Study Guides (238,517)
United States (119,822)
Biology (305)
BIO 311C (52)
All (3)

BIO 311C Notes for whole course (I got a 4.0)

17 Pages
Unlock Document

University of Texas at Austin
BIO 311C

LAP 1: Evolution: biology’s core theme; differential reproductive success (sex!) Environmental Interaction:  organisms are open systems dependent on biotic and abiotic factors Heritable Information: DNA Emergent Properties: hierarchy of life The Cell: all organism’s basic structure Energy Flo: Organisms use energy to do work; energy flows through ecosystems Structure & Function: form and function Regulation: feedback mechanisms Unity & Diversity: universal genetic code Scientific Inquiry: observation; testing; repeatability Science, Technology & Society: functions of our world Hierarchy of Organization:  Atom  Molecule  Organelle  Cells  Tissues  Organ  Organ System  Organism  Population  Community  Ecosystem  Biosphere Negative Feedback Inhibition: accumulation of an end product of a process which slows down that process Positive Feedback Inhibition: an end product speeds up the reaction Atomic Structure: protons and neutrons in the nucleus of an atom, electrons in the energy levels  Atomic Number = # of protons  Mass Number = # of protons + neutrons  Atomic Mass = average mass of atoms of an element Isotopes have the same proton #, but a different neutron # Ionic Bonding:  Cations lose electrons  Anions gain electrons Covalent Bonding  Atoms share electrons, usually occurs between two non­metals  Nonpolar covalent bond: electrons are shared equally  Polar covalent bond: electrons are not shared equally (water) Hydrogen Bonds: weak bonds when "hot spots" of slightly negative or positive charges develop  Occurs between water molecules Water:  Polar: opposite ends, opposite charges  Cohesion: H+ bonds holding molecules together  Adhesion: H+ bonds holding molecules to another substance ­ Important for tall trees  Surface tension: measurement of the difficulty to break or stretch the surface of a liquid  Specific heat: amount of heat absorbed or lost to change temperature by 1oC  Water has a high specific heat, land near water are kept much warmer  Heat of vaporization: quantity of heat required to convert 1g from liquid to gas states  Water's is high, evaporation of sweat cools us down  Density: the solid form is less dense than the liquid form – crystallized – molecules are geometric and  farther apart – makes it less dense  Important to water life – if the ice sank it would freeze all water and everything would die –  would mess up the ecosystem  Water as a solvent:  related to polarity  dissolves any polar or ionic substance (hydrophilic substances)  not dissolve nonionic/nonpolar (hydrophobic) Mole – 6.02e23 units of anything Molecular Weight – molar mass – atomic mass of a molecule (add up the mass of each) Molarity – concentration of a solution (moles of solute / L of solution) pH: dissociation of water molecules  H+ concentration is higher at zero  In human body: slightly basic  Stomach is very acidic  Acids and Bases  neutral 10­7M of H ions and OH ions  acids more than 10­7M of H ions  bases less than 10­7M of H ions  pH scales:  0 to 14  negative logarithm (base 10) of H ion concentration  neutral ­log 10­7 = ­(­7) = 7  see text  Buffers:  Important in Living Cells  even small pH change may be harmful  Buffers  accept H ions when in excess  release H ions when depleted  ex:  carbonic acid ( H2CO3) Organic Chemistry  C Chemistry  Vitalism Rejected  Wohler’s synthesis of urea  Mechanism  all natural phenomena, including processes of life, governed by physical and chemical law Carbon Atoms:  Tetravalent – 4 valence electrons  combine with other C atoms and many other elements  single, double, triple covalent bonds  shape of structure relates to function  Variation: straight or branched chains, rings, bonding variations  Hydrogen Carbons: Only carbon & hydrogen (petroleum; lipid ‘tails’) – long section  Covalent bonding; nonpolar  High energy storage ­ most efficient  Isomers (same molecular formula, but different structure & properties)  Structure and function relate  structural~differing covalent bonding arrangement          geometric~differing spatial arrangement                     enantiomers~mirror images pharmacological industry (thalidomide) Functional Groups: Hydroxyl: (­OH) contained in alcohols, attracts water, polar, electronegative, releases hydrogen ions Carbonyl: (>CO) Ketones, Aldehydes, base of Carbohydrates, structural isomers Carboxyl: (­COOH) Organic Acids, Amino Acids, carboxylic acids, acidic, polar Amino: (­NH2) Amino Acids, acidic end of the amino acid Sulfhydryl: (­SH) Thiols, stabilize protein structures Phosphate: (­OPO3 ­2) Organic phosphates, ionic anion Methyl: (­CH3) Amino Acids, DNA activation and deactivation   Macromolecules: polymers  Carbohydrates  Lipids (not true polymers)  Proteins  Nucleic Acids Hydrolysis: process that breaks down covalent bonds between monomers with the addition of water  (condensation is the opposite reactions) Carbohydrates:  Polysaccharides, Disaccharides, Monosaccharide  Monosaccharides  Contain C, H and O in ratio of (C H2O)  Major Nutrient for cells; glucose most common.  Produced by photosynthesis from CO2 , H2O and sunlight.  Store energy in chemical bonds  Raw material for other organic molecules.  Incorporated into disaccharides and polysaccharides.  Characteristics of Sugars: Carbonyl group (C=O)  Aldehydes ­­ carbonyl at end.  Glucose  Ketones ­­ carbonyl in middle  fructose  Size of carbon skeleton ­­ 3 to 7 carbons  trioses (3); pentoses (5); hexoses (6)  Disaccharides: Double sugars with two monosaccharides, Monomers joined by glycosidic linkage.  Glycosidic linkage = covalent bond formed by condensation reaction  Examples  maltose (glucose + glucose)  lactose (glucose + galactose)  sucrose (glucose + fructose)  Polysaccharides: polymers of a few hundred or thousand monos  Energy storage and structural support  Storage polysaccharides: starch (made in chloroplasts), glycogen (glucose polymer)  Structural polysaccharides: cellulose, chitin Lipids: mostly hydrophobic molecules, fats, phospholipids and steroids  Fats: macromolecule with a: glycerol, fatty acid, carboxylic group, hydrocarbon chain (triglyceride is  one)  Ester linkage: bond between hydroxyl and carboxyl group (formed by dehydration synthesis)  Fats are insoluble in water  Saturated fats have no double bonds in the fatty acid tail (solid at room temp), unsaturated  fats do (liquid at room temp)  Usage: energy storage, fuel reservoir, cushion for vital organs, insulation  Phospholipids: glycerol, 2 fatty acids, phosphate group  Hydrocarbon tails (hydrophobic) and polar head (hydrophilic)  Major component of cell membrane  Steroid: lipid with 4 fused carbon rings with various functional groups attached, cholesterol Proteins: polypeptides chains, polymer for amino acids folded and coiled  Used for: support, storage, transport, signaling, cellular response, movement, defense, catalysts  Amino group at one end, carboxyl group at other, hydrogen atom, variable R group  Amino is weak base, carboxyl is weak acid  Peptide bonds link the amino acids  Four levels of structure: primary (sequence of amino acids), secondary (repeated coiling in alpha helix  or beta pleated sheet structure), tertiary (irregular contortions), quarternary (weak interactions and hydrogen  bonding)  Denaturation: process that alters a proteins native conformation and biological activity  Organic solvents, chemical agents, excessive heat  Chaperone Proteins: make sure a protein is folded correctly Nucleic Acids: store and transmit hereditary info  Sugar, phosphate and nitrogen base  DNA­ Deoxyribonucleic Acid  5 carbon sugar (deoxyribose that lacks an OH group)  RNA ­ Ribonucleic Acid ­ mRNA, tRNA, rRNA  Ribose sugar  Flow of genetic information: nucleus ­­ mRNA ­­ cytoplasm  Nitrogenous bases: Pyrimidine (CTU)and Purine (AG) Watson and Crick discovered the double helix structure Phosphodiester bond between phosphate of one nucleotide and next sugar   LAP 2    Cytology: Study of cells  Light microscopy    •resolving power~ measure of clarity – how well you can see two things that are  close together  Magnify – determined by objective lens and eyepiece  Can see living things  Electron microscopy                     •TEM~ (transmitting) electron beam to study cell ultrastructure –  helps see internal structure          SEM~ electron beam to study cell surfaces – 3D surface                  Cell fractionation~ cell separation; organelle study  Ultracentrifuges~ cell fractionation; 130,000 rpm – contents separate based on mass Prokaryotic (smaller, Archae, Bacteria, DNA in nucleoid region, membrane, ribosomes, cytoplasm, capsule,  flagella) and Eukaryotic Cells (Eukarya, Plantae, Animalia, Fungi, Protista, membrane bound organelles)  Cell size must remain small so surface area to volume ratio stays low General info about Eukaryotic cells:  Cell or Plasma Membrane  Cytoplasm  Cytosol  Cytoskeleton  Endomembrane System – things that have membranes  Nuclear envelope  Endoplasmic reticulum  Golgi apparatus  Lysosomes  Vacuoles/vesicles: difference is size  “plasma membrane”  Mitochondria, chloroplasts, plastids  Other Organelles Intercellular Junctions:  Plants  Plasmodesmata: connection from one cell to the next (like a hallway) helps bring something  from root to tip – easier to transport  Animals  tight junctions ­­hold cells together tightly enough to block transport of substances through  intercellular space (as in epithelial layers that separate two kinds of solutions) good for skin, stomach that  blocks acid  desmosomes (anchoring junctions)­­rivet cells together into strong sheets, but permit  substances to pass freely through intercellular spaces  gap junctions (communication junctions)­­ specialized for material transport between the  cytoplasm of adjacent cells efficiently allow transport   Plasma Membrane:  Early models: Overton, Langmuir, Gorter and Grendel, Danielli and Davson  Singer and Nicolson ­­ Fluid mosaic model ­ phospholipid bilayer that is both hydrophobic and  hydrophilic  Permeability  Cholesterol moderates fluidity Membrane Proteins Integral Proteins: inserted into membrane Peripheral Proteins: attached to membrane surface  Used in cell­to­cell recognition  Carbohydrates are cell markers Permeability:  Nonpolar hydrophobic molecules cross the membrane with ease  Polar hydrophilic molecules (if small) can pass through, if big they can't  Water, CO2 and O2 pass rapidly  Specific ions and polar molecules pass with transport proteins Transport proteins: provide a hydrophilic tunnel through the membrane Diffusion: passive transport, net directional movement down the concentration gradient  Moves from an area of high concentration to an area of lower concentration  Continues until dynamic equilibrium is reached  Decreases free energy and increases entropy Osmosis: diffusion of water  Hypertonic solution: solution with a greater solute concentration than inside the cell  Isotonic solution: equal solute concentrations  Hypotonic solution: solution with a lower solute concentration than that of the cell  Osmotic concentration = total solute concentration of a solution  Osmotic pressure = measure of tendency for solution to take up water when separated from pure water  by selectively permeable membrane  Osmotic pressure of pure water = 0 Water Balance in Cells  Cells without walls  animal cells  in isotonic environment, volume remains stable  in hypertonic environment, cell loses water ­­ shrivels  in hypotonic environment, cell gains water ­­ swells and may lyse  Cells with Walls  prokaryotes, some protists, fungi, and plant cells  in hypertonic environment  Plasmolysis = phenomenon where walled cell shrivels and plasma  membrane pulls away from cell wall as cell loses water to hypertonic environment; usually lethal  in hypotonic environment  water moves into cell by osmosis causing swelling until internal pressure against cell wall  equals osmotic pressure of cytoplasm  dynamic equilibrium established and cell becomes turgid  Turgid = firmness or tension found in walled cells that are in hypoosmotic environment where water  enters cell by osmosis  ideal state for most plant cells  provides mechanical support for plants  requires cells to be hyperosmotic to their environment  in isotonic environment  no net movement of water  plant cells become flaccid or limp  loss of structural support from turgor pressure causes plants to wilt Facilitated Diffusion: diffusion of solutes across a membrane with the help of transport proteins  Aquaporins are special transport proteins that increase the speed at which water moves across the  membrane  Water “diffuses” through the channel of the aquaporin Active Transport: energy­requiring process in which transport proteins pump molecules across membrane  against the concentration gradient  Helps cells maintain steep ionic gradients  Must harness ATP energy  Sodium Potassium pump: translocates 3 sodium ions for every 2 potassium ions Electrochemical gradient: diffusion gradient resulting from the combined effects of membrane potential and  concentration gradient ­ always diffuse down this Electrogenic pump: transport protein that generates voltage across a membrane ­ proton pump to drive ATP  synthesis Cotransport: process where single ATP­powered pump actively transports one solute and indirectly drives  transport of other solutes against their concentration gradients Exocytosis  exporting macromolecules from cell by fusion of vesicles with plasma membrane  vesicle budded from ER or Golgi and migrates to plasma membrane  Fuses with membrane and releases to outside  used by secretory cells to export products (insulin in pancreas or neurotransmitters from neuron) Endocytosis  importing macromolecules into cell by forming vesicles derived from plasma membrane  vesicle forms from localized region of plasma membrane that sinks inward; pinches off into cytoplasm  Used by cells to incorporate extracellular substances  phagocytosis = (cell eating) endocytosis of solid particles  cell engulfs particle with pseudopodia and pinches off food vacuole  vacuole fuses with lysosome containing enzymes that will digest particle  pinocytosis = (cell drinking) endocytosis of fluid droplets  droplets of extracellular fluid taken into small vesicles  process is not discriminating; takes in all solutes dissolved in droplet  receptor­mediated endocytosis = process of importing specific macromolecules into cell by  inward budding of vesicles formed from coated pits; occurs in response to binding of specific ligands to  receptors on cell’s surface  more discriminating than pinocytosis Water Potential: When working with plant cells, water potential has two components.   Osmotic potential ­­ due to presence of solutes  Pressure Potential ­­ due to turgor pressure (as you build up more water, greater pressure on cell wall) 2 factors  opposite effects on water movement  2 factors together determine direction of net water movement into or out of cells  Water Potential = Pressure Potential + Osmotic Potential    LAP 3      Freshwater animals adaptations  reduce water uptake  conserve solutes  Otherwise their cells will swell  Desert and marine (salt water) animals  face desiccating environments that can quickly deplete body water  Problems with drying out  Osmoregulation  regulates solute concentrations  balances the gain and loss of water  based on controlled movement of solutes between internal fluids and the external  environment  Excretion  rids organism of metabolic wastes  Osmoconformers  some marine animals are isoosmotic with their surroundings and do not regulate their  osmolarity  includes most marine invertebrates  Oysters, shimp  Osmoregulators  expend energy to control water uptake and loss in a hyperosmotic or hypoosmotic  environment  includes most marine vertebrates and some invertebrates  Sea lion, whale  Stenohaline animals  Includes most animals  cannot tolerate substantial
More Less

Related notes for BIO 311C

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.