrijf hoe dit evolutieproces verloopt waarbij de bacteriepopulatie
steeds beter aangepast raken aan de omstandigheden in het experiment.

Habets onderzocht hoe verschillende omstandigheden de evolutie van de
bacteriën beïnvloeden. Er werd onder andere gekeken naar het vermogen
om bepaalde koolstofverbindingen te gebruiken als energiebron.
Enkele koolstofverbindingen zijn: glucose, pyrodruivenzuur, melkzuur en
appelszuur.
2p 20
Welke van deze koolstofverbindingen kunnen bacteriën normaliter als
energiebron gebruiken onder anaerobe omstandigheden?
A alleen glucose
B alleen melkzuur
C alleen glucose en pyrodruivenzuur
D alleen glucose, pyrodruivenzuur en melkzuur
E glucose, pyrodruivenzuur, melkzuur en appelszuur

VW-1018-a-13-2-o 11 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 12

Habets onderzocht de divergentie van de bacteriepopulaties uit de drie
opstellingen (groep 0 = erlenmeyers, groep 1 = gestructureerde platen,
groep 2 = gemixte platen). Ze startte met per groep twee identieke
bacteriepopulaties, a en b. Die werden dagelijks overgezet. Na 900 dagen
nam ze uit elke groep een aantal bacteriëmonsters. Deze werden
onderzocht op divergentie: in hoeverre wijken deze nakomelingen af van
de oorspronkelijke bacterie? In afbeelding 2 zijn de resultaten
weergegeven.

afbeelding 2
[FIGUUR: Scatterplot met op de x-as de groepen (0 erlenmeyer, 1 petrischaal gestructureerd, 2 petrischaal gemixt) en op de y-as de relatieve divergentie t.o.v. oorspronkelijke bacterie van 0,10 tot 0,60. Binnen elke groep zijn er subgroepen 'a' en 'b'. Groep 0 heeft alleen subgroep 'a'.]

De resultaten van groep 1 en groep 2 worden met elkaar vergeleken.
Er worden twee verklaringen gegeven voor deze resultaten:
1 Door het ontstaan van ‘eilandjes’ op de gestructureerde platen zijn
subpopulaties met ieder hun eigen variatie aan genotypes ontstaan.
2 Op de gemixte platen is een sterke concurrentie tussen alle
bacteriekolonies, waardoor er een selectiedruk is in de richting van
een beperkt aantal genotypes.

21 Welke verklaring kan of welke verklaringen kunnen juist zijn?
A geen van beide
B alleen 1
C alleen 2
D beide

22 Geef een verklaring voor het verschil in divergentie tussen twee
bacteriekweken uit de twee erlenmeyer-groepen (zie afbeelding 2).

VW-1018-a-13-2-0 12 / 19 lees verder ► ► ►


### Pagina 13

Dit is een opgavepagina die de mechanismen van RNA-interferentie (RNAi) beschrijft, specifiek in de context van rijstmutanten met een verlaagd eiwitgehalte voor nierpatiënten. De pagina bevat een inleidende tekst die de medische relevantie en de ontdekking van RNAi in rijst benadrukt. Het centrale deel van de pagina beschrijft in vier genummerde stappen het moleculaire proces van RNAi. Visueel wordt dit proces ondersteund door 'afbeelding 1', een gedetailleerd stroomdiagram dat de transformatie van dubbelstrengs RNA (dsRNA) via dicer tot small interfering RNA (siRNA), de opname in het RNA-induced silencing complex (RISC), en de uiteindelijke degradatie van messenger RNA (mRNA) door RISC afbeeldt. De wiskundige/wetenschappelijke concepten omvatten genexpressie, dsRNA, siRNA, dicer, RISC, mRNA, complementaire strengen, en het principe van 'gene silencing'. Van de student wordt verwacht dat hij/zij het proces van RNAi kan begrijpen en uitleggen, de verschillende moleculaire componenten kan identificeren, en de functie daarvan in het reguleren van genexpressie correct kan interpreteren, zoals visueel weergegeven en tekstueel beschreven. De context van nierpatiënten en rijst met verlaagd eiwitgehalte suggereert dat er mogelijk bredere vragen volgen over de toepassing of implicaties van deze biotechnologische aanpak.

### Pagina 14

Dit is een examenpagina (waarschijnlijk biologie, scheikunde of biotechnologie) met drie meerkeuzevragen en één open vraag, gericht op moleculaire biologie en genexpressie. De pagina bevat geen grafieken of tabellen, maar wel een schematische weergave van drie dubbelstrengs nucleïnezuren (gecodeerd als 1, 2, 3), die de student moet interpreteren. De wiskundige/wetenschappelijke concepten omvatten DNA, RNA (dsRNA, siRNA), nucleïnezuursequenties (ATCGA, TACGT, TUCGT, UACGU, AUGCA), genexpressie (splicing, transcriptie, translatie), RNA interference (RNAi), en de genetica van rijstplanten, specifiek gluteline en de Lgc1-mutatie. De eerste vraag (23) vraagt de student te identificeren welk fragment een dsRNA is op basis van de nucleïnezuursequenties. De tweede vraag (24) test de kennis over de processen van genexpressie en de invloed van siRNA op deze processen. De derde vraag (25) vereist een beschrijving van hoe RNAi door wetenschappers wordt gebruikt om genfuncties te bepalen, waarbij informatie uit een begeleidende tekst met een casus over rijstplanten en gluteline, inclusief begrippen als 'hairpin' dsRNA en siRNA, moet worden toegepast en geïnterpreteerd. Afbeelding 2 wordt genoemd maar is niet op deze pagina zichtbaar.

### Pagina 15

afbeelding 2
[FIGUUR: Een structuur die een DNA-streng weergeeft die een hairpin-vorm heeft. De hairpin bestaat uit een dubbelstrengs deel (basenvolgorde en complementaire basenvolgorde) en een enkelstrengs lus. Streepjes geven aan dat de basenparen aan elkaar gebonden zijn.]
De basenvolgorde van een stukje coderend DNA met twee 'genen',
waarbij net als bij de Lgc1-mutatie een hairpin dsRNA kan ontstaan, ziet
er als volgt uit:
5' TTTGTGCCCACGAATGATTTACCGTGGCACCTCCT 3'

2p 26 Uit hoeveel basenparen bestaat het deel van dit stukje DNA dat de
hairpinvorm van het RNA kan veroorzaken?
A 5
B 6
C 8
D 9
E 11

Het Lgc1-mutantallel is onvolledig dominant over een intact gluteline-allel.
In de rijstkorrels van een voor dit gen heterozygote rijstplant wordt
namelijk nog een kleine hoeveelheid gluteline aangetroffen.
2p 27 Leg uit waardoor het Lgc1-mutantallel niet volledig dominant is.

In Japan is rijst een belangrijk onderdeel van het voedselpakket.
Nierpatiënten die gewone rijst vervangen door de gluteline-arme rijst
blijken minder klachten te hebben en langer zonder nierdialyse te kunnen.
2p 28 Leg uit dat het eten van gluteline-arme rijst tot vermindering van klachten
kan leiden bij mensen met slecht functionerende nieren.

VW-1018-a-13-2-o 15 / 19 lees verder 

### Pagina 16

Meer donorlongen
Kim heeft cystische fibrose (CF), een aandoening waarbij de longinhoud langzaam minder wordt. Kim stond jarenlang op een wachtlijst voor donorlongen. In het najaar van 2010 was het eindelijk zover en kreeg ze een longtransplantatie. Kim zet zich in voor een beter donorregistratie- systeem in Nederland, zodat er meer donoren komen en de wachtlijsten voor transplantatie slinken.

CF wordt ook wel taaislijmziekte genoemd, omdat het slijm dat onder andere in de luchtwegen wordt afgescheiden abnormaal taai is. Daardoor wordt het moeilijker afgevoerd uit de longen en blijft er meer slijm achter in de longblaasjes en vermindert de uitwisseling van gassen. Dat leidt tot een voortdurend gevoel van benauwdheid.

Factoren die van invloed zijn op de snelheid van de gaswisseling zijn de diffusieconstante (D), het diffusie-oppervlak (O), het drukverschil ($p_1-p_2$) en de afstand of diffusieweg (A), zoals beschreven in de Wet van Fick:

diffusiesnelheid = $D * O * (p_1-p_2) / A$

2p 29 Geef een verklaring voor de benauwdheid van een CF-patiënt aan de hand van de verandering van één van deze factoren die invloed hebben op de gaswisseling.

Taai slijm veroorzaakt niet alleen een probleem in de luchtwegen maar ook in het verteringsstelsel van mensen met CF. Doordat afvoerigangen naar de twaalfvingerige darm verstopt raken, lopen jonge kinderen vaak een groeiachterstand op.

3p 30 Leg uit hoe een groeiachterstand kan ontstaan bij een kind met CF aan de hand van processen die in de twaalfvingerige darm anders verlopen dan bij een gezond kind.

Er is een tekort aan donorlongen, en van de potentiële donorlongen is een groot deel onbruikbaar doordat ze na uitname onherstelbare schade oplopen. Canadese wetenschappers denken een oplossing voor dit probleem te hebben gevonden. Dr Cypel en zijn collega's ontwikkelden een systeem om donorlongen 12 uur lang bij 37 graden Celsius te bewaren. Daartoe plaatsten zij de longen onder een glazen stolp waarbij met behulp van een ventilator gezuiverde lucht in en uit de longen werd gepompt. Door de longbloedvaten wordt kunstbloed (een speciale vloeistof met voedingsstoffen en rode bloedcellen) gepompt. In de longcapillairen vindt dan gaswisseling plaats.

VW-1018-a-13-2-o
16 / 19
lees verder

### Pagina 17

Afbeelding 1 toont een schematische weergave van het systeem.
afbeelding 1
[FIGUUR: Schematische weergave van de longen met pijlen die de luchtstroom aangeven.]
De onderzoekers proberen met dit systeem de omstandigheden die de longen normaal in het lichaam ondervinden, na te bootsen.
In tabel 1 zijn gegevens over de normale omstandigheden te vinden.
tabel 1
| | $pO_2$ | vol % | $pCO_2$ | vol % | $pN_2$ | vol % | $pH_2 O$ | $p\text{totaal}$ |
| :- | :- | :- | :- | :- | :- | :- | :- | :- |
| inademingslucht | 19,9 | 20,9 | 0 | 0,03 | 75,1 | 79,0 | 6,3 | 101,3 |
| uitademingslucht | 15,4 | 16,2 | 3,7 | 3,9 | 75,9 | 79,8 | 6,3 | 101,3 |
| lucht in longblaasjes | 13,3 | 14,0 | 5,3 | 5,6 | 76,4 | 80,4 | 6,3 | 101,3 |
| bloed dat de longhaarvaten binnenkomt | 5,3 |  | 6,1 |  | 77,1 |  | 6,3 | 94,8 |
| bloed dat de longhaarvaten verlaat | 12,6 |  | 5,3 |  | 77,1 |  | 6,3 | 101,3 |
| weefsels | <5,3 | - | >6,1 | - | - | - | - | - |
| buitenlucht (droog) | 21,1 | 20,9 | 0 | 0,03 | 80,1 | 79,0 | 101,3 |

In een afgesloten ruimte wordt buiten de stolp een gasmengsel langs het kunstbloed geleid, zodat er gassen kunnen worden uitgewisseld.
De bedoeling is om zo kunstbloed met een normale $pO_2$ en $pCO_2$ in de longslagader te krijgen.
2p 31 Welke samenstelling heeft het gasmengsel om dit te bereiken?
| $CO_2$ | $O_2$ |
| :- | :- |
| A 0,03% | 20,9% |
| B 4% | 16% |
| C 5,3% | 13,5% |
| D 8% | 6% |

VW-1018-a-13-2-o 17 / 19 lees verder 

### Pagina 18

In beschadigde donorlongen kunnen ontstekingen ontstaan die de longen onbruikbaar maken. Daarom worden leukocyten uit het kunstbloed gefiltereerd. Het eiwit Interleukine-10 (IL-10), dat van nature voorkomt in dierlijke cellen, remt ontstekingsreacties. Dr Cypel verhoogde de IL-10 genexpressie in de longcellen door gentherapie: hij bracht met behulp van een bronchoscop een genetisch gemodificeerd verkoudheidsvirus met het humaan IL-10 gen (AdhIL-10) in de luchtpijp van de donorlongen. Eerst werd met behulp van varkenslongen onderzocht of na deze vorm van gentherapie humaan IL-10 in het kunstbloed kon worden aangetoond. De resultaten van dit onderzoek en van een contro leexperiment zijn weergegeven in afbeelding 2.

afbeelding 2
[FIGUUR: Een staafdiagram met twee staven. De x-as heeft twee labels: 'controle' en 'AdhIL-10'. De y-as is gelabeld met 'humaan IL-10 (pg mL$^{-1}$)' en heeft schaalverdelingen van 0 tot 100. De staaf boven 'controle' is afwezig. De staaf boven 'AdhIL-10' bereikt een waarde tussen 40 en 60 op de y-as, met een foutbalk bovenop.]

Over de resultaten van de gentherapie met varkenslongen worden twee beweringen gedaan:
1 Het verkoudheidsvirus is in staat om vanuit de luchtwegen longcellen van het varken binnen te dringen;
2 In varkenslongcellen kan na de behandeling transcriptie plaatsvinden van het humaan IL-10 gen.

2p 32 Welke van deze beweringen over de gentherapie is of welke zijn juist?
A geen van beide
B alleen 1
C alleen 2
D beide

3p 33 Om te bewijzen dat de aanwezigheid van IL-10 in het kunstbloed een resultaat is van deze gentherapie werd tegelijkertijd een controleexperiment met varkenslongen uitgevoerd.
Beschrijf hoe het controle-experiment uitgevoerd zal zijn.

VW-1018-a-13-2-o 18 / 19 lees verder ►►►

### Pagina 19

Na transplantatie in varkens bleek de longfunctie van de met gentherapie
behandelde varkensdonorlongen veel beter dan die van onbehandelde
varkensdonorlongen. Ook wanneer donorlongen van mensen werden
behandeld met IL-10 gentherapie bleek de longfunctie te verbeteren.
2p 34 Welke bepaling geeft onderzoekers het beste inzicht in het functioneren
van donorlongen na transplantatie in een mens?
A de maximale uitblaassnelheid
B de vitale capaciteit
C het CO₂-gehalte van bloed in de longslagader
D het O₂-gehalte van bloed in de aorta
De longepitheelcellen zitten gewoonlijk strak aan elkaar vast gehecht door
'tight-junctions'. Bij ontstekingsreacties zijn de alveolaire cellen minder
1p 35 strak aan elkaar gehecht en kan longoedeem optreden.
Hoe kan daardoor longoedeem ontstaan?
Het IL-10 genproduct stimuleert longcellen om meer IL-10 te maken.
1p 36 Leg uit dat CF-patiënten die een door IL-10 gentherapie verbeterde
donorlong ontvangen hiermee gebaat zijn.
Door de gentherapie wordt ook de kans op afstoting van de donorlongen
vermindert: er vindt minder activatie van T-helpercellen plaats.
2p 37 Leg uit hoe na activatie van T-helpercellen afstoting kan vinden:
- benoem de twee bij afstoting betrokken celtypen
- en geef bij elk aan wat de reactie op donorlongcellen zal zijn.
Bronvermelding
Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen
behorende correctievoorschrift, dat na afloop van het examen wordt gepubliceerd.
VW-1018-a-13-2-0
19 / 19
einde