Oefentoets Biologie: Genetica - modificatie_mutatie | VWO 4/VWO 5/VWO 6

Verslaafd bij de geboorte.

In Amerika zijn baby's geboren met een verslaving aan heroïne.
Van sommige baby's waren de moeders verslaafd, evenals de later geboren broertjes en zusjes.
Van andere baby's waren èn de beide ouders èn de helft van de later geboren broertjes en zusjes verslaafd.
Baby's, waarvan de vaders waren verslaafd, waren normaal.
Alle baby's werden na een ontwenningskuur weer normaal; enkele injecties op latere leeftijd deed hun verslaving onmiddellijk terugkeren.

Uit deze gegevens valt af te leiden dat heroïneverslaving

Erfelijk of niet?

Een uitvoerbare methode om vast te stellen of een bij de geboorte van menselijke baby's aanwezige eigenschap is ontstaan door erfelijke factoren dan wel door milieufactoren tijdens de zwangerschap, is

Mutaties.

Bij Drosophila kan worden nagegaan of een bepaalde milieufactor het optreden van mutaties bewerkstelligt.
Daartoe worden enkele individuen aan die milieufactor blootgesteld en vervolgens gekruist met niet behandelde individuen.

Moeten, om in de F₁ zoveel mogelijk mutanten op het spoor te komen, de blootgestelde individuen homozygoot dominant of heterozygoot zijn?
Moeten de niet behandelde individuen voor de te onderzoeken eigenschappen homozygoot dominant of homozygoot recessief zijn?

afbeelding

Schimmels.

Uit een diploïde kern van een bepaalde schimmel ontstaan na meiose en vervolgens mitose gewoonlijk 4 gele en 4 groene haploïde sporen. In één geval ontstaan er 3 gele en 6 groene sporen.

Deze laatste verdeling is verklaren door

Een mutatie.

De mutatie is vaak onzichtbaar of wordt alleen bij bepaalde gelegenheden zichtbaar, omdat

Een mutatie.

Tijdens de meiose I, die een stuifmeelmoedercel ondergaat, ontstaat in één chromosoom een dominante mutatie ten aanzien van de bloemkleur.

Deze mutatie kan fenotypisch tot uiting komen bij

Bestraling.

Een zich delende celcultuur (die normaal gesproken allemaal dezelfde cellen oplevert) wordt door een onderzoeker bestraald met röntgenlicht. Hij ziet in de volgende generatie verschillende celtypen ontstaan.

Welke conclusies kunnen juist zijn?

I. De verdubbeling van DNA is fout gegaan omdat dit ook uit ander onderzoek blijkt te kunnen.
II. Trekdraden zijn gebroken of hebben niet gefunctioneerd.

Bestraling.

Pas bevruchte eieren van een fruitvliegje worden behandeld met röntgenstraling.

Om nakomelingen te krijgen wordt gekruist met een wildtype stam.

Wanneer kunnen mutanten verwacht worden?

Bestraling.

Een homozygoot Drosophila vrouwtje wordt na bestraling met röntgen gekruist met een zelfde homozygoot niet bestraald mannetje. Het blijkt bij onderzoek dat één base van het DNA van de celkern van de bevruchte eicel anders is dan je zou verwachten.

Hieruit volgt

Beharing bij edelweiss.

Een onderzoeker neemt waar dat de bladeren van edelweiss (een plantensoort) hoog in de bergen veel dichter zijn behaard dan die van edelweiss in de veel lager gelegen dalen. Hij vermoedt dat de dichtere beharing òf een modificatie is als gevolg van de grotere intensiteit van de ultraviolette straling hoog in de bergen òf wordt bepaald door erfelijke factoren.

Hoe kan hij het best onderzoeken of bij edelweissplanten het verschil in beharing van de bladeren een modificatie is of berust op erfelijke verschillen?

Witte grassen.

Van een bepaalde grassoort werden uit zaad 100 plantjes in het donker gekweekt. Alle kiemplantjes zagen er wit uit, alsof ze geen chlorofyl konden maken. Toen ze in het licht geplaatst werden bleek echter, dat er 67 een groene kleur kregen.

Het albino-uiterlijk dat deze 67 plantjes eerst bezaten moet toegeschreven worden aan

Stekken.

Planten van de Siernetel laten zich gemakkelijk stekken. In een experiment worden van een siernetel met rode bladeren 16 takjes afgesneden. Elk takje wordt in een aparte pot opgekweekt. Alle stekken krijgen wortels en groeien verder. Na enige tijd heeft één van de stekken alleen groene bladeren, terwijl de andere stekken allemaal alleen rode bladeren hebben. Voor het ontstaan van een stek met groene bladeren worden drie verklaringen geopperd:

1. het allel voor groene bladeren is recessief;
2. de kweekomstandigheden waaronder de verschillende stekken zijn opgekweekt, waren niet gelijk;
3. de gebruikte siernetel is heterozygoot voor bladkleur.

Welke van deze verklaringen kan of welke kunnen juist zijn?

Mutatie bij bananenvliegjes.

Bij bananenvliegjes hebben de vrouwtjes twee X-chromosomen in de kern van een lichaamscel en de mannetjes een X- en een Y-chromosoom. Door radioactieve straling veranderde bij een mannelijk bananenvliegje een dominant allel in een recessief allel. Dit gebeurde in het X-chromosoom van een cel waaruit spermacellen ontstaan.
Dit mannetje paart met een vrouwtje bij wie dit recessieve allel niet voorkomt. Ze krijgen nakomelingen: de F₁ -generatie. Vervolgens ontstaat daaruit nog een F₂ -generatie. Aangenomen wordt dat geen andere mutaties dan de genoemde plaatsvinden.

In welke generatie zou voor het eerst een vliegje gevonden kunnen worden waarbij dit recessieve allel in het fenotype tot uiting komt?
Is dit dan het geval bij de mannetjes of bij de vrouwtjes van die generatie?

1/2 Bijen.

Bij bijen ontstaan vrouwelijke individuen uit bevruchte eieren, terwijl darren (mannetjes) zich ontwikkelen uit onbevruchte eieren. Door speciale voeding kan uit een vrouwelijke larve een koningin ontstaan. Zonder deze speciale voeding ontstaat uit een vrouwelijke larve een werkster. Alleen koninginnen en darren kunnen gameten vormen.

Een koningin met het genotype PpQq wordt bevrucht door een dar die het fenotype heeft dat wordt veroorzaakt door de recessieve allelen. De allelen P en Q zijn niet gekoppeld.

Hoe groot is de kans dat een werkster uit deze nakomelingschap het fenotype heeft dat wordt veroorzaakt door de recessieve allelen?

2/2 Bijen.

Een koningin met het genotype EeFf wordt bevrucht door een dar die het fenotype heeft, dat wordt veroorzaakt door de dominante allelen. Bij de koningin is het allel E gekoppeld met het allel f. Van de gameten bestaat 10% uit recombinanten als gevolg van crossing-over.

Hoe groot is de kans dat een dar uit de nakomelingschap van deze koningin het fenotype heeft dat wordt veroorzaakt door de recessieve allelen?

2/3 Een discussie.

Leg uit dat één van deze feiten of meningen een zwakte aangeeft in het betoog van onderzoeker O. Noem dit feit of deze mening.

3/3 Een discussie.

Kunnen volgens de voorgaande gegevens de betreffende vaders de bloedkanker erfelijk hebben overgebracht op hun kinderen? Leg je antwoord uit.

1/3 Erfelijkheid.

In een bepaalde populatie dieren hebben alle individuen het genotype rr voor een bepaalde eigenschap. Als gevolg van een erfelijke verandering tijdens de vorming van een zaadcel ontstaat een individu Z met genotype Rr. Bij deze diersoort komt geen zelfbevruchting voor.
Individu Z krijgt talrijke nakomelingen in de eerste en tweede generaties.
Individuen met genotype Rr of RR hebben tweemaal zoveel kans de leeftijd te bereiken waarop ze tot voortplanting kunnen komen als individuen met genotype rr.

Hoe wordt het proces van erfelijke verandering genoemd waardoor het genotype Rr van individu Z kon ontstaan?

2/3 Erfelijkheid.

In een bepaalde populatie dieren hebben alle individuen het genotype rr voor een bepaalde eigenschap. Als gevolg van een erfelijke verandering tijdens de vorming van een zaadcel ontstaat een individu Z met genotype Rr. Bij deze diersoort komt geen zelfbevruchting voor.
Individu Z krijgt talrijke nakomelingen in de eerste en tweede generaties.
Individuen met genotype Rr of RR hebben tweemaal zoveel kans de leeftijd te bereiken waarop ze tot voortplanting kunnen komen als individuen met genotype rr.

Welk deel van de eerste generatie nakomelingen van individu Z heeft een vergrote kans op voortplanting?

3/3 Erfelijkheid.

Na een aantal generaties is het percentage individuen met een allel R sterk toegenomen.

Hoe wordt het proces genoemd waardoor deze toename mogelijk is?

1/2 Fruitvliegen.

Bij fruitvliegen wordt de vorm van de ogen erfelijk bepaald. Twee fruitvliegen met staafvormige ogen paren.
Zij krijgen als nakomelingen 54 vrouwtjes met staafvormige ogen, 31 mannetjes met staafvormige ogen en 26 mannetjes met ronde ogen. Twee dieren uit deze nakomelingschap paren: een vrouwtje (K) en een mannetje met staafvormige ogen (L). De eerste nakomeling van K en L is een mannetje met ronde ogen (S). Dat S ronde ogen heeft, kan het gevolg zijn van een mutatie.

Is een mutatie in dit geval de enig mogelijke verklaring voor de ronde ogen van S?
Hoe groot is in het geval dat geen mutatie opgetreden is, de kans dat de tweede mannelijke nakomeling van K en L ook ronde ogen heeft?

2/2 Fruitvliegen.

De eerste vrouwelijke nakomeling (M) van K en L heeft ook ronde ogen. Dat M ronde ogen heeft, kan het gevolg zijn van een mutatie.

Is een mutatie in dit geval de enig mogelijke verklaring voor de ronde ogen van M?
Hoe groot is in het geval dat geen mutatie is opgetreden, de kans dat de tweede vrouwelijke nakomeling van K en L ronde ogen heeft?

1/2 Een vreemde vlieg.
Zie figuur B 1493 van de bijlage.

Bij Drosophila komt soms gynandromorfie voor (zie de afbeelding). Een deel van het lichaam van een gynandromorfe vlieg is vrouwelijk met kernen met twee X-chromosomen (XX) en een deel van het lichaam is mannelijk met kernen met één chromosoom (XO). De geslachtskenmerken worden bij Drosophila door het genotype van de cellen van het desbetreffende lichaamsdeel bepaald.
Over het ontstaan van een gynandromorfe vlieg worden de volgende uitspraken gedaan:

1. deze vlieg ontstaat doordat een eicel door twee spermacellen is bevrucht: één spermacel met een X-chromosoom, de andere spermacel met een Y-chromosoom in de kern;
2. deze vlieg ontstaat doordat een eicel is bevrucht door een spermacel die als gevolg van een afwijkende meiotische deling niet één X- of één Y-chromosoom in de kern heeft, maar beide geslachtschromosomen;
3. deze vlieg ontstaat uit een zygote met twee X-chromosomen; bij één van de klievingsdelingen ontstaat een kern, waarin zich maar één
X-chromosoom bevindt.

Welke uitspraak zal naar alle waarschijnlijkheid een verklaring zijn voor het ontstaan van een gynandromorfe vlieg?

2/2 Een vreemde vlieg.

De moeder van een andere gynandromorfe vlieg zag er normaal uit en was homozygoot voor lichaamskleur, beharing en vleugellengte. De vader van deze vlieg had een zwarte lichaamskleur, was sterk behaard en had korte vleugels. Deze eigenschappen worden bepaald door recessieve allelen. De allelen voor vleugellengte zijn X-chromosomaal, de allelen voor de andere eigenschappen niet.

Staat op grond van deze gegevens vast hoe de mannelijke helft van deze vlieg eruit ziet met betrekking tot de drie genoemde eigenschappen?
Zo ja, hoe ziet de mannelijke helft eruit?

XXY-patroon.

Bij mannen met een XXY-chromosoompatroon ziet men microscopisch te weinig cellen van Leydig in een testispreparaat. Bij deze mannen is er dus een te lage testosteronproductie.

Welke van onderstaande kenmerken zal niet voorkomen bij dergelijke mannen?

Een schaatser met een blauw en een bruin oog.
Zie figuur B 5420 van de bijlage.

De bruine oogkleur is bij de mens dominant over de blauwe oogkleur.
Jevgeni Lalenkov is een Russische schaatser met een linker blauw oog en een rechter bruin oog. Zijn ouders hadden blauwe ogen.

Hoe is dat mogelijk?

Gisten onder uv-licht.

Door bestraling met ultraviolet licht ontstaan vaak recessief letale mutaties.

Indien een aantal cellen van een haploïde en een even groot aantal cellen van een diploïde stam gisten met eenzelfde dosis uv-licht worden bestraald gedurende dezelfde tijdsduur, dan zullen

ABO-bloedgroep.

Als de genen van de ABO-bloedgroep bij de mens in chromosoom nr 21 zouden liggen, welke bloedgroepen kan dan een kind met trisomie-21 (= syndroom van Down) hebben als zijn ouders normaal zijn, de moeder bloedgroep AB heeft en de vader bloedgroep O?
N.B. Ga er van uit dat de fout die trisomie-21 tot gevolg heeft tijdens meiose I of tijdens meiose II kan plaats vinden.

Syndroom van Down.

Trisomie van chromosoom 21, met als gevolg het syndroom van Down, treedt op wanneer bij de vorming van de zygote een van de gameten twee chromosomen 21 in de kern bevat. Trisomie 21 kan veroorzaakt zijn door non-disjunctie tijdens de vorming van een gameet. Non-disjunctie is een verdelingsfout van het erfelijk materiaal. Bij non-disjunctie tijdens meiose 1 blijft een paar homologe chromosomen bij elkaar en gaat naar dezelfde pool. Bij non-disjunctie tijdens meiose 2 blijven beide chromatiden van een chromosoom bij elkaar en gaan naar dezelfde pool.
Bij man P treedt in 5% van de spermacelmoedercellen non-disjunctie van chromosoom 21 op tijdens meiose 1. Bij man Q treedt in 5% van de cellen non-disjunctie van chromosoom 21 op tijdens meiose 2.

Is het aantal spermacellen met twee chromosomen 21 bij man P groter of kleiner dan bij man Q, of is het aantal even groot?

Syndroom van Turner.

Ongeveer 1 op de 10000 levend geboren meisjes heeft het syndroom van Turner. In de puberteit gaan bij deze meisjes de ovaria niet functioneren. De follikels blijken al voor de geboorte gedegenereerd te zijn. De hersenstam functioneert wel. Het syndroom van Turner ontstaat onder andere wanneer een eicel wordt bevrucht door een abnormale spermacel zonder geslachtschromosoom.
Over het syndroom van Turner, dat op deze wijze is veroorzaakt, worden vijf beweringen gedaan.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

Syndroom van Down.

Trisomie van chromosoom 21, met als gevolg het syndroom van Down, treedt op wanneer bij de vorming van de zygote een van de gameten twee chromosomen 21 in de kern bevat. Trisomie 21 kan veroorzaakt zijn door non-disjunctie tijdens de vorming van een gameet. Non-disjunctie is een verdelingsfout van het erfelijk materiaal. Bij non-disjunctie tijdens meiose 1 blijft een paar homologe chromosomen bij elkaar en gaat naar dezelfde pool. Bij non-disjunctie tijdens meiose 2 blijven beide chromatiden van een chromosoom bij elkaar en gaan naar dezelfde pool.

Bij man P treedt in 5% van de spermacelmoedercellen non-disjunctie van chromosoom 21 op tijdens meiose 1. Bij man Q treedt in 5% van de cellen non-disjunctie van chromosoom 21 op tijdens meiose 2.

Is het aantal spermacellen met twee chromosomen 21 bij man P groter of kleiner dan bij man Q, of is het aantal even groot?

Bacteriën.
Zie figuur A 1198 van de bijlage.

In een serie experimenten wordt onderzoek gedaan met bacteriën die in de darm van de mens voorkomen (Escherichia coli). De experimenten beginnen met het selecteren van mutanten van E. coli die resistent zijn tegen penicilline. In de procedure waarmee zulke mutanten kunnen worden geselecteerd, zijn de volgende stappen te onderscheiden (zie afbeelding hiernaast).

1. Een onderzoeker wekt mutaties op in een kweek van E. coli in een vloeibaar voedingsmedium;
2. Eén tiende milliliter van deze kweek wordt over een agarplaat P verspreid. Deze agarplaat bevat een voedingsmedium. Op deze plaat ontwikkelt zich een aantal kolonies;
3. Vervolgens wordt deze plaat P op een stukje stof gedrukt dat op een houten blokje is gespannen. Op de stof komt van elke kolonie een afdruk;
4. Deze afdruk van de bacteriekolonies wordt overgebracht op nieuwe agarplaten (Q en R). Dit noemt men ‘stempelen’.

Plaat Q bevat een volledig voedingsmedium. Plaat R bevat hetzelfde volledige voedingsmedium, waaraan penicilline is toegevoegd.
Op basis van de bacteriekolonies die zich ontwikkelen op de agarplaten Q en R, kan een uitspraak worden gedaan over de aanwezigheid van mutanten die resistent zijn tegen penicilline.
De onderzoeker concludeert op basis van zijn onderzoeksresultaten dat inderdaad een penicilline-resistente mutant van E. coli is geselecteerd.
Er zijn in de afbeelding onderaan drie mogelijke resultaten (k, l en m) van dit onderzoek getekend

Welke van de tekeningen k, l en m geeft of welke geven een resultaat weer op basis waarvan de conclusie kan worden getrokken dat er inderdaad een penicilline-resistente mutant van E. coli is geselecteerd?

Chromosomen.
Zie figuur B 5470 van de bijlage.

Twee mannetjes van het knaagdier Akodon molinae die tot dezelfde populatie behoren, werden cytologisch onderzocht. Een van hen had 43 en de ander 42 chromosomen, terwijl dit dier normaal 44 chromosomen heeft.
Beide dieren waren gezond en vruchtbaar.

Wat is hier aan de orde?

Kleurengenetica.

De plantensoort Bisjitze unbekanntis heeft blauwe bloembladen. De blauwe kleurstof wordt in drie tussenstappen gevormd uit een uitgangsstof. Alle vier stoffen zijn bekend, het betreft een gele, rode, oranje en kleurloze (witte) stof. Maar de volgorde van die stoffen is onbekend. Er zijn echter mutante planten bekend, waarmee we kunnen kruisen.
De volgende drie kruisingen zijn uitgevoerd:

I. P: geel x wit ® F₁ : wit
II. P: rood x oranje ® F₁ : oranje
III. P: wit x rood ® F₁ : rood

Wat is de juiste reactieketen?

Aflatoxine.
Zie figuur B 5472 van de bijlage.
Zie figuur B 5473 van de bijlage.

Aflatoxine is de sterkste natuurlijke kankerverwekkende stof. De stof wordt gemaakt door een schimmel die groeit op gedroogde vijgen, pinda's en maïs (zie afbeelding 1).
Aflatoxine veroorzaakt kanker bij muizen, ratten, vissen en andere proefdieren.
Bij opname verandert aflatoxine door een leverenzym en bindt zich daarna aan het DNA. Het veranderde toxine zorgt voor veranderingen in genen die een rol spelen bij de synthese van DNA-herstel-enzymen (zie figuur 2).

- Geef aan welke volgorde is veranderd.
- Leg uit dat hierdoor kanker kan ontstaan.

Mutatie.

Welke mutatie kunnen kinderen bij de mens alleen van hun moeder overerven?

Een kruising bij Drosophila melanogaster.

Bij Drosophila melanogaster zijn de allelen voor geel lichaam en witte ogen beide X-chromosomaal gebonden en recessief. Wildtype mannetjes worden gekruist met vrouwtjes met een geel lichaam en witte ogen. De gegevens over de F₁ -nakomelingen (aantallen en fenotype) vind je in de tabel hieronder.

afbeelding

Welk proces ligt aan de basis van de nakomelingen van groep (c) en van groep (d)?

Genetica van erwten.

Het gen Le dat de lengte van een Mendelse erwtenplant bepaalt, codeert voor het enzym dat betrokken is bij de vorming van gibberelline-hormoon GA₁ . De twee allelen van dit gen, T en t, verschillen in slechts één nucleotide. Het enzym dat door het recessieve allel gevormd wordt, heeft een efficiëntie die slechts 1/20 bedraagt van het normale enzym.

Welke uitspraak is juist?