opgave 1Ledlampjes voorkomen hartritmestoornis

De meest voorkomende hartritmestoornis is boezemfibrilleren. De stoornis komt veel voor bij ouderen. Onderzoeker Daniël Pijnappels werkt aan een therapie die gebruikmaakt van ledlampjes. Hartspiercellen vormen – net als neuronen – aan elkaar gekoppelde banen die impulsen kunnen geleiden. Die impulsen veroorzaken het samentrekken van hartspiercellen. In principe kunnen hartspiercellen impulsen in twee richtingen geleiden, maar als gevolg van een refractaire periode na het optreden van een actiepotentiaal gebeurt dat niet. Zo ontstaan er regelmatige spiersamentrekkingen die zich in een bepaalde richting verplaatsen. Bij beschadiging van hartspiercellen in een hartboezem kunnen impulsen wél de andere kant op lopen. Hierdoor ontstaan onregelmatige en ongecoördineerde samentrekkingen: het boezemfibrilleren. In afbeelding 1 is het impulsverloop bij een normale hartslag en bij boezemfibrilleren schematisch weergegeven, met daaronder de bijbehorende elektrocardiogrammen (ECG). afbeelding 1 Bij boezemfibrilleren kunnen bloedstolsels ontstaan als gevolg van de beperkte doorstroming in het hart. Daardoor is er een verhoogd risico op een beroerte (herseninfarct).



Op welk van deze momenten komt de stand van de kleppen overeen met die in afbeelding 2? A alleen op moment 1 B alleen op moment 2 C alleen op moment 3 D zowel op moment 1 als 2 E zowel op moment 1 als 3 F zowel op moment 2 als 3 Dankzij het bindweefseltussenschot en de AV-knoop daarin blijft de pompfunctie van de hartkamers tijdens boezemfibrilleren grotendeels behouden.



Beschrijf op moleculair niveau een mogelijk nadelig gevolg hiervan voor deze cel. Wanneer de ledlampjes worden gebruikt als inwendige pacemaker, blijft het hart in het juiste ritme kloppen. Meestal is een pacemaker nodig als het hartritme te langzaam is. Om ervoor te zorgen dat de ledlampjes op het juiste moment een lichtflits afgeven, moeten ze verbonden zijn aan sensoren. Enkele sensoren zijn: 1 bewegingssensor 2 lichtsensor 3 spanningssensor



Neem de volgende tabel over op je antwoordblad: 1 (duur lichtflits) als defibrillator 2 (te belichten gebied) Vul de tabel in voor variabele 1 en 2: welke instelling maakt de ledlampjes geschikt voor de defibrillatorfunctie en welke instelling maakt ze geschikt voor de pacemakerfunctie? Kies elk vetgedrukt woord een keer.
opgave 2Een vismigratierivier



Een koker dwars door de Afsluitdijk, met aansluitend een kilometerslange brakwaterrivier, maakt het IJsselmeer weer bereikbaar voor veel vissoorten. Afbeelding 2 geeft een impressie hiervan. afbeelding 2 Bij eb stroomt zoet water uit het IJsselmeer door deze vismigratierivier richting Waddenzee. Bepaalde trekvissen zullen dan, aangelokt door het zoete water, tegen de stroom in naar binnen zwemmen. Dat lukt alleen de sterke zwemmers, zoals de zalm. Bij vloed stroomt zout zeewater de vismigratierivier in en dan pas kunnen ook zwakke zwemmers, zoals jonge palingen (glasaaltjes), het IJsselmeer bereiken. De koker van de vismigratierivier wordt afgesloten zodra de zoutbelasting van het IJsselmeer te groot wordt. Ecologen gebruikten een computermodel om de omstandigheden in het sterkst stromende deel van de geplande vismigratierivier te simuleren. Afbeelding 3 toont het resultaat hiervan voor een periode van 48 uur. afbeelding 3



Wat kunnen deze vissen hierdoor niet ? A de pH in het inwendig milieu handhaven door H + uit te scheiden B de pH in het inwendig milieu handhaven door HCO 3 - te resorberen C urine produceren die sterk hypertoon is ten opzichte van het inwendig milieu D urine produceren die sterk hypotoon is ten opzichte van het inwendig milieu


Zal een echte zoetwatervis relatief meer of minder glomeruli hebben dan een echte zoutwatervis? En zal de permeabiliteit voor water van de verzamelbuisjes bij zo’n zoetwatervis groter of kleiner zijn dan bij zo’n zoutwatervis? glomeruli permeabiliteit verzamelbuisjes zoetwatervis zoetwatervis A meer groter B meer kleiner C minder groter D minder kleiner Bij vissen zijn de kieuwen de belangrijkste organen voor osmoregulatie. Tussen de kieuwepitheelcellen bevinden zich bepaalde mitochondriën- rijke cellen (MR-cellen). Er zijn twee typen MR-cellen: 1 MR- α -cellen die zoutuitscheiding in zeewater bevorderen 2 MR- β -cellen die zoutopname in zoet water bevorderen Deling vanuit stamcellen en de daaropvolgende differentiatie tot het ene of tot het andere type MR-cel gebeurt onder invloed van hormonen. Bij trekvissen kunnen MR-cellen van het ene type overgaan in het andere. Het ionentransport in MR-cellen type α en type β in de kieuwen van trekvissen is weergegeven in afbeelding 5. afbeelding 5




Leg uit hoe de aanwezigheid van microvilli de functie van de MR- β -cellen ondersteunt. Het water in de vismigratierivier is brak door het binnendringende zeewater. In het kilometerslange traject hebben binnentrekkende vissen de gelegenheid om te wennen (acclimatiseren) aan het steeds zoeter wordende water.

Verklaar aan de hand van de gegeven informatie − hoe op moleculair niveau kleine kortdurende schommelingen in zoutconcentratie direct opgevangen kunnen worden door trekvissen, en − dat een grote, langdurige verandering in zoutconcentratie een langere acclimatisatie vergt. Niet iedereen kan zich vinden in het idee van de vismigratierivier. Een voormalige visser reageert: “Vismigreren? Als je in Den Oever tijdens doodtij de sluisdeuren aan de kant van de Waddenzee op een kiertje opende, zwom de sluis vol met glasaal en andere vis, zij roken het zoet. Als daarna de sluisdeuren aan de IJsselmeerzijde opengingen zwom die vis zo het IJsselmeer in”. Doodtij, wanneer de eb- en vloedbeweging minimaal is, treedt slechts twee keer per maand op. De vismigratierivier kan in principe elke dag door vissen als migratieroute gebruikt worden.

opgave 3Yoghurt zonder klonten

Zuivelbedrijven die yoghurt bereiden, krijgen soms een opbrengst van waterige melk met klonten, veroorzaakt door bacteriofagen in de yoghurtcultuur. Dankzij CRISPR-Cas kan dit voorkomen worden. De twee bacteriesoorten zijn samen efficiënter in het veranderen van de melk in yoghurt dan ieder apart. Zo produceert L. bulgaricus voornamelijk endopeptidasen, enzymen die peptidebindingen binnen een peptideketen verbreken, en produceert S. thermophilus voornamelijk exopeptidasen, enzymen die peptide-bindingen aan de uiteinden van een peptideketen verbreken. De enzymactiviteit van S. thermophilus is hoger als deze bacterie samen met L. bulgaricus aan melk wordt toegevoegd dan als alleen S. thermophilus wordt toegevoegd.



Welk type polymerase van de bacterie wordt gebruikt voor de vermeerdering van deze fagen? A alleen DNA-polymerase B alleen RNA-polymerase C zowel DNA-polymerase als RNA-polymerase Bacteriën kunnen zich verdedigen tegen fagen met behulp van restrictie- enzymen die de vermeerdering van de fagen remmen. Restrictie bij bacteriën is te vergelijken met immunologische afweer bij de mens. Bij beide processen vindt herkenning van een moleculaire structuur plaats.


Een zuivelbedrijf gaf microbiologen de opdracht om te bepalen welke DNA-sequenties van melkzuurbacteriën betrokken zijn bij de afweer tegen fagen. Het mechanisme dat de bacteriën gebruiken om zich tegen fagen te verdedigen, is met hulp van microbiologen van Wageningen UR verder ontrafeld en staat nu bekend onder de naam CRISPR-Cas. CRISPR’s (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) zijn plaatsen in het bacteriële DNA waar, ingesloten tussen repeats, korte segmenten vreemd DNA zijn ingebouwd. Cas-eiwitten (CRISPR-associated eiwitten) kunnen hiermee vreemd DNA herkennen en doorknippen. In afbeelding 3 is de reactie van het CRISPR-Cas-systeem op een eerste contact met faag-DNA (primaire reactie) en op een volgend contact (secundaire reactie) schematisch weergegeven. afbeelding 3 primaire reactie (immunisatie) 1 Een faag hecht aan een bacterie en injecteert het faag-DNA in de bacterie. 2 Bepaalde stukjes faag-DNA worden als vreemd herkend: de proto-spacers. 3 Een complex van Cas-eiwitten knipt uit het faag-DNA enkele proto-spacers. 4 Deze worden op de CRISPR- locus in het bacteriechromosoom geplakt en heten nu spacers.





De opheldering van het bacterieel immuunsysteem CRISPR-Cas is fundamenteel onderzoek waar zuivelbedrijven gebruik van kunnen maken. Met behulp hiervan kunnen zij hun melkzuurbacteriën beschermen tegen verschillende soorten fagen en zo voorkómen dat hun yoghurtcultuur eindigt als een waterige melk met klonten. Drie suggesties voor een methode om een melkzuurbacterie te verkrijgen die immuun is voor meerdere soorten fagen zijn: 1 achtereenvolgens verschillende soorten fagen toedienen aan een bacteriestam die voor deze fagen nog niet immuun is 2 horizontale genoverdracht bevorderen tussen bacteriën met verschillende immuniteit voor deze fagen 3 met recombinant-DNA-techniek de CRISPR-locus van bacteriën uitbreiden met spacers van deze fagen

opgave 4Aardappels veredelen

Aardappelplanten (Solanum afbeelding 1 tuberosum) krijgen bloemen die na bestuiving uitgroeien tot bessen met honderden zaden. Beter bekend is de voort- planting door ondergronds gevormde zetmeelrijke knollen: de aardappels (afbeelding 1). De teelt van consumptieaardappels in Nederland is vooral gebaseerd op het gebruik van de knollen: een teler koopt ze als pootaardappels bij een vermeerderingsbedrijf en zet ze in de grond. Uit elke pootaardappel groeit een aardappelplant die weer nieuwe knollen produceert.

Tetraploïde (4n) aardappelplanten zijn vaak groter en produceren grotere knollen dan de diploïde planten. Doordat de rassen die in de landbouw worden gebruikt vrijwel allemaal tetraploïd zijn, is aardappelveredeling lastig.

Tetraploïde aardappelrassen veredelen om een hogere opbrengst te verkrijgen, is moeilijk en tijdrovend. De Wageningse onderzoeker Pim Lindhout begon daarom met diploïde rassen. Hij kruiste een diploïde S. tuberosum die relatief grote knollen vormt, met de verwante soort S. chacoense die kleine knolletjes maakt. Bij de in de landbouw gebruikte aardappelrassen komt alleen kruisbestuiving (bestuiving met stuifmeel van een andere plant) voor, wat het lastig maakt om een homozygote zuivere lijn te verkrijgen. S. chacoense-planten kunnen echter ook ‘zelfbestuiven’ (bevrucht worden door eigen stuifmeel) wanneer ze ten minste één BS-allel bezitten. Met een diploïd ras dat kan zelfbestuiven, wordt het veredelen een stuk eenvoudiger.

opgave 5Teken en de ziekte van Lyme


De bloedmaaltijd van een teek duurt enkele dagen tot een week. De tijdsduur hangt samen met de grootte van de teek. De schapenteek kan als larve, nimf en adult ook een mens of een hond gebruiken als gastheer. Tijdens de bloedmaaltijd kan de bacterie Borrelia burgdorferi worden opgezogen uit de gastheer. Deze bacterie vermenigvuldigt zich in de darmen van de teek. B. burgdorferi wordt niet overgedragen op de eitjes, maar kan wel via het speeksel worden overgedragen op een nieuwe gastheer. Bij mensen kan deze bacterie de ziekte van Lyme veroorzaken.
Bij dit examen hoort geen uitwerkbijlage.
12p
A
22p
D
32p

41p

51p
B
61p

71p

82p
D
92p
C
102p
B
113p

121p

132p

142p

151p

161p

171p

182p
C
192p
D
202p

212p

222p

232p

242p

252p

262p
D
272p

282p

292p

301p

311p

322p

332p

341p

352p

361p
A
372p
A
382p

391p
