Oefentoets Biologie: Dierfysiologie - Stofwisseling | VWO 5/VWO 6

Zuurstoftekort in een werkende spier.

Een plotselinge zuurstoftekort in een werkende spier heeft tot gevolg een verhoging van

Winterslaap.
Zie figuur B 1675 van de bijlage.

Tijdens de winterslaap daalt de lichaamstemperatuur van een egel tot ongeveer de omgevingstemperatuur. De lichaamstemperatuur wordt echter niet lager dan een bepaalde minimale waarde (de minimale lichaamstemperatuur), die een paar graden boven het vriespunt ligt. Een egel bevindt zich in opgerolde toestand (zie de afbeelding) en het dier heeft de minimale lichaamstemperatuur. De omgevingstemperatuur is 1°C. Over de energiehuishouding bij de minimale lichaamstemperatuur onder bovengenoemde omstandigheden wordt een aantal beweringen gedaan:

1. in deze situatie treedt warmteverlies door straling op;
2. in deze situatie neemt het lichaamsgewicht verder af;
3. in deze situatie is er geen aërobe dissimilatie.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

Warmteproductie & warmte-afgifte bij muis en kikker.

Een muis en een even grote kikker hebben gedurende 24 uur in een ruimte met een temperatuur van 20°C gezeten. Hierna wordt de temperatuur in deze ruimte verlaagd tot 10°C.

Bij welk van de dieren neemt in de volgende 24 uur de warmteproductie door deze temperatuurverlaging het sterkst toe en bij welk de warmte-afgifte?

afbeelding

Hondenbrokken.
Zie figuur B 3876 van de bijlage.

Volgens een fabrikant van hondenbrokken hebben jonge honden van verschillende rassen tijdens de groei verschillende hoeveelheden voedsel nodig (zie de afbeelding). Hij verdeelt de honden in kleine, middelgrote en grote rassen.
Ga ervan uit dat honden van dezelfde leeftijd van deze drie groepen rassen dezelfde mate van beweeglijkheid hebben.

Leg uit waardoor het voedselverbruik per kilogram lichaamsgewicht van een vier maanden oude hond van een klein ras anders is dan dat van een vier maanden oude hond van een groot ras.

1/5 Onderzoek naar veroudering bij muizen.

Al sinds de oudheid zijn mensen geïnteresseerd in veroudering, en dan vooral het tegengaan daarvan. Het onderzoek hiernaar verloopt met vallen en opstaan: voortdurend veranderen de inzichten over de oorzaken van veroudering.
Bij één van de onderzoeken naar de oorzaak van verouderingsprocessen werden muizen gebruikt met een mutatie in het gen voor DNA-polymerase-g.
Jonge muizen die homozygoot zijn voor dit mutantgen worden vroeg oud. De dieren verliezen gewicht, krijgen kale plekken en soms een bochel. Ze lijden aan botontkalking, bloedarmoede en hartstoornissen en ze gaan voortijdig dood.
Veranderingen in het mitochondriale DNA (mtDNA) zijn mogelijk de oorzaak van deze snelle veroudering. Het mtDNA kan gemakkelijk worden beschadigd door vrije radicalen. Deze zuurstofradicalen ontstaan tijdens de oxidatieve fosforylering in de mitochondriën. Er wordt ook onderzoek gedaan naar stoffen die deze vrije radicalen wegvangen of de effectiviteit van in de cel voorkomende antioxidanten verhogen.
Het mitochondriale DNA codeert voor enzymen die bij de productie van ATP betrokken zijn.

Geef de naam van een enzym dat bij de oxidatieve fosforylering in mitochondriën betrokken is.

2/5 Onderzoek naar veroudering bij muizen.

Alleen in mitochondriën is het enzym DNA-polymerase-g actief. Dit enzym kopieert, controleert en repareert het mtDNA. Het gen voor dit enzym bevindt zich niet in de mitochondriën, maar in de celkern.
In een cel kunnen de volgende processen optreden:

1. replicatie
2. splicing
3. transcriptie
4. translatie

Welke van deze processen zijn voor de vorming van DNA-polymerase-g noodzakelijk en in welke volgorde vinden deze processen daarbij plaats?

3/5 Onderzoek naar veroudering bij muizen.

Het DNA-polymerase-g dat door de muizen met het mutantgen geproduceerd wordt, is wel in staat om mtDNA te kopiëren, maar niet in staat om het te controleren op fouten. Het gevolg is dat bij de muizen de activiteit van enzymen die betrokken zijn bij de energieproductie sterk afneemt.

Beschrijf in drie stappen waardoor in een dergelijke muis steeds meer cellen met een gebrekkige energieproductie worden aangetroffen.

4/5 Onderzoek naar veroudering bij muizen.

Het snelle verouderen gaat bij muizen met het mutantgen gepaard met het krijgen van kale plekken in de vacht.

Leg uit waardoor deze muizen sneller dan normaal kale plekken krijgen.

5/5 Onderzoek naar veroudering bij muizen.

Bij de snel verouderende muizen blijken veel meer puntmutaties in het mtDNA voor te komen dan bij muizen zonder deze afwijking.
Verandering van één enkele base in een gen leidt echter niet altijd tot een minder goede werking van het enzym dat door dat gen wordt gecodeerd.

Geef hiervoor twee mogelijke verklaringen.

Fysische kieuw.

Men voert met een waterinsect met een fysische kieuw twee experimenten uit, waarvan de gegevens en resultaten in de tabel hieronder staan.

afbeelding

De invloed van CO₂ werd buiten beschouwing gelaten.
Het water en de atmosfeer boven het water zijn bij het begin van het experiment met elkaar in evenwicht.

Hoe komt het verschil in tijdsduur van het verblijf onder water tot stand?

Mug onder water.

Indien je een larve van de steekmug met de kop onder water houdt, dan zal deze muggenlarve

Gunda-platworm.
Zie figuur B 5036 van de bijlage.

In enigszins verdund zeewater zwelt de mariene platworm Gunda op, als het dier geen zuurstof kan opnemen.
Als de zuurstofvoorziening wordt hersteld, slinkt het dier weer tot een normale omvang is bereikt.

Wat is de meest waarschijnlijke verklaring?

1/3 Winterslaap.
Zie figuur B 5081 van de bijlage.

Sommige dieren houden een winterslaap in een periode dat er weinig voedsel te vinden is. Een van hen is de bruine beer.
Gedurende een maand of vier eet en drinkt hij niet en heeft hij geen uitscheiding. Aan de beer in winterslaap is veel onderzoek gedaan. Gebleken is dat zijn temperatuur, ademhalingsfrequentie en hartslag dan een stuk lager zijn dan normaal.
Hiernaast zie je een deel van een cardiogram van een beer in winterslaap.

Bepaal het aantal hartslagen per minuut van deze beer.
Dat aantal is .. slagen per minuut. Geef de berekening.

2/3 Winterslaap.

Tijdens zijn winterslaap moet de beer zo weinig mogelijk warmte afstaan aan de omgeving. Voor de warmte die een beer per tijdseenheid afgeeft, geldt:
DQ / Dt = k DT

Hierin is:
· DQ / Dt de hoeveelheid warmte die per seconde wordt afgestaan (in J/s of W),
· k een constante die afhangt van de isolerende eigenschappen van de beer (in W/°C),
· DT het verschil tussen de lichaamstemperatuur van de beer en de omgevingstemperatuur (in °C).

Moet de constante k bij een beer in winterslaap zo klein mogelijk of zo groot mogelijk zijn? Licht je antwoord toe.

3/3 Winterslaap.
Zie figuur B 5082 van de bijlage.

Tijdens zijn winterslaap moet de beer zo weinig mogelijk warmte afstaan aan de omgeving. Voor de warmte die een beer per tijdseenheid afgeeft, geldt:
DQ / Dt = k DT

Noem twee eigenschappen van een beer die van invloed zijn op de grootte van k .