Textbook Notes (363,328)
United States (204,487)
Biology (199)
BIOL 2299 (6)

Unit 3.docx

9 Pages
Unlock Document

Northeastern University
BIOL 2299
Gail Begley

Jonathan Olson Unit 3 18 March 2014 3.1 Cells o Cell Theory 1. Cells are the basic units of life.  2. Cells come from other cells o Cells are small to maintain a proximity between values of surface area and volume o This is in order to allow all necessary nutrients to diffuse across the membrane, to fuel the whole  cell o Some cells have specific membranes that increase surface area, such as microvilli o Some cells are large:  o Eggs – use relatively little nutrients o Neurons – are thin o Other cells create folds o Max ~ 500 microns o Size o Large organisms  More able to defend against predators  Claim larger territories  Win more mates  Plant – garner more sunlight o Light microscope – Anything smaller than a wavelength of visible light becomes impossible to resolve  with a light microscope o Bright­field microscopy – the most common light microscopy o Shines light through the sample and magnifies the image with a series of lenses and a pair of  ocular lenses which provide a stereotypic image o Staining kills the cells o Dark­field microscopy – increases contrast by shining light on the specimen from an angle o The specimen is brightly lit on a dark background o Phase­contrast microscope – shines light through lenses, which causes the light waves to be out of phase  with each other o Both dark­field microscopes and phase­contrast microscopes are able to increase resolution  without staining, protecting the cells  o Fluorescence microscopy – requires special fluorescent stains that make visible features that cannot be  seen with other microscopy techniques o Fluorescent stains can be linked to a protein that will only bind to a specific target o Confocal microscopy – uses laser light to illuminate a sample, so scientists can view cells one slice at a  time. The images from each slice are then reconstructed to form a 3­dimensional image o Transmission electron microscopy (TEM) – If the specimen is sliced very thin, then electrons can travel  eight through it o It lets us see internal cellular components clearly Cell Types o A cell o Maintains homeostasis by regulating what comes in and goes out o Must store info and pass it on to the next generation [Type text] [Type text] [Type text] o Must be able to build proteins o Must conduct the chemical processes of life o Commonalities between Archaea, Bacteria, and Eukarya o Must ingest food, expel waste, and reproduce o Replicate DNA o Make proteins o Cytoplasm is enclosed by a membrane o Have ribosomes o Have flagella o Differences between prokaryotic and eukaryotic cells o Mainly the membrane­bound organelles, and size (euk = pro * 10) o Prokaryotes often undergo more diverse chemical processes than eukaryotes, because they have  no membrane­bound organelles, so they are generally more versatile in this category o Number, shape, and location of the chromosomes o Homogenate  ­ Cut up cells o Conjugation pilus – a structure on prokaryotes that allows for the horizontal transfer of plasmids to other  cells nearby o Plasmids – extra DNA rings in prokaryotes that mainly code for resistance proteins o Peptidoglycans – molecules made of carbs and proteins, that also make up many prokaryotes’ cell walls o Glycocalyx – another layer over the membrane of some bacteria, that is carbohydrate­based and protects  the cell, while aiding in the formation of biofilms o Fimbriae – short projections that help prokaryotes attach to surfaces. Look like pili o Mitochondria contain ribosomes that are similar to prokaryotic ribosomes o Mitochondrial DNA is circular 3.2 Eukaryotic Cells o Is it believed that since there were probably very few organic molecules for the first prokaryotes to feed  on, that the competition was fierce, causing rapid evolution o More complex chemical reactions were then needed to fulfill the prokaryotes’ nutritional needs, so the  cells started to compartmentalize, by doing certain tasks at certain parts of the cell o Thus, the compartments, or organelles o Nucleolus – the center of the nucleus, where rRNA is formed o Tonoplast – Central vacuole o Plasmodesmata – gaps in the cell walls of adjacent plant cells, that allow inter­cell communication o A nucleus is usually larger than a typical prokaryote o Nuclear envelope – made up of two phospholipid bilayers o Nuclear pores – protein channels in the envelope that allow molecules such as mRNA to move through o Rough ER – suspended in the cytosol o Floating Ribosomes – usually produce proteins that will be used within the cell o RER Ribosomes – usually produce proteins that will be exported from the cell o Endomembrane system – set or organelles in a eukaryotic cell that are functionally interrelated o Includes:  Nuclear envelope  Endoplasmic reticulum  Golgi apparatus  Plasma membrane Jonathan Olson Unit 3 18 March 2014  Other organelles derived from these structures o Endoplasmic Reticulum – Extensive network of membrane­enclosed compartments that connect directly  to the nuclear envelope o Smooth – primarily involved in lipid synthesis and in breaking down toxic substances within the  cell, such as alcohol o Rough – Deposits proteins in vesicles to export them, such as poison o Golgi Apparatus – “Shipping and receiving” center of the cell’s endomembrane system o A series of disconnected membranous sacs that modifies, stores, and exports substances from the  cell o May add phosphate or sugar groups to passing vesicles, depending on the intent of the vesicle  and its contents  May tag a vesicle passing through, to specify where that vesicle is headed o Once this is complete, it is packaged into another vesicle, to go to the plasma membrane, to go  though exocytosis o Lysosomes – The cells’ digestive and recycling center o Produced by the RER and Golgi apparatus o The vesicles of lysosomes have evolved to maintain low pH environments within the cell o Most eukaryotes ingest their nutrients o Food vacuole – vesicle, from phagocytosis, that contains food    Fuse with lysosomes to be broken down  Remaining molecules after digestion, such as sugars, amino acids, and monomers, can  diffuse out of the lysosome  This is also done to destroy attackers o Autophagy – the process of breaking down and recycling malfunctioning organelles o Mitochondria and chloroplasts o Double membrane layer o Contain their owns sets of DNA and ribosomes to produce their own proteins, allowing them to  reproduce on their own, independently of the cell o Scientists peculate that other organelles were also absorbed through endosymbiosis, such as how  eukaryotic DNA contains genes not only from bacteria, but from Archaea as well o Mitochondria o Possess inner and outer membranes  To maximize surface area, they have cristae, surrounding the matrix compartment, which  contains the mitochondrial DNA, ribosomes, and many enzymes o Intermembrane space – maintains the hydrogen ion diffusion gradients to generate ATP o Chloroplasts – Inner and outer membranes o Within the inner membrane, is the stroma, a fluid­filled area between the inner membrane and  membrane­bound components called thylakoids  Thylakoids are stacked into grana o Peroxisomes – hazardous waste­handlers  o Contain enzymes that break down toxic molecules by removing hydrogen  The hydrogen atoms are then combined with molecular oxygen (O2), within the  peroxisome, to produce hydrogen peroxide  Hydrogen peroxide is also toxic to cells, so the peroxisome must then convert the  hydrogen peroxide to water o Vacuoles – Large vesicles derived from the ER and Golgi Apparatus o Storage tanks [Type text] [Type text] [Type text] o Contractile vacuole – a vacuole that is used to process water, such as in freshwater protists  Controls the continual diffusion of fresh water (osmosis) into cells by pumping out  excess water o Tonoplast – Helps control osmotic balance, as it is the large central vacuole o Plants tore ions here so, like in the cytoplasm of freshwater protists, water is drawn through  diffusion into the vacuole o Overall, eukaryotes have greater metabolic control, as they can perform more complex functions with  their organelles o Neutrophil (granulocyte) – the most common type of white blood cell in mammals o When a toxin enters, it goes into a vesicle called a phagosome, to bind with lysosomes, to form a   phagolysosome o Neither chloroplasts nor mitochondria have cilia Metabolism • Chemical energy – stored in the bonds between atoms • Catabolic pathways – Metabolic pathways that release chemical energy, by breaking molecules  down into smaller ones • First law of thermodynamics – energy is conserved • Second law of thermodynamics – energy is always released as heat when transferred between  bodies o No engine can be 100% efficient o This increases disorder; entropy o All reactions must have an overall negative delta G • Scientists trance the flow of energy through metabolic pathways using Gibbs free energy o Gibbs free energy – (G), the energy that can be used by a system to perform work when  temperature and pressure are uniform  Can be used to predict if a spontaneous reaction o Delta G = G final – G initial o When a reactant with greater free energy is converted to a product with lower free energy,  the reaction s spontaneous and has a negative delta G value o Conversely, when the reactant has a lower free energy than the product, the reaction will  not occur spontaneously and has a positive delta G o Exergonic reactions release energy and have a negative delta G  Catabolic reactions are exergonic and occur spontaneously • Most have to be catabolized by enzymes • It still requires activation energy o Enzymes lower the activation energy, not the delta G o Enzymes catabolize reactions that would occur spontaneously o Endergonic – the products have a greater free energy than the reactants  Positive delta G  Locally decrease entropy o Anabolic reactions – endergonic reactions that would not occur spontaneously • Coupled reactions – reactions that use the energy released by exergonic reactions to drive  energetically endergonic reactions ATP Jonathan Olson Unit 3 18 March 2014 • Found in every organism on earth • Hydrolysis – ATP reacts with water to form ADP and an inorganic phosphate o Exergonic, large –G value • 1 mole of ATP hydrolysis yields ­7.3 kcal or ­31 kJ or energy • ATP and water have much more free energy than do ADP and inorganic phosphates • ATP is unstable because the close P’s repel each other o Hydrolysis relieves the pressure • Energy coupling – the linkage of energy­releasing exergonic reactions to an energy­costing endergonic  reaction • A positive delta G means that a reaction will not occur spontaneously • ATP hydrolysis is spontaneous • ATP maximizes efficiency, as any extra energy released is wasted as heat Cell Respiration • C 6 12 6 6 H O2 →  6 CO 2+ 6 H 2 + ATP + heat • ATP generation: o Substrate­level phosphorylation  ATP is formed from ADP by the direct transfer of a phosphate group from another  molecule  Almost always require catalysis by kinases – enzymes that phosphorylate other molecules  Mostly occurs in cytosol during glycolysis  It doesn’t require oxygen
More Less

Related notes for BIOL 2299

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.