Study Guides (248,397)
United States (123,373)
Biology (437)
All (34)
Midterm

BIOLOGY 171 Exam 3 Study Guide

13 Pages
104 Views
Unlock Document

Department
Biology
Course
BIOLOGY 171
Professor
All Professors
Semester
Fall

Description
Exam 3 Study Guide: Lecture 19: • Compare and contrast all the evolutionary processes in terms of effects on genetic  variation and allele frequencies o Natural selection o Sexual selection o Genetic drift o Gene flow o Mutation  o Only evolutionary processes can change allele frequencies • Explain the Hardy Weinberg Principle in your own words o States that after one generation of random mating, genotype frequencies  for two alleles at one gene will be: p +2pq+q =1 o Genotype and allele frequencies will remain constant in succeeding  generations as long as certain assumptions are met • Explain the assumptions of Hardy Weinberg Equilibrium o Population size is very large­ no genetic drift o Population is closed­ no gene flow o No mutations occurring at the gene under study o Mating is random­ no sexual selection, no inbreeding o All genotypes in population have equal chance of surviving and  reproducing­ no selection • Apply the HWE model to make predictions about allele and genotype frequencies  in a population o p (freq. of A) = AA + Aa/2 o q (freq. of a)= aa + Aa/2 • Interpret data on allele and genotype frequencies and infer which evolutionary  process(es) are acting on the population being studied Lecture 20:  • Compare and contrast gene flow, genetic drift, and all the types of selection with  respect to how they impact levels of genetic variation o Genetic drift­ the process by which chance events lead to changes in allele  frequencies in a population; happens more frequently in small populations o Gene flow­ acts to homogenize populations, makes populations have  similar allele frequencies • Analyze how genetic drift and gene flow will affect allele frequencies o Genetic drift reduces levels of genetic variation in populations o Gene flow reduces genetic differences among populations • Apply population thinking to explain evolutionary change o Genetic bottleneck effect: a decrease in genetic variation of a population  due to genetic drift caused by a drastic decline in population size o Population bottleneck: drastic reduction in population size o Genetic drift founder effects  If a group leaves a population, emigrates to a new area, and starts a  new population  If the founding group is small, its allele frequencies probably differ  from those of the source population o Gene flow  Lots of gene flow between 2 populations makes them genetically  more similar and reduces genetic variation  Can counteract the effects of selection or genetic drift by  introducing new alleles  May increase or decrease average population fitness by introducing  high or low fitness alleles Lecture 21: • Explain the major types of mutations and their effects on protein structure as well  as their evolutionary significance o Somatic mutations: occur in non­reproductive cells and won’t be passed  on to offspring o Point mutation: a change in a single nucleotide  Synonymous (silent) mutation­ no change in the protein structure  Nonsynonymous (missense) mutation­ replacement substitution,  changes protein structure  Nonsense mutation­ a nucleotide substitution that creates a stop  codon, which creates a nonfunctional protein o Insertions & deletions  Frameshift mutation­ when an insertion or deletion that is not an  exact multiple of three nucleotides changes the reading frame of  translation and makes a nonfunctional protein  Loss of hemoglobin protein=deleterious mutation▯frameshift  mutation • Compare and contrast mutation, gene flow, genetic drift, and all the types of  selection with respect to how they impact levels of genetic variation o Mutation does little to change allele frequencies o Mutation has to be coupled with other evolutionary processes (selection,  drift, or gene flow) to cause significant changes in allele frequencies o Mutations increase genetic variation • Analyze how mutation will affect allele frequencies o Does not change allele frequencies on its own • Explain what type of mutations led to the evolution of an antifreeze protein in  notothenioid fishes and the loss of hemoglobin protein in white­blooded icefishes o Duplication led to the antifreeze protein in the notothenioid fishes o Most notothenioids have a functional hemoglobin protein, but the icefish  lineage produces no hemoglobin protein, its globin genes are just  fragments of the original genes o Loss of hemoglobin protein=deleterious mutation▯frameshift mutation o Antifreeze protein=beneficial mutation▯gene duplication • Explain how gene duplication has led to enhanced color vision in some groups of  primates o Trichomatic vision evolved from a gene duplication of the M/L opsin gene  (on the X­chromosome)  Can see blue (short, S pigment), green (medium, M pigment), and  red (long, L pigment) Lecture 22: • Compare and contrast the following species concepts: biological, morphospecies,  and phylogenetic o Biological species concept­ proposed by Ernst Mayr, states that: species  are groups of actually or potentially interbreeding natural populations that  are reproductively isolated from organisms outside their own group;  emphasizes reproductive isolation; distinct species are those that, if they  meet, are unable to mate and produce fertile offspring o Morphospecies concept­ defined by morphological characteristics;  individuals that share many morphological features are considered one  species o Phylogenetic species concept­ defined by unique genetic history and  represented as an independent branch tip on a phylogenetic tree • Explain the general model for how speciation occurs o Speciation begins when gene flow is interrupted (genetic isolation) o Genetic makeup of each population changes through selection, genetic  drift and/or mutation (genetic divergence) o Reproductive isolating barriers evolve (new species) o Speciation: the formation of distinct species by genetic divergence leading  to reproductive isolation • Explain the 5 types of prezygotic isolating barriers o Prezygotic isolating barriers prevent mating or fertilization & no hybrid  zygotes form o Behavioral­ species use different courtship signals o Spatial/ecological­ species live in the same area, but use different habitats  so they rarely encounter each other o Temporal­ species breed at different times o Mechanical­ anatomical differences between individuals prevent mating o Gametic­ gametes of two species meet, but don’t fuse • Explain the 3 types of postzygotic isolating barriers o Postzygotic isolating barriers­ fertilization occurs and hybrid zygote forms  but the hybrid fails to live or reproduce o Hybrid inviability o Hybrid embryos or juveniles die o Hybrid sterility­ hybrid offspring live, but are unable to reproduce • Explain the roles that selection, genetic drift, gene flow, and mutation may play in  speciation o With regards to allopatric speciation, once a population is separated,  evolution can proceed independently in each population through: mutation  and natural selection and/or sexual selection and/or genetic drift o When gene pools are sufficiently different that fertile offspring can’t be  produced, we consider speciation to be complete • Compare and contrast allopatric and sympatric speciation o Allopatric speciation­ when a population of the same species becomes  subdivided into geographically separate populations; they could be  separated by colonization of new island or habitat or by mountains, rivers,  etc  Most common mode of speciation in animals o Sympatric speciation­ speciation without geographic separation;  sometimes gene flow can be restricted even when populations aren’t  geographically separated. The initial barrier to gene flow in this case is  biological: genetic (chromosomal changes, polyploidy), ecological (host  shift), or behavioral (changes in mate preferences) • Explain how polypoidy, natural selection, or sexual selection can lead to  sympatric speciation o Polyploidy­ accidents during meiosis can lead to extra sets of  chromosomes in gametes and offspring (polyploidy), 3n or 4n mutants are  unable to breed with normal 2n individuals in population; they are “new  species”; common mode of speciation in plants; can lead to rapid  speciation (possibly over 1 generation) o Sexual selection can lead to isolation by changes in mate preference genes  and male trait genes can lead to non­random mating o Natural selection can lead to sympatric speciation by chromosomal  changes being selected  Lecture 23: • Explain how fossils form and the limitations of the fossil record o Most fossils form when an organism is quickly buried in sediments before  decomposition occurs o Limitations of fossil record:  Habitat bias  Taxonomic bias  Temporal bias  Abundance bias • Explain how paleontologists and biologists can date events in Earth’s history o Sedimentary strata reveal the relative ages of fossils o The absolute ages of fossils can be determined by radiometric dating o A “parent” isotope decays to a “daughter” isotope at a constant rate o Each isotope has a known half­life, the time required for half the parent  isotope to decay • Explain the potential causes of adaptive radiations o Adaptive radiations­ occur when a single ancestral species rapidly  diversifies into a large number of descendant species and these  descendants diverse genetically into many different morphologies that  occupy distinct habitats o Associated with new ecological opportunities and/or new morphological  innovations  Ecological opportunities: colonization of new habitats, elimination  of superior competitors, or morphological innovations  Morphological innovations­ new traits such as limbs, wings,  flowers, and jaws; traits can allow descendants to live in new  areas, move in new ways, reproduce in new ways, or exploit new  sources of food • Compare and contrast mass extinctions and background extinctions and explain  the effects of mass extinctions o Background extinction rate: the average rate of extinctions over all of  Earth’s history; reflect the loss of species due to normal levels of  ecological and biological turnover o Mass extinction: intervals in which >60% of all species alive at the time  go extinct in the span of a few million years; reflect cataclysmic planet­ wide environmental catastrophes usually associated with “abrupt” changes  in climate Lecture 24: • Compare and contrast characteristics of bacteria, archaea, and eukarya o Bacteria and Archaea similarities:  Critical ecological roles: oxygen in the atmosphere, nitrogen  fixation, decomposition and cycling of nutrients (critical for soil  fertility), and are important mutualists  Form and structure: cell walls protect the cell  Their cells lack nuclei and organelles such as mitochondria and  chloroplasts  Their genetic material is usually arranged in a single circular  chromosome plus some smaller plasmids  They generally reproduce by binary fission (fast rates)  They may swap genetic material (lateral gene transfer) during  conjugation o Bacteria and Archaea differences:  Bacterial cell walls contain peptidoglycan  Archaeal cell walls contain polysaccharides and proteins  Bacteria have plasmids: independent circular DNA molecules,  separate from the chromosomal DNA, that carry only a few genes  and that can replicate autonomously • Describe the habitats in which bacteria and archaea are found and their  morphological diversity o Archaea and Bactria live in virtually every habitat, even extremes o Extremophiles: lovers of extreme conditions o Extreme thermophiles: thrive in very hot environments o Extreme halophiles: thrive in very saline environments o Methanogens: bacteria & archaea that use CO  to 2xidize H2, releasing  methane as a byproduct  High methane methanogens live inside cow’s digestive system • Compare and contrast the major nutritional modes of bacteria and archaea (how  they acquire carbon and energy) o Photoautotrophs­ capture light energy and use it to drive the synthesis of  organic compounds from CO2 o Chemoorganoautotrophs­ get their energy from organic molecules and use  it to build their own organic molecules from CO2 o Chemolithoautotrophs­ get their energy by oxidizing inorganic substances,  such as hydrogen sulfide, ammonia, or ferrous ions. They use CO2 as a  carbon source o Photoheterotrophs­ use light for energy but obtain their carbon in organic  form o Chemoorganoheterotrophs­ consume organic molecules for both energy  and carbon. This nutritional mode is found widely among bacteria and  archaea as well as protists, fungi, animals, and even some parasitic plants o Chemolithoheterotrophs­ get their energy from inorganic molecules, such  as hydrogen sulfide, ammonia, or ferrous ions, but get their carbon from  organic sources • Explain what the evidence from fossil record and phylogenies tell us about  earliest life forms o Phylogenies are still a work in progress • Explain how the evolution of photosynthesis by cyanobacteria affected Earth’s  chemistry and biodiversity o Breast milk contains ~600 bacterial spp.; oligosaccharides in breast milk  can’t be digested by baby o In 1  trimester of pregnancy, vaginal microbiome changes significantly:  increases in Lactobacillus johnsonii, a bacterium that produces enzymes  that digest milk o In mice reared without a microbiome, high inflammation, greater risk of  asthma and IBS; adults acquiring a microbiome didn’t improve o Prevotella associated with diet high in whole grains, but also HIV and  heart disease o Bacteroidetes metabolize carbohydrates and cellulose o Firmicutes common in high protein diets o Children with high antibiotic use may have less diverse microbiomes and  greater risk for disease o Many antibiotics kill everything: good and bad bacteria o No guarantee that the microbiome will be restored after a course of  antibiotics o C. difficile will ofen colonize after antibiotic use o C. difficile is o
More Less

Related notes for BIOLOGY 171

Log In


OR

Join OneClass

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

Sign up

Join to view


OR

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.


Submit