BSCI201 Final Exam Notes 1

23 Pages
Unlock Document

Biological Sciences Program
BSCI 201
All Professors

The Human Body: An Orientation 09/11/2013 Anatomy and Physiology Defined; Fundamental Concepts; Levels of Organization Anatomy: the study of the parts of the body and how they relate to each other Subdivisions of anatomy Gross/Macroscopic: large body parts visible to the surface/naked eye Surface: study of internal structures as they related to the overlying skin Regional: all structures in a particular region of the body Systemic: structures of the body are studied by the systems Microscopic: small structures unable to be viewed by the naked eye, viewed with microscopes Cytology: cells viewed by the aid of a microscope Histology: tissues viewed by the aid of a microscope  Developmental: structural changes (ex. Growth) that occur throughout the life span Comparative: human structures compared to structures of other animals  Study successes in anatomy: observation, manipulation, and mastery of the language of anatomy  Know the orientation and directional terms:     There are 3 body planes/sections  Frontal (coronal) plane: vertical cut that divides body into anterior and posterior parts  Sagittal (median) plane: vertical cut that divides the body into right and left parts Midsagittal: divides the body into  equal  right and left parts  Transverse plane: horizontal cut that divides the body into right and left parts  There are 2 main body cavities  Ventral body cavity (2 parts separated by the diaphragm)  Superior thoracic body cavity Inferior abdominopelvic cavity  Subdivided into 9 regions or 4 quadrants Dorsal body cavity (2 parts are continuous)  Superior cranial cavity houses the brain Inferior vertebral cavity houses the spinal cord Brain and spinal cord are surrounded by membranes called meninges  Each organ located in a body cavity is surrounded by membranes Each membrane forms compartments that house the organs ▯ theme of  compartmentalization  Advantages of compartmentalization Each organ is isolated to prevent the spread of infection from organ to organ Prevents interference from neighboring organs as the organs perform their physiological functions  Membrane surrounding structures in the ventral body cavity is the serous membrane  Specific serous membranes are named for the organ they surround (ex. Serous membrane surrounding  each lung – pleural sac; serous membranes surrounding structures (organs) in the abdominopelvic cavity –  peritoneal sac)  Physiology: the study of the function of the body’s parts  Systemic physiology: studies the function of systems of the body 11 organ systems in the human body – all systems work in unison to sustain the human body and maintain  homeostasis Structure (anatomy) defines function (physiology)!!!  Homeostasis: maintenance of a relatively stable internal condition even though the external  environment is changing  Homeostatic imbalances = diseases  Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 The Chemical Composition of Cells  The chemical level: the lowest level of structural organization  The function of the boy is dictated by the biochemical reactions occurring in the cells in the body  The basis for these chemical reactions is atoms – to achieve stability by having a complete outermost  shell/valence shell Composition of matter Matter: anything that occupies space Atoms: protons (equal to atomic number), neutrons (neutral charge), and electrons (negatively  charged; = number of protons) Reactive atoms have incomplete valence shells (orbitals) Unreactive atoms have complete valence shells (noble gases)  Structure of an atom Atomic nucleus: made up of protons and neutrons Overall charge of the nucleus is positive, since neutrons are neutral  Shells (orbitals): orbits around the positively charged atomic nucleus, made up of electrons (negatively  charged)  Atomic number specifically refers to the number of protons in an atom Example: Atom with atomic # 11 11 protons, therefore 11 neutrons st nd rd 1  shell will have 2 electrons, 2  shell will have 8, 3  will have 1 (but will lose it when it reacts with another  atom)  The chemical level is the basis for chemical reactions Atoms strive to achieve stability if the atoms have incomplete outermost valence shells  To achieve stability, these atoms accept electrons to become an anion, or donate an electron to become a  cation  Ex. An atom with AN 17 (chlorine) Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 st nd rd 17 electrons: 2 in 1  shell, 8 in 2 , 7 in 3   It will accept 1 electron to complete the valence shell, therefore it becomes an anion (forms Cl­, a chloride  ion)  Atoms can also achieve stability by sharing electrons  Ex. An atom with AN 6 (carbon)  6 electrons: 2 in 1  shell, 4 in 2   2 carbon atoms will share 8 electrons between them  When 2 atoms of the same type/element share electrons (ex. Carbon­carbon), the electrons are equally  spaced between the 2 electrons, known as nonpolar covalent bonding  When electrons are shared between 2 different atoms, one atom pulls electrons closer than the others do,  which is known as polar covalent bonding (ex. Oxygen­hydrogen)  Typical polar compound = H2O: 70% of the mass of any cell in the body is composed of H20 Weak bonds called hydrogen bonds form between the electronegative atom (delta negative) and the  electropositive (delta positive) atom, hence, hydrogen bonds form when electronegative atoms (already  involved in a polar covalent bond) are attracted by an electropositive atom (also already involved in a polar  covalent bond)  H­bonds are also used to connect molecules to form macromolecules (inorganic compounds (without  carbon) and organic compounds (with carbon) that are covalently bonded)  Based on chemical reactions, there are 2 types of compounds in the human body  Inorganic compounds: water, acids, bases, salts Organic compounds: carbohydrates, proteins, lipids, nucleic acids Water: polar covalent molecule  Most abundant in the body, high heat capacity  Universal solvent: part of all biochemical reactions in the body  Acids and bases Acids release H+ ions (aka protons), so they are also known as proton donors Bases are proton (H+) acceptors  Balance between the 2 is regulated by buffers, which resist abrupt changes in pH and maintain pH by  binding H+/releasing H+ to keep balance (particularly in blood, which stays between pH 7.35 and 7.45) Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 pH: negative log of H+ concentration When blood pH drops, it becomes more acidic, which is known as acidosis (a buffer system resists  acidosis by binding H+ to raise pH back to normal range) When blood pH rises, it becomes more basic, which is known as alkalosis (buffer system resists  alkalosis by releasing H+ ions into blood to drop it back to normal range)  Salts: formed by ionic bonds (cations/anions)  Salts dissociate completely in water to give cations/anions electrolytes  Organic compounds Carbohydrates: monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides  “Hydrated carbon” + CH2O Made up of hextose and pentose  Hextose sugars: glucose, galactose, and fructose  Monosaccharides = hextose sugars and pentose sugars  Disaccharides = combinations of hextose sugars (maltose, sucrose, and lactose)  Polysaccharides = storage form of glucose in Animal cells: glycogen (energy source) Plant cells: starch Lipids: neutral fats (looks like the letter E), phospholipids, steroids (from cholesterol), and eicosanoids  Neutral fats are the most abundant. Fat when solid, oil when liquid Neutral fats = triglycerides = triacylglycerol  2 types – saturated and unsaturated  Saturated fat, even when naturally occurring, can increase LDL level (trans fats) Fats in general are hydrophobic and are transported in the blood stream, coated by proteins to form  lipoproteins (otherwise it would float)  Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 Lipoproteins are described based on the fat­to­protein ratio  Fat is less dense than proteins  A lipoprotein with increased/higher fat content is referred to as LDL (low­density lipoprotein)  Needed in adipose tissue for energy in between meals   Saturated fats  Solid at RT  Large amounts in the bloodstream stimulate the production of LDL Unsaturated fats  Liquid at RT LDLs: fat content is higher than proteins Major lipids in LDL is cholesterol  Cholesterol is needed in the body, but not in excess Transport cholesterol to the plasma membrane  Where the cholesterol maintains the integrity and fluidity of the plasma membrane LDLs transport cholesterol to teroidogenic cells, where cholesterol is used by these cells to synthesize the  steroid hormones  Required to maintain homeostasis and major reproductive hormones  The human body is capable of synthesizing 85% of the cholesterol needed to supplement with 15% in the  diet  If you ingest more than 15%, the cholesterol is ingested in the diet. The excess LDL stays in the  bloodstream, which is where problems occur  Once it stays in the bloodstream, the excess LDL builds up on the internal surface of blood vessels, a  process known as atherosclerotic plaques   In larger blood vessels, it impedes blood flow and results in an increase in blood pressure  Sustained chronic increase of blood pressure is called hypertension  Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 Results in increased work load on the heart (it has to pump harder against the resistance)  As the heart works harder to pump against the resistance, the cardiac muscle becomes weaker, which can  lead to heart failure  The atherosclerotic plaque may form in smaller blood vessels, occluding the blood vessels (complete  blockade and prevention of blood flow to tissues)  Lack of oxygen and nutrients to the tissue will result in necrosis of the tissue  Since the smallest blood vessels are in the coronary circulation (supplies the cardiac muscle with  blood/nutrients). And the blood vessels in the cerebral circulation (supplies the neurons in the brain),  occluded vessels lead to myocardial infraction (MI) – also known as a heart attack or ischemic  stroke/ “brain attack”  Atherosclerotic plaques formed in larger blood vessels may dislodge from the internal surface and become  free­floating  Free­floating plaques: emboli  Can lodge in smaller blood vessels and cause myocardial infraction or ischemic stroke  This all explains why excess LDL ▯ “bad cholesterol”  HDL: High­Density Lipoprotein Protein component will be higher than the fat component  Major lipid is (again) cholesterol  Transports cholesterol from the bloodstream to the liver, where cholesterol is degraded and eliminated from  the body. Hence, HDL is the “good cholesterol”  Phospholipids: similar to triglyceride, but with 2 chains instead of 3  2 non­polar, hydrophobic tails, and a polar, phosphorus group head Forms the lipid bilayer of cells  Structure of the phospholipid: glycerol backbone + 2 fatty acid chains attached, with a charged P­group  (head)  Polar head (hydrophilic), 2 nonpolar tails (hydrophobic)  Function in the body: formation of the lipid bilayers of plasma membranes, formation of the eicosanoids,  and formation of micelles (transport structures in the small intestines for fatty elements)  Steroids/ Steroid hormones Derived for cholesterol  Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 Eicosanoids Made up of Leukotrienes and prostaglandins, which are both chemical mediators of physiological processes  Leukotriens mediate the allergic responses  Prostaglandins mediate smooth muscle contractions, blood clot formation The prostaglandin that mediates blood clot formation is called thromboxane A2.  Physiological blood clots form when a blood vessel is severed (cut) – blood clots prevent blood loss from  area of vessel damage and set the stage for tissue repair If blood clots form in intact, uncut blood vessels, it is regarded as a diseased state and the blood clots are  known as thrombi Thrombi impede blood flow in large blood vessels, which can result in hypertension  Free­floating thrombi called emboli can lodge in smaller blood vessels (coronary and cerebral blood  vessels), causing myocardial infraction and/or ischemic stroke  Hence, individuals developing thrombo­embolic diseases are maintained on low dose aspirin  Aspirin inhibits cyclooxygenase and hence, thromboxane A2 is not produced  Proteins: 3  organic compound of interest. Composed of amino acids (building blocks) Amino acids are amphoteric substances (act as both acids and bases) Essential amino acids: must be ingested in the diet in order to occur in the body Must be present in the diet Non­essential amino acids: naturally occurring in the body  4 structural levels of proteins Primary structure: linear polypeptide chain indication the type of position of the amino acids Looking at type of amino acids and their positions  Primary structure of a protein determines its subsequent structural modification and hence, the function of  the protein  Secondary structure: 2 types  Chemistry Comes Alive: Biochemical Reactions  09/11/2013 Some proteins, especially the structural proteins, attain the secondary structural modification (ex. Collagen  & keratin)  Alpha helix coiled: coiled polypeptide chain held together by hydrogen bonds Beta pleated sheet: polypeptide chains held together by hydrogen bonds  Tertiary structure: secondary structure folds upon itself to give a compact, globular molecule; 3D  structure of proteins Appear as globular/ball­like Functional proteins attain the tertiary structured modification  Quaternary structure: only a few proteins in the human body attain the quaternary structural  modification  All globular proteins, hence they are functional proteins  2 classes of proteins, based on structure…and therefore function  Fibrous proteins: extended/strand­like; insoluble in water Provide mechanical support and tensile strength as the main building material in the body hence, the  fibrous proteins are also known as structural proteins Fibrous proteins form the basis of the structure of cells in the body  Globular proteins: known as functional proteins, which partake in chemical reactions  th Nucleic Acids: 4  organic compound of interest DNA: pentose sugar – deoxyribose  RNA: pentose sugar – ribose  Structural units of nucleic acids are nucleotides  Compare and contrast DNA and RNA Cells: The Living Units  09/11/2013 nd 2  level of structural complexity in the human body: the cellular level (looking at the cells, which are  structural – meaning they are the functional unitall organisms)  Cells: The Living Units  09/11/2013 The cell theory: a cell is the basic structural and functional unit. According to the principle of  complementarity of structure and function, the biochemical reactions occurring in a cell are dictated by the  subcellular structures present in a cell  Different types of cells = different function (200 different types for different functions!)  There are 3 main parts of the cell.  Plasma membrane: exceedingly thin membrane with the consistency of olive oil  Embedded proteins called membrane proteins that are constant fluid (movement) as the plasma membrane  “sways” sideways Fluid mosaic model of the plasma membrane Cholesterol is embedded in the non­polar phospholipid tails in the plasma membrane to reduce the fluidity  of the plasma membrane ▯ cholesterol maintains the integrity of the plasma membrane  Membrane proteins Integral proteins: proteins forming the integral part of the membrane ▯ embedded in the plasma  membrane; exposed on one or both sides of the membrane  If exposed on both sides, it is a transmembrane protein (found on the extracellular and cytoplasmic  surfaces)  Peripheral proteins: attached to the phospholipid heads or the integral protein on the periphery  (extracellular face of the plasma membrane) Functions of the membrane proteins Carrier/transport proteins (example: carrier proteins on facilitated diffusion) Act as membrane­bound enzymes (example: adenylate cyclase)  Act as receptors  Hormone receptors that are referred to cell surface (membrane) receptors Involved in the formation of membrane junctions between adjacent cells in a tissue (contact between  adjacent cells in a tissue)  Tight junctions: most common, fusion of integral proteins in the plasma membrane of adjacent cells  forming an impermeable junction Prevent the lateral transfer of substances between adjacent cells, hence, tight junctions are referred to as  impermeable junctions  Ex. Blood­brain barrier and the epidermis Cells: The Living Units  09/11/2013 Gap junctions: formed by hollow cylinders called connexons, it allows for the rapid transfer of ions  between cells, aka “communicating junction” Allows for the rapid (lateral) transfer of ions from cell to cell In tissue, they are called communicating junctions  Examples: cardiac muscle, single­unit smooth muscle  Desmosomes: linker proteins extending from plaques on the cytoplasmic surface of the plasma  membrane of adjacent cells interdigitate to hold the cells together and prevent their separation; also known  as “anchoring junction”  Prevent the separation of adjacent cells even when the tissue is under pressure  Examples: epidermis and cardiac muscle At least one type of membrane junction exists between adjacent cells.  Formation of glycocalyx (the glycoprotein­rich, glycolipid­rich, surface of the plasma membrane)  Glycoprotein – membrane proteins with a carbohydrate group attached (“glyco”) Glycolipid – phospholipid heads attached by carbohydrate groups  General functions of the glycocalyx Protection (cushions the plasma membrane and protects it rom chemical injury) Immunity to infection (enables the immune system to recognize and selectively attack foreign organisms)  Defense against cancer (chances in the glycocalyx of cancerous cells enable the immune system to  recognize and destroy them)  Transplant compatibility (forms the basis for compatibility of blood transfusions, tissue grafts, and organ  transplants) Cell adhesion (binds cells together so that tissues don’t fall apart) Inflammation regulation Fertilization Embryonic development The pattern of the carbohydrate in the glycocalyx is unique for each cell type and any changes to the  pattern of a cell type is indicative to the cell type turning cancerous  Cells: The Living Units  09/11/2013 Binding of the cytoskeleton Act as attachment sites for the cytoskeleton  Rod­like structures me
More Less

Related notes for BSCI 201

Log In


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.