Oefentoets Biologie: Stofwisseling | VWO 4/VWO 5/VWO 6 | variant 2

1/5 Het lichaam van de mens.

Een docent geeft de volgende informatie over het respiratoir quotiënt (tekst):

Tekst:
Het respiratoir quotiënt (RQ) van een organisme is de hoeveelheid per tijdseenheid afgegeven CO₂ gedeeld door de hoeveelheid in diezelfde tijd opgenomen O₂ .
Het RQ geeft informatie over de aard van de stoffen die tijdens de dissimilatie worden verbruikt. Bij de mens schommelt het RQ meestal tussen 0,7 en 1. Bij de dissimilatie van uitsluitend vetten is het RQ ongeveer 0,7.
Wanneer een proefpersoon in rust wordt onderzocht, dan blijkt zijn RQ ongeveer 0,8 te zijn. Als deze proefpersoon zware arbeid gaat verrichten, neemt zijn RQ snel toe en bereikt gedurende een korte tijd de waarde van ongeveer 1.

Naar aanleiding van de stijging van het RQ tot ongeveer 1 worden de volgende beweringen gedaan:

1. Bij zware arbeid neemt de intensiteit van de aërobe dissimilatie van glucose zeer sterk toe en daalt de intensiteit van de aërobe dissimilatie van vetten tot nagenoeg nul.
2. Bij zware arbeid neemt de intensiteit van de aërobe dissimilatie van glucose toe en blijft de intensiteit van de aërobe dissimilatie van vetten gelijk.
3. Bij zware arbeid blijft de verhouding tussen de aërobe dissimilatie van glucose en de aërobe dissimilatie van vetten gelijk, maar de intensiteit van beide processen neemt sterk toe.
4. Bij zware arbeid is de toename van de intensiteit van de aërobe dissimilatie van vetten groter dan die van de aërobe dissimilatie van glucose.

De eventuele invloed van de aërobe dissimilatie van eiwitten op het RQ wordt in deze opgave verwaarloosd.

Welke van deze beweringen is op basis van de beschreven toename van het RQ juist?



-

2/5 Het lichaam van de mens.
Zie figuur B 1713 van de bijlage.

Bij de ademhaling via de neus komt een deel van de ingeademde zuurstof in het bloed terecht. Over wat met de rest van de ingeademde zuurstof gebeurt, worden drie beweringen gedaan:

1. Van de rest bereikt een deel de longen en dat wordt na enige tijd weer uitgeademd.
2. Van de rest wordt een deel opgenomen door de cellen van de wand van de luchtwegen en van de longen.
3. Van de rest komt een deel niet verder dan de dode ruimte en wordt daarna weer uitgeademd.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

3/5 Het lichaam van de mens.
Zie figuur A 358 van de bijlage.

Door onvolledige verbranding van bijvoorbeeld kolen kan koolstofmonoxide (CO) ontstaan. CO en O₂ zijn in competitie voor dezelfde bindingsplaats in een hemoglobinemolecuul. Mensen die veel CO hebben ingeademd, kunnen bewusteloos raken en uiteindelijk overlijden.

De afbeelding A 358 geeft een model van de regulatie van de ademhaling.

Iemand die bewusteloos is geraakt door het inademen van CO, wordt beademd met een mengsel van 95% O₂ en 5% CO₂ , maar niet met 100% O₂ .

Beschrijf op basis van de gegevens in de afbeelding A 358 het effect van dit gasmengsel op de regulatie van de ademhaling.

4/5 Het lichaam van de mens.
Zie figuur A 360 van de bijlage.

In diagram 1 van de afbeelding is voor een bepaald moment de bloeddruk op verschillende plaatsen in de grote bloedsomloop weergegeven. In diagram 2 van de afbeelding is de variatie in de bloeddruk op plaats P in de tijd in detail weergegeven.

Met welke tijdsduur komt de afstand tussen V en W overeen?

5/5 Het lichaam van de mens.
Zie figuur A 360 van de bijlage.

In bepaalde delen van de bloedsomloop is het effect van de samentrekking van de hartspier waarneembaar (bijvoorbeeld als de polsslag).

In diagram 1 in de afbeelding zijn de punten Q, R en S aangegeven.

Op welk of op welke van deze punten is dit effect waarneembaar?

1/2 Stofwisseling.

Tijdens een onderzoek naar de processen bij spieractiviteit werden de volgende gegevens verzameld:

- Een spier verbruikt zuurstof en produceert koolstofdioxide. Opname van zuurstof en productie van koolstofdioxide nemen toe tijdens het proces van samentrekking. Tijdens dit proces wordt glycogeen verbruikt.
- Een spier kan onder anaërobe omstandigheden werken, maar heeft in dat geval een langere hersteltijd dan onder aërobe omstandigheden, voordat hij zich opnieuw kan samentrekken. Onder anaërobe omstandigheden neemt de hoeveelheid melkzuur in de spier toe.

Uit de bovenstaande gegevens trekt een leerling de volgende conclusies over de spiercontractie:

1. zuurstof is niet nodig voor spiercontractie;
2. zuurstof is nodig voor het herstel van de spier na de contractie;
3. glycogeen is de enige energieleverancier voor de spiercontractie.

Welke van deze conclusies is of welke zijn terecht getrokken op grond van deze gegevens?

2/2 Stofwisseling.
Zie figuur A 466 van de bijlage.

De gemiddelde levensduur van rode bloedcellen is ongeveer drie maanden. Voor een onderzoek naar de zuurstofverzadiging van het hemoglobine vóór en na de geboorte zijn lammetjes gebruikt. In het diagram in de bijlage zijn resultaten van dit onderzoek bij een moederschaap en bij haar lam vlak vóór de geboorte weergegeven.

Schets in het diagram in de bijlage het mogelijke verloop van een curve die het zuurstofverzadigingspercentage van hemoglobine bij toenemende pO₂ in het bloed van het jonge lam één maand na de geboorte weergeeft.

1/3 Arbeid.
Zie figuur A 535 van de bijlage.

In de afbeelding is schematisch weergegeven welke energie-omzettingen in het menselijk lichaam plaatsvinden en voor welke vormen van arbeid energie wordt gebruikt. Vijf processen zijn met cijfers aangegeven.

Noem een organel waarin oxidatie, zoals die in nevenstaand schema wordt aangeduid, plaatsvindt.

Dit organel is een [invulveld]

3/3 Arbeid.

In de afbeelding is N aangegeven.

Welke van de stoffen DNA, N₂ , nitraat en ureum kan met N zijn bedoeld?

1/3 Stofwisseling.
Zie figuur E 43 van de bijlage.

Een proefpersoon gaat na het nuttigen van een maaltijd twee dagen vasten. Tijdens die 48 uur worden de concentraties van verschillende stoffen in de lever en in het bloed gemeten:

1. de concentratie glucose in het bloed;
2. de concentratie glycogeen in de lever;
3. de concentratie tri-acylglycerol (TAG) in het bloed;
4. de concentratie vrije vetzuren in het bloed.

De resultaten van deze metingen zijn weergegeven in de vier diagrammen van de afbeelding.

In de diagrammen van de afbeelding worden de perioden I, II en III onderscheiden.

In welke van deze perioden is de afgifte van insuline het grootst?

2/3 Stofwisseling.
Zie figuur A 890 en figuur A 891 van de bijlage.

In periode I worden stoffen uit de spijsbrij opgenomen in het bloed. In het schema in de afbeelding is de opname in het bloed, de afgifte aan de lever en de verwerking van glucose, tri-acylglycerol (TAG) en vetzuren (VZ), zoals die in periode I plaatsvinden, slechts voor een deel weergegeven. Tri-acylglycerol (TAG) kan worden omgezet in vetzuren en glycerol.

In de uitwerkbijlage, A 891, staat een soortgelijk schema waarin de situatie moet worden weergegeven zoals die bestaat in periode II van afbeelding A 890. Een aantal pijlen is al geplaatst. Er ontbreken nog elf pijlen die transport van stoffen of omzetting van stoffen aangeven.

Geef in het schema op de uitwerkbijlage, A 891, de situatie weer die hoort bij periode II door tussen de aangegeven stoffen de juiste elf pijlen te plaatsen. Pijlen die aangeven dat CO₂ aan het bloed wordt afgegeven en pijlen die aangeven dat TAG uit vetweefsel wordt opgenomen in het bloed, horen daar niet bij.
De richting van de pijl moet de juiste richting van het transport of de omzetting aangeven.




-

3/3 Stofwisseling.

Uit welke van de in de afbeelding genoemde stoffen kan energie worden vrijgemaakt?

1/2 Glucose.

Een proefpersoon drinkt op tijdstip 0 een bepaalde hoeveelheid water waarin 50 g glucose is opgelost. In de tabel is de glucoseconcentratie in het bloed van de proefpersoon gegeven op tijdstip 0 en op een aantal tijdstippen daarna. Voor de bepaling van de glucoseconcentratie in het bloed is bloed afgenomen door middel van een vingerprik.
afbeelding

Kan in de onderzochte periode de glucoseconcentratie in de leverader hoger zijn geweest dan 7,7 mmol/l?
En in de poortader?

afbeelding



-

2/2 Glucose.

Gedurende de onderzochte periode daalt de glucoseconcentratie in het bloedplasma doordat glucose elders in het lichaam wordt verwerkt. Over deze glucose worden drie beweringen gedaan:

1. deze glucose kan aëroob worden gedissimileerd;
2. deze glucose kan in de lever in glycogeen worden omgezet;
3. deze glucose kan in de spieren in glycogeen worden omgezet.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

1/3 Vetweefsel.
Zie figuur A 670 van de bijlage.

Tekst:
Bij mensen komen twee soorten vetweefsel voor: wit vetweefsel en bruin vetweefsel. Bruin vetweefsel is in het menselijk embryo aanwezig op een beperkt aantal plaatsen en na de geboorte blijft het tot die plaatsen beperkt (zie de afbeelding). In het volwassen lichaam is het bruin vetweefsel waarschijnlijk geheel verdwenen. De functionele betekenis van bruin vetweefsel lijkt beperkt te zijn tot de eerste maanden na de geboorte; in deze periode beschermt het de pasgeborene tegen kou. Als een pasgeboren baby aan een koude omgeving wordt blootgesteld, reageert het zenuwstelsel met de afgifte van transmitterstoffen aan de zenuwuiteinden in het bruin vetweefsel. Hierdoor vindt in de cellen van het bruin vetweefsel een snelle mobilisatie van de opgeslagen lipiden plaats, waarbij het aantal en de grootte van de vetdruppels in de cellen afnemen. Tegelijkertijd wordt het proces van de oxidatieve fosforylering ontkoppeld; er wordt dientengevolge geen ATP gesynthetiseerd en alle energie die afkomstig is van het elektronentransport komt als warmte vrij.

Kenmerken van wit en bruin vetweefsel zijn weergegeven in de tabel hieronder.

afbeelding

Noem een mogelijke betekenis van het grotere aantal mitochondriën in bruin vetweefsel.




-

2/3 Vetweefsel.

Noem twee effecten van de sterke doorbloeding van bruin vetweefsel waardoor de functie ervan wordt bevorderd.

3/3 Vetweefsel.
Zie figuur B 2802 van de bijlage.

Tekst:
Bij mensen komen twee soorten vetweefsel voor: wit vetweefsel en bruin vetweefsel. Bruin vetweefsel is in het menselijk embryo aanwezig op een beperkt aantal plaatsen en na de geboorte blijft het tot die plaatsen beperkt (zie de afbeelding). In het volwassen lichaam is het bruin vetweefsel waarschijnlijk geheel verdwenen. De functionele betekenis van bruin vetweefsel lijkt beperkt te zijn tot de eerste maanden na de geboorte; in deze periode beschermt het de pasgeborene tegen kou. Als een pasgeboren baby aan een koude omgeving wordt blootgesteld, reageert het zenuwstelsel met de afgifte van transmitterstoffen aan de zenuwuiteinden in het bruin vetweefsel. Hierdoor vindt in de cellen van het bruin vetweefsel een snelle mobilisatie van de opgeslagen lipiden plaats, waarbij het aantal en de grootte van de vetdruppels in de cellen afnemen. Tegelijkertijd wordt het proces van de oxidatieve fosforylering ontkoppeld; er wordt dientengevolge geen ATP gesynthetiseerd en alle energie die afkomstig is van het elektronentransport komt als warmte vrij.

Wat is het effect van de 'snelle mobilisatie van de opgeslagen lipiden' (zie tekst)?




-

Naar buiten.

Welke van de volgende gebeurtenissen vindt plaats als een mens zich naar naar buiten begeeft, terwijl de temperatuur daar 35ºC is?

Koorts.
Zie figuur B 5564 van de bijlage.

In het nevenstaande diagram geeft de ononderbroken lijn het temperatuurverloop aan van iemand die twee dagen lang koorts heeft.
De onderbroken lijn geeft de temperatuur aan waarop het thermocentrum is de hersenstam is ingesteld.
Over deze persoon worden drie uitspraken gedaan door leerlingen:
Louise: "Op de eerste dag om 18 uur rilde deze persoon hevig en had hij kippenvel."
Matthijs: "Op de tweede dag om 18 uur zag de huid van deze persoon er heel bleek uit."
Wolf: "Op de tweede dag om 24 uur transpireerde deze persoon heel sterk."

Wie doet of wie doen een juiste uitspraak?

1/2 Zwemmen.
Zie figuur B 5566 van de bijlage.

Bij de 50 meter vlinderslag blijven de zwemmers ongeveer een halve baan onder water, halen één keer adem en vlinderen het laatste stuk met het gezicht in het water naar de muur.
Het wereldrecord bij de mannen ligt op 22.96 van de Zuidafrikaan Roland Schoeman.

Hoe is het mogelijk om deze prestatie te verrichten met zo weinig zuurstof?

1/2 Koorts.

Veel eiwitten, afbraakproducten van eiwitten en lipopolysachariden uit celmembranen van bacteriën, kunnen de ingestelde waarde ('set point') van de thermostaat in de hypothalamus laten stijgen. Binnen enige uren nadat de hypothalamus-thermostaat plotseling hoger is ingesteld, bereikt de lichaamstemperatuur deze nieuwe waarde.

Welke aanpassingen van het lichaam verwacht je gedurende deze uren?

2/2 Koorts.

Wanneer de lichaamstemperatuur de nieuwe, hoger ingestelde waarde van de hypothalamus-thermostaat heeft bereikt voelt de patiënt zich noch koud noch warm. Daalt echter na een aantal dagen deze ingestelde waarde ('set point') vrij plotseling, dan komt de patiënt in een 'crisis'. Vroeger wachtte een arts op deze crisis: de arts wist dan hoe het met de patiënt verder liep.

Welk gevoel van de patiënt tijdens de crisis geeft een arts de beste aanwijzingen over het verdere verloop van de ziekte?

Koorts.
Zie figuur B 5564 van de bijlage.

In het diagram in de afbeelding hiernaast geeft de getrokken lijn een vereenvoudigde voorstelling van het temperatuurverloop weer bij een persoon die ongeveer twee dagen lang koorts heeft. De onderbroken lijn geeft de temperatuur aan waarop het warmtecentrum in de hersenstam gedurende die tijd is ingesteld.
Over deze persoon worden drie beweringen gedaan:

1. Op de eerste dag om 18.00 uur rilde deze persoon hevig en had hij kippenvel.
2. Op de tweede dag om 18.00 uur had het gezicht van deze persoon een zeer bleke kleur.
3. Op de tweede dag om 24.00 uur transpireerde deze persoon sterk.

Welk van deze beweringen is of welke zijn juist?

2/3 Inspanning.
Zie figuur B 5581 van de bijlage.

In de afbeelding hiernaast zie je de resultaten van een onderzoek naar delta-efficiëntie dat Kirsten heeft gedaan bij hardlopers en fietsers die tegen een helling op moesten. Kirsten ontdekte bij hardlopen tegen een helling een veel grotere delta-efficiëntie dan bij fietsen.

Bereken de delta-efficiëntie bij het leveren van inspanning tegen een helling op bij hardlopen en fietsen.

3/3 Inspanning.
Zie figuur B 5582 en figuur B 5583 van de bijlage.

Kirsten zocht de verklaring van het verschil in een verschil in functioneren van de beenspieren. Bij fietsen trekken de beenspieren steeds samen en worden weer langer (concentrische spieractiviteit). Bij lopen echter worden de beenspieren zonder samentrekken ook langer dan de ruststand (excentrische spieractiviteit). Op een helling is dat minder nodig.
Bij concentrische activiteit is er een duidelijke relatie tussen electromyografische activiteit (EMG) en externe belasting. Bij excentrische activiteit is dat niet zo.
Kirsten mat de EMG van drie beenspieren tijdens belasting: de musculus vastus lateralis (grote dijspier), musculus biceps femoris (tweekoppige dijspier) en musculus gastrocnemius ( tweekoppige kuitspier) (zie afbeelding 1 en 2).

Bij welke van de hieronder genoemde spieren valt de excentrische activiteit bij het hardlopen weg als er tegen een helling op gelopen wordt?
1. musculus gastrocnemius;
2. musculus vastis lateralis;
3. musculus biceps femoris.




-

Warmte-afgifte.

Een naakte persoon in een kamer met een temperatuur van 21ºC en een luchtvochtigheid van 80% zal vooral warmte afstaan aan de omgeving door

1/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek A hiernaast.

Je ziet dat tijdens inspanning de zuurstofopname toeneemt.

Leg uit dat dit functioneel is.

2/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek A nogmaals.
Je ziet dat de zuurstofopname na de inspanning nog enige tijd hoog blijft.

- Wat is de functie van de extra zuurstofopname na de inspanning?
- En duurt het bij een getraind persoon langer of korter voordat het rustniveau weer bereikt is? Leg je antwoord uit.

3/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek B in de afbeelding hiernaast.

Leg uit dat er een fout zit in de verdeling van de grootheden over de X- en Y-as.

4/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek B nogmaals.

Mirjam wil een wedstrijd van 10 km lopen in 50 minuten. Haar maximale zuurstofopname is 3 L/min en haar tolerantie voor een zuurstoftekort is 10 L.

Bereken of haar spieren voldoende zuurstof krijgen om haar doel te bereiken.

5/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Eigenlijk gaat het niet om de maximale zuurstofopname in L/min, maar om de zogenaamde VO₂ = L/(min x kg).

Leg uit dat dit een verbeterde parameter is.

6/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek B nogmaals.

Leg uit waarom de grafiek stopt bij een snelheid van ongeveer 20 km/uur.

7/7 Inspanningsfysiologie.
Zie figuur B 5589 van de bijlage.

Bekijk grafiek B nogmaals.
Vigo heeft een VO₂ van 67,5 en Judith een VO₂ van 56,2. Zij wegen beiden 60 kg.

Bereken de afstand die zij zouden kunnen afleggen bij een Coopertest, dat is een test waarbij je in 12 minuten zoveel mogelijk meters aflegt.

Thyroxine.

Enkele verschijnselen bij patiënten met een verstoorde thyroxineproductie zijn:

1. een vertraagde stofwisseling in rust;
2. een sterke afname van het lichaamsgewicht;
3. een snelle hartslag.

Welk van deze verschijnselen kan of welke kunnen zich voordoen bij patiënten met een gebrek aan thyroxine?

Groei.

Met dezelfde persoon worden op de leeftijden P, Q en R experimenten uitgevoerd. Bij de experimenten is de persoon ongekleed en verkeert hij in rust. De omgevingstemperatuur is steeds 25°C en de luchtvochtigheid is steeds gelijk. Tijdens de experimenten wordt bepaald hoeveel zuurstof de persoon per minuut verbruikt. De hoeveelheid verbruikte zuurstof wordt uitgedrukt in ml O₂ per minuut per kilogram lichaamsgewicht.

Op welke van de genoemde leeftijden verbruikt deze persoon de meeste zuurstof per minuut per kilogram lichaamsgewicht?

Regelmechanismen.
Zie figuur B 2599 van de bijlage.

In de afbeelding is de regulatie van de lichaamstemperatuur weergegeven. Bij de regulatie van de lichaamstemperatuur verandert de stofwisselingsactiviteit. De stofwisselingsactiviteit staat onder invloed van het hormoon thyroxine.

Welke twee van de pijlen 1, 2, 3 en 4 in de afbeelding geven aan dat de lichaamstemperatuur zal stijgen tot 37°C?
En welke twee van de pijlen 1, 2, 3 en 4 in de afbeelding geven aan dat de lichaamstemperatuur zal dalen tot 37°C?

Regelmechanismen.

De thyroxineconcentratie wordt via een negatieve terugkoppeling aangepast aan de omstandigheden. Hierbij zijn de mate van afgifte van het schildklierstimulerend hormoon (TSH) door de hypofyse en van de TSH-releasing factor door de hypothalamus van belang.

Welke gebeurtenissen doen zich achtereenvolgens voor om de lichaamstemperatuur van 37°C te herstellen wanneer de lichaamstemperatuur daalt?