Oefentoets Biologie: Dna-rna - eiwitsynthese | VWO 4/VWO 5/VWO 6 | variant 8

5/5 Mitochondriën en mitochondriaal DNA.
Zie figuur B 2339 van de bijlage.

In de stamboom van de afbeelding zijn familieleden die hetzelfde type mitochondriaal DNA (= type q) bezitten, met zwart aangegeven. Van de personen 1-1, 1-4,11-4 en 11-5 is bekend dat zij niet type q mitochondriaal DNA bezitten. Van persoon 11-6 is het type mitochondriaal DNA onbekend. In de derde generatie van deze familie bevindt zich een vrouw R die type q mitochondriaal DNA bezit.

Kan R alleen een dochter zijn uit het huwelijk van II-3 met II-4 of alleen uit het huwelijk van II-5 met II-6 of is dat niet te bepalen?

1/2 DNA-replicatie.
Zie de figuren C 167, A 418 en B 2279 van de bijlage.

Bij de replicatie van een DNA-molecuul wordt langs één van beide oorspronkelijke DNA-ketens (de leading-strand) een doorgaande nieuwe keten gevormd. Langs de andere oorspronkelijke keten (de lagging-strand) worden steeds kleine stukjes DNA gemaakt, die vervolgens met elkaar worden verbonden (zie de afbeelding A 418).

De nucleotiden van één keten van het DNA zijn onderling steeds met het derde en met het vijfde C-atoom van het desoxyribose gebonden aan een fosfaatgroep. Aan het 3'-eind van de DNA-keten zit een nucleotide zonder fosfaatgroep aan het derde C-atoom; aan het 5'-eind zit een nucleotide met fosfaatgroep aan het vijfde C-atoom. De richting van 5'-eind naar 3'-eind is bij de twee ketens van één DNA-molecuul tegengesteld. Zie figuur B 2279.

In de afbeelding C 167 is een nucleotide getekend waaraan drie fosfaatgroepen zijn gekoppeld: Dit nucleotide is ATP. Dit molecuul kan bij de replicatie in een DNA-molecuul worden ingebouwd, waarbij de voor de koppeling benodigde energie vrijkomt. De nucleotide verliest hierbij twee fosfaatgroepen; door de overblijvende fosfaatgroep kan het nucleotide aan DNA worden gekoppeld.

Kan het nucleotide uit de afbeelding B 2279 alleen aan het 3'-eind of alleen aan het 5'-eind of aan beide kanten van een groeiende DNA-keten worden aangebouwd?

2/2 DNA-replicatie.

Het binden van een nucleotide in het DNA vereist energie.

Wordt bij de DNA-replicatie de energie voor de binding van een volgend nucleotide geleverd door de lagging-strand, door de leading-strand of door het te binden nucleotide?

1/3 Experimenten met bacteriën.
Zie figuren B 1993 en B 1322 van de bijlage.

In een serie experimenten werden bepaalde bacteriën (Escherichia coli) gedurende een aantal generaties gekweekt in een voedingsmedium P. In medium P was als enige stikstofbron ammoniumchloride met isotoop ¹⁵ N aanwezig. De bacteriën namen de ammoniumionen op en vormden hiermee nucleotiden.

De bacteriën verbleven zoveel generaties in medium P totdat het DNA in alle bacteriën uitsluitend nucleotiden met dit isotoop bevatte; dit DNA wordt'zwaar' DNA genoemd.

Hierna werden de bacteriën overgebracht naar een medium Q waarin zich alleen ammoniumchloride met ¹⁴ N bevond. In medium Q verbleven de bacteriën gedurende twee generaties. Telkens na één generatie werd een deel van de bacteriën 'geoogst' en werd hun DNA geïsoleerd en gecentrifugeerd.

Wanneer DNA uit de bacteriën wordt geïsoleerd en vervolgens gecentrifugeerd, komt DNA met ¹⁵ N lager in de buis terecht dan DNA met ¹⁴ N (zie tekening 1 in de afbeelding B 1993).

In tekening 2 van de afbeelding B 1993 is weergegeven waar in dit experiment het DNA in de buizen terecht kwam.

Tijdens welke fase van de celcyclus, zie figuur B 1322 van de bijlage, worden nucleotiden in het algemeen in DNA ingebouwd?

2/3 Experimenten met bacteriën.
Zie de figuren B 1993 en B 1322 van de bijlage.

Bij het begin van één van deze experimenten bestaat DNA van deze bacteriën uit twee strengen met in elk van beide strengen ¹⁵ N nucleotiden.

Hoe ziet in dit experiment het DNA van deze bacteriën er uit na één generatie?

3/3 Experimenten met bacteriën.
Zie figuur B 1994 van de bijlage.

Bij het begin van een ander experiment bestaat DNA van deze bacteriën eveneens uit twee strengen met in elk van beide strengen ¹⁵ N nucleotiden.

Vier leerlingen tekenen als volgt de verdeling van de nucleotiden met ¹⁴ N en ¹⁵ N in dit experiment na twee generaties (zie de afbeelding B 1994).

Welke van deze leerlingen heeft de juiste tekening gemaakt?

1/4 Een retrovirus.
Zie figuur C 124 van de bijlage.

Een retrovirus is omgeven door een envelop en een capside.
De envelop is een celmembraan met glycoproteïnen (= verbinding van eiwitten met polysachariden) die specifiek zijn voor het virus.
De capside is een eiwitmantel.

In het retrovirus bevinden zich RNA en enzymen, waaronder het reverse-transcriptase. Retrovirussen parasiteren meestal op één of op een beperkt aantal celtypen.

In de afbeelding C 124 is weergegeven hoe een retrovirus in een cel wordt opgenomen en hoe het zich vermeerdert.

Een cel van een bepaald type (L) wordt gelijktijdig geïnfecteerd door twee verschillende retrovirussen (p en q). Dit leidt tot de productie van nieuwe retrovirussen (r) door deze cel. Bij de afsnoering (stap 8) van nieuwe retrovirussen (r) zijn dan zowel glycoproteïnen in het celmembraan rondom het virus ingebouwd die kenmerkend zijn voor retrovirus p, als glycoproteïnen die kenmerkend zijn voor retrovirus q.

Over retrovirus r worden de volgende beweringen gedaan:

1. retrovirus r kan zowel RNA van p als RNA van q bevatten,
2. retrovirus r kan DNA van de gastheercel bevatten,
3. retrovirus r kan cellen van type L niet meer infecteren.

Welke van deze beweringen is juist?


-

2/4 Een retrovirus.
Zie figuur C 124 van de bijlage.

Bij de vorming van DNA in stap 3 (zie de afbeelding C 124) worden overschrijffouten niet gecorrigeerd, zoals dat bij replicatie van DNA wel het geval is.
Het bekendste retrovirus is het Human Immunodeficiency Virus (= HIV) dat AIDS kan veroorzaken. Het kan onder andere T-helpercellen infecteren die daardoor kunnen worden uitgeschakeld.

Mensen die besmet zijn met HIV, zijn na enige tijd seropositief. Bij deze mensen kunnen antistoffen tegen manteleiwitten van het virus worden aangetoond. Het provirus (zie de afbeelding C 124) bevindt zich dan al in de kernen van T-helpercellen.
Deze antistoffen blijken op den duur niet in staat om vrijkomende virussen uit te schakelen, zodat het aantal besmette T-helpercellen toeneemt.

Ter verklaring hiervan worden de volgende beweringen gedaan:
1. het provirus in het DNA van de T-helpercellen is veranderd.
2. de eiwitsamenstelling in de virusmantel is veranderd.

Welke van deze beweringen kan of welke kunnen een geheel of gedeeltelijk juiste verklaring geven voor de toename van het aantal besmette T-helpercellen ondanks de aanwezigheid van de antistoffen?

3/4 Een retrovirus.

Besmette T-helpercellen snoeren aanvankelijk één of enkele nieuwe virussen per dag af, die óf nieuwe cellen besmetten óf door antistoffen worden gebonden.

Welke cellen ruimen het virus-antistof-complex op?

4/4 Een retrovirus.

Azidothymidine (= AZT) is een middel dat tegen AIDS in de strijd wordt geworpen.

AZT bestaat uit een stof die lijkt op een nucleotide met thymine. Op het moment dat het reverse-transcriptase een AZT in DNA heeft ingebouwd, stopt de werking van het reverse-transcriptase en kan de rest van het virale RNA niet worden afgelezen. Een nadeel van AZT is dat het niet alleen een effect heeft op het HIV, maar ook op de gezonde lichaamscellen van een patiënt.

Heeft AZT effect op de replicatie, de transcriptie of de translatie in de gezonde lichaamscellen?

3/3 Virusonderzoek.
Zie figuur A 284 van de bijlage.

Deze gelabelde bacteriofagen worden in een oplossing zonder radioactieve fosfor en radioactieve zwavel samengebracht met bacteriën die als gastheercellen kunnen dienen. In deze gastheercellen worden nieuwe bacteriofagen gevormd.

Bevatten al deze nieuwe gevormde bacteriofagen radioactieve fosfor?
En radioactieve zwavel?

1/3 Progeria.

Het verschil tussen een kort leven van circa 13 jaar en een normaal leven van ruim 75 jaar wordt soms veroorzaakt door één veranderd basenpaar. Dit bleek toen onderzoekers de genetische oorzaak ontdekten van de zeer zeldzame verouderingsziekte Hutchinson-Gilford Progeria Syndroom (HGPS).

Bij patiënten die lijden aan deze ziekte is in een bepaald gen in chromosoom 1 op een bepaalde plaats de base cytosine (C) door thymine (T) vervangen. Hierdoor is op die plaats het triplet GGC in de coderende DNA-streng veranderd in GGT. (De coderende streng is de complementaire streng van de template.)

Zo'n verandering zal veelal niet tot een verandering in het door dit gen gecodeerde eiwit leiden. Maar bij deze mutatie gaat het toch mis, namelijk tijdens de vorming van het mRNA.

Het gevormde eiwit (lamine A) wordt hierdoor vijftig aminozuren korter dan normaal en dat heeft een funeste invloed op de vorm en het functioneren van het kernmembraan.

Leg uit waardoor een mutatie van GGC naar GGT veelal niet tot een verandering in het door dit gen gecodeerde eiwit zal leiden.

2/3 Progeria.
Zie figuur A 850 van de bijlage.

Genen bestaan behalve uit gedeelten die coderen voor aminozuren (exons) uit niet-coderende fragmenten (introns).

Deze introns worden bij de vorming van functioneel mRNA uit pre-mRNA met behulp van enzymen weggeknipt, waardoor alleen de exons overblijven die aan elkaar worden gekoppeld.
Die enzymen knippen op plaatsen met een bepaalde reeks basen in het RNA. In de afbeelding A 850 is schematisch een willekeurig gen met introns en exons afgebeeld.
Te zien is hoe vanuit het gen in vier stappen het eiwit P wordt gemaakt.

Welke van de volgende beweringen over de genummerde delen in de afbeelding A 850 is juist?

3/3 Progeria.
Zie figuur A 850 van de bijlage.

Uit onderzoek is gebleken waardoor het bij de mutant misgaat tijdens de vorming van mRNA voor het lamine A: er is een extra knipplaats in het 'pre-mRNA'.

Deze nieuwe knipplaats bevindt zich in het voorlaatste exon, waardoor het laatste intron 150 nucleotiden langer wordt.

Hiernaast (afbeelding 2) is in een tabel schematisch het gen voor lamine A met introns en exons weergegeven. Aangegeven is waar in het mutantgen een extra knipplaats ontstaat.

Stel dat de vorming van lamine A vanuit het lamine A-gen op overeenkomstige wijze kan worden voorgesteld als de vorming van eiwit P vanuit gen P in de afbeelding.

- Teken in de bijgeleverde tabel schematisch hoe de vorming van het afwijkende lamine A vanuit het mutantgen A op overeenkomstige wijze kan worden voorgesteld.
- Noteer in de uitwerkbijlage in de derde kolom de namen van de getekende structuren (die overeenkomen met de structuren 2 tot en met 6 in de afbeelding bij de inleiding).

2/5 Thalassemie.

afbeelding

Is met behulp van de gegevens in de tabel af te leiden dat ook haar man, de vader van haar zoon, een vorm van a-thalassemie heeft?