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

BIOLOGY 171 Exam 3 Study Guide

13 Pages
Unlock Document

All Professors

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


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.