Class Notes (808,753)
United States (313,251)
BSCI 105 (138)
all (4)

BSCI105 Class Notes

13 Pages
Unlock Document

University of Maryland
Biological Sciences Program
BSCI 105

BSCI106 Class Notes Lecture 1  Biology = the study of life What is life? 1) Consume energy 2) Reproduce 3) Generate order 4) Self regulate 5) Sense and respond to the environment 6) Evolve Major themes in biology 1. Levels of organization – emergent properties 2. Energy flow – energy conversion, nutrient cycling 3. Structure­function relationships 4. Cellular basis of life 5. Continuity of life – inheritance, common ancestry 6. Regulatory mechanisms – feedback regulation The Study of Biology = science Nature of Science Science is the way of knowing about the world around us – we assume the world can be  rationally understood 2 different approaches: 1. Natural Science (Discovery Science) 2. Experimental Science (hypothesis­based Science) Natural Science • Observational • Inductive reasoning (all living organisms are made of cells) • Provides insights into patterns and principles of organization in the natural       world • LIMITED ability to determine cause and affect relationships Experimental Science Deductive reasoning – experimental results Hypothesis Scientific Method 1. Observations 2. Hypothesis 3. Design an experiment 4. Interpret results 5. Draw conclusions – support or reject Limitations on science • The phenomena must be observable and measurable • The observations/experiments must be repeatable and verifiable • Hypothesis must be testable and falsifiable Theories and Facts • A fact is a statement that is overwhelmingly supported by evidence Ex. Gravity • A theory is a generalized model or explanation Ex. Natural Selection • A hypothesis is a specific prediction based on theory – a testable question about a  theory Ex. Mimicry in snakes in response to predation Cellular and Molecular Biology • Addresses fundamental questions about the structural and functional relations  between molecules and life processes Organisms to cells to molecules How are molecules made? How are they organized? What are the functions of molecules? How are they regulated? How do molecules store information? Molecules = Chemistry  Prokaryotic cells:  1. Bacteria 2. Lack membrane enclosed organelles 3. DNA is not enclosed Eukaryotic 1. YOU 2. Largest organelle is the nucleus (containing DNA) 3. Everything else in cytoplasm 3 Domains of Life: Domain Bacteria, Domain Archaea, and Domain Eukarya Domain Bacteria, Domain Archaea are all prokaryotes Domain Eukarya contains the kingdoms: Plantae, fungi, and animalia. Lecture 2 Everything that has life requires some form of water. Earth evolved in water Elements: • Natural elements = 92 • Elements of Life = about 25 • Living organisms are mostly: oxygen, carbon, hydrogen, and nitrogen • Essential Elements of Life: carbon (C), oxygen (O), hydrogen (H), and  nitrogen (N) make up 96% of living matter. Phosphorus (P), sulfur (S), calcium  (Ca), and potassium (K) make up the remaining 4%.  • Trace Elements: required by some organisms in minute qualities.  Atoms:  Chemical reactions and structures are determined by characteristics of atoms. • Protons • Neutrons • ELECTRONS Keep in mind the pictures are cartooned and personified for understanding • Every element has a unique number if protons aka Atomic Number • Isotopes are atoms of an element that differ in the number of neutrons • Radioisotopes are heavy… we can use them to mark and track things we normally  cant see • A radioactive isotope is one where the nucleus decays spontaneously, giving off  particles of energy. The decay changes the numbers of protons, transforming the  atom into a different element.  • Radioactive isotopes can be useful and tracers because they are easily detected.  For example, measuring the amount of tracer in urine for a kidney disorder.  Mass of an atom = Daltons • Electrons are massless • The neutron and proton are almost identical in mass (1 dalton) • Atomic mass is equal to the total number of proton and neutrons in an atom. • Electrons are in layers of shells; each can hold a fixed number 2,8,8… • Noble gasses do not react because their electron shells are full The outermost shell NEEDS to be full *Reactivity depends on unpaired electrons, and the electrons on the outer shell or valence  electrons* Every orbital needs to electrons­ they like pairs The electrons of an atom have potential energy based on their arrangement around the  nucleus. The electron shell closest to the nucleus has the least potential and the higher  you go the more you gain. An electron can change the shell it occupies by absorbing or  losing the amount of emery equal to the difference in potential energy between its old  position and the new one. Absorbing energy moves it further from the nucleus. Losing  energy does the opposite and it releases it as heat.  Compounds: • Chemical rxns involve the formation or reduction of compounds • The forming of compounds are through bonds • Different bonds alter structure • Shape is determined by arrangement of interacting electrons in their orbitals • SHAPE IS EVERYTHING Ways to represent: Hydrogen (H2), H:H, H – H, drawing Bonds: • Covalent: strong, electron sharing, take a lot of energy to break, allows both  atoms to fill their orbitals together, durable and strong, hard to make hard to  break. ELECTRONEGATIVITY: power to attract and hold electrons in their  orbitals (ball hog) In water O is the hog with creates POLARITY. A plus end and  a minus end. Polarity is a result on uneven electronegativity • Ionic: weak, electron stripping, when there are extreme differences in  electronegativity, no sharing, one atom strips from another, the atoms remain  together through charge interactions – losing electrons and gaining results in + ­,  opposite attract. Ex. NaCl Compounds formed by ionic bonds are called salts and  form crystals. Charged=ions dissolves in water due to polar sides on the  molecules.  • Hydrogen: occur between covalent compounds having hydrogen atoms in highly  polar configurations. Highly polar interacting with other polar.  • Van der Waals interactions: accumulated by chance. Charges attract and that is  how reptiles can climb walls Rxn Chemistry Reactants to reaction to products Chemistry in Water • Polarity if Water molecule, hydrogen bonding • Many hydrogen bonds lead to a large number of force • Cohesion: water interacting with water • Adhesion: water interacting with other things • Surface Tension: water dents Properties of water: • Moderation of temperature, water has a high specific heat, bc molecules do not  move easily, absorbs a lot of heat, stores and releases a lot of heat • It resists movement bc all of the holding hand and then BOOM it changes rapidly • Oceans prevent temp change. Water regulates our earths temp and our bodys temp • It has a high heat of Vaporization (takes a lot to turn it into a gas) • Evaporative cooling cools you and the oceans • Ice floats: does not crush everything in the water Water is the universal solvent: highly polar solvent bc of the hydrogen bonds. High capacity for ionic compounds, dissolves large polar mole (hydration shell) Hydrophilic: dissolves in water Hydrophobic: don’t dissolve in water (nonpolar) pH: • Water forms certain amts of H+ and OH­ ions • The amt of H+ ions is measured pH or concentration of hydrogen ions on a log  scale • More H+ means more acidic Buffers: • Buffers form equilibrium rxns that resist changes in pH • H2CO3  HCO3+H+ Lecture 3 Molecular Challenges of a Cell: • Cells are highly organized with specialized domains, everything is regulated and  constantly changing • Constantly making molecules • Break molecules • Take apart structures, this allows cells to change shape and move • Use energy – mitochondria • Store energy •  Move, change shape – like when you move your arm • Interaction with other cells • Organize cell components – kinesans that walk along the tubules to transport  vacuoles  • Etc etc Part 1: The Chemistry of Life With Carbon Carbon: • Comes in the form of coal, diamonds, plant, animal • Water = the solvent of life • Carbon = the backbone of life Life is very complex: it is very diverse Why is carbon so special? • Its valence! o It has 4 unpaired valence electrons – making it very diverse o 6 electrons in total, 2 in the first and 4 in the second shell  o Usually completes its shell by sharing  • Its orbitals! o Tetrahedral shapes o Creates geometric variation Organic Chemistry: • Organic molecules o Made from carbon o Ex. Atmospheric CO2, methane gas • “Carbon backbone” • Grouped by structure **Diversity of organic molecules can be created by variations in the carbon backbone –  by length, branching, double bonds (or 3), rings • Isomers: same number of atoms, but in different arrangements o Structural Isomers: differ in covalent arrangements and positions of  double bonds “moving stuff around” o Geometric Isomers: same covalent organization but different  arrangement around carbon backbone   Cis (same side) Tran (opposite side) o Enantiomers: “mirror image” they differ in arrangement of groups around  and central asymmetric carbon  4 different side groups  Form left handed and right handed versions of molecules • “Side groups” (decorations) = functional groups • Increase molecular diversity Clicker Question: Least likely to be an important “functional side­group” on an  organic molecule – Hydrogen (H) “It’s a wussy little thing, it just coats the molecule  so it doesn’t react with anything else” Functional Groups: • Alter the reactivity and chemical properties of organic molecule • LOOK AT FIGURE 4­10 IN THE BOOK • Hydroxyl o  ­­ OH  o Alcohol o Ex. Ethanol o Polar, bonds with water molecules • Carbonyl o ­­ C == 0 o Seen in a lot of sugars  o Ketones (if within a carbon ske
More Less

Related notes for BSCI 105

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.