Oefentoets Biologie: Ziekten | VWO 4/VWO 5/VWO 6 | variant 3

1/6 Celcyclus en kanker.
Zie figuur B 4396 van de bijlage.

Het onderzoek naar de oorzaken van kanker levert voortdurend nieuwe gegevens op. Zo is gebleken dat menselijke tumorcellen vaak afwijkingen vertonen in het aantal centrosomen, de spoellichaampjes die uit twee centriolen en vele eiwitten bestaan. Wetenschappers hebben nog steeds geen antwoord op de vraag of een afwijking in het aantal centrosomen nu een oorzaak of juist het gevolg is van de ontwikkeling van kanker.
De celcyclus bestaat uit een serie van gebeurtenissen die onder strakke controle staan. Hierbij zijn talloze regeleiwitten betrokken, die op verschillende momenten actief zijn. Een schematische weergave van de veranderingen die centrosomen tijdens de celcyclus ondergaan, is te vinden in de afbeelding.

De eerste, onder een microscoop zichtbare aanwijzing dat een dierlijke cel op het punt staat om met mitose te beginnen, is de verdubbeling van de centrosomen.

Noem een functie die centrosomen hebben in de celcyclus.

2/6 Celcyclus en kanker.

De cyclus van de centrosoomduplicatie loopt parallel met de celcyclus. In de afbeelding zijn drie gebeurtenissen in de centrosoomcyclus met een nummer aangegeven.

Welk nummer geeft het begin van de profase aan?

3/6 Celcyclus en kanker.

Bij de splitsing van de centriolen in een centrosoom (nummer 1 in de afbeelding) is het enzym separase werkzaam. Dit enzym is niet alleen betrokken bij de centrosoomcyclus, maar ook bij veranderingen aan chromosomen: geactiveerd separase breekt het eiwit cohesine af, dat chromatiden bij elkaar houdt.

Aan het begin van welke fase van de mitose is separase werkzaam?

4/6 Celcyclus en kanker.

Afwijkingen in het aantal centrosomen per cel gaan zeer vaak samen met een gebrek aan actief p53, een tumorsuppressoreiwit. Dit eiwit wordt pas actief wanneer DNA-schade wordt gesignaleerd: de replicatie van DNA komt dan niet op gang. Wanneer als gevolg van mutatie p53 niet werkzaam is, kan mitose plaatsvinden zonder dat het DNA gerepareerd is. Als het beschadigde DNA een regelgen betreft, kan dit tot tumorvorming leiden.

Aan het einde van welke fase in de celcyclus oefent p53 deze controlerende invloed uit?

5/6 Celcyclus en kanker.
Zie figuur B 4397 van de bijlage.

In een bepaalde familie komt het Li-Fraumeni syndroom voor, met als kenmerk verschillende vormen van kanker. Alle familieleden met het Li-Fraumeni syndroom hebben een mutantgen voor het eiwit p53 geërfd. De stamboom van deze familie is in de afbeelding weergegeven.

Hoe groot is de kans dat de vrouw in de vijfde generatie, die met een pijl is aangegeven, borstkanker, huidkanker, of een van de andere vormen van kanker krijgt?

6/6 Celcyclus en kanker.

Geef een verklaring voor het ontstaan van verschillende typen kanker als gevolg van hetzelfde mutantgen.

1/3 Cytostatica.
Zie figuur A 323 van de bijlage.

Bij bepaalde tumorcellen is onder andere de regulatie van de celdeling verstoord met als gevolg dat deze cellen zich ongecoördineerd en in hoog tempo blijven delen. Deze tumoren kan men behandelen door toediening van cytostatica: stoffen die de celdeling remmen of onmogelijk maken. Er zijn verschillende typen van cytostatica die men naar hun werkingswijze kan verdelen in de volgende groepen:

1. alkylerende stoffen: deze stoffen reageren met nucleïnezuren en veroorzaken onder andere blijvende dwarsverbindingen tussen de complementaire DNA-strengen;
2. anti-metabolieten: stoffen die - vanwege hun structuurovereenkomst - bij nucleotidevorming in competitie zijn met de reguliere stoffen;
3. bepaalde enzymen, bijvoorbeeld asparaginase, een enzym dat in de bloedbaan het aminozuur asparagine afbreekt; asparagine is voor sommige tumoren een essentieel aminozuur;
4. anti-mitotica: stoffen die de vorming van de spoelfiguur blokkeren.

In het schema van de afbeelding A 323 zijn met vier pijlen met letters processen aangegeven die in een onbehandelde cel voorkomen.

Geef de naam van de processen A, B, C en D en geef bij elk van de processen A t/m D aan welke van de genoemde vier groepen cytostatica juist op dat proces ingrijpt of ingrijpen.



-

2/3 Cytostatica.

1. alkylerende stoffen: deze stoffen reageren met nucleïnezuren en veroorzaken onder andere blijvende dwarsverbindingen tussen de complementaire DNA-strengen;
2. anti-metabolieten: stoffen die - vanwege hun structuurovereenkomst - bij nucleotidevorming in competitie zijn met de reguliere stoffen;
3. bepaalde enzymen, bijvoorbeeld asparaginase, een enzym dat in de bloedbaan het aminozuur asparagine afbreekt; asparagine is voor sommige tumoren een essentieel aminozuur;
4. anti-mitotica: stoffen die de vorming van de spoelfiguur blokkeren.

Een aantal cytostatica kan zowel als pil worden geslikt als in het bloed worden ingespoten. Stoffen van één van genoemde groepen werken beslist niet als cytostaticum wanneer ze als pil worden geslikt.

Tot welke van de groepen 1 t/m 4 behoren deze stoffen?
En waardoor zijn deze stoffen niet werkzaam wanneer ze als pil worden geslikt?

3/3 Cytostatica.
Zie figuur A 324 van de bijlage.

Cytostatica remmen de activiteit van alle delende cellen. In bepaalde delen van het lichaam bevinden zich weefsels waarvan de cellen zich nauwelijks delen. Daarop hebben cytostatica dus weinig invloed.

In de afbeelding A 324 zijn enkele delen in het lichaam aangegeven:

In welke twee van de aangegeven delen bevinden zich vooral weefsels waarop cytostatica weinig invloed hebben?

2/2 Het ontstaan van kanker.

Ook onder invloed van andere factoren dan bepaalde ultraviolette stralen kan bij de mens kanker ontstaan.

Over het ontstaan van kanker wordt een aantal beweringen gedaan:

1. Radioactieve straling kan leiden tot verandering in de volgorde van de bouwstenen van het DNA waardoor kanker kan ontstaan.
2. Bepaalde chemische stoffen kunnen mutaties in het DNA veroorzaken waardoor kanker kan ontstaan.
3. Een gezonde cel kan door contact met een kankercel zelf in een kankercel veranderen.

Welke van deze beweringen is of welke zijn juist?

1/3 Een kreupel herpesvirus.

Een moleculaire scalpel: kreupel herpesvirus breekt agressieve huidtumor af.
Het gewone herpes simplex virus HSV, een dubbelstrengs DNA-virus, veroorzaakt onder andere de koortslip.
Er bestaat echter een genetisch gemodificeerde variant, het HSV 1716, die een vitaal eiwit mist en daardoor alleen overleeft in snel delende cellen zoals kankergezwellen. Het virus vermeerdert zich ten koste van deze cellen.
Met behulp van het HSV 1716 tracht men een therapie tegen een bepaald type huidkanker te ontwikkelen.
Een kwaadaardige huidkanker die ontstaat in pigmentcellen, een melanoom, kan zich bij uitzaaiing door het hele lichaam verspreiden. De injectie van het HSV 1716 in onderhuidse tumorknobbeltjes bij een groep patiënten leidde tot een afname van de tumorgrootte. Het HSV 1716 deelde zich alleen in de tumor en werd door het immuunsysteem met rust gelaten. De patiënten hadden allemaal eerder een HSV-besmetting doorgemaakt, maar de injecties met HSV 1716 maakten geen slapende virussen wakker.

bewerkt naar: H. Dassen, Kreupel herpesvirus breekt agressieve huidtumor af, bijlage NRC, 10 maart 2001

Leg uit dat het ontstaan van een melanoom in hoge mate samenhangt met de plaats van de pigmentcellen.

2/3 Een kreupel herpesvirus.

Het HSV 1716 nestelt zich alleen in tumorcellen door de herkenning van de cel als kankercel.

Welke cellen zijn betrokken bij de herkenning van een tumorcel?

3/3 Een kreupel herpesvirus.

De patiënten die hebben meegedaan aan het onderzoek waren allen HSV-seropositief. Om dit te kunnen vaststellen, hebben de betrokken artsen de patiënten laten testen in het laboratorium van het ziekenhuis.

Waarop berust een dergelijke test?

1/2 Mutaties.

In een bepaald studieboek staat de volgende tekst:
Mutageen en carcinogeen.

Er is momenteel een schat aan bewijsmateriaal voor het bestaan van een nauwe correlatie tussen mutatieverwekkende (mutagene) en kankerverwekkende (carcinogene) eigenschappen van een stof: mutagene stoffen zijn vaak ook carcinogeen.
Dit wijst erop dat kanker vaak, minstens grotendeels, veroorzaakt wordt door mutaties in lichaamscellen. Dit verband is de basis voor de veel gebruikte Ames-test. Met behulp van de Ames-test kan de mogelijke carcinogene werking worden onderzocht van reagentia uit de industrie, conserveringsmiddelen uit voeding, nieuw te introduceren medicamenten en stoffen die milieuvervuilend werken.
Bij de Ames-test wordt de te onderzoeken verbinding toegevoegd aan een voedingsbodem (V) waarop een bepaalde stam van gemuteerde bacteriën wordt gekweekt. Aan voedingsbodem V ontbreekt een aminozuur dat essentieel is voor de groei van deze bacterie.
Alleen bacteriën die dan weer muteren, kunnen op voedingsbodem V groeien. De mutatiefrequentie van deze bacteriën op voedingsbodem V wordt vergeleken met die op dezelfde voedingsbodem zonder de te onderzoeken stof. Deze mutatiefrequentie is een maat voor de invloed van deze stof op DNA. Uit de verandering van de mutatiefrequentie valt af te leiden hoe sterk de carcinogene werking van de desbetreffende stof is.

bron: H. de Bruin e.a., Oculair, Leiden/Antwerpen, 1988 (bewerkt)

Bij de Ames-test is sprake van een bepaalde mutatie.

Beschrijf wat er bij deze mutatie gebeurt en leg uit op welke wijze deze bepaalde mutatie de desbetreffende bacteriën in staat stelt te groeien op voedingsbodem V waarin het essentiële aminozuur ontbreekt.




-

2/2 Mutaties.

Leg uit waarom de mutatiefrequentie bij bacteriën als maat voor de carcinogene werking bij de mens kan worden gebruikt.

1/4 Chlooramfenicol.
Zie figuur A 529 van de bijlage.

Sommige stammen van gistcellen zijn resistent tegen het antibioticum chlooramfenicol, andere niet.
Onderzoekers formuleren hierover de volgende hypothese: Bij gistcellen erft de resistentie tegen het antibioticum chlooramfenicol over via de mitochondriën en niet via de kern.

Om deze hypothese te toetsen doen zij een experiment met twee stammen van gistcellen. Zij nemen een cel P van een haploïd wildtype dat niet resistent is tegen chlooramfenicol en een cel Q van een haloïde mutant die wel resistent is tegen chlooramfenicol. Het experiment is weergegeven in de afbeelding. De chromosomen en mitochondriën van P zijn in zwart aangegeven, die van Q in wit. De chromosomen en mitochondriën van P en Q zijn in de nakomelingen te onderscheiden. In het experiment ontstaan uiteindelijk vier haloïde stammen van gistcellen (R, S, T en U) waarvan de stammen T en U resistent zijn tegen chlooramfenicol. Aangenomen wordt dat er geen mutatie en crossing-over zijn opgetreden.

Bevestigt het hierboven beschreven resultaat de hypothese van de onderzoekers? Verklaar je antwoord aan de hand van het hierboven beschreven resultaat.

2/4 Chlooramfenicol.

Tekst:
Chlooramfenicol heeft in de jaren vijftig als breedspectrum-antibioticum grote populariteit gekend. Het veroorzaakt echter ook een dosis-afhankelijke onderdrukking van de deling van de stamcellen van rode en witte bloedcellen en bloedplaatjes. Nadat was gebleken dat het in sommige gevallen een fatale aplastische anemie veroorzaakt, is het gebruik sterk afgenomen.

bewerkt naar: Farmacotherapeutisch Kompas 1997, Amstelveen, 696-697

Aplastische anemie is een vorm van bloedarmoede die ontstaat doordat er te weinig bloedcellen worden gevormd.

Waar in het lichaam bevinden zich de stamcellen die in de tekst worden genoemd?

3/4 Chlooramfenicol.

Omdat chlooramfenicol de genoemde bijwerkingen heeft, wordt voor een behandeling meestal de voorkeur gegeven aan een ander type antibioticum, zoals penicilline. Een bepaalde patiënt krijgt een kuur met chlooramfenicol, omdat bij deze patiënt geen penicilline als antibioticum kan worden gebruikt.

Noem een oorzaak waardoor penicilline niet bij elke patiënt als antibioticum kan worden gebruikt.

4/4 Chlooramfenicol.
Zie de figuren A 5, A 514, C 224 en B 2602 van de bijlage.

In een experiment gebruikt een onderzoeker plantaardige cellen die zich vlak voor de S-fase van de celcyclus bevinden. Deze cellen plaatst hij in een compleet medium dat tevens gelabeld thymine en colchicine bevat.
Colchicine is een stof die de vorming van de spoelfiguur tijdens de metafase van de kerndeling verhindert.
In dit medium treedt eenmaal replicatie van het DNA op. Daarna worden de cellen overgebracht in een tweede medium met colchicine, maar nu met ongelabeld thymine. In het tweede medium treedt weer eenmaal replicatie van DNA op. Bij deze tweede replicatie wordt geen gelabeld thymine gebruikt.

Welk percentage van de DNA-strengen in een cel is na afloop van de tweede replicatie gelabeld?

1/4 Albinisme.
Zie figuur B 1246 van de bijlage.

Onder andere in de huid van de mens bevinden zich speciale cellen, de melanocyten. In deze melanocyten worden melaninekorrels geproduceerd. In de afbeelding is schematisch een melanocyt weergegeven.
In een melanocyt wordt melanine via een aantal tussenstappen gevormd uit het aminozuur tyrosine. Het tyrosine wordt door een melanocyt opgenomen van buiten de cel. Bij de vorming van melanine uit tyrosine wordt een van de reacties uit de keten gekatalyseerd door het enzym tyrosinase. Aan het oppervlak van structuur P (zie de afbeelding) bevinden zich organellen waar tyrosinase wordt geproduceerd, dat vervolgens naar het Golgi-apparaat wordt getransporteerd. Van het Golgi-apparaat snoeren zich blaasjes af waarin onder andere met behulp van tyrosinase melanine uit tyrosine wordt geproduceerd. Deze blaasjes veranderen in melaninekorrels.

Noem de volledige naam van de structuur die met P is aangegeven.