Deze oefentoets bevat 16 vragen en is te gebruiken in een toetsplatform dat QTI 3.0 ondersteunt. De opgaven zijn gemaakt door een vakdocent Biologie van de NVON. Ideaal om leerlingen gericht te laten oefenen en hun kennis te toetsen.
16
Biologie
VO Kerndoel 31: Processen in de natuur
VWO 4, VWO 5, VWO 6
NVON
cc-by-sa-40
Glucoseregeling.
Iemand heeft een koolhydraatrijke maaltijd gebruikt en is direct daarna gaan slapen. De glucoseconcentratie in het bloed blijft gedurende deze rust vrijwel constant.
Bij de stofwisseling spelen onder andere een rol:
1. het bijniermerg,
2. de eilandjes van Langerhans,
3. de lever.
Welk van deze organen is of welke zijn actief bij het vrijwel constant houden van de glucoseconcentratie in het bloed van deze slapende persoon?
Suikerregeling.
Hieronder staan vier uitspraken over de concentratie van de hormonen glucagon of insuline in het bloed, in relatie met de glucoseconcentratie van het bloedplasma van de mens.
Welke uitspraak is juist?
Spijsvertering.
Zie figuur B 1327 van de bijlage.
In de afbeelding is schematisch een gedeelte van het verteringskanaal van de mens weergegeven. In de rechter afbeelding is weer een deel daarvan met enkele bijbehorende bloedvaten getekend. Twee plaatsen in het bloedvatenstelsel zijn aangegeven met r en s.
Enkele processen zijn:
1. resorptie van glucose uit het verteringskanaal door de darmwandcellen.
2. dissimilatie van glucose in de darmwandcellen.
3. omzetting van glucose in glycogeen in de levercellen.
Op een bepaald moment is de glucoseconcentratie in het bloed op plaats s lager dan die op plaats r.
Als gevolg van welk of van welke van deze processen is de glucoseconcentratie op plaats s lager dan die op plaats r?
afbeelding
1/3 Diabetes mellitus.
Diabetes mellitus (= suikerziekte) kan ontstaan door verschillende oorzaken.
De ziekte kan het gevolg zijn van het feit dat er onvoldoende insuline wordt geproduceerd (diabetes type 1).
Bij diabetes type II produceren de eilandjes van Langerhans wel insuline, maar nemen de cellen in het lichaam te weinig glucose uit de weefselvloeistof op door een ontregeling van het opname-mechanisme.
Bij het opname-mechanisme speelt de insuline-receptor een rol. Men veronderstelt dat er bij diabetes type II te weinig insuline-receptoren zijn of dat de receptoren te weinig affiniteit met insuline hebben. Bij beide typen diabetes wordt het teveel aan glucose in het bloed uitgescheiden met de urine.
Is het insulinegehalte in het bloed van onbehandelde patiënten met diabetes type II gemiddeld per 24 uur lager dan, gelijk aan of hoger dan dat bij gezonde mensen?
2/3 Diabetes mellitus.
Zie figuur B 1983 van de bijlage.
Glucose wordt in bepaalde weefsels van de mens omgezet in glycogeen.
Dit wordt opgeslagen. In de afbeelding zijn enkele typen weefsel weergegeven.
In welk of in welke van deze typen weefsel kunnen bij de mens grote hoeveelheden glycogeen worden opgeslagen?
afbeelding
3/3 Diabetes mellitus.
Als een lijder aan diabetes niet wordt behandeld, ontstaan onder andere de volgende verschijnselen:
1. de geproduceerde urine bevat glucose,
2. de hoeveelheid geproduceerde urine neemt toe,
3. er vindt afzetting van vetten plaats op de vaatwanden.
Elk van deze verschijnselen heeft een directe oorzaak. Indirecte oorzaken worden hier buiten beschouwing gelaten.
Bekend zijn onder meer de volgende vier veranderingen:
P. de terugresorptie van water in de nieren neemt af,
Q. de osmotische waarde van het weefselvocht is verhoogd, doordat dit weefselvocht meer glucose dan normaal bevat,
R. er worden, in verhouding tot de totale hoeveelheid vetten, minder vetten in de vetcellen opgenomen,
S. het glucosegehalte van het bloed kan tot veel hogere waarden stijgen dan bij gezonde personen.
Welke van deze veranderingen is een directe oorzaak van welk van de genoemde verschijnselen?
1/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Diabetes mellitus (suikerziekte) is een ernstige ziekte die op termijn kan leiden tot aandoeningen aan de nieren, ogen, voeten en hart en bloedvaten.
Er zijn verschillende typen diabetes te onderscheiden.
Bij type-1 diabetes maakt de alvleesklier geen of zeer weinig insuline aan ten gevolge van een uitgebreide vernietiging van ß-cellen.
De huidige behandeling is erop gericht de symptomen van type-1 diabetes te bestrijden met insuline-injecties, maar deze geven geen genezing.
Endocrinologen van de Harvard universiteit onderzoeken of ze exocriene alvleeskliercellen, die verteringsenzymen maken, kunnen ‘herprogrammeren' tot endocriene ß-cellen.
Als de veranderde cellen insuline gaan produceren, zou dit de diabetespatiënt kunnen genezen.
Een van de symptomen van diabetes is de productie van zoete urine.
Verklaar waardoor bij diabetespatiënten zoete urine wordt gevormd.
2/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Een ander symptoom is dat de adem ruikt naar aceton of een ander ketozuur, als gevolg van keto-acidose.
Dat is een teken dat er voor de energievoorziening van cellen overgeschakeld is op een ander proces dan aerobe dissimilatie van glucose.
Welk ander proces?
3/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
De alvleesklier bevat behalve endocriene cellen ook exocriene cellen.
Wat is het onderscheid tussen endocriene en exocriene cellen?
4/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Zie figuur A 1050 van de bijlage.
Voor het herprogrammeren van exocriene alvleeskliercellen moeten genen worden aangeschakeld of moeten genen worden uitgeschakeld in deze cellen.
Het aan- en uitzetten van genen wordt geregeld door transcriptiefactoren. Door combinaties van transcriptiefactoren te gebruiken die kenmerkend zijn voor de endocriene ß-cellen, probeerden de onderzoekers de exocriene cellen van muizen te herprogrammeren tot ß-cellen.
Voor het experiment maakte de onderzoeksgroep eerst (zie de afbeelding hieronder) genconstructen bestaande uit een virale promotor (CMV), een gen coderend voor één van de zes transcriptiefactoren (TF) en een gen voor een groen fluorescerend proteïne (nGFP).
afbeelding
Zie figuur A 1050 van de bijlage.
De gebruikte transcriptiefactoren waren: Ngn3, Mafa, Pdx1, NeuroD, Pax6 en Isl1. De onderzoekers brachten de genconstructen in het DNA van adenovirussen en creëerden zo zes verschillende virusstammen. Ook werd een virusstam (stam 0) gemaakt zonder transcriptiefactor (zie de afbeelding hiernaast).
Wat is de functie van de virale promotor (CMV) in het genconstruct?
afbeelding
5/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Wat is de functie van het gen voor het groen fluorescerend proteïne (nGFP) in het genconstruct?
6/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Zie figuur B 4715 van de bijlage.
De gebruikte virusstammen werden geïnjecteerd in de alvleesklier van muizen met een verzwakt immuunsysteem.
De muizen werden in acht groepen verdeeld en kregen de volgende injecties:
groep 1 alleen virusstam 0
groep 2 een mengsel van alle virusstammen 1 tot en met 6
groep 3 alle virusstammen, behalve stam 1 (Ngn3)
groep 4 alle virusstammen, behalve stam 2 (Mafa)
groep 5 alle virusstammen, behalve stam 3 (Pdx1)
groep 6 alle virusstammen, behalve stam 4 (NeuroD)
groep 7 alle virusstammen, behalve stam 5 (Pax6)
groep 8 alle virusstammen, behalve stam 6 (Isl1)
Zie figuur B 4715 van de bijlage.
Vervolgens bepaalden de onderzoekers welk percentage van de geïnfecteerde alvleeskliercellen als gevolg van de nieuw ingebrachte transcriptiefactoren insuline ging aanmaken. De resultaten hiervan zijn weergegeven in de afbeelding.
Uit de resultaten van dit experiment kan afgeleid worden wat de meest effectieve combinatie van transcriptiefactoren is om exocriene alvleeskliercellen te herprogrammeren zodat ze insuline gaan aanmaken.
Wat is de meest effectieve combinatie?
-
afbeelding
7/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Bij dit experiment werden muizen met een verzwakt immuunsysteem gebruikt.
Leg uit dat het resultaat van dit experiment hierdoor beter zal zijn dan wanneer muizen met een normaal functionerend immuunsysteem worden gebruikt.
8/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Normaal liggen de insulineproducerende ß-cellen geclusterd in de eilandjes van Langerhans. De geherprogrameerde exocriene cellen, die door de transcriptiefactoren insuline zijn gaan produceren, liggen echter verspreid tussen de normale exocriene cellen. Ze zijn te herkennen aan de kleine blaasjes met insuline, naast de grotere blaasjes met pro-enzymen in het cytoplasma.
- Geef de naam van een enzym dat als pro-enzym door de exocriene kliercellen van de alvleesklier wordt afgegeven.
- Waarom wordt dit enzym als pro-enzym afgegeven?
9/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Rond de succesvol geherprogrammeerde exocriene cellen in de alvleesklier nam het aantal bloedvaatjes sterk toe. Waarschijnlijk werd dit veroorzaakt doordat deze cellen een bepaalde groeifactor produceerden.
Door het grote aantal bloedvaatjes kunnen de cellen makkelijker stoffen opnemen en afgeven.
Leg uit waarvoor het nog meer van belang is dat geherprogrammeerde alvleeskliercellen van een diabetespatiënt in contact staan met bloedvaatjes.
10/10 Herprogrammeren van alvleeskliercellen.
Zie figuur A 1050 van de bijlage.
Zie figuur C 426 van de bijlage.
Om de effectiviteit van de gentherapie te testen gebruikten de onderzoekers muizen zonder ß-cellen in de alvleesklier (diabetes-muizen). Deze muizen werden geïnjecteerd met een virus zonder een gen voor transcriptiefactoren (stam 0) of met een mengsel van virussen met genen voor bepaalde transcriptiefactoren (stam 1 t/m 6) (zie de afbeelding A 1050). Vervolgens werd het bloedsuikergehalte van de behandelde diabetes-muizen en van normale muizen gedurende acht weken regelmatig gemeten. Ook werd zes weken na de inspuiting van de virusdeeltjes bepaald hoeveel insuline er in het bloed van de muizen circuleerde.
In de afbeelding C 426 zijn resultaten van deze proef te zien. Daaruit blijkt dat de herprogrammeringstherapie onvoldoende effectief is.
Vier verklaringen voor de tegenvallende resultaten van de herprogrammeringstherapie zijn:
1. Er ontstaan te weinig geherprogrammeerde cellen;
2. De geherprogrammeerde cellen produceren te weinig insuline;
3. De insuline die wordt geproduceerd door geherprogrammeerde cellen bereikt het bloed onvoldoende;
4. De insuline die door geherprogrammeerde cellen wordt geproduceerd is onvoldoende werkzaam.
Welke van deze verklaringen kan of kunnen de tegenvallende resultaten van de herprogrammeringstherapie verklaren?
-
afbeelding
afbeelding