Oefentoets Biologie: Kringlopen | HAVO 4/HAVO 5 | variant 3

1/3 Stikstofkringloop.

In de bodem komen diverse soorten stikstofbindende bacteriën voor. Deze bacteriën bezitten een bepaald enzym met behulp waarvan stikstofgas (N₂ ) kan worden omgezet. Bij deze omzetting ontstaat ammonium (NH₄ ⁺ ).
De stikstofbindende bacteriën gebruiken een deel van het gevormde ammonium in hun stofwisseling. Het resterende ammonium kan vervolgens door andere bacteriën worden omgezet in andere anorganische stoffen.

Zullen de stikstofbindende bacteriën ammonium vooral gebruiken voor de vorming van eiwitten, van koolhydraten of van vetten ?

2/3 Stikstofkringloop.

Drie groepen bacteriën zijn: nitraatbacteriën, nitrietbacteriën en rottingsbacteriën.

Welke van deze groepen bacteriën zijn betrokken bij de omzetting van het resterende ammonium in andere anorganische stoffen ?

3/3 Stikstofkringloop.

Planten met bladgroen nemen bepaalde stikstofverbindingen op uit de bodem.

Kunnen deze stikstofverbindingen worden geassimileerd in de bladeren, in de stengel of in de wortel ?

1/2 Gebruik van bacteriën.

In een Nederlandse zinkfabriek past men zwavelminnende bacteriën toe om zinkionen uit het afvalwater te verwijderen. Als men deze bacteriën alcohol als energiebron geeft, zetten ze opgeloste sulfaationen (SO₄ ^2- ) uit het afvalwater om in sulfide-ionen (S^2- ). Sulfide-ionen vormen met de zinkionen een onoplosbaar neerslag dat uit het water kan worden verwijderd. Uit het neerslag kan zink worden teruggewonnen.

Zijn de zwavelminnende bacteriën bij de beschreven afvalverwerking autotroof of heterotroof of is dat uit de informatie niet op te maken?

2/2 Gebruik van bacteriën.

Bacteriën worden door de mens ook voor andere doeleinden dan afvalwaterzuivering gebruikt. Met behulp van bacteriën kan de mens allerlei producten maken.

Noem twee groepen producten die met behulp van bacteriën worden gemaakt en die elk voor een verschillend doel door de mens worden gebruikt.

1/7 Een zee van stikstof.

Rond 1900 ontdekte de microbioloog Beijerinck dat allerlei vrij levende bacteriën stikstofgas kunnen binden. Tot dan was de stikstoffixatie alleen bekend van bacteriën die dat in symbiose doen met wortels van vlinderbloemige planten. De hoofdlijnen van de stikstofkringloop waren toen in kaart gebracht: er is stikstoffixatie, er is omzetting van stikstofverbindingen uit planten- en dierenresten tot ammonium (ammonificatie), er is de vorming van nitriet en nitraat uit dat ammonium (nitrificatie) en een soort omgekeerd proces: vorming van vrije stikstof (N₂ ) uit nitraat en nitriet: denitrificatie.

De bacteriën die in symbiose leven met vlinderbloemige planten leveren de plant stikstofverbindingen. Die bacteriën gebruiken glucose van de plant.

Van welke relatie is sprake tussen die bacteriën en de vlinderbloemige planten?

2/7 Een zee van stikstof.

De hiervoor genoemde stikstoffixatie wordt in de landbouw toegepast. Als proef zaait men de ene helft van een akker in met vlinderbloemige planten zoals Klaver (veld P) en de andere helft van de akker met lipbloemige planten zoals Witte dovenetel (veld Q). Na het groeiseizoen worden alle planten ondergeploegd. Hierna wordt de samenstelling van het bodemmateriaal geanalyseerd.

Noem een verschil in de N (stikstof)-samenstelling tussen de bodem van veld P en de bodem van veld Q.

3/7 Een zee van stikstof.

In de Zwarte Zee verloopt de bacteriële stikstofkringloop anders dan altijd was aangenomen. Onderzoekers ontdekten dat ammonium met nitriet kan reageren tot vrije stikstof, de anammoxreactie. De bacterie die hiervoor verantwoordelijk bleek, noemde men Brocadia anammoxidans, die op negentig meter diepte leeft.
Volgens de onderzoekers speelt deze vorm van denitrificatie een belangrijke rol in de stikstofbalans van de oceanen. De bacteriën zetten ammonium (NH₄ ⁺ ) samen met nitriet (NO₂ ^- ) om. Hierbij komt stikstofgas (N₂ ) vrij.
We spreken van ‘anammox' omdat twee verschillende stikstofverbindingen onder zuurstofloze omstandigheden met elkaar reageren waarbij vrije stikstof (N₂ ) en water (H₂ O) ontstaan: een anaërobe ammonium oxidatie.
Normaal gesproken wordt in de stikstofkringloop nitriet (NO₂ ^- ) omgezet in nitraat (NO₃ ^- ).

Welke factor bepaalt dat de omzetting van nitriet in nitraat in de Zwarte Zee op negentig meter diepte (vrijwel) niet zal voorkomen?

4/7 Een zee van stikstof.

De omzetting tot stikstofgas vindt in de bacterie Brocadia anammoxidans via een aantal tussenstappen plaats in een organel dat anammaxosoom wordt genoemd. Een van de tussenproducten die hierbij ontstaat is het ook voor Brocadia giftige hydrazine (N₂ H₄ ). Anammoxosomen zijn bijzondere organellen.
Het membraan van deze anammoxosomen bevat vetmoleculen die nooit eerder bij bacteriën of andere levende organismen zijn gevonden. Membranen waar deze vetachtige stoffen in voorkomen zijn bijzonder slecht doorlaatbaar. Diffusie via deze membranen is vrijwel onmogelijk.

Geef aan waarom het voor de bacterie zo belangrijk is dat de membraan vrijwel ondoorlaatbaar is.

5/7 Een zee van stikstof.
Zie figuur B 4386 van de bijlage.

In de afbeelding wordt de bacteriële stikstofkringloop weergegeven zoals die tot nu toe bekend was.

Geef met pijlen in deze kringloop op de uitwerkbijlage aan hoe dit schema op basis van de boven beschreven nieuwe vorm van denitrificatie zou moeten worden ingevuld.

6/7 Een zee van stikstof.

Bacteriën gebruiken stikstof voor de opbouw van organische stoffen. Hieronder staan verschillende organische stoffen die in bacteriën voor kunnen komen.

1. aminozuren;
2. DNA;
3. eiwitten;
4. koolhydraten;
5. vetzuren.

In welke van de bovengenoemde organische stoffen is altijd stikstof aanwezig?

7/7 Een zee van stikstof.

De bacteriën die de annamoxreactie uitvoeren, zijn interessant voor de afvalwaterzuivering. In Rotterdam draait de eerste installatie die van deze bacteriën gebruik maakt. Hierdoor komen door het lozen van het gezuiverde afvalwater minder mineralen in het oppervlaktewater, dan zonder het gebruik van deze bacteriën.

Welk milieuprobleem wordt hierdoor verminderd?

Een meercellig organisme.

Een bepaald meercellig organisme heeft celwanden en neemt anorganische stoffen uit het milieu op.

1. Kan hieruit afgeleid worden of dit organisme consument of producent is ?
2. Kan hieruit afgeleid worden of dit organisme plantaardig of dierlijk is ?

afbeelding

Lozingen.

In een meer (1) wordt water geloosd met een grote verscheidenheid aan anorganische afvalstoffen; in een ander meer (2) water met een grote verscheidenheid aan organische afvalstoffen. De anorganische of de organische afvalstoffen kunnen door bepaalde organismen als voedsel gebruikt worden.

Zullen zich in meer 1 vooral veel soorten heterotrofe bacteriën ontwikkelen of veel soorten algen ?
En in meer 2 ?

afbeelding

Een kringloop.
Zie figuur B 1694 van de bijlage.

Hieronder staat een sterk vereenvoudigd schema van een kringloop.

Welke van de volgende uitspraken met betrekking tot dit schema is juist ?

Omzettingen.
Zie figuur B 334 van de bijlage.

In het schema is de relatie weergegeven tussen CO₂ en organisch materiaal.

Door welke organismen kan omzetting 1 worden uitgevoerd en door welke omzetting 2 ?

afbeelding

De koolstofkringloop.
Zie figuur B 505 van de bijlage.

In het schema is een gedeelte van de koolstofkringloop weergegeven. De pijlen stellen stofwisselingsprocessen voor.

Welke pijlen kunnen dissimilatie met zuurstof voorstellen ?

De koolstofkringloop.
Zie figuur B 636 van de bijlage.

Het schema stelt een deel van de koolstofkringloop voor. De pijlen geven processen weer waarbij onder andere de genoemde stoffen verbruikt worden, dan wel ontstaan.

Bij welk proces kan lichtenergie omgezet worden in chemische energie ?

De stikstofkringloop.

De nitriet- en de nitraatbacteriën in de bodem spelen tezamen een zeer belangrijke rol in de stikstofkringloop.

Dit hangt samen met het feit dat deze bacteriën

De stikstofkringloop.
Zie figuur C 10 van de bijlage.

Iemand probeert een deel van de stikstofkringloop in een weiland schematisch weer te geven.
Hierbij wil hij met pijlen de belangrijkste richting aangeven waarin processen plaatsvinden.
Zijn schema is in de figuur afgebeeld.

Staan alle pijlen in dit schema juist gericht ?
Zo nee, welke niet ?