Oefentoets Biologie: Biotechnologie | HAVO 4/HAVO 5 | variant 1

2/2 Onkruidbestrijding in de landbouw.

Er worden nogal eens vraagtekens geplaatst bij de teelt van transgene planten. Zo zou er door kruising uitwisseling van genen kunnen plaatsvinden met wilde maïsplanten en zouden deze resistent kunnen worden tegen de te gebruiken bestrijdingsmiddelen.
Op maïsakkers komen akkeronkruiden voor zoals akkerdistel.

Kan er op deze wijze ook uitwisseling van genen optreden tussen de transgene maïsplanten en akkeronkruiden, zoals akkerdistel? Leg je antwoord uit.

Coloradokevers.
Zie figuur B 1241 van de bijlage.

Tekst:

De Coloradokever is afkomstig uit het zuidwesten van de Verenigde Staten. In 1919 vestigde deze geel met zwart gestreepte keversoort (zie de afbeelding) zich in Europa. Deze soort die op aardappels leeft, wordt door aardappeltelers sinds lange tijd bestreden met behulp van milieu-onvriendelijke insecticiden. Maar het insect is ongevoelig geworden voor deze chemische bestrijdingsmiddelen. Biologische bestrijding is mogelijk met behulp van de bacterie Bacillus thuringiensis tenebrionis die zeer specifiek de larve van de Coloradokever aantast door het uitscheiden van een giftig eiwit. Men is erin geslaagd het gen dat codeert voor dit eiwit te isoleren uit deze bacterie. Dit stukje DNA is met succes ingebouwd in een aardappelplant. De verkregen transgene plant blijkt giftig voor de Coloradokever.
Als het in de tekst genoemde gen eenmaal is ingebouwd in een aardappelplant, kan de plant hetzelfde product vormen als de bacterie waaruit het gen afkomstig is.

Leg uit waardoor dit kan, hoewel het om heel verschillende soorten gaat.

1/2 Huiver voor maïs.

De maïsboorder is een insectensoort die maïsplanten aantast. De rupsen van deze insectensoort nestelen zich in de stengels van een maïsplant. Al geruime tijd worden in de biologische landbouw rupsen selectief bestreden met het zogeheten Bt-eiwit. Dit Bt-eiwit wordt door de rupsen afgebroken. Daarbij ontstaat een stof die de darmwand beschadigt, waardoor de rupsen verhongeren. Een bedrijf in Amerika heeft genetisch gemanipuleerde maïs ontwikkeld die een gen bevat dat codeert voor het Bt-eiwit. Dit gen gedraagt zich in een plant als een natuurlijk gen.
Drie leerlingen, hebben een meningsverschil over de eigenschappen van de planten die uit de maïskorrels van homozygote genetisch gemanipuleerde maïsplanten groeien.

Leerling 1 beweert: "Alle cellen van deze planten hebben het Bt-gen en maken het Bt-eiwit".
Leerling 2 beweert: "Alle cellen van deze planten hebben het Bt-gen, maar dit betekent niet dat ze ook allemaal het Bt-eiwit maken".
Leerling 3 beweert: "Alleen de cellen van de stengel hebben het Bt-gen en maken het Bt-eiwit".

Van wie is de bewering juist?

Maïs.

Omdat maïs zo'n belangrijk voedingsgewas is, wordt op allerlei manieren gepoogd om de opbrengst zo optimaal mogelijk te maken. Aan suikermaïs worden andere eisen gesteld dan aan veevoedermaïs. Daarom zijn er resistente rassen ontwikkeld met DNA dat van andere soorten afkomstig is. Er is resistentie tegen herbiciden (= onkruidverdelgers) en resistentie tegen insectenvraat ingebracht. Het maïsras dat resistent is tegen herbiciden heeft een gen ingeplant gekregen dat voor een enzym codeert dat het herbicide afbreekt. Bij het maïsras dat
resistent is tegen insectenvraat is het Bt-gen van de bacterie Bacillus thuringiensis ingebracht. Dit gen zorgt voor de aanmaak van een eiwit.
Zodra er vlinderlarven beginnen te vreten aan de plant, doodt dit eiwit hen onherroepelijk.

Over deze vormen van resistentie worden drie uitspraken gedaan:

1. Bij beide vormen van resistentie is er ten opzichte van het oorspronkelijke genotype van de maïsplant iets veranderd.
2. Bij beide vormen van resistentie breekt de maïsplant het ongewenste concurrerende organisme af met behulp van een eiwit.
3. Door beide vormen van resistentie wordt de noodzaak om chemische bestrijdingsmiddelen te gebruiken, verminderd.

Welke van de bovengenoemde uitspraken is of zijn juist?

1/2 Plagen in Australië.
Zie figuur B 3019 van de bijlage.

Tekst:
Een probleem voor de veehouders in Australië is sterfte onder het vee door het eten van bepaalde giftige bladeren. Dit treedt met name op in gebieden waar voedselschaarste heerst.
Met behulp van genetische manipulatie zijn bacteriën uit het maag-darmkanaal van schapen, geiten en koeien voorzien van een gen voor een bepaald enzym. Dit enzym maakt de gifstof uit de bladeren onschadelijk.
Plannen om een veldproef te doen met vee waaraan deze genetisch gemanipuleerde bacteriën zouden worden toegediend, werden door een adviescommissie afgekeurd. De commissie was bevreesd voor verspreiding van de gemanipuleerde bacteriën onder verwilderde geiten.

Zie figuur B 3019 van de bijlage.

In de tekst hierboven staat "... een gen voor een bepaald enzym".
Hierover worden de volgende beweringen gedaan:

1. Bacteriën hebben geen kern en kunnen dus zonder genetische manipulatie geen eiwitten maken.
2. Het gen bestaat uit een eiwit dat het enzym maakt.
3. Het gen bevat de code voor het vormen van het enzym.

Welke van deze beweringen is of zijn juist?

2/2 Plagen in Australië.

De adviescommissie vreesde verspreiding van de gemanipuleerde bacteriën onder verwilderde geiten.

Beschrijf wat het gevolg van deze verspreiding zou kunnen zijn en geef aan waarom dat een probleem zou zijn.

Wereldwijde bedreiging van de bananenteelt.
Zie figuur A 828 van de bijlage.

Landen in Midden-Amerika kunnen niet zonder bananenexport en voor Afrika is de banaan een belangrijk voedingsgewas. Schimmels kunnen de bananenteelt zodanig aantasten, dat het een bedreiging vormt voor de bevolking. Het is dus voor de telers van belang te weten of hun bodem vrij is van ziektekiemen.
De supermarktbanaan is behalve het populairste ook het meest bedreigde stuk fruit ter wereld. Bananenplantages worden belaagd door een variant van de schimmel Fusarium oxysporum. Een andere variant van Fusarium oxysporum heeft de bananenteelt in de vorige eeuw ook al eens aan de rand van de afgrond gebracht. Deze schimmelziekte is niet met chemische middelen te bestrijden.
In de eerste helft van de 20ste eeuw richtte Fusarium oxysporum de bananenteelt vrijwel te gronde. De bananenteelt wist te overleven doordat net op tijd een resistente variëteit van Musa acuminata werd ontdekt, de zogeheten Cavendish, die vanaf dat moment de teelt wereldwijd is gaan domineren. Vrijwel alle exportbananen in de wereld behoren tot deze variëteit.

Resistente rassen kunnen verkregen worden via genetische modificatie.

Leg in drie stappen uit hoe een resistente consumptiebanaan wordt verkregen met genetische modificatie.

Insectenbestrijding.
Zie figuur B 4691 van de bijlage.

Door nieuwbouwplannen voor een woonwijk moet een fruitteler in de Betuwe met zijn bedrijf stoppen. Hij overweegt om naar Spanje te emigreren en daar een bedrijf voor de teelt van perziken, meloenen en sinaasappels over te nemen. Op internet leest hij in lokale Spaanse kranten berichten over enkele recente gevallen van grote schade aan de fruitoogst door de Mediterrane fruitvlieg (Ceratitis capitata) (zie de afbeelding).
De fruitteler leest ook een artikel over een biotechnologisch onderzoek waarbij men vanuit een andere benadering het probleem probeert op te lossen. Het DNA van de gewone fruitvlieg (Drosophila melanogaster) is al volledig in kaart gebracht. Hierin is een mutantgen (het tTA-gen) ontdekt, dat leidt tot hoge concentraties van het eiwit tTA en daardoor tot de dood van de larven van deze insecten. Volwassen exemplaren hebben geen hinder van hoge concentraties tTA. Analisten hebben succesvol een variant van dit gen, het tTAV-gen, ingebouwd in het genoom van Ceratitis capitata.
Uit het artikel wordt het de fruitteler duidelijk dat zowel Mediterrane fruitvliegen die homozygoot zijn als vliegen die heterozygoot zijn voor het tTAV-gen, levenslang hoge concentraties hebben van het tTA-eiwit, tenzij ze leven op voeding met tetracycline. Als de vliegen gekweekt worden op een voedingsmedium met tetracycline, wordt bij hen de activiteit van het gen onderdrukt en ontwikkelen de larven zich normaal.
De biotechnologen hopen hiermee een milieuvriendelijke en goedkopere bestrijdingsmethode te hebben gevonden voor de schadelijke fruitvlieg.

Hoe wordt de techniek genoemd, waardoor de analisten het gen van Drosophila melanogaster in het DNA van Ceratitis capitata hebben kunnen plakken?

Langer plezier van nieuwe rozen.

Verschillende soorten snijbloemen hebben een verschillende houdbaarheid. Veel snijrozen verwelken al wanneer ze pas een paar dagen in de vaas staan. Dit gebeurt doordat de vaten in de stengels, terwijl ze in het water staan, verstopt raken met uitscheidingsproducten van bacteriën. Hierdoor wordt het watertransport belemmerd.
Deze verstopping is te voorkomen door een bacteriedodend middel toe te voegen aan het water.
In de toekomst wordt het toevoegen van bacteriedodende stoffen misschien overbodig. Er wordt onderzoek gedaan om bij rozen via genetische manipulatie 'genen met een antibacteriële werking' in te bouwen. De aandacht richt zich daarbij vooral op bepaalde eiwitten, die cecropines worden genoemd.

De uitdrukking 'genen met een antibacteriële werking' werd gebruikt in een krantenartikel. Dit is biologisch gezien een onnauwkeurige formulering.

Geef een biologisch meer nauwkeurige formulering voor 'genen met een antibacteriële werking'.

Coeliakie.

Dr. Frits Koning van het Leids Universitair Centrum wil zich met een aantal collega's richten op een snelle diagnose van patiënten en op het analyseren van een honderdtal graanvariëteiten op glutengenen. Mogelijk worden zo tarwevariëteiten gevonden die nauwelijks of geen allergische reactie veroorzaken.

Zou genetische modificatie van tarwe ook een uitkomst kunnen bieden voor coeliakie-patiënten? Leg je antwoord uit.