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

Een 'black box'.

Organismen kunnen wat de energiestroom betreft beschouwd worden als een "doorgangshuis", zoals in het schema is weergegeven:

afbeelding
Er kan energie worden opgenomen (E_in ) in de vorm van onder andere licht, voedsel en warmte. Er kan energie worden afgegeven (E_uit ) in de vorm van onder andere afscheidingsproducten en warmte. Bij de volgende organismen wordt voor een periode van twee maanden onder de daarbij vermelde omstandigheden de energiestroom bepaald:

1. een baby die borstvoeding krijgt;
2. een beer in "winterslaap";
3. een volwassen persoon in de zomer;
4. een zonnebloemplant die hard groeit;

In een van deze gevallen is gedurende de genoemde periode E_in ongeveer gelijk aan E_uit .

In welk geval?

Vogels.

Sommige vogels kunnen zeker 1000 km aan een stuk vliegen zonder onderweg te eten. Voordat een vogel aan zo'n vlucht begint, bestaat het lichaamsgewicht voor 40 - 50% uit vet. Tijdens de vlucht wordt de benodigde energie vooral geleverd door dissimilatie van vet. De dissimilatie van vet is voor deze vogels onder genoemde omstandigheden gunstiger dan de dissimilatie van glycogeen.
Hierover worden de volgende beweringen gedaan:

1. vet wordt alleen anaëroob gedissimileerd en glycogeen zowel aëroob als anaëroob;
2. dissimilatie van 1 gram vet levert meer energie dan dissimilatie van 1 gram glycogeen;
3. voor dissimilatie van 1 gram vet wordt minder O₂ verbruikt dan voor dissimilatie van 1 gram glycogeen;
4. bij dissimilatie van 1 gram vet komt minder energie als warmte vrij en wordt minder energie vastgelegd in de vorm van ATP dan bij dissimilatie van 1 gram glycogeen.

Welke van deze beweringen is juist?

Energiebehoefte.
Zie figuur B 1676 van de bijlage.

In het diagram van de afbeelding is de energieproductie in rust, de basale energie-omzet (B.E.) weergegeven van mannen en vrouwen op verschillende leeftijden. De B.E. wordt bepaald onder gestandaardiseerde omstandigheden, waarbij de onderzochte persoon in rust verkeert bij een behaaglijke temperatuur. De energieproductie wordt uitgedrukt in kJ per m² lichaamsoppervlak per uur.
Mannen van 30 jaar worden vergeleken met vrouwen van 30 jaar.
Er bestaan onder andere de volgende verschilpunten:

1. verschil in percentage vetweefsel: bij vrouwen gemiddeld ongeveer 25% en bij mannen gemiddeld ongeveer 12% van het totale lichaamsgewicht; het vetweefsel bevindt zich bij vrouwen vooral onder de huid;
2. verschil in O₂ -gehalte per 100 ml bloed in rust: bij vrouwen gemiddeld 17,3 ml O₂ /100 ml bloed, bij mannen gemiddeld 20 ml O₂ /100 ml bloed.

Welk van de genoemde verschilpunten is of welke zijn mede oorzaak van het verschil in energieproductie in rust tussen een man van 30 jaar en een vrouw van 30 jaar?

-

1/4 Energie.
Zie figuur B 3021 van de bijlage.

Tekst:
Duikeenden, onder andere kuifeenden, foerageren voornamelijk 's nachts. Ze duiken drie- tot vijfhonderd keer per nacht om hun dagelijks rantsoen aan driehoeksmosselen te verzamelen. Ze slikken de mosselen in hun geheel door. Bij elke duik hebben de eenden slechts kort de tijd om onder water mosselen te vinden. Ze moeten de mossel vaak losrukken van de bodem, en dienen dan snel weer op te stijgen om naar adem te happen. Voor de duikeend zijn daarom de diepte waarop de mosselen zich bevinden, het gemak waarmee ze te vinden zijn en de snelheid waarmee ze zijn door te slikken, van het allergrootste belang.

bewerkt naar: J. de Leeuw, Overwinterende kuifeenden. Duiken naar een koude dis, Natuur & Techniek 68/1 (2000), 50-55

Zie figuur B 3021 van de bijlage.

Een kuifeend duikt naar voedsel. Het voedsel levert onder meer energie voor de basisstofwisseling, voor het vliegen, voor de vertering en voor het duiken. In de afbeelding is het energiegebruik per dag van een kuifeend voor deze vier activiteiten weergegeven.

Uit de afbeelding blijkt dat naarmate een kuifeend langer duikt, hij meer energie gebruikt voor de vertering en voor het duiken. Hierover worden de volgende beweringen gedaan:

1. Wanneer de kuifeend langer duikt, neemt hij meer voedsel op, waardoor meer energie wordt gebruikt voor de vertering van dat voedsel.
2. Wanneer de kuifeend langer duikt, gebruiken zijn skeletspieren meer ATP.
3. Wanneer de kuifeend langer duikt, neemt zijn anaërobe dissimilatie toe.

Welke van deze beweringen kunnen juist zijn?

2/4 Energie.
Zie figuur C 312 van de bijlage.

Het energiegebruik van een kuifeend kan in een bassin met een ademhalingsbox worden vastgesteld. Een ademhalingsbox is een afgesloten doos die voortdurend van verse lucht wordt voorzien. Een dergelijke proefopstelling is schematisch weergegeven in de afbeelding. De zuurstofmeter meet de hoeveelheid zuurstof die aanwezig is in de referentieluchtstroom (verse lucht) en in de bemonsterde lucht. De temperatuur wordt constant gehouden.

In het bassin bevindt zich een plateau met voedsel dat op verschillende diepten kan worden gebracht.
Met deze proefopstelling wil je het verband bepalen tussen het energiegebruik van een kuifeend en de diepte van het op te duiken voedsel.

Stel een werkplan op om deze onderzoeksvraag te beantwoorden. Gebruik daarvoor de hierboven beschreven opstelling.

3/4 Energie.
Zie figuur C 312 van de bijlage.

Noem twee eigenschappen van een kuifeend die invloed hebben op het energiegebruik van deze kuifeend in de opstelling van de afbeelding.

4/4 Energie.

Een dier neemt energie op, legt energie vast, gebruikt energie en geeft energie af. Drie processen bij een dier zijn:

1. uitademing;
2. uitscheiding;
3. transpiratie.

Bij welk of bij welke van deze processen wordt een deel van de opgenomen energie aan het milieu afgegeven?

Energie bij mieren.

Men heeft de energie-omzettingen onderzocht in een populatie mieren (Formica pratensis) op een Deense heide. De resultaten staan in onderstaande tabel.

afbeelding

Bereken de groei uitgedrukt in kJ.m^-2 .jaar^-1 van de mieren van deze populatie.

Elektrische vissen.

In de 18^e eeuw was er nog weinig bekend over de schokken van vissen als sidderrog en sidderaal.
Volgens de Franse geleerde René-Antoine de Réaumur werden de schokken veroorzaakt door de snelle mechanische werking van bepaalde spieren.
Volgens de Zwitsers-Nederlandse geleerde Jean Nicolas Allamand lag de oorzaak in elektrische verschijnselen.
In 1762 werden belangrijke waarnemingen van de Nederlandse chirurg Frans van der Lott gepubliceerd. Hij onderzocht in Essequibo (Brits-Guyana) een sidderaal en schrijft daarover:

"Ik raakte zulk eenen visch, liggende in balie met water, aan met een lange yzere roede, hetwelk my geweldig deed drillen, maar daarop de gemelde yzere roede met eenen droogen doek aanvattende, en zoo den visch raakende, voelde ik gééne de minste drilling. Daarop den doek nat, of maar vogtig gemaakt hebbende, gevoelde ik weder den slag als voren."

(in 'Kort bericht van den congeraal, ofte drilvisch', in Verhandelingen van de Hollandsche Maatschappye der Weetenschappen 6 (1762), p.87-94)

Welke conclusie kan uit deze waarnemingen over de twee verklaringen voor de oorzaak van de schokken bij zulke vissen worden getrokken?

Beweging van een trilhaardiertje.

De beweging van een trilhaardiertje wordt gereguleerd door een eiwit "RacerX". Binding van RacerX aan een ander eiwit, "Speed", stimuleert de trilharen om sneller te bewegen, waardoor het diertje sneller zwemt. Speed bevindt zich aan de basis van de trilharen. Speed kan alleen binden met RacerX na fosforylatie van het aminozuur threonine op een speciale plek in het eiwit.

Wat is het verwachte gedrag van een trilhaardiertje waarbij op deze plek threonine vervangen is door alanine?