Exam 1 Notes.docx

13 Pages
Unlock Document

University of Missouri - Columbia
Biological Sciences
BIO_SC 1500

Exam 1 1/22  The Origin of Life 1. Universe is ~13.7 billion years old  2. Earth is ~4.6 billion years old 3. Hadean Period was 4.6­3.8 billion years ago­no life ­Asteroids and geologic subduction destroyed ancient crust, and no rocks from  that period survived First kind of life was bacteria Life existed on Earth? 3­4 billion years 4. Archean Period was 3.8­2.5 billion years ago ­Evolution of 1  life (prokaryotes) occurred ~3.8 billion years ago ­No large continents formed until late Archean  ­The sun was 1/3 dimmer; days were only 15 hours long 5. Proterozoic Period was 2.5 billion to 540 million years ago ­Period before abundant, complex life ­Oxygen increased in oceans, and atmosphere ­Number of ice ages occurred 6. Eukaryotes 1.8 & 2.8 billion years ago: new type of cell with nucleus  ­Oldest fossils of multicellulars are 1.2 billion years old: algae  7. Phanerozoic Period is 540 million years ago to the present ­Period of abundant animal life What is Life? 1. All life:  ­Consists of 1 or more cells that grow, develop, and reproduce via DNA­based  heredity ­ATP­based metabolism  ­Maintain homeostasis, which is a stable internal environment Early Earth ­Had lots of H 2and some CO , b2t no O 2 ­Was a reducing atmosphere, which favored the formation of organic molecules  (compounds with C­C and C­H bonds) ­Lots of heat, lightning, and radiations, which provided the energy 2. Some believe life may have evolved at deep­sea vents ­Right reactants and conditions exist here  ­Ancient bacteria live around deep­sea vents 1/24 Early Life st 12 13 1. 1  evidence for a life is fossil carbon grains in 3.8 byo rocks that have a  C to  C  ratio found only in living organisms or their remnants, plants prefer  C. Organism  13 are > C 2. There are 3.5 billion year old fossil stromatolites  ­Formed only by colonies of cyanobacteria  3. All life requires energy, C and H sources ­Photosynthetic or chemoautotrophic prokaryotes can make organic mols ­Others have to use existing organic mols st 4. The 1  photosynthetic bacteria’s (>3.5 byo) had a photosystem that let them split  H 2 to get Hs ­Released S  a2 a waste product ­Ph l is most efficient NRG collecting process known (~100%); evolved ~3.5 bya  from #4 above 5. Ph ll evolved from Ph l ~3.2 bya in cyanobacteria’s by gene duplication and  sequence divergence, our life to evolve ­It was able to split H O to get HS and produced O  as a waste product 2 2 1. For a billion years, this free O  wa2 quickly used up as it oxidized organic  matter in the ocean  st ­~2.5 bya free O  b2gan to accumulate 1  in oceans, then in the atmosphere         6.  Methanogens are chemoautotrophs that collect H  and CO 2for use in2their                  metabolism and give off CH 4                   day in sewage, garbage dumps, swamps, and cow’s rumen Appearance of Aerobic Life 2+ 1. Dated sediments show ocean was rich in dissolved Fe  (ferrous) more than 2.5  bya ­~2.5 bya O  l2berated by cyanobacteria began to oxidize Fe  to Fe  (ferric), 3+ which is insoluble in water and forms Fe O  (ru2t)3 ­Over time, oceans, than atmosphere became enriched with free O 2 Prokaryotes Single cell, no nucleus 1. Two types of prokaryotes evolved: Bacteria and Archaea ­Forms 2 of the 3 Domains of life rd 1. 3  is Eukaryotes ­Includes Animal, Plant, Fungi, and Protista kingdoms ­Bacteria’s split from last common ancestor about 3.5 bya ­Archs and Euks split 1.8­2.8 bya ­Many believe that Archs are more closely related to Euks than Bacts ­One problem in establishing relationships is horizontal gene transfer in  prokaryotes ­So many genes were exchanged that early tree of life may have really been a  “ring of life” from which the 3 domains emerged 2. There are millions of species of prokaryotes living in most environments        ­Can probably use all natural organic compounds        ­Bacteria in human body outnumber all other cells 3. Prokaryotes cells have little internal structure compared to Euk cells        ­Most individual species use a repertoire of 10­30 compounds for energy        ­Some are autotrophs; some heterotrophs        ­DNA is in a double­stranded, single, circular chromosome located in         nucleoid region; and in plasmids 1. Plasmids are small non­chromosome loops of DNA ­Exchanged in horizontal gene transfer ­Can carry genes for antibiotic resistance ­Scientists use them as vectors to insert genes into Bact and Euk cells ­Prokaryotes have strong outer cell wall 2. Protects against environmental damage 3. Bacteria (but no Archaea) wall is made of sugar mols cross­linked      by peptides=    1/27 4. Some Bact and Arch walls stain purple with Gram stain=Gram positive        ­Gram+ have single think cell walls that absorb purple stain        ­Gram­ is pink        ­Some antibiotics (penicillin) block cross­linking of peptides to sugars in          Gram+Bacteria 1. Walls without crosslink are weak and rupture 2. Antibiotics using this mechanism don’t work with Gram­Bact or Archaeas  (Archs aren’t human pathogens) 5. Many symbiotic bacts are Gram­       ­Live in stable conditions; don’t need a strong wall       ­E. coli in mammal guts       ­Have 2 membranes: 1 is inside wall; 1 is outside wall       1. Outer membrane of Gram­ bacteria prevents penicillin from getting to              its cell wall       ­Antibiotics for Gram­s or penicillin­resistant bacts inhibit back metabolism;  or protein or DNA/RNA synthesis Eukaryotes  ­Have cell(s) with nucleus and other organelles ­First appeared 1.8­2.8 bya 1. The classification of groups in Eukarya is in flux         ­Molecular and genomic studies reveal that many organisms in the          former single­celled kingdom, Protista, should be grouped with fungi,          plants or animals         ­Present proposals for Eukarya include 4 super groups 1. Excavata­single­celled; some are free living, some are symbionts, some are  parasites 2. SARs­uni & multicellular  3. Archaeplastida­uni & multicellular algae & green plants 4. Unikonta­uni & multicellular; fungi, and animals   Features of the Eukaryotic Cell 1. Has a nucleus containing most of its DNA in linear form in chromosomes 2. Has organelles­structures that compartmentalize Euk cells and allow complex  metabolism 3. Most have cell walls, except animal cells Organelles: Membranes 1. Plasma membrane is the covering or outer “skin” of cells ­Acts as a barrier, gatekeeper for movement in/out of cell ­Membranes divide cell into compartments 1. Made of lipids and phospholipids ­Most common lipid in animal plasma membrane is cholesterol ­Phospholipids have some properties as detergents  1. One end polar, one is non­polar = amphipathic 2. 1 end can dissolve in H 2; other in oil 3. In membranes are arranged as bilayer sandwich 4. Polar ends face water inside and outside of cell 5. Nonpolars are hidden from water inside bilayer     ­Because middle is a think nonpolar layer, membrane is      impermeable to most polar H O2solubles: 1. Amino acids, sugars, proteins, nucleic acids & ions 2. But allows nonpolars to pass easily  Membrane Proteins 1. Membrane proteins customize membranes ­Bilayer forms matric; proteins perform specific functions  ­Form channels that allow ions to pass in or out of cell ­Form transporters to move impermeable molecules in or out ­Act as antennas for incoming signals ­Act as enzymes ­Extracellular parts uniquely identify cells ­Attach a membrane to other  1/29 Movement Across Plasma Membrane 1. Diffusion is movement of molecules down their [gradient] ­ Gradient=concentration gradient ­ Nonpolars diffuse through membranes; polar don’t  ­ Movement of H O 2own is [gradient] is osmosis ­ Ions cross membranes only through channels or transporters 2. Transporters are large membrane proteins ­ Move impermeable compounds from 1 side of membrane to the other 1. Rate is saturable because number of transporters is finite 3. 2 types of transport: facilitated & active –Facilitated doesn’t require energy 1. Moves import molecules faster down their [gradient] 2. Glucose enters cells this way—insulin turns transport on 3. Active transport—like facilitated except use energy to move molecules up  their [gradient] 4. Many compounds are too large to use channels or transporters ­These use endocytosis or exocytosis  ­Endo: plasma membrane invaginates to and from vesicles ­Exo: vesicle fuses with plasma membrane & contents are exported ­3 types of endocytosis 1. Phagocytosis­particular matter is engulfed ­Immune cells do this to viruses and bacteria  2. Pinocytosis­extracellular liquid is taken in 3. Receptor­mediated endo­forming vesicle is lined with receptors for  specific molecules ­Cholesterol is endocytosed with HDL & LDL receptors Cytoskeleton 1. Euk cells have a skeleton of filamentous proteins 2. 3 types of filaments  A. Actin­finest; forms long thin filaments ­Most abundant protein 10­15% of all protein in body ­Involved in cell movement & structure; muscle contraction B. Intermediate filaments­tough, fibrous structural proteins like keratin ­In brain cells these are tangled in ALS & Parkinson’s disease  C. Microtubules­largest; hollow, form internal scaffold that determines cell      shape ­Form spindle apparatus in cell division ­Move cilia & flagella 3. Organelles & vesicles are moved along these 4. Degenerate & tangle (= neurofibrillary tangles) in Alzheimer’s disease & athletes  with repetitive head trauma ­Head trauma in athletes can lead to progressive degeneration of brain  (CTE=chronic traumatic encephalopathy)  ­CTE causes intellectual & memory deflects, anger, depression, & early  Alzheimer’s in players of contact sports Organelles & Internal Compartments 1. Endoplasmic reticulum (ER) is an extensive network of membranes  –Derived from plasma membrane ­Divides cell into compartments; forms assembly line for synthesis or breakdown  of molecules; forms vesicles 2. Rough (ER) is studded with ribosomes (­protein/RNA complexes that synthesize  proteins) 3. Smooth (ER) has enzymes where carbohydrate & lipid synthesis occur ­Lots of cells that produce steroid hormones ­Lots in detoxing tissue like liver that use smooth ER enzymes to break down  toxic compounds Golgi Apparatus (or Bodies) 1. = Stacks of membrane; derived from ER 2. Collects & modifies molecules then packages them in vesicles & distributes them 3. Animal cells contain ~10­20 Golgi bodies 4. Plant cells have hundreds of Glogi 5. Proteins & lipids from ER go to Golgi to get carbohydrate of phosphate groups  added ­Become glyco­lipids or proteins; & phospholipids or proteins        6. Golgi most prominent in secretory cells       7. Golgi also make lysosomes (equivalent to vacuoles in non­animal cells) ­Contain digestive enzymes that can break down most organic  macromolecules ­WBCs digest bacteria, viruses, etc by putting them into lysosomes  ­There are a number of lysosome storage diseases such as Tay­Sachs 1. Enzyme for breaking down a lipid is absent in T­S causing it to  accumulate in neurons, leading to brain damage & death by ~ age 5 2. Silicosis & asbestosis result from undigestible silica & asbestos fibers  being trapped in lysosomes, which they pierce & cause to leak ­Leaking enzymes damage lung tissue 1/31 Nucleus 1. Has nuclear envelop that is 2 layers of membrane ­& is continuous with & derived from ER 2. Are a number of large pores in envelop
More Less

Related notes for BIO_SC 1500

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.