Study Guides (238,095)
United States (119,675)
Biology (282)
CAS BI 108 (44)

BI 108 Exam 1 Notes.docx

15 Pages
Unlock Document

Boston University
CAS BI 108
Francis Monette

BIOLOGY EXAM #1  Chapter 1 • Biology: scientific study of living things • Organisms descended 4 billion years ago • Characteristics of living organisms: 1. Made up of common carbohydrates, fatty acids, nucleic acids, and amino acids 2. Cells are the building blocks of organisms 3. Cells convert molecules obtained from environment into new biological work 4. Organisms contain genetic information to assemble protein 5. Organisms can reproduce 6. Populations evolve over time with specific traits 7. Self­regulate internal environments  • Carbohydrates: organic compound containing carbon, hydrogen and oxygen • Fatty acid: molecule made up of long hydrocarbon chain with carboxyl group • Nucleic acids: polymer made up of nucleotides, specialized for storage, transmission and expression of genetic  information • Amino acids: organic compound containing NH an2 COOH • Protein: long chain of amino acids  • Viruses:  1. Not composed of cells  2. Parasitize host cells to function for them 3. Contain genetic information, and can mutate and evolve • Earth formed 4.6 billion years ago • Geological Calendar shows Earth’s history.  • Enclosure of complex proteins via membranes was important • Fatty acids form membranous films that form spherical structures when agitated • In the beginning, all organisms were unicellular and enclosed by a single outer membrane  • Prokaryotes ­> bacteria and archaea • Eukaryotes: 1. Have organelles: nucleus and mitochondria 2. Have outer and internal membranes 3. Cellular Specialization: division of labor such that different cell types become responsible for different  functions within organisms  • Prokaryotes took small molecules from environment and broke them down, releasing energy in the chemical  bonds ­> Photosynthesis • Aerobic metabolism: biochemical process that uses O 2to extract energy from nutrient molecules • Anaerobic metabolism: occurring without the use of O 2 • Genome: complete DNA sequence • DNA: deoxyribonucleic acid are long sequences of nucleotides  • Genes: specific segments of DNA that encode the information the cell uses to create amino acids and form  proteins  • Mutations are induced by chemicals and radiation­> harmful or have no effect • Population: group of organisms coexisting at the same time and in the same place and capable of interbreeding  with one another  • Natural selection: survival of the fittest  • Genetic drift: random fluctuation of gene frequencies in a population due to chance events­> contribute to  biodiversity • Surviving with certain traits leads to adaptations • Populations become geographically isolated and evolve differently • Then the individuals from each population cannot reproduce with each other, causing the creation of different  species • Phylogenetic Trees: graphical depiction of different groups and their evolutionary descent • Binomial: genus name and species name • Genus: group of species that share a common ancestor  • Species: individuals capable of interbreeding with each other but not with members of other species • Tissue: group of similar cells organized into a functional unit • Organs: composed of different tissues    • Organ systems: group of tissues and organs that work together in a physiological function • Hierarchy of Life: 1. Atom 2. Molecule 3. Cells­> cell specialization, tissues, organs, organ system 4. Organism 5. Population 6.  Community : ecologically integrated group of species of microorganisms, plants, and animals inhabiting a  given area 7.  Ecosystem : organisms of a particular habitat, together with the physical environment in which they live  (community with their nonliving environment)­> distinguishing physical features 8. Biosphere • Plants form partnerships with fungi, bacteria, and animals to: 1. Obtain nutrients 2. Produce fertile seeds 3. Disperse seeds • Plans compete with each other for light and water • Adaptations protect them from predators such as thorns or attract animals to assist in reproduction such as colorful  flowers • Cellular Work: 1. Mechanical: moving from one location to another (muscles) 2. Synthesis: building of molecules from smaller chemical units (carbohydrates­>fat) 3. Electrical: process of information in nervous system • Internal environment: extracellular fluids that surround cells (blood plasma and interstitial fluid) • Homeostasis: maintenance of steady state by means of physiological or behavioral feedback responses  • Regulatory system: uses feedback information to maintain a physiological function at an optimal lever  • Each cell must also regulate physiological parameters (acidity and salinity) so that the cell can survive. This is  regulated through the plasma membrane  • Scientific Method: 1. Make Observations 2. Ask a question 3. Form hypothesis 4. Make a prediction 5. Design and conduct experiment • Inductive logic: taking observations or facts and then forming a hypothesis • Deductive logic: starts with hypothesis and then goes on to predict what facts would also have to be true to be  compatible with the hypothesis • Controlled experiment: Start with samples that are similar, manipulate only that variable in an experimental  group and compare resulting data with data from a “control” group • Comparative experiment: predict that there will be a difference between samples based on a hypothesis even  though not all variables are identifiable or controllable  • Independent variable: manipulated • Dependent variable: measured • Null hypothesis: any observed differences are result of random variation in the samples tested  • Model Systems/Model Organisms: small group of species that are the subjects of research (i.e. white mice, fruit  flies, etc.) • Need statistics to evaluate data because it accounts for variation in scientific measurements  Chapter 2 • All matters are composed of atoms (smallest chemical unit) • Atom has a positive nucleus (contains protons and neutrons) with electrons surrounding it  • Unit of measure of a proton is a Dalton • Element only has 1 kind of atom • Mass number: total number of protons and neutrons  • Isotopes: same number of protons different number of neutrons • Covalent: strong bonds because of sharing of elections 1. Strong­> takes a lot of energy to break them 2. Multiple Bonds­> single, double, triple 3. Ha to be same element to have equal sharing  4. If 2 atoms are close to each other in electronegativity, they will obtain nonpolar covalent bond 5. If an electron is drawn to one nucleus more than another, the result is a polar covalent bond  • Ionic: atom gains or loses electron to achiever stability  1. Caused by huge differences in electronegativity 2. Results in ions 3.  Cations : positively charged (loses electron) 4.  Anions:  negatively charged (gains electron) 5.  Complex Ions:  elements can form ions with multiple charges (iron, copper, ammonium, sulfate, etc.) 6. Can cause solids to form­> strong because ions close together 7. Once dispersed in water, strength is reduced which makes it less strong than a nonpolar covalent bond • Hydrogen: H atom and an electronegative atom (O,N,F) • Compound: pure substance made up of 2 or more elements in a fixed ratio • Electronegativity: attractive force that an atomic nucleus exerts on electrons in a covalent bond­> depends on  how many positive charges it has, distance between nucleus and electrons in valence shell, Chapter 3 • 4 kinds of molecules: proteins, carbohydrates, lipids, and nucleic acids  1.  Proteins : combination of 20 amino acids  2.  Carbohydrates : formed by linking monosaccharides 3.  Nucleic acids : formed from 4 kinds of nucleotide monomers (AGCT) 4.  Lipids:   form large structures from smaller monomers held together by noncovalent forces • Macromolecules: polymers that exceed 1000 in molecular weight  • Functional Groups: 1. R­OH: hydroxyl  2. R­C(O)H: aldehyde 3. R­C(O)­R: keto 4. R­C(O)OH: carboxyl 5. R­NH :2amino  6. R­PO :4phosphate 7. R­SH: sulfhydrl  • Isomers: molecules that have same chemical formula but different arrangement 1.  Structural Isomers:  differ in how atoms are joined  2.  Cis­trans Isomers : double bond between 2 carbon atoms and the remaining two bonds of each carbon are  attached to other atoms/group 3.  Optical Isomers:  carbon has 4 different atoms attached to it  • Macromolecule Proportions: proteins­>nucleic acids­> carbohydrates­>lipids • Polymers are formed from monomers via condensation: water is lost when covalent bond is formed  • Monomers are formed from polymers via hydrolysis reaction: water reacts with the polymer which breaks up and  consumers it • Proteins: polymers made of 20 amino acids ­ Consist of 1 or more polypeptide chains: unbranched polymers of covalently linked amino acids ­ Amino acid: carboxyl group, amino group, hydrogen atom and side chain/R group attached to same carbon  atom (alpha carbon) ­ L­amino acids or D­ amino acids (left or right position of carbon) ­ Cysteine, glycine, proline: hydrophobic ­ Disulfide bridge: helps determine how a polypeptide chain folds ­ Chaperones: proteins that protect 3D structure. Has cage­like structure that pulls in polypeptide and causes it  to fold into correct shape. Present after: 1. Right after protein is made 2. Following denuration  ­ Levels of Protein Structure: 1.  Primary Structure : sequence of amino acids  2.  Secondary Structure : polypeptide chains may form alpha helices or beta pleated sheets  3.  Tertiary Structure : polypeptides fold, forming specific shapes. Folds are stabilized by bonds, including H  bonds and S­S bonds 4.  Quaternary Structure:  two or more polypeptides assemble to form larger protein molecules.  ­ Causes of denaturation:  1. Increase in temperature causes rapid movements which breaks H bond and hydrophobic interaction 2. Changes in pH change pattern of ionization 3. Concentrations of polar substances break H­bond 4. Nonpolar substances: disrupt hydrophobic interactions  ­ Specificity of protein binding: 1. Shape: molecule will bind only if there is a perfect fit 2. Chemistry: exposed R group on surface allows 3 types of  interactions: ionic, hydrogen or hydrophobic ­ Causes of Shape Change:  1. Interaction with other molecules 2. Chemical modification ­ Types of proteins and their functions: 1.  Enzymes:  catalyze biochemical reactions 2.  Structural:  provide physical stability and movement 3.  Defensive : recognize and respond to nonself substances  (antibodies) 4.  Signaling:  control physiological processes (hormones) 5.  Receptor:  receive and respond to chemical signals 6.  Membrane transporters:  regulate passage of substances across  cell membrane 7.  Storage:  store amino acids for later 8.  Transport:  bind and carry substances within the organism 9.  Gene regulatory:  determine rate of expression of a gene • Carbohydrates: organic compound in CH2O form ­ Biochemical Roles: 1. Source of stored energy that can be released in a form usable by organisms 2. Used to transport stored energy within complex organisms 3. Serve as carbon skeletons that can be rearranged to form new molecules ­ Types of carbohydrates: 1.  Monosaccharides : simple sugars 2.  Disaccharides:  two monosaccharides together via covalent bonds 3.  Oligosaccharides:  made up onf 3­20 monosaccharides 4.  Polysaccharides:  hundreds or thousands of monosaccharides i. Starches: energy storage in plants ii. Glycogen: store glucose in liver and muscles. Energy storage iii. Cellulose: found in plant cell walls   ­ alpha glucose has H on top and OH on bottom ­ beta glucose has OH on top and H on bottom ­ pentose: RNA and DNA  ­ hexose: glucose, fructose, etc ­ monometers attached by glycosidic linkages  • Lipids: nonpolar, hydrophobic molecules includes fats, steroids and phospholipids that make up biological  membranes  ­ Types of Lipids: 1. Fats and oils store energy 2.  Phospholipids:  structural role in cell membranes 3.  Carotenoids and chlorophylls : help plants capture light energy 4.  Steroids:  regulatory roles like hormones and vitamins 5.  Fat:  thermal insulation 6.  Lipid coating : provides nerves with electrical insulation  7.  Oil/wax on surface:  repels water and prevents excessive evaporation  ­ Triglycerides:  i. Simple lipids­> i.e. fats and oils ii. Composed of 3 fatty acids and 1 glycerol  iii.  Fatty acid:  made of long nonpolar hydrocarbon chain and acidic polar carboxyl group­>  hydrophilic head (reacts with water) and hydrophobic tail (stays away).  iv.  Ester linkage:  carboxyl group of fatty acid bonds with hydroxyl group of glycerol­> releases  water v.  Saturated fatty acids : single bond vi.  Unsaturated fatty acids:  one or more double bonds vii. Kinks in fatty acid molecules are important in determining fluidity and melting points of lipids  ­ Carotenoids: light absorbing pigments  ­ Steroids: organic compounds such as cholesterol (synthesized in liver) that function as hormones (chemical  signals that carry messages from one part to another)  ­ Vitamins: molecules that are usually not synthesized by body or are in small amounts and need to be  acquired from diet  ­ Waxes: coating repels water (on birds and mammals), can retain water and exclude pathogens (in plants) Chapter 4 • Nucleic acids: polymers that specialized for storage, transmission and use of genetic information A. DNA: encodes hereditary information and passes it down B. RNA: information encoded in DNA used to specify amino acid sequences  • Nucleotide: nitrogen­containing base, a pentose sugar, and one to three phosphate groups • Nucleosides: pentose sugar and nitrogenous base  • Nucleoside monophosphates: nucleotides contain just 1 phosphate group • Pyrimidine: 6­membered single­ring structure • Purine: double­ring structure  • Deoxyribose differs from ribose by 1 oxygen atom  • Phosphodiester linkage: connection in a nucleic acid strand formed by linking pentose in last nucleotide to  phosphate­> occurs between new 5’ carbon and old 3’ carbon. Grow 5’­3’ direction • Oligonucleotides: RNA molecules (primers) that regulate expression of genes • Polynucleotides (nucleic acids): DNA and RNA  • Base Pairing: ­Four bases: 1. Adenine (A) 2. Cytosine (C)  3. Guanine 4. Thymine (T) / Uracil (U) ­Complementary base pairing: T­A and C­G for DNA and U­A and C­G for RNA.  ­Base pairs held together by H bonds, which can break  ­Polar covalent C=O and N­H bonds  • RNA:  ­Single stranded ­Can fold back on itself to create 3D shapes • DNA ­Double stranded helix ­Uniform and each base pair is the same side (purine­pyrimidine)  ­Sugar­phosphate groups are the sides and bases are the rungs of “ladder” ­Can be reproduced exactly in a process called DNA replication. Done via polymerization using existing template • Gene Expression: ­Transcription: DNA copied into RNA  ­Translation: newly transcribed nucleotide sequence is used to make sequence of amino acids in polypeptide chain ­DNA replication and transcription rely on base­pairing properties ­Replication involves ENTIRE DNA molecule called its genome  ­Transcription involves PART of DNA  ­Genes: sequences of DNA transcribed into RNA  • Roles of Nucleotides: 1. ATP (adenosine triphosphate): energy transducer  2. GTP (guanosine triphosphate): energy source in protein synthesis and transferor of information from  environment to cells  3. cAMP (cyclic adenosine monophosphate): actions of hormones and transmission of information by the  nervous system 4. Carriers in synthesis and breakdown of carbohydrates and lipids • Molecular Evolution: ­All life comes from pre­existing life. An environment without life remains lifeless  ­Theories: 1. Chemical Evolution: experiment trying to recreate pre­Big Bang environment: hot environment caused gases  to condense and form an ocean. Cold environment caused nucleotides and amino acids to grow inside iced water­ > did not include O2 in their experiment 2. Life came outside of Earth: analysis of meteorite showed some similar molecules, but they were slightly  different  • Catalysts: ­Proteins called enzymes ­Ribozymes: catalytic RNAs that speed up reactions  ­RNA molecules have unique surface that allows them to function as catalysts • Cells: ­Membrane: barrier that separates cell from environment and regulates what goes in and out ­Protocell: the first cell which had organized system of parts, had an interior that is distinct from exterior  environment and is capable of self­replication Chapter 5 • Cell Theory: 1. Cells are fundamental units of life 2. Living organisms are composed of cells 3. All cells come from preexisting cells • Microscopes: ­Light microscope: reflects light ­Electron microscope: allows light to be transmitted  • Plasma Membrane:  ­Forms outer surface of every cell ­Consists of phospholipid bilayer ­Roles: 1. Selective permeable barrier: macromolecules cannot pass, but small  molecules can pass. Polarity also determines ability to pass 2. Maintains cell’s constant internal environment (homeostasis) 3. Communicates with adjacent cells  4. Receives signals from environment.   • 3 Domains: Archaea, Bacteria, Eukarya: ­Prokaryotes: bacteria 1. No membrane­closed organelles 2. No nucleus 3. Unicellular 4. Plasma membrane, nucleoid, cytoplasm, cytosol, ribosome 5. Cytosol: water with dissolved ions, soluble macromolecules (proteins), small molecules 6. Cytoplasm: cytosol, filaments, ribosomes 7. Ribosome: complex RNA, proteins 8. Cell walls: supports cell and gives it a shape. In some bacteria, an outer membrane encloses  peptidoglycan layer 9. Capsule: protect bacteria from attach by white blood cells, help cells from drying out, attach bacteria  to other cell  10. Internal membranes: contains molecules for photosynthesis 11. Motor protein spins flagella which makes cell move. 12. Pili: hair­like structures that project from surface and are used to join bacteria together.  13. Cytoskeleton: protein filaments that help in cell division and maintenance of shape of cells.  ­Eukaryotes: protists, plants, fungi, animals  • Eukaryotes:  ­ Specialized organelles that are enclosed by membrane ­ In prokaryotic cells ribosomes float freely around where as in eukaryotic cells they are found attached to  the endoplasmic reticulum, inside the mitochondria, and inside chloroplasts in plant cells.  ­ Nucleus:  1. Location of most of cell’s DNA and site of DNA replication 2. Site where gene transcription is turned on or off 3.  Nucleolus:  where ribosomes begin to assemble from RNA and proteins  4. Surrounded by nuclear envelope: separates genetic material from cytoplasm. It is perforated and  connects nucleoplasm with cytoplasm.  5. DNA is combined with protein to form chromatin or chromosomes where it is attached on the interior  of the nucleus to protein meshwork called nuclear lamina. ­ Endomembrane System: interconnected system of membrane­enclosed compartments that are flattened  into sheets.  1. Includes plasma membrane, nuclear envelope, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, and  lysosomes.  2. Vesicles: shuttle substances between various components of system.  3. Endoplasmic Reticulum:  A. Rough Endoplasmic Reticulum:  ­Many ribosomes attached to outer surface which are actively involved in protein synthesis  ­Receives into its lumen (interior compartment of ER) new proteins.  ­Transports proteins
More Less

Related notes for CAS BI 108

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.